Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Dağıtım Transformatörlerinin Harmonik Yük Kayıplarının Analizi

Yıl 2021, Cilt: 3 Sayı: 1, 38 - 46, 29.04.2021

Yıldırım Özüpak

https://doi.org/10.46387/bjesr.850287

Öz

Transformatörlerde meydana gelen kayıpları tahmin etmek, hem üreticiler hem de kullanıcılar için önemlidir. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte güç sistemlerinde harmonikler artmaktadır. Güç sisteminin önemli bir bileşeni olan transformatörler de harmonikli yük akımları taşımaktadır. Çalışma sırasında sıcak nokta sıcaklıklarını ve toplam kayıpları tahmin edebilmek için yük kayıplarını doğru bir şekilde hesaplayabilmek önemlidir. Bu konuda farklı yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemlerden Sonlu Elemanlar Yöntemi iyi bilinmekte ve doğruluğu mühendislik çalışmalarında kanıtlanmıştır. Transformatör tasarımcıları, tasarım ve analiz için geliştirilen ve kullanılan özel programlara sahiptirler. Bu çalışmada, ANSYS@Maxwell yazılım ve simülasyon programı bir güç transformatörünün parametrik bir modelini tasarlamak için kullanılmıştır. Bu sayede transformatörün hem normal çalışma koşullarındaki hem de harmonikli çalışma koşullarındaki yük kayıpları elde edilmiştir. Ayrıca harmonikli yüklerin manyetik akı dağılımına etkisi incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler

transformatör, harmonik, manyetik akı, kayıplar, maxwell

Kaynakça

• [1] Gupta, A. and R. Singh, COMPUTATION OF TRANSFORMER LOSSES UNDER THE EFFECTS OF NON-SINUSOIDAL CURRENTS. Advanced Computing: An International Journal, 2011.
• [2] Susnjic, L., Z. Haznadar, and Z. Valkovic, 3D finite element determination of stray losses in power transformer. Electric Power Systems Research, 2008.
• [3] Özüpak Y, MAMIS M. S, Realization of electromagnetic flux and thermal analyses of transformers by finite element method. IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, 14(10), 1478-1484. Doi: 10.1002/tee.22966, 2019.
• [4] K.T. Muthanna, A. Sarkar, K. Das, K. Waldner, “Transformer Insulation Life Assessment”, IEEE Trans. Power Deliv. 21 (2006) 150 – 156.
• [5] M. Lee, H. A. Abdullah, J. C. Jofriet, D. Patel, “Thermal modeling of disc-type winding for ventilated dry-type transformers”, Electric Power Systems Research 80 121–129, 2010.
• [6] Soh T. L. G, Said D. M, Ahmad N, Nor K. M, Salim F Experimental study on the impact of harmonics on transformer”, IEEE 7th International Power Engineering and Optimization Conference (PEOCO), pp.686-690, 2013.
• [7] K. Dursun , N. Rahmanov, Harmonic Load Losses in Power Transformer Windings Using Finite Element Methods, DOI: 10.1109/EUROCON.2013.6625180, july, 2013.
• [8] D. Susa, M. Lehtonen, “Dynamic Thermal Modeling of Power Transformers:Further Development—Part I”, IEEE Trans. Power Deliv. 21 (2006) 1961 – 1970.
• [9] A. Elmoudi, M. Lehtonen, H. Nordman, “Effect of harmonic on transformers loss of life”, in: Conference Record of IEEE International Symposium on Electrical Insulation, vol.2, 2006, pp.408-411.
• [10] IEEE Std C57.100-1999, IEEE Standard Test “Procedure for Thermal Evaluation of Liquid- Immersed Distribution and Power Transformers”, 1999.
• [11] S. Taheri, H. Taheri, I.Fofana, H. Hemmatjou, A. Gholami, “Effect of Power System Harmonics on Transformer Loading Capability and Hot Spot Temperature” 25th IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering (CCECE), 2012.