專利名稱：一種大功率高壓閥試驗的水冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力技術(shù)，特別涉及一種大功率高壓閥試驗的水冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在大功率高壓鬧試驗中，晶閘管的特性在很大程度上受其結(jié)溫的影 響，結(jié)溫越高則出現(xiàn)故障的幾率越大。高壓閥的運行試驗是考驗閥承受工作過 程中可能經(jīng)歷的各種電流、電壓應(yīng)力的能力。為了保證通過運行試驗的產(chǎn)品能 夠滿足實際運行的各種要求，高壓閥在進(jìn)行運行試驗時，晶閘管元件的結(jié)溫及 相應(yīng)的水溫必須不小于運行中可能出現(xiàn)的最高溫度。為了滿足以上要求，無論過電流試驗還是聯(lián)合試驗，都需要在試驗前通過 預(yù)加熱使晶閘管元件結(jié)溫以及相應(yīng)的冷卻水溫度達(dá)到試驗要求的值。預(yù)加熱則通常通過電流加熱途徑來實現(xiàn)。即在試驗正式開始前，首先使試 驗裝置運行一段時間，通過晶閘管自身的電流熱損耗來完成高壓閥的最高運行 溫度的設(shè)定。在該試驗方式中，水冷系統(tǒng)只具有單一的水冷卻功能，它與高壓 閥的散熱器連接。在高壓閥上都安裝有溫度檢測單元檢測高壓閥結(jié)溫，結(jié)溫參 數(shù)可以被反饋到就地控制系統(tǒng)以實現(xiàn)水流量控制，控制散熱器的散熱能力，以 此平衡電力加熱的發(fā)熱量，保證高壓閥安全運行的最高結(jié)溫的限制值。該方法 的優(yōu)點是水冷系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)簡單，只具有單一的水冷卻功能。但是其缺點也 是顯而易見的，首先，為了保證晶閘管結(jié)溫的內(nèi)外的一致性，加熱電流不會很 大，因此高壓閥電流加熱的時間通常比較長，嚴(yán)重影響了試驗的效率；其次， 電流加熱對晶閘管內(nèi)部結(jié)溫很難實現(xiàn)均勻精確控制，晶閘管局部結(jié)溫與器件表 面溫度會有差異。 實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，提供一種大功率高壓閥試驗的水冷卻系統(tǒng)，能夠 使得試品閥進(jìn)水口溫度通過恒溫控制達(dá)到并維持在發(fā)生最大暫態(tài)過電壓過電流前可能的最大溫度。本實用新型的 一種大功率高壓閥試驗的水冷卻系統(tǒng)，包括水冷卻單元和水 加熱單元，其中，所述水加熱單元，包括電加熱裝置和閥散熱裝置，所述電加 熱裝置設(shè)置在水冷卻單元與高壓閥之間，給冷卻水加熱，使升溫后的水通過高壓閥散熱器將晶閘管元件加溫；所述高壓閥散熱裝置，與高壓閥中的晶閘管通 過層疊結(jié)構(gòu)壓裝在一起，其內(nèi)循環(huán)有經(jīng)水加熱單元升溫后的水，對晶閘管元件 進(jìn)行力口溫。其中，進(jìn)一步包括就地控制單元，所述就地控制單元根據(jù)高壓閥結(jié)溫，分 別控制所述水冷卻模塊和所述水加熱模塊控制流經(jīng)試品閥循環(huán)水的溫度。其中，進(jìn)一步包括測量單元，用于測量所述高壓閥的預(yù)定參數(shù)，將測量結(jié) 果上報至就地控制單元，所述就地控制單元，進(jìn)一步包括分析比較單元，將測 量單元發(fā)送來的測量結(jié)果與其預(yù)先存儲的目標(biāo)數(shù)值進(jìn)行分析比較。其中，所述測量單元，測量所述高壓閥的預(yù)定參數(shù)包括高壓閥的進(jìn)水口溫 度、出水口溫度、水電阻率和流量。其中，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)閥，其設(shè)置在所述水加熱單元與所述高壓閥之間， 用于調(diào)節(jié)水壓。本實用新型的有益效果是依照本實用新型的大功率高壓閥試驗的水冷卻 系統(tǒng)，實現(xiàn)了高壓閥結(jié)溫均勻精確可靠，省卻了閥試驗的電熱預(yù)加熱過程；實 現(xiàn)了水冷系統(tǒng)水溫的完全靈活可控性，使試驗過程更加靈活。

圖1為本實用新型的大功率高壓閥試驗的水冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下，參考圖1詳細(xì)描述本實用新型的大功率高壓閥試驗的水冷卻系統(tǒng)。 如圖1所示，本實用新型的用于大功率高壓閥試驗系統(tǒng)的帶水加熱功能的 水冷卻系統(tǒng)，包括水冷卻單元、就地控制單元和水加熱單元。其中，水加熱單 元包括電加熱裝置和閥散熱器，電加熱裝置設(shè)置在水冷卻單元與高壓閥(即試 品閥)之間，能夠直接給冷卻水加熱，升高冷卻水的溫度，升溫后的水通過高 壓閥散熱器將晶閘管元件加溫，使被試品結(jié)溫達(dá)標(biāo)；高壓閥散熱器設(shè)置與晶閘 管通過層疊結(jié)構(gòu)壓裝在 一起，以對晶閘管元件進(jìn)行加溫。其中，就地控制單元根據(jù)高壓閥結(jié)溫，分別控制水冷卻模塊和水加熱模塊 控制流經(jīng)試品閥循環(huán)水的溫度，通過該循環(huán)水對試品閥進(jìn)行加熱。此外，就地控制單元，進(jìn)一步包括分析比較單元，將測量單元發(fā)送來的測 量結(jié)果與其預(yù)先存儲的目標(biāo)數(shù)值進(jìn)行分析比較，從而進(jìn)一步控制水冷卻單元或 者水加熱單元，對循環(huán)水進(jìn)行冷卻或加熱。在具體實現(xiàn)時，本實用新型的大功率高壓閥試驗的水冷卻系統(tǒng)的一些技術(shù)特點及運行過程如下1、 單獨為試品閥增加一套水處理裝置，該系統(tǒng)既具有加熱模塊，也具有 冷卻模塊，二者為串聯(lián)關(guān)系。2、 根據(jù)設(shè)定的試驗溫度，控制系統(tǒng)可以自動啟動加熱系統(tǒng)對循環(huán)水進(jìn)行 加熱，直到溫度達(dá)到試驗要求并穩(wěn)定。3、 試驗正式開始前，就地控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)入恒溫控制，直到試驗開始。4、 試驗開始后，則水冷系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)到冷卻模式，按設(shè)定的試品冷卻功率 要求進(jìn)行控制，必要時也可以啟動加熱裝置。此外，當(dāng)預(yù)加熱過程結(jié)束后，試品閥的結(jié)溫以及相應(yīng)的水溫應(yīng)該穩(wěn)定在i殳 定的溫度值。隨后，可以進(jìn)行各項運行試驗。在試驗過程中，為了與實際的工 況等效，試品閥水冷系統(tǒng)的散熱功率要不大于實際工況中的值，該散熱功率受 環(huán)境溫度、冷卻水流量和冷卻風(fēng)機轉(zhuǎn)速等因素的影響。因此，試驗室的水冷系 統(tǒng)不僅要具備給試品閥進(jìn)行預(yù)加熱的功能，還要能夠在試驗開始后為試品閥提 供輸出功率可調(diào)的冷卻功能。以晶閘管控制電抗器(Thyristor Controlled Reactor, TCR)閥為例，在發(fā) 生暫態(tài)過電壓的情況下，為維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定，TCR閥自動最大導(dǎo)通角，這 時TCR閥承受的正反峰值電壓、開通和關(guān)斷前di/dt和導(dǎo)通電流均處于最大值。 而如果這種情況又發(fā)生在最高環(huán)境溫度的情況下，那將是TCR閥可能遇到的 最嚴(yán)重的狀態(tài)，此時TCR閥的晶閘管元件的結(jié)溫將是其運行工況下的最高結(jié) 溫。而進(jìn)行TCR試品閥的最大暫態(tài)運行試驗(最少IO秒鐘)，就是為了考察 試品閥在以上所述的最惡劣的運行狀態(tài)下的生存能力，即此時結(jié)溫最高，且發(fā) 生了最大暫態(tài)過電壓過電流。在進(jìn)行TCR閥的該項試驗時，加熱系統(tǒng)的用途就是在試驗前對冷卻水進(jìn)行加熱，使得試品閥進(jìn)水口溫度通過恒溫控制達(dá)到并維持在發(fā)生最大暫態(tài)過電 壓過電流前可能的最大溫度，然后解除恒溫控制，調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)使其效果與實 際相同，此時便可以進(jìn)行暫態(tài)過電壓過電流試驗。由于閥的水路是一個整體，最少也必須保證一次試^r一層閥，按照現(xiàn)在使 用的靜止無功補償器(SVC)閥的結(jié)構(gòu)，即每兩個水電阻水路串聯(lián)，反并聯(lián)的 晶閘管散熱器水路串聯(lián)，散熱器的和水電阻有固定的最大的水流量值，試品閥 需要的流量可以計算出來。對于大功率的岡，晶閘管散熱器的水路全并聯(lián)，則需要的水流量比SVC 閥結(jié)構(gòu)所需流量要大。如果考慮試驗時同時為整個閥體供水，而不用只分出一 層來供水，則需要的最大流量還可能增加一倍，達(dá)到大功率閥的水流量。因此， 所需要水系統(tǒng)的水流量應(yīng)大于SVC閥結(jié)構(gòu)所需流量要，最好可以達(dá)到大功率 閥的水流量。冷卻裝置的最大熱交換容量應(yīng)才艮據(jù)試品來確定。對于現(xiàn)有試品的 試驗要求，試品閥冷卻水裝置的最大熱交換容量應(yīng)大于117kW?？紤]可能遇到的其它試品，熱交換容量可以通過閥的各部分最大損耗來估 算該損耗應(yīng)該包括晶閘管的損耗和水電阻的損耗。如果滿足整個閥體，則最 大熱交換功率還要加倍。綜合上面的兩種分析，可以按滿足現(xiàn)有試品的 一相閥的最大熱交換容量選 擇試品水處理系統(tǒng)的容量，如果今后試品容量增加，可以只做一層閥的試驗。 因此取冷卻裝置的最大熱交換容量為120kW。如上所述的水系統(tǒng)作為試品閥單獨的水處理系統(tǒng)，冷卻能力需要根據(jù)不同 試驗的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，冷卻方式可以選擇風(fēng)冷或者水水冷。如果采用水風(fēng)冷的 方式，可以通過調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)散熱能力，但是風(fēng)機占地會比較大。120kW 的風(fēng)機大小約相當(dāng)于試驗室外風(fēng)機的1/4。如果采用水冷卻的方式，可以用試 驗室現(xiàn)有的水系統(tǒng)作為外循環(huán)水，通過調(diào)節(jié)水流量調(diào)節(jié)散熱能力。此外，考慮環(huán)境溫度最高為40°C,如今閥設(shè)計的最高水溫一般為50°C， 考慮由于故障電流造成的溫升，則試品閥試驗前的最高運行溫度可考慮最高 70°C (估計)。試驗大廳內(nèi)冬季水溫最低不會低于5°C,加熱裝置能提供的最 大溫升應(yīng)大于65。C，時間應(yīng)小于30分鐘。如果想要實現(xiàn)簡便，也可以不要加 熱裝置，試驗時完全靠試品中的電流加熱。實現(xiàn)水冷裝置需達(dá)到指標(biāo)為 水冷散熱器的壓力差> 2.5 bar 水冷電阻器的壓力差> 1.5 bar 總回路水的壓力為3 ~ 6bar ，可調(diào)。此外，該試驗裝置具有就地控制功能，可就地控制與上位機雙向通訊；手 動調(diào)節(jié)流量；根據(jù)設(shè)定值調(diào)節(jié)加熱溫度；可以由上位機控制加熱裝置和冷卻裝 置的起停。同時冷卻功率(風(fēng)機轉(zhuǎn)速等)可以調(diào)節(jié)，可以通過上位機設(shè)定實時 測量試品閥進(jìn)水口溫度、出水口溫度、水電阻率和流量?？刂茦?biāo)準(zhǔn)可以達(dá)到 水溫控制誤差小于1°C;水溫測量誤差小于0.1°C;流量調(diào)節(jié)誤差小于1L/min。綜上所述，依照本實用新型的大功率高壓閥試驗的水冷卻系統(tǒng)，具有如下 優(yōu)點1)實現(xiàn)了高壓閥結(jié)溫均勻精確可靠，省卻了閥試驗的電熱預(yù)加熱工程； 2)實現(xiàn)了水冷系統(tǒng)水溫的完全靈活可控性，使試驗過程更加靈活。以上是為了使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解本實用新型，而對本實用新型所進(jìn) 行的詳細(xì)描述，但可以想到，在不脫離本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋的范圍內(nèi) 還可以做出其它的變化和修改，這些變化和修改均在本實用新型的保護(hù)范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種大功率高壓閥試驗的水冷卻系統(tǒng)，包括水冷卻單元和水加熱單元，其特征在于，所述水加熱單元，包括電加熱裝置和閥散熱裝置，所述電加熱裝置設(shè)置在水冷卻單元與高壓閥之間，給冷卻水加熱，使升溫后的水通過高壓閥散熱器將晶閘管元件加溫；所述高壓閥散熱裝置，與高壓閥中的晶閘管通過層疊結(jié)構(gòu)壓裝在一起，其內(nèi)循環(huán)有經(jīng)水加熱單元升溫后的水，對晶閘管元件進(jìn)行加溫。
2. 如權(quán)利要求1所述的大功率高壓閥試驗的水冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 進(jìn)一步包括就地控制單元，所述就地控制單元根據(jù)高壓閥結(jié)溫，分別控制所述 水冷卻模塊和所述水加熱模塊控制流經(jīng)試品閥循環(huán)水的溫度。
3. 如權(quán)利要求1所述的大功率高壓閥試驗的水冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 進(jìn)一步包括測量單元，用于測量所述高壓閥的預(yù)定參數(shù)，將測量結(jié)果上報至就 地控制單元，所述就地控制單元，進(jìn)一步包括分析比較單元，將測量單元發(fā)送 來的測量結(jié)果與其預(yù)先存儲的目標(biāo)數(shù)值進(jìn)行分析比較。
4. 如權(quán)利要求3所述的大功率高壓閥試驗的水冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 所述測量單元，測量所述高壓閥的預(yù)定參數(shù)包括高壓閥的進(jìn)水口溫度、出水口 溫度、水電阻率和流量。
5. 如權(quán)利要求1所述的大功率高壓閥試驗的水冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)閥，其設(shè)置在所述水加熱單元與所述高壓閥之間，用于調(diào)節(jié)水 壓。
專利摘要本實用新型提供一種大功率高壓閥試驗的水冷卻系統(tǒng)，包括水冷卻單元和水加熱單元，其中，所述水加熱單元，包括電加熱裝置和閥散熱裝置，所述電加熱裝置設(shè)置在水冷卻單元與高壓閥之間，給冷卻水加熱，使升溫后的水通過高壓閥散熱器將晶閘管元件加溫；所述高壓閥散熱裝置，與高壓閥中的晶閘管通過層疊結(jié)構(gòu)壓裝在一起，其內(nèi)循環(huán)有經(jīng)水加熱單元升溫后的水，對晶閘管元件進(jìn)行加溫。本實用新型能夠使得試品閥進(jìn)水口溫度通過恒溫控制達(dá)到并維持在發(fā)生最大暫態(tài)過電壓過電流前可能的最大溫度。
文檔編號G01R31/327GK201107389SQ20072019004
公開日2008年8月27日 申請日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月7日
發(fā)明者李志麒, 查鯤鵬, 湯廣福, 溫家良, 賀之淵, 魏曉光 申請人:中國電力科學(xué)研究院