(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210708171.4 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 河南保营机电有限公司 地址 461000 河南省许昌市城乡一体化 示 范区尚德路许昌留学生创业园3号厂 房 (72)发明人 鲍忠余　 (74)专利代理 机构 郑州睿信知识产权代理有限 公司 41119 专利代理师 胡晓东 (51)Int.Cl. F25B 1/00(2006.01) F25B 41/20(2021.01) F25B 41/31(2021.01) F25B 43/00(2006.01)F25B 49/02(2006.01) A62C 3/16(2006.01) A62C 31/00(2006.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 基于相变灭火剂的冷却绝 缘系统 (57)摘要 本发明涉及直流换流站的制冷和绝缘， 特别 涉及基于相变灭火剂的冷却绝缘系统。 基于相变 灭火剂的冷却绝缘系统， 包括设有冷却液流道的 待冷却部件、 设置在封闭的开关箱 体内的电气开 关、 以阻燃型相变灭火剂作为制冷剂的压缩机制 冷装置， 压缩机制冷装置包括压缩机、 冷凝器和 节流元件， 节流元件的出口通向冷却液通道， 用 于使处于液态的制冷剂冷却待冷却部件的同时 汽化为气态； 冷却液流道的出口通向开关箱体， 用于使汽化为气态的制冷剂对开关箱体内的开 关结构进行灭 弧； 压缩机的进口连接至开关箱体 的出口。 本发 明能够解决现有技术中集成了待冷 却部件和 高压开关的直流换流站采用的冷却绝 缘双系统结构复杂， 体积大的问题。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 115031424 A 2022.09.09 CN 115031424 A 1.基于相变灭火剂的冷却绝缘系统， 包括设有冷却液流道的待冷却部件、 设置在封闭 的开关箱体内的电气开关(13)； 其特征在于， 还包括以阻燃型相变灭火剂作为制冷剂的压 缩机制冷装置， 压缩机制冷装置包括依次布置的压缩机(21)、 冷凝器(22)和节 流元件(23)， 节流元件(23)的出口通向所述冷却液通道， 用于使处于液态的制冷剂进入冷却液通道内并 吸收待冷却部件的热量， 冷却待冷却部件的同时汽化为气态； 冷却液流道的出 口通向开关 箱体， 用于使汽化为气态的制冷剂对开关箱体内的开关结构进行灭弧； 压缩机(21)的进口 连接至开关箱体的出口。 2.根据权利要求1所述的基于相变灭火剂的冷却绝缘系统， 其特征在于， 制冷剂的循环 路径上于冷却液流道的进口与所述节流元件(23)之间设有液体泵送装置(28)。 3.根据权利要求2所述的基于相变灭火剂的冷却绝缘系统， 其特征在于， 液体泵送装置 (28)设置在冷却液流道的进口端。 4.根据权利要求1所述的基于相变灭火剂的冷却绝缘系统， 其特征在于， 制冷剂的循环 路径上于开关箱体与压缩机(21)之间设有气体泵送装置(2 9)。 5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的基于相变灭火剂的冷却绝缘系统， 其特 征在于， 制冷剂的循环路径上于待冷却部件的进口侧连接有制冷剂存储罐(24)， 用于储存 液态的相变灭火剂。 6.根据权利要求5所述的基于相变灭火剂的冷却绝缘系统， 其特征在于， 制冷剂存储罐 (24)向制冷剂的循环管路供 液的供液路径上设有供 液控制阀(25)。 7.根据权利要求6所述的基于相变灭火剂的冷却绝缘系统， 其特征在于， 制冷剂的循环 管路上设有用于检测制冷剂流速的流速传感器、 用于检测制冷剂压力的压力传感器。 8.根据权利要求7所述的基于相变灭火剂的冷却绝缘系统， 其特征在于， 流速传感器和 压力传感器连接至相应的控制 装置； 所述供液控制阀(25)为与控制装置连接的电磁阀， 用 于在需要补充制冷剂时自动开启以向制冷剂的循环管路补液。 9.根据权利要求5所述的基于相变灭火剂的冷却绝缘系统， 其特征在于， 制冷剂存储罐 (24)通过加压管路连接有压缩气体容器(26)， 压缩气体容器(26)用于向制冷剂存储 罐(24) 提供压力以驱动制冷剂存储罐(24)内的液态相变灭火剂排出， 加压管路上设有加压阀 (27)。 10.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的基于相变灭火剂的冷却绝缘系统， 其 特征在于， 所述制冷剂为全氟己酮。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115031424 A 2基于相变灭火剂的冷却绝缘系统 技术领域 [0001]本发明涉及直流换流站的制冷和绝缘， 特别涉及基于相变灭火剂的冷却绝缘系 统。 背景技术 [0002]在电力系统中， 直流换流站 是直流输电系统中的关键装置， 用于实现交直流转换。 直流换流站中的一个核心装置是直流换流阀， 直流换流阀依靠可控硅工作， 运行时会产生 大量的热， 因此需要对直 流换流阀进行冷却。 [0003]现有技术中对直流换流阀进行冷却通常采用水冷降温， 例如申请公布号为 CN103582396A的中国发明专利申请公开的一种直流换流阀用带蓄冷的外冷却系统及其操 作方法， 采用密闭式循环水冷却系统对直流换流阀进 行冷却。 循环水需要做去离子处理， 使 其失去导电性， 由此才能对直流换流阀进行接触降温， 避免电气短路。 另外， 直流换流站还 需要配置相应的高压开关， 例如授权公告号为CN205595769U的中国实用新型专利公开的特 高压直流阀组旁路开关保护电路中涉及的旁路开关。 对于这类高压开关来说， 由于电流较 大， 开关开合时会产生电弧， 为了避免电弧对开关的触头造成烧蚀而影响性能和使用寿命， 使用时需要对触头产生的电弧进行灭弧。 目前高压开关的灭弧较多地采用保护气体实现， 保护气体大多为六氟化硫， 然而， 六氟化硫是一种强温室 效应气体， 其全球变暖潜势是二氧 化碳的23900倍， 并且在大气中很难被分解， 环保性很差。 目前已有采用七氟丙烷气体作为 保护气体的技术， 七氟丙烷不会导致 温室效应， 环保性好， 其沸点为 ‑16.4℃， 通常以气体形 式用于绝 缘， 能够在高压开关产生电弧时及时进行灭弧， 对高压电气开关进行保护。 [0004]由于直流换流站中同时存在直流换流阀和高压开关的， 需要同时对设备进行温控 和阻燃绝缘。 如果仍按照现有技术中的方式， 采用离子水对直流换流阀进 行冷却散热， 采用 七氯丙烷对高压开关进行保护， 则需要同时设置循环水系统和七氟丙烷系统， 这样形成的 冷却绝缘双系统结构复杂， 体积大， 成本高。 另外， 由于去离子水的绝缘 强度有限， 并且在电 弧下可能分解为氢和氧， 因此用于冷却系统时需要考虑电气绝缘强度的问题， 无法用于更 高强度的电气绝 缘， 使用范围有限。 [0005]七氯丙烷 除了能够用于绝缘系统， 同时也能够应用于冷却系统， 例如申请公布号 为CN112038728A的中国发明专利申请公开的一种储 能装置用冷却消防混合系统及其控制 方法， 其中的冷却消防混合系统包括压缩机、 冷凝器、 节流阀等， 还包括内部具有冷却 通道 的冷板， 冷板相当于蒸发器， 与压缩机、 冷凝器、 节流阀共同形成了压缩机制冷装置； 冷却消 防混合系统使用的制冷剂为阻燃型制冷剂(如七氯丙烷、 全氟己酮等)， 具有冷却模式和灭 火模式。 冷却模式时， 通过压缩机压缩阻燃型制冷剂， 经过冷凝器、 节流阀后通入冷却支路， 对储能系统进 行冷却； 灭火模式时， 液态的阻燃型制冷剂直接通过喷淋支路输送至喷头， 雾 化后喷向储能装置， 可快速扑灭明火并短时间的抑制火情。 虽然上述储能装置用冷却消防 混合系统能够利用阻燃型制冷剂实现降温， 但是待冷却部件需利用液态的制冷剂进行冷 却， 而电气开关的绝缘和灭弧需要气态的制冷剂， 虽可以利用同样的制冷剂进行冷却和绝说　明　书 1/6 页 3 CN 115031424 A 3