PDF Print E-mail

DOI: https://doi.org/10.15407/techned2020.06.077

УДК [(621.314.212.045:62-416):621.365.5].001.2

АНАЛІТИЧНИЙ ТА CFD-РОЗРАХУНОК ТЕПЛОВОГО СТАНУ ФОЛЬГОВИХ ОБМОТОК МАСЛЯНИХ РОЗПОДІЛЬНИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ

Журнал Технічна електродинаміка
Видавник Інститут електродинаміки Національної академії наук України
ISSN 1607-7970 (print), 2218-1903 (online)
Випуск № 6, 2020 (листопад/грудень)
Cторінки 77 – 86

 

Автори
В.Ф. Іванков1, канд.техн.наук, А.В. Басова1, канд.техн.наук, І.В. Хімюк2, канд. техн. наук
1- ПрАТ «Запоріжтрансформатор»,
Дніпровське шосе, 3, Запоріжжя, 69600, Україна
1- Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна,
e-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it

Розроблено аналітичну методику розрахунку теплового стану фольгових обмоток нижчої напруги масляних розподільних трансформаторів. За відомих температур масла в баку ця методика забезпечує визначення коефіцієнтів тепловіддачі на поверхнях обмоток з врахуванням їхніх конструктивних особливостей і теплових навантажень, а також розрахунок перевищень середньої температури обмотки і її найбільш нагрітої точки над маслом і над охолодним середовищем. Для розрахунку перевищень температури обмотки над маслом методом розділення змінних із застосуванням скінченного косинус-перетворення Фур'є отримано розв’язок крайової задачі для рівняння Пуассона з неоднорідними граничними умовами на поверхнях обмотки прямокутного перерізу з анізотропними властивостями та з нерівномірним по її висоті розподілом втрат. Крім того, розроблено альтернативний підхід до визначення теплового стану вісесиметричної моделі трансформатора шляхом чисельного CFD-моделювання системи рівнянь руху та нерозривності охолодної рідини Нав’є-Стокса. Це дає змогу отримати розподіл поля швидкостей масла та абсолютних температур як масла в баку, так і фольгових та шарових обмоток трансформатора з використанням мінімальних емпіричних даних щодо фізичних властивостей масла та тепловіддання баків. Методики верифіковано відомими експериментальними даними для трансформаторів ТМ-1000/35 та ТМ-630/10. Бібл. 11, рис. 4, табл. 2.

Ключові слова: трансформатори розподільні, обмотки, фольга, масляне охолодження, нагрів, CFD-моделювання.

Надійшла                          04.03.2020
Остаточний варіант        10.08.2020
Підписано до друку        21.10.2020



УДК [(621.314.212.045:62-416):621.365.5].001.2

АНАЛИТИЧЕСКИЙ И CFD-РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ФОЛЬГОВЫХ ОБМОТОК МАСЛЯНЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Журнал Технічна електродинаміка
Издатель Институт электродинамики Национальной академии наук Украины
ISSN 1607-7970 (print), 2218-1903 (online)
Выпуск № 6, 2020 (ноябрь/декабрь)
Cтраницы 77 – 86

 

Авторы
В.Ф. Иванков1, канд.техн.наук, А.В. Басова1, канд.техн.наук, И.В. Хімюк2, канд. техн. наук
1- ЧАО «Запорожтрансформатор»,
Днепровское шоссе, 3, Запорожье, 69600, Україна
2- Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев, 03057, Украина,
e-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it

Разработана аналитическая методика расчета теплового состояния фольговых обмоток низшего напряжения масляных распределительных трансформаторов. При известных температурах масла в баке эта методика обеспечивает определение коэффициентов теплоотдачи на поверхностях обмоток с учетом их конструктивных особенностей и тепловых нагрузок, а также расчет превышений средней температуры обмотки и ее наиболее нагретой точки над маслом и над охлаждающей средой. Для расчета превышения температуры обмотки над маслом методом разделения переменных с применением конечного косинус-преобразования Фурье получено решение краевой задачи для уравнения Пуассона с неоднородными граничными условиями на поверхностях обмотки прямоугольного сечения с анизотропными свойствами и с неравномерным по ее высоте распределением потерь. Кроме того, разработан альтернативный подход к определению теплового состояния осесимметричной модели трансформатора путем численного CFD-моделирования системы уравнений движения и неразрывности охлаждающей жидкости Навье-Стокса. Это позволяет получить распределение поля скоростей масла и абсолютных температур как масла в баке, так и фольговых и шаровых обмоток трансформатора с использованием минимальных эмпирических данных о физических свойствах масла и теплоотдачи баков. Методики верифицированы известными экспериментальными данными для трансформаторов ТМ-1000/35 и ТМ-630/10. Библ. 11, рис. 4, табл. 2.

Ключевые слова: трансформаторы распределительные, обмотки, фольга, масляное охлаждение, нагрев, CFD-моделирование.

Поступила                               04.03.2020
Окончательный вариант     10.08.2020
Подписано в печать             21.10.2020



Роботу виконано за рахунок відомчого замовлення КПКВК 6541030.

Література
1. Бики М.А. Проектирование силовых трансформаторов. Расчеты основных параметров. М.: Знак, 2013. 612 с.
2. Бормосов В.А., Костоусова М.Н., Петренко А.Ф., Смольская Н.Е. Перспективы и состояние разработок распределительных трансформаторов массовых серий. Информационный портал «TRANSFORMаторы», 2004. 22 с. URL: https://transform.ru/articles/html/03project/a000001.article (дата звернення: 19.02.2020)
3. IEC 60076-2. Power transformers - Part 2: Temperature rise for liquid-immersed transformers, 2011. 100 p.
4. IEC 60076-7. Power transformers - Part 7: Loading guide for oil-immersed transformers, 2017. 89 p.
5. Воеводин И.Д., Гитин Ю.С., Михайловский Ю.А., Щукина И.И. Руководящий документ РД16 452-88. Трансформаторы силовые масляные с системами охлаждения М и Д. Тепловой расчёт обмоток. Запорожье: ВИТ, 1988. 28 с.
6. Михайловский Ю.А., Иванова З.Ф., Серебрицкая Е.А. Методика расчета 0АХ 682.064. Методика расчета нагрева масла в силовых трансформаторах с гофрированными баками мощностью от 100 до 2500 кВА. Запорожье: ВИТ. 1995. 8 с.
7. Григоров И.Б., Степенко О.Н. Электромагнитные исследования распределительных трансформаторов с обмотками НН из алюминиевой ленты. Электротехн. пром-сть. Сер. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы. 1982. Вып. 9 (131). С. 1-4.
8. Воеводина Е.И., Григоров И.Б., Иванков В.Ф., Степенко О.Н. Расчет превышения температуры в фольговых обмотках низшего напряжения распределительных трансформаторов. Техн. электродинамика. 1984. № 1. С. 32-34.
9. Іванков В.Ф., Басова А.В., Хімюк І.В. Методи моделювання трансформаторів та реакторів. К.: Наш формат, 2017. 490 с.
10. Kennedy S.P., Gordner T., Berube J.N., Ringlee R., Aubin J. Hot stop studies for sheet wound transformer windings. URL: http://neoptix.com/literature/2013-04_doble_paper_final.pdf (дата звернення: 19.02.2020)
11. Стулов А.С. Разработка комбинированных моделей и методов теплового анализа в САПР распределитель-ных трансформаторов: автореф. дис. … канд. техн. наук 05.13.12. Ивановский ГЭУ. Иваново. 2015. 152 с.

 

PDF

 

Ліцензія Creative Commons
Цей твір ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства — Некомерційна — Без Похідних 4.0 Міжнародна.

 
Copyright © 2024 ted.org.ua. All Rights Reserved.
Joomla! is Free Software released under the GNU/GPL License.