अमोर्फस लॉय वितरण ट्रांसफार्मर का मेट्रो विद्युत आपूर्ति प्रणाली में अनुप्रयोग

पिछले वर्षों में, चीन में शहरी रेल परिवहन के पैमाने की तेजी से विकास के साथ, मेट्रो की बिजली और प्रकाश लोड में तेजी से वृद्धि हुई है, और वितरण ट्रांसफॉर्मरों के स्व-हानि द्वारा खपत की गई विद्युत ऊर्जा की समस्या अधिक उभरी है। देश के ऊर्जा संरक्षण और पर्यावरण संरक्षण के लिए आग्रह के पृष्ठभूमि में, अमोर्फस इंट्री लोइ से बने अमोर्फस इंट्री लोइ ट्रांसफॉर्मर, जो अमोर्फस इंट्री लोइ स्ट्रिप का उपयोग करते हैं, जिसमें उत्कृष्ट चुंबकीय चालकता होती है, निर्वहन और निर्वहन विद्युत की तुलना में अपेक्षाकृत कम खाली लोड हानि और खाली लोड विद्युत प्रवाह प्राप्त किया है, और इसलिए ऊर्जा बचाने वाले ट्रांसफॉर्मरों के विकास की एक दिशा बन गए हैं। बीजिंग मेट्रो की लाइन 14 के पृष्ठभूमि पर, यह पेपर सूखे प्रकार के अमोर्फस इंट्री लोइ वितरण ट्रांसफॉर्मर (आगे चलकर "अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मर" कहा जाएगा) के सिद्धांत, संरचना और तकनीकी विशेषताओं से शुरू होता है, साथ ही यह साइट पर लागू किए गए प्रभावों का संक्षिप्त वर्णन करता है, और लंबे समय के संचालन के लिए संबंधित सुझाव प्रस्तुत करता है, इसका उद्देश्य मेट्रो में वितरण ट्रांसफॉर्मरों के चयन और लागू के लिए संदर्भ और अनुभव प्रदान करना है।
अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों की संरचना और कार्यप्रणाली
अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों की संरचना
अमोर्फस इंट्री लोइ वितरण ट्रांसफॉर्मर में नरम चुंबकीय गुणों वाले अमोर्फस इंट्री लोइ का चयन कोर सामग्री के रूप में किया जाता है। इसमें उच्च संतुलन चुंबकीय प्रेरण, अत्यधिक कम हानि, कम उत्तेजन विद्युत, और कम कोरसिविटी होती है, और यह एक ऊर्जा बचाने वाला और पर्यावरण अनुकूल ट्रांसफॉर्मर है जिसमें अच्छी स्थिरता होती है। अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मर में एपॉक्सी-डाला सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों की विशेषताएं, जैसे कम हैलोजन सामग्री, अग्निरोधी, कम धुआँ उत्पादन, और स्व-उग्र प्रकार के गुण, अमोर्फस इंट्री लोइ स्ट्रिप के कम-हानि लाभों के साथ जुड़े होते हैं, जिससे वे मेट्रो जैसे सार्वजनिक वातावरणों की आवश्यकताओं को बेहतर तरीके से पूरा कर सकते हैं।

अमोर्फस इंट्री लोइ स्ट्रिप एक प्रकार की पतली (लगभग 0.03 मिमी मोटाई) और नरम चुंबकीय चालक सामग्री है। इसलिए, इन्हें एक घुमावदार कोर संरचना में डिजाइन करना विवेकपूर्ण है। वर्तमान में, एपॉक्सी-डाला अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों की संरचनाएं मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित हैं, जो तीन-पासे तीन-पंजे संरचना और तीन-पासे पांच-पंजे संरचना हैं, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। तीन-पासे पांच-पंजे संरचना का कोर चार फ्रेमों को जोड़कर बनाया जाता है, जैसा कि चित्र 2a में दिखाया गया है; तीन-पासे तीन-पंजे संरचना का कोर तीन फ्रेमों को जोड़कर बनाया जाता है, जैसा कि चित्र 2b में दिखाया गया है। चूंकि अमोर्फस इंट्री लोइ ट्रांसफॉर्मरों के कोर का काट-काट भाग आयताकार होता है, इसलिए उच्च और निम्न वोल्टेज कुंडलों को आम तौर पर गोलाकार कोनों वाली आयताकार संरचना में डिजाइन किया जाता है। इसके अलावा, क्योंकि अमोर्फस इंट्री लोइ कोर का चुंबकीय प्रवाह घनत्व और लेमिनेशन गुणांक सिलिकन स्टील शीट की तुलना में कम होता है, इसलिए अमोर्फस इंट्री लोइ कोर का आयतन एक ही क्षमता वाले सिलिकन स्टील शीट कोर की तुलना में बहुत अधिक होता है। एक निश्चित मेट्रो लाइन पर अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मर तीन-पासे पांच-पंजे कोर डिजाइन का उपयोग करते हैं, जिसके गुण अच्छी तरह से ठंडा रहना, एक संपूर्ण संरचना, और अपेक्षाकृत छोटा आयतन होता है।

अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों की कार्यप्रणाली

अमोर्फस इंट्री लोइ कोर सामग्री, सिलिकन स्टील के क्रिस्टल, उनकी संरचना और विशेषताओं के कारण चुंबकीकरण और डीमैग्नेटाइजेशन के लिए अधिक उपयुक्त होते हैं। एक आदर्श अमोर्फस इंट्री लोइ में लगभग 80% लोहा होता है, अन्य प्रमुख घटक सिलिकन और बोरोन जैसी सामग्रियाँ होती हैं। बड़ी संख्या में परीक्षणों ने दिखाया है कि अमोर्फस इंट्री लोइ का क्रिस्टलीकरण तापमान 550°C है, और क्यूरी तापमान लगभग 415°C है। ये तापमान अमोर्फस इंट्री लोइ के विकास, कोर बनाने के बाद के अन्नीलिंग, सामान्य संचालन तापमान, और शॉर्ट-सर्किट के दौरान थर्मल-स्थायित्व तापमान की आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं, इसलिए अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों के अनुप्रयोग में कोई समस्या नहीं होती।

तीन-पासे, चार-फ्रेम, पांच-पंजे अमोर्फस इंट्री लोइ वितरण ट्रांसफॉर्मर के उदाहरण को लेते हुए, क्योंकि प्रत्येक विलिंग दो फ्रेमों पर लगाया जाता है जिनमें स्वतंत्र चुंबकीय परिपथ होते हैं, प्रत्येक फ्रेम का चुंबकीय प्रवाह मूल-तरंग चुंबकीय प्रवाह और कुछ तीसरे-हार्मोनिक चुंबकीय प्रवाह से बना होता है। तीसरे-हार्मोनिक और मूल-तरंग का अनुपात निर्धारित चुंबकीय प्रवाह घनत्व पर निर्भर करता है। हालांकि, एक विलिंग के दो कोर फ्रेमों में तीसरे-हार्मोनिक चुंबकीय प्रवाह विपरीत दिशा में और मान में बराबर होते हैं। इसलिए, प्रत्येक विलिंग का तीसरे-हार्मोनिक चुंबकीय प्रवाह वेक्टर शून्य होता है। जब उच्च-वोल्टेज कुंडल डेल्टा (D) कॉन्फिगरेशन में जोड़ा जाता है, तो कुंडल में तीसरे-हार्मोनिक विद्युत प्रवाह का एक पथ होता है। इस परिणामस्वरूप, आम तौर पर उत्पन्न द्वितीय-पक्ष वोल्टेज तरंग रूप में तीसरे-हार्मोनिक वोल्टेज घटक नहीं होता। फिर भी, प्रत्येक फ्रेम की खाली लोड हानि उस फ्रेम के अंदर के तीसरे-हार्मोनिक विद्युत प्रवाह से प्रभावित होती है। इस संरचना के दो तरफ के योक्स शून्य-क्रम घटक या उच्च-क्रम हार्मोनिक के लिए चुंबकीय प्रवाह का एक पथ प्रदान कर सकते हैं।

अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों की प्रमुख तकनीकी विशेषताएं
अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों की विशेषताएं

अमोर्फस इंट्री लोइ स्ट्रिप दबाव पर अत्यधिक संवेदनशील होते हैं। एक बार नुकसान होने पर, वे बहाल नहीं हो सकते। इसलिए, निर्माण प्रक्रिया के दौरान, निम्नलिखित दो बिंदुओं को सुनिश्चित किया जाना चाहिए: पहला, कोर केवल अपने भार का सामना करता है, और उच्च और निम्न वोल्टेज कुंडलों का भार आधार, ऊपर और नीचे के क्लाम्पिंग पीस जैसे स्टील-संरचना घटकों द्वारा समर्थित होता है। दूसरा, ऑप्टिमाइज्ड डिजाइन संरचना के माध्यम से शॉर्ट-सर्किट सहन क्षमता में सुधार किया जाता है।

अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों के आयताकार संरचित कुंडल गोलाकार कुंडलों की तुलना में एकसमान तनाव से संचालित नहीं होते। जब ट्रांसफॉर्मर शॉर्ट-सर्किट विद्युत प्रवाह का सामना करता है, तो लंबे अक्ष की दिशा में विकृति होने की संभावना अधिक होती है। वास्तविक उत्पादन में, उच्च वोल्टेज कुंडलों को एपॉक्सी रेजिन से ढाला जाता है और रेजिन लेयर में फिक्स किया जाता है। गतिज और थर्मल स्थिरता की गणनाएं और वास्तविक सिमुलेशन यह साबित करते हैं कि उच्च वोल्टेज कुंडल शॉर्ट-सर्किट के दौरान विद्युत गतिज बल का सामना कर सकते हैं।

निम्न वोल्टेज कुंडल अधिकतर तांबे की फोइल से बने होते हैं और उनकी एक थर्मल क्यूर्ड एपॉक्सी-रेजिन एंड-सीलिंग संरचना होती है, जिसकी थोड़ी कम दृढ़ता होती है। वे शॉर्ट-सर्किट के दौरान विकृति के लिए अधिक संवेदनशील होते हैं, जिससे अमोर्फस इंट्री लोइ स्ट्रिप पर तनाव पड़ता है। इसलिए, डिजाइन प्रक्रिया के दौरान, निम्न वोल्टेज कुंडल कुंडलों के लंबे और छोटे अक्षों के बीच एक बड़ा अनुपात बनाना बचा जाना चाहिए। इसके अलावा, असेंबली प्रक्रिया के दौरान, कोर और निम्न वोल्टेज कुंडलों के बीच समर्थन वाले स्पेसर रखना चाहिए ताकि शॉर्ट-सर्किट सहन क्षमता में सुधार हो सके।

ट्रांसफॉर्मर की आवाज अधिकतर कोर की चुंबकीय विस्तारण से आती है। अमोर्फस इंट्री लोइ का चुंबकीय विस्तारण सिलिकन स्टील शीट की तुलना में लगभग 10% अधिक होता है। राष्ट्रीय मानकों "JB/T 10088 - 2004 6 kV - 500 kV पावर ट्रांसफॉर्मर्स के लिए साउंड लेवल" और "GB/T 22072 - 2008 ड्राय-टाइप अमोर्फस इंट्री लोइ कोर वितरण ट्रांसफॉर्मर्स के लिए तकनीकी पैरामीटर्स और आवश्यकताएं" की तुलना करके, यह देखा जा सकता है कि राष्ट्रीय मानकों में ड्राय-टाइप अमोर्फस इंट्री लोइ कोर वितरण ट्रांसफॉर्मर्स के लिए आवाज की आवश्यकताएं सिलिकन स्टील शीट कोर वितरण ट्रांसफॉर्मर्स की तुलना में एक समान हैं।

यह अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मर्स के निर्माण को अधिक कठिन बनाता है। हालांकि, अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों की संरचना के विवेकपूर्ण डिजाइन के माध्यम से, आवाज को अभी भी राष्ट्रीय मानक रेंज के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है। चुंबकीय प्रवाह घनत्व अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों की आवाज को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है।

चुंबकीय प्रवाह घनत्व में हर 0.05 T की वृद्धि के साथ, खाली लोड आवाज 2 dB(A) तक बढ़ता है, और ट्रांसफॉर्मर आवाज 5 dB(A)[1] तक बढ़ता है। इसलिए, अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों के लिए चुंबकीय प्रवाह घनत्व का विवेकपूर्ण चयन किया जाना चाहिए ताकि आवाज को कम किया जा सके। सामान्य परिस्थितियों में, अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों के लिए 1.25 T से कम चुंबकीय प्रवाह घनत्व पर्याप्त होता है।

हालांकि, मेट्रो में उच्च यात्री घनत्व की विशेष स्थिति को ध्यान में रखते हुए, आवाज स्तर को भी और कम किया जाना चाहिए, और चुंबकीय प्रवाह घनत्व आमतौर पर 1.2 T से कम चुना जाता है। इसके अलावा, अमोर्फस सूखा प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों की आवाज को संरचना के ऑप्टिमाइजेशन के माध्यम से दबाया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, कोर और क्लाम्पिंग पीस से बने फ्रेम में उचित जगह छोड़ी जानी चाहिए ताकि कोर पर अत्यधिक तनाव न हो और कोर के कंपन की वृद्धि को नियंत्रित किया जा सके। कोर और फ्रेम के बीच ध्वनि-अवशोषक सामग्री भी रखी जानी चाहिए ताकि आवाज को प्रभावी रूप से कम किया जा सके।