Kendi Kendine Soğuyan Kuru Tip Güç Transformatörlerinde Sargı Isınma Hesabına Katkılar

Abstract

Bu çalışmada; kendi kendine soğuyan kuru tip bir güç transformatöründe sonlu elemanlar yöntemine dayanan Ansys paket programı ile alt ve üst gerilim sargısı ve çekirdekten oluşan transformatörün bir bacağına ilişkin sıcaklık dağılımı çıkarılmıştır. Yüksekliği 537,6.10-3 m olan sargılar dilimli, silindirik sargıdır. Akışkan özelliklerinin sıcaklıkla değişmesinden dolayı akışkan ve sıcaklık beraber düşünülerek çözülmüştür. Sargılar ve çekirdeğin sıcaklık dağılımlarının yanında bu parçaların etrafında bulunan havanın hareketi ve sıcaklığı da bulunmuştur. Yüksek gerilim sargısının yüksekliği boyunca sıcaklık dağılım eğrisi çıkartılarak, en çok ısınan noktanın yeri ve büyüklüğü belirlenmiştir. Sıcaklık dağılım eğrisi deneysel çalışmayla elde edilen eğriyle karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar deneysel çalışmayla bulunan sonuçlara oldukça yakındır. Sargının en çok ısınan noktasındaki sıcaklığı transformatörün ömrünü belirlediği düşünülerek, bütün bobinlerin aynı zamanda yaşlanmasını sağlayacak yani bütün bobinleri ortalama sıcaklığın biraz üstünde ama eşit olarak ısınan basamaklı sargı tasarımı yapılmıştır. Basamaklı sargının boyutlandırılması, yüksek gerilim sargı bobinlerinin yüzey sıcaklıkları eşit olacak şekilde bu bobinlerde üretilen ısı miktarları değiştirilerek yapılmıştır. Belirlenen ısı üretimlerine göre sargı iletkenleri basamaklandırılmıştır.

In this study, the temperature distribution of one of the transformer’s leg was determined by ANSYS pocket program based on Finite Elements Method. Each leg of the transformer consists of the upper and lower windings and the core taken into account separately. Each winding that was 537,6.10-3 m height was cylindrical and disc type. The solution was determined by taking into account the change of liquid properties with temperature. As well as the temperature distribution of the windings and the core, the temperature distribution and the movement of the surrounding air was also determined. The temperature distribution curve was plotted along the winding height, and the level and the location of the hot spot temperature was determined. The temperature distribution curve was compared with the experimental results. The results obtained are in good enough agreement with experimental results. Assuming that the hot spot temperature determines the life of the transformer, the coils were designed non-uniformly to allow uniform temperature distribution along the winding height. This way all the coils have the same lifetime. The conductor size of the coils was determined based on the heat generation within windings.