高压直流输电装置冷却技术

在全球范围内，特高压直流输电工程作为电网骨架，是实现国内互联、洲内互联、洲际互联的基础，有效加快了全球能源互联网的发展。大规模新能源的开发、集中接入、送出以及特高压直流输电的快速发展和集中接入成为我国电力系统发展的新特点。随着输电容量和输电电压的不断升高，换流阀产生的热量越来越高，此外部分换流站的气象条件较为恶劣，为了解决快速有效散失热量这一直流工程的难题，作者将相关科技项目成果以及国内直流工程设计建设的经验总结成形、组织撰写《高压直流输电装置冷却技术》一书。本书主要分为两部分，第一部分围绕换流阀冷却系统的设计优化展开，包含第1～9章；第二部分围绕新型冷却技术展开，包含第10～13章。第1章主要介绍了电力电子设备冷却技术的发展，着重说明了换流阀相关的冷却技术的发展；第2章和第3章介绍了换流阀相关电力电子器件的损耗即发热量计算和结温计算；第4章介绍了电力电子器件水冷散热器的热设计理论、优化设计方法以及散热器试验平台设计；第5章对国内外关于电力设备的电气连接件接触热阻、接触电阻方面的研究进行了分析，提出降低接触热阻和电阻的优化技术；第6章针对特高压直流输电换流阀及柔性直流输电换流阀进行冷却水路水力设计，分析直流工程常发生的漏水事故，介绍换流阀冷却系统的管材和接头；第7章介绍了换流阀冷却水路的均压和绝缘设计方法，并根据具体工程给出计算和优化方案；第8章介绍了换流阀冷却水路腐蚀的分析理论和抑制腐蚀的方法；第9章介绍了换流阀阀厅热负荷计算方法、换流阀过负荷水平分析、进出水温和外冷却容量设计方法；第10章介绍了纳米流体技术的理论以及适用于换流阀冷却系统的SiC纳米流体的制备方法；第11章介绍了冷凝沸腾理论和换流阀自然循环沸腾冷却系统设计、装置研制以及测试；第12章介绍了换流阀外冷系统的优化设计，提出了复式冷却技术；第13章介绍了换流阀余热回收利用技术。本书系统性、深入式阐述了换流阀冷却技术的发展、系统的设计计算、优化以及新型冷却技术等方面，为换流阀冷却系统的研究开发、试验验证及其在电力系统中推广应用和可靠性运行提供了坚实的基础理论支撑，对于推动特高压直流工程和柔性直流工程建设也具有重要的参考价值。本书可供从事直流输电工程建设管理、施工、设计和运行维护人员参考使用。

前言
第一部分 换流阀冷却系统设计以及优化
01 电力电子设备冷却技术发展现状
1.1 电力电子设备冷却技术
1.2 换流阀冷却技术
1.3 换流阀水冷系统
1.4 本章小结
02 电力电子设备损耗
2.1 换流阀与晶闸管相关的损耗
2.2 单阀阻尼回路损耗
2.3 饱和电抗器损耗
2.4 IGBT损耗
2.5 本章小结
03 电力电子器件结温计算
3.1 结温计算模型
3.2 晶闸管换流阀结温计算
3.3 柔性直流换流阀结温计算
3.4 极线断路器结温计算
04 散热器强化换热及其优化设计
4.1 晶闸管水冷散热器的热设计理论
4.2 优化设计理论
4.3 换流阀晶闸管水冷散热器流道形状优化设计
4.4 特高压工程水冷散热器设计及试验
4.5 平板散热器尺寸优化设计
4.6 散热器试验平台设计及测试
05 晶闸管散热器接触导电导热机理和材料特性
5.1 晶闸管散热器接触电阻/热阻机理
5.2 晶闸管散热器压接涂敷技术
5.3 晶闸管散热器接触材料特性
5.4 晶闸管散热器接触材料可靠性试验
06 换流阀冷却水路水力设计
6.1 换流阀模块冷却设计理论
6.2 管网设计与计算
6.3 温度校核计算
6.4 特高压直流换流阀水力设计
6.5 柔性直流换流阀水力设计
6.6 换流阀阀模块配水实验
6.7 水冷系统试验平台设计及测试
6.8 国内外换流阀冷却系统水路设计分析
6.9 换流阀冷却系统管路连接接头
6.10 管路材质分析
07 冷却水路均压和绝缘
7.1 直流电压下均压分析
7.2 实际运行工况下水路均压分析
7.3 不同电导率对高低端阀塔直流电压分布的影响分析
7.4 外绝缘设计导则
7.5 换流阀冷却回路绝缘设计
7.6 换流阀冷却回路电场计算方法
7.7 换流阀冷却回路电场计算分析
08 换流阀冷却水路腐蚀机理研究及防护
8.1 电极表面双电层等效参数的建模
8.2 换流阀水路冷却系统电极反应等效电路建模
8.3 换流阀水路沉积特性研究
8.4 换流阀散热器腐蚀特性研究
8.5 电极腐蚀抑制方法研究
09 阀厅热负荷计算和换流阀过负荷水平分析
9.1 阀厅热负荷计算模型及其分析
9.2 换流阀过负荷水平能力分析
9.3 换流阀水温和冷却容量设计
第二部分 换流阀新型冷却技术
10 纳米流体冷却技术
10.1 纳米流体研究进展回顾
10.2 低电导率、稳定纳米流体的制备方法
10.3 高电压下纳米流体的稳定性
10.4 纳米流体热物性研究
10.5 纳米流体换热性能研究
10.6 本章小结
11 沸腾换热技术
11.1 沸腾理论
11.2 冷凝理论
11.3 自然循环系统蒸发器热仿真研究
11.4 流型过渡理论
11.5 两相流动压降
11.6 压降计算
11.7 系统试验研究
12 复式冷却技术
12.1 换流阀外冷却技术
12.2 复式冷却技术
12.3 外冷设备的设计
12.4 哈密站外冷复式冷却系统设计
13 新型换流阀余热综合利用系统
13.1 新型换流阀余热综合利用系统原理
13.2 余热系统仿真分析
13.3 余热系统热经济性分析
13.4 本章小结
参考文献