analysis and design of distribution transformer for short...

120 Kasem Bundit Engineering Journal Vol.9 No.1 January-April 2019

การวเคราะหและออกแบบหมอแปลงไฟฟาทใชในระบบจาหนายใหม

ความสามารถทนกระแสลดวงจร

ANALYSIS AND DESIGN OF DISTRIBUTION TRANSFORMER FOR

SHORT CIRCUIT WITHSTAND CAPABILITY

บญเลศ สอเฉย

อาจารย, สาขาวชาวศวกรรมไฟฟา บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยเอเชยอาคเนย

19/1 ถนนเพชรเกษม เขตหนองแขม กรงเทพมหานคร 10160, [email protected]

Boonlert Suechoey

Lecturer, Department of Electrical Engineering, Graduate School, Southeast Asia University

19/1 Phetchakasem Road, Nongkhaem, Bangkok 10160, Thailand, [email protected]

บทคดยอ

บทความนนาเสนอการศกษาและวเคราะหออกแบบหมอแปลงไฟฟาทใชในระบบจาหนายใหม

ความสามารถในการทนกระแสลดวงจรไดตามมาตรฐาน IEC ในการศกษาจะทาการวเคราะห

อณหภมของหมอแปลงจาหนายชนดจมในนามนขณะจายโหลดและขณะลดวงจร และทาการศกษา

การปรบปรงการออกแบบใหหมอแปลงสามารถทนการลดวงจรได ในงานวจยไดนาหมอแปลง

จาหนาย 400 kVA 3 เฟส 50 Hz 22000-400/230 V Dyn 11 ตามมาตรฐานการไฟฟาสวนภมภาค

(PEA) มาทาการออกแบบใหม ทาการทดสอบ ทาการวดและประมาณอณหภมของหมอแปลงขณะ

ลดวงจร อณหภมของขดลวด อณหภมจดรอนสดของขดลวดหลงจากลดวงจร กระแสลดวงจร เวลา

ในการลดวงจร และแรงขณะลดวงจร โดยผออกแบบจะทาการออกแบบและเลอกวสดเชน ขนาด

ของขดลวด ความหนาของฉนวน แกนเหลกซลกอน เพอทาใหการออกแบบและสามารถทาการ

ผลตใหมคณภาพดยงขน

คาสาคญ: การออกแบบหมอแปลง, การทนการลดวงจร, อณหภมของขดลวด

ABSTRACT

This article presents the study and analysis of the distribution transformer design for short

circuit withstand capability follow to IEC standard. In this study, the analysis of loading and

short circuit oil immersed distribution transformer and to improve the design of the

Faculty of Engineering, Kasem Bundit University Research Article

วศวกรรมสารเกษมบณฑต ปท 9 ฉบบท 1 มกราคม-เมษายน 2562 121

transformer can be short circuit withstand. In the research, the 400 kVA 3-phase 50 Hz

22000-400/230 V Dyn11 transformer has been designed and tested to measure and

approximate the temperature of the transformer during short circuit the hottest spot

temperature of the winding after a short circuit, the short circuit current, short circuit duration

and short circuit forces. Which enabling designers to find a weak spot in the design and

select a proper raw materials, such as winding size, insulation thickness and properties of

the silicon steel for a better quality of distribution transformer production.

KEYWORDS: transformer design, short circuit withstand, winding temperature

1. บทนา

ในปจจบน พลงงานไฟฟาถอวามความสาคญตอชวตประจาวนและระบบการผลตใน

ภาคอตสาหกรรม ระบบจาหนายของการไฟฟาสวนภมภาคจงมความสาคญตอระบบการสงและจาย

ไฟฟา หมอแปลงไฟฟาจงถอวาเปนอปกรณทสาคญในระบบจาหนาย เมอระบบจาหนายในบางครง

อาจเกดสงผดปกตขน อาจจะสงผลใหหมอแปลงไฟฟาและระบบการสงและจายไฟฟาขดของไป

ดวย ขอมลจากบรษทผผลตหมอแปลง สาเหตสวนใหญททาใหหมอแปลงเกดปญหาในการใชงานก

คอเกดจากการจายโหลดเกน ซงจะสงผลใหอาจเกดการลดวงจรภายใน เมอเกดการลดวงจรขนจะ

สงผลใหขดลวดของหมอแปลงชารดเสยหายเนองจาก กระแสลดวงจร แรงขณะลดวงจร (Short

circuit forces) อณหภมของขดลวดขณะลดวงจร อกทงการไฟฟาสวนภมภาค (PEA) [1] ได

ประกาศใชขอกาหนดใหมของหมอแปลงจาหนายจะตองผานการทดสอบการทนการลดวงจร ดงนน

ถาสามารถทาการปรบปรงการออกแบบหมอแปลง โดยคานงถงสภาวะจายโหลดเกน สภาวะ

ลดวงจร กจะชวยใหสามารถใชงานหมอแปลงไฟฟาไดอยางมประสทธภาพ ทงยงสงผลใหระบบ

จาหนายมเสถยรภาพมากยงขนดวย ในงานวจยนจงขอนาเสนอวธการพฒนาและปรบปรงการ

ออกแบบหมอแปลงจาหนาย ใหสามารถทนตอสภาวะการใชงานโหลดเกน และทนตอการลดวงจร

(Short circuit withstand) ตามขอกาหนดใหมของ PEA โดยทาการพจารณาพารามเตอรท

เกยวของกบอณหภมและพารามเตอรทเกยวของกบการลดวงจร เชน อณหภมของขดลวด แรง

ขณะลดวงจร ผลทไดจากการปรบปรงออกแบบจะถกนาไปทาการผลตหมอแปลงตนแบบ แลวทา

การทดสอบหมอแปลง ผลทไดจากการทดสอบจะเปนขอมลทยนยนไดวาสามารถนามาใชเปน

แนวทางในการออกแบบ และวเคราะหพารามเตอรของหมอแปลงใหมประสทธภาพมากยงขน และ

เปนไปตามขอกาหนดของมาตรฐาน IEC และขอกาหนดใหมของ PEA

คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเกษมบณฑต บทความวจย


2. ทฤษฎทเกยวของ

2.1 การคานวนอณหภมเพมของหมอแปลง

อายของฉนวนจะขนอยกบอณหภมของหมอแปลงขณะใชงาน อายของฉนวนจะลดลงเมอ

อณหภมของหมอแปลงมคาสง ในการคานวนอณหภมเพมของหมอแปลงจาหนาย สามารถหาได

จากสมการดงตอไปน [2]

2.1.1 อณหภมเพมเฉลยของขดลวด (Average winding temperature rise)

อณหภมเพมเฉลยของขดลวด สามารถหาไดจากสมการท (1) และ (2)

Θwr = Θw2 - Θa (1)

Θw2 = RtRt

21

(k + Θw1 ) - Tk (2)

โดยท Θwr คออณหภมเพมเฉลยของขดลวด (oC), Θa คออณหภมแวดลอม (oC), Θw1 คอ

อณหภมของขดลวดทอณหภมแวดลอม (oC), Θw2 คออณหภมเฉลยของขดลวดทจดตดไฟ (oC),

Rt1 คอความตานทานของขดลวดทอณหภมแวดลอม (Ω), Rt2 คอความตานทานของขดลวดทจดตด

ไฟ (Ω) และ Tk คอ 234.5 สาหรบทองแดง และ 224.5 สาหรบอลมเนยม

2.1.2 อณหภมเพมของนามนดานบนทพกดโหลด (Top oil temperature rise at rated load, Θor)

อณหภมเพมของนามนดานบนทพกดโหลด สามารถหาไดจากสมการท (3)

Θor = Θo - Θ (3)

โดยท Θor คอ อณหภมเพมของนามนดานบน (oC)

2.2 พารามเตอรของหมอแปลงขณะลดวงจร

ในการวเคราะหสภาวะลดวงจรของหมอแปลงตองทาการคานวณหาคาพารามเตอรตางๆ ดง

สมการตอไปน [3, 4]



2.2.1 การคานวณระยะเวลาการลดวงจร (Short-Circuit Current Duration)

การคานวณระยะเวลาการลดวงจร สามารถคานวณไดจากสมการท (4)

1250

t2I

= (4)

โดยท t คอ ระยะเวลาการลดวงจร(วนาท), II scI R

= คอ กระแสลดวงจรสมมาตรซงเปนคา

ทวคณของกระแสปกต

หมายเหต สมการท (4) ใชกบหมอแปลงทมขนาดไมเกน 500 kVA สวนหมอแปลงทมขนาด

ใหญกวานนระยะเวลาในการลดวงจรจะไมเกน 2 วนาท ตามคามาตรฐาน

2.2.2 การคานวณกระแสลดวงจร (Short circuit current calculation)

การคานวณกระแสลดวงจร สามารถแบงการคานวณไดดงน

1) กระแสสมมาตร (Symmetrical Current) สามารถหาไดจากสมการท (5)

IR

I =SCZ + ZT S

(5)

โดยท IR คอกระแสทพกด(A), ZT คออมพแดนซของหมอแปลงเปนคาเปอรยนต และ ZS คอ

อมพแดนซของระบบเปนคาเปอรยนต

หมายเหต ในบทความนจะกลาวถงการลดวงจรทข วของหมอแปลงโดยไมคดคาอมพแดนซ

ของระบบ (กระแสลดวงจรมคาสงสด)

2) กระแสไมสมมาตร (Asymmetrical current) สามารถหาไดจากสมการ

I KISC(pkasym) SC= (6)

โดยท ( /2)r/xK [1 (e )sin ] 2φ π φ− += + , e คอ base of nature logarithm ≈ 2.718 , ∅ คอ

arctan x/r, in radian และ x/r คอ อตราสวนของผลของกระแสสลบตอคารแอคแตนซและคาความ

ตานทาน



2.2.3 การคานวณอณหภมของขดลวดขณะลดวงจร

อณหภมสดทายของขดลวดขณะทการลดวงจรสนสด (Tf) สามารถหาไดจากสมการท (7)

T (T T ).m(1 E 0.6m) Tf k S S= + + + + (7)

(w ) tsm =

C(T +T )k S (8)

สมการท 8 จะเปนสตรโดยประมาณทใชในกรณทคา m = 0.6 และนอยกวา สาหรบคา m ท

มคามากกวา 0.6 คา Tf สามารถหาไดจากสมการท (9)

[ ]Tf (Tk TS ) e2m

E(e2m

1) 1 TS= + + − − + (9)

โดยท t คอระยะเวลาการลดวงจร(วนาท), Tk คอ 234.5 สาหรบทองแดง และคอ 224.5

สาหรบอลมเนยม

TS คอ อณหภมขณะเรมตน (oC) โดยจะมคาดงน

(1) 30 oC คาอณหภมแวดลอม (Ambient Temp.) บวกกบคาอณหภมเฉลยของขดลวดบวก

กบอณหภมจดรอนสดทยอมให (จาก Spec.ของโรงงาน) หรอ

(2) 30 oC คาอณหภมแวดลอม (Ambient Temp.)บวกกบคาอณหภมจดรอนสดทเพมขน

ของขดลวดตามขอกาหนด (Specification) ของหมอแปลงแตละชนด

E E rTk Tr

Tk TS

2

=+

+

(10)

โดยท Er คอ per-unit eddy current loss ทอณหภมอางอง, Tr คอ อณหภมอางอง (อณหภม

แวดลอม 20 oC บวกกบอณหภมเฉลยของขดลวดทพกด), WS คอ Short-circuit resistance loss

ของขดลวดทอณหภมเรมตน; วตต/ปอนด ของวสดตวนา

กรณขดลวดใชวสดทองแดง

Ai

C = 174 + 0.0225(T + T ) +110( )S f Ac (11)



กรณขดลวดใชวสดอลมเนยม

Ai

C = 405 + 0.1(T + T ) + 360( )S f Ac (12)

โดยท Ai คอ พนทหนาตดของฉนวน และ Ac คอ พนทหนาตดของตวนา

2.3 การคานวณแรงขณะลดวงจรตามแนวรศม

เสนแรงแมเหลกรวตามแนวแกนทกระทากบขดลวดจะทาใหเกดแรงกระทากบขดลวดตามแนว

รศม (Radial Force; Fra) สวนประกอบของเสนแรงแมเหลกตามแนวรศมทกระทากบขดลวดจะทา

ใหเกดแรงกระทากบขดลวดตามแนวแกน (Axial Force; Fax) ซงแรงกระทาทงสองจะทาใหขดลวด

เสยหาย ในสภาวะปกตแรงกระทาทงสองจะมคาเลกนอย แตถาหากหมอแปลงเกดการลดวงจร

กระแสและแรงทางแมเหลกจะมคาเพมขนสงมาก ดงนนในการออกแบบหมอแปลงใหสามารถทน

ตอสภาวะลดวงจรไดตามทมาตรฐานกาหนด ผออกแบบจะตองทาการวเคราะหพารามเตอร แรง

กระทาตามแนวรศมสามารถคานวณไดดงสมการท (13) [5]

2

2 2 -6( )0.628 ( ) ( 2) 10rad mN IF D r k

Hwπ×

= × × × × × × (13)

โดยท Dm คอ เสนผาศนยกลางเฉลยของขดลวดแรงตาและแรงสง (มม.), Hw คอความสง

เฉลยตามแนวแกนของขดลวด (มม.), N คอจานวนรอบของขดลวด (รอบ), I คอกระแสประสทธผล

ของขดลวด, 1rEZ

= คอตวประกอบกระแสเกน (overcurrent factor) และ -πR

[ ]Xk = (1+ e ) คอ

Peak amplitude factor

2.4 การคานวณแรงขณะลดวงจรตามแนวแกน

การคานวณแรงขณะลดวงจรตามแนวแกน สามารถคานวณไดดงสมการท (14) [5]

2 a + a(N× I) 1 2 2 2 -6F = 0.628×( )× π× D ×(d + )×(2K -1)× r ×(k 2) ×10ax m2 3(H w)

(14)



โดยท d คอความกวางของทอระบายความรอนหลก (main duct) (mm.), a1 และ a2 คอ ความ

หนาของขดลวดตามแนวรศม (mm.)

คาฮปสเตรส (hoop stress) สามารถคานวณไดดงสมการท (15)

N× I 2 2 -6σ = 0.314×( )× D × J× r ×(k 2) ×10t mHw (15)

โดยท tσ คอ คาฮปสเตรส (hoop stress) (N/mm2)

2.5 การคานวณอณหภมสดทายของขดลวดตามมาตรฐาน IEC

อณหภมเฉลยสงสด ( 1θ ) ของขดลวดหลงจากลดวงจร สามารถคานวณไดดงสมการท (16) [6]

2

2( 235)0106000 -11 0 J t

θ

θ θ

+

= + (16)

โดยท 0θ คออณหภมเรมตน (oC), J คอความหนาแนนกระแสลดวงจร (A/mm2) และ t คอ

เวลาในการลดวงจร(วนาท)

ตารางท 1 คาสงสดของอณหภมเฉลยของขดลวดหลงจากลดวงจร ( 1θ )

Transformer type Insulation system temperature

(oC)

Maximum values of 1θ

Copper Aluminium

Oil-immersed 105 (A) 250 oC 200 oC

3. การทดสอบและผลการทดสอบ

3.1 การทดสอบอณหภมเพม [1, 2, 7, 8]

ในงานวจยนจะทาการทดสอบหมอแปลงไฟฟาทใชในระบบจาหนายขนาด 400 kVA 3 เฟส

50 Hz 22000-400/230V เวคเตอรกรป Dyn 11 ตามมาตรฐานของการไฟฟาสวนภมภาคและ

มาตรฐาน IEC วงจรทดสอบดงรปท 1 และจะทาการวดอณหภมทตาแหนงตางๆ ของหมอแปลง

โดยทาการตดตงเทอรโมคปเปลสาหรบวดอณหภมดงรปท 2

การทดสอบจะใชวธการทดสอบแบบลดวงจรดงรปท 2 โดยทาการปอนแรงดนจนมคาเทากบ

คาความสญเสยรวมของหมอแปลง (IEC std.) ผลการทดสอบแสดงดงรปท 3 ถงรปท 4



(ก) (ข)

รปท 1 (ก) วงจรทดสอบหมอแปลงขณะไมมโหลด (ข) วงจรทดสอบหมอแปลงขณะจาย

โหลดโดยวธลดวงจร

16

3

1

Front view

10

8

6

11

5

CORE

H.V. winding

L.V. winding

Top oil

12

14

17

42.5 cm

32 cm

20 cm

4.00

cm

2.00

cm

7 cm

21.2 cm

3.00

cm

1.15 c

m

2.3 cm

4

2

9

7

13

15

10.6 cm

10.6 cm

รปท 2 การตดตงเทอรโมคปเปลวดอณหภมทตาแหนงตางๆ ของหมอแปลงหมอแปลง

Temp. (oC)

Temp. (oC)

(ก) (ข)

รปท 3 (ก) ผลการทดสอบอณหภมของขดลวดแรงดนตาทตาแหนง 1, 2, 3, 4, 5 และ 11

(ข) ผลการทดสอบอณหภมของขดลวดแรงดนสงทตาแหนง 6, 7, 8, 9, 10 และ

อณหภมแวดลอมขณะทดสอบ

01020304050607080

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 2 3

4 5 11

01020304050607080

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

6 7

8 9



Temp. (oC)

Time (hours)

Temp. (oC)

Time (hours)

(ก) (ข)

รปท 4 (ก) ผลการทดสอบอณหภมของนามนทตาแหนง 12, 13, 14, 15, 16 และ 17

(ข) ผลการทดสอบอณหภมเพมของนามนดานบนทพกดโหลด (ตาแหนงท 17)

3.2 พารามเตอรของหมอแปลงทไดจากการทดสอบ

จากผลการทดสอบสามารถคานวณหาอณหภมของขดลวดและนามนแสดงไดดงตารางท 2

ตารางท 2 พารามเตอรของอณหภมขดลวดและนามนทไดจากการทดสอบ

พารามเตอร ผลทได พารามเตอร ผลทได

Θw1 (oC) HV 31.00 Θw2 (oC) HV 76.70

Θw1 (oC) LV 31.00 Θw2 (oC) LV 78.80

Rt1 (Ω) HV 9.13 Rt2 (Ω) HV 10.82

Rt1 (Ω) LV 0.00103 Rt2 (Ω) LV 0.00122

Θwr (oC) HV 45.70 Θo (oC) 73.00

Θwr (oC) LV 47.80 Θor (oC) 42.00

จากผลการทดสอบดงตารางท 2 จะเหนวาอณหภมเพมของขดลวดมคาไมเกน 65 oC และคา

ของอณหภมเพมของนามนมคาไมเกน 60 oC ซงผลทดสอบทไดมคาเปนไปตามทมาตรฐานกาหนด

[2, 8, 9] ผลทดสอบอณหภมเพมของนามนทพกดโหลดแสดงไดดงรปท 4 (ข)

01020304050607080

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

12 13 14

15 16 17

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12



3.3 การวเคราะหและเปรยบเทยบพารามเตอรการทนการลดวงจรของหมอแปลงระหวาง

การออกแบบแบบเดมกบการออกแบบใหมทนาเสนอในงานวจย [10]

ในการวเคราะหเปรยบเทยบพารามเตอรการทนการลดวงจรของหมอแปลง จะทาการ

ออกแบบใหมแลวนาผลการออกแบบทไดมาเปรยบเทยบกบผลการออกแบบเดม การออกแบบจะ

ทาการออกแบบแกนเหลก ขดลวดและฉนวน และวเคราะหพารามเตอรจากการออกแบบใหเปนไป

ตามทมาตรฐานกาหนด โดยจะพจารณาผลของการออกแบบใหม ใหมคาพารามเตอรการทนการ

ลดวงจรของหมอแปลงตากวาเดม การวเคราะหทาไดดงขนตอนตามรปท 5 ผลของการวเคราะห

แสดงดงตารางท 3-5

start

No load loss , load loss , %z

Optimum design

Find no load loss , load loss , %z

Find Isc , ϭ mean , Fra , Fax

Fra , Fax

stop

no

yes

no

yes

Initial design parameter

Parameter for s/c withstand

calculation

รปท 5 แผนผงการออกแบบหมอแปลงอยางเหมาะสมและการคานวณพารามเตอรของ

การทนการลดวงจร



ตารางท 3 การเปรยบเทยบผลการออกแบบหมอแปลงระหวางการออกแบบแบบเดมกบ

การออกแบบใหม

400 kVA

พารามเตอร แบบเดม แบบใหม

1. No Load Loss(w)

-Guarantee 720 720

-Test 700.5 610.0

2. Load Loss(w)

-Guarantee 4150 4150

-Test 4040.3 3949.3

3. Total Loss(w) 4740.3 4559.3

4. Hottest-Spot of Top Oil (oC) 81.0 73.0

5. Hottest-Spot of HV.wdg. (oC) 88.3 76.7

6. Hottest-Spot of LV.wdg. (oC) 89.8 78.8

7. Top Oil Temp Rise (oC)

-Guarantee 60 60

-Test 51.0 42.0

8. Winding Temp Rise (oC)

-Guarantee 65 65

-HV. Winding 60.3 45.7

-LV. Winding 61.8 47.8



ตารางท 4 พารามเตอรจากการออกแบบทใชในการคานวณหาพารามเตอรของการ

ทดสอบการทนการลดวงจรของหมอแปลง

พารามเตอร ดานแรงดนสง ดานแรงดนตา

แบบเดม แบบใหม แบบเดม แบบใหม

Reactance (%) 3.77 4.18 3.77 4.18

Resistance (%) 1.11 1.10 1.11 1.10

Per unit impedance 3.93 4.32 3.93 4.32

Resistance per phase at 75 deg. C

(ohm/phase)

11.82 11.05 0.00146 0.00125

Winding height (mm) : Hw 425 365 465 385

Number of turn per limb : N 2700 2600 27 26

Current density of winding (A/mm2) : J 2.38 2.52 2.61 2.48

Mean diameter of winding (mm) : Dm 285 162 207 212

Radial of winding 1 : a1 - - 22 23

Radial of winding 2 : a2 31 30 - -

Width of main duct (mm) : d 12 11.5 12 11.5

ตารางท 5 ผลการคานวณแรงและอณหภมสดทายของการทดสอบการทนการลดวงจร

พารามเตอร ดานแรงดนสง ดาน แรงดนตา

แบบเดม แบบใหม แบบเดม แบบใหม

Asymmetrical short circuit current (A) 304.57 285.20 29015.09 27169.38

meanσ 34.53 34.40 23.77 22.32

Radial force 1491.49 1351.47 892.06 848.97

Axial force 99.45 98.80 62.69 59.26

Final winding temperature (oC) 155.55 151.65 166.73 150.09

การเปรยบเทยบอณหภมเพมของนามนดานบนของการออกแบบใหมแลวนาผลการออกแบบ

ทไดมาเปรยบเทยบกบผลการออกแบบแบบเดมตามทมาตรฐานกาหนด แสดงไดดงรปท 6



Temp. (°C)

Hours

รปท 6 การเปรยบเทยบอณหภมเพมของนามนดานบนระหวางการออกแบบแบบเดมกบ

การออกแบบใหมทพกดโหลด

การเปรยบเทยบคาความสญเสยและอณหภมเพมของขดลวดระหวางการออกแบบแบบเดม

กบการออกแบบใหมทพกดโหลด แสดงไดดงรปท 7

Watt

Capacity (kVA)

Temp. (oC)

Winding

(ก) (ข)

รปท 7 (ก) การเปรยบเทยบคาความสญเสยขณะไมมโหลดและขณะมโหลดระหวางการ

ออกแบบแบบเดมกบการออกแบบใหมทพกดโหลด (ข) การเปรยบเทยบอณหภม

เพมของขดลวดแรงดนสงและแรงดนตาระหวางการออกแบบแบบเดมกบการ

ออกแบบใหมทพกดโหลด

05

10152025303540455055

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

New design

Original design

0

1000

2000

3000

4000

5000

No loadloss

Load loss

Original design

New design

0

20

40

60

80

HV. Wdg. LV. Wdg.

Original design

New design



4. วเคราะหผลการทดสอบ

ผลทไดจากตารางท 5 จะทาใหทราบวาอณหภมสดทายของขดลวดหลงจากเกดการลดวงจร

สงมากกวา 105 องศาเซลเซยส ซงตามมาตรฐานฉนวนของหมอแปลงจะมระดบขนอณหภมไมเกน

105 องศาเซลเซยส ดงนนขณะหมอแปลงเกดการลดวงจรจะทาใหฉนวนและสวนประกอบอนๆ

เสอมสภาพอยางรวดเรว ถาหากผออกแบบสามารถทาการออกแบบหมอแปลงโดยลดอณหภมตรง

สวนนลงไดกจะทาใหฉนวนเสอมสภาพนอยลงและทาใหหมอแปลงมอายการใชงานนานมากยงขน

5. สรป

งานวจยนไดนาหมอแปลงทไดออกแบบแลวนามาสรางหมอแปลงตนแบบขน แลวนาเสนอ

วธการทดสอบ คานวนและวเคราะหผลอณหภมของหมอแปลงขณะจายโหลดทพกดและขณะ

ลดวงจรเพอหาคาอณหภมของขดลวดและพารามเตอรขณะหมอแปลงเกดการลดวงจร โดยทาการ

เปรยบเทยบระหวางการออกแบบ แบบเดมกบแบบใหมทนาเสนอ จะเหนวาผลจากการออกแบบ

ใหม มคณสมบตเปนไปตามมาตรฐาน IEC และมาตรฐานของการไฟฟาสวนภมภาคสามารถใชงาน

และทนกระแสลดวงจรไดตามทมาตรฐานกาหนด โดยผลของการวเคราะหตามตวอยางขางตนจะ

เปนเครองมอชวยใหผออกแบบสามารถวเคราะหออกแบบ และตดสนใจเลอกพารามเตอรและ

วตถดบทใชในการออกแบบหมอแปลง เชน ขนาดของลวดตวนา ความหนาของฉนวน ชนดและ

ความหนาของเหลกทใชทาแกนเหลกของหมอแปลงเพราะปจจยตางๆ ทกลาวมาน มผลโดยตรงตอ

อณหภมทเกดขนหลงจากเกดการลดวงจรของหมอแปลง ซงจะทาใหไดขอมลอางองสาหรบใชเปน

แนวทางในการใชงาน และทาการวเคราะหออกแบบหมอแปลงใหสามารถทนตอสภาวะลดวงจร

ตามทมาตรฐานกาหนด และยงชวยเพมประสทธภาพในการใชงานใหดยงขน

พารามเตอรทไดจากบทความวจยน เปนแนวทางในการวเคราะหและหาพารามเตอรตางๆ

ของหมอแปลงขนาด 400 kVA 3 เฟส 50 Hz 22000-400/230 V Dyn 11 ตามมาตรฐานของการ

ไฟฟาสวนภมภาค ดงนนถาหากเปนหมอแปลงไฟฟาทมขนาดกาลงไฟฟาแตกตางกน อาจม

พารามเตอรบางอยางแตกตางกนบางเลกนอยแตกสามารถนาแนวทางจากงานวจยนไปศกษาและ

พฒนาตอไป สามารถทาไดโดยการวเคราะหพารามเตอรตางๆ ของการออกแบบหมอแปลงรวมถง

การเลอกใชวตถดบทใชในการผลตหมอแปลงทมกาลงไฟฟาขนาดตางๆ ตามแนวทางของงานวจย

นกจะทาใหมขอมลอางองจานวนมากขน ทาใหผออกแบบสามารถออกแบบหมอแปลงใหม

คณสมบตทดข น มอายการใชงานยาวนานยงขน และยงสามารถทาการวเคราะหในเรองของอาย

ฉนวนของหมอแปลงไดอกดวย



กตตกรรมประกาศ

ผวจยขอขอบพระคณ บรษทพงษพมานการไฟฟา จากด และบรษท ท.ด.ทรานสฟอรเมอร

จากด ทไดสนบสนนวสดอปกรณเครองมอและสถานทในการทางานวจยจนสาเรจลลวงดวยด

References

[1] Provincial Electricity Authority Thailand (PEA). Three-phase transformer for 22 kV and

33 kV distribution systems with ability to withstand short circuit. Specification No. RTRN-

035/2558; 2015. (in Thai)

[2] IEC 60076-2. Power transformer part 2: temperature rise; 2011.

[3] ANSI/IEEE C57.91. IEEE Guide for loading mineral oil-immersed overhead and pad

mounted distribution transformer rated 500 kVA and Less with 65 oC or 55 oC average

winding rise; 1995.

[4] ANSI/IEEE C57.12.00. American national standard IEEE standard general requirements

for liquid-immersed distribution, power, and regulating transformers; 2010.

[5] Geno PP. Calculations for short circuit withstand capability of a distribution transformer.

International Journal of Advancements in Technology 2011;2(1):142-50.

[6] IEC 60076-5. Power transformer part 5: ability to withstand short circuit; 2006.

[7] Suechoey B, Tangsrianukul W, Leelajindakrairerk M, Chompooinwai C. Novel techniques

for improving short circuit withstand capability of distribution transformer considering

short circuit force and winding temperature. Proceedings of the 21th ICEE International

Conference on Electrical Engineering; 2015 July 5-9; The University of Hong Kong,

Hong Kong. Hong Kong; 2015. p. 1-4.

[8] Suechoey B, Chotiwanaporn N, Jayasak P, and Chompooinwai C. Proposition of

individual guide for distribution transformer design to withstand short circuit condition.

Proceedings of the 20th ICEE International Conference on Electrical Engineering; 2014

June 15-19; Jeju, Korea. Korea; 2014. p. 1-6.

[9] IEC 354. Loading guide for oil-immersed power transformer; 2006.

[10] Bharat Heavy Electrical Ltd. Transformer. 2nd ed. New Delhi: Tata McGrew-Hill

Publishing Co. Ltd; 2003.



ประวตผเขยนบทความ

รศ.ดร.บญเลศ สอเฉย ปจจบนดารงตาแหนงผอานวยการหลกสตร

วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวศวกรรมไฟฟา บณฑตวทยาลย

มหาวทยาลยเอเชยอาคเนย ทางานวจยดาน Machine Design, Power

System, Renewable Energy

Article History:

Received: November 26, 2018

Revised: April 17, 2019

Accepted: April 20, 2019


analysis and design of distribution transformer for short...

Documents