عنوان پایان‌نامه
تشخیص خطاهای مختلف در ترانسفورماتورهای قدرت با استفاده از تحلیل شار
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2553;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 65468
- تاریخ دفاع
- ۱۵ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- رضا حیدرآبادی
- استاد راهنما
- جواد فیض
- چکیده
- وقوع خطا در ترانسفورماتور، به‌ویژه خطاهای منجر به شکست باعث وارد آمدن خسارت‌های قابل توجه به آن می‌شود. لذا پیشگیری از وقوع این خطاها برای بهره‌برداران شبکه اهمیت فراوانی دارد. علل بروز خطا در ترانسفورماتورها به دو دسته داخلی و خارجی تقسیم می‌شود. منشاء عمده‌ی خطاهای ترانسفورماتور کاهش کیفیت عایق‌های آن در اثر تنش‌های الکتریکی، حرارتی و مکانیکی است. روش‌های زیادی برای پایش و تشخیص انواع خطا در ترانسفورماتور وجود دارد که می‌توان آنها را به روش‌های شیمیایی، الکتریکی و مکانیکی دسته‌بندی کرد. در این پایان‌نامه یک ترانسفورماتور سه‌فاز با استفاده از روش اجزای محدود دوبعدی مدل‌سازی شده است. رفتار ترانسفورماتور در شرایط سالم و تحت خطاهای اتصال کوتاه الکتریکی از جمله اتصال حلقه به حلقه، اتصال حلقه به زمین و خطای خارجی اتصال فاز به زمین و همچنین یک نمونه جابجایی محوری سیم‌پیچ مورد بررسی قرار گرفته است. ولتاژ و جریان فازها، چگالی شار مغناطیسی و توزیع شارهای هسته و شارهای پراکندگی در ترانسفورماتور سالم و تحت خطاهای مختلف بررسی شده است. با توجه به اهمیت خطای اتصال کوتاه حلقه‌ها، بیشتر به این خطا پرداخته شده است و اتصال کوتاه تعداد دورهای مختلف و در مکان‌های مختلف طول سیم‌پیچ مورد بررسی قرار گرفته است. توزیع شار مغناطیسی در ترانسفورماتور سالم و برای بارهای مختلف نسبت به محور افقی عبوری از وسط ستون‌های هسته ترانسفورماتور متقارن است. با وقوع انواع خطا در ترانسفورماتور شکل توزیع شار نسبت به حالت سالم ترانسفورماتور تغییر می‌کند و مقدار شارهای پراکندگی زیاد می‌شود. با وقوع خطاهای داخلی در ترانسفورماتور تقارن توزیع شار از بین می‌رود. با قرار دادن حسگرهای شار در مکان‌های مناسب می‌توان تغییرات شار پراکندگی را پایش کرد و از تقارن یا عدم تقارن توزیع شار آگاه شد. با توجه به مقدار شارهای پراکندگی (ALF) و عدم تقارن توزیع شار (ALFA)، وقوع انواع خطا در ترانسفورماتور تشخیص داده می‌شود. واژه‌های کلیدی: ترانسفورماتور قدرت، تشخیص خطا، روش اجزای محدود، شار مغناطیسی، تحلیل شار پراکندگی، اتصال کوتاه، خطای اتصال حلقه به حلقه، تقارن توزیع شار
- Abstract
- Fault in transformer, especially faults leading to failure, cause substantial damages. Therefore, preventing occurrence of these faults is critical for power system operators. Reason for faults in transformers is divided into two categories: internal and external. Major source of transformer faults is degradation of transformer insulation due to electrical, thermal and mechanical stresses. There are many methods for monitoring and fault diagnosis in transformer. They can be categorized as chemical, electrical and mechanical. In this thesis, a three-phase transformer is modeled using two-dimensional finite element method. Transformers behavior in normal conditions and under electrical short circuit faults including turn to turn fault, turn to ground fault and external fault (phase to ground) and also axial displacement of transformer winding are studied. Voltage and current, magnetic flux density and distribution of core flux and leakage flux are investigated in the healthy transformers and under various faults. According to the importance of turn to turn short circuit fault, this fault is more focused on, so short circuit of different number of turns and in different places over the transformer winding is studied. Distribution of magnetic flux in healthy transformer is symmetrical relative to the horizontal axis that passing through the transformer middle core limbs for different loads. Due to various faults in transformer, flux distribution changes compared to the healthy mode and the leakage flux increases. Internal faults in transformer leads to asymmetrical flux distribution. Flux distribution change can be monitored by putting flux sensors in appropriate locations and the symmetry or asymmetry of the flux distribution can be detected. Due to the leakage flux value and the asymmetry of the flux distribution, the incidence of transformer faults are diagnosed. Keywords: Power transformer, Faults diagnosis, Finite element method, Magnetic flux, Leakage flux analysis, Short circuit, Turn to turn fault, Flux distribution symmetry.
