Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Saghafian,Ahmad Saboonchi
محسن ثقفیان (استاد مشاور) احمد صابونچی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Pouria Mahdaviani
پوریا مهدویانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Numerical Investigation and Evaluation of Thermal Performance in Power Transformer Windings
Power transformers are key components applied in transmission and distribution systems. Their power rating and life-cycle characteristics are strongly dependent on thermal aspects. Although today’s transformers are highly efficient, their cooling systems still have to discharge non-negligible amounts of heat dissipated in their windings. The higher the evolving temperature levels at a given loading rate are settling, the faster the insulation materials will age at that loading rate. Moreover, a thermal failure results not from the overall condition of the insulation but from the most degenerated part of the insulation caused by the highest local temperatures. Therefore, a profound knowledge about the temperature distribution inside a transformer is crucial for an appropriate assessment of the component’s power rating. Consequently, an efficient thermal design offers the opportunity to significantly cut costs in the production process and to improve the thermal performance. This contribution describes an approach to calculate the detailed temperature distribution inside an oil cooled winding of a power transformer by application of computational fluid dynamics (CFD) and comparison the results with measurements in order to validation. The winding model is integrated in a laboratory setup, which allows the exact control of the boundary conditions, e.g. the oil flow rate and inlet temperature. The presented results give a deep insight into the oil flow and temperature behavior of OD cooled windings enabling the designer to optimize the cooling of power transformer windings. Keywords: Power Transformer, Windings, Thermal Modelling, CFD, Hot Spot Temperature.
ترانسفورماتورهای قدرت اجزای کلیدی مورداستفاده در سیستم‌های انتقال و توزیع می‌باشند. میزان قدرت آنها و چرخه عمر مفیدشان به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای به عملکرد حرارتی آنها وابسته می‌باشند. اگرچه امروزه ترانسفورماتورها بسیار کارآمدتر از گذشته می‌باشند، هنوز هم سیستم‌های خنک‌کننده آن‌ها می‌بایستی تلفات حرارتی قابل‌ملاحظه در سیم‌پیچ‌ها را تخلیه کنند چراکه درجه حرارت بالا یکی از عوامل اصلی آسیب دیدن عایق به‌کاررفته میان سیم‌پیچ‌ها و ایجاد اختلال در عملکرد ترانسفورماتورها می‌باشد. بنابراین، داشتن اطلاعاتی دقیق در مورد توزیع درجه حرارت برای داشتن ارزیابی از اجزای ترانسفورماتور ضروری به نظر می‌رسد. در این تحقیق با به‌کارگیری دانش دینامیک سیالات محاسباتی به ارائه روشی برای محاسبه توزیع دما در داخل اجزای ترانسفورماتور پرداخته‌شده است. مدل ایجادشده به ما اجازه کنترل عوامل تأثیرگذار بر این توزیع دما از قبیل نرخ جریان و درجه حرارت ورودی را در اختیار می‌گذارد، موضوعی که می‌تواند به طراحی بهینه سیستم خنک کاری موجود در ترانسفورماتور کمک شایانی داشته باشد. به همین منظور ابتدا با ایجاد هندسه منطبق بر مدل آزمایشگاهی، مدل سازی به کمک حلگر ANSYS CFX در شرایط برابر با داده های در دسترس صورت گرفت و نتایج حاصل با نتایج واقعی مقایسه شده است که نتایج حاصل مشابهت قابل قبولی هم در روند تغییرات دما و هم در میزان آنها با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد. پس از حصول اطمینان ار صحت نتایج، با تعریف شرایط مختلف هم از نظر حالت جریان و هم کیفیت انتقال حرارت، به بررسی تاثیرات پارامترهای دبی جرمی ورودی، درجه حرارت ورودی، میزان تلفات هر دور سیم پیچ، عدد رینولدز و عدد پرنتل پراخته شده است و میزان تاثیر گذاری هر یک و عوامل آن تشریح گردیده اند. کلمات کلیدی: ترانسفورماتورهای قدرت، مدل‌سازی حرارتی، دینامیک سیالات محاسباتی، نقاط داغ

ارتقاء امنیت وب با وف بومی