Использование дополнительного охлаждения масляных трансформаторов при совместной работе термоэлектрических преобразователей и грунтовых теплообменников

Использование дополнительного охлаждения масляных трансформаторов при совместной работе термоэлектрических преобразователей и грунтовых теплообменников

Автор: Дмитриев Андрей Владимирович, Дмитриева Оксана Сергеевн, Мадышев Ильнур Наилович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power

Рубрика: Электроэнергетика

Статья в выпуске: 1 т.18, 2018 года.

Бесплатный доступ

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 %.

Еще

Трансформатор, теплообменник, охлаждение, термоэлектрический преобразователь, тепловой поток

Короткий адрес: https://sciup.org/147232671

IDR: 147232671   |   DOI: 10.14529/power180108

Список литературы Использование дополнительного охлаждения масляных трансформаторов при совместной работе термоэлектрических преобразователей и грунтовых теплообменников

  • 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 курсу процессов 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
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp