[发明专利]一种永磁铁和法拉第笼消除循环水中电荷的箝位装置

说明书

本发明公开了一种永磁铁和法拉第笼消除循环水中电荷的箝位装置，所述箝位装置包括永磁极、法拉第笼和水管及固定装置；永磁铁磁极连接到当地电位，法拉第笼通过电池连接到当地电位，对装置及其内部的循环水起到电位箝制作用；换流阀工作时阀门处于打开状态，循环水流入外加磁场的作用区域，磁场对水中带电粒子产生的洛伦兹力使带电粒子发生偏转，偏转后的带电粒子向电场作用区域偏转，之后正负离子在电场的作用下进入法拉第笼，被法拉第笼收集并进入电池回路中和；换流阀不工作时，关闭阀门拧开法兰，可更换法拉第笼。解决了电粒子对换流阀及水冷系统的腐蚀问题，对电力系统的影响小，可靠性高，更换电极的时候，只用更换法拉第笼即可。

技术领域

本发明属于直流输电领域，涉及一种永磁铁和法拉第笼消除循环水中电荷的箝位装置。

背景技术

由于能源分布与电力需求的区域性差异，直流输电是满足大容量、远距离输电的良好途径，并同时为了节约电网换流阀的更换成本安全运行，迫切需要研究一种处理循环水中带电粒子的装置。

直流输电工程中换流阀是至关重要的设备,换流阀在直流输电过程中起着直流电和交流电相互转化的重要功能。但是在正常的转化过程中，换流阀的电力电子器件由于开关损耗等原因大量发热。为了降低其运行温度，换流阀装有辅助系统——水循环冷却系统，以控制进出换流阀水温度在合理范围内，用来保障换流阀正常工作。在换流阀阀厅内存在同时运行的电气和水冷两条回路，内冷水回路将换流阀的阀塔内各不同电位的电力电子器件(如晶闸管或IGBT)及其散热片、水冷电阻、水冷电抗器连接起来，且大部分固体绝缘材料化学组成时纤维素和木质素，其中纤维素带有羟基，木质素带有羟基，醛基和羧基。液体在不断的流动下与这些绝缘介质发生摩擦，使得基团中的电子云发生偏移，纤维素和木质素分子就被正电荷所覆盖，绝缘表面就如同覆盖了一层正极性的氢原子。此时的正电粒子对液体中的负离子有很强的亲和作用，会吸附液体中的负离子，并在绝缘界面上形成带电层。当液体的流速达到一定值时，带电层的电荷发生分离，负电粒子停留在介质表面，正电荷随着液体流动。同时换流阀不同部位存在电位差，这在水冷系统形成电场，导致介质内表面的负离子脱离进入水中。随着液体的进一步流动，当到达一定程度时，在介质表面带负电的粒子会由于浓度过大，向介质放电，形成油流带电，进而导致安全事故。

因此要保证循环水回路各点电位和阀的对应位置等电位布置，此时就需要外加箝位电极，但电极会吸收水中电荷，并产生腐蚀，现在的箝位电极使用的是耐腐蚀的铂金属电极，但是，运行一段时间箝位电极也会被消耗掉，因此迫切需要研究一种便于消除水中电荷，容易更换价格低廉的箝位装置。但在实际生产运行中，由于电力电子器件，如晶闸管或IGBT散热器等金属件的腐蚀无法完全避免，使得铂金属电极上产生严重的污垢重，而这些污垢会导致铂金属电极的螺纹锈蚀损坏，甚至铂金属电极与探针分离，造成铂金属电极的损坏，通常导致与主水管路上的密封失效而渗漏水的主要原因就是铂金属电极基座螺纹锈蚀损坏；铂金属电极基座与探针分离会造成主水管上电位悬浮，导致局部放电，进一步加速铂金属电极的结垢。目前的应对措施为停电检修除垢，但是，登高检修会产生大量维护费用，花费大量的人力物力，同时登高检修也带来人身安全风险。目前的电极大多数都为铂金属电极，传统更换电极的方法是更换整个铂电极，导致了成本的增加。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种永磁铁和法拉第笼消除循环水中电荷的箝位装置，该装置设计合理，易于实现，与传统的方法和装置相比存在许多优势，它对换流阀进行整体更换时的成本降低十分有效，装置整体对电力系统的影响小，可靠性高，有很好的实用价值。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种永磁铁和法拉第笼消除循环水中电荷的箝位装置，包括永磁铁和水管；

所述永磁铁包括外加磁场的N极和S极，N极和S极安装于主水管两侧，位置相互对称且连接到当地电位；