فهرست مطالب

Operation and Automation in Power Engineering - Volume:10 Issue: 3, Autumn 2022

Journal of Operation and Automation in Power Engineering
Volume:10 Issue: 3, Autumn 2022

  • تاریخ انتشار: 1401/02/04
  • تعداد عناوین: 8
|
  • امیر حامد مشهدزاده، محمود قنبری*، امانگلدی کوچکی، مرتضی قربانزاده آهنگری صفحات 175-178
    بهبود خواص عایقی و حرارتی روغن ترانسفورماتور یکی از موارد استفاده از نانو مواد در داخل روغن میباشد. هرچند استفاده از نانو مواد ممکن است فقط بر روی یک یا چند خاصیت روغن تاثیر مثبت داشته باشند ولی نتوانند بقیه خواص را بهبود دهند و یا حتی تاثیر منفی بر روی مابقی خواص روغن داشته باشند. به همین دلیل برای بهبود بیشتر خواص روغن، ترکیب هیبرید تیتانیوم دی اکسید و نانو تیوپ کربنی به کار گرفته شد. با انجام آزمایش ولتاژ شکست بر روی درصد های وزنی مختلف تیتانیوم دی اکسید و نانو تیوپ کربن ثابت گردید که بهترین درصد وزنی برای تیتانیوم دی اکسید 0.0075 و برای نانو تیوپ کربن 0.001 است. در این حالت نانو مایع هیبرید (HNF) توانست ولتاژ شکست و انتقال گرما را به ترتیب به میزان 9% و 8% بهبود دهد. شگفتی دیگری که HNF داشته است این میباشد که میزان گازهای اتیلن و اتان محلول در روغن را توانسته است به میزان بیش از 70% کاهش دهد. این کاهش میزان گازها یک پیامد بسیار مطلوب دیگری نیز به همراه داشته و باعث شده میزان تخلیه جزیی 63% کاهش یابد. HNF ثابت کرد که با استفاده از یک ترکیب درست از نانو مواد در داخل روغن ترانسفورماتور، میتوان خواص بیشتری از روغن را بهبود داد.
    کلیدواژگان: روغن ترانسفورماتور، نانو سیالات هیبرید، ولتاژ شکست، تخلیه جزئی، آنالیز گازهای محلول، نانوذرات
  • اکبر حسن زاده، پرفسور حسین شایقی، سید رضا موسوی اقدم* صفحات 179-188

    در این مقاله یک کنترل فازی مستقیم توان برای ژنراتورهای القایی دو سو تغذیه (DFID) در سیستم توان بادی ارایه شده است. مهم ترین موضوع در بکارگیری ژنراتورهای DFIG کنترل مناسب توان های اکتیو و راکتیو این ژنراتورها است که به طور کلی با استفاده از کنترل برداری و کنترل مستقیم گشتاور/توان حاصل می شود. کنترل مستقیم توان (DPC) به طور کلی توان های اکتیو و راکتیو استاتور را کنترل می کند و از کنترل مستقیم گشتاور نتیجه می شود. برای استفاده از روش کنترل برداری، ضروی است که از کنترل کننده های PI معمولی استفاده شود که عیب اصلی آن استحکام کنترل کننده به دلیل رفتار غیرخطی توربین بادی و نوسانات پره توربین است و پس از مدتی ضرایب کنترل کننده باید به روز شود. بنابراین، هدف اصلی این مقاله ارایه روش کنترل مستقیم توان مبتنی بر ساختار فازی جهت غلبه بر مشکلات ذکر شده است. نتایج شبیه سازی استراتژی پیشنهادی تحت شرایط مختلف استخراج و با روش کنترل برداری-جهت دار مقایسه شده است. این نتایج کارآمدی روش فازی DPC برای سیستم های توان بادی مبتنی بر DFIGها را نشان داده است.

    کلیدواژگان: کنترل مستقیم توان، ژنراتور القایی دوسو تغذیه، کنترل فازی، سیستم توان بادی.‏
  • صفحات 189-199
    بسیاری از مطالعات منتشر شده در مورد مدیریت انرژی الکتریکی بحث کرده اند. آنها عمدتا در مورد نصب چند منبع برای توسعه بهره وری انرژی در مراحل مختلف آن: تولید ، توزیع و مصرف ، تحقیق می کنند. اگرچه به ندرت مورد بحث قرار می گیرد ، اما تقسیم انرژی بخش مهمی از سیستم مدیریت انرژی است. در این مشارکت ، یک الگوریتم مدیریت سمت تقاضا توسعه داده شده است که ظرفیت زمانبندی مصرف انرژی را در بر می گیرد. با استفاده از پارامترهای مناسب هزینه انرژی و نصب چند منبع مناسب ، اشتراک بهینه انرژی را فراهم می کند. با استفاده از این پیشنهاد ، صورتحساب برق به دلیل نسبت دادن بهینه برنامه ها به خانوارها که توسط یک شبکه خرد چند مصرف کننده تشکیل شده است ، کاهش می یابد. این برنامه حداکثر هزینه برق را برای مجموعه شرکای انرژی به عنوان یکی از مصرف کنندگان برای مصرف و تولید برق تضمین می کند. علاوه بر این ، این کارایی انرژی را حفظ می کند زیرا به جلوگیری از خرابی و کاهش نسبت پیک به متوسط ​​کمک می کند. اذعان می کند که شرکت خدمات عادی طبق معمول همیشه قابل دسترسی است و منبع تجدید ناپذیر است. در همان زمان ، انرژی تجدیدپذیر توسط پانل های فتوولتاییک همزمان با ایستگاه های توربین های بادی ایجاد شد. این برنامه بر اساس پشته پروتکل JNET است. الگوریتم به اشتراک گذاری انرژی پیشنهادی با استفاده از برد Arduino و گره های JN5148 به عنوان توپولوژی شبکه حسگرهای بی سیم ستاره ای پیاده سازی شده است. به عنوان نمونه اولیه در مرکز تحقیقات دیجیتال Sfax در تونس نصب شده است. این الگوریتم پیشنهادی مبتنی بر انگیزه توانست هزینه سالانه ریزشبکه هوشمند را تقریبا 55 درصد بدون آسیب رساندن به خدمات عمومی کاهش دهد. حتی می تواند با فروش مازاد انرژی تجدیدپذیر در پایان هر روز ، کاهش چشمگیرتری را تضمین کند.
    کلیدواژگان: بهینه سازی مصرف، کاهش هزینه برق، زمان بندی مصرف انرژی، اشتراک انرژی، انرژی تجدیدپذیر، ریز شبکه هوشمند
  • صفحات 200-205
    امروزه منابع انرژی تجدیدپذیر گزینه های بهتری در زمینه تولید انرژی محسوب می شوند. جایگزینی منابع انرژی سنتی (یعنی نفت و گازهای نفتی) با جایگزین های جذاب تر امکان پذیر است. این مزیت های متعددی از جمله انتشار کم گازهای گلخانه ای و کاهش تغییرات آب و هوایی همراه با گرم شدن زمین را به همراه دارد. در مقاله حاضر، یک بررسی جامع برای معرفی تولید ترموالکتریک (TEG) انجام شده است. اینها کاربردهای منابع انرژی تجدیدپذیر هستند که از اثر Seebeck برای تولید برق استفاده می کنند. در این نوع سیستم دو ماده مختلف در انتهای خود ذوب می شوند. یکی در سمت گرم است، در حالی که دیگری به عنوان سمت سرد استفاده می شود. مقاله حاضر یک بررسی است که شامل کاربردها و سیستم های هیبریدی (بر اساس منابع انرژی تجدیدپذیر) است که با یک ژنراتور ترموالکتریک یکپارچه شده اند. همچنین، بررسی اثرات گنجاندن تولید ترموالکتریک در سیستم های هیبریدی بر عملکرد کلی این گونه سیستم ها بررسی می شود. این سیستم ها را می توان به عنوان سرمایه گذاری در بازیابی گرمای تلف شده از دستگاه هایی مانند لوله های آب، پانل های فتوولتاییک و اگزوز خودرو برای تولید نیروی اضافی در یک سیستم هیبریدی در نظر گرفت.
  • حسن رضا میرزائی* صفحات 206-213
    تست ضربه به عنوان یک تست روتین کارخانه ای بر روی ترانسفورماتورهای تازه تولید شده انجام میشود. ژنراتور ضربه مارکس در این تست مورد استفاده قرار میگیرد. تنظیمات این ژنراتور را برای رسیدن به شکل موج ضربه ایده آل میتوان تغییر داد. با توجه به اینکه ترانسورماتورهای مختلف دارای سیم پیچ هایی با طراحی متفاوتی هستند، در نتیجه در تست ضربه هر ترانسفورماتور تنظیمات متفاوتی برای ژنراتور ضربه نیاز است. شبیه سازی دقیق کامپیوتری مدار تست ضربه میتواند کمک شایانی در تعیین تنظیمات بهینه ژنراتور نماید. دانستن پاسخ فرکانسی امپدانس ترانسفورماتور در چنین شبیه سازیهایی لازم است. به طور مشابه، این پاسخ فرکانسی جهت محاسبه ولتاژ بازیابی گذار در کلیدهای قدرت در خطاهای محدود به ترانسفورماتور مورد نیاز است. تعیین دقیق ولتاژ بازیابی گذرا جهت تعیین مشخصات نامی کلید ضروری است. پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور را میتوان به کمک دستگاه های تجاری اندازه گیری پاسخ فرکانسی به دست آورد. با این حال، انجام یک اندازه گیری پاسخ فرکانسی اضافی، زمان بر بوده و دارای هزینه است. با این وجود، میتوان پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور را با استفاده از نتایج تست ضربه کارخانه ای آن به دست آورد. خوشبختانه نتایج این تست بدون هیچ هزینه اضافی در دسترس است. همچنین، اتصال ترمینالهای ترانسفورماتور در هر دو کاربرد ذکر شده یکسان است. در این مقاله، روند اندازه گیری پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور با استفاده از نتایج تست ضربه آورده شده است. سپس صحت پاسخ فرکانسی به دست آمده ترانسفورماتور با مقایسه آن با نتایج حاصل شده از دستگاهای تجاری اندازه گیری پاسخ فرکانسی سنجیده شده است. به عنوان یک نوآوری، در این مقاله پاسخ فرکانسی به دست آمده به کمک نتایج تست ضربه، برای شبیه سازی کل مدار تست ضربه استفاده شده است. اعتبار روش ارایه شده با استفاده از نتایج عملی انجام شده بر روی یک ترانسفورماتور قدرت واقعی مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور، تست ضربه صاعقه، ولتاژ بازیابی گذرا، کلید، خطای محدود به ترانسفورماتور
  • صفحات 214-218

    در این مقاله ، روش آزادسازی محدب درجه دوم (QCR) برای آزاد سازی پخش بار بهینه AC مورد استفاده برای برنامه ریزی بهره برداری توان راکتیو (RPS) سیستم قدرت استفاده می شود. تابع هدف به حداقل رساندن تلفات توان اکتیو سیستم است. متغیرهای خروجی مسئله RPS موقعیت تپ ترانسفورماتور، توان راکتیو واحدهای تولیدی و سایر جبران کننده های توان راکتیو مانند کندانسورهای سنکرون، بانکهای خازن شنت و راکتورها هستند. ماهیت غیرخطی و غیر محدب بون مساله به دلیل توابع مثلثاتی باعث می شود که مساله پخش بار بهینه غیر محدب باشد که منجر به قرار گرفتن در حداقل محلی یا حتی عدم همگرایی در سیستم های قدرت با اندازه بزرگ می شود. بنابراین ، در این مقاله ، توابع غیر خطی و همچنین توابع مثلثاتی توسط توابع خطی و درجه دوم رهاسازی می شوند. علاوه بر این ، حاصل ضرب دو متغیر و چند متغیر با استفاده از روش مک کورمیک دو خطی و چند خطی رها سازی می شوند و AC-OPF RPS را به مسئله بهینه درجه دوم (QCP) تبدیل می کنند. روش پیشنهادی RPS بر روی شبکه تست 24 گرهی IEEE RTS مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاکی از دقت روش پیشنهادی (QCR) در آرام سازی مساله عیر-محدب AC-OPF برای RPS می باشد.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی بهره برداری توان راکتیو، آزاد سازی درجه دوم، نسبت تپ چنجر، پخش بار بهینه جریان متناوب، آزاد سازی مک کورمیک
  • صفحات 219-227
    هدف اصلی این مقاله دستیابی به قابلیت اطمینان ساختاری اجزای خرابی در سیستم است که می تواند به عنوان یک تابع انتقال (TF) مدل شود. قابلیت اطمینان کلاسیک سیستم قدرت یکی از زمینه های اصلی تحقیقات در دهه های گذشته بوده است که با یکپارچه سازی نرخ خرابی اجزای سیستم منجر به قابلیت اطمینان شبکه برق شده است. در نتیجه، تجزیه و تحلیل شکاف با مدل سازی اجزای شکست در TF انجام می شود و مقایسه قابلیت اطمینان ساختاری و کلاسیک در مقاله توضیح داده می شود. این مقاله روش شناسی تکنیک نگاشت برای تبدیل یک سیستم از یک دامنه به حوزه دیگر را گسترش می دهد. با انجام این کار، تبدیل ضرایب مختلط ترتیب عدد صحیح (CCIO) و تابع انتقال سیستم ضرایب مختلط مرتبه کسری (CCFO) در طبیعت به ترتیب عدد صحیح ضرایب غیر مختلط (NCCIO) تبدیل می شود. بنابراین، نمودار مکان ریشه برای سیستم تبدیل شده به عنوان ساختار متقارن حول محور واقعی مشاهده می شود. بنابراین، تبدیل صفحه در زمینه تحلیل قابلیت اطمینان سازه سودمند می شود. نمودار مکان ریشه برای سیستم تبدیل شده به صفحه w مطابق ساختار متقارن قابل اعتماد می شود. شاخص قابلیت اطمینان Loss of Load Probability (LOLE) با نرخ های مختلف خاموشی اجباری اجزای سیستم برای تجزیه و تحلیل قابلیت اطمینان کلاسیک سیستم ارزیابی شده است.
  • محمد طالب زاده، علیرضا ستایش مهر*، حسن براتی صفحات 228-234

    تجهیزات برق در طول بهره برداری در معرض شوک‎های ولتاژی متعددی قرار می‎گیرند که عموما ناشی از برخورد صاعقه، سوییچینگ دستگاه های الکترونیکی یا ولتاژهای گذرا هستند که در سرتاسر سیستم قدرت وجود دارند. این پالس ها دارای محدوده فرکانسی از چندین کیلوهرتز تا چندین مگاهرتز هستند که در فواصل زمانی بسیار کوتاه در چند میکروثانیه به وجود می آیند. همچنین، تجهیزات پیک ولتاژ و جریان را نسبت به مقادیر نامی خود تجربه می کنند. این تغییر در مقادیر ولتاژ و جریان، در فواصل بسیار کوتاه، اثرات مخربی بر روی سیستم‎های عایق بندی تجهیزات و همچنین بر دقت اندازه‎گیری امپدانس زمین دارد. هدف اصلی این مطالعه بررسی اثر ضربه ولتاژ استاندارد و غیراستاندارد بر سیم‎پیچ ترانسفورماتور قدرت با در نظر گرفتن القای متقابل سیم‎پیچ‎های ترانسفورماتور می باشد. همچنین در این مقاله با اعمال پالس صاعقه بر روی سیم پیچ های ترانسفورماتور قدرت برای مدل های مختلف توزیع ولتاژ زمین روی دیسک های مختلف ترانسفورماتور (0.4/20 کیلوولت، 100 کیلوولت آمپر، 9 دیسک پیوسته سیم پیچ) و محاسبات ولتاژ دیسک ها به عنوان خروجی در محیط سیمولینک متلب نشان داده شده است. در مطالعات قبلی، محاسبات در حوزه زمان بود، در حالی که در این مطالعه، امپدانس زمین در حوزه فرکانس اندازه گیری شده است.

|
  • A.H. Mashhadzadeh, M. Ghanbari *, A. Koochaki, M.G. Ahangari Pages 175-178
    Improving the insulating and thermal properties of transformer oil is one of the factors in the use of nanoparticles (NPs) in oil. However, the use of NPs may only have a positive effect on some properties of the oil or even have a negative effect on the other properties of the oil. For this reason, hybrids nanofluid(HNF) were used to improve the properties of the transformer oil. By performing the Breakdown Voltage (BDV) test on different weight percentages (wt%) of TiO2 and CNT, it was proved that the best wt% for TiO2 is 0.0075 and for CNT is 0.001 to maximize the BDV. In this case, the HNF was able to improve the BDV and heat transfer by 9% and 8%, respectively. Another surprise that the HNF has been able to reduce the amount of C2H4 and C2H6 dissolved in oil by more than 70%. This reduction in the number of gases has another very desirable result and has reduced the PD by 63%. HNF proved that by using the right combination of different nanomaterials in transformer oil, more properties of the transformer oil can be improved.
    Keywords: Transformer oil, Hybrids Nanofluid, Breakdown voltage, Partial Discharge, Dissolved Gas Analysis, Nanoparticle
  • A. Hasanzadeh, H. Shayeghi, S.R. Mousavi Aghdam * Pages 179-188

    This paper presents a new fuzzy direct power control of double-fed induction generators (DFIG) in the wind power system. The most important issue in the application of DFIG generators is proper control of the active and reactive powers of these generators, which are generally carried out by vector control or direct torque/power control methods. Direct power control (DPC) directly controls the active and reactive powers of the stator, and stems from results from direct torque control. To use the vector control method, it is necessary to use conventional PI controllers the main disadvantage being the controller robustness due to the nonlinear behavior of the wind turbine and blade oscillations, and it is unavoidable that after a while, the controller's coefficients need to be updated. Therefore, the main purpose of this paper is to present a direct power control method based on fuzzy construction to overcome the mentioned problem. Simulation results of the proposed strategy are extracted under different performance conditions, and these results are compared with the conventional vector-oriented control method. These comprehensive results exhibit the effectiveness of the proposed fuzzy DPC method for the DFIGs based wind power systems.

    Keywords: Direct power control, double-fed induction generator, Fuzzy Control, wind power system
  • M. Ben Belgacem *, B. Gassara, A. Fakhfakh Pages 189-199
    Many published studies debated electrical energy management. They mainly investigate the multi-source installation to develop energy efficiency during its different phases: production, distribution, and consumption. Although it is rarely discussed, energy sharing is a critical part of the energy management system. In this contribution, a demand-side management algorithm is developed, that incorporates energy consumption scheduler capacity. It provides optimal energy sharing, counting on suitable energy cost parameters and adequate multi-source installation. Using this proposal, the electrical bill decreases thanks to the optimal daily attribution of schedules to households formed by a multi-consumer microgrid. This application guarantees a maximal reduction of electrical cost for the set of energy partners as one prosumer used to consume and produce power. In addition, it maintains energy efficiency as it aids in avoiding breakdowns, and depressing the peak-to-average ratio. It admits that the utility company is, as usual, always reachable non-renewable source. At the same time, renewable energy was engendered by photovoltaic panels concomitant with wind turbines stations. The application is based on the JNET protocol stack. The proposed energy sharing algorithm is implemented by using Arduino board and JN5148 nodes as a star Wireless Sensors Network topology. It is installed as a prototype in the Digital Research Center of Sfax in Tunisia.  This proposed incentive-based algorithm managed to reduce the smart microgrid annual cost by almost 55% without harming the public utility. It can even ensure a more significant diminution by selling the surplus of renewable power at the end of each day.
    Keywords: Consumption optimization, Electricity cost reduction, Energy consumption scheduler, Energy sharing, Renewable ‎energy, Smart microgrid.‎
  • M.A. Qasim *, V.I. Velkin, A.K. Hassan Pages 200-205
    Nowadays, renewable energy sources are considered better choices in the field of energy generation. It is possible to replace traditional energy sources (i.e., petroleum oil and gases) with more attractive alternatives. This presents several advantages, such as low emissions of greenhouse gases and reduction of climatic change along with associated global warming. In the current paper, a comprehensive review is done introducing thermoelectric generation (TEG). These are applications of renewable energy sources that use the Seebeck effect to generate electricity. In this type of system, two different materials melt at their ends. One is on the hot side, while the other is used as a cold side. The present paper is a survey that includes applications and hybrid systems (based on renewable energy sources) that are integrated with a thermoelectric generator. Also, investigations of the effects of including thermoelectric generation in hybrid systems on the overall performance of such systems are reviewed. These systems can be viewed as an investment in recovery of waste heat from devices such as water pipes, photovoltaic panels, and vehicle exhaust to produce extra power in a hybrid system.
    Keywords: Thermoelectric generation, Hybrid systems, Power, Seebeck effect
  • H. R. Mirzaei * Pages 206-213
    The Lightning Impulse (LI) test is performed on newly manufactured power transformers as a routine Factory Acceptance Test (FAT). A well-known Marx Impulse Generator (MIG) is utilized in this test. The setting of the MIG can be changed to obtain standard LI wave shape. Since various power transformers may have windings with dissimilar designs, different MIG settings may be required for each transformer. The accurate computer simulation of the LI test circuit can give help in finding the optimum setting of the MIG. The Frequency Response (FR) of the power transformer impedance is required in such simulations. Similarly, the transformer FR is required in calculating the Transient Recovery Voltage (TRV) across the contacts of the Circuit Breakers (CB) in the case of the Transformer Limited Fault (TLF). The accurate calculation of such TRVs has a great importance in selecting the proper rating for CBs. The FR of the transformer can be measured directly with network analyzers or some other conventional test instruments. However, performing an additional test to obtain the transformer FR imposes extra cost and efforts. Alternatively, it can be achieved by using the routine LI test results which is readily available. Fortunately in both mentioned applications similar connections are required for transformer terminals. In this paper, the procedure to extract the transformer FR using the LI test results is presented. Then, the validity of such extracted FRs is investigated by comparing them with the ones measured by conventional test instruments. As an innovation, the extracted transformer FRs are used in the LI test circuit simulation and the accuracy of the method is examined by experimental works. Moreover, the application of the extracted FR in TLF TRV calculation is investigated as well. The validity of the all presented theoretical concepts are evaluated using the experimental test results on a real large power transformer.
    Keywords: Transformer frequency response, Lightning impulse test, Transient recovery voltage, Circuit breaker, Transformer ‎limited fault.‎
  • E. Limouzadeh, A. Rabiee * Pages 214-218

    In this paper, quadratic convex relaxation (QCR) is used to relax AC optimal power flow (AC-OPF) used for reactive power scheduling (RPS) of the power system. The objective function is system active power loss minimization to optimally determine the tap position of tap-changers, the reactive power output of generating units, synchronous condensers, shunt capacitor banks, and reactors. The nonlinear and non-convex terms due to trigonometric functions cause the problem to be non-convex which results in trapping in local minimum or even not converging in large size power systems. Therefore, in this paper, the nonlinear terms and trigonometric function are relaxed by linear and quadratic functions. Furthermore, the product of two variables and multi-variables are relaxed by McCormick bilinear and multi-linear expressions, converting the AC-OPF of RPS to quadratic constraint programming (QCP) optimization problem. The proposed RPS method is studied based on IEEE RTS 24-bus test system. The results show the accuracy of the proposed (QCR) method to relax the AC-OPF optimization problem of RPS.

    Keywords: AC optima power flow, McCormic relaxation, quadratic convex relaxation, reactive power scheduling, tap-changer ‎ratio
  • A. Yadav, V. Mahajan * Pages 219-227
    The main goal of the paper is to achieve the structural reliability of the failure components in the system that can be modelled as a Transfer Function (TF). The classical reliability of the power system has been a major field for research in the past decades, which has resulted in the reliability of the power grid by integrating the failure rates of the system components. As a result, a gap analysis is carried out by modelling the failure components into TF, and a comparison of structural and classical reliability is explained in the paper. The paper expands on methodology of the mapping technique for transforming a system from one domain to another. By doing so, the transformation of the Complex Coefficients Integer Order (CCIO) and the Complex Coefficients Fractional Order (CCFO) system transfer function becomes the Non-complex Coefficients Integer Order (NCCIO) in nature. Therefore, the root locus plot for the transformed system is observed as the symmetrical structure about the real axis. Therefore, the plane transformation becomes advantageous in the field of structural reliability analysis. The root locus plot for the transformed system into a w-plane becomes reliable as per the symmetrical structure. The reliability index Loss of Load Probability (LOLE) has been evaluated with different forced outage rates of the system components to analysis the classical reliability of the system.
    Keywords: CCIO system, CCFO system, root locus, reliability index, LOLE
  • M. Talebzadeh, A. Setayeshmehr *, H. Barati Pages 228-234

    Power equipment are subjected to multiple shock voltages during their operations that are generally caused by a lightning strike, switching of electronic power devices, or transient voltages which across available in the power system. These impulses have a frequency range from several kHz to several MHz, which take pulses at very short intervals in several microseconds. Also, the equipment experiences the peak voltage and subsequently peak currents than their nominal values. These variations in voltage and current values, in very short intervals, have destructive effects on these equipment insulated systems as well as on the accuracy of measuring ground impedance. The primary purpose of this study is to investigate the effect of standard and non-standard voltage impulse on power transformers windings by considering the mutual induction of transformer windings. Furthermore In this paper, by applying lightning pulse on power transformer windings for different models of ground voltage distribution system on different disks of transformer windings terminal (20/0.4KV, 100KVA, 9 disks continuous winding) and the disks voltage are calculated as outputs in MATLAB/Simulink. In previous studies, the calculations were in the time domain, while in this study, the ground impedance was measured in the frequency domain. The simulation results show that considering the model RC and considering the mutual induction, the voltage distribution on the disks is higher than other models. This study provides functional information for improving the design of insulations that are installed between windings and core the results of the present research may lead to the minimization of the dielectric failures. Furthermore, the results of this study can be used in future studies about non-standard impulse voltages. This investigation can certainly lead to modifying available standards or creating new standards in power transformers.

    Keywords: Power Transformer, Disk, Impulse Pulses, mutual induction, Ground