FLOW AND HEAT TRANSFER CHARACTERISTICS OF DIFFERENT TRANSFORMER OILS IN ONE SECTION OF TRANSFORMER RADIATOR

Öz

Transformers heat up because of the current passing through resistance on the winding conductors as all electrical machines. Transformer life depends on the aging of cellulose-based insulation material in winding. Winding temperature must be kept below a certain temperature limit, because the excess heat in the windings directly accelerates the aging of insulation material. Transformers are cooled by using transformer oil. Appropriate oil type must be determined for obtaining adequate heat transfer in natural convection cooling type transformer. In this study, flow and heat transfer of raditor filled with mineral oil, silicone oil and ester oil were investigated. Oil in radiator was modeled in 3D, thereby oil flow volume was created, heat transfer calculations were made with using different type transformer oils and investigation of flow behaviour is studied. Temperature dependent density, thermal conductivity and viscosity values are obtained from oil suppliers. Transformer oil database is composed by using curve fitting methods in MathCAD Software to use in CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis in ANSYS Fluent Simulation Software.

Anahtar Kelimeler

• Transformer,transformer oil

BİR DİLİM TRANSFORMATÖR RADYATÖRÜNDE AKIŞ VE ISI TRANSFERİNİN FARKLI YAĞ TİPLERİ KULLANILARAK İNCELENMESİ

Öz

Tüm elektrik makineleri gibi, transformatör ısı kaynağı da sargı iletkeni üzerinden geçen akımdır. Elektriksel gerilimin azaltılması amacıyla, iletkenlerin üzeri selüloz bazlı izolasyon malzemeleri ile sarılmaktadır. Selüloz bazlı izolasyon malzemesinin yaşlanması transformatör ömrünü belirleyen ana parametredir. Yükselen sıcaklık izolasyon malzemesinin yaşlanmasını hızlandırmaktadır ve bu yüzden sıcaklık belirli bir limit değerin altında tutulmaktadır. Transformatörler, sıcaklığı belirli bir değerin altında tutmak için transformatörlere özel bir yağ ile soğutulmaktadır. Büyük güç transformatörlerinde doğal taşınım ile soğutmayı sağlamak için radyatörler kullanılmaktadır. Doğal taşınım ile soğutulan bir transformatörde, yeterli ısı transferinin sağlanabilmesi için kullanılması gereken yağ tipi belirlenmelidir. Bu çalışmada, bir transformatör radyatöründe kullanılan, mineral yağ, silikon yağ ve ester yağların radyatör içindeki akışı ve ısı transferi incelenerek uygun yağ seçimi gerçekleştirilmiştir. Transformatör radyatörü içindeki yağ, üç boyutlu modellenerek yağ akış hacmi oluşturulmuş, farklı yağ tiplerinin radyatör ısı transfer kapasitesi ve akışkan davranışına etkisi incelenmiştir. Sıcaklığa bağlı yoğunluk, ısıl kapasite, ısıl iletkenlik ve viskozite değerlerinin değişimleri, ANSYS Fluent HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) analizlerine girilmek üzere, MathCAD yazılımı kullanılarak en küçük kareler yöntemiyle belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Transformatör,transformatör yağı

Teşekkür

Bu çalışmaya destek vererek katkıda bulunan Balıkesir Elektromekanik Sanayi Tesisleri AŞ. (BEST AŞ.) ve AR-GE Merkezi’ne teşekkür ederiz.

Kaynakça

1. 1. Hochart, B. 1987. Power Transformer Handbook, Butterworths, London.
2. 2. Karsai, K., Kerényi, D., Kiss, L. 1987. Large Power Transformers, Elsevier Science Publishers, ISBN no: 0-444-99511-0, Hungary.
3. 3. Cengel, Y. A., Cimbala, J. M. 2010. Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications, McGraw-Hill Companies, Inc. New York, USA.
4. 4. International Electrotechnical Commitee. 2005. IEC 60076-7. Power Transformers–Loading Guide for Oil-Immersed Power Transformers, Geneva, Switzerland.