निर्माण स्थलों पर ट्रांसफार्मर ग्राउंडिंग सुरक्षा प्रौद्योगिकी का विश्लेषण

वर्तमान में, चीन ने इस क्षेत्र में कुछ उपलब्धियाँ प्राप्त कर ली हैं। संबंधित साहित्य ने परमाणु ऊर्जा संयंत्र के निम्न-वोल्टेज वितरण प्रणाली में भू-त्रुटि संरक्षण के लिए विशिष्ट विन्यास योजनाओं को डिज़ाइन किया है। घरेलू और अंतरराष्ट्रीय मामलों के विश्लेषण के आधार पर, जहाँ परमाणु ऊर्जा संयंत्र के निम्न-वोल्टेज वितरण प्रणाली में भू-त्रुटियों ने ट्रांसफार्मर शून्य-क्रम संरक्षण के गलत संचालन का कारण बना, मूल कारणों की पहचान की गई है। इन विशिष्ट विन्यास योजनाओं के आधार पर परमाणु ऊर्जा संयंत्र सहायक शक्ति प्रणालियों में भू-त्रुटि संरक्षण उपायों के लिए सुधार सुझाव भी प्रस्तावित किए गए हैं।

संबंधित साहित्य ने अंतर धारा और दमन धारा के परिवर्तन पैटर्न का अध्ययन किया है, और अंतर धारा और दमन धारा के बीच अनुपात की गणना करके, ऐसी त्रुटि स्थितियों के तहत मुख्य ट्रांसफार्मर अनुपात अंतर संरक्षण की अनुकूलता पर मात्रात्मक विश्लेषण किया है।

हालाँकि, उपरोक्त तरीकों को अभी भी कई समस्याओं का सामना करना पड़ रहा है जिनका त्वरित समाधान आवश्यक है। उदाहरण के लिए, अत्यधिक भू-प्रतिरोध, भू-ग्राउंडिंग विधियों का अनुचित चयन, और अपर्याप्त बिजली संरक्षण भू-ग्राउंडिंग उपाय—ये सभी मुद्दे ट्रांसफार्मर विफलताओं का कारण बन सकते हैं और यहां तक कि सुरक्षा दुर्घटनाओं को भी उकसा सकते हैं। इसलिए, निर्माण स्थलों में ट्रांसफार्मर भू-संरक्षण प्रौद्योगिकियों पर अधिक गहन अनुसंधान और विश्लेषण करना आवश्यक है, नवीनतम अनुसंधान निष्कर्षों और प्रौद्योगिकी विकासों को शामिल करते हुए।

इस अनुसंधान के माध्यम से, न केवल ट्रांसफार्मर भू-संरक्षण प्रौद्योगिकी के सैद्धांतिक स्तर को बढ़ाया जा सकता है, बल्कि वास्तविक निर्माण परियोजनाओं के लिए व्यावहारिक और व्यवहार्य समाधान और उपाय भी प्रदान किए जा सकते हैं। आशा है कि यह अनुसंधान निर्माण स्थलों में ट्रांसफार्मर भू-संरक्षण प्रौद्योगिकियों पर अधिक विद्वानों का ध्यान और जोर आकर्षित करेगा, इस क्षेत्र के विकास को सामूहिक रूप से बढ़ावा देगा।

1 ट्रांसफार्मर भू-ग्राउंडिंग विधियों का निर्धारण

पारंपरिक ट्रांसफार्मर न्यूट्रल बिंदु सीधी भू-ग्राउंडिंग विधि कुछ परिस्थितियों में अत्यधिक लघु-पथ धाराओं का कारण बन सकती है, जो उपकरणों को क्षति पहुँचा सकती है। इसलिए, एक न्यूट्रल बिंदु कम-प्रतिरोध भू-ग्राउंडिंग विधि प्रस्तावित की गई है। न्यूट्रल बिंदु कम-प्रतिरोध भू-ग्राउंडिंग एक प्रभावी ट्रांसफार्मर भू-ग्राउंडिंग दृष्टिकोण है जो ट्रांसफार्मर न्यूट्रल बिंदु और भूमि के बीच एक कम प्रतिरोध को जोड़कर ट्रांसफार्मर भू-धारा के प्रभावी नियंत्रण को प्राप्त करता है। यह भू-ग्राउंडिंग विधि न केवल भू-धारा के परिमाण को नियंत्रित कर सकती है और बिजली और अति-वोल्टेज के ट्रांसफार्मर पर प्रभाव को कम कर सकती है, जिससे संचालन स्थिरता में सुधार होता है, बल्कि लघु-पथ धाराओं को सीमित कर सकती है और उपकरण क्षति के जोखिम को कम कर सकती है।

विशेष रूप से, निर्माण स्थलों में ट्रांसफार्मर के लिए न्यूट्रल बिंदु कम-प्रतिरोध भू-ग्राउंडिंग लागू करते समय, पहला कदम उपयुक्त भू-प्रतिरोध मान का निर्धारण करना है। ओम के नियम के अनुसार, भू-प्रतिरोध मान भू-धारा और भू-वोल्टेज के साथ व्युत्क्रमानुपाती होता है। इसलिए, न्यूट्रल बिंदु कम-प्रतिरोध भू-ग्राउंडिंग विधि के लिए भू-प्रतिरोध मान का चयन करते समय, प्रतिरोध मान को पहले निर्धारित करना चाहिए, गणना सूत्र निम्नानुसार है:

सूत्र में, R₀ भू-प्रतिरोधक के प्रतिरोध मान को दर्शाता है; U₀ निर्माण में विद्युत प्रणाली के औसत नाममात्र वोल्टेज को दर्शाता है; I₀ न्यूट्रल बिंदु प्रतिरोधक के माध्यम से प्रवाहित धारा को दर्शाता है। सूत्र (1) में गणना के अनुसार, एक उपयुक्त भू-प्रतिरोध मान का चयन किया जाना चाहिए जो प्रभावी ढंग से लघु-पथ धारा को सीमित कर सके जबकि ट्रांसफार्मर पर अत्यधिक प्रभाव से बचा जा सके।

अगला कदम भू-तार के अनुप्रस्थ क्षेत्र और सामग्री जैसे मापदंडों का निर्धारण करना है। भू-तार की सामग्री में उत्कृष्ट चालकता और संक्षारण प्रतिरोध भी होना चाहिए ताकि इसके सेवा जीवन और विश्वसनीयता सुनिश्चित की जा सके। इस अध्ययन ने निर्माण स्थलों में ट्रांसफार्मर भू-ग्राउंडिंग की वास्तविक परिस्थितियों पर व्यापक विचार किया है और टिन युक्त तांबे के तार को भू-चालक के रूप में चुना गया है—एक सामग्री जिसमें अच्छी चालकता, सुविधाजनक वायरिंग और मजबूत जंगरोधी क्षमताएँ हैं, जो न्यूट्रल बिंदु कम-प्रतिरोध भू-ग्राउंडिंग विधि की आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा करती है।

भू-तार का अनुप्रस्थ क्षेत्र सीधे इसके प्रतिरोध मान को प्रभावित करता है, जो आगे भू-धारा को प्रभावित करता है। इसलिए, निम्नलिखित सूत्र के आधार पर भू-तार का उपयुक्त अनुप्रस्थ क्षेत्र चुना जाता है:

सूत्र में, S न्यूट्रल बिंदु कम-प्रतिरोध भू-ग्राउंडिंग विधि में भू-तार के अनुप्रस्थ क्षेत्र को दर्शाता है; η न्यूट्रल बिंदु भू-प्रतिरोध और ट्रांसफार्मर भू-प्रतिरोध के बीच अनुपात गुणांक को दर्शाता है; T भू-तार के लिए अनुमत तापमान वृद्धि को दर्शाता है। अंत में, भू-इलेक्ट्रोड की गहराई का निर्धारण करना चाहिए। कठोर परिस्थितियों में भू-इलेक्ट्रोड के स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए, इसकी गहराई निर्माण स्थल पर जमी मिट्टी की परत की मोटाई से अधिक होनी चाहिए, जिससे भू-प्रणाली की विश्वसनीयता और सुरक्षा को पूर्ण रूप से सुनिश्चित किया जा सके।

संक्षेप में, निर्माण स्थलों में ट्रांसफार्मर के लिए भू-ग्राउंडिंग लागू करते समय, न्यूट्रल बिंदु कम-प्रतिरोध भू-ग्राउंडिंग विधि अपनाई जाती है, जिसमें प्रतिरोध मान, भू-तार के अनुप्रस्थ क्षेत्र, सामग्री का चयन और भू-इलेक्ट्रोड की गहराई सहित भू-ग्राउंडिंग मापदंडों के लिए उचित सेटिंग्स होती हैं, निर्माण के दौरान ट्रांसफार्मर के स्थिर संचालन के लिए एक मजबूत आधार प्रदान करती है।

2 ट्रांसफार्मर भू-संरक्षण योजना का डिज़ाइन

उपरोक्त सामग्री के अनुसार, निर्माण स्थलों पर ट्रांसफॉर्मर ग्राउंडिंग सुरक्षा प्रौद्योगिकी में न्यूट्रल बिंदु की कम प्रतिरोध ग्राउंडिंग विधि का उपयोग किया जाता है। यह ग्राउंडिंग विधि मुख्य रूप से कम प्रतिरोध के माध्यम से ट्रांसफॉर्मर ग्राउंडिंग धारा को प्रभावी रूप से नियंत्रित करती है। ट्रांसफॉर्मर के संचालन के दौरान विभिन्न दोष हो सकते हैं, जिनमें सबसे सामान्य एक-वाइफेज ग्राउंडिंग दोष है। एक-वाइफेज ग्राउंडिंग दोष ट्रांसफॉर्मर के एक फेज वाइंडिंग और ग्राउंड के बीच एक शॉर्ट सर्किट को संदर्भित करता है, जबकि अन्य दो फेज निरंतर सामान्य रूप से काम करते हैं। यह दोष ट्रांसफॉर्मर के न्यूट्रल बिंदु के पोटेंशियल में परिवर्तन का कारण बनता है, जिससे तीन-फेज धाराओं में असंतुलन होता है। इस विशेषता का उपयोग करके, ट्रांसफॉर्मर में तीन-फेज धारा असंतुलन के आधार पर एक सुरक्षा योजना प्रस्तावित की गई है:

पहला शून्य-अनुक्रम खंड I सुरक्षा है, जिसकी सेटिंग गणना सूत्र निम्नलिखित है:

सूत्र में, I₁ निर्माण में ट्रांसफॉर्मर के शून्य-अनुक्रम सुरक्षा कार्यान्वयन धारा मान को दर्शाता है; γ₁ विश्वसनीयता गुणांक को दर्शाता है; γ₂ शून्य-अनुक्रम शाखा गुणांक को दर्शाता है; I₂ निर्माण में ट्रांसफॉर्मर के निकटवर्ती घटकों के शून्य-अनुक्रम सुरक्षा कार्यान्वयन धारा मान को दर्शाता है। सूत्र (3) के अनुसार शून्य-अनुक्रम खंड I सुरक्षा के लिए धारा मान की गणना करने के बाद, खंड I सुरक्षा के कार्यान्वयन समय को आमतौर पर अगले स्तर की शून्य-अनुक्रम सुरक्षा के कार्यान्वयन समय से लगभग 0.5 सेकंड अधिक रखा जाता है।

अगला शून्य-अनुक्रम खंड II सुरक्षा है। इसके सुरक्षा धारा मान की गणना सूत्र शून्य-अनुक्रम खंड I सुरक्षा के समान ही है, अर्थात् सुरक्षा धारा सूत्र (3) के अनुसार प्राप्त की जाती है, लेकिन कार्यान्वयन समय अलग होता है, जिसके लिए शून्य-अनुक्रम खंड I सुरक्षा के कार्यान्वयन समय से लगभग 0.3 सेकंड अधिक रखा जाता है।

अंत में, शून्य-अनुक्रम वोल्टेज सुरक्षा है। यह ध्यान में रखते हुए कि निर्माण स्थलों पर ट्रांसफॉर्मर में एक-वाइफेज ग्राउंडिंग दोष के दौरान न्यूट्रल बिंदु अपनी आंतरिक संवेदनशीलता को खो सकता है, शून्य-अनुक्रम वोल्टेज सुरक्षा का कार्यान्वयन वोल्टेज एक-वाइफेज ग्राउंडिंग दोष के दौरान सुरक्षा स्थापना बिंदु पर दिखाई देने वाले अधिकतम शून्य-अनुक्रम वोल्टेज से कम होना चाहिए। शून्य-अनुक्रम वोल्टेज सुरक्षा वोल्टेज का मूल्य निम्नलिखित सूत्र के अनुसार निर्धारित किया जाता है:

सूत्र में, U₁ शून्य-अनुक्रम वोल्टेज सुरक्षा का कार्यान्वयन वोल्टेज को दर्शाता है; U₂ तीन द्वितीयक वाइंडिंगों का विहित वोल्टेज को दर्शाता है।

सारांश में, एक पूर्ण तीन-फेज धारा असंतुलन सुरक्षा योजना बनाने के लिए, शून्य-अनुक्रम खंड I, शून्य-अनुक्रम खंड II और शून्य-अनुक्रम वोल्टेज सुरक्षा के लिए गणना सूत्रों सहित एक श्रृंखला की जटिल गणनाओं की आवश्यकता होती है। इन सूत्रों का व्युत्पन्न और अनुप्रयोग निर्माण स्थलों पर एक-वाइफेज ग्राउंडिंग दोषों के प्रकार और गंभीरता का अधिक सटीक निर्धारण करने में मदद करेगा। यह सुरक्षा योजना न केवल ग्राउंडिंग दोषों की तेजी से स्थानीकरण और अलगाव कर सकती है, बल्कि ग्राउंडिंग दोषों से ऊर्जा विघटन घटनाओं की संभावना को भी कम कर सकती है। इसके साथ, न्यूट्रल बिंदु की कम प्रतिरोध ग्राउंडिंग विधि के संयोजन से निर्माण में ट्रांसफॉर्मर के लिए एक संपूर्ण ग्राउंडिंग सुरक्षा संरचना बनाई जाती है, जो ट्रांसफॉर्मर के सुरक्षित संचालन के लिए मजबूत सुरक्षा प्रदान करती है।

3 प्रयोगात्मक विश्लेषण

उपरोक्त ट्रांसफॉर्मर ग्राउंडिंग सुरक्षा प्रौद्योगिकी की प्रभावशीलता की पुष्टि करने के लिए, यह अध्याय ऊर्जा प्रणाली सिमुलेशन सॉफ्टवेयर PowerFactory का उपयोग करके ट्रांसफॉर्मर ग्राउंडिंग सुरक्षा सिमुलेशन प्रयोग करेगा। सबसे पहले, सिमुलेशन सॉफ्टवेयर में एक इमारती विद्युत प्रणाली मॉडल बनाया जाता है, जो मुख्य रूप से ट्रांसफॉर्मर, उच्च और निम्न वोल्टेज लाइन, लोड और अन्य उपकरणों से युक्त होता है। तालिका 1 प्रयोगात्मक ट्रांसफॉर्मर के मॉडल और पैरामीटर विनिर्देशों को प्रस्तुत करती है।

ट्रांसफॉर्मर की विशिष्ट संरचना आकृति 1 में दिखाई गई है।

फिर, ट्रांसफॉर्मर के ग्राउंडिंग संरक्षण सिमुलेशन प्रयोग तीन अलग-अलग ग्राउंडिंग विधियों का उपयोग करके किए गए: न्यूट्रल बिंदु का कम प्रतिरोध ग्राउंडिंग, न्यूट्रल बिंदु का उच्च प्रतिरोध ग्राउंडिंग, और आर्क-सप्रेशन कोइल के साथ न्यूट्रल बिंदु ग्राउंडिंग। जब ग्राउंडिंग विधियों को सेट किया जा रहा था, तो न्यूट्रल बिंदु कम प्रतिरोध ग्राउंडिंग विधि के लिए, छोटे प्रतिरोध मान वाला एक प्रतिरोधक चुना गया, विशेष रूप से 0.5 Ω सेट किया गया, कम प्रतिरोध ग्राउंडिंग के प्रभाव का सिमुलेशन करने के लिए; न्यूट्रल बिंदु उच्च प्रतिरोध ग्राउंडिंग विधि के लिए, बड़े प्रतिरोध मान वाला एक प्रतिरोधक चुना गया, 10 Ω सेट किया गया, उच्च प्रतिरोध ग्राउंडिंग की विशेषताओं का सिमुलेशन करने के लिए।

प्रयोग के दौरान, एकल-प्रकाश ग्राउंडिंग फ़ॉल्ट के तहत ट्रांसफॉर्मर की ग्राउंडिंग धारा स्तरों का सिमुलेशन किया गया। फ़ॉल्ट की विशिष्ट स्थिति ट्रांसफॉर्मर के निम्न-वोल्टेज तरफ़ के एक फेज लाइन के मध्य बिंदु पर सेट की गई, फ़ॉल्ट प्रतिरोध 100 Ω सेट किया गया, ग्राउंडिंग फ़ॉल्ट के दौरान ग्राउंडिंग प्रतिरोध का सिमुलेशन करने के लिए। फ़ॉल्ट सिमुलेशन प्रक्रिया के दौरान, एक उच्च नमूनाकरण दर वाली डेटा एकत्रीकरण प्रणाली का उपयोग किया गया, नमूनाकरण आवृत्ति 1000 बार प्रति सेकंड सेट की गई, ग्राउंडिंग धारा में नाज़ुक बदलावों को पकड़ने की गारंटी देने के लिए।

फ़ॉल्ट होने के क्षण में ग्राउंडिंग धारा मान रिकॉर्ड करने के अलावा, फ़ॉल्ट होने के 0.1 सेकंड, 0.5 सेकंड, 1 सेकंड, 5 सेकंड, और 10 सेकंड के बाद कई समय बिंदुओं को सेट किया गया, भिन्न-भिन्न समय बिंदुओं पर ग्राउंडिंग धारा में बदलावों का अवलोकन करने के लिए। प्रयोगात्मक परिणामों में यादृच्छिकता से बचने के लिए, ग्राउंडिंग धारा डेटा 10 बार रिकॉर्ड किया गया, औसत मान को अंतिम प्रयोगात्मक परिणाम के रूप में लिया गया। आकृति 2 विभिन्न ग्राउंडिंग विधियों के तहत ट्रांसफॉर्मर ग्राउंडिंग संरक्षण प्रभावों की तुलना प्रदान करती है।

आकृति 2 में दिखाए गए अनुसार, सिमुलेशन विश्लेषण न्यूट्रल बिंदु कम प्रतिरोध ग्राउंडिंग, उच्च प्रतिरोध ग्राउंडिंग, और आर्क-सप्रेशन कोइल ग्राउंडिंग विधियों के तहत एकल-प्रकाश फ़ॉल्ट के दौरान ट्रांसफॉर्मर की ग्राउंडिंग धारा विशेषताओं की तुलना करता है। परिणाम दर्शाते हैं कि, ट्रांसफॉर्मर में एकल-प्रकाश ग्राउंडिंग फ़ॉल्ट के दौरान, न्यूट्रल बिंदु कम प्रतिरोध ग्राउंडिंग विधि के तहत ग्राउंडिंग धारा, न्यूट्रल बिंदु उच्च प्रतिरोध ग्राउंडिंग और न्यूट्रल बिंदु आर्क-सप्रेशन कोइल ग्राउंडिंग विधियों की तुलना में नाटकीय रूप से अधिक होती है।

डिजाइन की गई ग्राउंडिंग संरक्षण प्रौद्योगिकी के तहत, ट्रांसफॉर्मर की औसत ग्राउंडिंग धारा 70.11 A थी, जो नियंत्रण समूह प्रौद्योगिकियों की तुलना में क्रमशः 43.44 A और 21.62 A अधिक थी। यह फ़ॉल्ट बिंदु पर आर्क की तीव्रता को कम करने में मदद करता है और फ़ॉल्ट की स्व-स्पष्टीकरण क्षमता को तेज करता है। इसलिए, डिजाइन की गई ग्राउंडिंग संरक्षण प्रौद्योगिकी व्यावहारिक रूप से उपयोगी और विश्वसनीय है, ट्रांसफॉर्मर के एकल-प्रकाश ग्राउंडिंग फ़ॉल्ट में व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त है, ट्रांसफॉर्मर के संचालन सुरक्षा को निर्माण स्थलों पर प्रभावी रूप से संरक्षित करती है।

4.निष्कर्ष

निर्माण में ट्रांसफॉर्मर के लिए ग्राउंडिंग संरक्षण प्रौद्योगिकी न्यूट्रल बिंदु कम प्रतिरोध ग्राउंडिंग विधि पर आधारित शून्य-क्रम ओवरकरंट संरक्षण योजना प्रस्तावित करती है। तुलनात्मक प्रयोगों के माध्यम से, डिजाइन की गई ग्राउंडिंग संरक्षण प्रौद्योगिकी की ट्रांसफॉर्मर एकल-प्रकाश फ़ॉल्ट के मुख्य संरक्षण में उत्कृष्टता सिद्ध की गई है। हालांकि कुछ शोध की उपलब्धियाँ हुई हैं, फिर भी कुछ सीमाएँ हैं। उदाहरण के लिए, प्रयोगात्मक स्थितियाँ और डेटा नमूने पूर्ण नहीं हो सकते, निष्कर्षों की सामान्यता की आगे की पुष्टि की आवश्यकता है।

भविष्य के शोध निम्नलिखित क्षेत्रों पर केंद्रित हो सकते हैं: सर्वप्रथम, प्रयोगों की विस्तार सीमा को बढ़ाना और डेटा नमूनों को बढ़ाना निष्कर्षों की सटीकता और सामान्यता को सुधारने के लिए; दूसरे, अन्य संरक्षण योजनाओं और प्रौद्योगिकियों पर गहन अध्ययन करना और अधिक कार्यक्षम और विश्वसनीय ट्रांसफॉर्मर ग्राउंडिंग संरक्षण विधियों की खोज करना; अंत में, व्यावहारिक इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों के साथ उच्च-प्रदर्शन वाले संरक्षण उपकरणों और प्रणालियों का विकास करना।