ET-02 Varmeutvikling i transformatorer utsatt for lastmønstre fra fornybare energikilder
Motivasjon og relevans
Integrasjon av fornybare energikilder og økt elektrifisering gir nye lastmønstre i strømnettet som i stor grad preges av raske endringer i lasten. Transformatoren er en essensiell del av kraftsystemet, og dens pålitelighet er essensiell for å opprettholde forsyningssikkerheten. Det er derfor viktig å vite hvordan transformatoren håndterer hurtigvekslende last. SINTEF Energi leder prosjektet DynaLoad, som har som oppgave å se på hvordan det mekaniske trykket i transformatoren endres over tid under dynamisk last. Den viktigste driveren for trykkendringer i transformatoren er endringer i temperatur, og det er derfor viktig å ha god oversikt over temperaturfordelingen i transformatoren. Oppgaven i dette sommerprosjektet går ut på å utvikle deler av grunnlaget for en termisk modell av en transformatorvikling.
Bakgrunn
Transformatoren er en kompleks komponent med mange bestanddeler. Dens hovedoppgave er å overføre energi fra et spenningsnivå til et annet. Enkelt forklart, består den av en stor kasse fylt med olje. Inne i kassen er det flere viklinger som består av knipper med kobberledninger (ledere) som er surret rundt en kjerne. Lederne er dekket av papir som fungerer som mekanisk støtte og elektrisk isolasjon. Når det går strøm i transformatoren blir lederne varme, og det er oljens oppgave å kjøle dem ned slik at de ikke blir for varme. Dette skjer ved at oljen strømmer gjennom viklingene og frakter varme ut i tanken, og videre inn i en radiator. Her blir oljen kjølt ned, før den igjen strømmer inn i bunnen av transformatoren (se Figur 1). Figur 1 viser en vikling med såkalt "zig-zag"-oljeflyt, der oljen blir styrt i et sikk-sakk-mønster gjennom viklingen. Viklingen kan også ha annen geometri, men felles for alle er at oljen må flyte gjennom ulike vertikale eller horisontale kanaler.
Temperaturfordelingen i viklingen er bestemt av lasten (som gir varmeutvikling i lederne), varmeoverføring mellom ledere og olje, samt oljeflyten. For å lage en god temperaturmodell av viklingene må man derfor ta hensyn til alle disse aspektene. Én av utfordringene er å finne ut hvordan oljeflyten fordeler seg inne i viklingene. For å kunne gjøre dette må man regne ut strømningsmotstander og varmeoverføringskoeffisienter for den gitte transformatorgeometri og olje.
Oppgave
Arbeidet er knyttet til utviklingen av en termisk/hydraulisk modell av en transformatorvikling under utvikling ved SINTEF Energi. Kandidaten forventes å sette seg inn i hvordan en transformatorvikling ser ut, og bidra med å beregne strømningsmotstander og varmeoverføringskoeffisienter i utvalgte deler av transformatorviklingen.
Oppgaven består i å:
- Sette seg inn i OpenFOAM som er et open-source verktøy for CFD.
- Regne ut strømnings- og temperaturprofiler og dermed strømningsmotstander og varmeoverføring i gitte geometrier.
- Skrive rapport
Oppgaven knyttes til prosjektet "DynaLoad – Dynamic loading of transformer insulation" ved SINTEF Energi.
Forutsetninger
Det er en fordel at sommerjobberen har kjennskap til (eller evne til å sette seg inn i):
- Programmering (fortrinnsvis Python)
- Fluiddynamikk og CFD-programvare (fortrinnsvis OpenFOAM).
Hovedveileder: Camilla Espedal
Medveiledere: Inge Madshaven og Johan Raftevold Espelund
Slik søker du
Søknad, CV og karakterutskrifter lastes opp der du søker.
Hos SINTEF Energi kan du søke på opptil tre sommerjobber. Om du søker på flere sommerjobber sender du en samlet søknad. Jobbnummer for de ønskede jobbene legges som overskrift i søknadsteksten i prioritert rekkefølge (f.eks GT-01, TE-04 ...). Vi gjør oppmerksom på at søkere kan vurderes for andre sommerjobber enn de har søkt på.
Aktuelle kandidater vil bli kontaktet fortløpende. Vi oppfordrer deg derfor til å søke tidlig.
Søknadsfrist er 1. november kl 23.59.
Se alle sommerjobber i SINTEF Energi
