مطالعه تجربی نانوروغن‌های حاوی اکسید آهن، نانو لوله‌های کربنی چند جداره و اکسید آلومنیوم در کاهش دمای نقطه داغ ترانسفورماتورها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

در مناطق گرمسیر به‌خصوص در فصل تابستان، بالارفتن دمای محیط سبب افزایش شدید دمای نقطه داغ ترانسفورماتور‌ها می‌شود که نتیجة آن ازکارافتادگی زود‌هنگام ترانسفورماتورها و بروز خسارات جبران‌ناپذیری در شبکه برق خواهد شد. بنابر‌این، تلاش برای کاهش دمای نقطه داغ ترانسفورماتور از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. یکی از روش‌های مدیریت حرارتی ترانسفورماتورهای روغنی، افزایش خواص انتقال حرارت روغن با مواد افزودنی است تا بتوان به طور مؤثر و سریع حرارت اتلافی از سیم‌پیچ‌ها و هسته را به محیط اطراف منتقل کرد. ازاین‌رو در این پژوهش به مطالعه تجربی عملکرد سه نانوروغن اکسید آلومینیوم، اکسید آهن و نانولوله‌های کربنی چند جداره در یک ترانسفورماتور روغنی آزمایشگاهی با حداکثر توان نامی 150 وات پرداخته می‌شود. بدین منظور نانوذره‌های مذکور با غلظت 0.5 g/L با روغن معدنی ترانسفورماتور مخلوط شده و در ترانسفورماتور مورد آزمایش قرار می‌گیرند. نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات به روغن تا محدوده مجاز برای پارامترهای مختلف منجر به بهبود خواص فیزیکی نانو روغن می‌شود که می‌تواند نقش مؤثری در مدیریت حرارتی روغن ترانسفورماتور داشته باشد. به‌عنوان نمونه در 100 درصد توان کامل ترانسفورماتور، نانو روغن‌های اکسید آلومینیوم، اکسید آهن و نانولوله‌های کربنی چند جداره به ترتیب موجب کاهش 2.1، 1.3 و 5.4 درجه سانتی‌گراد در دمای نقطه داغ ترانسفورماتور نسبت به تست پایه با روغن معدنی می‌شوند که دلیل اصلی آن بهبود ضریب هدایت حرارتی نانوروغن است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of Nano Oils Containing Iron Oxide, multi-walled carbon nanotubes, and Aluminum Oxide in Reducing the Hot Spot Temperature of Transformers

نویسندگان [English]

  • Fateme Tavakoli Dastjerd
  • Amirhossein Joveini
  • Mohammad Derayatifar
  • Hamid Niazmand
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

In tropical regions, particularly during the summer, the rise in ambient temperature significantly increases the hot spot temperature of transformers, which can lead to premature transformer failure and cause severe damage to the power grid. Consequently, reducing the hot spot temperature of transformers is crucial. One approach to improving thermal management in oil-immersed transformers is by enhancing the heat transfer properties of the oil through the addition of specific additives, allowing for more effective and rapid dissipation of heat from the windings and core to the surrounding environment. This study explores the experimental performance of three nano oils—aluminum oxide, iron oxide, and multi-walled carbon nanotubes—within a laboratory oil-immersed transformer with a maximum rated power of 150 W. To achieve this, the nanoparticles were mixed with mineral transformer oil at a concentration of 0.5 g/L and tested in the transformer. The findings indicate that incorporating nanoparticles into the oil, within allowable limits, enhances the physical properties of the nano oils, which can play a vital role in the thermal management of transformer oil. For example, at full load (100%), the nano oils of aluminum oxide, iron oxide, and multi-walled carbon nanotubes reduce the transformer hot spot temperature by 2.1°C, 1.3°C, and 5.4°C, respectively, compared to the baseline test with mineral oil, primarily due to the improved thermal conductivity of the nano oils.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Transformer
  • Oil
  • Nanoparticle
  • Hot Spot Temperature