Transformatörlerde devreye girme anında oluşan darbe akımları
Inrush currents which occur when switching on transformers
Yazar: HAŞİM GÖKHAN KÜÇÜKÖMER
Danışman: PROF.DR. EMİN TACER
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bir transformatörün enerjilendirildigi anda olusan darbe karakteristikli mıknatıslanmaakımlarının sebebi transformatörün çekirdegindeki geçici asırı akılardır. Bu olay, egerbesleme kaynagının empedansı büyük ise gerilim çökmelerine ve set degerleri sınırlaraçok yakın yapılmıs ise asırı yük veya diferansiyel rölelerin açmasına sebebiyet verebilir.Yapılan incelemeler devreye girme akımının su faktörlerden etkilendigini göstermistir :Enerjilenme anında gerilim dalgasının hangi noktada oldugu, enerjilenme anındaçekirdekteki artık akının genligi ve kutbu, birincil sargı devresinin toplam direnci, güçkaynagının indüktansı, enerjilenen sargı ile transformatörün çekirdegi arasındaki havaçekirdekli indüktans, transformatör çekirdeginin geometrisi ve çekirdek malzemelerinintasıyabilecegi en yüksek akı kapasitesi.Kontrollü kapama ve öndirenç ekleme yöntemlerinin bu akımları önleme imkanıverecegi görülmüstür. Kontrollü kapama yönteminde, uygun kapama, devreye girmeakımlarını teorik olarak tamamen yok edilebilecektir. Öndirenç ekleme yöntemi ise iyibilinen diger bir metottur ve uzun yıllardır kullanılmaktadır.Diferansiyel röleler devreye girme akımını bir iç arıza olarak algıladıgı için, arızaakımları ile devreye girme akımlarını ayırt etmeye yarayacak yöntemlere ihtiyaç vardır.Devreye girme akımları asimetrik bir yapıya sahip oldugundan dolayı, harmonikspektrumunda çift harmonikler baskındır, özellikle ikinci harmonik. Bu özelkarakteristikten dolayı, temel ve ikinci harmonik bilesenleri baz alınarak devreye girmeakımları iç arızalardan ayırt edilebilir.Çalısmada, yukarıda yazılanlar ısıgında, devreye girme akımlarının analitik ve nümerikanalizi degerlendirilmistir. MATLAB kullanılarak yapılan nümerik analiz ile analitikyöntemlerden elde edilen sonuçlar karsılastırılmıs ve pratikte kullanılabilecek bir takımdegerlendirmeler yapılmıstır.Anahtar Kelimeler: Transformatör, devreye girme akımı

Abstract:
The magnetizing inrush currents which occur at the time of energization of atransformer is due to temporary overfluxing in the transformer core. It may cause amomentary dip in the voltage if the impedance of the source of excitation isconsiderable, and it may also trip overload or common differential relays, if these havebeen set too close. The investigations show that, the inrush current can be affected bythe following factors : The point-on-voltage wave at the instant of energization, themagnitude and the polarity of the remanent flux in the core at the instant ofenergization, the total resistance of the primary winding circuit, the power sourceinductance, the inductance of the air core in between the energizing winding and thetransformer core, the geometry of the transformer core, the maximum flux carryingcapability of the core materials.It is obtained that, controlled switching and preinsertion resistor methods canpotentially eliminate these currents. In controlled switching method, optimal closing cantheoretically result in the complete elimination of inrush currents. Preinsertion resistorsis another well know method and it is being used for several years.Since the differential relays see the inrush current as an internal fault, some method ofdistinguishing between fault and inrush current is necessary. Due to the asymmetricalnature of the inrush currents, even harmonics appear to be dominant ones in theharmonic spectrum, in particular the second harmonic. Because of this distinctcharacteristic, any internal fault and inrush current can be distinguished on the basis offundamental and the second harmonic components.In this study, analytical and numeric analysis of the inrush currents have been evaluatedin regard with above written aspects. Numerical analysis computed by MATLAB hascompared with results of analytical methods and some practical evaluations areobtained.Keywords: Transformer, inrush current