Силовые трансформаторы представляют собой наибольшую часть капитальных вложений в передающие и распределительные подстанции. Кроме того, отключения силового трансформатора наносят значительный экономический ущерб электрической сети. Одним из наиболее важных параметров, определяющих ресурс трансформатора, является значение температуры наиболее горячей точки, которая в свою очередь определяется плотностью тепловых потоков. В работах [1–3] показано, что максимальная температура является функцией нагрузок, перегрузок, режимов охлаждения и времени. Также замечено [4–6], что традиционные методы расчета дают заниженные значения максимальных температур, особенно в тех случаях, когда тепловые переходные процессы не достигли установившихся состояний.
Важной задачей является повышение качества трансформаторов, разработка наиболее прогрессивных технологий их производства, создание и применение наиболее современных и высокоэффективных материалов, а также уменьшение потерь энергии при их работе [7, 8]. Решение этих задач невозможно без глубокого понимания и изучения тепловых режимов трансформатора.
При нагрузках трансформатора, приводящих к повышению температурного режима относительно нормативных значений, происходит снижение технико-экономических показателей: усиливается износ изоляции, падает надежность и уменьшается срок службы.
Целью данной работы является моделирование тепловых режимов трансформатора, исследование распределения тепловых потоков и температур в трансформаторе при различных режимах охлаждения и потерях мощности.
Согласно действующим стандартам расчетов силовых масляных трансформаторов превышением температуры какой-либо части трансформатора называется разность температур этой части и охлаждающей среды.
Превышение средней температуры обмотки над температурой окружающей среды по стандарту, соответствующему рекомендациям 76 МЭК, не должно превышать 65 °С [5]. Максимальное превышение температуры масла под крышкой бака трансформатора относительно температуры окружающей среды не может превышать 60 °С.