Transformatörlerde Devreye Girme Anında Oluşan Darbe Akımları

Abstract

Bir transformatörün enerjilendirildiği anda oluşan darbe karakteristikli mıknatıslanma akımlarının sebebi transformatörün çekirdeğindeki geçici aşırı akılardır. Bu olay, eğer besleme kaynağının empedansı büyük ise gerilim çökmelerine ve set değerleri sınırlara çok yakın yapılmış ise aşırı yük veya diferansiyel rölelerin açmasına sebebiyet verebilir. Yapılan incelemeler devreye girme akımının şu faktörlerden etkilendiğini göstermiştir : Enerjilenme anında gerilim dalgasının hangi noktada olduğu, enerjilenme anında çekirdekteki artık akının genliği ve kutbu, birincil sargı devresinin toplam direnci, güç kaynağının indüktansı, enerjilenen sargı ile transformatörün çekirdeği arasındaki hava çekirdekli indüktans, transformatör çekirdeğinin geometrisi ve çekirdek malzemelerinin taşıyabileceği en yüksek akı kapasitesi. Kontrollü kapama ve öndirenç ekleme yöntemlerinin bu akımları önleme imkanı vereceği görülmüştür. Kontrollü kapama yönteminde, uygun kapama, devreye girme akımlarını teorik olarak tamamen yok edilebilecektir. Öndirenç ekleme yöntemi ise iyi bilinen diğer bir metottur ve uzun yıllardır kullanılmaktadır. Diferansiyel röleler devreye girme akımını bir iç arıza olarak algıladığı için, arıza akımları ile devreye girme akımlarını ayırt etmeye yarayacak yöntemlere ihtiyaç vardır. Devreye girme akımları asimetrik bir yapıya sahip olduğundan dolayı, harmonik spektrumunda çift harmonikler baskındır, özellikle ikinci harmonik. Bu özel karakteristikten dolayı, temel ve ikinci harmonik bileşenleri baz alınarak devreye girme akımları iç arızalardan ayırt edilebilir. Çalışmada, yukarıda yazılanlar ışığında, devreye girme akımlarının analitik ve nümerik analizi değerlendirilmiştir. MATLAB kullanılarak yapılan nümerik analiz ile analitik yöntemlerden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve pratikte kullanılabilecek bir takım değerlendirmeler yapılmıştır.

The magnetizing inrush currents which occur at the time of energization of a transformer is due to temporary overfluxing in the transformer core. It may cause a momentary dip in the voltage if the impedance of the source of excitation is considerable, and it may also trip overload or common differential relays, if these have been set too close. The investigations show that, the inrush current can be affected by the following factors : The point-on-voltage wave at the instant of energization, the magnitude and the polarity of the remanent flux in the core at the instant of energization, the total resistance of the primary winding circuit, the power source inductance, the inductance of the air core in between the energizing winding and the transformer core, the geometry of the transformer core, the maximum flux carrying capability of the core materials. It is obtained that, controlled switching and preinsertion resistor methods can potentially eliminate these currents. In controlled switching method, optimal closing can theoretically result in the complete elimination of inrush currents. Preinsertion resistors is another well know method and it is being used for several years. Since the differential relays see the inrush current as an internal fault, some method of distinguishing between fault and inrush current is necessary. Due to the asymmetrical nature of the inrush currents, even harmonics appear to be dominant ones in the harmonic spectrum, in particular the second harmonic. Because of this distinct characteristic, any internal fault and inrush current can be distinguished on the basis of fundamental and the second harmonic components. In this study, analytical and numeric analysis of the inrush currents have been evaluated in regard with above written aspects. Numerical analysis computed by MATLAB has compared with results of analytical methods and some practical evaluations are obtained.