Investigation of the Economical and Technical Design Feasibility of Si-Fe Graded Distribution Transformers according to EN50588-1

Abstract

ÖzMedium power transformers are responsible of the great part of total power losses in the grid. With EN50588-1 regulation, no-load and load losses have strictly classified fo † r high-efficient transformer designs. Manufacturers are currently focusing on obtaining the most efficient design with minimum cost. In this paper, manufacturing feasibilities of Si-Fe graded distribution transformers, considering the requirements of EN50588-1 regulation, are investigated. Eleven different steel types in three grades are evaluated using twenty different electrical designs. A prototype transformer was both simulated and experimentally tested to verify the results of design studies. Obtained results show that the manufacturing of A0 and AA0 class transformers are feasible using Si-Fe grades with suitable manufacturing methods. However, amorphous materials seem to be a mandatory choice for AAA0 class transformers in technical manner. Dağıtım transformatörlerinde meydana gelen güç kayıpları elektrik şebekesindeki toplam kayıpların büyük kısmını oluşturmaktadır. EN50588-1 standardı ile yüksek verimli transformatörlerde izin verilen en yüksek boşta ve yükte güç kayıpları yeniden düzenlenmiştir.Elektriksel kısıtlara ek olarak, transformatör üreticileri için maliyet parametresi önemli de bir kriter olmaktadır. Bu çalışmada, EN50588-1 standardında belirtilen kayıp sınıflarındaki dağıtım transformatörlerinin Si-Fe nüve malzemeleri ile üretim imkanı Teknik ve ekonomik yönden değerlendirilmektedir. Bu amaçla, üç ayrı sınıftaki onbir farklı Si-Fe nüve malzemesi kullanılarak yirmi farklı elektriksel tasarım gerçekleştirilmiş olup, bu tasarımların üretilebilirliği teknik ve ekonomik açıdan değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, uygun üretim yöntemleri ile A0 ve AA0 kayıp sınıflarındaki transformatörlerin Si-Fe malzemeler ile üretilebileceğini, fakat AAA0 kayıp sınıfındaki dağıtım transformatörü üretimi için amorf malzeme kullanımının zorunlu olduğunu ortaya koymaktadır.

Cer Transformatörlerinde Boşta Çalışma Kayıplarının Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Hesaplanması

“…Eşitliğin sağ tarafındaki üç parametre sırasıyla histerezis kaybı, eddy akımı kaybı ve ilave kayıpları temsil etmektedir. Bu parametrelerin her biri nüve indüksiyonu ve frekansa bağlı bir fonksiyon şeklinde Denklem 3. ile Denklem 5. arasında ifade edilmektedir [20].…”

Evaluation of the Technical and Economic Feasibility of Mixed Grade Cores in Transformer Design According to EN50588-1

“…As well as the technical features, economic feasibility of core construction should also be considered in transformer design stage. In [27], it is expressed that the feasible core designs for AA0 loss class could be obtained by using H grades. So, mixed grade cores, where H grades are used together with other grades, are evaluated for mixed core designs meeting AA0 loss class requirements.…”

“…According to [27], H-DR is the only conventional grade type which could be considered for AAA0 class transformer design. In Fig.…”

“…In this way, it is possible to reduce the additional losses which occur in the lamination joint areas on the flux path. According to [27], it is stated that this method preserves the applicability of transformer production in A0 loss class. Active parts of the prototype transformer are shown in Fig.…”