Efektywne chłodzenie cewek suchego transformatora elektrycznego za pomocą kanałów chłodzących o optymalnej konfiguracji

• Autorzy: Smołka J. , Nowak A. J.

Warianty tytułu

EN

Effective coil cooling of electrical transformer using optimal shape of cooling ducts

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono optymalizację wzajemnej konfiguracji rozdzielanych cewek GN oraz DN, a tym samym kanałów chłodzących uzwojenia dla suchego transformatora. Funkcją celu była minimalizacja temperatury najgorętszego miejsca uzwojenia, którą wyznaczano za pomocą zweryfikowanego eksperymentalnie modelu wykorzystującego numeryczną mechanikę płynów (ang. CFD). Wyniki badań pokazały, że nierównomierne rozmieszczenie kanałów oraz drutów może znacząco poprawić warunki odprowadzenia ciepła z urządzenia, co przekłada się na zmniejszenie jego strat mocy.

EN

In this work, an optimisation of mutual configuration of separated both HV and LV coils, and in the same time cooling ducts in electrical transformer is presented. An objective functions is minimization of the hot-spot temperature that is determined using experimentally validated CFD model. The obtained results showed that a non-uniform positioning of ducts and coil wires lead to a more effective heat dissipation from the device. In consequence, the coil power losses are also substantially reduced.

Słowa kluczowe

PL

chłodzenie transformatora; chłodzenie cewek; transformator; optymalizacja kanałów chłodzących; optymalizacja cewek

EN

transformer cooling; coil cooling; transformer; cooling duct optimisation; coil optimization

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 87, nr 5
• Strony: 218--223
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Smołka J.

autor

Nowak A. J.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Instytut Techniki Cieplnej,

Bibliografia

• [1] Amoiralis E. I., Georgilakis P. S., Kefalas T. D., Tsili M. A., Kladas A. G., Artificial intelligence combined with hybrid FEM-BE techniques for global transformer optimization, IEEE Trans. Magn., 43 (2007), 1633-1637
• [2] Georgilakis P. S., Tsili M. A., Souflaris A. T., A heuristic solution to the transformer manufacturing cost optimization problem, J. Mater. Process. Technol., 181 (2007), 260-266
• [3] Amoiralis E. I., Tsili M. A., Georgilakis P. S., Kladas A. G., Souflaris A. T., A parallel mixed integer programming-finite element method technique for global design optimization of power transformers, IEEE Trans. Magn., 44 (2008), 1022-1025
• [4] Amoiralis E. I., Georgilakis P. S., Tsili M. A., Kladas A. G., Global transformer optimization method using evolutionary design and numerical field computation, IEEE Trans. Magn., 45 (2009), 1720-1723
• [5] Baldwin T. L., Ykema J. I., Allen C. L, Langston J. L., Design optimization of high-temperature superconducting power transformers, IEEE Trans. Appl. Supercond., 13 (2003), 2344-2347
• [6] Azadeh A., Ghaderi S. F., Tarverdian S., Saberi M., Integration of artificial neural networks and genetic algorithm to predict electrical energy consumption, Appl. Math. Comput, 186 (2007), 1731-1741
• [7] Kot A., Ewolucyjna optymalizacja regulacji napięcia w rozległej sieci rozdzielczej zawierającej lokalne źródło mocy, Przegląd Elektrotechniczny, 82 (2006), pp. 124-126
• [8] Marzecki J., Optymalna lokalizacja miejskich stacji transformatorowo - rozdzielczych 110 kV/SN w warunkach rynkowych, Przegląd Elektrotechniczny, 85 (2009), 192-194
• [9] Takahashi N., Kitamura T., Horii M., Takehara J., Optimal design of tank shield model of transformer, IEEE Trans. Magn., 36(2000), 1089-1093
• [10] Tsili M. A., Kladas A. G., Georgilakis P. S., Souflaris A. T., Paparigas D. G., Geometry optimization of magnetic shunts in power transformers based on a particular hybrid finite-element boundary-element model and sensitivity analysis, IEEE Trans. Magn., 41 (2005), 1776-1779
• [11] Olivares J. C., Jose Y. L., Canedo M., Escarela-Perez R., Driesen J., Moreno P., Reducing losses in distribution transformers, IEEE Trans. Power Del., 18 (2003), 821-826
• [12] Kozak S., Janowski T., Wojtasiewicz G., Kozak J., Głowacki B., Experimental and numerical analysis of electrothermal and mechanical phenomena in HTS tube of inductive SFCL, IEEE Trans. Appl. Superconduct., 16 (2006), 711-714
• [13] Smolka J., Nowak A. J., Experimental validation of the coupled fluid flow, heat transfer and electromagnetic numerical model of the medium-power dry-type electrical transformer, J. Therm. Sci., 47 (2008), 1393-1410
• [14] Smolka J., Biro O., Nowak A. J., Numerical simulation and experimental validation of coupled flow, heat transfer and electromagnetic problems in electrical transformers, Arch. Comput. Methods Eng., 16 (2009), 319-355
• [15] Smołka J., Nowak A. Eksperymentalna weryfikacja obliczeń symulacyjnych nagrzewania naturalnie chłodzonego suchego transformatora średniej mocy, Przegląd Elektrotechniczny, 84 (2008), 94-100
• [16] Computational Fluid Dynamics Software. User’s manual, Release 12.1, 2006. Ansys Inc, www.ansys.com.