İki farklı dağıtım transformatörün sonlu elemanlar yöntemi ile manyetik alan ve termal analizi
Magnetic fields and thermal analysis of two different distribution transformers using finite element methods
Yazar: HUSNUL AMALIA ARIANI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET KARAKAYA ; PROF. DR. İRES İSKENDER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Solar enerjisinin gelişmesi ve yaygınlaşmasıyla beraber daha karmaşık güç dağıtım sistemine ve daha fazla güç elektronik araçlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bunlar daha fazla harmonik bileşenlerin üretilmesine neden olmaktadır. Güç sistem harmoniklerinin, dağıtım transformatörünün verimini ve faydalı ömrünü olumsuz olarak etkilediği görülmektedir. Bu tez çalışması, Sonlu Elemanlar Yöntemine dayalı bilgisayar destekli gelişmiş benzetim programı yardımıyla üç faz 250 kVA ve 160 kVA dağıtım transformatörünün teorik hesaplamalarını ispatlamıştır. Manyetik alan davranışları, boşta ve yükte çalışmasında kayıp sonuçları incelenmiştir. Bu yüksek lisans tezi, analiz parametrelerinin tanımlanması ve sonuçların elde edilmesi ile ilgili detaylı açıklamalar sunmuştur. Ayrıca, manyetik alan büyüklüğü ve transformatörün toplam kaybını elde etmek için hesaplama yöntemleri tezin içerisine dâhil edilmiştir. Tezin beşinci bölümünde, Kararlı- Rejim Isı İletimi ile kayıpların sonucunda transformatörün üzerinde meydana gelen ısınmalar incelenmiş ve IEEE C57.96-1999 standardına göre transformatörün faydalı ömrü tahmin edilmiştir. Fotovoltaik sisteme bağlanan transformatörün faydalı ömrü, normal çalışma durumuna göre %31 kadar azalması beklenmiştir. Analizin doğruluğu ve güvenirliği teorik hesaplama sonuçlarıyla ispat edilmiştir. Bu çalışma sonuçları, daha fazla kayıp ve ısınma üretilerek fotovoltaik sistemin dağıtım transformatörünü olumsuz olarak etkilediğini göstermektedir.

Abstract:
With the developments and the growth of solar energy, demands for a more complex power distribution system and more power electronic devices need to be used in the system are raising. These cause more harmonic components to be generated. It is observed that power system harmonics negatively affect the efficiency and the useful life of a distribution transformer. This thesis verify the theoretical calculations of a three-phase 250kVA and 160 kVA distribution transformer using an computer based-advanced simulation program that runs based on finite elements method (FEM), by analyzing its magnetic field behaviors and losses under no-load and full-load working conditions. This thesis presents detailed explanations on defining the parameters and obtaining the results, and also the calculation method for determining the magnitude of the magnetic field and the total losses of the transformer. In chapter 5 of the thesis, the temperature rise on the transformer is examined using steady-state thermal analysis and the useful life of the transformer is estimated based on the IEEE C57.96-1999 standard. The useful life of a transformer connected to the photovoltaic system is expected to decreases by 31% compared to its normal working conditions. The accuracy and the reliability of the analysis are confirmed by theoretical calculation results. These analysis results showed that the photovoltaic system affects the distribution transformer negatively by producing higher losses and heat.