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<div class="csl-entry">Hofbauer, W. (2017). <i>Thermische Modellierung von Leistungstransformatoren zur Integration in ein dynamisches Verfügbarkeitsmanagement - Evaluierung von Konzepten</i> [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.2017.36371</div>
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dc.identifier.uri
https://doi.org/10.34726/hss.2017.36371
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dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/20.500.12708/3775
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dc.description
Zusammenfassung in englischer Sprache
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dc.description
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
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dc.description.abstract
Die thermische Modellierung des Wicklungsheißpunktes ist eine grundlegende Anforderung für die Anwendbarkeit einer Vielzahl erfolgversprechender Konzepte um die wirtschaftliche Ausnutzung und Betriebssicherheit von Leistungstransformatoren zu erhöhen. Beispiele für derartige Konzepte sind unter anderem Realtime Thermal Rating (RTR), dynamisches Verfügbarkeitsmanagement bzw. auch eine HI-Bewertung (Health Index) und darauf aufbauend zustandsbasierte Wartung. Im Zuge des Gesamtprojekts 'Dynamisches Verfügbarkeitsmanagement' wurde daher der aktuelle Stand der Entwicklung zur thermischen Modellierung von ölgekühlten Leistungstransformatoren recherchiert und deren praxistaugliche Eignung zur Anwendung für die genannten Szenarien evaluiert, indem die Modelle mittels MATLAB® umgesetzt wurden. Dabei wurden einerseits die aus den aktuellen Versionen der Normen IEEE C57-91:2011 und IEC 60076-7:2008 bekannten Modelle betrachtet, sowie als zweite große Gruppe Differentialgleichungsmodelle, die an Hand von thermoelektrischen Analogiemodellen hergeleitet werden. In beiden Bereichen hat es in den letzten 20 Jahren unzählige Vorschläge für Weiterentwicklungen der Grundmodelle und Berücksichtigung zusätzlicher Einflussgrößen, wie nichtlineare thermische Übergangswiderstände, Sonneneinstrahlung, Windgeschwindigkeit, asymmetrische Belastung, harmonische Frequenzen und Feuchtigkeit in Öl bzw. in der Wicklungsisolation gegeben. Als dritte Gruppe wurden Verfahren betrachtet, die auf Methoden der künstlichen Intelligenz beruhen, wobei zwischen unterstützenden Methoden zur Modellfehlerprognose und völlig eigenständigen Methoden unterschieden werden muss. Für eine Bewertung der Modelle wurden verschiedene Fehlermaße definiert und deren Eignung anhand der Modelle überprüft. Auf Basis zuverlässiger Modellergebnisse wird dadurch eine optimale Auslastung der Infrastruktur möglich, bzw. eine kurz- oder langfristige beabsichtigte Überlastung, um eine zusätzliche Reserve im Fehlerfall zu erreichen und so Ausfallsdauer und Ausfallsenergie zu reduzieren, ohne die - kostenintensive und zeitaufwändig zu ersetzende - Infrastruktur einem unannehmbaren Risiko auszusetzen.
de
dc.description.abstract
Thermal modelling of the winding-hotspot is a necessary prerequisite for using numerous promising concepts which help to ensure the most economic utilization and the highest reliability of power transformers. Examples are Realtime Thermal Rating (RTR), dynamic availability management as well as HI-Rating (Health Index), and based on this condition triggered maintenance. The state of the art of thermal modelling of oil immersed power transformers was researched as part of the project 'dynamic availability management', and evaluated in respect of the practicability for application in the above scenarios, by implementing the selected models in MATLAB®. For this reason, and representing the first group of thermal models, the ones proposed in the latest release of the standards IEEE C57-91:2011 and IEC 60076-7:2008 have been evaluated. The second group are differential equations, derived from thermoelectric analogy models. In both groups, there has been a huge number of proposed improvements of the basic models by considering additional influences, like nonlinear thermal resistance, solar radiation, wind speed, unbalanced loading conditions, harmonic distortion and moisture in the paper-oil-isolation-system. The third group describes methods that are based on artificial intelligence. Their application is divided into two scenarios. On the one hand they can be used to support the IEC 60076-7 and thermoelectric analogy model to implement an additional error prediction model and improve the obtained results. On the other hand, they can be used as stand-alone model for temperature prediction. To compare the mentioned models, different error metrics are defined and tested with the implemented models. The results of these model calculations allow for a more optimal utilization of the existing infrastructure. Furthermore, by incorporating the thermal models for precisely planned short- and long-term overloading, an additional fault tolerance can be achieved without putting the valuable and time-consuming to replace infrastructure under unacceptable risk. This way, outage time and costs can be reduced.
en
dc.language
Deutsch
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dc.language.iso
de
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dc.rights.uri
http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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dc.subject
Ölgekühlte Leistungstransformatoren
de
dc.subject
Thermische Modellierung
de
dc.subject
Heißpunkttemperatur
de
dc.subject
Deckelöltemperatur
de
dc.subject
Transformatorwicklungen
de
dc.subject
Lebensdauerverbrauch
de
dc.subject
Polymerisationsgrad
de
dc.subject
Überlastbarkeit von Transformatoren
de
dc.subject
Kühlung von Transformatoren
de
dc.subject
Laststufenschalter
de
dc.subject
Dynamisches Verfügbarkeitsmanagement
de
dc.subject
Thermoelektrische Analogie
de
dc.subject
Neuronale Netze
de
dc.subject
Oil immersed power transformers
en
dc.subject
Thermal modelling
en
dc.subject
Hotspot temperature
en
dc.subject
Top oil temperature
en
dc.subject
Transformer windings
en
dc.subject
Loss of Life
en
dc.subject
Degree of polymerization
en
dc.subject
Transformer overload capability
en
dc.subject
Transformer cooling
en
dc.subject
On-load tap-changers
en
dc.subject
Dynamic availability management
en
dc.subject
Thermoelectric analogy model
en
dc.subject
Neuronal networks
en
dc.title
Thermische Modellierung von Leistungstransformatoren zur Integration in ein dynamisches Verfügbarkeitsmanagement - Evaluierung von Konzepten
de
dc.title.alternative
Thermal modelling of power transformers for integration in dynamic availability management - evaluation of concepts
en
dc.type
Thesis
en
dc.type
Hochschulschrift
de
dc.rights.license
In Copyright
en
dc.rights.license
Urheberrechtsschutz
de
dc.identifier.doi
10.34726/hss.2017.36371
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dc.contributor.affiliation
TU Wien, Österreich
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dc.rights.holder
Werner Hofbauer
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dc.publisher.place
Wien
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tuw.version
vor
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tuw.thesisinformation
Technische Universität Wien
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dc.contributor.assistant
Vetö, Hans Peter
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tuw.publication.orgunit
E370 - Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe