Οι μετασχηματιστές ισχύος αποτελούν τα κρισιμότερα στοιχεία ενός Συστήματος Ηλεκτρικής Ενέργειας από την άποψη κόστους, χρησιμότητας και επικινδυνότητας. Επομένως είναι ιδιαίτερα σημαντικός ο έλεγχος της υγείας των μετασχηματιστών και της λειτουργικής τους ικανότητας. Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με το διαγνωστικό έλεγχο των μεγάλων μετασχηματιστών ελαίου. Για το σκοπό αυτό θεωρείται αναγκαίο να γίνει πρώτα μία αναλυτική αναφορά στους μετασχηματιστές και στις ιδιότητές τους. Στο κεφάλαιο 1 γίνεται μία σύντομη εισαγωγή σχετική με τα Σ.Η.Ε. ώστε να καταστεί σαφής ο ρόλος των μετασχηματιστών σε αυτά. Στο κεφάλαιο 2 περιγράφονται λεπτομερώς οι αρχές λειτουργίας και τα κατασκευαστικά στοιχεία των μετασχηματιστών καθώς και τα προβλήματα που προκύπτουν σε αυτούς εξαιτίας της λειτουργίας τους ή από την πάροδο των ετών. Το κεφάλαιο 3 ασχολείται με τη λειτουργική κατάσταση και τη διάρκεια ζωής των μετασχηματιστών και την εξάρτησή τους από την κατάσταση της μόνωσης. Στο κεφάλαιο 4 παρατίθενται όλες οι κλασικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση και τη διάγνωση σφαλμάτων στους μετασχηματιστές. Επίσης περιγράφονται η κατάταξη των μετασχηματιστών ανάλογα με την ικανότητά τους να παραμείνουν σε λειτουργία και η ένταξη της παρακολούθησής τους στον έλεγχο του συστήματος. Το κεφάλαιο 5 επικεντρώνεται στη μέθοδο Duval, μία μέθοδο διάγνωσης που συγκαταλέγεται στην κατηγορία των Χημικών Μεθόδων και ειδικότερα της Ανάλυσης των Διαλυμένων Αερίων στο λάδι. Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται η περιγραφή της μεθόδου και η παράθεση του προγράμματος που εφαρμόζει τη μέθοδο. Τα παραρτήματα αποσαφηνίζουν κάποιες λεπτομέρειες σχετικές με τη μέθοδο Duval, χρήσιμες για την κατάστρωση του κώδικα. / Power transformers are the most critical components of an Electric Power System (E.P.S.) as far as their cost, usefulness and level of risk are concerned. Therefore their maintenance as well as their health and ability to stay in service check are of great importance. This thesis deals with the diagnostics of large oil immersed transformers. Consequently it is considered necessary to begin with a detailed description of power transformers and their attributes. In Chapter 1 a short introduction of E.P.S. is taking place in order to clarify the role of power transformers in them. In Chapter 2 the principles of operation, the manufacturing elements as well as the malfunctions that occur in a transformer because of their use or in the course of time are described in detail . Chapter 3 deals with the operation condition, life-span and the dependency of a transformer on the insulation system condition. In Chapter 4 all the common used techniques for condition monitoring and fault diagnosis of a transformer are displayed. Furthermore the order of the transformers depending on their ability to maintain in operative condition is described as well as the incorporation of their monitoring in the system inspection. Chapter 5 is focused on the Duval method which is a chemical method for fault diagnosis and more specifically a dissolved gas analysis. In this chapter the Duval method is described in detail along with the description of the program that uses this method. The adjuncts clarify some details regarding the Duval method which are necessary for the comprehension of the program.

Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μια εισαγωγή στις Αρχές του Ηλεκτρομαγνητισμού, οι οποίες είναι και η βάση στην οποία στηρίζεται η λειτουργία του μετασχηματιστή. Αναλύεται ο τρόπος δημιουργίας του μαγνητικού πεδίου ενώ παρουσιάζονται συνοπτικά όλα εκείνα τα μαγνητικά μεγέθη τα οποία θα μας χρησιμεύσουν στην συνέχεια της διπλωματικής. Το κεφάλαιο κλείνει με μια αναφορά στην Ηλεκτρομαγνητική Επαγωγή στην οποία στηρίζεται η λειτουργία του μετασχηματιστή. Στο Κεφάλαιο 2 γίνεται μια διεξοδική ανάλυση των στοιχείων των μετασχηματιστών, ενώ παράλληλα αναπτύσσονται και οι εξισώσεις που περιγράφουν την λειτουργία του μονοφασικού μετασχηματιστή. Γίνεται αναφορά στα είδη και την δομή των μετασχηματιστών, ενώ αναλύονται λεπτομερώς όλα τα είδη των απωλειών που παρουσιάζονται σε έναν μετασχηματιστή. Το κεφάλαιο κλείνει παραθέτοντας το ισοδύναμο κύκλωμα του μονοφασικού μετασχηματιστή. Στο Κεφάλαιο 3 γίνεται μια εισαγωγή στα μαγνητικά κυκλώματα τα οποία μπορούν να περιγράψουν την μαγνητική συμπεριφορά ενός σιδηρομαγνητικού πυρήνα. Η ανάλυση περιλαμβάνει το ισοδύναμο μαγνητικό κύκλωμα του πυρήνα ενός μονοφασικού μετασχηματιστή, το οποίο μπορεί να επεκταθεί και για έναν τρισκελή ή πεντασκελή πυρήνα ενός τριφασικού μετασχηματιστή. Στο Κεφάλαιο 4 πραγματοποιείται η ανάλυση του τριφασικού μετασχηματιστή. Παρατίθενται όλες οι δυνατές συνδεσμολογίες μεταξύ των τυλιγμάτων του, ενώ στην συνέχεια αναλύεται το μαγνητικό ισοδύναμο κύκλωμα του τρισκελή σιδηρομαγνητικού πυρήνα βάση του οποίου προσδιορίζεται ο Πίνακας Ld. Από την ανάλυση του ηλεκτρικού κυκλώματος προκύπτουν οι καταστατικές εξισώσεις που περιγράφουν την λειτουργία του τριφασικού μετασχηματιστή και ομαδοποιούνται με την δημιουργία Πινάκων. Το κεφάλαιο κλείνει κάνοντας μια αναφορά στον τρόπο με τον οποίο εισάγεται η μη γραμμική χαρακτηριστική καμπύλη του υλικού του πυρήνα. Στο Κεφάλαιο 5 πραγματοποιείται η εξομοίωση του τριφασικού μετασχηματιστή, η οποία στηρίζεται στην ανάλυση του Κεφαλαίου 4. Περιγράφονται αριθμητικά και σχηματικά ο μετασχηματιστής καθώς και το δίκτυο μετασχηματιστή-φορτίου που χρησιμοποιήθηκαν. Στην συνέχεια, καταγράφονται οι κυματομορφές των μεγεθών του μετασχηματιστή, όταν στο δευτερεύον τύλιγμά του συνδεθεί είτε συμμετρικό ή ασύμμετρο φορτίο. Το κεφάλαιο κλείνει με την εξαγωγή των συμπερασμάτων που προέκυψαν από την ανάλυση και εξομοίωση του τριφασικού μετασχηματιστή. / This paper is entitled “Simulation of three-phase transformer when the primary windings are connected in delta and the secondary windings in wye” in case of symmetrical and asymmetrical load. First of all, there is an introduction in the basic principles of electromagnetism. Then, the analysis of the single-phase and three-phase transformer which can help us to derive the state equations. From the analysis of the magnetic core circuit, we can calculate the incremental matrix Ld. The matrix Ld depends on the topology of the magnetic core. Finally, simulation results and conclusions are presented for the three-phase transformer