This study presents a generalized methodology to predict the transformer winding deformation profile through Sweep Frequency Response Analysis using Finite Element Method based Magneto Structural Analysis and proposed modified equivalent circuit. Monitoring and diagnosis of fault in any power apparatus is necessary to increase the quality life of the apparatus. In general all the power transformers are designed to withstand the mechanical forces due to short circuit faults. However, mechanical forces may exceed the specified limits during severe incidents leading to winding deformation. Winding deformation is one of the causes for the power transformer outages. In the present work, deformation profile of the winding for different short circuit currents are computed using Finite Element Method based Magneto-structural analysis. The change in circuit parameters of the deformed windings are computed using Finite Element Method based field analyses and the corresponding Sweep Frequency Responses are obtained using the modified electrical equivalent circuit. From the change in resonance frequencies, the displacement profile of the winding can be predicted which will be useful for design engineers to check the withstand capability of transformer

چکیده

این پژوهش، یک روش کلی برای پیش بینی پروفیل تغییر شکل سیم پیچ ترانسفورماتور از طریق تحلیل جاروب پاسخ فرکانسی با استفاده از روش اجزای محدود بر اساس تحلیل ساختار مغناطیسی و مدار معادل اصلاح شده پیشنهادی ارائه می کند. پایش و تشخیص خطا در هر تجهیز قدرت یکی از الزامات افزایش کیفیت عمر تجهیزات است. به­طور کلی، کلیه ترانسفورماتورهای قدرت برای تحمل نیروهای مکانیکی ناشی از خطاهای اتصال کوتاه طراحی شده اند. با این وجود، ممکن است که شدت این نیروها از حد مشخصی که برای حوادث شدید تعیین شده، فراتر برود و به تغییر شکل سیم پیچ منجر شود. تغییر شکل سیم پیچ یکی از علل خاموشی های ترانسفورماتورهاست. در این پژوهش، پروفیل تغییر شکل سیم پیچ به ازای مقادیر مختلف جریان های اتصال کوتاه، با استفاده از روش اجزای محدود بر اساس تحلیل ساختار مغناطیسی، محاسبه شده است. تغییر در پارامترهای مدار سیم پیچ تغییر شکل یافته با استفاده از روش اجزای محدود، براساس تحلیل میدان و جاروب پاسخ فرکانسی متناظر که با استفاده از مدار معادل الکتریکی اصلاح شده به دست آمده، محاسبه می شود. با تغییر پاسخ فرکانسی، می توان پروفیل جا به جایی سیم پیچ را پیش بینی کرد. این نکته برای مهندسین طراح مفید است و به آنها برای بررسی قابلیت تحمل ترانسفورماتور کمک می ­کند.

1-مقدمه

به طور کلی، دامنه جریان های خطا به رأکتانس اتصال کوتاه ترانسفورماتور موردنظر بستگی دارد (Waters, 1966). این جریان ها باعث ایجاد شار نشتی شدیدی می شوند. این شارها به دو گروه شارهای شعاعی و محوری تقسیم می شوند که شار شعاعی در اثر نیروهای شعاعی و شار محوری در اثر نیروهای محوری ایجاد می شود...