کاهش دمای نقطه داغ یک ترانسفورماتور روغنی با استفاده از لوله های حرارتی

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی، گروه مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران

2 دانشجوی کارشناسی، دانشکده مهندسی، گروه مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران

3 استاد، دانشکده مهندسی، گروه مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران

چکیده

ترانسفورماتور‌ها یکی از مهم‌ترین و حساس‌ترین تجهیزات در شبکه قدرت هستند. طول عمر و کارکرد مطلوب آن‌ها بسیار حائز اهمیت است. دمای نقطه داغ این تجهیز در مقدار طول عمر ترانس نقشی کلیدی ایفا می‌کند. افزایش بیش از حد دمای نقطه داغ باعث کاهش کیفیت روغن و پیری عایق و در نتیجه کاهش طول عمر ترانسفورماتور می‌شود. روش‌های مختلفی برای کاهش دمای نقطه داغ وجود دارد. یکی از این روش‌ها استفاده از روش غیر فعال لوله حرارتی است که نقش موثری در کاهش دمای نقطه داغ داشته است. با این‌حال استفاده از لوله حرارتی در فضای درون ترانسفورماتور مشکلاتی از جمله ایجاد اختلال در عملکرد الکتریکی آن به وجود می‌آورد. لذا در این پژوهش به بررسی تحربی اثرات حرارتی لوله حرارتی در داخل و خارج از تانک روغن بر عملکرد حرارتی ترانسفورماتور به صورت تجربی پرداخته می‌شود و در نهایت به قیاس نتایج بدست آمده پرداخته خواهد شد. نتایج نشان داد که می‌توان با نصب لوله‌‌ حرارتی در خارج از ترانسفورماتور بر روی رادیاتورها، دمای نقطه داغ را حدود 12 درجه‌ی سانتی‌گراد کاهش داد که نرخ پیری متناظر با آن تا 17/0 کاهش می-یابد.

کلیدواژه‌ها


[1] Kulkarni SV, Khaparde SA. (2017)Tran eng design tec & diagnostics:  CRC press.
[2] Sefidgaran M, Mirzaie M, Ebrahimzadeh A. Reliability model of the power transformer with ONAF cooling. Elec Power & Energy Sys. 2012;35:97-104.
[3] S. Anishek, R. Sony, J. J. Kumar, and P. M. Kamath (2016) "Performance analysis and optimisation of an oil natural air natural power transformer radiator," Procedia Tec., vol. 24, pp. 428-435.
[4] M. Pradhan and T. Ramu (2003) "Prediction of hottest spot temperature (HST) in power and station transformers," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 18, no. 4, pp. 1275-1283.
[5] M. Afrand, A. Behzadmehr, and A. Karimipour, (2010)"A Numerical simulation of solar distillation for installation in Chabahar-Iran," World Academy of Science, Eng. & Tech., vol. 47, pp. 469-474.
[6] G. Ahmadi, D. Toghraie, A. Azimian, and O. A. Akbari (2017) "Evaluation of synchronous execution of full repowering and solar assisting in a 200 MW steam power plant, a case study," App. Thermal Eng., vol. 112, pp. 111-123.
[7] M. M. Ghafurian et al.(2021) "Low-cost zinc-oxide nanoparticles for solar-powered steam production: superficial and volumetric approaches," Cleaner Pro., vol. 280, p. 124261.
[8]  A. Koca, H. F. Oztop, Y. Varol, and G. O. Koca (2011) "Estimation of solar radiation using artificial neural networks with different input parameters for Mediterranean region of Anatolia in Turkey," Exp. Sys. with App., vol. 38, no. 7, pp. 8756-8762.
[9] K. Kumar, K. Raghuwaiya, B. Sharma, and M. Dakuidreketi (2020) "Factors that influence academics’ intention to use mobile-based assessment in Higher Education in South Pacific," in 2020 IEEE Frontiers in Educ Conf (FIE): IEEE, pp. 1-8
[10] M. Rahman, H. F. Öztop, A. Ahsan, M. Kalam, and Y. Varol (2012) "Double-diffusive natural convection in a triangular solar collector," Int. com. in Heat and Mass Tra., vol. 39, no. 2, pp. 264-269.
[11] R. M. Hannun, S. H. Hammadi, and M. H. Khalaf (2019)"Heat transfer enhancement from power transformer immersed in oil by earth air heat exchanger," Thermal Science, vol. 23, no. 6 Part A, pp. 3591-3602.
[12] Y. J. Kim and M. Y. Ha (2017) "A study on the performance of different radiator cooling systems in large-scale electric power transformer," Mech. Science and Tech., vol. 31, no. 7, pp. 3317-3328.
[13] M. A. Taghikhani and M. R. Afshar (2021) "Fans arrangement analysis in oil forced air natural cooling method of power transformer radiator," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Power and Energy, vol. 235, no. 4, pp. 904-913.
[14] Y. J. Kim, M. Jeong, Y. G. Park, and M. Y. Ha (2018) "A numerical study of the effect of a hybrid cooling system on the cooling performance of a large power transformer," App. Thermal Eng., vol. 136, pp. 275-286.
[15] K. KASZA and L. T. MATYSIAK (2014) "STUDY ON IMPROVEMENT OF PASSIVE COOLING IN DISTRIBUTION TRANSFORMERS." In 6th European Con. on Computational Fluid Dynamics.
[16] V. Segal and K. Raj (1998) "An investigation of power transformer cooling with magnetic fluids,".
[17] J. Gastelurrutia, J. C. Ramos, G. S. Larraona, A. Rivas, J. Izagirre, and L. Del Río (2011) "Numerical modelling of natural convection of oil inside distribution transformers," App thermal eng, vol. 31, no. 4, pp. 493-505.
[18] E. Ebrahimnia-Bajestan, M. Arjmand, and H. Tiznobaik (2020) "Effect of Waste Vegetable Oil on Cooling Performance and Lifetime of Power Transformers," in Energy Sustainability, vol. 83631: American Society of Mech Eng, p. V001T01A003.
]19[ شجاعی فرد م، زارع ج، طحانی م (2013) بررسی و مقایسه اثر نانو سیالات مختلف بر عملکرد گرمایی لوله حرارتی. مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها, دوره 3، شماره3 ،83-95
]20[ ک.ش.آباد ه، شفیعی م، ط.رهنی م،عباسپور م (2013) بررسی تجربی استفاده از لوله‌های حرارتی نوسانی در مقیاس بزرگ بر عملکرد حرارتی آبگرمکن خورشیدی صفحه تخت. مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها, دوره 2، شماره1 ،57-66.
[21] C. Rosas, N. Moraga, V. Bubnovich, and R. Fischer (2005) "Improvement of the cooling process of oil-immersed electrical transformers using heat pipes," IEEE transactions on power delivery, vol. 20, no. 3, pp. 1955-1961.
[22] M. Dutai, D. Popescui, and D. Fetcu (2016)"Cooling equipment with heat pipes for power transformers reliability improvement," in Int. Conf. on Hyd. and Pneumatics.
[23] W. Niu, G. Zhang, and H. Zhong (2014) "Preliminary study of a relay transmitted cooling system with heat pipes and LHP system in large capacity gas insulated transformers," in 2014 17th Int. Conf. on Elec. Machines and Syss (ICEMS): IEEE, pp. 2332-2335.
[24] W. Niu et al. (2012) "Experimental study of the evaporative cooling system in a low-noise power transformer," in 2012 China Int. Conf. on Elec Dist: IEEE, pp. 1-4.
[25]  W. Niu, G. Zhang, Y. Jiang, R. Lu, X. Wang, and J. Wang (2010) "The experimental study of a novel cooling system of a power transformer in an urban underground substation," in 2010 Int. Conf. on Power Sys Tech: IEEE, pp. 1-6.
[26] I. Lokhmanets and B. R. Baliga (2017) "Experimental Investigation of a Simplified Model of a Transformer Cooling System," in ASME Power Conference, vol. 57618: American Society of Mech Eng, p. V002T12A004.
[27] w. address. https://globecore.com/degassing-thermal-vacuum-drying-oil/3-4-liquid-immersed-transformers/ (accessed web:2022).
[28] L. Raeisian, H. Niazmand, E. Ebrahimnia-Bajestan, P. Werle (2019) “Thermal management of a distribution transformer: an optimization study of the cooling system using CFD and response surface methodology,” Int. J. of Elec. Power & Energy Sys., vol 104,  pp.443-455.
[29] T. Weekes, T. Molinski, X. Li, and G. Swift (2004)"Risk assessment using transformer loss of life data," IEEE elec insulation magazine, vol. 20, no. 2, pp. 27-31.