Abstract
This paper proposes a simulation method of the internal winding fault to calculate the short-circuit current, electromagnetic force and vibration mode in a distribution power transformer by using FEM program(FLUX2D) and analytic algorithm. A usage of the Transfer matrix method is also presented for the vibration mode analysis of the cable-type winding of power transformer. The equations of the winding are approximated by the series expansions of the distributed mass mode and Timoshenko's beam theory. The simulation examples are provided for the cable type winding of the transformer(22.9[kV]/220[V], 1,000[kVA]) to verify the method. The proposed Transfer Matrix Method is also verified by the ANSYS program for the vibration mode of the transformer winding. The method presented may serve as one of the useful tools in the electromagnetic force and vibration analysis of the transformer winding under the short circuit condition.
본 논문에서는 배전계통에 사용되는 케이블 권선형 변압기에 전력계통에서 발생되는 서지나 고장전류에 의해서 변압기의 고압측 코일에 유도되는 전자력의 크기를 유한요소 전자계해석 프로그램(FLUX2D)을 이용하여 해석하고, 기계진동방정식을 이용하여 케이블형 권선의 고유진동주파수를 분석하였다. 변압기모델로서 1(MVA), 22,900/220([V]) 단상 외철형 Cable형을 선정하여, 권선의 각방향의 전자력을 분석하고, 고유진동 mode를 Transfer Matrix Method를 이용하여 계산하고 상용 프로그램(ANSYS)을 이용하여 분석한 결과와 비교하였다. 진동모드의 분석한 결과 제시한 수치해석 방법은 공학적인 오차범위 안에서 충분히 수용할 정도의 정확도를 보여주었다. 변압기 권선의 전자력과 진동모드 분석결과는 변압기의 절연설계 및 단락기계력에 의한 절연 구조 설계를 위한 유용한 자료로 활용될 수 있다.