Otpornost ovalnih folijskih namota distribucijskih transformatora na kratki spoj

doctoral thesis

• Title (english): Short circuit withstand capability of oval foil windings in distribution transformers
• Author: Nina Meško Mekanović
• Mentor: Damir Žarko (mentor)
• Committee member: Zlatko Hanić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Stjepan Stipetić (član povjerenstva)
• Committee member: Žarko Janić (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Electrical Engineering and Computing; (Department of Electric Machines, Drives and Automation); Zagreb
• Defense date and country: 2022, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Electrical Engineering; Power Engineering
• Universal decimal classification (UDC): 621.3 - Electrical engineering

Abstract

Transformator je vrlo važan dio elektroenergetskog sustava pa je samim time jedan od ključnih zahtjeva tijekom projektiranja dimenzioniranje na vanjski kratki spoj kako bi se osigurao nesmetani rad. Budući je kratki spoj jedan od češćih uzroka kvarova transformatora, nužno je imati kriterije čijim bi se zadovoljavanjem u fazi projektiranja transformatora omogućilo da transformator izdrži kratki spoj. Tema otpornosti i dimenzioniranja energetskih transformatora detaljno je obrađena u literaturi, dok za suvremene distribucijske transformatore s ovalnim folijskim namotima i dijamantnim papirom nema dovoljno literature. Upravo je to tema ove disertacije. Ova disertacija bavi se određivanjem numeričkih kriterija za dimenzioniranje ovalnih folijskih namota distribucijskih transformatora na kratki spoj. Objašnjeno je ispitivanje koje transformator mora zadovoljiti zajedno s izrazima za izračun udarne (dinamičke) komponente struje kratkog spoja, kao i uvjeti za prolaznost ispitivanja prema standardu IEC 60076-5. Prolazak ispitivanja transformatora na kratki spoj potvrđuje otpornost transformatora na kratke spojeve u mreži i osigurava nesmetan rad transformatora. Uz analitičke izraze za djelovanje sile na namote u transformatoru, obrađena su i posljedična radijalna naprezanja koja se javljaju tijekom kratkog spoja. Uz naprezanje na vlak i tlak te savijanje, posebna pozornost je dana naprezanju na izvijanje. Napravljeno je opsežno ispitivanje Youngovog modula elastičnosti kompozita čiji rezultati su korišteni za definiranje kriterija za dimenzioniranje transformatora na kratki spoj. Verifikacija samih kriterija napravljena je na 43 transformatora u rasponu snaga 160 1000 kVA koji su ispitani prema standardu IEC 60076-5. Neki od ispitanih transformatora bili su iz redovne proizvodnje dok su neki napravljeni isključivo u svrhu verifikacije novih kriterija.

Abstract (english)

The transformer is an important part of the power system and must be designed to be able to withhold an external short circuit. External short-circuits in the power systems are still one of the most common causes of the transformer malfunction. Therefore, it is crucial to have criteria during the designing phase the fulfillment of which would allow the transformer to withstand a short-circuit. There is a lot of published literature about power transformers and how they can be made short-circuit proof while there is not enough literature for modern distribution transformers with oval foil windings and diamond dotted paper. That is the focus of this dissertation. This dissertation describes the numerical criteria for the oval foil windings designing to be able to withstand short-circuit in the power system. The short-circuit testing procedure together with the expressions for calculating short-circuit current, as well as the conditions for passing the test according to the IEC 60076-5 standard are given. Short-circuit forces and stress in the windings is explained. Along with the analytical expressions for the forces in the windings, the radial stresses that occur during a short circuit are described. In addition to tensile and compressive stress and bending, special attention is paid to buckling stress and Young's modulus of elasticity. The verification of the criteria was done on 43 transformers in the power range 160 1000 kVA that were tested according to the IEC 60076-5 standard.

• Keywords: transformator; otpornost na kratki spoj; distribucijski transformator; ovalni folijski namot; kritično naprezanje; Youngov modul elastičnosti
• Keywords (english): transformer; short-circuit; distribution transformer; oval foil winding; critical stress; Youn’s modulus of elasticity
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:210345
• Promotion: 2022
• Study programme: Title: Doctoral study programme "Electrical Engineering and Computing"; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, po-dručje tehničkih znanosti (doktor/doktorica znanosti, po-dručje tehničkih znanosti)
• Type of resource: Text
• Extent: viii, 84 str. : graf. prikazi ; 30 cm. + CD-ROM.
• File origin: Born digital
• Access conditions: Closed access
• Created on: 2022-11-23 10:33:34