[发明专利]大型电力电子设备高可靠性闭式风冷散热系统和散热方法

说明书

本发明公开了一种大型电力电子设备高可靠性闭式风冷散热系统和散热方法，包括有封闭式风冷型电力设备、送风道和回风道、换热风柜、制冷机组；换热风柜的出风口经送风道后与封闭式风冷型电力设备的进风口相连，换热风柜的进风口经回风道与封闭式风冷型电力设备的排风口相连；其中：换热风柜内部沿风流方向依次布置有排风阀门、混风阀门、新风阀门、滤网、初级换热器、次级换热器、风机墙；初级换热器和次级换热器分别与制冷机组相连，并将交换出的热量经制冷主机排到室外空气中。本发明的系统中实现了整个风道系统中驱动风机的冗余配置，可做到多个制冷源的多重冗余配置，实现了整个风冷散热系统的高可靠性，保障被冷却大型电力电子正常工作需求。

技术领域

本发明属于电气工程领域，具体涉及到一种大型电力电子设备高可靠性闭式风冷散热系统和散热方法。

背景技术

近二十年来，随着风电、光伏等新能源的大规模接入，电力系统在发电、输电和发电等环节面临新的技术挑战，大型电力电子设备是解决这些问题的有效手段，如柔性交流输电系统(FACTS)、特高压直流输电(UHVDC)、柔性直流输电(Flexible-HVDC))等大型电力电子系统获得迅猛发展。

受半导体功率器件固有特性影响，电力电子设备运行时会产生约1％的有功损耗，比如1台100Mvar容量的SVG额定发热量高达1000kW。根据电力电子系统可靠性调研报告统计，功率器件是变流系统中失效率最高的部件，约占34％；而在各类失效因素中，约55％的电力电子系统失效主要由温度因素诱发。对容量动则数百兆伏安的大型电力电子设备而言，其发热总量大、发热密度高、且长期连续运行于高压工况，对散热系统效率及可靠性要求很苛刻。目前，大容量电力电子设备一般采用散热效率较高的水冷方式进行器件散热。但水冷方式下的大型电力电子设备的进出水管接头众多，存在较大漏水风险，而且一旦漏水就会导致绝缘故障，可靠性差，严重影响了电力电子系统装置可靠性。有鉴于此，采用风冷方式进行器件散热成为首选。

但现有用于STATCOM等大型电力电子设备的风冷系统，其风机一般采用在每个功率柜体上布置散热风机的方式，受柜体结构和风路结构限制，风机无法实现冗余配置，一旦任一台风机发生故障，则会导致部分功率部件因停风而过热，从而引起整套电力电子系统风冷而故障停运。此外，其制冷要么一般采用开放式风冷或空调机组制冷的方式，而开放式风冷即直接利用室外新风制冷，存在着散热风中灰尘在风道内及特别是被冷却设备上日积月累造成积灰、以及设备内部凝露等问题，严重影响被冷却设备的安全运行；而空调机组制冷时，一旦空调机组故障停运就会导致被冷却设备也需停机检修，可靠性不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种可靠性高的大型电力电子设备高可靠性闭式风冷散热系统和散热方法。

本发明这种大型电力电子设备高可靠性闭式风冷散热系统，包括有封闭式风冷型电力设备、送风道和回风道、换热风柜、制冷机组；换热风柜的出风口经送风道后与封闭式风冷型电力设备的进风口相连，换热风柜的进风口经回风道与封闭式风冷型电力设备的排风口相连；其中：换热风柜内部沿风流方向依次布置有排风阀门、混风阀门、新风阀门、滤网、初级换热器、次级换热器、风机墙；初级换热器和次级换热器分别与制冷机组相连，并将交换出的热量经制冷主机排到室外空气中。

所述的换热风柜由带保温层的金属材料构成柜体外壳，侧板上开有排风阀、新风阀以及若干检修门；换热风柜内部沿风流方向依次配置有混风阀、过滤网、初级换热器、次级换热器、风机墙；其中排风阀、新风阀及混风阀都可电动开启和闭合。

所述的风机墙由多台小型调速风机并联构成，每台小风机配置有止回阀，防止其间空气反向流通。

作为优选，所述的风机墙由6台空间上并联排布的可调速风机构成且每个风机的电气控制信号并联。

所述的送风道和回风道均采用钢板焊接成金属管道、外部包裹有塑料隔热材料以抑制风道与室外空气热量交换。