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 sınıfı | En yüksek ortam sıcaklığı (θa) | En yüksek üst yağ sıcaklık artışı (Δθto) | En yüksek ortalama sargı sıcaklık artışı | En yüksek sıcak nokta sıcaklığı (θh) |
|---|---|---|---|---|
| ONAN / ONAF | 40°C (tepe) / 30°C (yıllık ort.) | 60 K | 65 K | 118°C (Acil: 140°C) |
| OFAF / ODAF | 40°C | 60 K | 65 K | 118°C |
| AN (Dökme reçine Class F) | 40°C | N/A (Kuru) | 100 K | 145°C |
| AN (Dökme reçine Class H) | 40°C | N/A (Kuru) | 125 K | 170°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.*