[实用新型]一种用于特高压直流输电换流阀的冷却系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及特高压直流输电换流阀领域，具体讲涉及一种用于特高压直流输电换流阀的冷却系统。

背景技术

随着高压直流输电技术的发展，特高压直流输电换流阀的冷却方式经历由空冷、油冷到现在的水冷却方式，相对空冷、油冷而言，水的导热系数最高，比热容量最大，对流换热能力最强，空气、油、水的对流换热系数比为1：10：100，所以采用水冷可以大大改善冷却效果，在相同冷却条件下，采用水冷循环晶闸管的额定电流可以大大提高。然而近几年，随着我国特高压直流输电的快速发展，电流由5000A提升到6250A，电压等级由±800kV提升到±1100kV，导致特高压直流输电核心装备换流阀损耗大幅提升，元器件功率密度相应增加，给晶闸管、饱和电抗器及阻尼电阻等电力电子元器件冷却带来极大挑战。

目前，水冷方式存在冷却效率低、水处理系统复杂、温度分布不均、电腐蚀结垢以及泄漏导致的绝缘失效等一系列问题，不能更好的满足大容量直流输电工程的需求，一种多气候条件运行特高压直流输电换流阀及其冷却系统创造性的将相变冷却系统(一次冷却系统)及二次冷却系统相结合，一次冷却系统利用冷却介质相变进行换热，在单位体积、单位温差下，理论上相变传热量是水冷却的 25倍，具有换热效率更高、体积更小，无需外部动力即可形成冷却回路等特点，进而二次冷却系统通过二次冷却水与冷凝器间接换热带走热量。

相变冷却技术现有研究侧重于发电机、功率电子管和GTO逆变器等技术领域，几乎没有对特高压直流输电换流阀装置应用相变冷却方面的研究，更没有将相变冷却技术与二次冷却系统结合起来运用的相关研究，相变冷却介质的选择是相变冷却技术的关键，需要深入研究相变冷却介质的热流特性、电绝缘性、材料腐蚀性及环境友好性等。

因此，需要提供一种技术方案来提升晶闸管的额定电流，满足日益增大输电容量的使用需求。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提出了如下技术方案：一种用于特高压直流输电换流阀的冷却系统，特高压直流输电换流阀包括：由晶闸管换流阀模块13串联组成的换流阀18；

直流输电冷却系统包括：一次冷却系统和二次冷却系统；

一次冷却系统包括：冷凝器8及与冷凝器8相连的换热组件；

二次冷却系统包括：二次冷却介质回流管14、二次冷却装置15、循环泵16 及二次冷却介质出口管17。

二次冷却装置15与冷凝器8间的二次冷却介质回流管14处设有循环泵16；

二次冷却装置15的二次冷却介质的出口管17与冷凝器8的冷却介质入口相连。

换流阀模块13包括换流阀组件；换流阀组件包括：晶闸管1、设于所述晶闸管1的两侧的散热器2、设于散热器2两侧的晶闸管压装装置12，设于散热器 2的表面或内部的阻尼电阻3及饱和电抗器4；

散热器2的两端设有进口和出口。

晶闸管1与散热器2间的触面涂有高效导热材料。

换热组件包括：冷却介质出口支管5、冷却介质出口汇流管6、冷却介质主出口管7、冷却介质主进口管9、进口汇流管10和进口支管11；

冷却介质从所述散热器2的出口排出后，经出口支管5、出口汇流管6、主出口管7进入所述冷凝器8。

二次冷却介质为水、水加乙二醇、或水加纳米流体。

散热器2的材质按质量百分比计的下述组份制得：

硅2～6％、铁1～3％、铜5～8％、钛1～1.5％、锌2-5％、铬 0.1-0.5％、铈0.1～0.2％；余量为铝及含量≤1％的杂质。

晶闸管1与散热器3间的触面涂有按重量份数计的下述组份制得的导热材料：石蜡油10-20份，硬脂酸3-8份，二丁基二硫代氨基甲酸锌3-7份，天然橡胶15-25份，聚二甲基硅氧烷7-11份，增塑软化剂4-8份，乙丙橡胶20-30份，有机硅硅氧烷8-12份，促进剂1-3份。

循环泵16包括：设于泵壳163内的泵芯161及，设于泵壳163的顶端泵阀162，泵壳163的顶端设有用于释放循环泵内空气的气阀164。

循环泵16还包括：控制器和传感器，传感器位于循环泵内，与控制器电连接；

气阀164与控制器电连接，控制器能够控制气阀164开合放气。

气阀164外接橡皮管，实现手动开合，进行放气。

散热器2还设有监控记录换流阀温度的温度传感器。

与最接近的现有技术比，本实用新型具有如下有益效果：