Temperature Reduction in the Clamping Bolt Zone of Shunt Reactors: Design Enhancements

Abstract

This paper presents design improvements to lower the temperature in the clamping bolt (CB), in a single-phase extrahigh-voltage (EHV) shunt reactor. Laboratory temperature measurements, under overload and nominal load conditions, were performed in the middle of the two top main air gaps inside one of the slots drilled in the CB using commercial fiber-optic temperature sensors. 3-D finite-element (FE) simulations were performed to calculate fringing losses in the CB. Subsequently, the fringing losses were employed as a heat source for static-steady thermal analysis using 3-D FE simulations. Convective heat-transfer coefficients were selected with a methodology that leads to a close match between measured and simulated temperatures. Two practical design enhancements to diminish temperatures in the CB are analyzed using measured and simulated data. These alternatives improve design and reduce potential failures and, hence, increase the EHV shunt reactor lifetime. Index Terms-Clamping bolt (CB), extra high voltage (EHV),finite element (FE), magnetic lamination packages (MLP), opticalfiber temperature sensors, shunt reactor.

Mechanical condition diagnosis method of high‐voltage reactor using its oil tank operation deflection shape

“…It may cause certain adverse consequences, such as aging of the compression plate or loosening of the tensile rod. The gradual deterioration of the clamping may lead to a reduction in the mechanical and insulation performance of the reactor; even in severe cases, it may lead to the loss of equipment function [2,3].…”

Análisis térmico de los elementos de sujeción del núcleo de un reactor trifásico

“…Esta frontera necesita coeficiente de convección de tranferencia de calor (h), éste depende de las propiedades del aceite a una temperatura de operación característica. El coeficiente de convección para el análisis de temperatura del tornillo de sujeción mecánica que se tuvo en cuenta tiene un valor de 10, este valor se obtuvo de [9], teniendo en cuenta que el aceite no circula tan rápido por las paredes del tornillo, y se soluciona el modelo el cual da como resultado la distribución de la temperatura en el tornillo. Se considera que la temperatura máxima del aceite es de 75 °C, las propiedades del aceite para esa temperatura se obtuvieron de la tabla A.…”

“…Calculan la inductancia basándose en los métodos de encadenamientos de flujo y almacenamiento de energía. S. Magdaleno-Adame et al [9], realizan pruebas experimentales a un reactor en derivación monofásico utilizando sensores de fibra óptica, un acondicionador de señal comercial multicanal y un termómetro de temperatura para medir directamente la temperatura del aceite. Realizan simulaciones en 3D de elementos finitos para calcular las pérdidas debido al efecto de abombamiento en los pernos de sujeción y utilizar este dato en el análisis térmico como fuente de calor para analizar los puntos de mayor temperatura.…”