Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Optimization Study on Oil Flow and Temperature Distribution in Power Transformer Windings.
KTH, School of Computer Science and Communication (CSC).
2012 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The thermal design of a power transformer has to keep the temperature within limits according to international agreement standards. Two of the limits are a maximum mean winding temperature and a maximum Hotspot temperature.

The purpose of this study was to investigate methods to improve the winding thermal design/ properties to lower the Hotspot temperature without increasing the mean winding temperature. Two methods have been used to investigate the discrete and continuous parameters affecting the oil flow through the transformer. The first approach focused on heuristics derived from knowledge of the physics and experience with cooling designs. The second approach was to handle the problem as a global optimization problem solved by a genetic algorithm. The optimization was done using predictions from a program used for cooling calculation. The optimization has to cope with failures of the predictions and so the objective function needed to be well defined to not end up optimizing on the programs bugs instead.

The first approach, heuristics derived, was inefficient. Finding improved theories without previous or deeper knowledge of the oil flow in a transformer was difficult. Only one theory was found and examined: to balance energy losses due to conductor resistance over all winding discs.

The genetic algorithm was successful; on all the designs tested it gave a lower Hotspot value without increasing the mean winding temperature significantly. The challenge was to formulate the objective function and to define what an optimal solution is.

The study has shown that a global optimization approach provided for better design solutions in reasonable time and therefore has shown its potential for practical use. Both the methods could be combined and used for further investigation.

Key words: transformer thermal design, oil flow, genetic algorithm

Abstract [sv]

Den termiska designen av en krafttransformator måste hålla vissa gränser fastsatta av internationell standard överenskommelser. Två av gränserna är en maxtemperatur på medellindningen och en max Hotspot temperatur.

Syftet med studien var att hitta metoder som kan förbättra den termiska lindningsdesignen för att minska Hotspot temperaturen utan att öka medellindningstemperaturen. Två metoder har använts för att undersöka de diskreta och kontinuerliga parametrarna som påverkar oljeflödet genom en transformator. Den första metoden var att hitta nya heuristiska antagande utifrån kunskap och erfarenhet om fysiken bakom transformatorkylning. Den andra metoden var att se problemet som ett globaltoptimeringsproblem, vilket kan lösas med hjälp av en genetisk algoritm. Optimeringen är gjord på beräkningar från ett kylningsprogram uträkningar. Optimeringen ska kunna hantera fel i antaganden gjorda av kylningsprogrammet, så objektsfunktion måste vara väl definierad så att optimeringen inte blir på buggarna i programmet isstället.

Den första metoden, heuristiska, var ineffektiv. Att hitta nya förbättrande teorier utan tidigare kunskap om oljeflödet i en transformator var svårt. Bara en teori hittades och undersöktes; att balansera energiförlusterna i skivorna från motstånd i lindningsledarna.

Den andra metoden, genetisk algoritm, var lyckad; på alla designer testade gav den en lägre Hotspot temperatur utan att öka medellindningstemperaturen märkbart. Utmaningen var att formulera en objektfunktion och definiera vad en optimal lösning är.

Studien har visat att se problemet som ett globalt optimeringsproblem har gett bättre designlösningar inom rimlig tid och har därför visat potential för praktisk användning. Båda metoderna kan kombineras och användas för vidare undersökning.

Place, publisher, year, edition, pages
2012.
Series
Trita-CSC-E, ISSN 1653-5715 ; 2012:023
National Category
Computer Science
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-130948OAI: oai:DiVA.org:kth-130948DiVA: diva2:654394
Educational program
Master of Science in Engineering -Engineering Physics
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2013-10-07 Created: 2013-10-07

Open Access in DiVA

No full text

Other links

http://www.nada.kth.se/utbildning/grukth/exjobb/rapportlistor/2012/rapporter12/hjalmars_maria_12023.pdf
By organisation
School of Computer Science and Communication (CSC)
Computer Science

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 53 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf