陈礼平
中国电力工程顾问集团西南电力设计院
四川省成都市 610056
前言
换流阀是换流站实现交－直流电能转换的核心设备，换流阀冷却系统是确保换流阀安全运行的重要保障。换流阀外循环冷却水用于冷却换流阀内循环冷却水，吸收工作中换流阀所散发出的热量，以维持换流阀的正常工作温度，而换流阀是换流站的核心设备之一，为了保证其可靠的运行，就必须选择适应性强的换流阀外循环冷却系统，保障换流站日常生产及安全稳定运行。
本文针对换流阀外采用空冷系统、水冷系统和空冷串水冷系统进行比较，通过对两个系统在水电消耗、检修维护、废水排放、投资、占地等各方面的技术经济比较后，选择适应性强的冷却系统。
2 工程概况
2.1 工程建设规模
某换流站工程位于滇中地区，新建±500kV、3000MW换流站。直流建设规模：直流输电系统额定容量：双极3000MW，单极1500MW；直流输电系统额定电压：±500kV；直流输电系统额定电流：3000A。
2.2 站址概况
本工程站址位于云南省昆明市某村，站址南距南距县城40km。站址场地位于山丘顶部，自然海拔高度在2480~2570m之间，站址设计标高约2530，场地范围内为一般林地。
3 基础条件
3.1 气象条件
本工程气象条件较好，站址周围气温较低，与进阀温差较大。本工程气象特征值由气象站实测资料统计。气象站海拔高度在1700m左右，本工程场地标高约2530.0m。修正后多年气象特征值如下。
3.1.1 气温（℃）
多年平均气温 11.0
极端最高气温 29.4
极端最低气温 -8.3
年平均最高气温 26.2
年平均最低气温 -5.1
最大日温差 22.7
3.1.2 气压（hpa）
多年平均气压 751.8
多年最高气压 778.3
多年最低气压 734.5
3.1.3 相对湿度（%）
平均相对湿度 79
最大相对湿度 100
最小相对湿度 0
3.2 水源条件
站址周边可供选择的供水水源主要有供水站的自来水、站址周边的地表水和地下水水源。根据站址区域自来水、地表水和地下水水源调查及比选，本工程采用供水站的自来水作为站用水源。
3.3 站区用水量
若不考虑换流阀外冷却系统的用水量，本工程站区用水主要由生活用水和消防用水二部分组成。
3.3.1 生活用水量
站区生活用水主要包括职工生活、宿舍、餐厅用水，绿化及浇洒用水，空调冷却水系统补给水等，考虑到检修人员，换流站总人员编制暂按50人计。站区生活最高日用水量为37.51m3/d，最高日平均小时用水量为1.56m3/h，最大时用水量为5.55m3/h。
3.3.2 消防用水量
本工程换流变及500kV站用变固定消防系统采用水喷雾灭火系统，换流变压器还设置有泡沫消防炮灭火系统进行辅助加强。站区可能出现最大消防用水量的灭火保护对象为：换流变、综合楼、主控楼。在满足现行国家标准情况下，本工程最大小时消防用水量为换流变的消防，用水量为311L/s（1120m3/h），最大一次用水量为655.2m3。
3.3.3 总用水量
规范规定消防补水时间不应大于96小时，故消防设计补水量为6.825 m3/h。考虑生活最高日平均小时用水量为1.56m3/h，则站区总用水量为8.385 m3/h，最大日用水量为201.24m3/d。
经对比，现状情况下水源条件约200m3/d，故站外水源仅够生活及消防用水。
4 冷却系统概述
阀外冷系统有水冷系统、空冷系统及空冷串水冷系统三种冷却系统可供选择。
4.1 空冷系统
空冷系统换热设备为空气冷却器，阀外冷系统无补水系统及外冷水处理装置。
与换流阀晶闸管元件进行了热交换而升温的阀内冷却水由循环水泵升压送至室外空气冷却器内的翅片管，同时，空气冷却器上部所设置的风机不停地向翅片管送冷风，通过热水和冷风之间的热交换，使翅片管内的水得以冷却，降温后的冷却水再送至换流阀，如此周而复始地循环。
4.2 水冷系统
水冷却系统主要换热设备为密闭式蒸发型冷却塔。
与换流阀晶闸管元件进行了热交换而升温的阀内冷却水进入密闭式蒸发型冷却塔内的换热盘管进行冷却，阀外冷却喷淋水经喷淋水泵升压后进入密闭式蒸发型冷却塔，均匀的喷洒到冷却塔内的换热盘管表面，同时，冷却塔所设置的风机不停地向上抽风，使内冷却水中的热量通过喷淋水的蒸发排入大气，从而降低内冷却水的水温，冷却塔出水回流至冷却塔下面的喷淋水池中循环使用。
4.3 空冷串水冷系统
空冷串水冷系统主要换热设备为空气冷却器和密闭式蒸发型冷却塔。
与换流阀晶闸管元件进行了热交换而升温的阀内冷却水进入室外空气冷却器，降温后的冷却水进入冷却塔内的换热盘管进行冷却，喷淋水经喷淋水泵升压后进入密闭式蒸发型冷却塔，均匀的喷洒到冷却塔内的换热盘管表面，同时，冷却塔所设置的风机不停地向上吹风，使内冷却水中的热量通过喷淋水的蒸发排入大气，从而降低内冷却水的水温，冷却塔出水回流至冷却塔下面的喷淋水池中循环使用。
5 冷却系统比较
本文针对换流阀外采用空冷系统、水冷系统和空冷串水冷系统进行分析比较。
5.1 换流阀对冷却系统的需求
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5.2 纯空冷系统设备方案
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5.3 纯水冷系统设备方案
纯水冷系统主要技术参数表
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5.4 空冷串水冷系统设备方案
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5.5 技术经济比较
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二 年运行费（万元）
1 年运行费合计 211 199 210
6 结论
（1）纯空冷系统具有不需工业用水、维护费用及难度小、工程投资较少、没有工业废水排放、占地面积较小等优点。
（2）本工程无足够水源，阀外冷系统采用纯水冷方式或空冷串水冷方式均无法实施。
（3）纯空冷系统冷却效果虽不如空冷串水冷系统，但本工程气象条件较好，采用空冷系统既可满足换流阀外冷却要求，故本工程推荐换流阀外冷却系统采用空冷方式。
参考文献
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