GÜÇ TRANSFORMATÖRLERİNİN YILDIRIM DARBE ANALİZLERİNİN ANSYS@MAXWELL-3D İLE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

Yıl 2019, Cilt: 5 Sayı: 2, 147 - 158, 31.12.2019

Yıldırım Özüpak , Mehmet Salih Mamiş Taner Göktaş Müslüm Arkan

https://doi.org/10.34186/klujes.571086

Öz

Transformatörlerde
ani olarak meydana gelen yüksek gerilim ve akımlara karşı transformatörün
mekanik dayanımının tahmini, transformatörün hem tasarım aşaması hem de ömrü
için çok önemlidir. Transformatörlerin dayanımının yıldırım darbelerine karşı sağlanabilmesi
için tasarım aşamasında aşırı gerilimlere maruz kalan bölgelerinin bilinmesi
önemlidir. Bu çalışmada, tasarlanan güç transformatörünün, hem normal çalışma
koşullarında hem de yıldırım darbesi durumundaki elektromanyetik akı değerleri
ve transformatörün sargılarında meydana gelen elektromanyetik kuvvetler analiz
edilmiştir. Sonlu Elemanlar Yöntemi'ne (SEY) dayanan ANSYS@Maxwell-3D ile transformatörün
3D simülasyon modeli tasarlanıp analizler gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan
model ile transformatörün hem normal çalışma koşullarındaki analizleri hemde
yıldırım darbesine maruz kaldığı durumdaki analizleri gerçekleştirlmiştir.
Ayrıca, her iki çalışma koşulu için elektromanyetik akı ve elektromanyetik
kuvvetler hesaplanmıştır.  Bu sayede, nüvedeki
manyetik akı yoğunluğunun dağılımı, sorunlu ve mekanik dayanımın az olduğu
bölgeler tespit edilmiştir. 

Anahtar Kelimeler

Yıldırım darbesi, Elektromanyetik kuvvetler, Güç transformatörü, elektromanyetik akı

Destekleyen Kurum

İnönü Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi

Proje Numarası

FBA-2017-639.

Teşekkür

Bu çalışma İnönü Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimince Desteklenmiştir. Katkılarından dolayı teşekkürler.

Kaynakça

• [1] M. Heindl, S. Tenbohlen , R. Wimmer: Transformer modeling based on standard frequency response model, XVII International Symposium on High Voltage Engineering, Hannover, Germany, August 22-26, 2011, pp. 1-5.
• [2] O. Ozgonenel, E. Kilic: Modeling and real-time fault identification in transformer, Journal of the Franklin Institute, vol. 345, no. 3, May 2008, pp. 205-225. [3] S.M.H. Hosseini, S.M. Enjavi Madar, M. Vakilian: Using the finite element method to calculate parameters for a detailed model of transformer winding for partial discharge research, Turkish journal of electrical engineering and computer science, vol. 23, no. 3 , 2015, pp. 709-718.
• [5] Tsili MA, Kladas AG, Georgilakis PS. Computer aided analysis and design of power transformers. Comput Ind 2008;59:338–50
• [6] Y. Wang, J. Pan, M. Jin: Finite Element Modeling of the Vibration of a Power Transformer, Proceedings of ACOUSTIC 2-4 November, Australia , 2011, pp. 1-7.
• [7] Mamizadeh, A., Iskender, I. (2009). Analyzing and comparing thermal models of ındoor and outdoor oil-ımmersed power‖ powertech. IEEE Bucharest, 2, 1 – 8.
• [8] Maizana, D., “Analyze eddy current loss in the three phase 100kVA transformer core with the mix 60 T joint core”, Asian J. of Sci. Res., 6, 122-128, (2013).
• [9] User’s guide – Maxwell 2D/3D. 2018.
• [11] Georgilakis, P. S. (2009). Spotlighting on Modern Transformer Design, Springer is part of Springer Science+Business Media, Greece, 75, 125-129, 146-148, 267-269. [12] J. Smajic, T. Steinmetz, M. Rüegg, Z. Tanasic, R. Obrist, J. Tepper, B. Weber, M. Carlen, “Simulation and Measurement of Lightning-Impulse Voltage Distributions Over Transformer Windings.” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 50, no. 2, 553-556, (2014).