Обоснование рациональных параметров энергосберегающих электромеханических систем охлаждения силовых трансформаторов для повышения надежности их работы
Экспериментально подтверждена работоспособность и эффективность системы «силовой трансформатор — охладитель — утилизация воздушного теплового потока», позволившая добиться уменьшения потерь электрической энергии при охлаждении трансформатора на 32% и использования тепла, выделяемого трансформатором, путем его утилизации на 45 — 65% при условии поддержания нормированного уровня надежности… Читать ещё >
Содержание
- 1. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИОННЫХ СХЕМ И УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ ОХЛАЖЛАЖДЕНИЙ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ, МЕТОДОВ РАСЧЁТА ИХ ПАРАМЕТРОВ И НАДЁЖНОСТИ
- 1. 1. Анализ конструктивных схем электромеханических систем охлаждения и условий их эксплуатации
- 1. 2. Методы прогнозирования электромагнитных и тепловых процессов в силовых трансформаторах и расчета параметров электромеханических устройств их систем охлаждения
- 1. 3. Надежность и методы определения её показателей
- 1. 4. Цель и задачи исследования
- 1. 5. Выводы
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В СИЛОВОМ ТРАНСФОРМАТОРЕ С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКОНОВ И ТОПОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ «СИЛОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР — ОХЛАДИТЕЛЬ — УТИЛИЗАЦИЯ ВОЗДУШНОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА».
2.1. Математическое моделирование динамики электромагнитных процессов.
2.2. Математическое моделирование динамики тепловых процессов.
2.3. Моделирование динамики тепловых процессов в системе «охладитель -утилизация воздушного теплового потока».
2.4. Определение формирования законов и топологии управления переходными процессами в системе «силовой трансформатор — охладитель — утилизация воздушного теплового потока».
2.5. Выводы.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАДЕЖНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ «СИЛОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР — ОХЛАДИТЕЛЬ — УТИЛИЗАЦИЯ ВОЗДУШНОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА».
3.1. Определение взаимного влияния скоростей электродвигателей электромеханических систем на основе нейронных сетей.
3.2. Расчёт уровня, показателей и условий реализуемости конструкционной и функциональной надёжности.
3.3. Методика определения рациональных энергосберегающих режимных параметров электромеханических систем
3.4. Выводы.
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ СИСТЕМЫ «СИЛОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР — ОХЛАДИТЕЛЬ — УТИЛИЗАЦИЯ ВОЗДУШНОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА».
4.1. Техническое решение по системе «силовой трансформатор — охладитель -утилизация воздушного теплового потока», и, определение рациональных энергосберегающих режимных параметров её электромеханических систем.
4.2. Планирование эксперимента, методика и аппаратура исследований.
4.3. Исследование режимов работы системы «силовой трансформатор -охладитель — утилизация воздушного теплового потока».
4.4. Выводы.
Список литературы
- Комков Е.Ю. Организация мониторинга силовых трансформаторов на базе комплекса «Диагностика+» / Комков Е. Ю., Попов Г. В., Игнатьев Е. Б., Сизов О. Н., Капустин С. А. // Вестник ИГЭУ. 2007 г. № 3, с. 38−41.
- Киш J1. Нагрев и охлаждение трансформаторов. Пер. с венгерок. М.: Энергия, 1980* 208 е., ил. — (Трансформаторы- Вып. 36).
- Ссылка на патент (прототип)
- Тимонин Ю.Н., Горелов Ю. И. Математическое моделирование тепловых процессов в силовом трансформаторе /Ю.Н. Тимонин, Ю. И. Горелов // Сб.ст., Известия ТулГУ. Технические науки. Тула, Изд-во ТулГУ, 2010, вып. З, ч.5, с. 86−89
- Тимонин Ю.Н. Моделирование переходных процессов в мощных силовых трансформаторах для обоснования оптимальных алгоритмов и структуры управления его охлаждением / Ю.И. Тимонин// Вести высших учебных заведений Черноземья, 2011, № 1, С.32−38
- Montsinger, V.M. Loading Transformer by Temperature Text./ V.M. Monstinfer A.I.E.E. Trans.49:776−781? 1930(in English)
- Gradnik, T. Cooling System of Large Power Transformers Text./ T.Gdadnik., Konsan-Gradnik, M.- Proc. Of 2006 IASME/WSEAS Int. Conf. in Energy and Environmental systems, Greece, May 8−10, 2006, 194−201 (in English).
- Тимонин Ю.Н. Регулируемый электропривод системы охлаждения трансформатора /Ю.И. Тимонин// Сб.ст., Известия ТулГУ. Технические науки. Тула, Изд-во ТулГУ, 2010, вып. З, ч.4, с. 76−80
- Тимонин Ю.Н., Ершов С. В. Потери при нелинейных нагрузках и определение оптимальных режимных параметров силовых трансформаторов / Ю. Н. Тимонин, С.В. Ершов// Сб.ст., Известия ТулГУ. Технические науки. Тула, Изд-во ТулГУ, 2010, вып. З, ч.5, с. 89−94
- Declercq J., and Van der Veken W., «Accurate hot spot modeling in a power transformer leading to improved design and performance», Transmission and Distribution Conference, 1999 IEEE, Vol. 2,11−16 April 1999, pp. 920−924.
- Исаченко В.П., Осипова B.A., Сукомел A.C. «Теплопередачва», Москва, энергоиздат, 1981, 400с.
- Susa D., Lehtonen М., and Nordman Н.," Dynamic Thermal Modelling of Power Transformers", IEEE Transactions oh Power Delivery, Vol. 20, Iss. 1, January 2005, pp. 197 204
- Pradhan M.K., and Ramu T.S.,"Prediction of hottest spot temperature (HST) in power and station transformers", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 18, Iss. 4, October 2003, pp.1275 1283
- Леонтьев А.И. Теория тепломассообмена М. Высшая школа 1−978 г. 257 с.
- Lampe W., Petterson L., Ovren С., and Wahlstrom В., «Hot-Spot Measurements in Power Transformers», Cirge, Rep. 12−02, international Conference on Large High Voltage Electric System, 1984 Session, 29th August- 6th September.
- Комков Е.Ю. Разработка модели управления системой охлаждения силовых трансформаторов / Комков Е. Ю., Тихонов А. И. // Автоматизация в промышленности. — 2008. № 8, 45 — 47 с.
- Круглов В.В., Борисов В. В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика. М.: Горячая линия — Телеком 2002 г. — 377 с.
- Ильинский Н.Ф. Электропривод: энер-го- и ресурсосбережение: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений/ Н. Ф. Ильинский, В. В. Москаленко. — М.: Издательский центр «Академия», 2008. — 208 с.
- Кучер Е.С., Панкратов В. В. Активная предварительная идентификация постоянной времени ротора асинхронного двигателя II Научный вестник НГТУ. Новосибирск. Изд-во НГТУ, 2012, № 1 (46). с. 127−134.
- Степанов В.М., Слатинова М. Н. К вопросу расчета потерь мощности и электроэнергии в городских сетях на этапе проектирования.// Тез. докладов «Энергосбережение-2004"С. 96−98.
- Степанов В.М., Слатинова М. Н. К вопросу расчета потерь мощности и электроэнергии в городских электросетях на этапе проектирования.// Сб. ст., Известия ТулГУ. Электроснабжение, электрооборудование и энергосбережение. Тула, Из-во ТулГУ, 2004. С. 268−274
- Степанов В.М., Слатинова М. Н. О надежностях схемы электроснабжения и аварийности в электросетях 0,4−6-10 кВ на примре города Тулы.// Сб. ст., Известия ТулГУ. Электроснабжение, электрооборудование и энергосбережение. Тула, Из-во ТулГУ, 2004. С. 266−268
- Слатинова М.Н., Степанов В. М. О влиянии коммерческих потерь на общую динамику потерь электроэнергии в электросетях.// Сб. ст., Известия ТулГУ. Электроснабжение, электрооборудование и энергосбережение. Тула, Из-во ТулГУ, № 2. С. 2006, 194−198.
- Вагин Г. Я., Иванов В. Б., Скобелев В. Г. Исследование высших гармоник, генерируемых машинами контактной электросварки с управляемыми игнитронными коммутаторами. — Промышленная энергетика, 1975, № 6, с. 24—26.
- Вагин Г .Я. Расчет ущербов от колебаний напряжения // В кн.: Повышение качества электрической энергии в промышленных электрических сетях. М.: МДНТП. 1982. С.51−56.
- Ванин Б. В. О повреждениях силовых трансформаторов напряжением 110 500 кВ в эксплуатации / Ванин Б. В., Львов Ю. Н., Львов М. Ю. и др. // Электр, станции. 2001. № 9. 53−58 с.
- Ванин Б.В., Львов Ю. Н. и др. Вопросы повышения надежности блочных трансформаторов. Электрические станции № 7, 2003.
- Васильченко Ю.А., Суворова С. Н. Пуск охлаждающих систем трансформаторов при низкой температуре. Электрические станции, 1975, В 10, с. 52−54.
- Веников В.А., Жуков Л. А., Карташев И. И., Рыжов Ю. П. Статические источники реактивной мощности в электрических сетях. М.: Энергия, 1975, 136 с.
- Виленский В.Д. Некоторые общие закономерности нестационарного теплообмена при ламинарном течении жидкости в канале // ТВТ. 1966. Т. 4. № 5. С.838−845.
- Дрехслер Р. Измерение и оценка качества электроэнергии при несимметричной и нелинейной нагрузке. М.: Энергоатомиздат, 1985, 112 с.
- Жежеленко И. В, Долгополов В. П., Слепов Ю.В.и др. /Оптимизация систем электроснабжения целлюлозно-бумажных комбинатов. М. Лесная промышленность, 1980.
- Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1984, 160 с.
- Жежеленко И.В., Саенко Ю. Л. Амплитудно-частотные характеристики входных сопротивлений электрических сетей. II Seminarium polsko-ukrainskie „Problemy е 1 ectroenergetyky“. Lodz. 1998. S.37−43.
- Железко Ю.С. Влияние потребителя на качество электроэнергии в сети и технические условия на его присоединение // Промышленная энергетика, 1991, № 8, с. 39−41.
- Зарубин B.C. Инженерные методы решения задач теплопроводности. М.?Энергоатомиздат, 1983. 328 с.
- Зыкин Ф.А. Определение степени участия нагрузок в снижении качества электроэнергии // Электричество. 1992. № 11. С.13−19.
- Ивоботенко Б.А., Ильинский Н. Ф., Копылов И. П. Планирование эксперимента в электромеханике. М.: „Энергия“, 1975. 185 с.
- Калявин В.П., Рыбаков Л. М. Надежность и диагностика электроустановок: Учебное пособие. / Map. гос. ун-т. Йошкар-Ола. — 2000. -347 с.
- Карташев И.И., Пономаренко И. С., Тедеев И. С., Тютюнов А. О. Энергетическая расчетно-информационная система для контроля качества и учета электроэнергии ЭРИС-КЭ // Промышленная энергетика. 1999. № 1. С.48−50.
- Климов В.П., Москалев А. Д. Проблемы высших гармоник в современных системах электропитания // Практическая силовая электроника. Науч.-техн.сб./Под ред. Малышкова Г. М., Лукина A.B.- М.: АОЗТ „ММП-Ирбис“, 2002. Вып 5. С. 6−11
- Комков Е.Ю. Анализ существующих подходов к мониторингу силовых трансформаторов/ Комков Е. Ю., Сизов О. Н. // Тезисы докладов международной научно-технической конференции: Состояние и перспективы развития электротехнологии. Т.2.- Иваново, 2005. с. 166.
- Костюкова Т.П., Семенов В. В. Анализ видов, последствий и критических отказов силового энергетического оборудования. Методы обеспечения эксплуатационной безопасности // VII симпозиум „Электротехника 2010“: Сборник научных трудов. М, 2003. С. 69 — 72.
- Орлов И.Н., Маслов СИ. Системы автоматизированного проектирования электромеханических устройств: Учеб. пособие для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1989. 296 с.
- Пашков, В.Н. Обеспечение эффективности функционирования систем электроснабжения листопрокатных производств с негативными возмущающими факторами: Дисс. канд. техн. наук, специальность 05.09.03 -Липецк: ЛГТУ, 2004.
- Петров Г. Н., Рассальский А. Н., Машкин В. А. Температурное поле в обмотке трансформатора. Изв. АН СССР, сер. Энергетикаи транспорт, 1975, II, с. 98 103, ил.
- Потребич А.А., Кузнецов В. П., Жданов B.C., Фоменко П. И. Об определении технического состояния оборудования электрических сетей энергосистем // Электрические станции. -2001.- № 3. С. 47 — 50.
- Прохоренко В. А. Смирнов А.Н. Прогнозирование качества систем. -Минск: Наука и техника, 1976.
- Рекомендации по проведению тепловых испытаний силовых масляных трансформаторов на месте их установки. М., Энергия, 1972.
- Руководство по нагрузке масляных силовых трансформаторов МЭК 60 076−7 Трансформаторы силовые. Ч. 7. 2005 г. — 71 с.
- Савваитов Д.С., Тимашова JI.B. Техническое состояние основного оборудования подстанций и В JI и мероприятия по повышению надежности. Электрические станции, 2004. № 8, 14−18 с.
- Саенко Ю.Л. Оценка сопротивления обратной последовательности вентильного преобразователя. Висник Приазовського державного техничного университету. 2000. № 9. С. 199−206.
- Севостьянов П.Р. Анализ повреждаемости трансформаторов мощностью 16 и 25 МВА класса напряжения 110 кВ // Электро. 2004. № 5, 25 27 с.
- Семенов В.В. Диагностирование маслонаполненного оборудования по внешнему тепловому полю // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Материалы десятой Междунар. науч. техн. конф., Т. З. Москва: МЭИ, 2004. -С. 289.
- Семенов В.В., Нургалеев А. Н. Исследования тепловых полей энергетического маслонаполненного оборудования Электронный ресурс. // http://dni.sstu.rn/work/konk2003 .nsf
- Середкин, O.A. Обеспечение эффективности функционирования электрических систем листопрокатного производства: Дисс. канд. техн. наук, специальность 05.09.03 Липецк: ЛГТУ, 1999.
- Сковроньский Э. Исследование тепловых процессов в масляных трансформаторах при помощи анализатора дифференциальных уравнений: (ПНР). ВЦП. Перевод Л 45 222, ЦНТБ МПС, 1985. 20 е., ил.
- Слатинова М.Н. Обзор программных средств, используемых на предприятиях электросетевого хозяйства.// Сб. ст., Известия ТулГУ. Электроснабжение, электрооборудование и энергосбережение. Тула, Из-во ТулГУ, 2006, № 2. С. 177−190.
- Слатинова М.Н., Горелов Ю. И. Математическое моделирование переходных процессов в силовом трансформаторе при нелинейных токах.// Сб.ст., Известия ТулГУ. Технические науки. Тула, Изд-во ТулГУ, 2010, № 1, С. 268 271.
- Соколов В.В., Цурпал С. В., Конов Ю. С., Короленко В. В. Определение деформаций обмоток крупных силовых трансформаторов. Электрические станции, 1988, N 6. С. 52−56.
- Степанов В.М., Слатинова М. Н. К вопросу расчета потерь мощности и электроэнергии в городских сетях на этапе проектирования.// Тез. докладов „Энергосбережение-2004"С. 96−98.
- Степанов В.М., Слатинова М. Н. К вопросу расчета потерь мощности и электроэнергии в городских электросетях на этапе проектирования.// Сб. ст., Известия ТулГУ. Электроснабжение, электрооборудование и энергосбережение. Тула, Из-во ТулГУ, 2004. С. 268−274
- Стишков Ю.К., Оснапенко A.A. Электродинамические течения в жидких диэлектриках. JL: Изд-во ЛГУ, 1989 г. 174 с.
- Тарле Г. Е. Ремонт и модернизация систем охлаждения силовых масляных трансформаторов. М.: Энергия, 1975. 192 е., ил. -(Трансформаторы- Вып. 28).
- Тер-Оганов Э. В. Определение температуры наиболее нагретой точки обмотки при расчете трансформаторной мощности подстанций, -Науч.тр. /УЭМИИТ, Свердловск, 1974, вып. 37, с. 79−91, ил.
- Хренников А.Ю., Еганов А. Ф., Курылев В. Б., Смолин А. Ю., Щербаков В. В., Языков С. А. Тепловизионный контроль генераторов и импульсное дефектографирование силовых трансформаторов // Электрические станции.-2001.-№ 8,-С. 48−52.
- Швидлер А.Б., Суворова С.Н“ Михайловский Ю. А, Исследование теплоотдачи обмоток трансформаторов с принудительным движением масла в вертикальных каналах. Электротехника, Х973, № 3,с. 38−41,
- Шифрин JI.H. Первый блочный трансформатор 500 кВ нового поколения типа ТДЦ-400 000/500 для Бурейской ГЭС. / Электро. 2005. № 1. 28−31 с.
- Alegi, G.L., and Black W.Z., „Real-time thermal model for an oilimmersed, forced-air cooled transformer'1, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 5, Iss. 2, April 1990, pp.991−999.
- Amar M., Kaczmarek R. A general formula for prediction of iron losses under nonsinusoidal voltage waveform // IEEE Trans. Magn., vol. 31, Sept. 1995. p.2504−2509.
- Declercq J., and Van der Veken W., „Accurate hot spot modeling in a power transformer leading to improved design and performance“, Transmission and Distribution Conference, 1999 IEEE, Vol. 2,11−16 April 1999, pp. 920−924.
- Kawada H., Honda M., Inoue T., Amemjya T/ Partial discharge automatic monitor for oil-filled transformer IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 1984, Vol. PAS-103.
- Kim S., Enjeti P.N. A New Hybrid Active Power Filter (APF) Topology // IEEE Trans, on Power Electronics, vol. 17, no. 1 p. 48−54, 2002.
- Lachman M.F., Griffin P.J., Walter W., and Wilson A.,“ Realtime dynamic loading and thermal diagnostic of power transformers», IEEE Transactions on Power Delivery /Vol. 18, Issue: 1, Jan 2003, pp. 142−148
- Lancarotte M. S., A. de A. Penteado Prediction of magnetic losses under sinusoidal or nonsinusoidal induction by analysis of magnetization rate // IEEE Trans. Energy Conversion, vol. 16, June 2001. pp. 174−179.
- Lesieutre B.C., Hagman W.H., Kirtley J.L.Jr., «An improved transformer top oil temperature model for use in an on-line monitoring and diagnostic system», IEEE Transactions on Power Delivery, Volume: 12, Issue: 1, January 1997, pp. 249−256
- Lutke H., Hohlein J., Kachler A. J. Transformer ageing research on furanic compounds in insulation oil. CJGRE, 2002, rep. 15−302.
- Nordman H., Hironniemi E., and Pesonen A.J., «Determination of hot-spot temperature rise at rated load and at overload», CIGRE Paper 12−103, 1990.
- Nunez-Zuniga T.E., Pomilio J.A. Shunt Active Power Filter Synthesizing Resistive Loads // IEEE Trans, on Power Electronics, vol. 17, no. 2, p. 273−278, 2002.
- Pierce L.W., and Holifield T., «A thermal model for optimized distribution and small power transformer design», Transmission and Distribution Conference, 1999 IEEE, Vol. 2,11−16 April 1999, pp. 925 929.
- Radakovic Z., «Numerical determination of characteristic temperatures in directly loaded power oil transformer», European Transaction on Electrical Power (ETEP), vol.13, no. l, 2003, pp.47−54.
- Ryder S.A., «A simple method for calculating winding temperature gradient in power transformers», IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 17, Iss. 4, October 2002, pp. 977−982
- Saha. Review of modern diagnostic techniques for assessing condition in aged transformers. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. Vol. 10, № 5, P. 903−917, 2003
- Strehl Th., Lemke E., Elze H.: On-Line PD Measurement, Diagnostic Tools and Monitoring Strategy for Generators and Power Transformers. Workshop 2001,
- Swift G., Molinski T.S., and Lehn W., «A fundamental approach to transformer thermal modelling- I. Theory and equivalent circuit», IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 16, Iss. 2, April 2001, pp. 171 1751. Тб4
- Swift G., Molinski T.S., Bray R., and Menzies, R., «A fundamental approach to transformer thermal modelling-II. Field verification», IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 16, Iss. 2, April 2001, pp. 176−180
- Tang W.H., Wu Q.H., and Richardson Z.J., «Equivalent heat circuit based power transformer thermal model», Electric Power Applications, IEE Proceedings, Vol. 149, Iss. 2, March 2002, pp. 87 92
- Tang W.H., Wu Q.H., and Richardson Z.J., «A simplified transformer thermal model based on thermal-electric analogy», IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 19, Iss. 3, July 2004, pp. 1112 1119
- Степанов B.M., Горелов Ю. И., Тимонин Ю. Н. Устройство для использования избыточного воздушного теплового потока от силового трансформатора/ Патент на полезную модель (per. № 2 012 149 477 от 21.11.2012)