MEHMET AYTAÇ ÇINAR, BORA ALBOYACI, Serenay ÇÜRÜKOVA, Oluş SÖNMEZ, Rauf YAPICI

Yüksek verimli transformatörlerde buşing bağlantı noktalarında meydana gelen eddy akımı kayıplarının azaltılması

Alçak gerilim sargılarının bağlantı uçları sebebiyle transformatörlerin kazan kapağı üzerinde önemli ölçüde eddy alımı kayıpları meydana gelmektedir. Bu çalışmada, bu kayıpların azaltılması amacıyla kapak tasarımı manyetik özellikli olmayan paslanmaz çelik malzeme kullanılarak iyileştirilmektedir. İyileştirme çalışmalarında kayıplardaki azalmanın yanı sıra imalat koşulları ve maliyet göz önünde tutulmaktadır. Farklı kapak tasarımları için manyetik akı dağılımları ve eddy akımı kayıpları üç boyutlu sonlu elemanlar analizi ile incelenmiş ve sonuçlar deneysel çalışmalarla doğrulanmıştır. Alçak gerilim buşing bağlantı bölgelerinin paslanmaz çelikten imal edilen I-biçimli tek parça levha kullanılarak üretilmesi ile kapak üzerinde meydana gelen güç kayıplarının tamamına yakını ortadan kaldırılmıştır. Yeni kapak tasarımı ile transformatör kazanında oluşan toplam kayıplar %18.22 oranında azaltılmıştır.

Reduction of eddy current losses around bushing holes on the top-plate of a high efficient transformer

Low voltage winding leads cause local eddy current losses in top-plate of the transformer tank. In this paper, this loss component which also causes local hot spots is investigated. Top-plate design is modified using stainless steel non-magnetic material, around the low voltage bushing holes. Manufacturing issues and cost as well as power losses are considered as main criteria during modification study. Magnetic flux distributions and eddy current losses are analysed and compared for different designs. Comparisons are based on 3D finite element simulations and experimental studies. Results show that, insertion of single Ishaped stainless steel plate around low voltage bushing holes reduces eddy current losses to nearly zero. Using modified top-plate design, total stray losses on whole transformer tank is reduced by 18.22%.

PDF

___

M. Scholand, T. Blackburn, P. Hopkinson and M. Sampat, “SEAD Distribution Transformer Report Part 3: Energy Efficient Class Definitions,” 2013.
P. Waide and M. Scholand, “The potential for global energy savings from highefficiency distribution transformers – Final report,” 2014.
EN 50588-1, Medium power transformers 50 Hz, with highest voltage for equipment not exceeding 36 kV – Part 1: General requirements, 2015.
M. Venegas Vega, R. Escarela Perez and T. Niewierowicz, “3D Finite Element Estimation of Stray Losses in Three-Phase Transformers,” Journal of Applied Computer Science, vol. 16, no. 1, pp. 89- 100, 2008.
L. Kralj and D. Milijavec, “Stray losses in power transformer tank walls and construction parts,” Proceedings of the 19th International Conference on Electrical Machines, 2010.
L. Susnjic, Z. Haznadar and Z. Valkovic, “3D finite-element determination of stray losses in power transformer,” Electric Power System Research, vol. 78, no. 1, pp. 1814-1818, 2008.
Y. Kim, J. Lee, H. Ahn and S. Hahn, “Numerical Investigation for Stray Loss Analysis of Power Transformer,” Proceedings of the International Conference on Electrical Machines and Systems, 2013.
C. Adalja and M. Jain, “Analysis of Stray Losses in Power Transformers by 3-D Magnetic Field Simulation,” Proceedings of the 15th National Power Systems Conference, 2008.
J. Olivares, R. Escarela Perez, S. Kulkarni, F. deLeon and M. Venegas Vega, “2D finiteelement determination of tank wall losses in pad-mounted transformers,” Electric Power System Research, vol. 71, no. 1, pp. 179-185, 2004.
S. Magdaleno Adame, J. Olivares Galvan, R. Escarela, O. raichenko and A. Kladas, “Hot Spots Mitigation on Tank Wall of a Power Transformer using Electromagnetic Shields,” Proceedings of the Internatonal Conference on Electrical Machines, 2014.
S. Kulkarni, J. Olivares, R. Escarela Perez, V. Lakhiani and J. Turowski, “Evaluation of eddy current losses in the cover plates of distribution transformers,” IEE Proceedings – Science, Measurement and Technology, vol. 151, no. 1, pp. 313-318, 2004.
J. Olivares Galvan, E. Campero Littlewood, J. Hernandez, R. Escarela Perez and S. Adame, “Evaluation of Stray Losses in Throats of Distribution Transformers Using Finite Element Simulation,” Proceedings of the Andean Region International Conference, 2012.
G. Kumbhar, S. Mahajan and W. Collett, “Reduction of Loss and Local Overheating in the Tank of a Current Transformer,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 25, no. 1, pp. 2519-2525, 2010.