ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ МАСЛЯНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПРИ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И ГРУНТОВЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

А.В. Дмитриев; О.С. Дмитриева; И.Н. Мадышев

doi:10.14529/power180108

Авторы

А.В. Дмитриев Казанский государственный энергетический университет, г. Казань
О.С. Дмитриева Казанский национальный исследовательский технологический университет
И.Н. Мадышев Казанский национальный исследовательский технологический университет

DOI:

https://doi.org/10.14529/power180108

Ключевые слова:

трансформатор, теплообменник, охлаждение, термоэлектрический преобразователь, тепловой поток

Аннотация

Трансформаторы входят в состав основного оборудования электростанций, повышающих, понижающих и распределительных подстанций, различного вида преобразовательных устройств. В процессе эксплуатации масляных трансформаторов могут возникнуть повреждения или дефекты, своевременное выявление которых позволит принять меры по предупреждению их развития и сохранению работоспособности оборудования. К тяжелым последствиям приводят повреждения обмоток и главной изоляции трансформаторов из-за нарушений в работе системы охлаждения. Существующие охлаждающие устройства не всегда являются эффективными. Разработана дополнительная система охлаждения силового трансформатора с термоэлектрическими преобразователями. Принцип их работы основан на том, что в ночное время при минимальной температуре окружающего воздуха в емкости накапливается холод за счет образования на развитой поверхности ребер термоэлектрических преобразователей слоя водяного льда, таяние которого используется в самый жаркий период времени суток для дополнительного охлаждения трансформаторного масла в системе охлаждения трансформатора. Описаны два режима работы разработанного устройства. Представлено математическое описание процесса охлаждения воды. Проанализированы результаты исследований по оценке изменения теплового потока, отводимого с помощью вертикальных грунтовых теплообменников, от разных параметров. Результаты исследований показали возможность использования предлагаемой системы жидкостного охлаждения силовых масляных трансформаторов с помощью термоэлектрических модулей и ВГТО. Система позволит дополнительно в моменты пиковых тепловых нагрузок отводить до 50 % тепла. Повышение мощности трансформатора в зависимости от его рабочих характеристик составит 25–40 %.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки

Киш, Л. Нагрев и охлаждение трансформаторов / Л. Киш; пер. с венг. М.А. Бики; под ред. Г.Е. Тарле. – М.: Энергия, 1980. – 180 с.

Готтер, Г. Нагревание и охлаждение электрических машин / Г. Готтер; пер. с нем. под ред. В.В. Мальцева. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1961. – 264 с.

Тепловая нагрузка бака силового трансформатора при глубоком насыщении магнитной системы / В.В. Вахнина, В.Н. Кузнецов, В.А. Шаповалов, Д.А. Кретов // Вектор науки ТГУ. – 2011. – № 4. – С. 74–79.

Use of health index and reliability data for transformer condition assessment and fleet ranking / P. Picher, J.F. Boudreau, A. Manga et al. // 45th CIGRE Session, Paris (France), 2014, report A2_101.

Голунов, A.M. Охлаждающие устройства масляных трансформаторов / A.M. Голунов, Н.С. Сещенко. – М.: Энергия, 1976. – 214 с.

Yun, S.-Y. Development of overload evaluation system for distribution transformers using load monitoring data / S.-Y. Yun, C.-H. Park, I.-K. Song // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. – 2013. – Vol. 44, iss. 1. – P. 60–69. DOI: 10.1016/j.ijepes.2012.07.006

Numerical investigation of oil flow and temperature distributions for ON transformer windings / X. Zhang, Z. Wang, Q. Liu et al. // Applied Thermal Engineering. – 2018. – Vol. 130. – P. 1–9. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2017.10.092

Сушков, В.В. Моделирование тепловых процессов и диагностирование силовых трансформаторов систем электроснабжения нефтяных месторождений / В.В. Сушков, А.А. Зябкин // Промышленная энергетика. – 2013. – № 2. – С. 39–42.

Calculation of the lowest currents caused by turn-to-turn short-circuits in power transformers / A. Wiszniewski, K. Solak, W. Rebizant, L. Schiel // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. – 2018. – Vol. 95. – P. 301–306. DOI: 10.1016/j.ijepes.2017.08.028

Analysis of anti-short circuit strength on windings for ITER-PPEN power transformer / Z. Yang, P. Fu, J. Jiang et al. // Fusion Engineering and Design. – 2017. – Vol. 121. – P. 319–324. DOI: 10.1016/j.fusengdes.2017.05.033

Булат, Л.П. Термоэлектрическое охлаждение: состояние и перспективы / Л.П. Булат // Холодильная техника. – 2004. – № 8. – С. 2–7.

Dmitriev, A.V. Prospects for the Use of Additional Cooling System for the Oil-Immersed Transformers with Thermoelectric Transducers / A.V. Dmitriev, O.S. Dmitrieva, I.N. Madyshev // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 95. – P. 15008. DOI:10.1051/matecconf/20179515008

Sajid, M. An overview of cooling of thermoelectric devices / M. Sajid, I. Hassan, A. Rahman // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2017. – Vol. 78. – P. 15–22. DOI: 10.1016/j.rser.2017.04.098

Weerasinghe, R. Numerical and experimental investigation of thermoelectric cooling in down-hole measuring tools; a case study / R. Weerasinghe, T. Hughes // Case Studies in Thermal Engineering. – 2017. – Vol. 10. – P. 44–53. DOI: 10.1016/j.csite.2017.02.002

Пат. 169927 Российская Федерация. Термоэлектрическое устройство для охлаждения жидкости / А.В. Дмитриев, О.С. Дмитриева, И.Н. Мадышев, А.Н. Николаев; заявитель и патентообладатель Казан. нац. иссл. техн. ун-т. – № 2016119822; заявл. 23.05.2016; опубл. 06.04.2017, Бюл. № 10. – 2 с.

Филатов, С.О. Работа теплообменников утилизации теплоты грунта / С.О. Филатов, В.И. Володин // Труды БГТУ. Химия и технология неорганических веществ. – 2011. – № 3. – С. 179–184.

Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсупроцессов и аппаратов химической технологии / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. – М.: АльянС, 2013. – 576 с.

Lee, M. Nusselt number correlation for natural convection from vertical cylinders with triangular fins / M. Lee, H.J. Kim, D.-K. Kim // Applied Thermal Engineering. – 2016. – Vol. 93. – P. 1238–1247. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2015.10.105

Heat and mass transfer / F. Kreith, R.F. Boehm, et. al.; Ed. Frank Kreith. – Boca Raton: CRC Press LLC, 1999. – 288 p.

Определение коэффициента конвективной теплоотдачи в трубе при переходном режиме течения и больших числах Грасгофа / Г.М. Михайлов, В.Г. Михайлов, Л.А. Кондакова, Л.С. Рева // Теоретические основы химической технологии. – 2007. – Т. 41, № 4. – С. 439–441. DOI: 10.1134/S0040579507040124