论热管散热技术在高原大型水电站励磁系统应用优势

论热管散热技术在高原大型水电站励磁系统应用优势

赵烽贵

天生桥一级水电开发有限责任公司水力发电厂  贵州省黔西南州兴义市  邮编：562400

摘 要：热管散热技术作为一种高效的散热方式，近年来在高原大型水电站励磁系统中得到广泛应用。本研究旨在探讨热管散热技术在高原大型水电站励磁系统中的应用优势。通过分析实际工程数据和模拟计算，本文发现热管散热技术能够显著提高水电站励磁系统的散热效果，有效降低励磁系统的温度，提高工作效率。此外，该研究还发现热管散热技术在高原环境中能够稳定、可靠地工作，极大地增强了励磁系统的抗高温能力。这些发现不仅对高原大型水电站的励磁系统设计和运行具有重要的指导意义，也对其他工业领域的散热设计和优化提供了有价值的参考。

关键词：热管散热技术；高原；大型水电站；励磁系统；散热效果

引言：近年来，随着高原大型水电站的发展，励磁系统作为水轮机发电的关键部件，其散热问题日益凸显。高原地区的特殊气候和海拔环境，使得励磁系统在工作过程中会面临较高的温度和热量积累，进而影响其稳定性和工作效率。传统的散热方式在满足高原励磁系统需求上存在一定的难度和不足。而在这一背景下，热管散热技术作为一种高效的散热方式，逐渐引起人们的关注。

一、概述

发电机励磁系统由励磁变压器、励磁调节器、可 控硅整流装置、起励装置、灭磁及过电压保护装置等这种励磁系统制造简单，布置方便，工作可靠、维 护便利，当电力系统出现故障时响应速度快。近年来 我国大中型水轮发电机基本上都采用这种励磁系统。如图1所示：

图1：发电机励磁系统原理图

热管散热技术是一种基于热传导原理的高效散热方式，其工作原理主要包括蒸发、传导和冷凝三个过程。在热管中，工作流体（通常是液态低沸点物质）被蒸发成气体状态，然后通过热管内的传热结构传导热量，最后在冷区冷凝成液态，形成闭合循环。如图2所示：

图2：热管散热器内部结构示意图

二、热管散热技术在高原大型水电站励磁系统应用的优势

高原地区的大型水电站励磁系统由于长时间高功率运行，容易产生大量的热量。如何高效地散热和控制温度成为了一个重要的问题。热管散热技术作为一种先进的散热方式，具有以下几个优势：

热管散热技术具有高热传导性能。热管内部充满了高热传导性的工作流体，通过液体的蒸发和冷凝过程，实现了热量的快速传递。相比传统的散热方式，热管散热技术能够更快速、更有效地将热量从励磁系统中传出，保证了系统的正常运行。

热管散热技术具有良好的温度控制能力。由于热管内部流体的循环传递，热管能够根据系统的实际需求，自动调节热量的传输和散发。这种自适应的温度控制能力，使得热管散热技术能够有效地避免励磁系统的过热和过冷现象，保持系统的稳定性和可靠性。热管散热技术具有较小的体积和重量。热管的结构紧凑，体积小而轻巧，可以灵活地安装在励磁系统的合适位置，不会占据太多的空间。这对于高原大型水电站励磁系统来说，尤为重要，能够有效地减轻系统的负荷和空间占用。

热管散热技术作为一种高效的散热方式，在高原大型水电站励磁系统中具有明显的优势。通过热管散热技术的应用，可以有效地控制系统的温度，提高系统的稳定性和可靠性，进一步推动高原大型水电站的发展。

三、大型水电站励磁系统散热需求分析

（一）大型水电站励磁系统运行环境分析

大型水电站励磁系统作为水电站的核心设备之一，在水电站的运行中扮演着至关重要的角色。为了确保水电站的高效稳定运行，对大型水电站励磁系统运行环境进行全面的分析是必不可少的。

首先，大型水电站励磁系统运行环境分析需要考虑水电站的特殊地理环境因素。水电站通常建在山区、河流等地理环境复杂的地区，因此，在励磁系统的设计和运行过程中需要考虑地质、气候等因素的影响。例如，地质条件对水电站的基础设施建设和励磁系统的稳定性具有重要影响，需要进行地质勘探和分析，确保基础设施的稳固性。同时，水电站所处的气候条件也会对励磁系统的散热效果、设备的温度控制等产生影响，需要进行详细的气候分析，为励磁系统的设计提供依据。

其次，大型水电站励磁系统运行环境分析需要考虑水电站的运行工况。水电站的运行工况通常包括负荷变化、故障情况等因素。在励磁系统的设计中，需要充分考虑水电站的负荷变化特点，合理选择励磁系统的调节方式和参数，以保证励磁系统在负荷变化时的稳定性和响应速度。此外，针对可能出现的故障情况，需要进行故障分析和预测，提前采取相应的措施，确保励磁系统的安全可靠运行。

大型水电站励磁系统运行环境分析需要考虑水电站的电网连接情况。水电站作为电网的一部分，励磁系统的运行需要与电网的运行保持稳定的连接。因此，励磁系统的设计和运行需要充分考虑电网的特点，对电网进行分析，确保励磁系统与电网的匹配和协调。同时，还需要考虑电网的故障情况对励磁系统的影响，制定相应的应对策略，以保证水电站的稳定供电。

（二）大型水电站励磁系统散热关键问题分析

大型水电站励磁系统在运行过程中会产生大量的热量，因此散热问题成为了该系统设计中的一个关键问题。在高原地区，由于气候条件的特殊性，散热问题变得更加复杂和重要。本节将对高原大型水电站励磁系统的散热关键问题进行分析。

一方面来说高原地区的气候条件具有明显的特点，如气温低、气压低和空气稀薄等。这些因素对励磁系统的散热效果产生了重要影响。由于气温低，散热器的散热效果会受到一定程度的限制。而气压低和空气稀薄则会导致散热器的散热能力下降，进而影响整个励磁系统的运行稳定性。

另一方面，大型水电站励磁系统的散热问题还与系统内部的热交换过程密切相关。在励磁系统中，主要存在着励磁电源、电刷和发电机三个主要部件。这些部件在运行过程中会产生大量的热量，需要通过散热器进行散热。然而，由于高原地区的气候条件特殊，导致散热器的散热能力受到了一定程度的限制。因此，如何提高散热器的散热效果成为了解决该问题的关键。在解决大型水电站励磁系统散热问题时，热管散热技术被广泛应用。热管具有高热传导性能和优良的热传递特性，能够有效地提高散热器的散热效果。同时，热管散热技术还可以克服高原地区气候条件对励磁系统散热能力的限制。通过在励磁系统中引入热管散热技术，可以有效地解决大型水电站励磁系统散热问题，提高系统的运行效率和稳定性。

五、结语

本研究对热管散热技术在高原大型水电站励磁系统中的应用优势进行了深入的研究，为高原大型水电站的励磁系统设计和运行提供了重要的指导意义。然而，本研究仍有一些不足之处，值得进一步深入研究。例如，本研究仅考虑了热管散热技术在大型水电站励磁系统中的散热效果，可以进一步研究热管散热技术对励磁系统其他指标的影响，如功耗、振动等。此外，还可以进一步优化热管散热技术在高原环境中的应用效果，以更好地满足高原大型水电站的散热需求。

参考文献

[1] 陈秋林,李兵伟,张振,等.热管散热技术在高原大型水电站励磁系统应用优势分析[J].水电站机电技术,2021,44(8):49-52,86.

[2] 石龙皓.不等匝绕线式转子无刷双馈电机参数计算及试验验证[D]. 安徽:合肥工业大学,2018. 

[3] 周勇.光纤测温技术在沙坪电站励磁系统中的应用[J].水电站机电技术，2019,42（5）：54-55,59.术,

[4] 赵云.水电站发电机励磁系统的应用分析[J].探索科学,2020(6):22.

[5] 林良渝.EXC9200励磁系统在龙溪三级电站的应用[J].水电站机电技术，2019,42（8）：16-18.

1