СБОРНИК
НАУЧНЫХ ТРУДОВ НГТУ

ISSN: 2307-6879
English | Русский

Последний выпуск
№3-4(96) июль - декабрь 2019

Разработка тепловой защиты для трансформатора с криогенным охлаждением

Выпуск № 3-4 (96) июль - декабрь 2019
Авторы:

Шеин Сергей Евгеньевич
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/2307-6879-2019-3-4-187-196
Аннотация

Одна из актуальных задач в области энергосбережения сегодня – экономия потерь электрической энергии в трансформаторных установках, на которые приходится до 50 % потерь. При прохождении электрического тока по проводнику с конечным сопротивлением возникают потери энергии на выделение теплоты. Одним из способов решения данной проблемы является переход на обмотки, работающие в режиме высокотемпературной сверхпроводимости. Благодаря этому на обмотках трансформатора не выделяется теплота, следовательно, нет необходимости в устаревших сложных системах охлаждения трансформатора, энергетически малоэффективных. Также при достижении эффекта сверхпроводимости реализуется процесс ограничения токов короткого замыкания, что обеспечивает безопасную эксплуатацию трансформатора [3]. В настоящее время появились соответствующие материалы, которые позволяют получать условия сверхпроводимости при температуре жидкого азота, что существенно проще и дешевле, чем при работе на жидком гелии [1–3]. Данный вид трансформатора компактен, поэтому может использоваться в военной и гражданской технике для получения постоянного или переменного тока высокого напряжения, например на крупных морских судах, либо в электрообеспечении мегаполисов. Одной из проблем при реализации работы такой установки является разработка эффективной системы тепловой защиты обмоток и сердечника с учетом нестационарности тепловых процессов, позволяющей длительное время работать в условиях положительных температур окружающей среды. В данной работе рассмотрены процессы теплопередачи через стенку прототипа трансформатора из полимерных материалов и выведена зависимость расхода жидкого хладагента от толщины изоляции.


Ключевые слова: криостат, теплообмен, жидкий азот, трансформатор, полимерные материалы, криогеника, тепловая изоляция, сверхпроводимость

Список литературы

1. Горбачев М.В. Тепломассообмен: учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2015. – 441 с.



2. Манусов В.З., Орлов Д.В. Оценка технического состояния трансформаторов с высокотемпературной сверхпроводящей обмоткой по методу анализа иерархий // Новое в российской электроэнергетике. – 2018. – № 5. – С. 17–30.



3. Манусов В.З., Павлюченко Д.А., Ахьёев Д.С. Анализ процессов ограничения токов короткого замыкания трансформатором с высокотемпературными сверхпроводящими обмотками // Проблемы региональной энергетики. – 2017. – № 1 (33). – С. 1–7.



4. Гинзбург В., Андрюшин Е. Сверхпроводимость. – М.: Альфа-М, 2006. – 112 с.



5. Новиченок Н.Л., Шульман З.П. Теплофизические свойства полимеров. – Минск: Наука и техника, 1971. – 120 с.



6. Шеин С.Е., Чичиндаев А.В. Исследование эффективности тепловой изоляции в трансформаторе с высокотемпературной сверхпроводящей обмоткой // Наука. Промышленность. Оборона: труды 20 Всероссийской научно-технической конференции, Новосибирск, 17–19 апр. 2019 г.: в 4 т. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2019. – Т. 1. – С. 189–192.



7. Применение полимерных композиционных материалов в криогенном оборудовании / НПО «Криогенмаш»; сост. Л.А. Буров. – М., 1987. – 55 с.



8. Кацнельсон М.Ю., Балаев Г.А. Пластические массы: cвойства и применение: справочник. – 3-е изд., перераб. – Л.: Химия, 1978. – 384 с.



9. Солнцев Ю.П., Ермаков Б.С., Слепцов О.И. Материалы для низких и криогенных температур: энциклопедический справочник. – СПб.: Химиздат, 2008. – 770 с.



10. Вентура Г., Ризегари Л. Искусство криогеники: низкотемпературная техника в физическом эксперименте, промышленных и аэрокосмических приложениях: пер. с англ. – Долгопрудный: Интеллект, 2011. – 336 с.



11. Скотт Р.Б. Техника низких температур: пер. с англ. – М.: Изд-во иностр. лит., 1962. – 417 с.



12. Чичиндаев А.В., Шеин С.Е. Исследование эффективности тепловой изоляции в трансформаторе с высокотемпературной сверхпроводящей обмоткой // 35 Сибирский теплофизический семинар: Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодых ученых: тезисы докладов, Новосибирск, 27–29 авг. 2019 г. – Новосибирск: ИТ СО РАН, 2019. – С. 244.



13. Kalsi S. Applications of high temperature superconductors to electric power equipment. – Hoboken, NJ: Wiley; Piscataway, NJ: IEEE Press, 2011. – 332 p.



14. Малков М.П. Справочник по физико-техническим основам криогеники. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 432 с.



15. Новицкий Л.А. Теплофизические свойства материалов при низких температурах. – М.: Машиностроение, 1975. – 204 с.



16. Григорьев В.А., Павлов Ю.М., Аметистов Е.В. Кипение криогенных жидкостей. – М.: Энергия, 1977. – 289 с.



17. Микулин Е.И. Криогенная техника. – М.: Машиностроение, 1969. – 137 с.



 

Для цитирования:

Шеин С.Е. Разработка тепловой защиты для трансформатора с криогенным охлаждением // Сборник научных трудов НГТУ. – 2019. – № 3–4 (96). – С. 187–196. – DOI: 10.17212/2307-6879-2019-3-4-187-196.

For citation:

Shein S.E. Razrabotka teplovoi zashchity dlya transformatora s kriogennym okhla-zhdeniem [Development of heat protection for cryogen cooled transformer]. Sbornik nauchnykh trudov Novosibirskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universitetaTransaction of scientific papers of the Novosibirsk state technical university, 2019, no. 3–4 (96), pp. 187–196. DOI: 10.17212/2307-6879-2019-3-4-187-196.

Просмотров: 14