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近年来，我国电力行业迅速发展，高压直流输电在电网互联中发挥着重要的作用。换流阀是直流输电中实现交直流转化的中心环节和核心部件，在其正常运行时，内部元件产生大量的热量，需要设置阀冷却系统进行散热，而由水冷系统故障导致换流阀停运，已成为目前影响换流阀安全稳定运行的最主要原因之一，因此，阀冷却系统作为一个虽处于辅助但实际属于核心的特殊系统，在整个直流输电系统中占据着重要地位。
本文针对换流阀冷却系统进行研究，主要采用仿真计算的方式展开，内容分为两部分，第一部分以换流阀管路系统为研究对象，为避免局部过热现象的产生，因此对系统的配水均匀性进行有效评估，利用Flowmaster软件搭建阀厅管路系统模型、Fluent软件建立阀塔管路系统模型并进行仿真计算，从各支路流量分配平衡的角度进行流场形态分析；由于T型分支管道处局部流速变化大、容易发生堵塞，对其设计提出改进意见。第二部分以阀冷却系统中的水处理离子交换器为研究对象，对离子交换器的塔径、塔高等关键参数进行设计计算，在已知树脂更换时间的前提下，推导计算树脂的填充体积，并在Fluent软件内，以多孔介质模型代替树脂，采用标准k-ε湍流模型、SIMPLE算法对模型内部流场进行数值模拟，比较了几种常用的进水布置方式的流场分布情况并进行优化，旨在设计出针对阀冷却系统的离子交换器。
本文的研究成果指出对于阀厅管路系统，整体上看同程——异程式管路布置方式在经济性、流量分配效果上较好，可通过在每列加装同孔径的孔板进一步优化；对于阀塔管路系统，设计时应使结构尽量紧凑，高度不要过高，可采用加装同程管的方式进行优化；局部细节上对于T型弯管分支管道，可通过分支处圆弧相接并加装导流板的方式优化。在设计流量为10m3/h时，离子交换器的设计塔径D=500mm为宜；并可通过进出水水质变化及极限稀释摩尔定律计算当树脂更换时间为2年时，填充体积为0.2m3；对于内部配水，建议采用二级配水方式，如双曲线形挡板协同滤帽布水，可一定程度降低工作层厚度，延长树脂使用时间。
本文针对换流阀冷却系统进行研究，主要采用仿真计算的方式展开，内容分为两部分，第一部分以换流阀管路系统为研究对象，为避免局部过热现象的产生，因此对系统的配水均匀性进行有效评估，利用Flowmaster软件搭建阀厅管路系统模型、Fluent软件建立阀塔管路系统模型并进行仿真计算，从各支路流量分配平衡的角度进行流场形态分析；由于T型分支管道处局部流速变化大、容易发生堵塞，对其设计提出改进意见。第二部分以阀冷却系统中的水处理离子交换器为研究对象，对离子交换器的塔径、塔高等关键参数进行设计计算，在已知树脂更换时间的前提下，推导计算树脂的填充体积，并在Fluent软件内，以多孔介质模型代替树脂，采用标准k-ε湍流模型、SIMPLE算法对模型内部流场进行数值模拟，比较了几种常用的进水布置方式的流场分布情况并进行优化，旨在设计出针对阀冷却系统的离子交换器。
本文的研究成果指出对于阀厅管路系统，整体上看同程——异程式管路布置方式在经济性、流量分配效果上较好，可通过在每列加装同孔径的孔板进一步优化；对于阀塔管路系统，设计时应使结构尽量紧凑，高度不要过高，可采用加装同程管的方式进行优化；局部细节上对于T型弯管分支管道，可通过分支处圆弧相接并加装导流板的方式优化。在设计流量为10m3/h时，离子交换器的设计塔径D=500mm为宜；并可通过进出水水质变化及极限稀释摩尔定律计算当树脂更换时间为2年时，填充体积为0.2m3；对于内部配水，建议采用二级配水方式，如双曲线形挡板协同滤帽布水，可一定程度降低工作层厚度，延长树脂使用时间。