寒冷地區(qū)HVDC外水冷系統(tǒng)傳熱性能研究.pdf

1、直流換流站（HVDC）作為高壓直流輸電系統(tǒng)中的電力工程設施，用以實現(xiàn)交直電力交換，而其中實現(xiàn)這一功能的主要設備為換流器。在換流器中，晶閘管可控硅閥是其最基本的組成單元，被視為直流輸電工程的“心臟”。換流器要正常運行，必須保證其中晶閘管的溫度在其運行結(jié)溫的正常范圍內(nèi)。目前，針對換流閥降溫的直流換流站外冷卻系統(tǒng)主要包括水冷和風冷兩種形式，其中水冷方式的主要部件為傳統(tǒng)閉式冷卻塔。直流換流站外冷卻系統(tǒng)必須全年運行，而目前傳統(tǒng)閉式冷卻塔在寒冷地區(qū)

2、冬季運行時存在著結(jié)露、結(jié)冰、防凍及覆冰問題，使得北方廣大地區(qū)直流換流站外冷卻系統(tǒng)均采用空氣冷卻方式，而使具有更高換熱效率的水冷方式的應用受到了限制。
　　本文提出了一種基于寒冷地區(qū)直流換流站的新型外水冷系統(tǒng)，并以其核心部件——傳統(tǒng)閉式冷卻塔為基礎，設計了專門應用于寒冷地區(qū)全年運行的新型冷卻塔，以確保直流換流站外水冷系統(tǒng)在寒冷地區(qū)能夠安全、長周期的運行。同時，運用數(shù)值模擬方法對新型冷卻塔進行研究，為直流換流站新型外水冷系統(tǒng)在寒冷地區(qū)

3、的應用和推廣提供理論依據(jù)。
　　本文根據(jù)設計得到的新型冷卻塔的結(jié)構(gòu)、設計條件，以傳熱理論為基礎，建立了簡化的物理模型，并選用Fluent軟件對新型冷卻塔在寒冷地區(qū)冬季運行時的傳熱性能進行了數(shù)值模擬，運用后處理軟件得到了新型冷卻塔在寒冷地區(qū)冬季運行時噴淋水的速度場及溫度場。根據(jù)其結(jié)果分析得到以下結(jié)論：
　　（1）通過對新型冷卻塔寒冷地區(qū)冬季運行時，淋水溫度場的分析研究，可以得知，新型冷卻塔應用于寒冷地區(qū)直流換流站外水冷系統(tǒng)是可

4、行的，能夠在保證其冬季正常運行的前提下，解決傳統(tǒng)冷卻塔結(jié)露、結(jié)冰、防凍及覆冰問題；
　?。?）通過對新型冷卻塔寒冷地區(qū)冬季運行時，噴淋水速度場及溫度場的分析研究，可以得知，新型冷卻塔中噴淋水經(jīng)過集水盤后，能夠均勻的噴灑在換熱盤管上；集水盤中心散水器對噴淋水存在一定的阻擋，對新型冷卻塔盤管區(qū)中心區(qū)域的淋水密度產(chǎn)生了一定的影響，使其相對于中心以外區(qū)域有所減小；
　?。?）通過對新型冷卻塔內(nèi)冷卻水進出口水溫的分析，得到噴淋水溫度一