Ученые Томского политехнического университета и Университета Гренобль Альпы (Франция) предложили более точный способ оценки нагрузочной способности силовых трансформаторов. В качестве примера ученые определили нагрузочную способность трансформатора в Томске и Гренобле. Результаты исследования опубликованы в журнале International Journal of Electrical Power & Energy Systems (IF: 3,588, Q1).  
 
Стоимость силового трансформатора может достигать нескольких сотен миллионов рублей, что делает его одним из самых дорогих элементов электрической сети. Поэтому энергетики стремятся использовать нагрузочную способность трансформаторов в полном объеме. Предложенный политехниками метод может помочь эксплуатировать трансформаторы ближе к их реальному тепловому пределу. Это позволит операторам управлять энергосистемой с большей пропускной способностью, сетевым компаниям отсрочить инвестиции на замену трансформаторов, а конечным потребителям пользоваться более дешевой электроэнергией.

 
 
Фото: yandex.ru. 
«Номинальная мощность большинства типов трансформаторов рассчитана на температуру наружного воздуха +20 градусов. Однако температура наружного воздуха непостоянна и меняется в течение дня, месяца, года. Из-за этого фактическая допустимая нагрузка трансформатора может быть как выше, так и ниже его номинальной мощности. В обоих случаях допустимая нагрузка должна соответствовать четырем ограничениям: току трансформатора, температуре наиболее нагретой точки обмотки, температуре масла в верхней части трансформатора и термическому износу изоляции. Существующие методы оценки допустимой нагрузки не учитывают все эти ограничения одновременно, а также допустимую кратковременную перегрузку трансформаторов в нормальном режиме», — поясняет соавтор статьи аспирант ТПУ и Университета Гренобль Альпы Ильдар Даминов.
Политехники предложили метод feasible region, благодаря которому по предельным значениям тока, температур обмотки и масла можно рассчитать всю область допустимых нагрузок. При этом, кроме паспортных данных, для ее определения достаточно знать только температуру воздуха. Это позволяет определять длительно допустимые нагрузки и допустимые кратковременные перегрузки трансформаторов с учетом практически всех возможных графиков нагрузок. 
 
В качестве расчетного примера ученые определили нагрузочную способность трансформатора типа ONAF на основе результатов анализа температуры наружного воздуха в Томске и в Гренобле за последние 35 лет. Результаты показали, что в зависимости от температуры воздуха предельная нагрузка исследуемого трансформатора может превышать свою номинальную мощность в среднем от 15 до 45 % в Томске и от 5 до 41 % в Гренобле. При этом допустимая нагрузка трансформатора в Томске может превышать величину номинальной мощности 88,5 % времени (даже без учета допустимой кратковременной перегрузки), поскольку холодный сибирский климат позволяет эффективно отводить тепло от трансформаторов. В Гренобле этот показатель ниже и равен 79 %. 

 
«Исследуемый нами трансформатор смоделирован на основе стандарта IEC 60076-7. Он использует достаточно универсальные тепловые характеристики, которые в целом соответствуют множеству типов трансформаторов. Поэтому результаты исследования можно применить к трансформаторам аналогичной конструкции», — говорит соавтор статьи, доцент отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ Антон Прохоров. ​

 
В результате исследований ученые составили список рекомендаций по перегрузке трансформатора. Так, для трансформатора с температурой обмотки при нормальных условиях в 98 градусов допустимо увеличивать нагрузку до 120 градусов в течение 26 дней в году или до 140 градусов — в течение двух дней. Трансформаторы же с нормальной температурой в 110 градусов можно перегружать до 120 градусов уже в течение 98 дней в году или до 140 градусов — в течение 20 дней в году. 

 

Похожие новости

  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    1976
  • 17/03/2021

    «Начинку» датчиков для беспилотников и высокочувствительный прибор для измерения разности напряжений разработали в ТПУ аспиранты из Вьетнама

    Электронные компоненты датчиков для автономной навигации беспилотников и высокочувствительный прибор для измерения разности напряжений разработали в Томском политехническом университете молодые ученые из Вьетнама Ло Ван Хао и Буй Дык Бьен.
    547
  • 12/10/2016

    Томские ученые испытывают новые стекла для космических спутников

    ​Сотрудники НИИ ПММ ТГУ проводят испытания покрытий, созданных для защиты иллюминаторов, линз и зеркал космических аппаратов от эрозии. При помощи легкогазовой баллистической установки экспериментальные образцы обстреливают микрочастицами порошка железа со скоростью 5-8 километров в секунду.
    2838
  • 23/04/2021

    Быстро к делу: водородный консорциум собрал ключевые органы управления

    Развитие новой энергетики и, в частности, водородных технологий – один из приоритетов страны, сказал Владимир Путин в послании к Федеральному Собранию. Как раз накануне прошло заседание наблюдательного совета Консорциума водородных технологий, и Томск на нем назвали "движком" повестки.
    819
  • 25/10/2016

    Томский аспирант улучшит диагностику мощнейшего в мире синхротрона

    ​Аспирант Физико-технического института Томского политеха Артем Новокшонов вместе с учеными Научной Лаборатории DESY (Германия) работает над улучшением и тестированием новых методик диагностики электронного пучка синхротрона PETRA III - одного из мощнейших источников синхротронного и рентгеновского излучения в мире.
    2295
  • 11/10/2016

    Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

    ​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.
    2552
  • 26/07/2021

    «Движущая сила науки – интерес»: физик из США в Томске изучает озон

    ​Профессор университета Центральной Флориды (США) Вячеслав Кокоулин приехал в Томский госуниверситет для работы над проектом «Озон: радиационные свойства на пороге диссоциации, процессы формирования, релаксации и распада; спектроскопическое обеспечение для моделирования спутниковых наблюдений».
    377
  • 29/12/2020

    Дмитрий Седнев: «Наша школа играет роль интегратора»

    ​Директор Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Дмитрий Седнев поделился результатами, которых достиг коллектив школы в 2020 году, и рассказал о целях и задачах на будущий год.
    1169
  • 23/06/2021

    Аспиранты ТПУ будут заниматься исследованиями в вузах Европы по стипендии президента РФ

    Министерство науки и высшего образования РФ подвело итоги конкурса на стипендию президента РФ для обучения за рубежом на 2021-2022 учебный год. Его победителями стали 40 студентов и 60 аспирантов, в дальнейшем они смогут пройти обучение в ведущих университетах мира.
    1175
  • 24/12/2020

    Алексей Гоголев: «Мы сумели выполнить все обязательства и не снизить планку»

    И.о. руководителя Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ рассказал о достижениях коллектива школы в 2020 году, планах и задачах на следующий год.  2020 год в силу понятных причин стал для нас крайне непростым, но мы достойно выдержали удар, сумев выполнить все обязательства по грантам, программам, не допустить снижения основных индикаторов исследовательской деятельности.
    1087