离相封闭母线强迫风冷方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种离相封闭母线强迫风冷方法及装置，该方法，用于冷却具有壳体和管状导体的风冷母线，其包括以下步骤：冷空气沿风冷母线的导体内部和壳体与导体之间的夹层同方向流动。该装置包括循环风机、空气冷却器，用于冷却具有壳体和管状导体的风冷母线，其中，还包括：输入通道，用于连接在所述循环风机的出风口和风冷母线的第一端之间，用于输送所述循环风机输出的冷空气至风冷母线的导体内部和壳体与导体之间的夹层。本发明可以使母线导体内外表面都与空气流直接接触，设备布置简单，冷却效果更优，热交换效率较高，而且解决了进出风口的绝缘问题，并不必过于考虑在双风系统中夹层与导体内管的隔离问题。
【专利说明】离相封闭母线强迫风冷方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及强迫风冷离相封闭母线(其他部分或者简称为风冷母线)的【技术领域】，特别涉及一种离相封闭母线强迫风冷方法及装置。
【背景技术】
[0002]离相封闭母线是广泛应用于50MW及以上发电机引出线回路及厂用分支回路的一种大电流传输装置。如图1所示，离相封闭母线的A相21、B相22、C相23主要用在位于室内11的发电机13出口和位于室外12的主变压器14之间,用于传输由发电机13发出的电能。如图2-图5所示，离相封闭母线主要由导体311/321/331、壳体31/32/33或者导体811/821/831、壳体81/82/83和绝缘支撑附件(未示出)等组成。其冷却方式有自冷和风冷两种形式。
[0003]随着机组容量的不断增大，封闭母线的额定电流也在不断增大。目前，百万千瓦以上机组，尤其是核电机组，大部分采用母线风冷装置强迫风冷离相封闭母线。母线风冷装置利用循环风带走封闭母线导体和壳体上产生的热损耗。
[0004]如图2-图5所示，母线风冷装置包括循环风机4、空气冷却器5、风阀等。循环风机4为整个风冷系统提供足够的风压和风量。空气冷却器5将从母线出来的高温空气冷却，使空气可循环使用。
[0005]风冷母线冷却系统中的冷却空气通常采用闭式系统，冷却方式有两种:单风系统和双风系统。以下结合图示具体描述单风系统、双风系统的结构，在各图中，箭头表示冷空气的流动方向。
[0006]图2示出了一种单风系统的结构，冷空气由两边相的母线导体311、331与壳体31、33的夹层进入母线，在两边相的末端，两股气流经过相间消离子装置6汇合成一股气流经过中相的导体321、壳体32之间的夹层，最后从中相引出母线，进入空气冷却器5。这时，母线导体只有外表面与空气流直接接触，称为单风系统。
[0007]图3则示出了另一种结构形式的单风系统，其中，冷空气从中间相的导体321、壳体32之间的夹层进入，流经两边相的母线导体311、331与壳体31、33的夹层后进入空气冷却器5。
[0008]由上可知，单风系统分为A/C相进风、B相回风和B相进风、A/C相回风两种。
[0009]图4示出了 一种双风系统的结构，其中的每相独立成为系统,每相母线的导体811、821、831为管状结构，各相之间不发生联系，冷空气由每相的母线导体811、821、831管内引进母线，在末端，冷空气经导体出风口由母线导体811、821、831和外壳81、82、83的夹层返回，然后引出母线，进入空气冷却器5，各相末端的气流由相间挡板7阻隔。这种冷却系统，母线导体内、外表面都与空气接触，且一进一回，称为双风系统。
[0010]图5示出了另一种结构形式的双风系统，在该双风系统中，冷空气由各相母线的夹层进入，从导体管内返回至空气冷却器5。
[0011]由上可知，双风系统分为导体进风、夹层回风和夹层进风、导体回风两种结构。[0012]实践表明，双风系统的母线风冷设备复杂，需要三相独立运行的风机和空气冷却器或复杂的管路布置，而且需要解决进风口或出风口的绝缘问题。因此，目前工程上使用的全部是单风系统，A、C相进风，B相回风的形式，其它三种冷却方式因为设备复杂或者冷却效果不理想而没用应用到工程中。尽管A、C相进风和B相回风的单风系统结构相对简单，但是其冷却效果却难以大幅提高。
【发明内容】
[0013]本发明的目的在于提供一种离相封闭母线强迫风冷方法及装置，以解决现有技术存在的或者结构复杂、或者冷却效果差等问题。
[0014]为了解决上述问题，本发明提供一种离相封闭母线强迫风冷方法，用于冷却具有壳体和管状导体的风冷母线，其中，包括以下步骤:冷空气沿风冷母线的导体内部和壳体与导体之间的夹层同方向流动。
[0015]根据上述离相封闭母线强迫风冷方法的一种优选实施方式，其中，冷空气首先进入第一组风冷母线的第一端，从第一组风冷母线的第二端流出之后进入第二组风冷母线的第一端，并通过第二组风冷母线的第二端返回。
[0016]根据上述离相封闭母线强迫风冷方法的一种优选实施方式，其中，冷空气在流出第一组风冷母线之后及流入第二组风冷母线之前还经过相间消离子装置。
[0017]为了解决上述问题，本发明提供一种离相封闭母线强迫风冷装置，包括循环风机、空气冷却器，用于冷却具有壳体和管状导体的风冷母线，所述管状导体位于所述壳体的内部，所述空气冷却器的出风口与所述循环风机的进风口相连通，向所述循环风机输出冷空气，其特征在于，还包括:输入通道，用于连接在所述循环风机的出风口和风冷母线的第一端之间，用于输送所述循环风机输出的冷空气至风冷母线的管状导体内部以及壳体与管状导体之间的夹层，在同一母线内，冷空气在管状导体内部以及夹层的流动方向相同。
[0018]根据上述离相封闭母线强迫风冷装置的一种优选实施方式，其中，返回通道，用于连接在所述空气冷却器的进风口和风冷母线的第二端之间，用于将冷却风冷母线之后的冷空气返回至所述空气冷却器。
[0019]根据上述离相封闭母线强迫风冷装置的一种优选实施方式，其中，所述风冷母线包括第一组风冷母线和第二组风冷母线，所述输入通道连接在所述循环风机的出风口和第一组风冷母线的第一端之间，在第一组风冷母线的第二端和第二组风冷母线的第二端之间设置有风冷母线间通道，用于将冷却第一组风冷母线之后的冷空气的输送至第二组风冷母线，在第二组风冷母线的第一端和所述空气冷却器的进风口之间设置有返回通道，用于将冷却风冷母线之后的冷空气返回至所述空气冷却器。
[0020]根据上述离相封闭母线强迫风冷装置的一种优选实施方式，其中，还包括:相间消离子装置，位于所述风冷母线间通道中，用于消除静电离子。
[0021]根据上述离相封闭母线强迫风冷装置的一种优选实施方式，其中，在风冷母线的冷却风进口端设置有风量分配机构，以用于调整管状导体内部与夹层之间的风量配比。
[0022]在本发明中，冷空气由两边相或中间相的母线导体内部和夹层同时进入，在每相的末端，导体内和夹层的气流混合，混合好的两股气流再流过其余相的导体内和夹层，最后进入空气冷却器。借此，母线导体内外表面都与空气流直接接触，可以称之为混风冷却方式。该混风冷却方式继承了单风系统和双风系统的优点，设备布置简单，冷却效果更优。与单风系统相比，多出一个导体内壁的强迫对流热交换面，增加了冷却面积却基本不增加设备投入。与双风系统相比，不仅设备简单，参与热交换的面与双风相同，热交换效率较闻，而且解决了进出风口的绝缘问题，并不必过于考虑在双风系统中夹层与导体内管的隔离问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为离相封闭母线的应用结构示意图；
[0024]图2、图3均为现有强迫风冷离相封闭母线技术的单风系统结构示意图；
[0025]图4、图5均为现有强迫风冷离相封闭母线技术的双风系统结构示意图；
[0026]图6为本发明的离相封闭母线强迫风冷装置实施例的应用结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细说明。
[0028]为了解决目前用于冷却离相封闭母线的单风系统和双风系统存在的问题，本发明提供一种具有混风特点的离相封闭母线强迫风冷方法及装置。
[0029]由于本发明的方法和装置具有相同的技术构思，为了不产生赘述之感，下面仅对本发明的装置实施例进行具体描述。本领域技术人员应该可以理解，根据本发明的装置实施例，其可以合理的推知本发明所提供方法的各种实施方式。
[0030]如图6所示，其所示出的本发明的装置实施例包括循环风机4、空气冷却器5、输入通道41、输入通道42、返回通道51、风冷母线间通道91、风冷母线间通道92和相间消离子装置6。该实施例用于冷却三相风冷母线，每相风冷母线分别包括壳体81和管状导体811、壳体82和管状导体821、壳体83和管状导体831，各导体811、821、831内部以及各导体811、821,831与相应的壳体81、82、83之间的夹层均可以形成用于热交换的气流路径。为了便于描述，设定一边相风冷母线包括导体811、壳体81，另一边相风冷母线包括导体831、壳体83，中间相风冷母线则包括导体82、壳体821。
[0031]在本实施例中，循环风机4的进风口和空气冷却器5的出风口连接。输入通道41连接于循环风机4的出风口和一边相风冷母线的始端之间，输入通道42连接于循环风机4的出风口和另一边相风冷母线的始端之间。风冷母线间通道91、92分别连接于两边相风冷母线的末端和中间相风冷母线的末端之间，返回通道51则连接于中间相风冷母线始端和空气冷却器5的进风口之间。两相间消离子装置6分别位于风冷母线间通道91、92中，用于消除静电离子。
[0032]在图6中，箭头表示冷空气的流动。输入通道41、42输送循环风机4输出的冷空气至两边相风冷母线的导体811、831内部和壳体81、83与导体811、831之间的夹层。风冷母线间通道91、92连接在两边相风冷母线的末端和中间相风冷母线的末端之间，将冷却两边相风冷母线之后的冷空气的输送至中间相风冷母线。返回通道51将冷却中间相风冷母线之后的冷空气返回至空气冷却器5，可见，并由图可以清晰看出，冷空气沿各风冷母线的导体内部和壳体与导体之间的夹层同方向流动。
[0033]另外，在其他实施例中，可将三相风冷母线以相互独立的开放式混风冷却方式进行冷却，如此亦可实现导体内和夹层气流同方向流动。在其他实施例中，循环风机可以与中间相风冷母线之间连接以向其直接输入冷空气，冷空气由两边相风冷母线返回至空气冷却器。在其他实施例中，还可以根据需要，调整导体内部和夹层风量的配比。
[0034]综上所述，本发明可以将冷空气同时输入导体内部和夹层，母线导体内外表面都与空气流直接接触。与单风系统相比，多出一个导体内壁的强迫对流热交换面，提高了母线的冷却效果。与双风系统相比，设备简单，热交换效率较高，而且解决了进出风口的绝缘问题、夹层与导体内管的隔离问题。由此可见，本发明采用了混风冷却方式，双面冷却，对母线导体冷却效果更好。母线风冷设备与单风系统类似，不增加太多的设备投入，实施成本较低。夹层和导体内的冷却风量比例可按照设计要求调整，以保证达到最优冷却效果。可以和其它冷却方式搭配使用，以达到最好效果。
[0035]由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
【权利要求】
1.一种离相封闭母线强迫风冷方法，用于冷却具有壳体和管状导体的风冷母线，所述管状导体位于所述壳体的内部，其特征在于，包括以下步骤: 冷空气沿风冷母线的管状导体内部以及壳体与管状导体之间的夹层同方向流动。
2.根据权利要求1所述的离相封闭母线强迫风冷方法，其特征在于， 所述风冷母线包括第一组风冷母线和第二组风冷母线， 冷空气首先进入第一组风冷母线的第一端，从第一组风冷母线的第二端流出之后进入第二组风冷母线的第二端，并通过第二组风冷母线的第一端返回。
3.根据权利要求2所述的离相封闭母线强迫风冷方法，其特征在于， 冷空气在流出第一组风冷母线之后及流入第二组风冷母线之前还经过相间消离子装置。
4.一种离相封闭母线强迫风冷装置，包括循环风机、空气冷却器，用于冷却具有壳体和管状导体的风冷母线，所述管状导体位于所述壳体的内部，所述空气冷却器的出风口与所述循环风机的进风口相连通，向所述循环风机输出冷空气，其特征在于，还包括: 输入通道，用于连接在所述循环风机的出风口和风冷母线的第一端之间，用于输送所述循环风机输出的冷空气至风冷母线的管状导体内部以及壳体与管状导体之间的夹层，在同一母线内，冷空气在管状导体内部以及夹层的流动方向相同。
5.根据权利要求4所述的离相封闭母线强迫风冷装置，其特征在于，还包括: 返回通道，用于连接在所述空气冷却器的进风口和风冷母线的第二端之间，用于将冷却风冷母线之后的冷空气返回至所述空气冷却器。
6.根据权利要求4所述的离相封闭母线强迫风冷装置，其特征在于， 所述风冷母线包括第一组风冷母线和第二组风冷母线， 所述输入通道连接在所述循环风机的出风口和第一组风冷母线的第一端之间， 在第一组风冷母线的第二端和第二组风冷母线的第二端之间设置有风冷母线间通道，用于将冷却第一组风冷母线之后的冷空气的输送至第二组风冷母线， 在第二组风冷母线的第一端和所述空气冷却器的进风口之间设置有返回通道，用于将冷却风冷母线之后的冷空气返回至所述空气冷却器。
7.根据权利要求6所述的离相封闭母线强迫风冷装置，其特征在于，还包括: 相间消离子装置，位于所述风冷母线间通道中，用于消除静电离子。
8.根据权利要求4所述的离相封闭母线强迫风冷装置，其特征在于， 在风冷母线的冷却风进口端设置有风量分配机构，以用于调整管状导体内部与夹层之间的风量配比。
【文档编号】H02G5/10GK103457212SQ201310407001
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】张烈, 靳智鹏, 肖磊, 金立东, 赵悦, 胡婷婷, 张微, 陈潮, 袁野 申请人:北京电力设备总厂, 国核电力规划设计研究院