[发明专利]一种高压直流输电换流阀纯水冷却装置控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流输配系统，特别是一种直流电力系统以及电力电子装置中晶闸管组的密闭式循环纯水冷却装置控制系统。 

背景技术

传统的电网采用交流方式联网，其有方案实施简便、投资省和一侧网失却功率后另一侧电网将以自然的事故紧急支援，反应速度快等优点。但正因为联网后两网之间的自然“捆绑”，使交流同步范围延伸，当其中有一电网发生故障时将会被波及多个互联网，将故障后果扩大，降低电能质量，而且极易造成联络线功率大幅波动，甚至激至振荡击破系统的薄弱环节，从而增加发生系统稳定破坏大事故的几率，那将是灾难性的，这将给交流联网的双方电网、与其同步相联的其它电网及有关联络线的稳定水平造成不同程度的相互影响，使联网线线的稳定极限下降。 

在这种背景下，出现了高压直流输电。高压直流输电技术兴起于20世纪50年代，经过半个世纪的发展，已经成为成熟的输电技术。直流电网互联采用直流或直流背靠背方式时具有可以有效地 隔断互联交流电网间的相互影响，不形成相互干扰，本网所发生的事故可以控制在本网范围内；直流联网不会增加电网的短路电流水平；利用直流控制的调制功能能提高互联系统的稳定水平，具有联络线功率控制简单，调度管理方便等优点。 

晶闸管换流阀是为实现换流所需三相桥式换流器的桥臂，是实现交直流电能互相转换的换流器的基本设备单元，其安全运行在整个直流输电工程中起着核心的作用，由于晶闸管等器件工作中产生大量的热量，现有的直流输电系统均配备安全可靠的密闭式循环纯水冷却系统，对冷却水温度、流量、水质等指标精确调控，实现系统的控制与保护及通讯功能，使高压直流输电系统中核心部件一换流阀正常工作，是高压直流输电回路稳定运行的基础。由于直流输电与交流输电不同，具有送电距离远、送电容量大、控制灵活等特点，因此要求直流输电中晶闸管阀应配备有大容量，高可靠性，高安全性，高控制性的阀体冷却系统。 

参照图1，现有的密闭式循环纯水冷却装置主要包括主循环冷却回路、与主循环冷却回路并联的副循环水处理回路、与副循环水处理回路串联的氮气稳压回路、通过#1电动三通阀、#2电动三通阀与主循环冷却回路并联的外循环冷却回路及负责控制整套冷却装置的控制系统，副循环水处理回路连接有补水系统。 

流经阀厅的主循环冷却回路中的设备主要包括互为备用的1#主循环泵和#2主循环泵，冷却介质在#1主循环泵、2#主循环泵动力作用下源源不断流经晶闸管阀体带出热量，温升水经空气散热器与冷  却空气进行热交换，散热后回至主循环泵进口实现连续冷却的功能。 

副循环水处理回路主要由混床离子交换器及相关附件组成。为适应大功率电力电子设备在高电压条件下的使用要求，防止在高电压环境下产生漏电流，冷却介质必须具备极高的电阻率。因此通过副循环水处理回路当中的混床离子交换器及相关附件对主循环回路的部分冷却介质进行纯化，不断脱除介质中离子，达到长期维持冷却介质高电阻率的目的。 

氮气稳压回路，由膨胀罐、氮气瓶及系列控制阀组成。膨胀罐顶部充有稳定压力的高纯氮气，当冷却水因少量外渗或电解、蒸发而损失时，氮气自动扩张，把冷却水压入循环管路系统，以保持管路的压力恒定和冷却水的充满，同时氮气使冷却水与空气隔绝，对管路中冷却介质的电阻率等指标的稳定起着重要的作用。 

外循环冷却回路置于室外实现循环水强制风冷，其主要包括空气冷却器和变频控制冷却风扇，循环水被输送入空气冷却器，流过冷却管束，水的热量传给冷却管，在空气侧，由冷却风扇将空气吸入，使之流过管束，热量吹出空气散热器外，从而达到循环水被冷却的目的，冷水由冷却器流出来，送回阀厅，从而保证阀体在允许的温度下运行。 

补水系统主要包括互为备用的1#补水泵、#2补水泵，它在系统水量不足时启动水泵，补充循环水。 

控制系统负责控制整套冷却装置的各机电设备，实时监测各在线物理量并精准调节，对阀冷系统的各种故障及时报警，该控制系  统是阀冷却系统的核心，是维护高压直流晶闸管阀组安全运行极为重要的组成部分，因高压直流输电换流阀纯水冷却装置控制系统的专业化知识性强，深入了解难度大，检测设备仪器多而复杂、价格高、投资大，技术上又相互保密，而本发明正是针对这一领域的技术良莠不齐的情况，开发设计的全套新技术。 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种能实时监测各在线物理量如冷却介质温度、压力、流量、电阻率等参数的变化，并根据物理量的变化，精准控制各机电设备动作，对晶闸管阀进行控制保护的高压直流输电换流阀纯水冷却装置控制系统。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：