probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2019-21-5-141-151probener-1113Research ArticleЭЛЕКТРОТЕХНИКАELECTRICAL ENGINEERINGТепловое моделирование маслонаполненного силового трансформатора ТМ - 160/10Thermal modelling of oil-filled power transformer TM - 160/10ТиенНгуенTienNguen

Нгуен Тиен – аспирант

г. Казань

Nguyen Tien 

Kazan

ГильфановК. Х.GilfanovK. H.

Гильфанов Камиль Хабибович – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Автоматизация технологических процессов и производств»

г. Казань

Kamil H. Gilfanov 

Kazan

kamil.gilfanov@yandex.ruКазанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation201917122019215141151Copyright © Тиен Н., Гильфанов К.Х., 20192019Тиен Н., Гильфанов К.Х.Tien N., Gilfanov K.H.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/1113

Представлены результаты моделирования тепловых характеристик сухого и маслонаполненного силового трансформатора ТМ-160/10 в режимах холостого хода и короткого замыкания. Определены электрические, геометрические и тепловые характеристики трансформатора ТМ-160/10. Компьютерное моделирование выполнено в среде программного пакета ANSYS 17.1. Определены 2D-распределения температуры и плотности тепловых потоков в трансформаторе в продольном и поперечном разрезах. Показано, что использование трансформаторного масла для охлаждения трансформатора существенно уменьшает температуры в активной части. Распределение температур занимает диапазон 67-91 °С. Соответственно температура наиболее нагретой части равна 91°С и также соответствует обмотке низкого напряжения. Проведено изучение зависимости наиболее нагретой точки трансформатора от режима работы. Предложена формула для расчета максимальной температуры трансформатора в зависимости от потери мощности.

The results of modeling the thermal characteristics of the dry and oil-filled power transformer TM-160/10 in idle and short circuit modes are presented. The electrical, geometric and thermal characteristics of the TM-160/10 transformer are determined. Computer modeling is performed in the software package ANSYS 17.1. The 2D distributions of temperature and density of heat flows in the transformer in the longitudinal and transverse sections are determined. It is shown that the use of transformer oil for cooling the transformer significantly reduces the temperatures in the active part. The temperature distribution occupies the range of 67-91 °С. Accordingly, the temperature of the most heated part is 91 °C and also corresponds to the low voltage winding. The dependence of the most heated point of the transformer on the operating mode was studied. A formula is proposed for calculating the maximum temperature of a transformer as a function of power loss.

силовой трансформаторсухой и маслонаполненныйтепловые потокитемпература в наиболее нагретых точкахкомпьютерное моделированиеpower transformerdry and oil filled. heat fluxestemperature at the most heated pointscomputer simulationReferencesThamir M. Abdul Wahhab, Methaq Talib Jabbar. «Design and Simulation of 11/0.4 kV Distribution Transformer Using ANSYS» // Eng. & Tech. Journal. 2014. V. 32. Pt(A). N.2. pp.414-438.Thamir M. Abdul Wahhab, Methaq Talib Jabbar, "Design and Simulation of 11/0. 4 kV Distribution Transformer Using ANSYS. Eng. & Tech. Journal. 2014;32(2): 414-438. Pt(A).Constantin D., Nicolae P. M., and. Nitu C. M. «3D Finite Element Analysis of a three phase power transformer» // Full Paper sent for EUROCON 2013 Conference, Zagreb, Croatia, 2013.Constantin D, Nicolae PM, and. Nitu CM. «3D Finite Element Analysis of a three phase power transformer». Full Paper sent for EUROCON 2013 Conference, Zagreb, Croatia, 2013.Marina A.T., Eleftherios IA., Antonios GS. (2012). Power transformer thermal analysis by using an advanced coupled 3D heat transfer and fluid flow FEM model // International Journal of Thermal Sciences, Elsevier 2012.Marina AT , Eleftherios IAmoiralis , Antonios GK. Souflaris Power transformer thermal analysis by using an advanced coupled 3D heat transfer and fluid flow FEM model International. Journal of Thermal Sciences, Elsevier. 2012.Mohammadali Salari, Pascal Bayrasy, Klaus Wolf. Thermal analysis of a three phase transformer with coupled simulation. Available at: URL: https://www.researchgate.net/publication/276057920 17.09.2018. Accessed to: 6 March 2019.Mohammadali Salari, Pascal Bayrasy, Klaus Wolf. Thermal analysis of a three phase transformer with coupled simulation. Available at: URL: https://www.researchgate.net/publication/27605792017.09.2018. Accessed to: 06 March 2019.Gastelurrutia Jon., Carlos Ramos Juan., Larraona Gorka S., et al. (Numerical modelling of natural convection of oil inside distribution transformers // Applied thermal engineering. 2011. V.31. Issue 4. pp. 493-505.Gastelurrutia Jon, Carlos Ramos Juan, Larraona Gorka S, et al. Numerical modelling of natural convection of oil inside distribution transformers. Applied thermal engineering. 2011;31(4):493-505.Pendyala R., Suhaib U.I, Lian RL, et al. «CFD Analysis of Heat Transfer Performance of Nanofluids in Distributor Transformer» // 4th International Conference on Process Engineering and Advanced Materials Procedia Engineering. 2016. V.148. pp. 1162-1169.Rajashekhar Pendyala, Suhaib Umer Ilyas, Lian Rui Lim, Narahari Marneni "CFD Analysis of Heat Transfer Performance of Nanofluids in Distributor Transformer" 4th International Conference on Process Engineering and Advanced Materials Process Engineering. 2016;148:1162-1169.Присмотрова Л.К. Проектирование силовых и специальных трансформаторов. Киров: Издательство: Вятский государственный университет. 2006. 246 с.Prismotrova LK. Design of power and special transformers. Kirov: Publishing house, 2006. 246 p.Арутюнов Ю.А., Бородин О.Н., Чащин Е.А. Проектирование силовых трансформаторов с использованием методов оптимизации. Доступно по: // URL: https://cyberleninka.ru/article/n/proektirovanie-silovyh-transformatorov-s-ispolzovaniem-metodov-optimizatsii. Ссылка активна на: 6.03.2019.Designing power transformers using optimization methods. Available at: URL:https://cyberleninka.ru/article/n/proektirovanie-silovyh-transformatorov-s-ispolzovaniem-metodov-optimizatsii. Accessed to: 06 March 2019.Встовский А.Л., Встовский С.А., Силин Л.Ф. Проектирование трансформаторов. Красноярск: Изд-во Сибирского федерального университета, 2013. 120 с.Vstovsky AL., Vstovsky SA., Silin LF. Design of transformers. Krasnoyarsk: Siberian publishing House . federal. University's. 2013. P.120.Арутюнов Ю.А., Бородин О.Н., Дробязко А.А., и др. Проектирование силовых трансформаторов с использованием методов оптимизации // Омский научный вестник. Электротехника. Энергетика. 2017. № 6 (156). С. 47-53Arutyunov YuA, Borodin ON, Drobyazko AA, et al. Design of power transformers using optimization methods. Omsk scientific Bulletin. Electrical engineering. Energy. 2017;6(156):47-53.Киш, Л. Нагрев и охлаждение трансформаторов. // Перевод М.А. Бики. Москва: Энергия, 1980-180 с.Kish L. Heating and cooling of transformers. Moscow: Energiya, 1980. 180 p.Тихомиров, П.М. Расчет трансформаторов. М.: Энергоатомиздат.1986-528 с.Tikhomirov PM. Calculation of transformers. Moscow: Energoatomizdat, 1986-528 p.Mohammadali Salari., Pascal Bayrasy., Klaus Wolf. Thermal analysis of a three phase transformer with coupled simulation. Available at: // URL: https://www.researchgate.net/publication/276057920 17.09.2018. Accessed to: 06 March. 2019.Mohammadali Salari, Pascal Bayrasy, Klaus Wolf. Thermal analysis of a three phase transformer with coupled simulation. Available at: URL: https://www.researchgate.net/publication/276057920 17.09.2018. Accessed to: 06 March 2019.Моделирование процессов теплообмена средствами пакета конечно-элементного анализа ANSYS. Доступно по: http://lib.knigi-x.ru/23raznoe/126936-1.php. 2018.Modeling of heat transfer processes by means of ANSYS finite element analysis package. Available at: http://lib.knigi-x.ru/23raznoe/126936-1.php. 2018. Accessed to: 06 March 2019.Нгуен Тиен, Гильфанов К.Х. Тепловой CFD расчет силового трансформатора ТМ-160/10/ // Материлы 4 Национальной научно-практической. конференции «Приборостроение и автоматизированный электропривод в топливно-энергетическом комплексе и жилищно- коммунальном хозяйстве»; 6-7 декабря 2018 г: в 2 т. Ред.кол: Э.Ю. Абдуллазянов и др. Казанский государственный энергетический университет. 2018. Т. 1. С. 191-196.Thien N, Gilfanov KH. Thermal CFD calculation of power transformer TM-160/10 / Mater. 4th National Academy of Sciences - pract. Conf. "Instrument-making and automated electric drive in the fuel and energy complex and housing and communal services". 2018. Kazan, 6-7 December. Abdullazyanov EY et al. Kazan State Power Engineering University. 2018. pp. 191-196.Использование технологии ANSYS Workbench для генерации конечно-элементных сеток доступно по URL: https://sapr.ru/article/6779. Ссылка активна на: 30 мая 2019.Using ANSYS Workbench technology to generate finite element meshes. Available at: URL: https://sapr.ru/article/6779. Accessed to: 30 May 2019.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.