Temperature and heat losses simulation in core and winding of a power transformer

Sammanfattning: Simulering av temperatur och värmeförluster i kärna och lindning för en högspänningstransformator “... Ett ljus som lyser dubbelt så starkt, varar hälften så länge …”, i analogi med ljuset så kan transformatorer köras med överlast inom vissa gränser, men med följden att livslängden blir kortare. Transformatorn är vital del i en kraftindustri; transformatorn står för en betydande del av investeringen i en kraftanläggning. Tekniska livslängden för en transformator är cirka 30 år, men överlast kan förkorta livslängden. Överlast orsakar heta punkter i transformatorlindningen och kärnan och leder till nedbrytning av isoleringsförmåga samt orsakar förkortad livslängd och kylproblem. Det finns ett ökande intresse i att nyttja hela transformatorns kapacitet och samtidigt hålla sig inom säkra gränser. För att konstruera en transformator behövs kunskap om dynamik under varierande last, temperaturer i heta punkter, temperaturer i lindningen och förluster. Data kan erhållas genom att mäta på transformatorer, ställa upp och använda analytiska uttryck och utföra datorsimuleringar. Att bygga simuleringsmodell före fysisk prototyp har fördelen att man enkelt kan prova konsekvenserna av ändringar i transformatorns parametrar innan man bygger prototypen. Under driften av transformatorn är temperaturen i den heta punkten den kritiska parametern. Temperaturen i heta punkten får inte överskrida en viss temperatur. Den sammanlagda effekten av åldring av isolering på grund av temperaturen i heta punkten bör också ligga lägre än ett förutbestämt värde.Nya metoder behövs för detektion, övervakning och eliminering av heta punkter. I avhandlingen föreslås en ny apparatur och system för eliminering av heta punkter. Oljesprutningens effekt på transformatoroljan och oljecirkuleringen har utvärderats, simulerats och beräknats. Baserat på data och mätningar från en transformatorstation 230/63/20 kV i Sari i Iran har det utförts beräkningar och simuleringar. Resultaten visar att elektrisk nyttig energi kan ökas genom att minska begränsningarna i last på grund av problem med heta punkter i transformatorer. System för sprutning av olja är undersökta och modifierade för lokal kylning. En robust algoritm har föreslagits, utvecklats och optimerats för ökad noggrannhet i kylningen. Ett viktigt resultat är möjligheten att simulera temperaturer, speciellt heta punkter och förluster i magnetiska kärnan och lindningarna.