一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统的制作方法

本实用新型涉及柔性直流输电技术领域，具体涉及一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统。

背景技术：

我国电网在十二五规划之后的主要发展方向和趋势是远距离、大容量输电。而柔性直流输电是未来远距离传输能源最经济的方式之一。在柔性直流输电系统中，用于对关键设备——换流阀进行冷却的阀冷却系统(以下简称阀冷)，通过内循环冷却介质的流动带走换流阀的热量，保证换流阀运行在安全温度以内。以往可靠性一直是阀冷设计的关注重点，但是，随着人们对节能减排和保护环境的认识，传统的应用于大容量柔性直流输电系统的阀冷需要较大的用电损耗、用水损耗以及较多的污染环境的排放水，成为目前阀冷设计面临的新问题。

现有应用于柔性直流输电换流阀的阀冷主要采用空气换热器和闭式冷却塔这两种方式。其中，空气换热器采用外设风机把热量带走，能耗较低，但具有高环境温度、低效率、占地资源大的缺点；闭式冷却塔利用外设冷喷淋泵的冷却水作为传热介质，换热效率高，但蒸发换热时蒸发水量损失大，同时排放的含水垢、微生物结垢和部分加药的高浓度水会污染环境。

这两种换热形式在单独使用时分别具有上述优缺点，为了取长补短，目前工程中出现了将空气换热器和闭式冷却塔组合使用的复合冷却系统，但这种复合冷却系统中的空气换热器和闭式冷却塔的回水温度均高于环境温度。

此外，就目前工程现状而言，众多换流站在外界环境温度达到极限温度(如低于5℃)时的全年累计时间比较短，但阀冷必须按最高环境温度和换流阀最大热损耗来设计，导致该时段内空气换热器的能耗很高但效率却最低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种高效、节能减排、占地面积小的应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型提供一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，其包括依次并联在内冷循环主管道上的空气换热器组、闭式冷却塔组和第一冷水机组，并在达到相应预设条件时调用三者中任意一个或多个，所述内冷循环主管道内流通有循环水，其进水口与柔性直流输电换流阀的排水口连接，所述内冷循环主管道的出水口与柔性直流输电换流阀的进水口连接。

可选地，所述空气换热器组用于根据外界环境温度和进阀温度调用其中部分或全部空气换热器，从而对流经空气换热器的循环水进行降温。

可选地，所述空气换热器组包括风机，其采用变频器进行调速以实现节能。

可选地，所述闭式冷却塔组用于根据外界环境温度和进阀温度调用其中部分或全部冷却塔，从而对流经冷却塔的循环水进行降温。

可选地，所述闭式冷却塔组中的各个冷却塔的底部通过管道与喷淋水池的下部相连，喷淋水池的上部通过管道接至设于各个冷却塔顶部的喷淋头，以利用喷淋水池中的水对流经冷却塔的循环水进行降温。

可选地，所述阀冷却系统还包括与喷淋水池连接的第二冷水机组，其用于在外界环境温度达到预设极限温度时调用其中部分或全部第二冷水机，从而对喷淋水池中的水进行降温。

可选地，所述第二冷水机组的进水管道上设置有第二控制阀门，用于调节进入第二冷水机组的水流量，从而调节喷淋水池中的水温。

可选地，所述第一冷水机组、第二冷水机组采用压缩机制冷。

可选地，所述第一冷水机组用于在外界环境温度达到预设极限温度时调用其中部分或全部第一冷水机，从而对流经第一冷水机的循环水进行降温。

可选地，所述第一冷水机组的进水管道上设置有第一控制阀门，用于调节进入第一冷水机组的水流量。

可选地，所述阀冷却系统还包括设置在内冷循环主管道上的水循环主机系统，用于提供使水循环的动力，以及对循环水进行去离子处理和稳压处理。

有益效果：

本实用新型所述应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，将空气换热器组、闭式冷却塔组和第一冷水机组联合使用，并在不同情况时(不同环境温度和进阀温度)对这三种具有不同换热效率的换热形式进行优化组合调用，以实现这三种换热形式的优势互补，从而实现多阶梯节能减排，且效率高，占地面积小。尤其在外界环境温度达到极限温度(如低于5℃)的时段内，通过组合调用效率较高的闭式冷却塔组和第一冷水机组实现散热，既可以降低空气换热器的调用比例，又可以使整个阀冷工程的占地面积、换热效率得到优化。

此外，在调用第一冷水机组时，由于其能够提供低于环境温度的恒温恒流量的冷却水，从而弥补了空气换热器组和闭式冷却塔组的回水高于环境温度的技术缺陷。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统的示意图。

图中：1－空气换热器组；2－闭式冷却塔组；3－第一冷水机组；4－第二冷水机组；5－水循环主机系统；6－柔性直流输电换流阀；7－第一控制阀门；8－第二控制阀门；9－喷淋水池。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种应用于柔性直流输电换流阀的阀冷却系统，包括依次并联在内冷循环主管道上的空气换热器组1、闭式冷却塔组2和第一冷水机组3(即三种换热形式)，并在达到相应预设条件时调用三者中任意一个或多个，所述内冷循环主管道内流通有循环水，所述内冷循环主管道的进水口与柔性直流输电换流阀6的排水口连接，所述内冷循环主管道的出水口与柔性直流输电换流阀6的进水口连接，从而使经过前述三者中任意一个或多个冷却(换热)后的循环水进入性直流输电换流阀6，以对换流阀进行冷却处理，而换流阀输出的升温(换热)后的循环水会再次进入前述三者中任意一个或多个，如此循环往复，就可以使换流阀保持在一个较佳的温度范围内。

其中，所述相应预设条件可由本领域技术人员根据外界环境、气候条件等实际情况进行设定。具体地，当环境温度比较低时，可认为达到第一预设条件，此时优先调用空气换热器组1；当环境温度比较高时，可认为达到第二预设条件，此时可在已调用空气换热器组1的基础上再调用闭式冷却塔组2；当外界环境温度达到预设极限温度(如低于5℃)时，可认为达到第三预设条件，此时可在已调用空气换热器组1和/或闭式冷水塔组2的基础上再调用第一冷水机组3，从而充分利用这三种换热形式的技术优点。其中，外界环境温度达到预设极限温度时的全年累计时间比较短，因此第一冷水机组3仅起到特殊时段的辅助换热功能。当然，前述三种预设条件仅是示例，本领域技术人员还可根据实际情况设定其他预设条件，本实用新型对此不做限定。

可见，本实用新型实施例将空气换热器组、闭式冷却塔组和第一冷水机组联合使用，并在达到相应预设条件时(例如不同环境温度、进阀温度时)对这三种换热形式进行组合优化调用，从而实现高效、多阶梯、节能减排的阀冷方案，故而所述阀冷却系统为一种阶梯式高效、节能减排冷却系统。

如图1所示，对这三种换热形式而言，从柔性直流输电换流阀6的排水口输出的循环水首先进入空气换热器组1。空气换热器组1包括多个空气换热器，其并联在内冷循环主管道上，用于根据外界环境温度和进阀温度调用其中部分或全部空气换热器，从而对流经空气换热器的循环水进行降温(换热)。例如，外界环境温度、进阀温度较低时，只需调用部分空气换热器，而一旦外界环境温度、进阀温度升高时，就需要增加空气换热器的调用数量，直至调用所有的空气换热器。具体地，每个空气换热器的进水管道和出水管道上均设置有阀门，通过控制各个阀门的开启或关断就可以实现部分或全部空气换热器的调用。

进一步地，空气换热器组1包括风机，其采用变频器进行调速以实现节能。

如图1所示，从空气换热器组1输出的冷却后的循环水进入闭式冷却塔组2。闭式冷却塔组2包括多个冷却塔，其并联在内冷循环主管道上，用于根据外界环境温度和进阀温度调用其中部分或全部冷却塔，从而对流经冷却塔的循环水进行降温(换热)。例如，外界环境温度、进阀温度较高时，仅靠空气换热器组1对循环水进行降温是不够的，此时需调用冷却塔进行补充换热，并且随着外界环境温度、进阀温度的升高，还需增加冷却塔的调用数量，直至调用所有的冷却塔。具体地，每个冷却塔上的循环水进水管道和出水管道上均设置有阀门，通过控制各个阀门的开启或关断就可以实现部分或全部冷却塔的调用。

进一步地，闭式冷却塔组1中的各个冷却塔的底部通过管道与喷淋水池9的下部相连，喷淋水池9的上部通过管道接至设于各个冷却塔顶部的喷淋头，以利用喷淋水池9中的水对流经冷却塔的循环水进行降温。

此外，喷淋水池9上还设置有补水接口，已处理水通过所述补水接口进入喷淋水池9，以使喷淋水池9为闭式冷却塔组2提供经水处理后水质合格的喷淋水。

更进一步地，所述阀冷却系统还包括与喷淋水池9连接的第二冷水机组4，第二冷水机组4包括多个第二冷水机，其用于在外界环境温度达到预设极限温度(如低于5℃)时调用其中部分或全部第二冷水机，从而对喷淋水池9中的水进行降温，进而降低喷淋水温，且第二冷水机的调用数量与喷淋水池9的水温成反比，即第二冷水机的调用数量越多，喷淋水池9的水温越低。其中，第二冷水机组4的进水管道上设置有第二控制阀门8，用于调节进入第二冷水机组4的水流量，从而调节喷淋水池9中的水温，进而调节喷淋水温。

如图1所示，从闭式冷却塔组2输出的冷却后的循环水进入第一冷水机组3。第一冷水机组3包括多个第一冷水机，其并联在内冷循环主管道上，用于在外界环境温度达到预设极限温度(如低于5℃)时调用其中部分或全部第一冷水机，从而对流经第一冷水机的循环水进行降温(换热)。其中，第一冷水机组3的进水管道上设置有第一控制阀门7，用于调节进入第一冷水机组的水流量。

前已述及，由于外界环境温度达到预设极限温度时的全年累计时间比较短，且第一冷水机组3和第二冷水机组4仅仅在全年累计时间比较短的逼近极限温度时才启用，因此第一冷水机组3和第二冷水机组4均用于辅助换热。而且，第一冷水机组3和第二冷水机组4均能够提供低于环境温度的恒温恒流量的冷却水，从而弥补了现有技术中存在的空气换热器和冷却塔的回水高于环境温度的技术缺陷。

较优地，前述第一冷水机组3和第二冷水机组4均采用压缩机制冷。

如图1所示，所述阀冷却系统还包括设置在内冷循环主管道上的水循环主机系统5，用于提供使水循环的动力，以及对循环水进行去离子处理和稳压处理。具体地，水循环主机系统5设置在空气换热器组1与柔性直流输电换流阀6之间。

综上所述，本实用新型实施例所述阀冷却系统可通过各类阀门和管道将空气换热器组1、闭式冷却塔组2、喷淋水池9、第二冷水机组4、第一冷水机组3、水循环主机系统5、柔性直流输电换流阀6连接以实现内冷循环制冷和外冷循环散热。其中，外冷循环散热通过空气换热器组1、闭式冷却塔组2、第一冷水机组3和第二冷水机组4实现，可以根据不同情况(不同环境温度和进阀温度)组合调用这三种不同的换热形式，并可通过相应的阀门和传感器调节这三种换热形式的流量和制冷量；内冷循环制冷通过内冷循环主管道及其相连的柔性直流输电换流阀6实现。

而且，这三种换热形式的总制冷容量和常规阀冷方案的总制冷容量相等，但需要根据所述换流阀工程现场的气候特征来设计三种散热形式的组合比例。例如，工程现场累年平均气温较低时可使空气换热器组的比例最大，工程现场累年平均气温较高时可使闭式冷却塔组的比例最大，而第一冷水机组和第二冷水机组仅起到补充散热作用，比例最小。在所述换流阀运行过程中需阶梯式调用效率较高的换热形式，从而使占地面积、蒸发量、排污量和用电损耗等关键性能参数比单独采用空气换热器、闭式冷却塔等常规方案带来了明显的技术优势。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。