Güç transformatörlerinin yaşlanma davranışının incelenmesi ve çeşitli koşullar altında yüklenebilirlik analizi
The loadability analysis and investigation of aging of power transformers under various conditions
Yazar: YUSUF ÇİLLİYÜZ
Danışman: PROF. DR. FARUK ARAS
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Güç transformatörleri, elektrik enerji iletim ve dağıtım sisteminin en önemli ve pahalı elemanlarından birisidir. Bu yüzden, tahmini ömründen azalma olmaksızın uzun yıllar işletilmesi beklenmektedir. Transformatörlerde işletim sırasında yüklenme kabiliyetini ve ısıl durumunu belirleyen en kritik parametre en yüksek sargı sıcaklığıdır. Çünkü bu sıcaklık yaşlanma sürecini hızlandıran en etkin parametrelerden birisidir. Diğer yandan, transformatörlerde kâğıt yalıtkanın yaşlanma sürecine doğrudan etki eden, mineral ve doğal ester gibi farklı yağlar kullanılmaktadır.
Bu tezde, iki ana konu incelenmektedir; ilki güç transformatörlerin ısıl – elektriksel benzetimine dayanan yüklenebilirlik analizi, diğeri ise kâğıt yalıtkanın, mineral yağ ve doğal ester yağ içerisinde çeşitli etkiler altındaki yaşlanmasıdır. Deneysel çalışmalarda ısıl ve elektriksel etkiler altındaki yaşlanma, hem doğal ester yağ hem de mineral yağ ile aynı ortamda karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Sonuçlar, kâğıt yalıtkanın yaşlanmasında sıcaklığın en önemli parametre olduğunu göstermektedir. Ayrıca, SEM ve FTIR gibi diğer testler de göstermektedir ki yaşlanma doğal ester yağda mineral yağa göre daha yavaş seyretmektedir. Yani bozulma doğal ester yağ içerisinde daha yavaş gerçekleşmektedir.

Abstract:
Power transformer is one of the most important and expensive components of power transmission and distribution systems. Therefore, it is expected to the transformer operates for many years without losing of its life expectancy. The hot – spot temperature of transformer's winding is the critical parameter, to define thermal conitions and loading capability of the power transformer beyond its nameplate rating. Because, the aging process of the transformer accelerates due to the hot–spot temperature. Besides, the different insulating oils, such as mineral and natural ester, are widely used in power transformers and they also affect the aging characteristic of the insulating paper. 
In this thesis, two main subjects are investigated. First is the loadability analysis of power transformer based on thermal – electrical analogy, second is the aging of insulation paper in mineral and natural ester oils under different stresses. The aging effects of the new – generation insulating oils (natural ester in particular) on the paper material have been compared to mineral oils under the same operating temperatures and electrical stresses in the experimental studies. The results show that the temperature plays dominant role on aging of the paper material which is used as a main insulator in the transformers. And also, the other tests, SEM and FTIR etc., show that the natural ester oil has significant advantages in accordance with the mineral oil to slow down of the aging of insulation. The experimental stadies of the thesis proves that deformation of the insulating paper in natural ester is lower.