По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.311

Тепловое CFD-моделирование маслонаполненного силового трансформатора ТМ-160/10

Гильфанов К. Х. д-р техн. наук, профессор, Казанский государственный энергетический университет, г. Казань
Нгуен Тиен аспирант, Казанский государственный энергетический университет, г. Казань

Представлены результаты моделирования тепловых характеристик сухого и маслонаполненного силового трансформатора ТМ-160/10 в режимах холостого хода и короткого замыкания. Определены электрические, геометрические и тепловые характеристики трансформатора ТМ-160/10. Определены 2D-распределения температуры и плотности тепловых потоков в трансформаторе в продольном и поперечном разрезах. Показано, что использование трансформаторного масла для охлаждения трансформатора существенно уменьшает температуры в активной части. Распределение температур занимает диапазон 67–91 °С. Предложена формула для расчета максимальной температуры трансформатора в зависимости от потери мощности.

Литература:

1. Thamir M., Abdul Wahhab, Methaq Talib Jabbar. Design and Simulation of 11/0.4 kV Distribution Transformer Using ANSYS // Eng. & Tech. Journal. – 2014. – Vol. 32. – Part(A). – No. 2. – P. 414–438.

2. Constantin D., Nicolae P. M., Nitu C. M. 3D Finite Element Analysis of a three phase power transformer, Full Paper sent for EUROCON 2013 Conference, Zagreb. – Croatia, 2013.

3. Rajashekhar Pendyala, Suhaib Umer Ilyas, Lian Rui Lim, Narahari Marneni. CFD Analysis of Heat Transfer Performance of Nanofluids in Distributor Transformer // 4th Int. Conference on Process Engineering and Advanced Materials Procedia Engineering. – 2016. – Vol. 148. – P. 1162–1169.

4. Встовский А. Л., Встовский С. А., Силин Л. Ф. Проектирование трансформаторов. – Красноярск: Изд-во Сиб. федер. ун-та, 2013. – 120 с.

5. Системы охлаждения силовых трансформаторов http://www.gigavat.com/transformator_sistemi_ohlazhdeniya.php (дата обращения: 17.09.2018).

6. Расчет силового трансформатора // http://leg.co.ua/transformatori/teoriya/raschetsilovogo-transformatora.html (дата обращения: 17.09.2018).

7. Арутюнов Ю.А., Бородин О.Н., Дробязко А.А., Чащин Е.А., Шашок П.А. Проектирование силовых трансформаторов с использованием методов оптимизации // Омский научный вестник. Электротехника. Энергетика. – 2017. – № 6 (156). – С. 47–53.

8. Rupert Gouws. Design of a Controlled Cooling System for a Three-Phase Power Transformer With Support of Renewable Energy. https://www.researchgate.net/publication/305527083 (дата обращения: 17.09.2018).

9. Mohammadali Salari, Pascal Bayrasy, Klaus Wolf. Thermal analysis of a three phase transformer with coupled simulation. https:// www.researchgate.net/publication/276057920 (дата обращения: 17.09.2018).

10. Моделирование процессов теплообмена средствами пакета конечно-элементного анализа ANSYS // http://lib.knigi-x. ru/23raznoe/126936-1.php (дата обращения: 17.09.2018).

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.

Для Цитирования:
Гильфанов К. Х., Нгуен Тиен, Тепловое CFD-моделирование маслонаполненного силового трансформатора ТМ-160/10. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2019;10.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: