МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ТРАНСФОРМАТОРОВ

SIMULATING THE THERMAL OPERATING CONDITIONS OF POWER TRANSFORMERS

Гнидюк а. ф. – старший руководитель проектов, ООО «АББ» (Россия, Москва); 117997, г. Москва, ул. Обручева, дом 30/1; 8-985-253-98-92. Е-mail: alexeygnidyuk @mail.ru.

Mr. Alexey F. Gnidyuk – senior project manager, OOO “ABB” (Russia, Moscow); 30/1 – 2, Obrutcheva Str.; Moscow, 117997; 7 (985) 2539892. E-mail: alexeygnidyuk @mail.ru.

Аннотация. В статье рассматриваются принципы моделирования тепловых режимов работы силового трансформатора. Принцип построения модели силового масляного трансформатора представлен как математическая модель сложной нелинейной термогидравлической системы. С помощью программного пакета Comsol Multiphysics созданы варианты моделей трансформатора как с дефектами, так и без таковых. Трансформатор представлен в виде прямоугольного бака, заполненного трансформаторным маслом и с располагающимися внутри него обмотками и сердечником. Дополнительно вокруг бака создана область, заполненная воздухом. Задание дефектов производилось посредством внесения дополнительных источников теплоты в созданную модель. В основу расчетов данного программного пакета лег получивший широкое распространение для расчетов и решения дифференциальных уравнений с частными производными метод конечных элементов.

Моделирование тепловых процессов, протекающих в трансформаторном оборудовании, позволяет установить с высокой долей вероятности наличие и идентификацию неисправностей на начальной стадии развития дефекта, что может позволить уйти от проведения плановых ремонтов, устанавливаемых на основании срока эксплуатации трансформатора, и получить экономию от снижения издержек на эксплуатацию, снизить до минимума переменные расходы от убытков, вызванных потенциальным выходом из строя трансформаторного оборудования.

Summary. The paper reviews the principles of simulation of the operating thermal conditions of a power transformer. The principle of the oil filled power transformer modelling is presented as a mathematical simulation of a complex nonlinear thermal hydraulic system. For the modeling of transformers with or without defects I use the Comsol Multiphysics software package. The transformer is presented as rectangular tank filled with transformer oil having the core and the windings inside. Additionally I designed an area around the tank that is filled with air. Defects are introduced in the model as additional sources of heat. The calculation basis of this software package is the widely adopted finite elements method. The heat process simulation in a transformer allows us to detect and identify emerging defects at early stages. Thus, the method could help reduce the amount of routine maintenance and repair needed for a transformer in accordance with its operational lifetime, and cut operational costs. Also this can minimize the variable costs linked to a potential transformer breakdown.

Ключевые слова: силовой трансформатор, нагрев, срок эксплуатации, идентификация, математическая модель.

Key words: power transformer, heating, operating lifetime, identification, mathematical model.

«Ученые записки КнАГТУ». № I - 1(21) 2015 «Науки о природе и технике» с.30 - 34

«Scholarly Notes of Komsomolsk-na-Amure State Technical University». Issue I - 1(21) 2015 "Engineering and Natural Sciences"

DOI 10.17084/2015.I-1(21).4

References

1. Roger W. Pryor Multiphysics modeling using Comsol: a first principles approach. Jones and Bartlett Publishers London W6 7PA United Kingdom, 2011. – 871 s.

2. Prikhodchenko, O. V. Issledovanie protsessov masso- i teploobmena v sovmeshchennykh energeti-cheskikh ustroystvakh metodami vizual'nogo analiza / O. V. Prikhodchenko, A. A. Prosolovich, K. K. Kim // Uchenye zapiski Komsomol'skogo-na-Amure gosudarstvennogo tekhnicheskogo universi-teta. Nauki o prirode i tekhnike. – 2014. – № I-1(17). – S. 15-21.

3. Dul'nev, G. N. Primenenie E'VM dlya resheniya zadach teploobmena: ucheb. posobie dlya teplo-fizich. i teploenergetich. spets. vuzov // G. N. Dul'nev, V. G. Parfenov, A. V. Sigalov. – M.: Vyssh. shk., 1990. – 207 s.

4. Isachenko, V. P. Teploperedacha: ucheb. dlya vuzov. – 4-e izd., pererab. i dop. / V. P. Isachenko,

V. A. Osipova, A. S. Sukomel. – M.: E'nergoizdat, 1981. – 416 s.

5. Segerlind, L. Primenenie metoda konechnykh elementov / L. Segerlind.– M.: Mir, 1979. – 392 s.

6. Ministry of Energy of the Russian Federation. Rezhim dostupa: http://minenergo.gov.ru/en/

7. ABB Review The corporate technical journal (November, 2012). Special report transformers, No-vember, 2012. Rezhim dostupa: http://www05.abb.com/global/scot/scot271.nsf/veritydisplay/c3791bac5b25bd10c1257ab80037553b/$file/ABB%20SR%20Transformers-121031.pdf.

8. U.S. Energy Information Administration (2014). Rezhim dostupa: http://www.eia.gov/.

9. The international monthly magazine Modern Power Systems (2014). Rezhim dostupa: http://www.modernpowersystems.com/.

10. Global research and consulting for the energy industry (2014). Rezhim dostupa: http://energy.globaldata.com/.

Ссылка на текст статьи

Текст статьи в журнале

Text of article in journal

© 2015 Gnidyuk A.F. This is an Open Access article distributed under the terms of the Russian Index of Science Citation License http://www.uzknastu.ru/files/forautors/en/License%20Agreement.doc, allowing third parties to copy and redistribute the material in any medium or format and to remix, transform, and build upon the material for any purpose, even commercially, provided the original work is properly cited and states its license.

© 2015 Гнидюк А. Ф. Данная статья находится в Открытом Доступе и распространяется на условиях лицензии Российского Индекса Научного цитирования http://www.uzknastu.ru/files/forautors/en/License%20Agreement.doc, в соответствии с которыми третьи лица имеют право копировать и повторно распространять этот материал на любых носителях и в любом формате, а также микшировать, изменять и использовать в качестве основы для любых целей, в том числе коммерческих, при условии, что на оригинальное произведение сделаны должным образом оформленные ссылки и что приведена информация о действующей в отношении него лицензии.

Произведение «МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ТРАНСФОРМАТОРОВ SIMULATING THE THERMAL OPERATING CONDITIONS OF POWER TRANSFORMERS» созданное автором по имени Гнидюк А. Ф., Gnidyuk A.F., публикуется на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Основано на произведении с http://www.uzknastu.ru/files/translit/2015/I-1%2821%29/I-1%2821%29.4.htm.