Анализ влияния режимов работы сухого трансформатора на состояние его изоляции

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

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

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. 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.

1. Кузьмин И., Шувалов С. Зарубежный опыт эксплуатации сухих силовых трансформаторов до 72, 5 кВ //Электроэнергия. Передача и распределение. – 2019. – №. S4. – С. 14-17.

2. Гандымов А. М. Экономия электрической энергии за счет замены трансформаторов масляной изоляцией на сухие //Перспективы развития науки в современном мире. – 2021. – С. 60-64.

3. Вариводов В. Н. и др. Особенности применения литой эпоксидной изоляции и композиций на ее основе для высоковольтного оборудования //Электричество. – 2024. – №. 10. – С. 67-75.

4. Воронкина А. Н., Мясоедова М. А. Краткий обзор основных неисправностей силовых трансформаторов в условиях эксплуатации //Электроэнергетика сегодня и завтра. – 2023. – С. 142-144.

5. Громыко И. Л., Мирош Д. В., Галушко В. Н. Диагностирование параметров качества изоляции обмоток трансформаторов при ее увлажнении. – 2022.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. Choudhary K. 3D modelling and finite element analysis of three phase transformer with integrated inductors in COMSOL Multiphysics. – 2020.

11. 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.

12. 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. 92-104

13. Yin 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..

14. 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.

15. Ларин В. С., Зененко А. С., Фортальнов С. А. Перенапряжения на изоляции нейтрали сухих трансформаторов при импульсных испытаниях //Электричество. – 2024. – №. 2. – С. 11-17.

16. 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.