A New Approach to Dry Type Transformer Optimization: Firefly Algorithm

Öz

Dry type transformers are very popular in commercial and industrial applications. In this study, it is aimed to reduce the weight and cost to the optimum level while redesigning the dry type transformer by using the Firefly algorithm method. It can be shown that, the efficiency of the transformer can be increased to the maximum level by this work. For the application, A 100 kVA three phase, dry, core type core transformer is used and fistly the mathematical model is obtained and then the weight and cost are optimized to adjust the current density (s) and the iron section compatibility factor (C). The benefit of optimizing the performance analysis is clearly demonstrated in detail.

Anahtar Kelimeler

• Firefly algorithm,Dry type transformer,Optimization,Efficiency

Kuru Tip Transformatör Optimizasyonuna Yeni Bir Yaklaşım: Ateş Böceği Algoritması

Öz

Kuru tip transformatörler, ticari ve endüstriyel uygulamalarda oldukça popülerdir. Bu çalışmada Ateş böceği algoritması yöntemi kullanılarak kuru tip transformatörün yeniden tasarlanması yapılırken ağırlığının ve maliyetinin optimum seviyeye düşürülmesi amaçlanmıştır. Yapılan çalışma sonucunda transformatörün veriminin maksimum seviyeye çıkarılabileceği görülmüştür. Uygulama için 100 kVA’lık üç fazlı, kuru, çekirdek tipi nüveli transformatör kullanılmış olup öncelikle matematiksel modeli çıkarılıp daha sonra transformatör değişkenleri olan akım yoğunluğu (s) ve demir kesiti uygunluk faktörü (C) optimize edilerek ağırlık ve maliyet optimum seviyeye çekilmiştir. Performans analizi ayrıntılı şekilde yapılarak uygulanan optimizasyon yönteminin faydası en açık şekilde ortaya konmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Ateş böceği algoritması,Kuru tip transformatör,Optimizasyon,Verimlilik

Kaynakça

1. 1. Finocchio, M.A.F., Lopes, J.J., França, J.A., Piai, J. C., Mangili, J. F., 2017. Neural Networks Applied to the Design of Dry-type Transformers: An Example to Analyze the Winding Temperature and Elevate the Thermal Quality. International Transactions on Electrical Energy Systems, 27(3).
2. 2. Berrogain, M., Carlen, M., 2013. Dry-type transformers for subtransmission. 22nd International Conference and Exhibition on Electricity Distribution (CIRED 2013).
3. 3. Çelebi, M., 2008. Genetik Algoritma ile Kuru bir Trafonun Maliyet Optimizasyonu, ELECO, 189-193.
4. 4. Gezegin, C., Dirik, H., Ergül, E.U., Özdemir M., 2016. Kuru Tip Trafoların Ortalama ve En Yüksek Sargı Sıcaklık Artışlarının İncelenmesi. İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 5(1).
5. 5. Tosun, S., Öztürk, A., Demir, H., Kuru, L., 2012. Kuru Tip Transformatörün Tabu Arama Algoritması Yöntemi ile Ağırlık Optimizasyonu, İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 1(1), 17-26.
6. 6. Smolka, J., Nowak, A.J., 2011. Shape Optimization of Coils and Cooling Ducts in Dry-type Transformers using Computational Fluid Dynamics and Genetic Algorithm, IEEE Transactions on Magnetics, 47(6), 1726-1731.
7. 7. Smolka, J., 2013. CFD-based 3-D Optimization of the Mutual Coil Configuration for the Effective Cooling of an Electrical Transformer, Applied Thermal Engineering, 50(1), 124-133.
8. 8. Alcan, Y., Öztürk, A., Özmen, Ö., 2014. Yerçekimsel Arama Algoritması ile Değişik Çalışma Koşulları için Transformatör Verim Optimizasyonu, ISITES, Karabük.

9. 9. Carlen, M., Xu, D., Clausen, J., Nunn, T., Ramanan, VR., Getson, D.M., 2010. Ultra High Efficiency Distribution Transformers, IEEE PES T&D 2010, New Orleans, LA, 1-7.
10. 10. Aşkın, D., İskender, İ., Mamizadeh, A., 2011. Farklı Yapay Sinir Ağları Yöntemlerini Kullanarak Kuru Tip Transformatör Sargısının Termal Analizi, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 26(4), 905-913.
11. 11. Murillo, R., Smajic, J., Tepper, J., Nogués, A., Steinmetz, T., 2012. Electromagnetic Simulations Supporting the Development of Dry-Type Transformers for Subtransmission Voltage Levels, CIGRE Paris Session, A2-208.
12. 12. Wu, W., Gentzsch, W., Kern, J.A., 2016. Dry-Type Transformer Optimization using High Performance Cloud Computing: Performance Evaluation, SoutheastCon , Norfolk, VA, 1-2.
13. 13. Zhang, M., Wang, N., Ding, X., 2013. Improved Artificial Fish Swarm Algorithm for Fault Diagnosis of Dry-Type Transformer, Fourth International Conference on Digital Manufacturing & Automation, Qingdao, 679-683.
14. 14. Boduroğlu, T., 1988. Elektrik Makineleri Dersleri Cilt 1, Transformatörler, Beta Basım, İstanbul.
15. 15. Yang, X.S., 2009. Firefly Algorithms for Multimodal Optimization. Stochastic Algorithms: Foundations and Applications, SAGA 2009, Lecture Notes in Computer Science, 5792. Berlin: Springer Verlag, 169–178.