ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА КОНТЕЙНЕРНОГО ТИПА Российский патент 2003 года по МПК H05K7/20 G12B15/02 

Использование: электротехническая, электроэнергетическая, электрометаллургическая, электрохимическая промышленность.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в преобразователях для электротехнической, энергетической, электрометаллургической, электрохимической промышленности.

Известны мощные полупроводниковые преобразователи с принудительным масляным охлаждением [1] , в которых масло, циркулирующее в замкнутом контуре, охлаждается в маслоохладителе, где в качестве охлаждающей среды могут использоваться вода, воздух или другой теплоноситель.

Известны также преобразователи [2], по своему внешнему виду напоминающие масляные трансформаторы с естественным охлаждением: бак с системой охлаждения из радиаторов или труб, на котором имеются расширитель, изоляторы и др. Такая конструкция преобразователей позволяет применять их как для наружной, так и для внутренней установки.

Недостатками системы охлаждения вышеперечисленных преобразователей являются низкая надежность, неремонтопригодность, высокая пожароопасность, плохие массогабаритные показатели.

Наиболее близкой к предлагаемой является преобразовательная установка контейнерного типа, описанная в [3]. Контейнер разделен на два помещения: в одном - полупроводниковые преобразователи, в другом - вспомогательное оборудование и система управления. Каждый преобразовательный блок имеет систему водяного охлаждения. Основными недостатками этой установки являются невозможность ее использования при отрицательных температурах, что допускает ее эксплуатацию только в отапливаемом помещении или мягких климатических условиях, а также необходимость дополнительного комплекса оборудования для подготовки воды. Могут быть использованы другие охлаждающие жидкости, которые имеют точку замерзания ниже 0^oС - этиленгликоливые смеси, полиметилсилоксановые жидкости, органические масла. Однако для таких жидкостей требуется не только сложный комплекс специального оборудования для подготовки хладагента, но и ряд профилактических мер по ограничению эрозии и загрязнению стенок канала протекания охлаждающей жидкости, что исключает установку всего оборудования в единый контейнер.

Задача изобретения - обеспечение охлаждения силовых полупроводников преобразовательной установки за счет циркуляции охлаждающего воздуха в замкнутом объеме вдоль стенок несущей конструкции, выступающей в роли охладителя нагретого воздуха, что позволяет иметь полностью готовую установку "под ключ", способную функционировать в широком диапазоне климатических условий.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в преобразовательной установке контейнерного типа, в которой силовые модули, система управления и система принудительного воздушного охлаждения с втяжными вентиляторами размещаются внутри транспортного контейнера с гофрированными стенками, установлены дополнительная внутренняя стенка с вмонтированными в нее силовыми модулями, отстоящая от основной стенки на 0,1...0,2 ширины контейнера и разделяющая контейнер на два объема - область высокого и область низкого давления, и дополнительный приподнятый фальшпол, начинающийся от дополнительной стенки и отстоящий от основного пола на высоту 0,1...0,2 высоты контейнера, причем фальшпол заканчивается не доходя до противоположной стенки контейнера на расстояние 0,1...0,2 ширины контейнера, образуя тем самым окно для поступления воздуха в пространство между полом и фальшполом.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами (фиг.1, фиг.2).

На фиг. 1 показана схематичная конструкция предлагаемой преобразовательной установки. Для большей наглядности контейнер изображен с прозрачными стенками.

Контейнер содержит дополнительную стенку 1 с вмонтированными в нее силовыми модулями с радиаторами 2. Стенка разделяет контейнер на два объема - область низкого и область высокого давления - и расположена на расстоянии k= 0,1. . .0,2b от боковой стенки контейнера. На расстоянии h=0,1...0,2с от основного пола установлен дополнительный фальшпол, который начинается от дополнительной стенки и заканчивается на расстоянии 1=0,1...0,2b от противоположной стенки контейнера. В нижней части дополнительной стенки под фальшполом установлены втяжные вентиляторы 3. Вентиляторы забирают воздух из области между полом и фальшполом и выдувают его в область высокого давления между стенкой контейнера и дополнительной стенкой 1. Холодный воздух естественным образом под воздействием избыточного давления проходит через радиаторы силовых модулей в область низкого давления и, охлаждая модули, нагревается. Воздух втягивается вентиляторами 3, проходит, охлаждаясь, вдоль гофрированных стенок контейнера и поступает через окно в фальшполе в пространство между основным полом и фальшполом, проходит вдоль холодного пола, охлаждается и выбрасывается в область высокого давления. Воздуховод замкнулся.

Схема движения воздуха в предлагаемой преобразовательной установке поясняется фиг.2. Обозначения сохраняются такие же, как для фиг.1: В - область высокого давления, Н - область низкого давления. Благодаря такой конструкции контейнера забираемый вентиляторами из области между обычным и приподнятым фальшполом воздух проходит через радиаторы силовых модулей, охлаждая их, а затем охлаждается сам, проходя вдоль гофрированных стенок контейнера, являющихся, по сути охладителем, и вдоль обычного пола в пространстве между обычным и приподнятым фальшполом.

Предлагаемая конструкция установки позволяет охлаждать силовые модули за счет циркуляции воздуха внутри контейнера без забора воздуха извне.

В ОАО НИИПТ имеется опыт изготовления и успешного функционирования преобразовательных установок такого типа. В частности, в контейнере для наружного размещения выполнена установка для плавки гололеда на проводах ЛЭП на базе управляемого шестипульсного тиристорного выпрямителя. Диапазон плавного изменения выходных значений: напряжение - 0...50 кВ, ток - 0...1200 А. Установка имеет принудительную воздушную систему охлаждения, реализованную на одном вентиляторе, что усложняет конструкцию, но не нарушает выше изложенного принципа охлаждения. В настоящее время установки этого типа эксплуатируются в энергосистемах Дальнего Востока со сложными природными условиями.

Источники информации
1. Температурный режим тиристоров мощного преобразователя с принудительным масляным охлаждением // В.В. Кормышев, Л.Д. Эпштейн / Электротехническая промышленность. Серия: Преобразовательная техника. Вып.1, 1975, с. 10-13.

2. Высоковольтные полупроводниковые выпрямители с масляным охлаждением // И.Е. Либов / Электротехническая промышленность. Серия: Преобразовательная техника. Вып. 1, 1973, с.10-12.

3. Containerized static frequency converter for back-to-back coupling of two MV power grids. // P.Dachler, B.Wiley, M.Strittmatter, E. Suter, J. Frisch / ABB Review, 2/96, с.25-31.

Изобретение относится к преобразовательной технике. Технический результат заключается в обеспечении охлаждения силовых модулей за счет циркуляции охлаждающего воздуха в замкнутом объеме вдоль стенок несущей конструкции. Силовые модули, система управления и система принудительного воздушного охлаждения с втяжными вентиляторами установлены внутри транспортного контейнера с гофрированными стенками. Дополнительная внутренняя стенка с вмонтированными в нее силовыми модулями отстоит от основной стенки на 0,1-0,2 ширины контейнера и разделяет его на два объема - область высокого и область низкого давления. Дополнительный приподнятый фальшпол начинается от дополнительной стенки и отстоит от основного пола на высоту 0,1-0,2 высоты контейнера и заканчивается, не доходя до противоположной стенки контейнера на расстояние 0,1-0,2 его ширины, образуя тем самым окно для поступления воздуха в пространство между основным полом и фальшполом. 2 ил.

Преобразовательная установка контейнерного типа, в которой силовые модули, система управления и система принудительного воздушного охлаждения с втяжными вентиляторами установлены внутри транспортного контейнера с гофрированными стенками, отличающаяся тем, что она содержит дополнительную внутреннюю стенку с вмонтированными в нее силовыми модулями, отстоящую от основной стенки на 0,1÷0,2 ширины указанного контейнера и разделяющую указанный контейнер на два объема - область высокого и область низкого давления, и дополнительный приподнятый фальшпол, начинающийся от дополнительной стенки и отстоящий от основного пола на высоту 0,1÷0,2 высоты указанного контейнера, причем фальшпол заканчивается, не доходя до противоположной стенки указанного контейнера на расстояние 0,1÷0,2 его ширины, образуя тем самым окно для поступления воздуха в пространство между основным полом и фальшполом.