वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर सेकेंडरी सर्किट के लिए SPD समस्याएं और समाधान

यह पेपर उपरोक्त स्थिति का गहन विश्लेषण करता है और समस्याओं को हल करने के लिए तकनीकी उपायों का सारांश प्रस्तुत करता है।

1. वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर द्वितीयक परिपथ में SPD उत्पादों की मुख्य समस्याएँ

वर्तमान में, घरेलू और विदेशी दोनों में अवशिष्ट-धारा-मुक्त SPD (स्विच-प्रकार के बिजली आघात रोधक) हैं। उनके मुख्य आंतरिक डिस्चार्ज परिपथ में डिस्चार्ज ट्यूब/गैप का उपयोग किया जाता है, जिनकी डिस्चार्ज धारा क्षमता उच्च होती है (ऑक्साइड ऑफ जिंक वैरिस्टर्स से अधिक)। हालांकि, उनमें गंभीर दोष होते हैं: कम वोल्टेज-सीमा, आर्क-पुलिंग वोल्टेज, और लंबा प्रतिक्रिया समय (100 ns तक)। ये द्वितीयक परिपथ उपकरणों को उचित सुरक्षा से वंचित कर देते हैं। और इससे भी खराब, आर्क-पुलिंग वोल्टेज अक्सर वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर के द्वितीयक परिपथ वोल्टेज (100 V) को कई वोल्ट तक कम कर देता है, जिससे माप और नियंत्रण प्रणाली में उच्च-वोल्टेज लाइन वोल्टेज नुकसान का प्रदर्शन होता है। इस प्रकार, स्विच-प्रकार के बिजली आघात रोधक अप्रयुक्त हो जाते हैं।

2. समाधान और मुख्य सामग्री

बाजार में उपलब्ध सामान्य SPD मुख्य डिस्चार्ज तत्वों में डिस्चार्ज ट्यूब CDT, ऑक्साइड ऑफ जिंक वैरिस्टर MOV, और ट्रांजिएंट वोल्टेज सप्रेसर TVD शामिल हैं। TVD अत्यधिक तेज प्रतिक्रिया (1 ns), अच्छी वोल्टेज-सीमा, और छोटी अवशिष्ट धारा (1 μA से कम) का होता है; नुकसान के बाद यह जल जाता है और विच्छेदित हो जाता है, बिना किसी शॉर्ट-सर्किट के। लेकिन इसकी डिस्चार्ज धारा कम होती है (1 kA)। साथ ही, CDT, GAP, और TVD की उच्च-वोल्टेज लगातार प्रभाव क्षमता MOV से अधिक होती है, 10 kV लगातार का सामना करने पर भी संरचनात्मक नुकसान नहीं होता।

इन तत्वों के फायदों को जोड़कर और एक संयुक्त परिपथ का उपयोग करके, एक उत्पाद (MOV सीरीज़ में CDT और TVD के समानांतर) डिज़ाइन किया गया है, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है।

चित्र 1: डिस्चार्ज सिद्धांत

जब बिजली आघात धारा बिंदु A पर प्रवेश करती है, तो प्रारंभ में MOV अविचालक रहता है। हालांकि, MOV की अवशिष्ट धारा बिंदु A और B के बीच को समान विभव पर ले जाती है। इस समय, TVS 1 ns के भीतर सक्रिय हो जाता है, बिंदु B और C के बीच एक बिल्कुल रास्ता बनाता है। इस परिणामस्वरूप, पूरा बिजली आघात वोल्टेज बिंदु A और B के बीच MOV पर लगता है। क्योंकि MOV का सक्रियन वोल्टेज Um संयुक्त परिपथ के सक्रियन वोल्टेज Uc का केवल 50% होता है, इसलिए उच्च वोल्टेज MOV के सक्रियन को तेज करता है, इसके सामान्य 25 ns प्रतिक्रिया समय को लगभग 12.5 ns तक कम करता है। इस अवधि के दौरान, जब डिस्चार्ज धारा अभी भी बन रही होती है, बिंदु A से B तक का बिल्कुल रास्ता बिंदु B और C (जहां TVD की अधिकतम धारा क्षमता ~1 kA होती है) के बीच अधिकांश बिजली आघात वोल्टेज को ले जाता है।

डिज़ाइन के दृष्टिकोण से, CDT का सक्रियन वोल्टेज Uc से 50% कम होता है। साथ ही, आंशिक रूप से चालक MOV का आंतरिक प्रतिरोध RL बिंदु B पर वोल्टेज बढ़ाता है, जो प्रारंभिक बिजली आघात वोल्टेज से ऊपर होता है। परीक्षण दर्शाता है कि यह CDT के सक्रियन समय को 100 ns से 15 ns तक कम कर देता है, जिससे पूरे परिपथ को 25 ns में पूरी तरह से चालक बनने की संभावना होती है - एक स्वतंत्र MOV के प्रतिक्रिया समय के बराबर।

डिस्चार्ज के बाद, TVD की नगण्य अवशिष्ट धारा और CDT का पूर्ण विच्छेद MOV की अवशिष्ट धारा समस्याओं को दूर करता है, जो संभावित खतरों से बचाता है। वोल्टेज-सीमा प्रदर्शन के लिए, TVD का सटीक सक्रियन (जहां सक्रियन वोल्टेज सीमा वोल्टेज के बराबर होता है) एक कम सीमा वोल्टेज सुनिश्चित करता है। दिया गया Um = 0.5Uc, परिपथ में MOV की सीमा वोल्टेज 1.5Uc होती है, जिससे संयुक्त परिपथ की समग्र सीमा वोल्टेज 2Uc होती है - एक स्वतंत्र MOV मॉड्यूल के 3× अनुपात से बेहतर।

एक अतिरिक्त मानिटरिंग परिपथ सम्मिलित किया गया है जो घटकों की विफलता का पता लगाता है। जब आंतरिक तत्व अपग्रेड होते हैं, तो मानिटरिंग नोड खुला से बंद हो जाता है, जो SPD विफलता का संकेत देता है। सारणी 1 समान शर्तों के तहत एकल MOV मॉड्यूल और संयुक्त डिस्चार्ज परिपथ SPD के प्रदर्शन की तुलना करती है।

यह नया-प्रकार का SPD अवशिष्ट धारा है, लेकिन यह बहुत कम स्तर (10 μA से कम) पर अतिवोल्टेज को नियंत्रित कर सकता है। इसके अलावा, यह अवशिष्ट धारा पैरामीटरों को अपरिवर्तित रख सकता है, और अतिवोल्टेज के गायब होने के बाद तेजी से विच्छेदित हो सकता है। यह वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर के द्वितीयक परिपथ के लिए आदर्श उत्पाद है।

SPD द्वितीयक परिपथ के लिए अतिवोल्टेज सुरक्षा तकनीकी उपाय प्रदान करने के लिए एकल ऑक्साइड ऑफ जिंक वैरिस्टर मॉड्यूल को बदलकर एक संयुक्त डिस्चार्ज परिपथ का उपयोग करता है। यह बिजली आघात या चालन अतिवोल्टेज के बार-बार होने के बाद SPD परिपथ में उम्र बढ़ने वाली अवशिष्ट धारा बढ़ने की समस्या से बचा सकता है। साथ ही, जब विघटन और विफलता होती है, तो कोई शॉर्ट-सर्किट घटना नहीं होती। यदि SPD में विघटन और शॉर्ट-सर्किट जैसे दोष स्थल हैं, तो SPD के एलार्म कंटैक्ट पॉइंट के माध्य姆