Phân tích ứng suất nhiệt máy biến áp khô trong sự cố ngắn mạch sử dụng các thông số epoxy phụ thuộc nhiệt độ
46 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.113.2026.20-29Từ khóa:
Máy biến áp khô; Lõi vô định hình; Đặc tính phụ thuộc nhiệt độ; Ứng suất nhiệt – cơ học.Tóm tắt
Dự đoán chính xác sự tăng nhiệt độ và hình thành điểm nóng là rất quan trọng đối với tuổi thọ và sự an toàn của máy biến áp khô lõi nhựa đúc. Các phương pháp thiết kế nhiệt thông thường thường giả định các tính chất nhiệt vật lý không đổi của vật liệu cách điện epoxy, bỏ qua sự phụ thuộc phi tuyến tính của chúng vào nhiệt độ - một sự đơn giản hóa quá mức có thể gây ra sai sót đáng kể trong điều kiện hoạt động khắc nghiệt như sự cố ngắn mạch. Nghiên cứu này áp dụng phương pháp mô hình hóa nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ cho máy biến áp khô lõi vô định hình 320 kVA, 22/0,4 kV, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) và động lực học chất lỏng tính toán (CFD) kết hợp để mô phỏng trường nhiệt độ tức thời ba chiều với độ dẫn nhiệt, độ khuếch tán nhiệt và nhiệt dung riêng phụ thuộc vào nhiệt độ của vật liệu cách điện epoxy. Kết quả cho thấy cuộn dây cao áp là vùng quan trọng nhất về mặt nhiệt trong điều kiện ngắn mạch, và việc kết hợp các tính chất vật liệu phụ thuộc vào nhiệt độ dẫn đến nhiệt độ điểm nóng dự đoán cao hơn và sự tập trung ứng suất nhiệt mạnh hơn so với các giả định tính chất không đổi thông thường. Những phát hiện này nhấn mạnh tầm quan trọng của mô hình hóa phụ thuộc vào nhiệt độ trong thiết kế nhiệt máy biến áp và cung cấp cơ sở đáng tin cậy hơn cho việc tối ưu hóa cấu trúc và đánh giá an toàn.
Tài liệu tham khảo
[1]. Bonneville Power Administration, "Dry-type transformer new construction and retrofit energy savings potential," BPA, (2021).
[2]. P. Kumar and P. Verma, "Review paper on diagnostics study of dry transformer," CEUR Workshop Proc., vol. 3058, pp. 1–3, (2021).
[3]. B. Doan Thanh, "Determination of winding destroy limit area for a power series of amorphous core transformers," J. Mil. Sci. Technol., vol. 103, no. 103, pp. 11–21, (2025). DOI: 10.54939/1859-1043.j.mst.103.2025.11-21 DOI: https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.103.2025.11-21
[4]. D. S. He et al., "Simulation and experimental analysis of dynamic thermal rise relaxation characteristics for dry-type distribution transformer," Int. J. Emerging Electric Power Syst., vol. 26, no. 2, pp. 419–435, (2025). DOI: 10.1515/ijeeps-2024-0106 DOI: https://doi.org/10.1515/ijeeps-2024-0106
[5]. Z. Guan et al., "Research on the thermal aging characteristics of epoxy resin for high frequency transformers based on activation energy," in Proc. IEEE Int. Conf. Electrical Materials and Power Equipment (ICEMPE), Harbin, China, pp. 1–5, (2025). DOI: 10.1109/ICEMPE66159.2025.11122976 DOI: https://doi.org/10.1109/ICEMPE66159.2025.11122976
[6]. B. D. Thanh, T. H. Le, and V. D. Quoc, "A comparative analysis of axial and radial forces in windings of amorphous core transformers," Int. J. Electr. Eng. Educ., (2024). DOI: 10.5829/ije.2024.37.01a.18 DOI: https://doi.org/10.5829/IJE.2024.37.01A.18
[7]. B. D. Thanh, D. D. Tung, and T.-H. Le, "Computation of electromagnetic forces in the windings of amorphous core transformers," Arch. Electr. Eng., (2023). DOI: 10.24425/aee.2023.145423 DOI: https://doi.org/10.24425/aee.2023.145423
[8]. Y. Sun et al., "Hotspot temperature prediction of dry-type transformers based on particle filter optimization with support vector regression," Symmetry, vol. 13, no. 8, p. 1320, (2021). DOI: 10.3390/sym13081308 DOI: https://doi.org/10.3390/sym13081320
[9]. Y. Wang, C. Feng, R. Fei, and Y. Luo, "Thermal-ageing characteristics of dry-type transformer epoxy composite insulation," High Performance Polym., vol. 32, no. 7, pp. 741–752, (2020). DOI: 10.1177/0954008320906439 DOI: https://doi.org/10.1177/0954008320906439
[10]. B. T. Doan, "Calculation of temperature distribution of air-cooled three-phase dry transformer," J. Sci. Technol. – Univ. Danang, vol. 20, no. 11.2, pp. 38–43, (2022).
[11]. P. H. Hai et al., "Calculation of electromagnetic force and temperature distribution of amorphous transformers in different operating modes by finite element method," CTU J. Innovation Sustainable Dev., vol. 16, no. 1, pp. 66–75, (2024). DOI: 10.22144/ctujsd.2024.269 DOI: https://doi.org/10.22144/ctujoisd.2024.269
[12]. K. Dawood and S. Kul, "Influence of core window height on thermal characteristics of dry-type transformers," Case Stud. Therm. Eng., (2025). DOI: 10.1016/j.csite.2025.105746 DOI: https://doi.org/10.1016/j.csite.2025.105746
[13]. M. S. Seddik, J. Shazly, and M. B. Eteiba, "Thermal analysis of power transformer using 2D and 3D finite element method," Energies, vol. 17, no. 13, p. 3203, (2024). DOI: 10.3390/en17133203 DOI: https://doi.org/10.3390/en17133203
[14]. J. P. Américo, J. V. Leite, and C. F. Mazzola, "Enhanced thermal modeling of three-phase dry-type transformers," Case Stud. Therm. Eng., vol. 58, p. 104445, (2024). DOI: 10.1016/j.csite.2024.104445 DOI: https://doi.org/10.1016/j.csite.2024.104445
[15]. D. S. He, Z. D. Jia, J. X. Wang, J. B. Fu, F. He, and F. Dai, "Investigating temperature rise dynamics at hot-spots within dry-type transformer windings: A comparative analysis across varied loading rates and an extrapolative computational model," Case Stud. Therm. Eng., vol. 60, p. 104699, (2024). DOI: 10.1016/j.csite.2024.104699 DOI: https://doi.org/10.1016/j.csite.2024.104699
[16]. M. De Melo Antunes et al., "Estimation of effective temperature-dependent thermal properties of glass fiber-reinforced polymer for air-core reactor insulation: A case study using an alternative inverse approach," Int. J. Thermophysics, vol. 45, no. 12, (2024). DOI: 10.1007/s10765-024-03468-3 DOI: https://doi.org/10.1007/s10765-024-03468-3
[17]. P. H. Hai et al., "A study on thermal properties of epoxy materials in a dry-type transformer," J. Sci. Technol. – Univ. Danang, vol. 19, no. 7, pp. 29–34, (2021).
[18]. P. H. Hai and L. D. Tung, "Study on the thermal distribution of dry-type transformer with epoxy-cast windings at rated load and partial load," J. Meas., Control Autom., vol. 28, no. 3, pp. 47–52, (2024).
[19]. H. H. Pham, "Nghiên cứu lực ngắn mạch tổng hợp có tính đến ảnh hưởng phân bố nhiệt trong máy biến áp khô có lõi thép vô định hình," Thesis, Hanoi University of Science and Technology, Hanoi, Vietnam, (2021) (in Vietnamese).
