Yıldırım ÖZÜPAK, Mehmet Salih MAMİŞ, Taner GÖKTAŞ, Müslüm ARKAN

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

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

PDF

___

[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).