Mehmet Aytaç ÇINAR, Bora ALBOYACI, Serenay ÇÜRÜKOVA, Oluş SÖNMEZ, Rauf YAPICI

Transformatörlerin kazan duvarlarında meydana gelen kayıpların azaltılması için en uygun şönt eleman boyutlarının belirlenmesi

Yağlı tip transformatörlerdeki kazan ve diğer metal yapısal elemanlar üzerinde meydana gelen güç kayıpları, toplam kayıpların azaltılmasına yönelik olarak gerçekleştirilen çalışmalarda göz önünde tutulması gereken etkenlerden biridir. Bu kayıplar sargıların çevresindeki kaçak akılar sebebiyle transformatörün yapısal metal parçaları üzerinde oluşmakta ve bu parçalarda aşırı ısınmaya yol açmaktadır. Bu çalışmada, kazan duvarları üzerinde meydana gelen bu kayıpları azaltmak amacıyla kazan duvarlarının iç yüzeyine yerleştirilen şönt elemanların en uygun boyutlarının belirlenmesi amaçlanmaktadır. Bu doğrultuda özel olarak tasarlanan bir transformatör için sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak elektromanyetik analizler gerçekleştirilmiş olup, analiz sonuçları deneysel çalışmalar ile doğrulanmıştır. Elde edilen sonuçlar ile kazan duvarlarının iç yüzeyine yerleştirilecek en uygun şönt boyutları transformatörün sargı boyutlarına bağlı olarak ifade edilmektedir. Belirlenen boyutlardaki şönt elemanların kullanımı ile kazan duvarlarında meydana gelen kayıpların %91,43, toplam kısa devre kayıplarının ise %14,9 oranında azaltılması mümkün olmuştur.

Anahtar Kelimeler:

Transformatör, kazan kayıpları, şönt eleman, boyutlandırma, kayıp azaltma

PDF

___

1. EN 50588-1, Medium power transformers 50 Hz, with highest voltage for equipment not exceeding 36 kV – Part 1: General requirements, June 2015.
2. Scholand M., Blackburn T., Hopkinson P., Sampat M., SEAD Distribution Transformers Report Part 3: Energy Efficiency Class Definitions, The Super-efficient Equipment and Appliance Deployment, Canada, 11-13, 2013.
3. Vogel F.J., Adolphson E.J., A Stray Loss Problem in Transformer Tanks, Transactions of the American Institute of Electrical Engineers (Trans. Am. Inst. Electr. Eng.), 73 (1), 760-764, 1954.
4. Venegas Vega M.A., Escarela Perez R., Niewierowicz T., 3D Finite Element Estimation of Stray Losses in Three-Phase Transformers, Journal of Applied Computer Science, 16 (1), 89-99, 2008.
5. Schmidt E., Hamberger P., Seitlinger W., Finite Element Calculation of Eddy Current Losses in the Tank Wall of Power Transformers, IEEE International Electric Machines and Drives Conference, Wisconsin-USA, 1167-1173, 1-4 June, 2003.
6. Adalja C.C., Jain M.L., Analysis of Stray Losses in Power Transformers by 3-D Magnetic Field Simulation, Fifteenth National Power Systems Conference, Mumbai-Indıa, 498-503, 16-18 December, 2008.
7. Susnjic L., Haznadar Z., Valkovic Z., 3D finite-element determination of stray losses in power transformer, Electric Power Systems Research (Electr. Power Syst. Res.), 78, 1814-1818, 2008.
8. Susnjic L., Haznadar Z., Valkovic Z., Electromagnetic Analysis Applied to the Prediction of Stray Losses in Power Transformer, International Conference on Electrical Machines, Cracow-Poland, 907-908, 5-8 September, 2004.
9. Kirar M., Gupta G., Kumar M., Sharma V.K., Study of Stray Losses Reduction through Finite Element Method, Annual IEEE India Conference, Mumbai-India, 1-5, 13-15 December, 2013.
10. Olivares J.C., Canedo J., Moreno P., Driesen J., Escarela R., Palanivasagam S., Experimental study to reduce the distribution-transformers stray losses using electromagnetic shields, Electric Power System Research (Electr. Power Syst. Res.), 63, 2002.
11. Milagre A.M., Ferreira da Luz M.V., Cangane G.M., Komar A., Avelino P.A., 3D Calculation and Modeling of Eddy Current Losses in a Large Power Transformer, International Conference on Electrical Machines, Sapporo-Japan, 2282-2286, 21-24 October, 2012.
12. Magdaleno-Adame S., Olivares-Galvan J.C., Escarela R., Raichenko O., Kladas A.G., Hot Spots Mitigation on Tank Wall of a Power Transformer using Electromagnetic Shields, International Conference on Electrical Machines, Berlin-Germany, 2235-2238, 2-5 September, 2014.
13. Mokkapaty S.P.K., Weiss J., Schramm A., Magdaleno-Adame S., Schwarz H., Olivares-Galvan J.C., 3D Finite Element Analysis of Magnetic Shunts and Aluminum Shields in Clamping Frames of Distribution Transformers, IEEE International Autumn Meeting on Power, Electronics and Computing, Ixtapa-Mexico, 1-6, 4-6 November, 2015.
14. Li L., Fu W.N., Ho S.L., Niu S., Li Y., Numerical Analysis and Optimization of Lobe-Type Magnetic Shielding in a 334 MVA Single-Phase Auto-Transformer, IEEE Transactions on Magnetics (IEEE Trans. Magn), 50 (11), 2014.
15. Kumbhar G.B.S., Mahajan M., Collett W.L., Reduction of Loss and Local Overheating in the Tank of a Current Transformer, IEEE Transactions on Power Delivery (IEEE Trans. Power Delivery), 25 (4), 2519-2525, 2010.
16. Valkovic Z., Some Aspects of Stray Losses in Large Power Transformers, Applied Electromagnetics, 36 (25), 238-243, 2002.
17. ANSYS Inc., ANSYS Maxwell 3D User’s Guide, Canonsburg, PA, USA 2010.
18. Kralj L., Miljavec D., Stray losses in power transformer tank walls and construction parts, XIX International Conference on Electrical Machines, Rome-Italy, 1-4, 6-8 September, 2010.