[发明专利]一种晶闸管的自然循环蒸发冷却系统

说明书

本发明提供了一种晶闸管的自然循环蒸发冷却系统，所述冷却系统包括与所述晶闸管表面贴合的蒸发器和设于所述蒸发器上方的冷凝器；所述蒸发器和所述冷凝器之间分别通过上升管路和下降管路连接，形成闭合回路；所述闭合回路内设有工质。通过与所述晶闸管紧密贴合的蒸发器中的工质发生热交换；将热量传递至工质；使其发生汽化并带走热量；气液两相工质经过上升管路进入冷凝器冷凝至液体；然后经下降管路回到蒸发器，进入下一次循环；本系统以工质气液两相密度差以及冷凝器和蒸发器的高度位差作为循环的动力，无需压缩机等驱动装置；且以工质的相变进行冷却，可以有效避免高电压、大电流下的电腐蚀；冷却效率高、系统安装简单方便、温度分布均匀。

技术领域

本发明涉及一种晶闸管的冷却系统，具体涉及一种晶闸管的自然循环蒸发冷却系统。

背景技术

特高压直流换流阀元器件在运行过程中承受较大的电流和电压应力，不可避免地产生热损耗，晶闸管作为特高压直流输电换流阀的关键元器件，其工作温度影响到整个换流阀运行的稳定性和可靠性。特高压直流输电换流阀在实际运行工况中，晶闸管温度每升高10度，换流阀的故障率就会翻一倍。因此需要冷却系统来保证晶闸管的温控要求。

目前，已经投入运行的换流阀晶闸管通常采用水冷却系统，利用冷却水导热系数高、比热容大的特点将热量带走，以达到冷却目的，但是水冷却系统存在冷却效率低、水处理系统复杂、温度分布不均、以及泄露导致的绝缘失效等一系列问题，已不能满足晶闸管的冷却要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请设计了一种晶闸管的自然循环蒸发冷却系统；基于无压缩机驱动的自然循环，利用特定工质蒸发时的汽化潜热带走热量，实现对换流阀中晶闸管的温度控制。

本发明的目的是通过下述技术方案进行实现的：

本发明提供了一种晶闸管的自然循环蒸发冷却系统，所述冷却系统包括与所述晶闸管表面贴合的蒸发器和设于所述蒸发器上方的冷凝器；所述蒸发器和所述冷凝器之间分别通过上升管路和下降管路连接，形成闭合回路；所述闭合回路内设有工质。

优选的，所述下降管路上连接有用于调节压力波动的稳压器；所述稳压器的上端设有用于防止系统压力过高的安全阀，下端设有用于排放工质的排水阀。

优选的，所述稳压器内设有加热装置，通过调节加热装置的加热功率对管路内的压力进行调节。

优选的，所述稳压器将管路内的压力控制为常压或负压。

优选的，所述下降管路上设有注液阀；所述注液阀用于向系统中注入工质。

优选的，所述冷凝器为卧式壳管式换热器；所述卧式壳管式换热器包括水平设置的圆柱状壳体和设置于所述壳体内的螺旋管；所述壳体的上侧和下侧分别设置热侧的进口和出口；所述壳体的一端设置冷侧的进口和出口；所述进口和所述出口分别与所述螺旋管的两端连接。

优选的，所述螺旋管包括数目大于等于3的水平管；所述水平管通过竖直管依次首尾连接。

优选的，所述卧式壳管式冷凝器：

所述热侧的出口与所述下降管路连接；

所述热侧的入口与所述上升管路连接；

所述冷侧的入口和出口分别通过管路与冷却机组连接。

优选的，所述蒸发器为柱肋式换热器；所述柱肋式换热器包括壳体和设置于壳体内的水平的柱状肋；所述壳体的一侧面上分别设置进口和出口；所述出口在进口的下方。

优选的，所述柱状肋的轴向与所述进口的轴向垂直；与所述柱状肋一端连接的侧面与所述晶闸管表面贴合。

优选的，所述柱状肋的数目大于等于4；所述柱状肋均匀分布于所述壳体内。

优选的，所述工质为十氟戊烷。