مبدل سه سطحی تشدیدی ترکیبی ZCS مبتنی بر ترانسفورماتور دوگانه

Dual-transformer-based hybrid resonant three-level ZCS converter

چکیده
1- مقدمه
2- پیکربندی مدار و اصول عملیاتی
3- طراحی پارامترها
3-1 نسبت دورهای N1 و N2
3-2 خازن تشدیدی Cr
3-3 القاگر تشدیدی Lr
3-4 طراحی بهینه N2 و Cr
4- نتایج تجربی
5- نتیجه گیری
مراجع

چکیده

چکیده یک مبدل سه سطحی تشدیدی ترکیبی شامل ترانسفورماتورهای دوگانه در این مقاله ارائه می شود که برای استفاده از توان فتوولتائیک پراکنده با دسترسی به شبکه توزیع dc ولتاژ متوسط مناسب است. مبدل پیشنهادی می تواند بوسیله افزودن یک مدار کنترل به مدار سه سطحی (TL) نقطه خنثی سنتی کلمپ شده (NPC) به دست آید که این منجر به یک مدار TL اساسی عمل کننده با یک چرخه کاری ثابت می شود. مدولاسیون پهنای پالس (PWM) برای مدار کنترل برای تحقق کلیدزنی های جریان صفر در مدار IT اساسی اتخاذ می شود که بیشتر توان را در محدوده بار کامل انتقال می دهد. در نتیجه، اتلاف کلیدزنی مبدل می تواند بطور قابل توجهی کاهش یابد. تاثیرات نسبت دورهای دومین ترانسفورماتور و ظرفیت تشدید بر جریان کلید، مقدار پیک ولتاژ تشدید و مقدار القایش تشدید بطور دقیق بحث شده و اصول طراحی پارامترها مطرح می شوند. در نهایت، یک نمونه اولیه برای اعتبارسنجی عملکرد مبدل پیشنهادی ساخته می شود.

1- مقدمه

با پیشرفت علم و فناوری، سطح فناوری سلول خورشیدی در چند سال گذشته افزایش یافته است. هزینه تولید توان فتوولتائیک به سرعت کاهش یافته و ظرفیت تولید توان تا حد زیادی افزایش یافته است. در چند سال آینده، تمرکز توسعه تولید توان فتوولتائیک در چین از یک ایستگاه توان متمرکز به یک سیستم تولید توان پراکنده تغییر خواهد کرد. در سال 2017، تولید توان فتوولتائیک پراکنده چین 19GW را اضافه خواهد کرد (هو و لیو، 2017؛ کیما و محمود، 2019؛ کیما، 2020). توان فتووتائیک پراکنده یک خروجی DC را تولید می کند که بطور مستقیم به شبکه توزیع AC متصل است. بنابراین، دسترسی PV پراکنده به شبکه های توزیع توان DC می-تواند بسیاری از لینک های محاسباتی را کم کند. این مورد منجر به هزینه عملیاتی پایین، قابلیت اطمینان بالا و اتلاف های انتقال پایین می شود (جیانگ و ژنگ، 2012؛ سونگ و همکاران، 2013).

Abstract

A hybrid resonant three-level converter comprised of dual transformers is proposed in this paper, which is suitable for the application of distributed photovoltaic power accessing the medium voltage dc distribution network. The proposed converter can be obtained by adding a control circuit into the traditional neutral point clamped (NPC) three-level (TL) circuit, achieving the basic TL circuit operating with a fixed duty cycle. Pulse width modulation (PWM) is adopted for the control circuit to realize zero current switchings for the basic TL circuit, which delivers most of the power, under full load range. As a result, the switching loss of the converter can be significantly reduced. The influences of the turn ratio of the second transformer and resonant capacitance on the switch current, the peak value of resonant voltage, and the value of the resonant inductance value are discussed in detail, and the parameters design principles are put forward. Finally, a prototype is built to verify the performance of the proposed converter.

1- Introduction

With the advancement of science and technology, the level of solar cell technology has been greatly improved in the past few years. The cost of photovoltaic power generation has been dropped rapidly, and the capacity for power generation has been greatly increased. In the next few years, the focus of the development of photovoltaic power generation in China will shift from a centralized power station to a distributed power generation system. In 2017 China’s distributed photovoltaic power generation will add 19GW (Hu and Liu, 2017; Cheema and Mehmood, 2019; Cheema, 2020). The distributed photovoltaic power generates a DC output which is basically directly connected to the AC distribution network. Therefore, distributed PV access to DC power distribution networks can save many commutation links. It has a low operating cost, high reliability and low transmission losses (Jiang and Zheng, 2012; Song et al., 2013).

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مبدل سه سطحی تشدیدی ترکیبی ZCS مبتنی بر ترانسفورماتور دوگانه

Dual-transformer-based hybrid resonant three-level ZCS converter

مدل سازی شار نشت ترانسفورماتورهای چند سیم پیچ برای شبیه سازی های سطح سیستم

Leakage Flux Modeling of Multi-Winding Transformers for System-Level Simulations

چکیده

مقدمه

مدل سازی

اعتبارسنجی با آزمایش مدار اتصال کوتاه

اعتبارسنجی با سیستم الکترونیک نیرو

نتیجه گیری

چکیده

در ترانسفورماتورهای چند سیم پیچی، هندسه های مختلفی از سیم پیچ های تکی به مسیرهای شار نشتی نامتعادل منجر می شود. این عدم تعادل بر رفتار مبدل های الکترونیک نیرو اثر می گذارد، که در آن مبدل ها این ترانسفورماتورها به کار می روند. این اثر رویکردی را برای مدل سازی مسیر شار نشتی ترانسفورماتور همراه با ساختار چند سیم پیچی مکرر با استفاده از مدار مغناطیسی نفوذپذیری ارائه می کند. این مدل از عناصر بزرگ تشکیل شده است، در شبیه سازی سیستم-سطح مربوط به مدارهای الکتریکی می تواند یکپارچه باشد و در شبیه سازی حوزه زمانی به دقت خوبی دست پیدا می کند. با توجه به مزایای ساختار تکراری، این مدل به تعداد بسیار محدودی از پارامترهای نیاز دارد، می توانند به راحتی از اطلاعات هندسی و تنها با آزمایشات کمی به دست آیند. درستی این مدل از نظر تجربی در ترانسفورماتور چند سیم‌پیچی متصل به دستگاه های الکترونیکی ثابت شده است.

نتیجه گیری

این مقاله با استفاده از نفوذ-ظرفیت و بر اساس مدار، مدل سازی ترانسفورماتور چند سیم پیچی را نشان می-دهد. این مدل پیشنهادی در زمان یکپارچگی با شبیه سازی سیستم-سطح و ترکیب با مبدل های نیرو، پتانسیل تولید مجدد مسائل مداری مربوط به عدم تعادل در کوپلینگ شار نشتی را دارد. با استفاده از اطلاعات مربوط به هندسه تکراری و متقارن، فرایند تشخیص پارامتر مربوط به مسیر شار نشتی می تواند با آزمایشات تجربی زیادی انجام شود. نتایج حاصل از این مدل پیشنهادی مطابقت خوب با آزمایش سخت افزار را تحت طرح های زیاد مدار اتصال کوتاه و ترکیب با مبدل های الکترونیکی نیرو نشان می دهد. با این مدل پیشنهادی، اثرات ناشی از مسیر شار نشتی نامتعادل می تواند به طور بالقوه در فاز طراحی مبدل های نیرو مشخص شود. آثار آینده باید در مسیر گسترش این رویکرد تا ترانسفورماتورهای سه فاز و تغییر فازی با تنظیمات مختلف سیم پیچی قدم بردارند، همچنین اعتبار این مدل از طریق موارد ناپایدارتر تأیید خواهد شد، مثلاً هنگام آغاز سیستم های مبدل نیرو.

Abstract

In multiwinding transformers, different geometry of the individual windings leads to unbalanced leakage flux paths. The unbalance affects the behavior of the power electronic converters, where these transformers are used. This paper proposes an approach to model the leakage flux path of transformer with repetitive multiwinding structure using permeance magnetic circuit. The model is composed of lumped components, it can be seamlessly integrated into system-level simulation of power electronic circuits and achieve good accuracy in time-domain simulation. Taking advantage of the repetitive structure, the model requires very limited number of parameters, which can be easily obtained from the geometry information together with only a few experimental tests. The fidelity of the model is experimentally confirmed on a multiwinding transformer prototype connected to power electronic devices.

V- CONCLUSION

This paper has demonstrated the modelling of multi-winding transformer using permeance-capacitance based magnetic circuit. The proposed model has the potential to reproduce circuit issues related to the unbalance in leakage flux coupling when integrated into system-level simulation combined with power converters. Via making use of information about the repetitive and symmetrical geometry, the parameter identification process of the leakage flux path can be done from only a few experimental tests. The result from the proposed model shows good match to the hardware test, under a plenty of short-circuit schemes and in operation combined with power electronic converters. With the proposed model, effects that arise from the unbalanced leakage flux path could potentially identified during the design phase of the power converters. Future work will be invested in extending this approach to 3-phase phaseshifted transformers with different winding configurations, also fidelity of the model will be further verified via more transient cases e.g. during start-up of the power converter systems.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدل سازی شار نشت ترانسفورماتورهای چند سیم پیچ برای شبیه سازی های سطح سیستم

Leakage Flux Modeling of Multi-Winding Transformers for System-Level Simulations

توپولوژی بهبودیافته برای مبدل های AC / DC چند پالسی در سیستم های HVDC و VFD : عملکرد در حالت های تخریب شده

An Improved Topology for Multi-pulse AC/DC Converters within HVDC and VFD Systems: Operation in Degraded Modes

چکیده

I. مقدمه

II. توپولوژی سنتی یک عملیات یکسو کننده AC/DC چند پالسی در یک حالت تخریبی

III. توپولوژی پیشنهادی: تراسفورماتور Z/z

IV. یک روش پیاده سازی از یک تراسفورماتور Z/z الکترونیک سه مرحله ای

A. اصل کلی

B. تحلیل خلاصه شده فازور ولتاژ برای طراحی سیم پیچ های تغییر تَپ

C. پیاده سازی یکسو کننده 24-پالسی

D. معماری کنترل یک سیستم یکسو کننده 24 پالسی

E. یادداشتی بر پیاده سازی سیستم صنعتی

V. شبیه سازی و تحلیل آزمایشی

A. نتایج و راه اندازی شبیه سازی

B. مقایسه عملکرد بین توپولوژی استاندارد (شکل 2) و توپولوژی فرضی (شکل 3)

C. نصب آزمایشی و نتایج

VI. نتیجه گیری

منابع

چکیده

 یک توپولوژی بهبود یافته برای یک مبدل چند پالسی AC/DC براساس عملیات ماژول های یکسو کننده  6-پالسی در یک حالت تخریبی، بیان می شود. کاربرد اصلی آن، سیستم های انتقال توان جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) و درایو فرکانس متغیر (VFD) است، که در آن قابلیت اطمینان، و در دسترس بودن، و قابلیت نگهداری، مهمترین الزامات هستند. یک مفهوم جدید تحت عنوان، “تراسفورماتور Z/z الکترونیکی سه مرحله ای” را مورد بحث قرار می دهیم که ولتاژهای جداگانه با زاویه های قابل تنظیم تغییر فاز و نسبت های ولتاژ را ارائه می کند. تعداد ماژول های یکسو کننده معیوب قابل پذیرش در مرحله طراحی، تعریف می شوند. چنین ویژگی هایی، سیستم های یکسو کننده AC/DC را توانمند می کنند تا ماژولار و قابل تنظیم باشند. در مقایسه با توپولوژی های معمول، ساختار پیشنهادی می تواند به صورت بهینه بعنوان یک یکسو کننده 18-پالسی، 12-پالسی، یا 6-پالسی در شرایط معیوب تراسفورماتورهای محلی یا ماژول های یکسو کننده، عمل کند. یک روش اجرایی برای یک یکسو کننده 24-پالسی تخریبی با معماری کنترل آن شامل واحد فرمان، مورد بحث قرار می گیرد. یک مبدل AC/DC 18-پالسی، 18 kVA، 1.5kV، مرتبط با کنترل سیستم زمان واقعی، طراحی و آزمایش می شود. نتایج امید بخش، مفهوم جدید را تایید می کنند. 

I. مقدمه

قابلیت اطمینان، در دسترس بودن و قابلیت نگهداری (RAM) انتقال DC ولتاژ بالا (سیستم های انتقال توان جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC)) و سیستم های درایو فرکانس متغیر  (VFD) ، معیار کلیدی برای تامین موثر تقاضای کلی برای تولید توان الکتریکی هستند [1]- [3]. در این سیستم ها، فناوری مبدل تعویض بار (LCC) برای AC/DC توان بالا و تبدیل DC/AC ، نه تنها DC پالسی یا توان AC را ارائه می کند، بلکه همچنین یک رابط کارامد و باکیفیت با توان بالا را برای سیستم های AC ارائه می کنند. علاوه براین، نیاز به بررسی قابلیت اطمینان LCC چند پالسی در پروژه سیستم های انتقال توان جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) ژوندانگ-سیچوآن وجود دارد که در چین راه اندازی شد تا درک بهتری از توان و سرمایه گذاری های درگیر در ایجاد قابلیت اطمینان LCC چند پالسی وجود داشته باشد (2015,±1100 kV, 10 GW, 2600 km) [6]. شکل 1، خلاصه ای از کاندیدهای بالقوه برای یک یکسو کننده AC/DC چند پالسی برای سیستم های توان بالا را نشان می دهد.

VI. نتیجه گیری

این مقاله، یک توپولوژی بهبود یافته یک سیستم یکسو کننده AC/DC چند پالسی را ارائه می کند تا عملیات حالت تخریبی سیستم های VFD و HVDC را با تراسفورماتور معیوب یا ماژول یکسو کننده،  اما با انحراف قابل قبول جریان جانبی شبکه توانمند کند. این سیستم تحلیلی مبتنی بر یک سیستم یکسو کننده 24 پالسی با چهار تراسفورماتور سه فازی جداگانه است، که تراسفورماتورهای Z/z الکترونیک نامیده می شوند، زیرا زاویه های تغییر فاز آنها و نسبت های ولتاژ از طریق فرمان الکترونیک قابل تنظیم هستند. پیکربندی پیشنهادی، ساختار معمولی یک سیستم یکسو کننده 24 پالسی را از طریق معرفی توانایی برای تنظیم، بهبود می دهد و انحراف جریان جانبی شبکه را در یک حالت تخریبی، بهبود می دهد.

Abstract

An improved topology for a multipulse ac/dc converter based on six-pulse rectifier modules operating in a degraded mode is described. Its main application is HVDC and variable-frequency-drive systems, where reliability, availability, and maintainability are the most critical requirements. A new concept, called “three-phase electronic Z/z transformers,” which provides separated voltages with reconfigurable phase-shifting angles and voltage ratios, is discussed. The number of acceptable faulty rectifier modules is defined at the design stage. Such features enable ac/dc rectifier systems to be modular and reconfigurable. In contrast with conventional topologies, the proposed structure can operate optimally as an 18-pulse, 12-pulse, or six-pulse rectifier in faulty conditions of local transformers or rectifier modules. An implementation method for a degraded 24-pulse rectifier with its control architecture including the Z/z transformers’ command unit is discussed. A 1.5-kV, 18-kVA, 18-pulse ac/dc converter associated with a real-time system control is designed and tested. Promising results validate the new concept.

I. INTRODUCTION

ELIABILITY, availability and maintainability (RAM) of high-voltage DC (HVDC) transmission and variable frequency drive (VFD) systems are the key criteria to effectively secure the global demand for the generation of electric power [1] – [3]. In these systems, the load commutated converter (LCC) technology for very high-power AC/DC and DC/AC conversion not only provides pulsating DC or AC power, but also an efficient and high-power quality interface to AC systems (e.g., grid, motors) [1] – [4], [3] – [6]. In addition, there is the need to study the reliability of multi-pulse LCC in the Zhundong-Sichuan HVDC project which was launched in China to better understand the power and investments involved in making multi-pulse LCC reliable (2015, ±1100 kV, 10 GW, 2600 km) [6]. Figure 1 is a summary of potential candidates for a multi-pulse AC/DC rectifier for high-power systems.

VI. CONCLUSION

This paper proposed an improved topology of a multi-pulse AC/DC rectifier system to enable a degraded mode operation of VFD and HVDC systems with a faulty transformer or rectifier module but with acceptable grid side current distortion. The analyzed system is based on a 24-pulse rectifier system with four separated three-phase transformers, which are called electronic Z/z transformers, since their phase shifting angles and voltage ratios are reconfigurable through electronic command. The proposed configuration improves the conventional structure of a 24-pulse rectifier system, introducing the ability to adjust and improve the grid side current distortion in a degraded mode.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

توپولوژی بهبودیافته برای مبدل های AC / DC چند پالسی در سیستم های HVDC و VFD : عملکرد در حالت های تخریب شده

An Improved Topology for Multi-pulse AC/DC Converters within HVDC and VFD Systems: Operation in Degraded Modes

القا کننده جفت شده بر مبنای متد اندازه گیری جریان مستقیم برای مبدل های بدون ترانسفورماتور متصل به شبکه

Coupled-Inductor-Based DC Current Measurement Technique for Transformerless Grid-Tied Inverters

چکیده

1. مقدمه

2.روش اندازه‌گیری جریان DC پیشنهاد شده

3. طرح کنترل مبدل PV در حالت متصل به شبکه با روش پیشنهادی

4. تایید یا اثبات تجربی

5.نتیجه گیری

چکیده

مبدل‌های فتوولتائیک (PV) متصل به شبکه باید چندین تقاضا را برآورده کنند، این تقاضا ها شامل کارایی بالا و کاهش هزینه و پیچیدگی سیستم کلی می‌باشد. از این رو عملیات بدون ترانسفورماتور برای دستیابی به تقاضا های ذکرشده مفید می‌باشد. در ضمن، چنین عملیاتی منجر به ناکارامدی های متعددی مانند تزریق مولفه جریان مستقیم به داخل شبکه می‌شود، این مولفه باید بمنظور اجتناب از برخی اثرات مانند اشباع ترانسفورماتور ها در شبکه توزیع، بطورموثری کاهش یابد. از سوی دیگر محدود کردن این مولفه تا چند میلیآمپر با توجه به خطای اندازه‌گیری مختلف، یک مشکل چالش برانگیز می‌باشد. بر این اساس، روش‌های مختلف مسدود سازی و اندازه‌گیری پیشنهاد شده جهت غلبه بر این مشکل مورد مطالعه قرار گرفته است، که برخی از معایب در کنار هر روش، مانند پیچیدگی پیاده‌سازی، مشکلات ولتاژ حالت مشترک و فیلتر مورد نیاز زیاد مشاهده می‌شوند. علاوه بر این، هیچکدام از آنها مستقیما مولفه dc را اندازه‌گیری نمی‌کنند، اما با استفاده از روش‌های مختلف، مقدار آن را پیش‌بینی می‌کنند. از این‌رو، این مقاله یک روش جدید برای اندازه‌گیری مولفه dc با دقت بالا، با استفاده از القا‌کننده جفت‌شده همراه با حسگر جریان اثر هال با رنج کم بمنظور دستیابی به حداقل هزینه ههکن با حداکثر دقت ممکن را پیشنهاد می‌دهد. این روش پیشنهادی بمنظور بررسی و تایید اصل عملیات مورد بررسی، تجزیه و تحلیل قرار گرفته و بصورت تجربی آزمایش شده‌است. همچنین اندازه‌گیری تجربی مولفه جریان مستقیم با استفاده از مبدل منبع ولتاژ (VSI) متصل به شبکه بدون ترانسفورماتور 5 کیلوولت‌آمپر با و بدون روش پیشنهادی به منظور تایید عملیات، توصیف شده است.

 نتیجه گیری

این مقاله روش اندازه گیری مولفه جریان dc بر مبنای القاکننده جفت شده را برای مبدل های بدون ترانسفورماتور های متصل به شبکه پیشنهاد کرد. مزیت های در کنار این روش، هزینه کم، سادگی و دقت بالا می باشد. در همین حال، حسگر های جریان اضافی مورد استفاده قرار می گیرند، این حسگر ها دارای رنج یا دامنه کوچکی می باشند. برخلاف همه روش های اندازه گیری مرسوم، روش اندازه گیری پیشنهاد شده قادر به اندازه گیری مولفه dc خود می باشد، یعنی مقدار آن از آفست dc اندازه گیری شده بین خروجی های مبدل را پیش بینی نمی کند. روش اندازه گیری پیشنهاد شده بصورت آزمایشی تایید شد و در یک مبدل منبع ولتاژ 5 کیلو ولت آمپر سه فاز سه سیمه بدون ترانسفورماتور متصل به شبکه آزمایش شد که در آن مولفه dc بطور موثر از 60 میلی آمپر به 2 میلی آمپر، کاهش یافت.

Abstract

Grid-tied photovoltaic inverters must fulfill several requirements, including high efficiency and reduced cost and complexity of the overall system. Hence, transformerless operation is advantageous in order to achieve the prior requirements. Meanwhile, such operation results in several demerits, such as the dc current component injection into the grid. This component should be effectively mitigated in order to avoid some impacts, such as the saturation of the transformers in the distribution network. On the other hand, limiting this component up to few milliamperes is a challenging issue due to the various measurement errors. Accordingly, different blocking and measurement techniques have been proposed and studied to overcome this issue, where some demerits are seen behind each technique such as the implementation complexity, the common-mode voltage problems, and the high filter requirements. Moreover, none of them measures the dc component directly, but predicts its value using different approaches. Hence, this letter proposes a new technique to measure this dc current component with high accuracy using a coupled inductor combined with a small-range Hall effect current sensor in order to achieve the lowest possible cost with the highest possible accuracy. The proposed technique is introduced, analyzed, and tested experimentally to verify its principle of operation. Also experimental measurement of the dc current component using a 5-kVA transformerless grid-tied voltage-source inverter is introduced with and without the proposed technique in order to validate its operation.

V. CONCLUSION

This paper has proposed a coupled-inductor-based dc current component measurement technique for transformerless grid-tied inverters. The merits behind this method are low cost, simplicity, and high accuracy. Meanwhile, additional current sensors are used, but these sensors has a small range. Unlike all the conventional measurement techniques, the proposed one is able to measure the dc component itself, i.e. it does not predict its value from the measured dc offset between the inverter outputs. The proposed measurement technique is verified experimentally and tested in a 5 kV A three-phase three-wire transformerless grid-tied voltage source inverter, in which the dc component has been effectively reduced from 60 mA to 2 mA.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

القا کننده جفت شده بر مبنای متد اندازه گیری جریان مستقیم برای مبدل های بدون ترانسفورماتور متصل به شبکه

Coupled-Inductor-Based DC Current Measurement Technique for Transformerless Grid-Tied Inverters

افزایش حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور قدرت برای بهبود امنیت و قابلیت اطمینان

Enhancing Power Transformer Differential Protection to Improve Security and Dependability

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

افزایش محافظت دیفرانسیل مبدل قدرت برای ارتقای امنیت و قابلیت اطمینان

Enhancing Power Transformer Differential Protection to Improve Security and Dependability

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تاثیر تنش ‌های مختلف بر روی برق رسانی جریانی روغن ترانسفورماتور

Impact of various stresses on the streaming electrification of transformer oil

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تاثیر تنش ‌های مختلف بر روی برق رسانی جریانی روغن ترانسفورماتور

Impact of various stresses on the streaming electrification of transformer oil

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

توسعه شاخص بر اساس آنالیز روغن برای برآورد سطح خطر ترانسفورماتورهای قدرت

Development of Indicator Based on Oil Analysis for Estimating Risk Level of Power Transformers

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

توسعه شاخص مبتنی بر تحلیل روغن برای تخمین سطح خطر ترانسفورماتورهای قدرت

Development of Indicator Based on Oil Analysis for Estimating Risk Level of Power Transformers

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

الگوی توزیع حرارت در ترانسفورماتور پر شده با روغن در موقعیت های متفاوت دمای داغ ترین نقطه

Heat Distribution Pattern of Oil-filled Transformer At Different Hottest Spot Temperature Locations

Abstract

Sustained high temperature on transformer insulation systems is one of the main causes of its accelerated degeneration. Continuous monitoring of transformer heat distribution could provide useful information on intensity and location estimation for hottest spot temperature (HST) development. Furthermore, faults will aggravate the formation of HST inside the transformer tank. However, there is difficulty in measuring and locating HST in many aged in-service transformer because there are no in-tank sensors installed. Thus HST can be monitored by observing the heat distribution pattern in the transformer. Therefore, this paper aims to investigate the effect of HST on the overall transformer temperature distribution and the heat distribution pattern associated with HST. The focus is on the effect of this heat distribution to the surface of transformer tank for condition monitoring purposes. Simulation of mineral oil-filled distribution transformer (ONAN type) was done by using Finite Element Method Magnetism (FEMM) 4.2 where particular interest was on the transformer cross section. Changes of heat dissipation at the inner and outer transformer body tank were analyzed. The results show that the continuous presence of HST increases oil temperatures as well as inner and outer tank surface temperatures. The existence of HST affects the whole temperature distribution pattern inside the transformer. Thus, the transformer HST can be used as indication of potential inside the transformer. The changes of surface heat near to the HST may also be useful in in-service monitoring the transformer condition.

1 Introduction

Transformer temperature is an important indicator used in transformer monitoring [1]. Every internal transformer fault contributes to the irregularities that may be associated to transformer internal temperature [2]. In their study, [3] have written that because the internal temperature of the transformer affects the external surface temperature, it may be difficult to identify HST at its beginning. However, when transformer temperature profiles are developed, the trends can reveal how temperature changes occurring within and around specific locations can eliminate this difficulty.

Transformer heat distribution normally shows that the temperature at the top of the transformer is higher than temperature at the bottom of the transformer [4]. Therefore, when the temperature gradients transformer is plotted from top to bottom, it will have a gradually decrease. This makes it appropriate to use oil temperature at the top of the transformer as estimation for the HST reading inside the transformer [5].

Transformer HST intensity and estimated location can be determined by monitoring the heat distribution. In their publication, [6] has presented that HST in transformers will normally be caused by overloads or faults and thus occurs around the transformer winding and assembly [6]. Furthermore, [7] have presented that harmonic current can also cause overloads and temperature increase.

This paper uses Finite Element Method Magnetism (FEMM 4.2) software to analysis temperature rise caused by HST around the transformer winding. Furthermore, the paper investigates the effect of different HST locations on the overall transformer heat distribution pattern. The HST simulation was done on 100 kVA mineral oil filled ONAN. A cross section of the transformer is developed from [8] and shown in Fig.1. Thus it is worth mentioning that the study focuses on the effect of different HST locations on heat distribution around the outer surface of transformer tank for condition monitoring purposes.

تقلیل تلفات سرگردان در ولتاژ سوم بوشینگ ها در مخازن ترانسفورماتور قدرت

Reduction of Stray Losses in Tertiary Voltage Bushings in Power Transformer Tanks

چکیده

1- مقدمه

2- شبیه سازی های المان محدود

3- تحلیل المان محدود پارامتری

4- نتیجه گیری

منابع

چکیده

این مقاله تحلیل و محاسبه ای از تلفات سرگردان در مخازنی است که ترانسفورماتور نوع هسته ای سه فاز 75 MVA را پوشش می دهند. تلفات سرگردان در اطراف بوشینگ های دارای جریان بالا با استفاده از شبیه سازی های المان محدود سه بعدی (FE) برآورد می شوند. در ناحیه مورد نظر تلفات سرگردان بالا است و کاهش آن برای اجتناب از حضور هات اسپات ها در کاور مخزن ترانسفورماتور قدرت از اهمیت برخوردار است. در این مقاله، از یک دریچه فولادی ضدزنگ (SSI) غیرمغناطیسی به شکل L برای کاهش تلفات سرگردان در بوشینگ های ولتاژ سوم (TVBs) این ترانسفورماتور استفاده می شود. تلفات سرگردان در کاور مخزن برای سطح بارگذاری 30% دو مورد را در نظر می گیرد: 1) زمانی که هیچ SSI وجود ندارد، و 2) زمانی که SSI در نظر گرفته می شود. کاهش تلفات سرگردان در کاور مخزن ترانسفورماتور قدرت به اجتناب از وجود اسپات های خطرناک دارای دمای بالا کمک می-کند. هات اسپات می تواند میزان روغن ترانسفورماتور را کاهش دهد و آنها می توانند هنگام عملیات، موجب شکست هایی بالقوه در تجهیزات شوند.

4- نتیجه گیری

شبیه سازی های FE برای محاسبه تلفات سرگردان در کاور مخزن ترانسفورماتور قدرت در ناحیه نزدیک به بوشینگ های جریان بالا اجرا شد. تلفات سرگردان در ناحیه TVBs تحت شرایط باز اضافی (30%) محاسبه شد. کاور مخزن همراه و بدون همراهی صفحه فولاد ضدزنگ غیرمغناطیسی تحلیل شد. تلفات سرگردان بالا در ناحیه TVBs یافت شد. برای کاهش تلفات سرگردان یک SSI غیرمغناطیسی به ناحیه بوشینگ های ولتاژ سوم جوش شد. کاهش تلفات حاصل با استفاده از یک SSI غیرمغناطیسی در کاور ترانسفورماتور 83% بود. تلفات سرگردان در کاور مخزن همراه و بدون همراهی SSI برای دامنه وسیعی از جریانات الکتریکی در ولتاژ سوم بوشینگ های ترانسفورماتور قدرت با استفاده از شبیه سازی های FE پارامتری محاسبه شد. هنگام استفاده SSI در کاور مخزن ترانسفورماتورهای قدرت، کاهش این نوع از تلفات تأیید شد. نتایج نشان می دهد که استفاده از SSI غیرمغناطیسی در ناحیه TVB برای جریان های Ibush > 4 kA به اجتناب از مسائل گرمایی و حضور هات اسپات ها در کاور مخزن ترانسفورماتورهای قدرت کمک می کند. مؤلفان در نظر گرفتن طرح روش شناسی تحلیل تلفات سرگردان را در این نواحی پیشنهاد می دهند، نواحی ای که رساناها جریانات بالایی را حمل می کنند و به دیواره های مخزن نزدیک هستند (بوشینگ هایی با ولتاژ پایین).

Abstract

This paper presents an analysis and computation of stray losses in the tank cover of a 75 MVA three-phase coretype transformer. Stray losses in the region surrounding high current bushings are estimated using 3D Finite Element (FE) simulations. In the considered region the stray losses are high and its reduction is important to avoid the presence of hot spots in the tank cover of power transformer. In this paper, an L-shape non-magnetic Stainless Steel Insert (SSI) is utilized to reduce the stray losses in the region of the Tertiary Voltage Bushings (TVBs) of the transformer. Stray losses in the tank cover are estimated for a level of overload of 30% considering two cases: 1) When there is no SSI and 2) When the SSI is considered. The reduction of stray losses in the tank cover of power transformers helps to avoid the presence of dangerous high temperature spots. Hot spots can degrade the transformer oil and they can produce a potential failure of the equipment during operation.

IV- CONCLUSIONS

FE simulations were performed to calculate the stray losses in the tank cover of a power transformer in the region close to the high current bushings. Stray losses were computed in the region of TVBs under overload condition (30%). The tank cover was analyzed with and without nonmagnetic stainless steel plate. High stray losses were found in the TVBs region. In order to reduce stray loses a non-magnetic SSI was welded in the tertiary voltage bushings region. The loss reduction obtained using a non-magnetic SSI in transformer cover was of 83%. Stray losses in the tank cover with and without SSI for a wide range of electric currents in tertiary voltage bushings of power transformers were calculated using parametric FE simulations. The reduction of this type of losses when using SSI in tank covers of power transformers was verified. Results show that the use of non-magnetic SSI in the TVB region for currents Ibush > 4 kA will help to avoid heating problems and the presence of hot spots in the tank cover of power transformers. Authors recommend including in the design methodology the analysis of the stray losses in the regions where conductors carrying high currents are close to the tank walls (low voltage bushings).

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تقلیل تلفات سرگردان در ولتاژ سوم بوشینگ ها در مخازن ترانسفورماتور قدرت

Reduction of Stray Losses in Tertiary Voltage Bushings in Power Transformer Tanks

شکست ترانسفورماتور به علت حالات گذرای سوئیچینگ القا شده مدار شکن که در صنعت سیمان کاربرد دارد

Transformer failure due to circuit breaker induced switching transients applicable to the cement industry

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

شکست ترانسفورماتور به علت حالات گذرای سوئیچینگ القا شده مدار شکن که در صنعت سیمان کاربرد دارد

Transformer failure due to circuit breaker induced switching transients applicable to the cement industry

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.