Transformatör Termal Modelleme ve Sargı Sıcak Nokta (Hot-Spot) Hesabı

Üst yağ sıcaklık artışı, H sıcak nokta faktörü, termal zaman sabitleri ve Arrhenius yalıtım yaşlanma hızı formülleri (IEC 60076-2 / IEC 60076-7).

1. Selüloz yalıtımın ısıl yaşlanması

Güç transformatörlerinin işletme ömrünü, katı selüloz kâğıt yalıtımın en yüksek sıcaklık noktasındaki ısıl bozulma hızı belirler: Sargı Sıcak Nokta Sıcaklığı (θh).

2. Isıl sınırlar ve sıcaklık artış eşikleri (IEC 60076-2)

Soğutma sınıfıEn yüksek ortam sıcaklığı (θa)En yüksek üst yağ sıcaklık artışı (Δθto)En yüksek ortalama sargı sıcaklık artışıEn yüksek sıcak nokta sıcaklığı (θh)
ONAN / ONAF40°C (tepe) / 30°C (yıllık ort.)60 K65 K118°C (Acil: 140°C)
OFAF / ODAF40°C60 K65 K118°C
AN (Dökme reçine Class F)40°CN/A (Kuru)100 K145°C
AN (Dökme reçine Class H)40°CN/A (Kuru)125 K170°C

3. Sıcak nokta sıcaklığının matematiksel ifadesi

IEC 60076-7 uyarınca kararlı durum sıcak nokta sıcaklığı şöyle hesaplanır:

θh = θa + Δ θto + H · gr · Ky

Parametre tanımları:

  • θa: Ortam sıcaklığı (°C).
  • Δ θto: Anma yükünde ortamın üzerindeki üst yağ sıcaklık artışı (K).
  • H: Sıcak nokta faktörü (dağıtım transformatörlerinde 1.10 - 1.30; büyük güç ünitelerinde 1.30 - 1.50).
  • gr: Anma yükünde ortalama sargı ile ortalama yağ arasındaki sıcaklık gradyanı (K).
  • K: Yük akımı oranı (Iload / Irated).
  • y: Sargı sıcaklık üssü (ONAN/ONAF için 1.6, OFAF/ODAF için 2.0).

4. Arrhenius yalıtım yaşlanması hızlanma modeli

V = 2(θ_h - 110) / (6)

θh = 116°C sıcaklığında çalışmak yaşlanma hızını iki katına çıkarır (V = 2) ve beklenen ömrü 30 yıldan 15 yıla indirir.

*Referans: IEC 60076-2:2011; IEC 60076-7:2018; IEEE Std C57.91-2021.*