Исследование температурных режимов элементов силовых трансформаторов на примере трансформаторов подстанции «Кабун-1» (Сирийская Арабская Республика)

   АКТУАЛЬНОСТЬ. Любое устройство, когда повышается его температура, со временем теряет свою работоспособность, силовые трансформаторы так же. Проблемы перегрева и изоляции являются основными факторами, которые влияют на рабочее состояние силовых трансформаторов. Таким образом, исследование имеет высокую актуальность и прикладную востребованность, потому что нагрев элементов силовых трансформаторов, особенно на территории Сирийской Арабской Республики, может достигать 46 °С. Мониторинг состояния силовых трансформаторов имеет определяющее значение при исследовании показателей надежности и безопасности в энергосистеме. Термическое напряжение является одним из основных параметров, который необходимо контролировать. Резкие колебания температуры обмотки трансформатора, масла, изолирующей среды и т. д. влияют на условия эксплуатации, срок службы и безопасность эксплуатации  трансформаторов.  

   ЦЕЛЬ.  Целью является определение вида функциональных зависимостей температуры нагрева обмоток и масла силовых трансформаторов от их загрузки.

   МЕТОДЫ.  Определение вида функциональных зависимостей изменения температуры обмоток и масла силовых трансформаторов с использованием методов статистической обработки данных, аппроксимирующих функций и оценкой их достоверности.

   РЕЗУЛЬТАТЫ. Разработаны аппроксимирующие функции основных температурных параметров элементов силовых трансформаторов - функция температуры среднего перегрева обмотки сверх температуры масла;  функция температуры среднего перегрева масла сверх температуры охлаждающего воздуха; функция температуры перегрева масла сверх температуры охлаждающего воздуха; функция температуры перегрева наиболее нагретой точки сверх температуры охлаждающего воздуха. Определены коэффициенты детерминации полученных функций температуры среднего перегрева обмотки и средней ошибки аппроксимации. В результате исследований установлено, что полиномиальная функция является наиболее достоверной. Разработанные зависимости могут быть использованы для практического применения, для оценки и анализа температуры нагрева масла и обмоток трансформаторов при известной их загрузке, а также для управления режимами эксплуатации электрооборудования и потребителей электроэнергии систем электроснабжения.

1. Грачева Е. И., Альзаккар А. Анализ и исследование электропотребления объектов промышленной зоны г. Адра-Сирия // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2023. Т. 25. № 1. С. 118-129. doi: 10.30724/l998-9903-2023-25-1-118-129.

2. Грачева Е. И., Наумов О. В., Садыков Р. Р. Учет холостоготхода трансформаторов в период эксплуатации при расчете потерь электроэнергии в распределительных сетях // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2016; (1-2): 53-63. doi: 10.30724/1998-9903-2016-0-1-2-53-63.

3. Абдуллазянов Э. Ю., Грачева Е. И., Алъзаккар А., Низамиев М. Ф., Шумихина О. А., Valtchev S. Прогнозирование и анализ электропотребления и потерь электроэнергии на промышленных объектах // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022. Т.24. № 6. С. 3-12. DOI: 10.30724/1998-9903-2022-24-6-3-12.

4. Semenov A. S., Semenova M. N., Bebikhov Y. V. Development of universal mathematical model of electrical power supply system of area of industrial enterprise // International Russian Automation Conference (RusAutoCon), IEEE, 2019. P. 1-5. DOI: 10.1109/RUSAUTOCON.2019.8867704.

5. A. Dixit; C. Ekanayake; Hui Ma. Thermal Analysis of Natural Cooling Type Distribution Transformer Retrofilled With Natural Ester Oil. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 29 Issue. l, 2022. DOI: 10.1109/TDEI.2022.3148447.

6. L. Wang, L. Zhou, S. Yuan, J. Wang. Improved dynamic thermal model with prephysical modeling for transformers in ONAN cooling mode. IEEE Transactions on Power Delivery, vol.34, Issue. 4, 2019. DOI: 10.1109/TPWRD.2019.2903939.

7. O. C. Дмитриева, A. B. Дмитриев. Дополнительная система охлаждения масляных трансформаторов с применением термоэлектрических преобразователей // Вестник Иркутского Государственного Технического Университета. Серия: Технические Науки. 2017. № 5 (21). С. 96-103.

8. А. В. Дмитриев, О. С. Дмитриева, И. Н. Малышев. Использование дополнительного охлаждения масляных трансформаторов при совместной работе термоэлектрических преобразователей и грунтовых теплообменников // Вестник Южно-Уральского государственного университета, 2018. Т. 18, № 1. С. 61-67. DOI: 10.14529/powerl80108.

9. Нгуен Тиен, Гильфанов К. Х. Тепловое моделирование маслонаполненного силового трансформатора ТМ -160/10 // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2019. Т. 21. № 5. С. 141-151. DOI: 10.30724/1998-9903-2019-21-5-141-151.

10. Хисматуллин А. С., Кофанов М. В., Каримов Ш. Д. Фильтрация элегаза в модернизированной системе охлаждения масляного трансформатора // Журнал: Наука и Бизнес: Пути Развития. 2019. № 5 (95). С. 149-153. EDNKPOLZW.

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

12. Тимонин Ю. Н., Сушкин В. А. Система управления охлаждением трансформатора // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2011. № 6-1. С. 257-265. EDNPXPSKD.

13. Баширов М. Г., Минлибаев М. Р., Хисматуллин А. С. Повышение эффективности охлаждения силовых масляных трансформаторов // Нефтегазовое дело: электронный научный журнал, 2014. № 2. С. 347-357. EDN STGYBV.

14. Макарова И. Л., Игнатенко А. М. Коэффициент детерминации для нелинейной регрессии // Евразийское Научное Объединение. 2018. № 3-3(37). С. 161-163. EDN YVSWMB.

15. Chicco D., Warrens I., Jurman G. The coefficient of determination R-squared is more informative than SMAPE, MAE, MAPE, MSE and RMSE in regression analysis evaluation. Peer J Computer Science 7, 2021. doi: 10.7717/peeij-cs.623.

16. Алъзаккар А. Применение искусственных нейронных сетей для оценки устойчивости напряжения электроэнергетических систем в Сирии // Международный технико-экономический журнал. 2020. С. 87-95.

17. Солуянов Ю. И., Федотов А. И., Галицкий Ю. Я. [и др.] Актуализация нормативных значений удельной электрической нагрузки многоквартирных домов в Республике Татарстан // Электричество. 2021. № 6. С. 62-71. DOI: 10.24160/0013-5380-2021-6-62-71.

18. Солуянов Ю. И., Федотов А. И., Ахметшин А. Р., Солуянов В. И. Анализ фактических электрических нагрузок помещений общественного назначения, встроенных в жилые здания // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23. № 6. С. 134-147. DOI: 10.30724/1998-9903-2021-23-6-134-147. EDNMBYUSE.

19. R. Zanella; С. Nore; X. Mininger; F. Bouillault. Numerical Study of Cooling by Ferrofhiids in an Electrical Transformer Using an Axisymmetric Model, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 57. Issue.7, 2021. DOI: 10.1109/TMAG.2021.3066412.

20. M. Daghrah, Z. Wang, Q. Liu. Experimental Study of the Influence of Different Liquids on the Transformer Cooling Performance. IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 34, Issue.2, 2019. DOI: 10.1109/TPWRD.2019.2895533.