محاسبه پارامترهای مدل مشروح به روش اجزا محدود (fem) جهت تحلیل استقامت عایقی ترانسفورماتورهای خشک در برابر موج ضربه

ترانسفورماتورها در حین کار با انواع مختلفی از استرس های ولتاژ بالا روبرو می شوند که از برخورد صاعقه، عملیات کلیدزنی و یا اغتشاشات سیستم ناشی می شوند. در شرایط عادی ولتاژ به طور خطی در سیم پیچ توزیع می شود اما توزیع ولتاژ ضربه در داخل سیم پیچ غیر خطی بوده و باید با تشکیل یک مدار معادل متشکل از عناصر l, r و c موسوم به مدل مشروح مورد تحلیل قرار می گیرد. ترانسفورماتور های خشک رزینی به عنوان نسل جدیدی از ترانسفورماتورهای توزیع، به علت دارا بودن مزایای مختلف نسبت به انوع روغنی اخیرا بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. ویژگی های منحصر به فرد این ترانسفورماتورها قابلیت استفاده از آنها را در محیط هایی مانند مناطق مسکونی و بیمارستانها فراهم نموده است. در این پایان نامه روشی برای مدل سازی فرکانس بالای ترانسفورماتورهای خشک رزینی ارایه شده است. برای این منظور از یک مدل مشروح استفاده شده و ابتدا پارامترهای مدل مشروح با استفاده از fem در فرکانس صفر محاسبه شده و با نتایج روش تحلیلی نیز مقایسه شده است. سپس اندازه گیری بر روی یک ترانسفورماتور نمونه آزمایشگاهی ساخته شده در شرکت ایران ترانسفو در هر دو حوزه زمان و فرکانس انجام گرفته و با توجه به نتایج تست، سه حالت اتصال اصلی برای ترمینال های سیم پیچ های lv و hv تشخیص داده شده و شبیه سازی ها بر اساس این سه حالت اتصال اصلی مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادامه به منظور افزایش دقت محاسبات، روشی جدید برای محاسبه همزمان مقادیر اندوکتانس و مقاومت بر حسب فرکانس با استفاده از fem ارایه شده است. روش بکار رفته بر پایه محاسبه امپدانس های خودی و متقابل در هر فرکانس مشخص استوار می باشد. مقایسه میان نتایج روش پیشنهاد شده و نتایج اندازه گیری نشان می دهد که در دو حالت اول از سه حالت اتصال اصلی، نتایج شبیه سازی پاسخ فرکانسی با نتایج آزمایش کاملا سازگار می باشد. همچنین اثر فرکانسی هسته با استفاده از تیوری نفوذپذیری مختلط معادل مورد بررسی قرار گرفته و اثبات شده که در اتصال اصلی سوم (hv از انتها باز و lv از یک یا دو سر باز)، اثر هسته کاملا مشهود بوده و می بایست در محاسبات در نظر گرفته شود. پس از تکمیل شدن مدل فرکانسی ترانسفورماتور و اطمینان از صحت مدل در همه حالات، توزیع ولتاژ تحت موج ضربه کامل و بریده در اتصالات اصلی محاسبه شده و میدان الکتریکی و تنش های وارده بر مواد عایقی مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه میان نتایج بدست آمده از آزمایش و شبیه سازی نشان می دهد که مدل پیشنهاد شده دارای دقت کافی برای مدل سازی حالت گذرای ترانسفورماتور خشک رزینی می باشد.