Разработка моделей маслонаполненных вводов трансформаторов для решений задач автоматизированного проектирования и диагностики

• Автор: Солдатов, Андрей Вадимович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Оглавление
Введение1.
Глава 1. Проблемы расчета тепловых и гидродинамических полей в задачах автоматизированного проектирования и диагностики маслонаполненных вводов трансформаторов электроэнергетики
1.1. Особенности оценки технического состояния маслонаполненных вводов трансформаторов с учетом температурных и гидродинамических полей
1.2. Существующие методики расчета тепловых и гидродинамических полей в САПР маслонаполненных вводов высокого напряжения и их критический анализ.

1.2.1. Обзор существующих методов теплового расчета

1.2.2. Критический анализ существующих методик теплового расчета

1.3. Анализ существующих методик расчета статистических характеристик электрической прочности трансформаторного масла в канале ввода.

1.4. Выводы по первой главе

Глава 2. Математические модели тепловых, гидродинамических и

электрофизических процессов в маслонаполненных вводах

трансформаторов
2.1. Определение общих требований к математической модели маслонаполненного ввода
2.2. Математическая модель тепловых и гидродинамических процессов маслонаполненных вводов трансформаторов
2.2.1. Уравнения гидродинамики для трансформаторного масла в канале ввода.
2.2.2. Уравнения для температурных полей в твердых телах и масляном канале
2.2.3. Определение коэффициента теплоотдачи трансформаторного масла применительно к вводу трансформатора.
2.2.4. Определение коэффициента теплоотдачи между наружной поверхностью ввода и атмосферой
ф 2.3. Математическая модель пробоя трансформаторного масла ввода для
определения статистических характеристик его электрической прочности
Выводы по второй главе
Глава 3. Разработка методов численной реализации предложенной математической модели тепловых и гидродинамических полей для САПР маслонаполненных вводов.
3.1. Конечноразностная схема уравнений математической модели маслонаполненного ввода.
3.2. Алгоритм решения разностных уравнений
3.3. Программная реализация предложенных алгоритмов для САПР вводов трансформаторов
3.4. Распараллеливание вычислений.
Выводы по третьей главе.
Глава 4. Численные эксперименты по определению температурного и гидродинамического полей во вводе трансформатора
4.1. Постановка эксперимента
4.2. Распределения температуры и скоростей движения масла во вводе
трансформатора
Выводы по четвертой главе
Глава 5. Основные положения подсистемы поиска наилучших инженерных решений с учетом тепловых и гидродинамических полей для маслонаполненных вводов трансформаторов
5.1. Содержание указанной подсистемы.
5.1.1. Определение параметров, изменение которых допустимо при поиске оптимального решения.
5.1.2. Критерий оптимальности проектного решения
5.1.3. Методика определения наилучшего инженерного решения на основе принятого критерия оптимальности.
5.2. Анализ и оценка полученных проектных решений, учитывающих тепловые и гидродинамические процессы, для создания рациональных
конструкций маслонаполненных вводов
Выводы по пятой главе
Выводы по работе.
Библиографический список.
Приложение 1. Массив пробивных напряжений трансформаторного
Приложение 2. Фрагменты кода программного комплекса
Приложение 3. Акты внедрения.
Введение
Актуальность


Разработаны основные положения подсистемы поиска наилучшего инженерного решения на основе разработанных математических моделей для маслонаполненного ввода силового трансформатора. Достоверность основных научных положений и выводов работы обеспечивается обоснованностью выбора физических и математических моделей, сопоставлением результатов имеющихся экспериментальных испытаний, с результатами расчета по разработанным в диссертации методикам. Разработана программа расчета распределения температуры во вводе, позволяющая учитывать влияние температуры окружающей среды, электрофизические характеристики материалов и особенности конструкции ввода при проектировании и в условиях эксплуатации. Получены результаты численного расчета температуры во вводе с учетом влияния температуры окружающей среды и ширины масляного канала. Разработаны компьютерные программы оценки статистических характеристик электрической прочности трансформаторного масла при воздействии коммутационных перенапряжений и по данным эксплуатационным испытаниям в стандартном маслопробойнике. Разработаны рекомендации для использования результатов диссертации при разработке подсистем САПР маслонаполненных высоковольтных вводов. Личный вклад автора определяется постановкой цели и задач исследования, разработкой математической модели тепловых и гидродинамических полей, а также электрофизических характеристик маслонаполненных вводов, методов их численной реализации, программ расчета и алгоритма распараллеливания вычислений, проведением вычислительных экспериментов с обработкой их результатов, формулировкой выводов и основных положений подсистемы САПР вводов силовых трансформаторов электроэнергетики. Математическая модель тепловых и гидродинамических процессов, учитывающая движение масла в канале ввода и нагрев фарфоровой покрышки маслом бака трансформатора. Рациональная методика численной реализации предложенной математической модели расчета тепловых и гидродинамических полей высоковольтных маслонаполненных вводов, позволяющая получить искомые распределения с заданной точностью. Математическая модель пробоя трансформаторного масла и компьютерная методика определения статистических характеристик его электрической прочности при воздействии импульсов коммутационных перенапряжений различной формы, позволяющая более обоснованно определять эти характеристики для больших объемов масла, характерных для электроэнергетического оборудования. Основные положения построения подсистемы поиска наилучшего инженерного решения на основе разработанных математических моделей, отражающих тепловые, гидродинамические и электрофизические параметры маслонаполненного ввода силового трансформатора. Количественное влияние движения масла, ширины масляного канала и температуры окружающей среды на распределение температуры во вводах силовых трансформаторов, полученное в результате проведенных вычислительных экспериментов. Результаты работы внедрены в Ивановской генерирующей компании и учебном процессе ИГЭУ по дисциплине Прогнозирование ресурса электроэнергетического высоковольтного оборудования. Апробация работы. XI и XII Бенардосовские чтения Иваново, , , на семинарах кафедры ВВС, ВЭТФ ИГЭУ. Публикации по работе. По результатам исследований опубликовано 8 печатных работы. Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и библиографического списка из 0 наименований. Глава 1. Проблемы расчета тепловых и гидродинамических полей в задачах автоматизированного проектирования и диагностики маслонаполненных вводов трансформаторов электроэнергетики. Целыо данной главы является анализ существующих методов расчета тепловых, гидродинамических и электрофизических процессов в САПР и диагностике маслонаполненных вводов трансформаторов. Сформулированы задачи исследования. Высоковольтные маслонаполненные вводы часто являются причиной отказа силового высоковольтного оборудования. Как указано в докладе П. М. Сви и П. М. Смекалова на международном семинаре Повышение надежности и эффективности контроля трансформаторов в эксплуатации, проходившем в г. Запорожье в г.