probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2025-27-1-70-87probener-3307Research ArticleЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКАELECTRICITYАнализ влияния режимов работы сухого трансформатора на состояние его изоляцииAnalysis of the influence of operating modes of a dry transformer on the condition of its insulationБалобановР. Н.BalobanovR. N.

Балобанов Руслан Николаевич – канд. техн. наук, доцент, кафедра «Электрические станции им В.К. Шибанова»

г. Казань

Ruslan N. Balobanov

Kazan

rassel_ipek@mail.ruБулатоваВ. М.BulatovaV. M.

Булатова Венера Михайловна – канд. пед. наук, доцент, кафедра «Электрические станции им В.К. Шибанова»

г. Казань

Venera M. Bulatova

Kazan

bulatovavenera@mail.ruКазанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation2025170320252717087Copyright © Балобанов Р.Н., Булатова В.М., 20252025Балобанов Р.Н., Булатова В.М.Balobanov R.N., Bulatova V.M.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/3307

АКТУАЛЬНОСТЬ Численное моделирование режимов работы изоляции сухих трансформаторов актуально в связи с необходимостью повышения надежности и эффективности современных энергосистем, поскольку позволяет оптимизировать их эксплуатационные характеристики. В свою очередь, современные программные средства обеспечивают детализированный анализ сложных физических процессов, что способствует снижению затрат на натурные эксперименты и улучшению экономической обоснованности предлагаемых решений. Прогнозирование срока службы изоляции с использованием численного моделирования и предупреждение аварийных ситуаций критически важны для поддержания стабильности электроснабжения.

ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Разработка численной модели сухого трансформатора. Проведение исследований влияния различных режимов работы на состояние изоляции сухих трансформаторов.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. При решении поставленной цели использовался метод численного моделирования работы сухих трансформаторов, реализованный в среде программного обеспечения COMSOL Multiphysics.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. Результаты исследования демонстрируют возможность на основе современных численных моделей прогнозировать тепловые и электрические процессы в изоляции сухих трансформаторов, что способствует продлению срока службы последних. Существующие режимы работы трансформаторов позволяют оптимизировать их параметры для повышения эффективности функционирования, в том числе и снижения электрических потерь. Результаты моделирования показывают взаимосвязь между параметрами режимов работы сухого трансформатора и состоянием его изоляции, что способствует своевременному обнаружению и устранению возможных неисправностей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В результате исследования на основе разработанной численной модели были проанализированы существующие режимы работы трансформатора с сухой изоляцией, и исследованы их влияния с учетом температуры нагрева обмоток трансформатора.

RELEVANCE Numerical simulation of the isolation modes of dry transformers is relevant due to the need to improve the reliability and efficiency of modern power systems, as it allows to optimize their operational characteristics. In turn, modern software tools provide a detailed analysis of complex physical processes, which helps to reduce the cost of field experiments and improve the economic feasibility of the proposed solutions. Predicting the insulation life using numerical modeling and emergency prevention are critically important for maintaining the stability of the power supply. purpose. Development of a numerical model of a dry transformer. Conducting studies of the influence of various operating modes on the insulation condition of dry transformers.

METHODS. To achieve this goal, the method of numerical simulation of the operation of dry transformers was used, implemented in the COMSOL Multiphysics software environment. results. The results of the study demonstrate the possibility of predicting thermal and electrical processes in the insulation of dry transformers based on modern numerical models, which helps to extend the service life of the latter. The existing operating modes of transformers make it possible to optimize their parameters to increase operational efficiency, including reducing electrical losses. The simulation results show the relationship between the parameters of the dry transformer operating modes and the state of its insulation, which contributes to the timely detection and elimination of possible malfunctions. conclusion. As a result of the study, based on the developed numerical model, the existing operating modes of a transformer with dry insulation were analyzed, and their effects were investigated taking into account the heating temperature of the transformer windings.

трансформатор с литой изоляциейнагревбросок тока намагничиванияпереходный процессферрорезонансcast resin transformerheatingmagnetization current surgetransientferroresonanceReferencesКузьмин И., Шувалов С. Зарубежный опыт эксплуатации сухих силовых трансформаторов до 72, 5 кВ //Электроэнергия. Передача и распределение. – 2019. – №. S4. – С. 14-17.Kuz'min I., Shuvalov S. Zarubezhnyi opyt ekspluatatsii sukhikh silovykh transformatorov do 72, 5 kV //Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie. – 2019. – №. S4. – S. 14-17.Гандымов А. М. Экономия электрической энергии за счет замены трансформаторов масляной изоляцией на сухие //Перспективы развития науки в современном мире. – 2021. – С. 60-64.Gandymov A. M. Ekonomiya elektricheskoi energii za schet zameny transformatorov maslyanoi izolyatsiei na sukhie //Perspektivy razvitiya nauki v sovremennom mire. – 2021. – S. 60-64.Вариводов В. Н. и др. Особенности применения литой эпоксидной изоляции и композиций на ее основе для высоковольтного оборудования //Электричество. – 2024. – №. 10. – С. 67-75.Varivodov V. N. i dr. Osobennosti primeneniya litoi epoksidnoi izolyatsii i kompozitsii na ee osnove dlya vysokovol'tnogo oborudovaniya //Elektrichestvo. – 2024. – №. 10. – S. 67-75.Воронкина А. Н., Мясоедова М. А. Краткий обзор основных неисправностей силовых трансформаторов в условиях эксплуатации //Электроэнергетика сегодня и завтра. – 2023. – С. 142-144.Voronkina A. N., Myasoedova M. A. Kratkii obzor osnovnykh neispravnostei silovykh transformatorov v usloviyakh ekspluatatsii //Elektroenergetika segodnya i zavtra. – 2023. – S. 142-144.Громыко И. Л., Мирош Д. В., Галушко В. Н. Диагностирование параметров качества изоляции обмоток трансформаторов при ее увлажнении. – 2022.Gromyko I. L., Mirosh D. V., Galushko V. N. Diagnostirovanie parametrov kachestva izolyatsii obmotok transformatorov pri ee uvlazhnenii. – 2022.Вафин Д. Б., Шайхиев И. М. Опыт замены масляного трансформатора сухим трансформатором в условиях нефтехимического производства //Евразийское Научное Объединение. – 2021. – №. 5-1. – С. 27-28.Vafin D. B., Shaikhiev I. M. Opyt zameny maslyanogo transformatora sukhim transformatorom v usloviyakh neftekhimicheskogo proizvodstva //Evraziiskoe Nauchnoe Ob"edinenie. – 2021. – №. 5-1. – S. 27-28.Волчанина М. А., Курманов Р. С., Кузнецов А. А. Моделирование тепловых характеристик силового трансформатора при переменной токовой нагрузке //Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности. – 2022. – С. 170.Volchanina M. A., Kurmanov R. S., Kuznetsov A. A. Modelirovanie teplovykh kharakteristik silovogo transformatora pri peremennoi tokovoi nagruzke //Innovatsionnye proekty i tekhnologii v obrazovanii, promyshlennosti. – 2022. – S. 170.Сарсенов А. У. Моделирование электродинамических и тепловых режимов силовых трансформаторов для оценки эффективности надежности эксплуатации //Энергетика и энергосбережение: теория и практика. – 2020. – С. 254-1-254-4.Sarsenov A. U. Modelirovanie elektrodinamicheskikh i teplovykh rezhimov silovykh transformatorov dlya otsenki effektivnosti nadezhnosti ekspluatatsii //Energetika i energosberezhenie: teoriya i praktika. – 2020. – S. 254-1-254-4.Бапфутвабо Л., Кубарев А.Ю., Усачeв А.Е., Бобоев Ш.А., Гарифуллин М.Ш. Исследование характеристик поверхностных частичных разрядов на границе раздела воздух/стекло между металлическими электродами // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2024. Т. 16. № 3 (63). С. 35- 43.Bapfutvabo L., Kubarev A.Yu., Usachev A.E., Boboev Sh.A., Garifullin M.Sh. Issledovanie kharakteristik poverkhnostnykh chastichnykh razryadov na granitse razdela vozdukh/steklo mezhdu metallicheskimi elektrodami // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta. 2024. T. 16. № 3 (63). S. 35- 43.Choudhary K. 3D modelling and finite element analysis of three phase transformer with integrated inductors in COMSOL Multiphysics. – 2020.Choudhary K. 3D modelling and finite element analysis of three phase transformer with integrated inductors in COMSOL Multiphysics. – 2020.Khaleel D., Tang X., Abu-Zaher M. Advanced Simulation and Empirical Validation of HighEfficiency Induction Heating System Via COMSOL Multiphysics //2024 IEEE 10th International Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC2024-ECCE Asia). – IEEE, 2024. – С. 2912-2917.Khaleel D., Tang X., Abu-Zaher M. Advanced Simulation and Empirical Validation of HighEfficiency Induction Heating System Via COMSOL Multiphysics //2024 IEEE 10th International Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC2024-ECCE Asia). – IEEE, 2024. – S. 2912-2917.Basova A. V. et al. 2D&3D models for numerical calculation of electric fields in high-voltage transformers and reactors //Transformers Magazine. – 2024. – Т. 11. – №. 1. – С. 92-104Basova A. V. et al. 2D&3D models for numerical calculation of electric fields in high-voltage transformers and reactors //Transformers Magazine. – 2024. – T. 11. – №. 1. – S. 92-104Yin Q. et al. Analysis and Treatment of a Partial Discharge Fault in a 220kV Transformer //Journal of Physics: Conference Series. – IOP Publishing, 2024. – Т. 2800. – №. 1. – С. 012020..Yin Q. et al. Analysis and Treatment of a Partial Discharge Fault in a 220kV Transformer //Journal of Physics: Conference Series. – IOP Publishing, 2024. – T. 2800. – №. 1. – S. 012020..Yanjing Z. et al. Optimal Design of Dry-Type Air-Core Shunt Reactor Structure Based on Response Surface Method //Frontier Academic Forum of Electrical Engineering. – Springer, Singapore, 2025. – С. 605-613.Yanjing Z. et al. Optimal Design of Dry-Type Air-Core Shunt Reactor Structure Based on Response Surface Method //Frontier Academic Forum of Electrical Engineering. – Springer, Singapore, 2025. – S. 605-613.Ларин В. С., Зененко А. С., Фортальнов С. А. Перенапряжения на изоляции нейтрали сухих трансформаторов при импульсных испытаниях //Электричество. – 2024. – №. 2. – С. 11-17.Larin V. S., Zenenko A. S., Fortal'nov S. A. Perenapryazheniya na izolyatsii neitrali sukhikh transformatorov pri impul'snykh ispytaniyakh //Elektrichestvo. – 2024. – №. 2. – S. 11-17.Гусев О. Ю., Гусев Ю. П., Южанин А. Е. Оценка термической стойкости трансформатора напряжения при броске тока намагничивания, вызванного однофазным замыканием на землю //Электричество. – 2024. – №. 8. – С. 36-41.Gusev O. Yu., Gusev Yu. P., Yuzhanin A. E. Otsenka termicheskoi stoikosti transformatora napryazheniya pri broske toka namagnichivaniya, vyzvannogo odnofaznym zamykaniem na zemlyu //Elektrichestvo. – 2024. – №. 8. – S. 36-41.

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