Ανάπτυξη Δυναμικού Θερμικού Μοντέλου Μετασχηματιστή Διανομής Για Την Ανάλυση Της Επίδρασης Της Φόρτισης Των Ηλεκτρικών Οχημάτων Στη Διάρκεια Ζωής Τους

Abstract

Οι μετασχηματιστές αποτελούν ένα από τα βασικότερα στοιχεία των Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας, αφού κατέχουν κυρίαρχο ρόλο τόσο στη μεταφορά όσο και στη διανομή της ηλεκτρικής ενέργειας. Η συνεχής ανάπτυξη της διεσπαρμένης παραγωγής και των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για την κάλυψη των ανθρώπινων αναγκών αναμένεται να αλλάξουν σημαντικά τη μορφή του τροφοδοτούμενου φορτίου. Τα δίκτυα διανομής πρέπει να ανταπεξέλθουν σε νέες απαιτήσεις ως προς τον έλεγχο του φορτίου, με την εφαρμογή ευέλικτων δομών και πρωτότυπων τεχνικών ελέγχου. Η κλιματική αλλαγή, οι ανησυχίες για τις προμήθειες ορυκτών καυσίμων παγκοσμίως, αλλά και οι αυξημένες ενεργειακές ανάγκες έχουν οδηγήσει τα τελευταία χρόνια στην έντονη ανάπτυξη της ηλεκτροκίνησης. Με τη διείσδυση όμως των ηλεκτρικών οχημάτων η μορφή του φορτίου μπορεί να αλλάξει σημαντικά. Η αλλαγή αυτή μπορεί να επιφέρει πολύ αρνητικά αποτελέσματα στη διάρκεια ζωής των μετασχηματιστών του δικτύου διανομής. Είναι σημαντικό επομένως να αναπτυχθούν συστήματα ελέγχου της φόρτισης των οχημάτων. Για την επιλογή του βέλτιστου τρόπου φόρτισης των οχημάτων στο δίκτυο πρέπει να εξετασθεί, μεταξύ άλλων, και το πώς επιδρά η φόρτιση αυτή στη λειτουργία και στη διάρκεια ζωής των μετασχηματιστών.Για την επιλογή του καταλληλότερου τρόπου φόρτισης των ηλεκτρικών οχημάτων, όσον αφορά στην επίδρασή του στους μετασχηματιστές του δικτύου διανομής, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα μοντέλο υπολογισμού της θερμικής συμπεριφοράς του μετασχηματιστή. Το θερμικό μοντέλο του μετασχηματιστή είναι ένα εργαλείο για την παρακολούθηση και αξιολόγηση των μετασχηματιστών του Δικτύου Διανομής, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αντικαταστήσει χρονοβόρες και δαπανηρές μετρήσεις. Σκοπός της διπλωματικής αυτής εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός δυναμικού θερμικού μοντέλου του μετασχηματιστή. Από το μοντέλο αυτό υπολογίζουμε θερμοκρασίες, που αναπτύσσονται στο εσωτερικό του μετασχηματιστή και επιδρούν άμεσα στη διάρκεια ζωής αυτού. Επίσης, με τη χρήση του θερμικού μοντέλου εξετάστηκε η θερμική συμπεριφορά μετασχηματιστών για τη λειτουργία τους υπό δεδομένη ζήτηση και θερμοκρασία περιβάλλοντος και αξιολογήθηκαν οι παράγοντες, που επιδρούν στη διάρκεια ζωής ενός μετασχηματιστή. Τα φορτία, τα οποία εφαρμόστηκαν στο θερμικό μοντέλο και αξιολογήθηκαν μέσω του μοντέλου αυτού, πρoέκυψαν από έναν αλγόριθμο προγραμματισμού της φόρτισης των ηλεκτρικών οχημάτων, με στόχο την αξιολόγηση διαφορετικών σεναρίων φόρτισης αυτών. Με τον τρόπο αυτό, διερευνήθηκε η επίδραση διαφορετικών μεθόδων φόρτισης των ηλεκτρικών οχημάτων στους μετασχηματιστές. Για την ανάπτυξη του θερμικού μοντέλου του μετασχηματιστή χρησιμοποιήθηκε το προγραμματιστικό περιβάλλον MATLAB