CN103891075A - 用于冷却电力传输***的***及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于冷却电力传输***的***，所述电力传输***包括携带电流的电缆，该***包括：冷却设备；电源***，布置成从电缆提取功率部分并且利用所述功率部分给冷却设备供电；控制单元，配置为响应于电缆中所运输的功率的参数来控制所提取的功率部分的量，使得，当该参数高于阈值时，该功率部分等于第一值，所述第一值通过第一函数依据电缆中所携带的功率；并且当该参数低于所述阈值时，该功率部分等于第二值，所述第二值通过第二函数依据电缆中所携带的功率，第二函数对应于第一函数乘以因子k，k大于0并且小于1。

Description

用于冷却电力传输***的***及方法
技术领域
本发明涉及电力传输***领域。特别地，本发明涉及用于冷却电力传输***的冷却***及方法。电力传输***可以是至少部分地铺设在隧道或检查孔中的高压电力传输***。
背景技术
作为“电力传输***”，它意味着配置为向终端用户输送电的***。为此，电力传输***可以包括电缆和接头以及诸如变电站、变压器、断路器、开关等电气装置。电力传输***可以是或者三相或者单相并且可以直流电流（DC）和交流电流（AC）两种形式携带电力。
在操作过程中，电力传输***通常会发热。这种发热主要是由于所谓的焦耳效应造成的，根据这种效应，经过具有某个电阻的导体的电流产生热量。所产生的热量与电流的平方乘以导体的电阻成比例。
为了预防电力传输***不期望的过热，其温度应当通过除去由电流经过所产生的至少部分热量而保持受到控制。
特别地，维持电缆温度低于其最高工作温度是很重要的。超过所述极限，电缆的性能由于电阻损耗而受损并且整个电缆结构会被过多的热量损坏。
当电力传输***至少部分地铺设在其中空气循环很难或者基本没有的封闭或部分封闭的环境中时，除去热量的操作是特别重要的。这是当电力传输***至少部分地安装在地下时的情况，例如隧道中或者检查孔中。
电力传输***的温度控制通常是由冷却***执行的，该冷却***包括放在电力传输***预定位置的冷却设备（例如，风扇）。特别地，冷却设备通常放在电力传输***中特别容易发热（例如，由于特别高的电阻）的部件附近，诸如电缆之间的接头。
Granadino et al.,Jicable’03,A.1.2,June22-26,2003描述了用于在通风隧道中埋设配备强制冷却***的400kV电力传输线的方案。强制冷却***包括在隧道中注入新鲜空气的风扇站（fan station）。隧道温度由分布式温度感测（DTS）***持续地测量并且风扇（具有校准风扇速度的逆变器）的操作是由自动实时热评级（RTTR）***控制的。这确保关于隧道和电缆温度的边界条件不被超过。
GB1,193,126公开了用于传输电功率的电缆或母线安装，在这种类型中，携带一个或多个导体的负载中所生成的热量通过冷却流体的循环而耗散。这种安装结合了用于循环或帮助冷却流体循环的装置，该装置被从至少一个电流变压器的二次绕组得出其全部或部分电源的电机驱动，其中电流变压器的一次绕组是携带构成该安装的部分的导体的负载。因此，冷却流体循环的速率是与该安装所携带的负载成比例自动变化的，并且在由于负载减少或停止而不需要人工冷却时可以使其完全停止。
本申请人观察到已知的冷却***显现出一些缺陷。
像由Granadino等人描述的冷却***需要复杂的安装，因为专用的电路（即，低压线路和逆变器）要铺设在隧道中，用于给风扇站供电。这还导致***增加的成本。此外，这种冷却***不安全。实际上，在影响给风扇站供电的低压电路但不影响电力传输线路的故障的情况下，冷却***停止操作，而电力传输线仍然操作，由此仍然产生热量。在这种情形下，电力传输线的温度不能被控制。于是电力传输线可以过热，这造成电力传输线的老化并且甚至可以导致诸如火灾的危险事件。
当电缆携带减小的负载时，像由GB1,193,126公开的冷却***不是经济有效的。虽然冷却电缆总体上导致其电阻的减小，并且相应地导致电缆功率损耗的减小（这进而导致通过电缆运输电力的成本的减小），但是在负载减小非常多的情况下，与电缆电阻减小相关的成本减小可以小于与冷却***操作相关的成本。因此，当电缆携带减小的负载时，以与安装所携带的负载成比例的速率循环冷却流体导致安装整体运行成本的增加。
另一方面，本申请人还观察到由于电缆负载减小而停止冷却流体的循环不可思议地带来安装整体运行成本的增加。
鉴于以上，本申请人已经解决了提供用于冷却电力传输***（特别地，但不是专门地，高压电力传输***）的冷却***和方法的问题，该***和方法克服了以上所述的缺陷。
发明内容
在本描述和权利要求中，表述“高压电力传输***”将指适于在高于35kV的电压传输电力的电力传输***。
特别地，本申请人已经解决了提供用于冷却电力传输***（特别地，但不是专门地，高压电力传输***）的冷却***和方法的问题，该***和方法是安全的并且即使在减小负载的情况下也具有减小非常多的运行成本。
本申请人发现，如果传送到冷却***的电流根据依照传输***的操作参数的值来选择的第一或第二函数进行校准，则由要被冷却的电力传输***携带的电流馈电（feed）的冷却***会在减小的成本具有更有效的性能。
根据第一方面，本公开内容涉及用于冷却电力传输***的冷却***，所述电力传输***包括携带对应于运输的电功率的电流的电缆，该冷却***包括：
-冷却设备，布置成从电力传输***除去热量；
-电源***，布置成从电缆提取功率部分并且利用所述功率部分给冷却设备供电；
-控制单元，配置为响应于电缆中所运输的功率的参数，控制所提取功率部分（fraction）的量，使得
-当该参数高于阈值时，所提取的功率部分等于第一值，所述第一值通过第一函数依据电缆中携带的功率；以及
-当该参数低于所述阈值时，所提取的功率部分等于第二值，所述第二值通过第二函数依据电缆中携带的功率，第二函数对应于第一函数乘以因子k，k大于0并且小于1。
优选地，因子k对于给定的***是常量。
根据第二方面，本公开内容涉及用于冷却电力传输***的方法，所述电力传输***包括携带对应于运输的电功率的电流的电缆，所述方法包括：
-从所述电缆提取功率部分；以及
-利用该功率部分给所述冷却设备供电，其中冷却设备布置成从所述电力传输***除去热量，
其中提取功率部分，使得：
-当电缆中运输的所述电力的参数高于阈值时，所述提取的功率部分等于第一值，所述第一值通过第一函数依据电缆中携带的功率；以及
-当所述参数低于所述阈值时，所述提取的功率部分等于第二值，所述第二值通过第二函数依据电缆中携带的功率，第二函数对应于第一函数乘以因子k，k大于0并且小于1。
优选地，电源***包括至少一个变压器，所述至少一个变压器包括磁芯。这至少一个变压器与要冷却的电力传输***的至少一条电缆耦合，并且给冷却***的冷却设备供电。特别地，变压器可以通过该磁芯与至少一条电缆耦合。
冷却***还可以包括用于检测电力传输***的参数的传感器。确定用于该参数的阈值。
该参数优选地是电缆所携带的电流I，或者所述电流的函数，例如，电缆的温度，或者由电缆自己运输的功率。确定阈值电流Ith。
优选地，阈值Ith被确定为在不应用冷却的情况下电缆的导体在其到达最大允许温度的电流。
优选地，阈值Ith是电缆所携带的最大电流的30%至50%。
当检测到的电流I超过阈值电流Ith时，变压器***作成以最大功率Pmax为冷却设备供电，该最大功率根据第一函数Pmax=f1(I)依据电力传输***所携带的电流I。
当检测到的电流I低于阈值电流Ith时，变压器***作成以中间功率Px为冷却设备供电，该中间功率根据第二函数Px=f2(I)依据电力传输***所携带的电流I。中间功率Px是最大功率Pmax的一部分，优选地，Px=f2(I)=k·f1(I)，其中k大于0并且小于1。
本申请人观察到，在整个电流范围I≤Ith上，电力传输***的运行成本有利地低于将通过以最大功率Pmax为冷却设备供电所获得的运行成本。特别地，k的值确定为使得最小化冷却电力传输***的运行成本，所述成本既考虑了通过电力传输***运输电力的成本又考虑了在整个电流范围I≤Ith上操作冷却设备的成本。因此，在减小负载的情况下，即，在I≤Ith的范围内，利用最大功率Pmax的一部分k·Pmax给冷却设备供电有利地允许最小化电力传输***的运行成本。
有利地，因子k是常量，从0.2至0.7变动。
在本***中，控制单元包括至少一个开关，当所述参数高于阈值时，该开关被控制单元操作，使得冷却设备连接在所述至少一个变压器的第一端子和第二端子之间。
控制单元包括至少一个开关，当所述参数低于或等于阈值时，这个开关被控制单元操作，使得冷却设备连接在所述至少一个变压器的第一端子和中间端子之间。
在本***中，冷却设备可以包括一个或多个风扇，例如吸风电扇。
对于本描述和权利要求，除非另外指出，否则表示数量、量、百分比等的所有数字都应当理解为在所有情况下都可以通过术语“大约”来修改。而且，所有范围都包括所公开的最大和最小点的任意组合并且包括可能或者可能没有在本文中具体列举的其间的任何中间范围。
附图说明
通过阅读以下具体描述，本发明将变得完全清晰，以下具体描述要参考附图来阅读，附图中：
-图1是根据本发明一种实施例，设有冷却***的电力传输***的示意图；
-图1a是图1电力传输***的一部分的放大视图，示出了三个变压器和接线盒；
-图2示出了根据本发明一种实施例、与电力传输***的电缆耦合的变压器；以及
-图3a、3b和3c分别是，与两种已知的冷却***相比，空气流速、最大温度和运行成本与根据本发明一种实施例的电力传输***所携带的电流的关系曲线图。
具体实施方式
图1示意性地示出了容纳电力传输***PTS的隧道TN，PTS具设
电力传输***PTS优选地是高压电力传输***，即，适于以高于交流电流（AC）35kV的电压分配电力的电力传输***。
电力传输***PTS可以包括一个或多个电路，每个电路或者是单相电路或者是三相电路。作为非限制性例子，图1中所示的电力传输***PTS包括三相电路，包括三根并行的电缆C1、C2、C3，每根电缆适于携带各自的交流电流I1、I2、I3。该三个交流电流具有2π/3的互易相位（reciprocal phase）并且具有相同的振幅。
冷却***CS包括布置在电力传输***PTS预定位置的至少一个冷却设备CD。优选地，冷却设备CD布置在容纳电力传输***PTS的隧道TN的空气出口A2附近。在图1中，为了简化，示出了单个冷却设备CD。但是，冷却***CS可以包括多个冷却设备CD，例如沿电力传输***PTS均匀分布的多个冷却设备CD。
冷却设备CD包括一个或多个风扇，例如压缩或吸风风扇，优选地是吸风风扇。每个风扇优选地具有关闭器，在气流经过时，该关闭器自动打开，并且保护风扇免受可能向后的气流。
冷却***CS还包括适于给冷却设备CD馈电的电源电路SC。电源电路SC包括至少一个适于从电力传输***PTS提取功率并且适于用提取出的功率给冷却设备CD供电的变压器。更具体而言，电源电路SC优选地包括等于电力传输***PTS中电缆根数的多个变压器，每个变压器与各自的电缆耦合。由此，在图1所示的示例性电力传输***PTS中，电源电路SC包括三个变压器T1、T2、T3，每个变压器T1、T2、T3与三相电路中各自的电缆C1、C2、C3耦合。在电力传输***PTS包括两个或多个三相电路的情况下，每个电路的每根电缆可以有其自己的变压器。与关联到同一相的电缆耦合的变压器优选地并联连接。
图2更具体地示出了与各自电缆Ci（i=1,2,3）耦合的变压器Ti（i=1,2,3）。变压器Ti包括磁芯MCi，磁芯优选地是叠层磁芯。电缆Ci经过磁芯MCi的中央开口，并且基本上充当变压器Ti的一次绕组。变压器Ti还包括关于磁芯MCi形成N匝并且具有第一端子Ei(1)和第二端子Ei(2)的二次绕组SWi。
变压器Ti还包括放在二次绕组SWi的中间位置的中间端子Ei(x)，从而接触二次绕组SWi的中间匝中的一个。中间端子Ei(x)放置成使得在第一端子Ei(1)和中间端子Ei(x)之间的匝数是N*，N*小于N。中间端子Ei(x)的位置（以及因此数字N*）是基于预定的标准确定的，这将在下文中具体描述。
三个变压器T1、T2、T3中每一个都优选地具有与上述变压器Ti相同的结构。特别地，匝数N和N*优选地在三个变压器T1、T2、T3中相同。
通过再次参考图1，冷却***CS包括接线盒JB。变压器T1、T2、T3的第一端子E1(1)、E2(1)、E3(1)优选地相互连接，然后连接到接线盒JB。另外，变压器T1、T2、T3的第二端子E1(2)、E2(2)、E3(2)和中间端子E1(x)、E2(x)、E3(x)也优选地连接到接线盒JB。
冷却***CS的电源电路SC优选地还包括插在接线盒JB和冷却设备CD之间的控制单元CU。接线盒JB从变压器T1、T2、T3的第一端子E1(1)、E2(1)、E3(1)、从第二端子E1(2)、E2(2)、E3(2)并从中间端子E1(x)、E2(x)、E3(x)接收输入线；容纳所述线路；并且朝着控制单元CU输出它们。控制单元CU优选地包括多个开关，这些开关适于连接/断开变压器T1、T2、T3的第二端子E1(2)、E2(2)、E3(2)和/或中间端子E1(x)、E2(x)、E3(x)与冷却设备CD，如以下将更具体描述的。控制单元CU的开关优选地是遥控开关，可选地，该遥控开关可以手动操作。而且，控制单元CU可以包括适于由操作人员控制和管理的手动开关、用于保护向冷却设备CD的风扇供电的电缆的磁热开关、用于在紧急状况下也向风扇供电的装置，等等。
优选地，电源电路SC还包括配置为检测由电力传输***PTS的任一电缆C1、C2、C3所携带的电流I的电流传感器S1（如上面所提到的，由电缆C1、C2、C3携带的交流电流I1、I2、I3具有相同的振幅I）。控制单元CU优选地配置为监视电流传感器S1检测的电流并且基于所检测到的值通过适当地操作其开关来控制提供给控制设备CD的电力，如以下将更具体描述的。
电力传输***PTS和冷却***CS都可以布置在部分封闭的环境中，诸如隧道或地下室（vault）中。就像根据图1，隧道TN优选地具有空气入口A1和空气出口A2。
现在将在下文中更具体地描述根据本发明一种实施例的冷却***CS的操作。
如以上所提到的，每根电缆C1、C2、C3携带具有相同振幅的各自的交流电流I1、I2、I3并且在各自的变压器T1、T2、T3中产生互感应效果。这种互感应效果在每个变压器T1、T2、T3中生成：
-第一端子E1(1)、E2(1)、E3(1)和第二端子E1(2)、E2(2)、E3(2)之间的第一电压V1(max)、V2(max)、V3(max)和对应的第一功率P1(max)、P2(max)、P3(max)；以及
-第一端子E1(1)、E2(1)、E3(1)和中间端子E1(x)、E2(x)、E3(x)之间的第二电压V1(x)、V2(x)、V3(x)和对应的第二功率
P1(x)、P2(x)、P3(x)。
由此，变压器T1、T2、T3可以利用依据电流I的最大功率Pmax=P1(max)+P2(max)+P3(max)给连接在其第一端子E1(1)、E2(1)、E3(1)和其第二端子E1(2)、E2(2)、E3(2)之间的负载供电。在以下描述和权利要求中，表述“电流I”将指示交流电流I1、I2、I3的振幅。特别地，最大功率Pmax根据第一函数，即，Pmax=f1(I)，依据电力传输***PTS的每根C1、C2、C3携带的电流I。特别地，最大功率Pmax与电流I的平方乘以N成比例，其中N是每个变压器T1、T2、T3中二次绕组的匝数。
除此之外，变压器T1、T2、T3可以利用也依据电流I的中间功率Px=P1(x)+P2(x)+P3(x)给连接在其第一端子E1(1)、E2(1)、E3(1)及其中间端子E1(x)、E2(x)、E3(x)之间的负载供电。特别地，中间功率Px根据第二函数，即，Px=f2(I)，依据电力传输***PTS的每根电缆C1、C2、C3携带的电流I。特别地，中间功率Px与电流I的平方乘以N*成比例，其中N*是每个变压器T1、T2、T3中第一端子E1(1)、E2(1)、E3(1)和中间端子E1(x)、E2(x)、E3(x)之间所包括的二次绕组的匝数。因此，中间功率Px是最大功率Pmax的一部分，即，Px=k Pmax或者f2(I)=k f1(I)，其中k=N*/N。由于N*小于N，因此k小于1。
可以或者利用最大功率Pmax或者利用中间功率Px来给冷却设备CD供电。
特别地，确定阈值电流Ith。阈值电流Ith优选地是在稳态条件下确定的。“稳态条件”意味着在初始过渡或波动条件减弱，并且电流、电压或电场保持基本恒定或者均匀振荡之后存在的条件。例如，阈值电流Ith确定为是在不应用冷却的情况下电力传输***PTS的电缆C1、C2、C3的导体在其到达最大允许温度Tmax*的电流。最大允许温度Tmax*优选地是稳态条件下电缆C1、C2、C3的导体在其可以可接受的性能操作并且没有破损或火灾危险的最大温度（例如，90℃）。最大允许温度Tmax*可以通过检测电力传输***PTS在空气出口A2的温度和/或电缆外壳的外表面的温度来确定，所述温度被认为是导体温度的函数。阈值电流Ith依据电缆C1、C2、C3（尤其是其截面（section））的特性。阈值电流Ith优选地是电力传输***的电缆（在应用冷却的情况下）可以携带的最大电流Imax的30%至50%（例如，大约40%）。
控制单元CU优选地监视如由电流传感器S1检测的电流I。
当控制单元CU确定检测到的电流I低于或等于阈值电流Ith时，它优选地操作其开关，以便在变压器T1、T2、T3的第一端子E1(1)、E2(1)、E3(1)和中间端子E1(x)、E2(x)、E3(x)之间连接冷却设备CD。在这种配置中，冷却设备CD是利用中间功率Px=f2(I)供电的。然后，冷却设备CD生成气流，该气流除去由电力传输***PTS所释放的至少部分热量。
除此之外，当控制单元CU确定检测到的电流I高于阈值电流Ith时，它优选地操作其开关，以便在变压器T1、T2、T3的第一端子E1(1)、E2(1)、E3(1)和第二端子E1(2)、E2(2)、E3(2)之间连接冷却设备CD。在这种配置中，冷却设备CD是利用最大功率Pmax=f1(I)供电的。然后，冷却设备CD继续生成气流，该气流除去由电力传输***PTS所释放的至少一部分热量。
图3a、3b和3c示出了由本申请人根据“Calcul de latempérature des
Figure BDA0000492388210000101
dans les tunnels ventilés”
Figure BDA0000492388210000102
n.143-144,August1992执行的数值模拟的结果。这些数值模拟涉及根据本发明一种实施例的冷却设备CD。数值模拟已经在以下假设下执行：
-电力传输***包括两个并联的三相电路（六根电缆）；
-每根电缆的最大电流Imax：2000A；
-阈值电流Ith：Imax的40%，即，800A；
-最大允许的导体温度Tmax*：90℃；
-包括两个并联的三相吸风风扇的单个冷却设备；
-吸风风扇最大功率：25kW；
-冷却设备的最大流容量：6m/s；
-每个变压器的最大电压Vi(max)（利用最大电流Imax=2000A获得的）：220V；
-每个变压器的最大功率Pi(max)（利用最大电流Imax=2000A获得的）：10kW；
-隧道的长度：2500m；
-隧道横截面尺寸：2.5m×2m；以及
-从电力传输***提取的功率的每小时平均成本：50€/MWh。
作为由电力传输***的每根电缆所携带的电流I（A）的函数，图3a示出了由冷却设备生成的气流的速度S（m/s）。
图3a的实线代表根据本发明的操作并且显示，当电流I低于或等于阈值电流Ith=800A时，气流的速度随着电流I的增加而增加，因为冷却设备是利用中间功率Px=f2(I)供电的。特别地，气流的速度与中间功率Px的立方根成比例，如上所述，中间功率Px与电流I的平方乘以N*成比例。因此，在低于阈值电流Ith时，气流的速度与(N*·I2)1/3成比例。
应当指出，随着电流I增加，由此造成电力传输***所释放的热量增加，气流的速度也增加，由此增加从电力传输***除去的热量的量。换句话说，电力传输***产生的热量越大，冷却***除去的热量越大。于是，本发明的冷却***在范围I=<Ith内也能够自适应电力传输***操作条件的变化。
当电流I达到阈值电流Ith=800A时，气流速度急剧增加，因为冷却设备开始利用最大功率Pmax=f1(I)供电。然后，气流的速度随着电流I的增加而增加，并且在电流I等于最大电流Imax=2000A时达到其6m/s的最大值（即，冷却设备的最大容量）。在I>=Ith的范围内，气流的速度与最大功率Pmax的立方根成比例，如上所述，最大功率Pmax与电流I的平方乘以N成比例。因此，高于阈值电流Ith时，气流的速度与(N·I2)1/3成比例。
图3a中的虚线涉及冷却***的第一比较例。在这个比较例中，冷却设备在低于阈值电流Ith时也是用最大功率Pmax供电的。在这种情况下，任何情况下气流的速度都与(N·I2)1/3（而不与(N*·I2)1/3）成比例，在低于阈值电流Ith时也是。
图3a中的点线涉及冷却***的第二比较例。在这个比较例中，冷却设备在低于阈值电流Ith时切断。当电流I达到阈值电流Ith=800A时，气流的速度急剧地从零变到非零值，因为冷却设备被开启并且用最大功率Pmax=f1(I)供电。然后，气流的速度随着电流I的增加而逐步增加并且在电流I等于最大电流Imax=2000A时达到其6m/s的最大值（即，冷却设备的最大容量）。在范围I>Ith内，气流的速度与最大功率Pmax的立方根成比例，如上所述，最大功率Pmax与电流I的平方乘以N成比例。因此，高于阈值电流Ith时，气流的速度与(N·I2)1/3成比例。
作为由电力传输***的每根电缆所携带的电流I（A）的函数，图3b示出了电力传输***的最大温度T（℃）（有可能对应于电缆导体的温度）。
图3b的实线代表根据本发明的操作并且显示，当电流I低于或等于阈值电流Ith=800A时，最大温度增加。这种增加比由冷却***的第二比较例（图3b中的点线）示出的温度增加低得多，因为温度控制在低于阈值电流Ith时也应用。因此，在阈值电流Ith=800A所达到的最大温度大约是45℃，远低于最大允许温度Tmax*=90℃。于是，当电流I超过阈值电流Ith=800A时，作为冷却设备利用最大功率Pmax供电的结果，最大温度从大约45℃的值急剧下降。然后，最大温度随着电流的I增加而再次增加，并且当电流I等于最大电流Imax时达到最大允许温度Tmax*=90℃。
通过把电缆温度维持在低于第二比较性冷却***所达到的值，本实施例的冷却***对于限制由发热造成的电阻损耗和对整体电缆结构的损害更有效。此外，本实施例的冷却***的整体运行成本比第二比较性冷却***低得多，如参考图3c的图所示的。
图3b中的虚线涉及图3a的第一比较性冷却***的操作。在这种情况下，与本实施例的冷却***所达到的相比，温度升高的速率下降了，因为冷却设备在低于电流阈值Ith时也是由最大功率Pmax供电的。这种冷却***可以提供电力传输***中发热过程的更大减慢，但是导致增加的运行成本，如参考图3c的图更具体描述的，并且导致冷却设备的无用磨损，因为所述设备在电力传输***实际上不需要这样显著冷却的时候也操作。
图3c是显示电力传输***的运行成本OC（k€/年）的图，作为由电力传输***的每根电缆所携带的电流I（A）的函数。运行成本既考虑用于通过电力传输***运输电力的成本又考虑用于操作冷却设备的成本。用于通过电力传输***运输电力的成本随着电力传输***的温度增加而增加。这是因为温度增加导致电缆增加的老化并且导致增加的电缆电阻，其最终导致电缆功率损耗的增加。另一方面，降低电力传输***的温度暗示用于操作冷却设备的成本的增加。这是因为，为了降低电力传输***的温度，由冷却设备生成的气流的速度将增加并且因此冷却设备的老化增加。
图3c的实线代表已经在图3a和3b中讨论过的根据本发明的操作并且显示，当电流I低于或等于阈值电流Ith=800A时，运行成本逐步增加，因为运输电力的成本由于温度增加而增加并且用于操作冷却设备的成本由于气流速度增加而增加。在I=Ith，运行成本急剧增加，这主要是因为由于它开始利用最大功率Pmax供电而是的用于操作冷却设备的成本增加。然后，随着电流I进一步增加，由于温度增加（这造成用于在***上运输电力的成本的增加）和气流速度增加（这造成用于操作冷却设备的成本的增加），运行成本开始逐步增加。
图3c中的虚线涉及图3a的第一比较性冷却***的操作。在整个范围I=<Ith中，这个比较例的运行成本都高于根据本发明的***的成本（图3c的实线），在根据本发明的***中，冷却设备利用中间功率Px而不是最大功率Pmax供电。低于阈值电流Ith，更方便地是不完全采用冷却设备并且放弃（renounce to）可以通过利用最大功率Pmax给冷却设备供电所获得的最大冷却效果的一部分。
图3c的点线代表图3a的第二比较性冷却***的操作并且显示，当电流I低于或等于阈值电流Ith=800A时，运行成本增加到显著的值，因为用于运输电力的成本由于温度的增加而增加了。用于操作冷却设备的成本为零，因为冷却设备切断了。
即使在相当低的电流值（例如，在大约400A），第二比较性冷却设备的成本也比利用本实施例的冷却***生成的成本稍高，因为由于未冷却电缆中电阻损耗造成的成本不可思议地高于根据本发明为电缆提供利用中间功率Px供电的冷却***的成本。
在I=Ith，第二比较性冷却设备的运行成本急剧减小，这主要是由于在冷却设备开启时由冷却设备操作的突然、显著温度下降。然后，随着电流I进一步增加时，由于温度增加（这造成用于在***上运输电力的成本的增加）和气流速度增加（这造成用于操作冷却设备的成本的增加），运行成本开始再次逐步增加。
如以上所提到的，中间功率Px是最大功率Pmax的一部分，即Px=k·Pmax，k小于1。k等于N*/N。比率N*/N（以及因此k的值）可以选择成使得在电流I低于或等于阈值电流Ith时最小化电力传输***的运行成本。
K=N*/N的值优选地是从0.2至0.7。在图3a、3b、3c所基于的以上假设的情况下，本申请人估计在整个范围I=<Ith上的最小运行成本在K=N*/N=0.2时获得。这可以例如通过为与电力传输***的电缆耦合的每个变压器提供以下来实现：
-总匝数等于N=10或者N=100；以及
-位于一个位置的中间端子，使得变压器的第一端子和中间端子之间所包括的匝数在N=10时等于N*=2或者在N=100时等于N*=20。
本申请人估计K=N*/N=0.2的这种值在整个范围I=<Ith上都对应于最小运行成本，因为它对应于以下二者之间的权衡：
-由于冷却设备施加的冷却效果，电力传输***温度降低而导致成本减小；以及
-由于冷却设备的操作而导致成本增加。
通过适当地选择k使得在整个范围I=<Ith上都最小化电力传输***的运行成本，因此根据本发明用于冷却电力传输***的方法在低负载的情况下也是非常有效的。
另外，本发明的冷却***有利地是非常安全的。当电力传输***在操作时，冷却设备的电源总是得以保证，因为它是直接从电力传输***本身得出的。于是，有利地最小化了电力传输***在没有任何温度控制的情况下操作的风险。
根据附图中没有示出的本发明的实施例，除电流传感器之外或者作为代替，冷却设备还可以包括适于检测电力传输***的最大温度，即，作为导体温度的函数的电力传输***在空气出口A2的温度和/或电缆表面的温度，的温度传感器。
根据这些实施例，除了阈值电流Ith之外或者作为代替，还优选地确定阈值温度Tth。阈值温度优选地设置成等于最大允许温度Tmax*，即，等于在电流I等于阈值电流Ith时电力传输***PTS所达到的最大温度。
根据这些实施例，单独地或者与检测到的电流及其与电流阈值Ith的比较相结合，冷却***的控制单元基于检测到的最大温度及其与阈值温度Tth的比较来控制冷却设备的电源。在后一种情况下（电流和温度控制相结合），温度检测-比较有利地允许控制单元以更精确的方式控制冷却设备的电源，尤其是当电流I接近电流阈值Ith或者接近最大电流Imax时。这以更有效的方式有利地防止电力传输***操作在比最大允许温度Tmax*更高的温度。

Claims (15)

1.一种用于冷却电力传输***（PTS）的冷却***（CS），所述电力传输***（PTS）包括携带对应于运输的电功率（P）的电流（I）的电缆（C1、C2、C3），所述冷却***（CS）包括：
-冷却设备（CD），布置成从电力传输***（PTS）除去热量；
-电源***（T1、T2、T3、JB），布置成从电缆（C1、C2、C3）提取功率部分（Pmax、Px）并且利用所述功率部分（Pmax、Px）给冷却设备（CD）供电；
-控制单元（CU），配置为响应于电缆中所运输的功率（P）的参数来控制所提取的功率部分（Pmax、Px）的量，使得
-所述该参数高于阈值（Ith）时，所提取的功率部分（Pmax、Px）等于第一值（Pmax），所述第一值通过第一函数依据电缆中携带的功率（P）；以及
-当所述参数低于该阈值（Ith）时，所提取的功率部分等于第二值（Px），所述第二值通过第二函数依据电缆中携带的功率，第二函数对应于第一函数乘以因子k，k大于0并且小于1。
2.如权利要求1所述的冷却***（CS），其中所述参数是电缆（C1、C2、C3）所携带的电流（I）。
3.如权利要求1所述的冷却***（CS），其中所述电源***（T1、T2、T3、JB）包括至少一个变压器（T1、T2、T3），所述至少一个变压器（T1、T2、T3）包括磁芯（MCi）。
4.如权利要求3所述的冷却***（CS），其中所述控制单元（CU）包括至少一个开关，当所述参数高于所述阈值（Ith）时，该开关被所述控制单元（CU）操作，使得冷却设备（CD）连接在所述至少一个变压器（T1、T2、T3）的第一端子（E1(1)、E2(1)、E3(1)）和第二端子（E1(2)、E2(2)、E3(2)）之间。
5.如权利要求3所述的冷却***（CS），其中所述控制单元（CU）包括至少一个开关，当所述参数（I）低于或等于所述阈值（Ith）时，该开关被所述控制单元（CU）操作，使得冷却设备（CD）连接在所述至少一个变压器（T1、T2、T3）的第一端子（E1(1)、E2(1)、E3(1)）和中间端子（E1(x)、E2(x)、E3(x)）之间。
6.如权利要求1所述的冷却***（CS），其中因子k选择成使得在所述参数低于或等于所述阈值（Ith）时最小化冷却所述电力传输***（PTS）的运行成本。
7.如权利要求1所述的冷却***（CS），其中因子k是常量。
8.如权利要求1所述的冷却***（CS），其中因子k从0.2至0.7。
9.如权利要求1或2所述的冷却***（CS），其中阈值（Ith）被确定为在不应用冷却的情况下所述电缆（C1、C2、C3）的导体在其到达最大允许温度（Tmax*）的电流。
10.如权利要求9所述的冷却***（CS），其中所述阈值（Ith）是所述电缆（C1、C2、C3）所携带的最大电流（Imax）的30%至50%。
11.如权利要求1所述的冷却***（CS），其中所述冷却设备（CD）包括至少一个吸风风扇。
12.一种用于冷却电力传输***（PTS）的方法，所述电力传输***（PTS）包括携带对应于运输的电功率（P）的电流（I）的电缆（C1、C2、C3），所述方法包括：
-从所述电缆（C1、C2、C3）提取功率部分（Pmax、Px）；以及
-利用所述功率部分（Pmax、Px）给所述冷却设备（CD、CD’）供电，其中所述冷却设备布置成从所述电力传输***（PTS）除去热量，
其中所述功率部分（Pmax、Px）被提取成使得：
-当电缆中所运输的功率（P）的参数高于阈值（Ith）时，所提取的功率部分（Pmax、Px）等于第一值（Pmax），所述第一值通过第一函数依据电缆中携带的功率（P）；以及
-当所述参数低于所述阈值（Ith）时，所提取的功率部分（Pmax、Px）等于第二值（Px），所述第二值通过第二函数依据电缆中携带的功率（P），所述第二函数对应于所述第一函数乘以因子k，k大于0并且小于1。
13.如权利要求12所述的方法，其中因子k选择成使得在所述参数（I）低于或等于所述阈值（Ith）时最小化冷却所述电力传输***（PTS）的运行成本。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述参数是所述电缆（C1、C2、C3）所携带的电流（I）。
15.如权利要求12或14所述的方法，其中所述阈值（Ith）被确定为在不应用冷却的情况下所述电缆（C1、C2、C3）的导体在其到达最大允许温度（Tmax*）的电流。
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