Актуальность работы: Мероприятия, осуществляемые для повышения надежности и безопасности использования трансформаторов, становятся более значимыми в настоящее время. Рост производства приводит к увеличению используемых устройств на предприятиях, вследствие чего возникает существенная необходимость в увеличении используемых мощностей. Однако при увеличении используемых мощностей на производстве приходится существенно повышать нагрузки на трансформаторы – устройства, осуществляющие повышение или понижение напряжения электрического тока. Данным устройствам нужно уделять особое внимание при их эксплуатации, в связи с тем, что они работают при предельных нагрузках, не редко, при отсутствии охлаждения и вентиляции происходит возгорание. Также большая часть используемых трансформаторов имеет срок службы свыше 30 лет, при этом предельный срок оценивается равным 45 лет. Высокая степень износа трансформаторов создает потенциальную опасность как для потребителей, так и для обслуживающего персонала. При работе трансформатора происходит нагрев магнитопровода и обмоток за счет потери в них энергии. Предельный нагрев частей трансформатора ограничивается изоляцией, при этом ее срок службы зависит от температуры нагрева. Поэтому система охлаждения должна быть тем интенсивнее, чем больше мощность трансформатора.

Эксплуатация трансформаторов в теплое время года, когда средняя температура окружающего воздуха находится в диапазоне 25 – 32 °С приводит к тому, что основная часть аппарата нагревается. Если в работе системы охлаждения возникает сбой, то это приводит к перегреву и выхода из строя трансформаторов. Вследствие сложности и ограниченности замены силового оборудования появляется необходимость в разработке новых компактных конструкций для охлаждения электрических устройств. Силовые трансформаторы относятся к наиболее опасным производственным объектам.

Целью работы является разработка компактной конструкции для системы охлаждения электрических устройств, позволяющих решить проблему отвода тепла от обмоток трансформаторов.

Научно-техническая проработанность проекта: в рамках литературного обзора (130 научных источников, 15 патентов) были сделаны следующие выводы: существующие системы отвода тепловой энергии: масляное с дутьем и естественной (и принудительной) циркуляцией масла, масляно-водяное с принудительной (и направленным) потоком масла, естественное воздушное, естественное масляное позволяют достаточно эффективно охлаждать трансформаторы. Однако после 30 лет срока службы возникает необходимости в дополнительной системе охлаждения.

Особенность проекта: создание системы охлаждения при помощи грунтовых теплообменных аппаратов на основе уникальной разработанной авторской инженерной расчетной методики, базирующейся на сочетании конструктивных, технологических, теплофизических и иных параметрах между собой.

В рамках стартап-проекта планируется создание системы охлаждения при помощи грунтовых теплообменных аппаратов, которые позволят в непрерывном режиме отводить тепловой поток от обмоток трансформатора в грунт. Как известно, на глубине 6 метров под землей температура примерно равна средней температуре воздуха в данной географической зоне. За счет тепловой инерции земли температура слоев земли, которая непосредственно контактирует с поверхностью оребренного теплообменника, будет оставаться постоянной. В перспективе возможна разработке программного обеспечения, который позволит просчитывать различные вариации расположения таких теплообменных аппаратов и отводить тепло от трансформаторов различной мощности.

Планируется создание лаборатории для проведения экспериментальных испытаний, на основе которых будет создана система охлаждения. В дальнейшем ожидается на базе лаборатории создание технологической линии по выпуску систем охлаждения на основе грунтовых теплообменных аппаратов.

На страницу проекта