Обоснование рациональных параметров энергосберегающих электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов для повышения надежности их работы

Тимонин, Юрий Николаевич

Электротехнические комплексы и системы

автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Обоснование рациональных параметров энергосберегающих электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов для повышения надежности их работы

кандидата технических наук: Тимонин, Юрий Николаевич
город: Тула
год: 2012
специальность ВАК РФ: 05.09.03

Диссертация по электротехнике на тему «Обоснование рациональных параметров энергосберегающих электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов для повышения надежности их работы»

Автореферат диссертации по теме "Обоснование рациональных параметров энергосберегающих электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов для повышения надежности их работы"

На правах рукописи

Тимонин Юрий Николаевич

Обоснование рациональных параметров энергосберегающих электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов для повышения надежности их работы

Специальность: 05.09.03. - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 3 ДЕН 2012

Тула 2012

005057268

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тульский государственный университет» (Тул-ГУ).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Степанов Владимир Михаилович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Бабокин Геннадии Иванович кандидат технических наук, Фомин Андрей Васильевич

Ведущее предприятие:

ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет»

Защита диссертации состоится 28 декабря 2012 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.271.12 при Федеральном государственном бюджетном учреждении высшего профессионального образования «Тульский государственный университет» по адресу: 300012, г.Тула, пр. Ленина, 92, ауд.9-101.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного универси-

Автореферат разослан «28 » ноября 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.271.12, д.т.н., профессор

/ М.Ю. Елагин

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Силовые трансформаторы являются важнейшей электротехнической установкой.электропитающих систем, от надёжности и качества функционирования которых зависит надежность и качество распределяемой электрической энергии. Выход из строя силовых трансформаторов приводит к высоким техническим и экономическим издержкам в процессе эксплуатации электропитающих систем.

Одним из важнейших факторов, влияющих на надёжность функционирования силовых трансформаторов, является их эффективное охлаждение.

Комков, которые отмечают перспективность комбинированного воздушно-масляного принудительного охлаждения трансформаторов.

Однако в их работах не рассмотрены вопросы утилизации тепла, выделяемого силовым трансформатором, где важной научной задачей является формирование режимов эффективного их охлаждения и энергоэффективного процесса утилизации воздушного теплового потока а также управление охлаждающей способностью воздушно-масляных охладителей системы «сило-вои трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока» по критерию надежности её функционирования.

Важным элементом таких систем является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который при реализации векторного управления им обеспечивает регулирование характеристик электропривода, а следовательно их режимов работы электромеханических систем

Большой вклад в исследование и построение систем управления ЭП переменного тока внесли выдающиеся отечественные и зарубежные ученые - М.М. Ботвинник, И.Я. Браславский А А Булгаков, A.M. Вейнгер, А.Б. Виноградов, Л.Х. Дацковский, Д.Б. Изосимов, Н.Ф. Ильинский' В.И. Ключев, С.А. Ковчин, А.Е. Козярук, В.А. Мищенко, Г.Б. Онищенко, В.В. Рудаков Ю А Сабинин, О.В. Слежановский, Ю.Г. Шакарян, Р.Т. Шрейнер, В.А. Шубенко, И.И. Эпштёйн F Blaabjerg, F. Blaschke, B.K. Bose, W. Flöter, J. Holtz, W. Leonhard, R.D Lorenz MP Kazmierkowski, T.A. Lipo, K. Matsuse, D.W. Novotny и др. '

В данном случае в адаптивных системах управления электроприводами должны быть реализованы автоматические процедуры активной предварительной идентификации начальных значении интервально неопределённых параметров машины, которые затем уточняются путём их текущей идентификации.

Поэтому важной научной задачей является обоснование рациональных параметров энергосберегающих электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов и утилизации тепла, выделяемого трансформатором, для повышения надёжности их работы.

Цель работы заключается в повышении надежности функционирования электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов путём обоснования их рациональных режимных параметров, комплексно учитывающих характеристики переходных электромагнитных и тепловых процессов при формировании потоков охладителей в трансформаторах и утилизации воздушного теплового потока.

Задачи исследования:

1. Анализ конструктивных схем и условий эксплуатации электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов и утилизации тепловых потоков, методов моделирования и расчёта их режимных параметров.

2. Разработка математических моделей динамики электромагнитных и тепловых процессов в системе «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока» для определения исходных данных при формировании режимов работы электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов и энергосберегающего устройства утилизации воздушного теплового потока.

3. Исследование математических моделей динамики электромагнитных и тепловых процессов в силовых трансформаторах для расчёта рациональных режимных параметров электромеханических систем их охлаждения и формирования закона управления ими.

4. Разработка прогностической модели надёжности функционирования электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов и энергоэффективной утилизации воздушного теплового потока, и определение реакция системы на управляющие воздействия в реальном времени.

5. Определение топологии управления электромеханическими системами охлаждения силовых трансформаторов и энергосберегающим устройством утилизации воздушного теплового потока.

Идея работы состоит в достижении требуемого уровня надёжности функционирования системы «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока» и обоснованности рациональных режимных параметров её электромеханических систем, обеспечивающих формирование энергоэффективного процесса охлаждения и утилизации тепла, выделяемого трансформатором, и, закона управления ими.

Научная новизна.

1 Разработаны математические модели динамики электромагнитных и тепловых процессов в системе «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока», учитывающие взаимное влияние скоростей подачи трансформаторного масла, вращения вентиляторов воздушного охлаждения и всасывающего вентилятора теплового воздушного потока устройства утилизации тепла, выделяемого силовым трансформатором.

2 Определены зависимости для расчета рациональных режимных параметров электромеханических систем при охлаждении силовых трансформаторов и утилизации воздушного теплового потока.

3. Разработано устройство утилизации тепла, выделяемого силовым трансформатором, и, обеспечивающее энергоэффективный режим его охлаждения и формирования закона управления электроприводом насоса подачи масла и охлаждающей способностью воздушно-масляных охладителей системы «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока» по критерию надёжности её функционирования.

4. Построена прогностическая модель в реальном времени функционирования системы «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока», обеспечивающая прогнозирование реакции системы на управляющие воздействия и топологии структуры системы управления переходными процессами на основе нейронных сетей, генерации управляющих воздействий, рационального закона управления, охлаждающей способностью воздушно-масляных охладителей и энергоэффективностью устройства утилизации воздушного теплового потока.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Установлены зависимости, учитывающие взаимное влияние скоростей подачи трансформаторного масла, вращения вентиляторов воздушного охлаждения и всасывающего вентилятора теплового воздушного потока устройства утилизации тепла, выделяемого силовым трансформатором.

2. Разработана математическая модель динамики электромагнитных и тепловых процессов в системе «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока», исследование которой позволило определить закономерности формирования рационального закона управления и режимных параметров её электромеханических систем, учитывающих взаимное влияние скоростей вращения вала электродвигателей масляного насоса, вентиляторов воздушного охлаждения и всасывающего вентилятора устройства утилизации тепла, выделяемого трансформатором.

3. Определены зависимости, обеспечивающие прогнозирование реакции системы «силовои трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока» на управляющие воздействия, и, установлены закономерности формирования топологии структуры управления переходным и'процессами в её электромеханических системах, на основе нейронных сетей, генерации управляющих воздействий, рационального закона управления, охлаждающей способностью воздушно - масляных охладителей и энергоэффективностью устройства утилизации воздушного теплового потока.

использованием пакета МАТЪАВ, теории вероятностей и математической статистики, численные методы и экспериментальных исследований.

Достоверность научных положений . выводов и рекомендаций диссертационной работы обоснована аргументированностью математических выкладок и корректностью постановки задач и методов исследований, адекватностью теоретических и экспериментальных исследований, расхождение между которыми составило 14%, что подтверждает их удовлетворительную сходимость, практическим применением результатов работы в производстве.

Практическое значение. На основе проведенных исследований разработана методика определения рациональных параметров энергосберегающих систем охлаждения силовых трансформаторов с утилизацией воздушного теплового потока и алгоритмы управления режимами работы их электромеханических систем. Разработано новое энергосберегающее техническое решение утилизации тепла, выделяемого силовым трансформатором, законы рационального управления электроприводом электромеханических систем от преобразователей частоты в системе «силовой трансформатор - охладитель утилизация воздушного теплового потока, в комплексе обеспечивающих энергосберегающие режимы за счет снижения потерь электрической энергии и использования тепла, выделяемого трансформатором. Число преобразователей частоты зависит от конструктивных особенностей системы охлаждения и утилизации теплового воздушного потока за охладителями.

Реализация результатов работы.

Разработанная методика определения рациональных режимных параметров энергосберегающих электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов с утилизацией воздушного теплового потока, алгоритмы управления режимами работы их электромеханических систем и устройство утилизации выделяемого тепла трансформатором внедрены в Приокском предприятии магистральных электрических сетей «ФСК ЕЭС» с годовым экономическим эффектом 3 млн. руб. на одно устройство.

Использование в учебном процессе. Теопетичегь-ир результаты данной работы были использованы при разработке курсов лекций и комплексов лабораторных работ по дисциплинам: «Электрические станции и подстанции», «Надежность электрооборудования». Данные курсы читались в ТулГУ для студентов специальностей «Электроснабжение».

Апробация работы. Результаты работы докладывались на конференциях: Международная конференция «Энергосбережение - 2010», Тула, 10-12 марта 2010 г., Международная конференция «Автоматизированный электропривод - 2010», Тула, 28 сентября-1 октября 2010 г., Международная специализированная конференция «Силовая электроника и энергетика» , г. Москва, 2010, 2012 г.; Всероссийский семинар «Автоматизированный электропривод», МЭИ г Москва' 2010-2012 г.

Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 8 статьях, из них 5 в изданиях, рекомендованных ВАК, патент на «Устройство для использования избыточного воздушного теплового потока от силового трансформатора».

■Структура н объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 128 наименований. Основная часть работы изложена на 135 страницах и содержит 41 иллюстрацию.

Автор выражает благодарности заведующему кафедрой «Электроэнергетика» Тульского государственного университета, доктору технических наук, профессору Степанову Владимиру Михайловичу и доценту кафедры «Электроэнергетика» Тульского государственного университета, кандидату технических наук, доценту Горелову Юрию Иосифовичу за научные консультации, под держку и помощь при работе над диссертацией.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассматривается современное состояние вопроса по обоснованию рациональных параметров энергосберегающих электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов для повышения надежности их работы.

Анализ литературных источников показал, что одним из самых важных путей повышения надежности работы силовых трансформаторов является поддержание на надлежащем уровне состояния изоляции обмоток трансформатора. Длительное воздействие влаги, тепла, воздуха

вызывает старение изоляционных материалов трансформатора, что в свою очередь вызывает необратимое изменение ее физико-химических, механических свойств и структуры во время эксплуатации, а это может привести к пробою изоляции, межвитковым замыканиям, вследствие

чего трансформатор выходит из строя.

В процессе эксплуатации трансформатора происходит процесс старения изоляции его обмоток определяемый степенью полимеризации целлюлозы, вызванный воздействием тепла, выделяемого обмотками, и влажностью, накапливающейся в изоляции. В Межгосударственном стандарте ГОСТ 14209-97 представлены зависимости скорости старения изоляции в зависимости от температуры наиболее нагретой точки обмоток трансформатора, основанные на соотношениях Монтсингера В месте с тем Т . Сга<Мк отмечает, что в процессе нормальной эксплуатации трансформатора происходит накопление влаги в бумажной основе изоляции обмоток ( влажность увеличивается минимум на 0,1% в год). Неучет этого фактора приводит к тому, что эксплуатация трансформатора, проводимая на основании рекомендаций ГОСТ 14209-97, приводит к преждевременному старению изоляции (резкому уменьшению степени полимеризации целлюлозы), что следует из рис. 1.

н 0%

ч.

Температура наиболее кахр*5Т0к точЯ1 обиоткк, С

Рис.1. Зависимость срока нормальной эксплуатации трансформатора от температуры наиболее нагретой точки его обмоток и влажности изоляции.

Одним из путей уменьшения влажности изоляции обмоток трансформатора является ее сушка Для трансформаторов со значительным сроком службы обычно используется метод разбрызгивания масла при вакуумировании. Следует отметить, что практически все методы сушки твердой изоляции связаны с воздействием повышенных температур, а при вакуумировании, кроме того макромеханическими воздействиями на целлюлозу при удалении влаги. В результате этого процесса наблюдается ускоренное старение бумажной изоляции и, как следствие, снижение ее степени полимеризации (на 50-250 ед.). На рис. 2 приведен характер изменения степени полимеризации бумажной изоляции в процессе эксплуатации трансформатора. В основном процесс идет по экспоненциальному закону, постоянная времени затухания которого зависит от уровня нагрузки трансформатора. Характерные резкие снижения степени полимеризации вызваны сушкой изоляции при проведении ремонтных работ (в данном примере на 20 и 40 году эксплуатации) В результате после последнего ремонта степень полимеризации бумажной изоляции трансформатора снижается ниже критического значения 250 ед. и дальнейшая эксплуатация трансформатора сопряжена со значительным риском.

ют

Го,яр жяэтяупэцм*

Рис. 2. График изменения степени полимеризации целлюлозы бумажной изоляции обмоток силового трансформатора при проведении сушки изоляции.

Повышение срока службы силового трансформатора может быть достигнуто поддержанием га низком уровне наиболее нагретой точки его обмоток за счет обеспечения требуемого уровня эффективности функционирования системы охлаждения трансформатора ло критерию надежности путем формирования рациональных режимов работы электромеханических систем принудительного комбинированного воздушно-маслянного охлаждения и утилизации тепла, выделяемого силовым трансформатором.

Вторая глава посвящена построению, анализу и определению возможных законов управления системами охлаждения типа (ЖАР, ОБАБ, ОБАР силовых трансформаторов. При этом для упрощения анализа системы охлаждения она разделена на две части:

- непосредственно силовой трансформатор, в который подастся трансформаторное масло температуры Тш со скоростью , на выходе из трансформатора масло за счет нагрева имеет температуру Тш и скорость ;

- масляно-воздушный охладитель, в который подается масло с температурой Тш и скоростью , на выходе из охладителя масло за счет охлаждения имеет температуру Та и скорость

■

Построение математических моделей динамики тепловых процессов в трансформаторе основано на использовании положений теории тепломассопереноса и эмпирических зависимостях естественной конвекции (СЖАР, ОРАР ) или направленной конвекции (ОРАР, (ЮАР), полученных путем использования теории подобия тепловых процессов.

Эти эмпирические зависимости имеют вид:

- естественная конвекция

Ыи=С[Сг-Рг]" ;

где С и п - эмпирические константы, равные 0,59 и 0,25, соответственно, для ламинарного течения, и 0,10 и 0,33 для турбулентного течения; Ы^вг, Рг - числа Нуссельта, Грасхофа и Прандтля, определяемые по формулам

йг = -

р[=£мЛ-к

- направленная конвекция

Ыи.

где Ыи„ - среднее значение числа Нуссельта; вг - число Грасхофа; вг - число Граца, определяемое по формуле

в2 = Яе-Рг^

„ рсоЬ здесь Ке =- - число Рейнольдца.

Для трансформаторов с системой охлаждения типа (ЖАР, структурная схема которого представлена на рисунке

14=*

* *

система вид

Рис. 3. Структурная схема трансформатора системой охлаждения типа (ЖАБ дифференциальных уравнений динамики тепловых процессов в трансформаторе имеет

АГ -Д»-^-

* 1 + к Дг-

- =—:- -7 „ г- " мм лт «

л м гмЛ /+й л

где / -ток нагрузки; К-отношение потерь короткого замыкания к потерям холостого хода; К-

коэффициент загрузки трансформатора; ц - вязкость масла, зависящая от температуры; Тм -постоянная времени верхней части масла; Ти - температура масла на выходе из трансформатора; Твн - температура воздуха; п - эмпирическая постоянная; РЕ - суммарные потери, определяемые по формуле:

+ А

I г = -

Т -

здесь - потери короткого замыкания; РЕ| - потери на гистерезис и вихревые токи; 1к

корректирующий коэффициент.

Для трансформаторов с системой охлаждения типа ОБАР, структурная схема которого

представлена на рисунке

Рис. 4. Структурная схема трансформатора системой охлаждения типа (ЭТА?

система дифференциальных уравнений динамики тепловых процессов в трансформаторе имеет вид

(

*Гоб. 1

Л ЫТоб)'

л *1м(тМ2у,

МТоб) АТоб ^

1 + Я

1 + Д-Д к1 2 + 2-К

г Л \{ти-ттТ * М

Т -- ' + О-мг^мг . -г _\т

м П 4- П ' м' ~ °б ">

¡¿м 1

где Тоб,Тш,ТМ2,Ти,Тмз - температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора, масла на выходе из «зазора» между обмотками, масла на выходе из области между обмоткой низкого напряжения и кожухом трансформатора, верхней части бака трансформатора, нижней

части бака трансформатора, соответственно; м{?) - вязкость трансформаторного масла при температуре Т , ?об,г'м, Тм - постоянные времени обмоток трансформатора и масла при вынужденной и свободной конвекции; Ръ - суммарные потери в трансформаторе; Л - отношение потерь короткого замыкания к потерям холостого хода; К - коэффициент загрузки трансформатора; V - скорость направленного движения масла; <2М1,(2М2 - объемы масла, поступающие

в единицу времени из «зазора» между обмотками и из области между обмоткой низкого напряжения и кожухом трансформатора.

Для трансформаторов с системой охлаждения типа (ЖАР, структурная схема которого представлена на рисунке

Рис. 5. Структурная схема трансформатора системой охлаждения типа (ЖАР

система дифференциальных уравнений динамики тепловых процессов в трансформаторе имеет вид

<*тоб =

* ~ЫТоб)-т

1 + Д ^ 01

- = т -

-1 и

%тоб~тМ\)

\ти-твн) Фм

4/3 Л

где Тоб,Тт,Тм - температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора, масла на выходе из «зазора» между обмотками, верхней части бака трансформатора; ц(Т) - вязкость

трансформаторного масла при температуре Т. То6,Гм - постоянные времени обмоток трансформатора и масла при вынужденной конвекции; Рт - суммарные потери в трансформаторе; R

- отношение потерь короткого замыкания к потерям холостого хода; К - коэффициент загрузки трансформатора; V - скорость направленного движения масла.

Анализ математических моделей динамики тепловых процессов в силовых трансформаторах для различных типов охлаждения, путем проведения вычислительных экспериментов с моделями в системе МАТЛАБ показал, что

- температура наиболее нагретой точки обмоток трансформатора зависит от коэффициента загрузки трансформатора: увеличение загрузки трансформатора в 2 раза приводит в среднем к повышению температуры наиболее нагретой точки обмоток трансформатора в 2.1 раза;

- температуры наиболее нагретой точки обмоток трансформатора зависит от скорости подачи масла в бак трансформатора, так увеличение скорости подачи масла в 2 раза в режиме OFAF приводит к снижению ТоЪ в среднем на 8° С , а в режиме DOFAF в среднем на 15° С ;

- температуры наиболее нагретой точки обмоток трансформатора зависит от температуры масла, подаваемой в бак трансформатора, так уменьшение температуры масла на 10° С приводит к снижению Тоб в среднем на 8° С .

Из полученных в работе зависимостей можно сделать вывод о том, что система охлаждения мощного силового трансформатора, поддерживающая надлежащий уровень состояния изоляции обмоток трансформатора, должна обладать следующими свойствами:

1 коэффициент загрузки трансформатора не должен длительное время превышать 1;

2. должна быть предусмотрена возможность изменения скорости подачи масла в трансформатор;

3 если это возможно, предусмотреть возможность изменения конструкции контура подачи масла в трансформатор, добавив к нему контур направленной подачи масла между обмотками;

4 подавать в трансформатор масло как можно меньшей температуры, включая большее число воздушных охладителей или предусмотрев подключение иного охлаждающего устройства.

Далее в главе 2 рассматриваются вопросы математического моделирования динамики тепловых процессов в воздушно-масляных охладителях. Так как при эксплуатации силового трансформатора нет возможности изменения конструкции самих охладителей, то в соответствии с законом Ньютона тепловой поток q , отбираемый от любой охлаждаемой поверхности, описывается:

q = aSAT ;

где. q _ количество теплоты за единицу времени, а — коэффициент теплоотдачи, S — площадь поверхности теплообмена, ДТ - температурный градиент, показывает, что повышение интенсивности теплообмена между маслом - стенками радиаторов - воздухом возможно только путем повышения значения соответствующих коэффициентов теплоотдачи.

Используя критериальное уравнение

Num = 0.85 ■ 0.74 • Re°'2 {Gr ■ Prf Pr0"2,

где Nil . Re , Gr , Pr - числа Нуселъта, Рейнольдца, Грасгофа и Прандтля, соответственно, можно найти значение коэффициента теплоотдачи радиатора со стороны масла:

« = 0.85 ■ 0.74 ¿Г {pcfi^T ,

где db - гидравлический диаметр, р - плотность масла, С - удельная теплоемкость, /? - коэффициент объемного теплового расширения, g - ускорение свободного падения, V - кинематическая вязкость, Л - коэффициент теплопроводности, СО - скорость движения масла в каналах радиатора охладителя, ДТм ст - температурный градиент «масло - стенки радиатора» охладителя.

Коэффициент теплоотдачи «радиатор - воздух» при принудительной циркуляции воздуха может быть найден из критериального уравнения

Nv, = 0.023 Re°'8 Pr?'4 sf

где Nu{ , Re/ , Piy - числа Нусельта, Рейнольдца и Прандтля, вычисленные при средней температуре воздуха, соответственно; 6f - поправочный коэффициент, характеризующий конструктивные особенности охладителя :

а = 0.023Д°,6Г—1 4г®"'8

U) d?-2 •

где dh - гидравлический диаметр, р - плотность воздуха, с - удельная теплоемкость воздуха,

g - ускорение свободного падения, V - кинематическая вязкость воздуха, СОв - скорость движения воздуха при обдуве радиатора.

Анализ полученных уравнений показывает, что увеличение скорости движения воздуха в охладителе в два раза приблизительно в 1,51 раза эффективнее увеличения скорости движения масла в радиаторе охладителя.

Таким образом увеличение скорости масла, например, с помощью насоса без увеличения теплоотдачи со стороны воздуха не приведет к существенному увеличению теплового потока радиатора. В случае принудительного движения воздуха увеличение скорости циркуляции масла становится обоснованным, поскольку масло при циркуляции за счет гравитационных сил и в связи с наличием гидравлического сопротивления в радиаторах может передавать соответствующий увеличенному коэффициенту теплоотдачи со стороны воздуха тепловой поток только при большом осевом перепаде температуры масла в радиаторе.

Третья глава посвящена разработке алгоритмов управления системой охлаждения трансформатора. Разработанная модель позволяет поддерживать заданный температурный режим работы оборудования при минимальном расходе электроэнергии на охлаждение для трансформаторов с охлаждением OFAF и ODAF.

^ELT;

• m&Y

Рис. 6. Схема управления охлаждением трансформатора 11

Управление системой охлаждения происходит согласно схеме на рис. 6. На трансформатор устанавливаются датчики тока, напряжения, мощности, температуры верхних слоев масла (ВСМ), температуры нижних слоев масла, температуры окружающей среды, состояния маслона-сосов и охладителей системы охлаждения. В систему управления включаются два частотных преобразователя: ПЧМ - управляющий скоростью подачи масла в трансформатор и ПЧВ -управляющий скоростью обдува радиатора одного их охладителей.

Для трансформаторов с системой охлаждения типа (ЖАР частотный преобразователь ПЧМ не устанавливается.

Тренды контролируемых параметров показывают реакцию объекта на управляющие воздействия, анализ которых дает оценку теплового состояния трансформатора.

Управление производится путем прогнозирования теплового состояния трансформатора на математической модели, построенной на основе нейронной сети, обучаемой на реальном трансформаторе с учетом прогноза изменения нагрузки трансформатора и температуры окружающей среды.

В работе использовалась нейронная сеть на основе нечеткой логики, структура которой показана на рисунке 7.

«1

=300

ЗЕК

'у

От.'.ч 5 С.Ш1 2 С,ж* 3 СМЙ 4 Стай 5 Оит б

Рис. 7. Структура нейронной сети

Математическая модель для нечеткой сети типа логический вывод Сужено представлена следующим выражением:

где щ - сила связи между величинами х и у; \у,= АпёМеЮё ^(х), Р2(у)), А - логический вывод на основе заданных нечетких правил: г = ах + Ьу + с.

Обучающая выборка формируется из данных за десять дней. Так как постоянная времени системы охлаждения мощных силовых трансформаторов типа ОЕАГ и СШАЕ составляет 1 - 3 часа, то было принято, что вход сети подается вектор из шести величин с временным интервалом 30 мин. Для каждой из входных переменных задается по три лингвистические переменные с трапециидальной функцией принадлежности. Для моделирования управляющего воздействия необходимо выполнить обучение нейронной сети и затем в начале каждого трехчасового интервала: построить прогноз нагрузки и температуры окружающей среды на следующий 3 ч; посро-ить прогнозы температуры верхних слоев масла на следующие 3 ч при различном числе задействованных охладителей, скоростях подачи масла в трансформатор и скорости обдува радиатора охладителя, электропривод вентилятора которого управляется при помощи частотного преобра-

зователя; выбрать вариант, обеспечивающий заданную температуру верхних слоев масла в конце данного 3 ч интервала.

.Ттлуял

•—

--ими ——■ ——

.......к........ , .. !55Ц—я —

-.11 11

Рис. 8. Результаты работы модели управления охлаждением силового трансформатора

Результаты работы модели показаны в виде графиков на рис. 8. Сравнение результатов моделирования с данными системы мониторинга показывают достаточно точное совпадение, что дает право говорить о работоспособности созданной модели.

Далее в главе 3 рассмотрены вопросы, связанные с выбором способа, законов и функциональной схемы управления асинхронными двигателями насоса подачи масла в трансформатор и одного из вентиляторов воздушных охладителей. Так как система охлаждения мощных силовых трансформаторов является достаточно инерционной, то в работе показано, что наиболее рациональным способом регулирования скорости АД является частотно-токовое векторное управлением с косвенной ориентацией по полю и регуляторами токов, выполненными во вращающейся системе координат, с бездатчиковой идентификацией скорости вращения вала АД. Функциональная схема предложенного способа регулирования скорости АД представлена на рис. 9.

Рис.9. Функциональная схема регулирования скорости АД с частотно-токовым векторным управлением с косвенной ориентацией по полю и регуляторами токов, выполненными во вращающейся системе координат

Идентификатор скорости (ИС) строится на основании неадаптивного метода определения скорости АД по измеряемым токам и напряжениям статора в неподвижной системе координат, что является возможным ввиду большой инерционности системы охлаждения мощных силовых трансформаторов. Структурная схема идентификатора скорости АД представлена на рис. 10

•аН-бН^т'

Рис.10. Структурная схема идентификатора скорости АД.

Далее в третьей главе рассмотрены вопросы установления условий реализуемости функциональной надежности системы «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока». С этой целью определяется уровень ее надежности

Чс .

где д„ - вероятности отказа системы существующего и нового технического уровня; ку

- коэффициент технического уровня, равный

рг

р ,.

к,.

ь—-К..

' + I + + в„ I'

1 г -

' л / ^

Л .

где Рт, рт„ - потери на гистерезис; Рвихр,серд.с, - потери на вихревые токи в

сердечнике силового трансформатора; Р^,,*, Р„Р,6„, " потеРи на вихревые токи в обмотках; РКС , РК„ - потери короткого замыкания; Кс, К„ - коэффициент загрузки; Ка - относительный износ изоляции проводников обмоток силового трансформатора, вычисляемый по формуле для одинаковых промежутков времени

^ л/ (тобО)-тЕ)

3,3- затраты на техническое обслуживание; Vс и V,, - интенсивность охлаждения силового трансформатора за счет эффективной работы её электромеханических систем существующего и нового технического уровней;. а,й, " потери тепла при утилизации воздушного теплового потока существующих устройств и нового технического уровня.

Исходя из структуры взаимосвязанных элементов и устройств системы «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока» и равной вероятности отказов по общеизвестным зависимостям структурной надёжности устанавливается требуемая их вероятность отказов =?„(Ф;) и уровень показателей (табл. 1).

Таблица 1

ч™ Р>« ШМ,Ч Т„„„, ч [д|11 ч кти,,,, к» К„ кт ко

0,0088 0,9912 0,0024 13,8 416,7 . . 1,65 0.9961 0,9422 1,451,7 1,531,96 0,9952 0,6320

гДе Рш - вероятность безотказной работы; - требуемое время безотказной работы; Л„и -допустимая интенсивность отказов; Т„„„ - требуемое среднее время наработки на отказ; ^ -допустимое время простоя; Кг™ - коэффициент готовности; кти„„ . - требуемое значение коэффициента технического использования; к„ - коэффициент перегрузки, уситывающий изменение нагрузки от номинальной; К„ - коэффициент надежности (запаса) по конструкционному материалу; кт - коэффициент условий работы, учитывающий изменение нагрузки; к0 - коэффициент однородности кострукционных материалов изоляции обмотки, учитывающий изменение ее механических свойств.

Условия реализуемости конструкционной и функциональной надёжности системы

к%

к2к

-F < F ■

га —гн->

T ~ Я им '

1 OH pM{t)<ps

где Fe - действующее усилие на элементы системы; F„ - нормативное значение усилия; Toc - среднее время наработки на отказ существующих систем; Рм (t) - действующее давление масла в системе охлаждения; Рд - допустимая величина давления масла в системе охлаждения (устанавливается заводом изготовителем).

Четвертая глава посвящена разработке подсистемы утилизации тепла воздушного потока за охладителями в силовых трансформаторах с системой охлаждения типа ONAF OFAF или ODAF.

Рис. 11. Устройство утилизации тепла в силовых трансформаторах с принудительным

охлаждением

Устройство утилизации тепла в силовых трансформаторах содержит последовательно соединенные трансформатор, ответвления трубопроводов циркуляции масла, насос масляного охлаждения, первый трубопровод циркуляции масла, второй трубопровод циркуляции масла, четыре идентичные группы воздушных охладителей, включающие по два воздушных охладителя, где каждый воздушный охладитель состоит из кожуха формирования воздушного теплоносителя, радиатора охладителей, являющийся общим для двух воздушных охладителей или группы воздушных охладителей каждой из четырех идентичных групп,

вентилятора, одновременно соединенного со всасывающей воронкой воздушного охлаждения, кроме этого, после каждого охладителя последовательно подключен обратный клапан, необходимый для ограничения движения воздуха в обратную сторону, управляемый системой автоматического регулирования (САР) и изолированный теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя, все группы воздушных охладителей соединены посредством изолированных теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя ответвлений к третьему общему трубопроводу воздушного теплоносителя, который также изолирован теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя, далее последовательно подключено устройство всасывающего вентилятора, необходимого для создания перепада давления, обеспечивающий надежную работу обратных клапанов, объекты собственных нужд использования воздушного теплоносителя.

Устройство утилизации тепла в силовых трансформаторах работает следующим образом. Масло высокой температуры с трех выходов трансформатора поступает на разветвление из трех входов второго трубопровода циркуляции масла 12, с выхода второго трубопровода циркуляции масла 12, масло высокой температуры поступает ко входу радиатора охладителей 9 каждой из групп воздушных охладителей, следовательно, масло высокой температуры поступая в радиатор охладителей 9, нагревает воздух, поступающий с выхода вентилятора 10, одновременно соединенного со всасывающей воронкой воздушного охлаждения, в каждом воздушном охладителе, и далее нагретый воздух с выхода радиатора охладителей 9 поступает на вход кожуха формирования воздушного теплоносителя 8 в каждом воздушном охладителе, кроме этого, также с выхода радиатора охладителей 9 на вход первого трубопровода циркуляции масла 11 поступает масло невысокой температуры, далее с выхода первого трубопровода циркуляции масла 11 масло невысокой температуры поступает на вход насоса масляного охлаждения 13, с выхода насоса масляного охлаждения 13 масло невысокой температуры поступает на вход силового трансформатора 14 посредством ответвления первого трубопровода циркуляции масла 11, тем самым охлаждая силовой трансформатор, причем посредством каждого трубопровода циркуляции масла 11 и 12, все радиаторы охладителей 9 каждой из групп воздушных охладителей соединены между собой, далее с выхода кожуха формирования воздушного теплоносителя 8 в каждом воздушном охладителе, нагретый воздух поступает на вход обратного клапана 7, необходимого для ограничения движения воздуха в обратную сторону, управляемого системой автоматического регулирования (САР) и изолированного теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5 посредством ответвления третьего общего трубопровода воздушного теплоносителя 6, который изолирован теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5 в каждом воздушном охладителе, с выхода обратного клапана 7 необходимого для ограничения движения воздуха в обратную сторону, управляемого системой автоматического регулирования (САР) и изолированного теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5, нагретый воздух поступает на вход устройства всасывающего вентилятора, необходимого для создания перепада давления, обеспечивающий надежную работу обратных клапанов 7, посредством ответвлений третьего общего трубопровода воздушного теплоносителя 6, которые изолированы теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5 третьего общего трубопровода воздушного теплоносителя 4, который также изолирован теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5, где нагретый воздух поступает на вход корпуса 3 устройства всасывающего вентилятора, одновременно соединенного с креплением устройства всасывающего вентилятора, далее с выхода корпуса 3 устройства всасывающего вентилятора, одновременно соединенного с креплением устройства всасывающего вентилятора, нагретый воздух поступает на вход всасывающего вентилятора 2 устройства всасывающего вентилятора, одновременно соединенного с воронкой устройства всасывающего вентилятора и затем нагретый воздух с выхода всасывающего вентилятора 2 устройства всасывающего вентилятора, одновременно соединенного с воронкой устройства всасывающего вентилятора поступает на вход объектов собственных нужд использования воздушного теплоносителя 1.

Условиями рационального функционирования подсистемы утилизации тепла воздушного потока являются следующие соотношения:

«.(')=/К,.®«);

р„Р < Р..

где ю„ - угловая скорость вращения вентилятора охладителя; сот - угловая скорость вращения центробежного насоса; <от - угловая скорость вращения всасывающего вентилятора; Ртр ~ давление воздуха в теплопроводе; рт - давление воздуха перед радиатором охладителя, создаваемое вентилятором охладителя.

Проведено планирование эксперимента и разработана методика экспериментальных исследований по определению эффективности функционирования системы «силовой трансформатор - охладители - устройство утилизации воздушного теплового потока. Результаты экспериментов на силовом трансформаторе ТДЦ-250000/220 У1, установленном на подстанции «Металлургическая № 333» (г. Тула) Приокского предприятии магистральных электрических сетей «ФСК ЕЭС», приведены на рис. 12, 13.

■температура воздуха

температура верхних слоев масла температура нижних слоев масла температура воздуха выходе из охладителг коэффициент загрузи трансформатора

Рис. 12. Результаты экспериментальных исследований силового трансформатора ТДЦ-250000/220 У1 при отсутствии системы «силовой трансформатор - охладители - устройство утилизации энергии теплового воздушного потока.

-температура воздуха

— температура воздуха на выходе из охладителя

— коэффициент загрузки трансформатора

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Рис. 13. Результаты экспериментальных исследований силового трансформатора ТДЦ-250000/220 У1 при функционировании системы «силовой трансформатор - охладители -устройство утилизации энергии теплового воздушного потока» при задании диапазона поддержания температуры верхних слоев масла 45 - 50 °С.

Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что использование разработанной в настоящей диссертации системы ««силовой трансформатор - охладители - устройство утилизации воздушного теплового потока» вместо существующей системы охлаждения позволило:

- уменьшить коридор изменения температуры верхних слоев масла, а следовательно и температуры наиболее нагретой точки обмоток силового трансформатора в среднем в 2,7 раза;

- уменьшить скорость изменения температуры верхних слоев масла в среднем в 3,1 раза;

- за счет использования преобразователей частоты, регулирующих скорость подачи масла в трансформатор, скорость вращения вентиляторов охладителей (устанавливается один ПЧ на один из охладителей) и градиента давления воздуха в охладителях путем регулирования скорости вращения всасывающего вентилятора теплопровода устройства утилизации воздушного теплового потока, избавиться от частого включения-отключения отдельных охладителей на границе коридора регулирования температуры верхних слоев масла (колебательный режим системы охлаждения);

- добиться уменьшения потерь электрической энергии на функционирование системы охлаждения силового трансформатора в среднем на 32%;

- использовать от 45% до 65% тепловой энергии, выделяемой трансформатором, на собственные нужды подстанции путем утилизации энергии воздушного теплового потока за охладителями (результаты тепловизионной съемки представлены на рис. 14) в зависимости от климатических условий.

48,3

19,2

Рис. 14 Результаты тепловизионной съемки силового трансформатора ТДЦ-250000/220 У1 (подстанция «Металлургическая № 333» (г. Тула) Приокского предприятии магистральных электрических сетей «ФСК ЕЭС»)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой поставлена и решена задача обоснования рациональных режимных энергосберегающих параметров системы «силовой трансформатор - охладитель - утилизация вохздушного теплового потока», учитывающих взаимное влияние скоростей вращения исполнительных органов ее электромеханических систем для обеспечения требуемого уровня надежности охлаждения и утилизации тепла, выделяемого трансформатором.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Проведен анализ конструктивных схем и условий эксплуатации электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов и утилизации тепла, выделяемого трансформатором, при создании комплексной энергосберегающей системы «силовой трансформатор - охладитель - утилизация вохздушного теплового потока», где базовым вариантом исполнения является конструктивная схема комбинированного воздушно-масляного принудительного охлаждения трансформаторов и утилизации воздушного теплового потока.

2. Разработаны математические модели динамики электромагнитных и тепловых процессов в системе «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока», исследование которых позволило определить исходные данные при формировании режимов работы электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов и утилизации, выделяемого им тепла, и рационального закона управления переходными процессами в системе.

3. Установлены зависимости для определения рациональных энергосберегающих режимных параметров системы «силовой трансформатор - охладитель - утилизация вохздушного теплового потока» и закономерности фомирования закона и топологии системы управления , учитывающие взаимное влияние скоростей подачи трансформаторного масла, вращения вентиляторов воздушного охлаждения и всасывающего вентилятора теплового воздушного потока устройства утилизации тепла, выделяемого силовым трансформатором.

4. Разработана адаптивная математическая модель надежности функционирования электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов и утилзации воздушного теплового потока на основе теории нейронных сетей для определения реакции системы «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока» на допустимые управляющие воздействия для установления рациональных параметров системы управления охлаждающей способностью воздушно-маслянных охладителей и энергоэффективностью утилизации воздушного теплового потока в реальном времени.

5. Разработаны новое энергосберегающее техническое решение утилизации тепла, выделяемого силовым трансформатором и законы рационального управления электроприводом электромеханических систем от преобразователей частоты в системе «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока», в комплексе обеспечивающих энергосберегающие режимы за счет снижения потерь электрической энергии и использования тепла, выделяемого трансформатором.

6. Экспериментально подтверждена работоспособность и эффективность системы «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока», позволившая добиться уменьшения потерь электрической энергии при охлаждении трансформатора на 32% и использования тепла, выделяемого трансформатором, путем его утилизации на 45 - 65 % при условии поддержания нормированного уровня надежности функционирования системы силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока». Разработанная методика определения рациональных режимных параметров энергосберегающих электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов с утилизацией воздушного теплового потока, алгоритмы управления режимами работы их электромеханических систем и устройство утилизации выделяемого тепла трансформатором внедрены в Приокском предприятии магистральных электрических сетей «ФСК ЕЭС» с годовым экономическим эффектом 3 млн. руб. на одно устройство.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1. Тимонин Ю.Н. Регулируемый электропривод системы охлаждения трансформатора /Ю.И. Тимонин// Сб.ст., Известия ТулГУ. Технические науки. Тула, Изд-во ТулГУ, 2010, вып.З, ч.4, с. 76-80

2. Тимонин Ю.Н., Сушкин В.А., Моделирование переходных процессов в электромеханической системе охлаждения трансформатора / Ю.Н. Тимонин, В.А. Сушкин II Сб.ст., Известия ТулГУ. Технические науки. Тула, Изд-во ТулГУ, 2010, вып.З, ч.4, с. 177-183

3. Тимонин Ю.Н., Савельев C.B. Планирование эксперимента, методика и аппаратура исследования электрогидравлической системы охлаждения силового трансформатора /Ю.Н. Тимонин, C.B. Савельев// Сб.ст., Известия ТулГУ. Технические науки. Тула, Изд-во ТулГУ, 2010, вып.З, ч.4, с. 183-188

4. Тимонин Ю.Н. Моделирование переходных процессов в мощных силовых трансформаторах для обоснования оптимальных алгоритмов и структуры управления его охлаждением / Ю.И. Тимонин// Вести высших учебных заведений Черноземья, 2011, №1, С.32-38

5. Тимонин Ю.Н. Управление электроприводами системы охлаждения мощных силовых трансформаторов/ Ю.Н. Тимонин// Электротехника, 2011, № 12, с.2-4

Статьи в сборниках трудов и периодических изданиях

6. Тимонин Ю.Н., Степанов В.М. Определение остаточного ресурса силового трансформатора по температуре наиболее нагретой точки его обмотки / Ю.Н. Тимонин, В.М. Степанов// Сб.ст., Известия ТулГУ. Технические науки. Тула, Изд-во ТулГУ, 2010, вып.З, ч.5, с. 83-86

7 Тимонин Ю.Н., Горелов Ю.И. Математическое моделирование тепловых процессов в силовом трансформаторе ЛО.Н. Тимонин, Ю.И. Горелов // Сб.ст., Известия ТулГУ. Технические науки. Тула, Изд-во ТулГУ, 2010, вып.З, ч.5, с. 86-89

8 Тимонин Ю.Н., Ершов C.B. Потери при нелинейных нагрузках и определение оптимальных режимных параметров силовых трансформаторов / Ю.Н. Тимонин, C.B. Ершов// Сб.ст., Известия ТулГУ. Технические науки. Тула, Изд-во ТулГУ, 2010, вып.З, ч.5, с. 89-94

9. Степанов В.М., Горелов Ю.И., Тимонин Ю.Н. Устройство для использования избыточного воздушного теплового потока от силового трансформатора/ Патент на полезную модель (per. №2012149477 от21.11.2012)

Изд. лиц. ЛР № 020300 от 12.02.97. Подписано в печать 23.11.12 Формат бумаги 60x84 1/1б. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,2. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 059 Тульский государственный университет 300012, г. Тула, просп. Ленина, 92 Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300012, г. Тула, просп. Ленина, 95

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Тимонин, Юрий Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИОННЫХ СХЕМ И УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ ОХЛАЖЛАЖДЕНИЙ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ, МЕТОДОВ РАСЧЁТА ИХ ПАРАМЕТРОВ И НАДЁЖНОСТИ.

1.1. Анализ конструктивных схем электромеханических систем охлаждения и условий их эксплуатации.

1.2. Методы прогнозирования электромагнитных и тепловых процессов в силовых трансформаторах и расчета параметров электромеханических устройств их систем охлаждения.

1.3. Надежность и методы определения её показателей.

1.4. Цель и задачи исследования.

1.5. Выводы.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В СИЛОВОМ ТРАНСФОРМАТОРЕ С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКОНОВ И ТОПОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ «СИЛОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР - ОХЛАДИТЕЛЬ - УТИЛИЗАЦИЯ ВОЗДУШНОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА».

2.1. Математическое моделирование динамики электромагнитных процессов.

2.2. Математическое моделирование динамики тепловых процессов.

2.3. Моделирование динамики тепловых процессов в системе «охладитель -утилизация воздушного теплового потока».

2.4. Определение формирования законов и топологии управления переходными процессами в системе «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока».

2.5. Выводы.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАДЕЖНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ «СИЛОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР - ОХЛАДИТЕЛЬ - УТИЛИЗАЦИЯ ВОЗДУШНОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА».

3.1. Определение взаимного влияния скоростей электродвигателей электромеханических систем на основе нейронных сетей.

3.2. Расчёт уровня, показателей и условий реализуемости конструкционной и функциональной надёжности.

3.3. Методика определения рациональных энергосберегающих режимных параметров электромеханических систем

3.4. Выводы.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ СИСТЕМЫ «СИЛОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР - ОХЛАДИТЕЛЬ - УТИЛИЗАЦИЯ ВОЗДУШНОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА».

4.1. Техническое решение по системе «силовой трансформатор - охладитель -утилизация воздушного теплового потока», и, определение рациональных энергосберегающих режимных параметров её электромеханических систем.

4.2. Планирование эксперимента, методика и аппаратура исследований.

4.3. Исследование режимов работы системы «силовой трансформатор -охладитель - утилизация воздушного теплового потока».

4.4. Выводы.

Введение 2012 год, диссертация по электротехнике, Тимонин, Юрий Николаевич

Актуальность темы. Силовые трансформаторы являются важнейшей электротехнической установкой электропитающих систем, от надёжности и качества функционирования которых зависит надёжность и качество распределяемой электрической энергии. Выход из строя силовых трансформаторов приводит к высоким техническим и экономическим издержкам в процессе эксплуатации электропитающих систем.

Большой вклад в обоснование рациональных параметров электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов для повышения их функциональной надёжности внесли российские ученые Ю.Б. Бородулин, А.Г. Бунин, Л.Н. Конторович, В.М. Бутовский, Г.В. Попов, Е.Ю. Комков, которые отмечают перспективность комбинированного воздушно-масляного принудительного охлаждения трансформаторов.

Однако в их работах не рассмотрены вопросы утилизации тепла, выделяемого силовым трансформатором, где важной научной задачей является формирование режимов эффективного их охлаждения и энергоэффективного процесса утилизации воздушного теплового потока, а также управление охлаждающей способностью воздушно-масляных охладителей системы «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока» по критерию надёжности её функционирования.

Большой вклад в исследование и построение систем управления ЭП переменного тока внесли выдающиеся отечественные и зарубежные ученые -М.М. Ботвинник, И.Я. Браславский, A.A. Булгаков, A.M. Вейнгер, А.Б. Виноградов, JI.X. Дацковский, Д.Б. Изосимов, Н.Ф. Ильинский, В.И. Ключев, С.А. Ковчин, А.Е. Козярук, В.А. Мищенко, Г.Б. Онищенко, В.В. Рудаков, Ю.А. Сабинин, О.В. Слежановский, Ю.Г. Шакарян, Р.Т. Шрейнер, В.А. Шубенко, И.И. Эпштейн, F. Blaabjerg, F. Blaschke, B.K. Bose, W. Flöter, J. Holtz, W. Leonhard, R.D. Lorenz, M.P. Kazmierkowski, T.A. Lipo, K. Matsuse, D.W. Novotny и др.

В данном случае в адаптивных системах управления электроприводами должны быть реализованы автоматические процедуры активной предварительной идентификации начальных значений интервально неопределённых параметров машины, которые затем уточняются путём их текущей идентификации.

Научная новизна.

1. Разработаны математические модели динамики электромагнитных и тепловых процессов в системе «силовой трансформатор - охладитель -утилизация воздушного теплового потока», учитывающие взаимное влияние скоростей подачи трансформаторного масла, вращения вентиляторов воздушного охлаждения и всасывающего вентилятора теплового воздушного потока устройства утилизации тепла, выделяемого силовым трансформатором.

2. Определены зависимости для расчета рациональных режимных параметров электромеханических систем при охлаждении силовых трансформаторов и утилизации воздушного теплового потока.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

2. Разработана математическая модель динамики электромагнитных и тепловых процессов в системе «силовой трансформатор - охладитель -утилизация воздушного теплового потока», исследование которой позволило определить закономерности формирования рационального закона управления и режимных параметров её электромеханических систем, учитывающих взаимное влияние скоростей вращения вала электродвигателей масляного насоса, вентиляторов воздушного охлаждения и всасывающего вентилятора устройства утилизации тепла, выделяемого трансформатором.

3. Определены зависимости, обеспечивающие прогнозирование реакции системы «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока» на управляющие воздействия, и, установлены закономерности формирования топологии структуры управления переходными процессами в её электромеханических системах, на основе нейронных сетей, генерации управляющих воздействий, рационального закона управления, охлаждающей способностью воздушно - масляных охладителей и энергоэффективностью устройства утилизации воздушного теплового потока.

Методы исследований. В диссертационной работе использованы методы термодинамики, теории управления и надежности, имитационного моделирования электромеханических систем с использованием пакета МАТЬАВ, теории вероятностей и математической статистики, численные методы и экспериментальных исследований.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы обоснована аргументированностью математических выкладок и корректностью постановки задач и методов исследований, адекватностью теоретических и экспериментальных исследований, расхождение между которыми составило 14%, что подтверждает их удовлетворительную сходимость, практическим применением результатов работы в производстве.

Практическое значение. На основе проведенных исследований разработана методика определения рациональных параметров энергосберегающих систем охлаждения силовых трансформаторов с утилизацией воздушного теплового потока и алгоритмы управления режимами работы их электромеханических систем. Разработано новое энергосберегающее техническое решение утилизации тепла, выделяемого силовым трансформатором, законы рационального управления электроприводом электромеханических систем от преобразователей частоты в системе «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока», в комплексе обеспечивающих энергосберегающие режимы за счет снижения потерь электрической энергии и использования тепла, выделяемого трансформатором. Число преобразователей частоты зависит от конструктивных особенностей системы охлаждения и утилизации теплового воздушного потока за охладителями.

Реализация результатов работы.

Использование в учебном процессе. Теоретические результаты данной работы были использованы при разработке курсов лекций и комплексов лабораторных работ по дисциплинам: «Электрические станции и подстанции», «Надежность электрооборудования». Данные курсы читались в ТулГУ для студентов специальностей «Электроснабжение».

Апробация работы. Результаты работы докладывались на конференциях: Международная конференция «Энергосбережение - 2010», Тула, 10-12 марта 2010 г., Международная конференция «Автоматизированный электропривод -2010», Тула, 28 сентября-1 октября 2010 г., Международная специализированная конференция «Силовая электроника и энергетика», г. Москва, 2010, 2012 г.; Всероссийский семинар «Автоматизированный электропривод», МЭИ, г.Москва, 2010-2012 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 128 наименований. Основная часть работы изложена на 135 страницах и содержит 41 иллюстрацию.

Заключение диссертация на тему "Обоснование рациональных параметров энергосберегающих электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов для повышения надежности их работы"

4.4. Выводы

1. Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что использование разработанной системы «силовой трансформатор - охладители -устройство утилизации воздушного теплового потока» вместо существующей системы охлаждения позволило:

- уменьшить скорость изменения температуры верхних слоев масла в среднем в 3,1 раза;

- использовать от 45% до 65% тепловой энергии, выделяемой трансформатором, на собственные нужды подстанции путем утилизации энергии воздушного теплового потока за охладителями в зависимости от климатических условий.

2. Исследованием устойчивости системы «силовой трансформатор - охладитель

- утилизация воздушного теплового потока» установлено, что она обеспечивается условием Рот = 0,2 РВЬ1Х.

3. Фактическое значение коэффициента полезного действия системы «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока» достигает величины 77=0,91.

4. Проверка адекватности результатов теоретических исследований с результатами экспериментальных исследований показало, что расхождение между ними составляет 10-14 %.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой поставлена и решена задача обоснования рациональных режимных энергосберегающих параметров системы «силовой трансформатор -охладитель - утилизация воздушного теплового потока», учитывающих взаимное влияние скоростей вращения исполнительных органов ее электромеханических систем для обеспечения требуемого уровня надежности охлаждения и утилизации тепла, выделяемого трансформатором.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Проведен анализ конструктивных схем и условий эксплуатации электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов и утилизации тепла, выделяемого трансформатором, при создании комплексной энергосберегающей системы «силовой трансформатор - охладитель - утилизация воздушного теплового потока», где базовым вариантом исполнения является конструктивная схема комбинированного воздушно-масляного принудительного охлаждения трансформаторов и утилизации воздушного теплового потока.

2. Разработаны математические модели динамики электромагнитных и тепловых процессов в системе «силовой трансформатор - охладитель -утилизация воздушного теплового потока», исследование которых позволило определить исходные данные при формировании режимов работы электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов и утилизации, выделяемого им тепла, и рационального закона управления переходными процессами в системе.

3. Установлены зависимости для определения рациональных энергосберегающих режимных параметров системы «силовой трансформатор -охладитель - утилизация воздушного теплового потока» и закономерности формирования закона и топологии системы управления , учитывающие взаимное влияние скоростей подачи трансформаторного масла, вращения вентиляторов воздушного охлаждения и всасывающего вентилятора теплового воздушного потока устройства утилизации тепла, выделяемого силовым трансформатором.

4. Разработана адаптивная математическая модель надежности функционирования электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов и утилизации воздушного теплового потока на основе теории нейронных сетей для определения реакции системы «силовой трансформатор -охладитель - утилизация воздушного теплового потока» на допустимые управляющие воздействия для установления рациональных параметров системы управления охлаждающей способностью воздушно-масляных охладителей и энергоэффективностью утилизации воздушного теплового потока в реальном времени.

Библиография Тимонин, Юрий Николаевич, диссертация по теме Электротехнические комплексы и системы

1. Комков Е.Ю. Организация мониторинга силовых трансформаторов на базе комплекса «Диагностика+» / Комков Е.Ю., Попов Г.В., Игнатьев Е.Б., Сизов О.Н., Капустин С.А. // Вестник ИГЭУ. 2007 г. №3, с. 38-41.

2. Киш J1. Нагрев и охлаждение трансформаторов. Пер. с венгерок. М.: Энергия, 1980* 208 е., ил. - (Трансформаторы; Вып. 36).

3. Ссылка на патент(прототип)

4. Тимонин Ю.Н., Горелов Ю.И. Математическое моделирование тепловых процессов в силовом трансформаторе /Ю.Н. Тимонин, Ю.И. Горелов // Сб.ст., Известия ТулГУ. Технические науки. Тула, Изд-во ТулГУ, 2010, вып.З, ч.5, с. 86-89

5. Тимонин Ю.Н. Моделирование переходных процессов в мощных силовых трансформаторах для обоснования оптимальных алгоритмов и структуры управления его охлаждением / Ю.И. Тимонин// Вести высших учебных заведений Черноземья, 2011, №1, С.32-38

6. Montsinger, V.M. Loading Transformer by Temperature Text./ V.M. Monstinfer A.I.E.E. Trans.49:776-781 ? 1930(in English)

7. Gradnik, T. Cooling System of Large Power Transformers Text./ T.Gdadnik., Konsan-Gradnik, M.- Proc. Of 2006 IASME/WSEAS Int. Conf. in Energy and Environmental systems, Greece, May 8-10, 2006, 194-201 (in English).

8. Тимонин Ю.Н. Регулируемый электропривод системы охлаждения трансформатора /Ю.И. Тимонин// Сб.ст., Известия ТулГУ. Технические науки. Тула, Изд-во ТулГУ, 2010, вып.З, ч.4, с. 76-80

9. Тимонин Ю.Н., Ершов С.В. Потери при нелинейных нагрузках и определение оптимальных режимных параметров силовых трансформаторов / Ю.Н. Тимонин, С.В. Ершов// Сб.ст., Известия ТулГУ. Технические науки. Тула, Изд-во ТулГУ, 2010, вып.З, ч.5, с. 89-94

10. Declercq J., and Van der Veken W., " Accurate hot spot modeling in a power transformer leading to improved design and performance", Transmission and Distribution Conference, 1999 IEEE ,Vol. 2,11-16 April 1999, pp. 920-924.

11. Исаченко В.П., Осипова B.A., Сукомел A.C. «Теплопередачва», Москва, энергоиздат, 1981, 400с.

12. Susa D., Lehtonen М., and Nordman Н.," Dynamic Thermal Modelling of Power Transformers", IEEE Transactions oh Power Delivery, Vol. 20, Iss. 1,January 2005, pp. 197 204

13. Pradhan M.K., and Ramu T.S.,"Prediction of hottest spot temperature (HST) in power and station transformers", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 18 , Iss. 4, October 2003, pp.1275 1283

14. Леонтьев А.И. Теория тепломассообмена М. Высшая школа 1-978 г. 257 с.

15. Lampe W., Petterson L., Ovren С., and Wahlstrom В., "Hot-Spot Measurements in Power Transformers", Cirge, Rep. 12-02, international Conference on Large High Voltage Electric System, 1984 Session, 29th August- 6th September.

16. Комков Е.Ю. Разработка модели управления системой охлаждения силовых трансформаторов / Комков Е.Ю., Тихонов А.И. // Автоматизация в промышленности. — 2008. №8, 45 — 47 с.

17. Круглов В.В., Борисов В.В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика. М.: Горячая линия — Телеком 2002 г. — 377 с.

18. Ильинский Н.Ф. Электропривод: энер-го- и ресурсосбережение: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений/ Н.Ф. Ильинский, В.В. Москаленко. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 208 с.

19. Кучер Е.С., Панкратов В.В. Активная предварительная идентификация постоянной времени ротора асинхронного двигателя II Научный вестник НГТУ. Новосибирск. Изд-во НГТУ, 2012, №1 (46). с. 127-134.

20. Степанов В.М., Слатинова М.Н. К вопросу расчета потерь мощности и электроэнергии в городских сетях на этапе проектирования.// Тез. докладов «Энергосбережение-2004»С. 96-98.

21. Степанов В.М., Слатинова М.Н. К вопросу расчета потерь мощности и электроэнергии в городских электросетях на этапе проектирования.// Сб. ст., Известия ТулГУ. Электроснабжение, электрооборудование и энергосбережение. Тула, Из-во ТулГУ, 2004. С. 268-274

22. Степанов В.М., Слатинова М.Н. О надежностях схемы электроснабжения и аварийности в электросетях 0,4-6-10 кВ на примре города Тулы.// Сб. ст., Известия ТулГУ. Электроснабжение, электрооборудование и энергосбережение. Тула, Из-во ТулГУ, 2004. С. 266-268

23. Слатинова М.Н., Степанов В.М. О влиянии коммерческих потерь на общую динамику потерь электроэнергии в электросетях.// Сб. ст., Известия ТулГУ. Электроснабжение, электрооборудование и энергосбережение. Тула, Из-во ТулГУ, №2. С. 2006, 194-198.

24. Вагин Г.Я., Иванов В. Б., Скобелев В. Г. Исследование высших гармоник, генерируемых машинами контактной электросварки с управляемыми игнитронными коммутаторами. — Промышленная энергетика, 1975, № 6, с. 24—26.

25. Вагин Г .Я. Расчет ущербов от колебаний напряжения // В кн.: Повышение качества электрической энергии в промышленных электрических сетях. М.: МДНТП. 1982. С.51-56.

26. Ванин Б. В. О повреждениях силовых трансформаторов напряжением 110500 кВ в эксплуатации / Ванин Б. В., Львов Ю. Н., Львов М. Ю. и др. // Электр, станции. 2001. № 9. 53-58 с.

27. Ванин Б.В., Львов Ю. Н. и др. Вопросы повышения надежности блочных трансформаторов. Электрические станции № 7, 2003.

28. Васильченко Ю.А., Суворова С.Н. Пуск охлаждающих систем трансформаторов при низкой температуре. Электрические станции, 1975, В 10, с. 52-54.

29. Веников В.А., Жуков Л.А., Карташев И.И., Рыжов Ю. П. Статические источники реактивной мощности в электрических сетях. М.: Энергия, 1975, 136 с.

30. Виленский В.Д. Некоторые общие закономерности нестационарного теплообмена при ламинарном течении жидкости в канале // ТВТ. 1966. Т. 4. №5. С.838-845.

31. Дрехслер Р. Измерение и оценка качества электроэнергии при несимметричной и нелинейной нагрузке. М.: Энергоатомиздат, 1985, 112 с.

32. Жежеленко И.В, Долгополов В.П., Слепов Ю.В.и др. /Оптимизация систем электроснабжения целлюлозно-бумажных комбинатов. М. Лесная промышленность, 1980.

33. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1984, 160 с.

34. Жежеленко И.В., Саенко Ю.Л. Амплитудно-частотные характеристики входных сопротивлений электрических сетей. II Seminarium polsko-ukrainskie "Problemy е 1 ectroenergetyky" . Lodz. 1998. S.37-43.

35. Железко Ю.С. Влияние потребителя на качество электроэнергии в сети и технические условия на его присоединение // Промышленная энергетика, 1991, №8, с. 39-41.

36. Зарубин B.C. Инженерные методы решения задач теплопроводности. М.¡Энергоатомиздат, 1983. 328 с.

37. Зыкин Ф.А. Определение степени участия нагрузок в снижении качества электроэнергии // Электричество. 1992. № 11. С.13-19.

38. Ивоботенко Б.А., Ильинский Н.Ф., Копылов И.П. Планирование эксперимента в электромеханике. М.: «Энергия», 1975. 185 с.

39. Калявин В.П., Рыбаков Л.М. Надежность и диагностика электроустановок: Учебное пособие. / Map. гос. ун-т. Йошкар-Ола. — 2000. -347 с.

40. Карташев И.И., Пономаренко И.С., Тедеев И.С., Тютюнов А.О. Энергетическая расчетно-информационная система для контроля качества и учета электроэнергии ЭРИС-КЭ // Промышленная энергетика. 1999. № 1. С.48-50.

41. Климов В.П., Москалев А.Д. Проблемы высших гармоник в современных системах электропитания // Практическая силовая электроника. Науч.-техн.сб./Под ред. Малышкова Г.М., Лукина A.B.- М.: АОЗТ "ММП-Ирбис", 2002. Вып 5. С. 6-11

42. Комков Е.Ю. Анализ существующих подходов к мониторингу силовых трансформаторов/ Комков Е.Ю., Сизов О.Н. // Тезисы докладов международной научно-технической конференции: Состояние и перспективы развития электротехнологии. Т.2.- Иваново, 2005. с. 166.

43. Костюкова Т.П., Семенов В. В. Анализ видов, последствий и критических отказов силового энергетического оборудования. Методы обеспечения эксплуатационной безопасности // VII симпозиум «Электротехника 2010»: Сборник научных трудов. М, 2003. С. 69 - 72.

44. Орлов И.Н., Маслов СИ. Системы автоматизированного проектирования электромеханических устройств: Учеб. пособие для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1989. 296 с.

45. Пашков, В.Н. Обеспечение эффективности функционирования систем электроснабжения листопрокатных производств с негативными возмущающими факторами: Дисс. канд. техн. наук, специальность 05.09.03 -Липецк: ЛГТУ, 2004.

46. Петров Г.Н., Рассальский А.Н., Машкин В.А. Температурное поле в обмотке трансформатора. Изв. АН СССР, сер. Энергетикаи транспорт, 1975, II, с. 98103, ил.

47. Потребич А.А. , Кузнецов В.П., Жданов B.C., Фоменко П.И. Об определении технического состояния оборудования электрических сетей энергосистем // Электрические станции. -2001.- №3. С. 47 — 50.

48. Прохоренко В.А. Смирнов А.Н. Прогнозирование качества систем. -Минск: Наука и техника, 1976.

49. Рекомендации по проведению тепловых испытаний силовых масляных трансформаторов на месте их установки. М., Энергия, 1972.

50. Руководство по нагрузке масляных силовых трансформаторов МЭК 60076-7 Трансформаторы силовые. Ч. 7. 2005 г. — 71 с.

51. Савваитов Д.С., Тимашова JI.B. Техническое состояние основного оборудования подстанций и В JI и мероприятия по повышению надежности. Электрические станции, 2004. № 8, 14-18 с.

52. Саенко Ю.Л. Оценка сопротивления обратной последовательности вентильного преобразователя. Висник Приазовського державного техничного университету. 2000. № 9. С. 199-206.

53. Севостьянов П.Р. Анализ повреждаемости трансформаторов мощностью 16 и 25 МВА класса напряжения 110 кВ // Электро. 2004. № 5, 25 27 с.

54. Семенов В.В. Диагностирование маслонаполненного оборудования по внешнему тепловому полю // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика:Материалы десятой Междунар. науч. техн. конф., Т.З. Москва: МЭИ, 2004. -С. 289.

55. Семенов В.В., Нургалеев А.Н. Исследования тепловых полей энергетического маслонаполненного оборудования Электронный ресурс. // http://dni.sstu.rn/work/konk2003 .nsf

56. Середкин, O.A. Обеспечение эффективности функционирования электрических систем листопрокатного производства: Дисс. канд. техн. наук, специальность 05.09.03 Липецк: ЛГТУ, 1999.

57. Сковроньский Э. Исследование тепловых процессов в масляных трансформаторах при помощи анализатора дифференциальных уравнений: (ПНР). ВЦП. Перевод Л 45222, ЦНТБ МПС, 1985. 20 е., ил.

58. Слатинова М.Н. Обзор программных средств, используемых на предприятиях электросетевого хозяйства.// Сб. ст., Известия ТулГУ. Электроснабжение, электрооборудование и энергосбережение. Тула, Из-во ТулГУ, 2006, №2. С. 177-190.

59. Слатинова М.Н., Горелов Ю.И. Математическое моделирование переходных процессов в силовом трансформаторе при нелинейных токах.// Сб.ст., Известия ТулГУ. Технические науки. Тула, Изд-во ТулГУ, 2010, №1, С. 268271.

60. Соколов В.В., Цурпал С. В., Конов Ю. С., Короленко В. В. Определение деформаций обмоток крупных силовых трансформаторов. Электрические станции, 1988, N 6. С. 52-56.

61. Степанов В.М., Слатинова М.Н. К вопросу расчета потерь мощности и электроэнергии в городских сетях на этапе проектирования.// Тез. докладов «Энергосбережение-2004»С. 96-98.

62. Степанов В.М., Слатинова М.Н. К вопросу расчета потерь мощности и электроэнергии в городских электросетях на этапе проектирования.// Сб. ст., Известия ТулГУ. Электроснабжение, электрооборудование и энергосбережение. Тула, Из-во ТулГУ, 2004. С. 268-274

63. Стишков Ю.К., Оснапенко A.A. Электродинамические течения в жидких диэлектриках. JL: Изд-во ЛГУ, 1989 г. 174 с.

64. Тарле Г.Е. Ремонт и модернизация систем охлаждения силовых масляных трансформаторов. М.: Энергия, 1975. 192 е., ил. -(Трансформаторы; Вып. 28).

65. Тер-Оганов Э.В. Определение температуры наиболее нагретой точки обмотки при расчете трансформаторной мощности подстанций, -Науч.тр. /УЭМИИТ, Свердловск, 1974, вып. 37, с. 79-91, ил.

66. Хренников А.Ю., Еганов А.Ф., Курылев В.Б., Смолин А.Ю., Щербаков В.В., Языков С. А. Тепловизионный контроль генераторов и импульсное дефектографирование силовых трансформаторов // Электрические станции.-2001.-№8,-С. 48-52.

67. Швидлер А.Б., Суворова С.Н„ Михайловский Ю.А, Исследование теплоотдачи обмоток трансформаторов с принудительным движением масла в вертикальных каналах. Электротехника, Х973, № 3,с. 38-41,

68. Шифрин JI.H. Первый блочный трансформатор 500 кВ нового поколения типа ТДЦ-400000/500 для Бурейской ГЭС. / Электро. 2005. № 1. 28-31 с.

69. Alegi, G.L., and Black W.Z., "Real-time thermal model for an oilimmersed, forced-air cooled transformer'1, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 5, Iss. 2, April 1990,pp.991-999.

70. Amar M., Kaczmarek R. A general formula for prediction of iron losses under nonsinusoidal voltage waveform // IEEE Trans. Magn., vol. 31, Sept. 1995. p.2504-2509.

71. Declercq J., and Van der Veken W., " Accurate hot spot modeling in a power transformer leading to improved design and performance", Transmission and Distribution Conference, 1999 IEEE ,Vol. 2,11-16 April 1999, pp. 920-924.

72. Kawada H., Honda M., Inoue T., Amemjya T/ Partial discharge automatic monitor for oil-filled transformer IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 1984, Vol. PAS-103.

73. Kim S., Enjeti P.N. A New Hybrid Active Power Filter (APF) Topology // IEEE Trans, on Power Electronics, vol. 17, no. 1 p. 48-54, 2002.

74. Lachman M.F., Griffin P.J., Walter W., and Wilson A.," Realtime dynamic loading and thermal diagnostic of power transformers", IEEE Transactions on Power Delivery /Vol. 18 , Issue: 1 , Jan 2003, pp. 142-148

75. Lancarotte M. S., A. de A. Penteado Prediction of magnetic losses under sinusoidal or nonsinusoidal induction by analysis of magnetization rate // IEEE Trans. Energy Conversion, vol. 16, June 2001. pp. 174-179.

76. Lesieutre B.C., Hagman W.H., Kirtley J.L.Jr., "An improved transformer top oil temperature model for use in an on-line monitoring and diagnostic system", IEEE Transactions on Power Delivery, Volume: 12 , Issue: 1 , January 1997, pp. 249-256

77. Lutke H., Hohlein J., Kachler A. J. Transformer ageing research on furanic compounds in insulation oil. CJGRE, 2002, rep. 15-302.

78. Nordman H., Hironniemi E., and Pesonen A.J., "Determination of hot-spot temperature rise at rated load and at overload", CIGRE Paper 12-103, 1990.

79. Nunez-Zuniga T.E., Pomilio J.A. Shunt Active Power Filter Synthesizing Resistive Loads // IEEE Trans, on Power Electronics, vol. 17, no. 2, p. 273-278, 2002.

80. Pierce L.W., and Holifield T., "A thermal model for optimized distribution and small power transformer design", Transmission and Distribution Conference, 1999 IEEE ,Vol. 2,11-16 April 1999 , pp. 925 929.

81. Radakovic Z., "Numerical determination of characteristic temperatures in directly loaded power oil transformer", European Transaction on Electrical Power (ETEP), vol.13, no.l, 2003, pp.47-54.

82. Ryder S.A., "A simple method for calculating winding temperature gradient in power transformers", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 17 , Iss. 4, October 2002, pp. 977-982

83. Saha. Review of modern diagnostic techniques for assessing condition in aged transformers. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. Vol. 10, №5, P. 903-917, 2003

84. Strehl Th., Lemke E., Elze H.: On-Line PD Measurement, Diagnostic Tools and Monitoring Strategy for Generators and Power Transformers. Workshop 2001,

85. Swift G., Molinski T.S., and Lehn W., "A fundamental approach to transformer thermal modelling- I. Theory and equivalent circuit", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 16, Iss. 2, April 2001, pp. 171 1751. Тб4

86. Swift G., Molinski T.S., Bray R., and Menzies, R., "A fundamental approach to transformer thermal modelling-II. Field verification", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 16, Iss. 2, April 2001, pp. 176-180

87. Tang W.H., Wu Q.H., and Richardson Z.J., "Equivalent heat circuit based power transformer thermal model", Electric Power Applications, IEE Proceedings, Vol. 149, Iss. 2, March 2002, pp. 87 92

88. Tang W.H., Wu Q.H., and Richardson Z.J., "A simplified transformer thermal model based on thermal-electric analogy", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 19, Iss. 3 , July 2004, pp. 1112 1119

89. Степанов B.M., Горелов Ю.И., Тимонин Ю.Н. Устройство для использования избыточного воздушного теплового потока от силового трансформатора/ Патент на полезную модель (per. №2012149477 от 21.11.2012)

Похожие работы

Электротехника
05.09.00