一种带有均压电极结垢预警的直流输电换流阀冷却系统

技术领域

本发明涉及一种带有均压电极结垢预警的直流输电换流阀冷却系统，属于换流阀冷却控制领域。

背景技术

随着我国(特)高压直流输电工程技术的迅速发展，直流输电工程输送功率不断提高。换流阀为直流输电工程中交流与直流转换的核心单元，换流阀运行过程中各元件具有较大功耗发热量，若这些热量无法及时转移掉，将直接损毁换流阀元件，导致直流闭锁，造成巨大的经济损失及社会影响。换流阀冷却系统的作用就是将换流阀体上各元件的功耗发热量转移走，以维持换流阀在规定的条件下安全运行。因此，换流阀冷却系统在直流输电系统中具有极其重要的作用，而换流阀冷却系统也需要具备非常高的运行可靠性。

换流阀冷却系统采用纯水作为内冷系统冷却介质，在循环泵的驱动下，内冷水进入换流阀水冷板内，通过水冷板将换流阀组件内热量带出，并进入室外换热设备，在室外换热设备内通过热量交换，将热量排向环境，如此周而复始。

阀内冷系统采用闭式循环系统，内冷水接液材质包括不锈钢、铝、EPDM、PVDF等等，系统运行过程中会有金属离子析出，金属离子除直接影响循环水电导率外，还影响换流阀进闸管均压电极安全稳定运行，内冷循环系统通常配置有离子交换装置来控制循环水中的阴阳离子，实现低电导率运行；近年来因换流阀均压电极结垢引起的换流阀管路密封漏水事件时有发生，常常引起换流阀系统临停，然而，针对于均压电极结垢问题，却往往缺乏有效的预警手段，通常在年度检修期间进行均压电极清理，存在换流阀临停风险，由此对冷却系统具有均压电极结垢预警功能具有迫切需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有均压电极结垢预警的直流输电换流阀冷却系统，用以解决现有技术直流输电换流阀冷却系统均压电极结垢无法预测、结垢发现不及时的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

本发明的一种带有均压电极结垢预警的直流输电换流阀冷却系统，包括冷却管路，所述冷却管路用于与换流阀水冷板连通，冷却管路上设置有冷却单元，用于对经过所述换流阀水冷板的冷却介质进行冷却，其特征在于，还包括金属离子监测单元，所述金属离子监测单元包括金属离子检测装置，所述金属离子检测装置通过监测支路连接到冷却管路上，用于监测冷却管路中冷却介质里的金属离子浓度信息。

本发明的冷却系统设置金属离子监测单元，当系统需要进行金属离子检测的时候，控制金属离子检测单元中的金属离子检测装置接入系统，进行取样并监测系统的金属离子浓度，实现了对管路中金属离子浓度的实时监测，通过金属离子浓度判断结垢情况，有效的实现了对均压电极发生结垢情况的预警，提高了系统运行的稳定性。

进一步地，所述监测支路连接在冷却管路中系统压力小且金属离子富集区域。

将监测支路连接在冷却管路中系统压力小且金属离子富集区域，可以使带有金属离子的冷却介质更流畅、快速的的进入监测支路，并且直接设置在金属离子最富集区域，可以更及时的准确判断管路是否会结垢，从而发出预警，提高了预警的速度以及准确率。

进一步地，所述监测支路设置在冷却管路与换流阀水冷板出液口的连接处，监测支路上还设置有电磁阀，所述电磁阀由控制单元控制，控制单元用于在需要进行金属离子检测时控制电磁阀打开和在达到取样要求时控制电磁阀关闭。

设置电磁阀可以更精确的控制金属离子检测装置接入系统与退出系统，可以进一步的提高系统运行可靠性。

进一步地，所述电磁阀与所述金属离子检测装置之间的管路还连接有用于调节金属离子进入金属离子检测装置流速的调节阀。

进一步地，所述监测支路和/或冷却管路之间还设置有用于监测管路环境是否利于结垢形成的Ph传感器，所述Ph传感器输出端与控制单元连接，控制单元用于根据检测到的Ph值预警。

设置Ph传感器，可以实时监测管路中的冷却介质是否有利于与金属离子反应形成结垢，从而更准确的对结垢的情况进行预警，提高了预警的准确性。

进一步地，还包括去离子水处理单元，所述去离子水处理单元包括离子交换器，所述离子交换器通过离子交换支路连接在冷却管路上，所述离子交换器的进液口所在支路上还设置有止回阀。

设置去离子水处理单元，可以更加细致的过滤冷却介质中更细小的干扰杂质，使金属离子检测装置可以更准确的进行检测，从而发出预警，提高了预警的准确性。

进一步地，该系统还设置有补水单元，所述补水单元包括储水箱、补水泵；储水箱和补水泵通过补水支路连接到所述冷却管路，用于补充冷却管路上损失的冷却介质。

进一步地，还包括用于维持冷却管路压力稳定的稳压单元，所述稳压单元为高位水箱稳压或气体稳压罐，高位水箱稳压或气体稳压罐通过稳压支路连接到冷却管路上。

设置稳压单元可以更好地保持系统内的压力稳定，使系统运行更加平稳安全。

进一步地，所述冷却单元包括设置在冷却管路上的用于在冬季环温比较低或者阀厅可能出现凝露时加热冷却介质的加热器、用于为冷却介质的循环提供动力的循环泵、用于给冷却介质制冷的室外换热设备。

进一步地，所述室外换热设备为风冷冷凝器或由空冷器和制冷回路组成，所述制冷回路包括冷凝器、压缩机、调节阀和蒸发器。

将室外换热设备设置为风冷冷凝器或由空冷器和制冷回路组成室外换热设备，可以确保在多种情况下室外换热设备均可运行，这样使得系统的适应性更强，更加可靠。

附图说明

图1是本发明实施例带有均压电极结垢预警的直流输电换流阀冷却系统流程图；

图2是本发明实施例带有带有均压电极结垢预警的直流输电换流阀冷却系统流程图(电极式)；

图3是本发明实施例带有均压电极结垢预警的直流输电换流阀冷却系统流程图(室外换热设备)；

图4是本发明实施例带有均压电极结垢预警的直流输电换流阀冷却系统流程图(氮气稳压)。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。

本发明的一种带有均压电极结垢预警的直流输电换流阀冷却系统设置金属离子监测单元，当系统需要进行金属离子检测的时候，控制金属离子检测单元中的金属离子检测装置接入系统，进行取样并监测系统的金属离子浓度，实现了对管路中金属离子浓度的实时监测，有效的实现了对均压电极发生结垢情况的预警，提高了系统运行的稳定性。

一种带有均压电极结垢预警的直流输电换流阀冷却系统实施例：

如图1所示，本发明的一种带有均压电极结垢预警的直流输电换流阀冷却系统，包含冷却单元，用于对经过换流阀水冷板的冷却介质进行冷却；去离子水处理单元，用于过滤冷却介质中的杂质；稳压单元，用于保持系统内的压力稳定；补水单元，用于补充冷却管路上损失的冷却介质；金属离子在线监测单元，用于实时监测冷却介质中的金属离子浓度，对结垢情况进行预警；阀门管路、电器控制单元，采用纯水作为冷却介质，通过金属离子在线检测，解决了直流输电换流阀冷却系统均压电极结垢无法预测、结垢发现不及时等问题。

冷却单元由循环泵、室外换热设备、电加热器、阀件、管路及仪表传感器组成；循环泵可以采用离心泵、屏蔽泵等多种形式，电加热器可以采用PTC插入式、PTC缠绕式等，冷却介质在循环泵的驱动下，输送至室外散热器内，被冷却后的冷却介质供送给换流阀水冷板内，并在换流阀水冷板内吸热完成整个循环，如此周而复始。冬季环温比较低或者阀停可能出现凝露时，电加热器启动，将循环水加热后供送至被换流阀水冷板内，并在被换流阀水冷板内吸热完成整个循环，如此周而复始。

去离子水处理单元连接在冷却单元与阀门管路单元之间，由离子交换器、精密过滤器、单向阀、管路及仪表传感器组成；去离子水处理单元与冷却单元并联，离子交换器采用单台或者多台并联而成，内置混床树脂，部分载冷剂经离子交换器后电导率被降低，同时，在离子交换器出口设置精密过滤器，防止离子交换树脂泄露至冷却单元循环回路中。

稳压单元连接在去离子水处理单元与阀门管路单元之间，由稳压罐、阀件、管路及仪表传感器组成。稳压罐可以为高位水箱稳压、也可以为囊式稳压罐也可以为气体稳压罐，稳压单元设置排气阀、安全阀等阀件，当系统压力高于设定值时，安全阀泄压。

补水单元连接在冷却单元与去离子水处理单元之间，由补水泵、原水箱、单向阀、电磁阀、管路及仪表传感器组成，补水泵可采用离心泵、屏蔽泵等多种形式。原水箱设置液位计和液位开关。系统设置单向阀、电磁阀，系统需要补水时，电磁阀开启。

金属离子监测单元连接在阀门管路单元与去稳压单元之间，本实施例采用Al

Al

阀门管路由检修阀、流量调节阀组成，设置在冷却管路与换流阀进液口之间以及冷却管路与换流阀出液口之间。

控制单元包括控制保护装置、温度、压力、流量、液位、电导率多种传感器及控制软件，包括PH传感器和监测支路的电磁阀等；控制保护装置可以是PLC、单片机、工控机等形式；通过电气控制系统，实现换流阀冷却系统各控制对象智能及节能。包括主泵冗余切换功能、风机节能控制、喷淋泵自动控制功能、自动补液功能、自动补气排气功能等。

本发明的系统的不同单元具有多种配置及应用形式：

形式一：Al

如图2所示，Al

形式二：冷却单元室外换热设备为空冷器(亦可以设置为冷却塔或冷水机组)。

如图3所示，冷却单元包括制冷回路和冷却回路，制冷回路包括冷凝器、压缩机、蒸发器制冷侧、调节阀；冷却单元包括蒸发器冷却侧、空冷器。室外换热设备则为空冷器，升温后的冷却介质直接进入空冷器内，通过风机强制对流或喷淋蒸发实现散热。同时，经过冷却后的介质进入冷水机组蒸发器内进行二次冷却。在制冷回路中，压缩机排出的高温高压气态冷媒进入风冷冷凝器，风机强制通风冷凝散热，被冷凝的制冷剂经过调节阀后进入蒸发器吸收蒸发，重新进入压缩机，形成一个完成的制冷循环。

形式三：稳压单元为氮气稳压系统(也可以为高位水箱稳压)。

如图4所示，氮气稳压系统包括氮气稳压罐、电磁阀、氮气储存室，当系统压力低于补气值时，氮气稳压系统自动向系统补气，当系统压力高于排气值时自动向外排气，并配置安全泄压阀，达到开启压力时，系统自动泄压以保证系统安全稳定运行。