Üç fazlı transformatörlerin harmonik analizi için modelleme, bilgisayar simülasyonu ve bir algoritma oluşturulması

Abstract

Tezin birinci bölümünde konunun genel bir tanıtımı yapılarak barmoniklerin önlenmesi için öneriler sunulmuş ve bu konu hakkında daha önce yapılan çalışmalar sunulmuştur. İkinci bölümde, doğrusal olmayan elemanların harmonik domeninde direk olarak nasıl gösterileceği anlatılmıştır. Doğrusal olmayan elemanları direk harmonik Sekans domeninde göstermek için genel bir yöntem tanımlanmış ve transformatör modelleme metoduna uygulanmıştır. Üçüncü bölümde, üç faz transformatörlerin farklı bağlantı şekillerinde üç faz modelleri ve simetrik bileşen eşdeğer devreleri elde edilmiştir. Transformatör bağlantı şekilleri tek faz, açık üçgen, yıldız-üçgen, skot, blank ve değişik-köprü bağlantılardan oluşmuştur. Üç faz modeli dengesiz sistemi bütünüyle analiz etmek için, üç faz yük akış programlan ile birlikte oluşturulmuştur. Farklı bağlantı şekillerinde dengesizlik karşılaştırması yapmak için, üç faz yük akış programı ile yapılan bilgisayar simülasyonu çok etkili ve oldukça iyi bir yöntem olmuştur. Dördüncü bölümde, modelleri geçerli kılmak için farklı güçlerdeki transformatör ünitelerinde kısa devre ve boşta çalışma deneyleri, duyarlılık ve alan testleri yapılmıştır. Geliştirilen bilgisayar simülasyonlanndan ve ölçümlerden elde edilen sonuçlar karşılaştınlmıştır. Sargıların ve nüvenin doğrusal olmayan etkilerine bağlı olan frekans incelenmiştir. Beşinci bölümde, üç faz transformatörlerin doyma karakteristiklerin analizi yapılmıştır. Yığılma akımının incelenmesi için bir model laboratuarda geliştirilmiştir. Yığılma akımını inceleyerek, nümerik simülasyon yapmak için birçok yöntem geliştirilmiştir. Yığılma akımlarının detaylı olarak bilinmesi bu çalışma vasıtasıyla gerçekleşmiştir. Farklı üç faz yapılan ve farklı sargı bağlantı içeren üç fazlı trafolar farklı işletme şartlan, anahtar kapama açılan ve güç faktörleri göz önüne alınarak incelenmiştir. Yükler ve güç faktörleri artırarak ana harmoniklerin önlenilebileceği sonucu çıkarılmıştır. Bu geliştirilen yöntem ile hazırlama zamanı ve alan testleri azaltılabilir. Altıncı bölümde, üç faz transformatörlerin farklı bağlantı şekillerinde harmonik analizi için laboratuar deneyleri yapılmıştır. Bu deneyler genel olarak iki kısımdan oluşmuştur. Birinci kısımda, histerisiz eğrisini ve uyarma akımının sinüzoidal olmayan dalga şeklini analiz ederek, tek faz transformatör nüvesinin doğrusal olmadığı ispatlanmıştır. İkinci kısımda ise, farklı üç faz transformatör akımı ve karşılıklı akı dalga şekilleri üzerinde farklı üç faz transformatör bağlantılarının etkileri incelenmiştir. Yedinci bölümde, üç faz transformatör guruplarının manyetik doyma ile birlikte harmonik analizi gerekli algoritmalar kullanılarak geliştirilen bir bilgisayar simülasyonu ile yapılmıştır. Simülasyon sonuçlarının çok başarılı olduğu görülmüştür. Sekizinci bölümde, geliştirilen algoritmalar ve modellemeler ile bilgisayar simülasyonları oluşturulmuştur. Doymalı transformatör simülasyonu, üç faz sıralı analizör simülasyonu fourier analizör simülasyonu, iki sargılı üç fazlı transformatör simülasyonu, üç sargılı üç faz transformatör simülasyonu, zig-zag faz kaymalı üç faz transformatör simülasyonu oluşturulmuştur. Farklı bağlantı şekillerinde simülasyon sonuçlan ekle edilmiştir. Microsoft programlarım ve Microsoft Visual C++ dilini kullanarak windows ortamında bir yazılım geliştirilmiştir. Bu uygulamada hem nümerik hem de grafik veriler gösterilmiştir. Microsoft Visual C++ dilinin gelişmiş özelliklerini kullanarak geliştirilen bu programla güç sistemlerindeki harmonikler en iyi bir şekilde anlaşılması ve harmonik dalga şekillerinin gösterilmesi sağlanmıştır. Farklı verilerde ve farklı çalışma durumlarında iyi sonuçlar elde edilmiştir.