Kuru tip transformatörlerde darbe gerilimi dağılımının üç farklı sargı tipi için incelenmesi

Abstract

Anahtarlama olayları ve yıldırım, transformatör sargı uçlarında bir darbe geriliminin oluşmasına neden olmaktadır. Bu darbe geriliminin sargılardaki etkisinin incelenmesi için IEC 60076-3 standartında tanımlanan, 1,2 µs’de tepe değerine, 50 µs’de ise yarılanma değerine ulaşan bir sinyal, test esnasında transformatörlere uygulanır. Sargılar arasındaki yalıtkan malzemenin kapasitif davranışı ve sargıların endüktif özelliği nedeniyle, bu darbe gerilimi sargılarda yüksek frekanslı akımlar akmasına neden olur. Anma frekansında çalışan transformatör sargılarındaki gerilim dağılımı doğrusal iken, darbe gerilimi sonucu sargılarda oluşan yüksek frekanslı gerilimlerin dağılımı doğrusal değildir. Doğrusal olmayan gerilim dağılımı nedeniyle sargılar içerisinde öngörülemeyen noktalarda gerilim zorlanmaları meydana gelmesi ve bu nedenle sargı yalıtkanının zarar görmesi mümkündür. Darbe gerilimine karşı dayanımı yüksek transformatörlerin imal edilebilmesi için, tasarım aşamasında aşırı gerilimlere maruz kalan bölgelerin bilinmesi gerekmektedir. Yağlı tip transformatörlerin darbe gerilimi dağılımına ilişkin yeterince çalışma yapılmasına rağmen, kuru tip transformatörlerin darbe gerilimi dağılımına ilişkin yeterince çalışma bulunmamaktadır. Enerji sektöründe gittikçe büyük bir pazara sahip olmaya başlayan kuru tip transformatörlerin darbe gerilimi dağılımı bu çalışmanın konusunu oluşturmaktadır. Çalışma kapsamında, her bir fazı, yuvarlak, yassı ve strip olmak üzere, 3 farklı iletken ile sarılmış, 3 fazlı kuru tip transformatörün gerilim dağılımı analizi için sistemin matematiksel modeli oluşturulmuş ve parametreleri hesaplanmıştır. Modeli oluşturulan transformatör prototipi BEST Transformatör Tesisleri’nde üretilerek, benzetim sonuçlarının doğruluğu deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda, yassı iletkenli tipin sargıları arasındaki gerilim dağılımının diğer iki tipe göre daha düzgün olduğu ve en düşük aşım değerinin de bu tip tasarımda oluştuğu gözlenmiştir.

Switching operations and lightning cause an impulse voltage on terminal of transformer windings. A signal whose peak time is 1,2 µs and half time is 50 µs according to IEC 60076-3 is applied to transformer windings during a test to investigate the effects of this situation. This impulse voltage causes to flow of current with high frequencies because of capacitive properties of insulation materials and inductive properties of windings. Altough voltage distribution of transformer windings running nominal frequency is linear, voltages distribution for high frequencies is nonlinear when impulse voltage is applied to transformer windings. Because of the nonlinear voltage distribution, there may be unexpected high potential differences between windings, and cause the corruption of insulation material. To produce a transformer having high capability to withstand impulse voltage, which sections of windings occur at high voltage must be known during design of transformer. Despite many studies have been done about impulse voltage distribution of oil type transformer, there aren't enough studies about dry type transformer. Impulse voltage distribution of dry type transformer which has increasing marketing share in energy industry is the topic of this study. In this study, dry type transformer having there different types of conductors which are round, flat and strip on high voltage sides is analysed. Mathematical model of the system has been established and parameters of the windings have been calculated for each phase of the transformer. Prototype of the transformer modelling for analysis has been produced by BEST Transformer company. Accuracy of the simulation model has been checked with experimental results. As a result of this study, the winding with flat conductor has better impulse voltage distribution and lower over voltage values than other two windings.