वितरण ट्रान्सफोर्मरको लिये बजुली संरक्षण उपायको विश्लेषण

वितरण ट्रान्सफारमरहरूको लागि बिजुली टपाइ प्रतिरक्षा उपायहरूको विश्लेषण

बिजुली टपाइ आगमनलाई रोक्न र वितरण ट्रान्सफारमरहरूको सुरक्षित संचालन गारन्टी दिनका लागि यस पेपरले उन्मुख ट्रान्सफारमरहरूको बिजुली टपाइ सहनशीलता बढाउन सक्ने प्रभावी प्रतिरक्षा उपायहरू प्रस्तुत गर्छ।

१. वितरण ट्रान्सफारमरहरूको लागि बिजुली टपाइ प्रतिरक्षा उपायहरू

१.१ वितरण ट्रान्सफारमरको उच्च वोल्टेज (HV) तरफ अधिक वोल्टेज रोक्ने यन्त्र स्थापना गर्नुहोस्।
SDJ7–79 Electric Power Equipment को Overvoltage Protection Design तथा Technical Code: “वितरण ट्रान्सफारमरको HV तरफ सामान्यतया अधिक वोल्टेज रोक्ने यन्त्र द्वारा सुरक्षित हुनुपर्छ। रोक्ने यन्त्रको ग्राउन्डिङ्ग कन्डक्टर, निम्न वोल्टेज (LV) फिटिङको न्यूट्रल बिन्दु, र ट्रान्सफारमर टङ्की एकै ग्राउन्डिङ्ग गरिनुपर्छ।” यो व्यवस्था चाइनाको बिजुली अधिकारीले जारी गरेको DL/T620–1997 Overvoltage Protection and Insulation Coordination for AC Electrical Installations मा पनि सिफारिस गरिएको छ।

तर, व्यापक अनुसन्धान र क्षेत्र अनुभव दिखाउँछन् कि बिजुली टपाइ आगमन भएपछि ट्रान्सफारमरहरूको विफलता यदि केवल HV-तरफ रोक्ने यन्त्रहरू राखिएको छ भने पनि घट्न सक्छ। सामान्य क्षेत्रमा, वार्षिक विफलता दर लगभग १% छ; बिजुली टपाइ उच्च क्षेत्रमा, यो लगभग ५% पुग्छ; र अत्यधिक गम्भीर बिजुली टपाइ क्षेत्रमा (उदाहरणका लागि, वार्षिक १०० दिन भन्दा बढी बिजुली टपाइ देखिने क्षेत्र), वार्षिक विफलता दर लगभग ५०% पुग्छ। मुख्य कारण बिजुली टपाइ आगमन भएपछि HV फिटिङमा अग्र र पश्च अस्थायी अधिक वोल्टेज उत्पन्न हुनु हो।

• पश्च रुपान्तरण अधिक वोल्टेज:
  जब बिजुली टपाइ (३–१० kV) HV तरफ आघात गर्छ, रोक्ने यन्त्र विसर्जन गर्छ, जसले ग्राउन्डिङ्ग प्रतिरोध द्वारा ठूलो आवेग धारा बहन गराउँछ, जसले वोल्टेज गिरावट उत्पन्न गर्छ। यो वोल्टेज LV न्यूट्रल बिन्दुको विभव बढाउँछ। यदि LV लाइन लामो छ भने, यसले ग्राउन्ड देखि लहर आवर्तित विरोध देखाउँछ। त्यसरी, ठूलो आवेग धारा LV फिटिङमा बह्न सक्छ। यदि तीन फेझको LV धाराहरू आकार र दिशामा बराबर छन्, त्यसपछि यसले ठूलो शून्य-अनुक्रमिक चुम्बकीय फ्लक्स उत्पन्न गर्छ, जुन ट्रान्सफारमर फिटिङ अनुपात द्वारा HV फिटिङमा अत्यधिक अस्थायी वोल्टेज उत्पन्न गर्छ। किनभने HV फिटिङ तारा-संयोजन र अग्रूको न्यूट्रल बिन्दु अग्रू छ, त्यसैले HV तरफको कुनै आवेग धारा फ्लक्सको विरोध गर्न सक्दैन। त्यसैले, पूरा LV आवेग धारा चुम्बकीकरण धारा रूपमा काम गर्छ, जसले HV न्यूट्रल बिन्दुमा उच्च उत्पन्न वोल्टेज उत्पन्न गर्छ - जहाँ अलगाव सबैभन्दा दुर्बल छ। अत्यधिक विभाजन र फिटिङ विभाजन वोल्टेज ढाल थप बढ्छ, जसले अन्य ठाउँमा अलगाव टुट्न सक्छ। यो घटना - HV-तरफ आगमन द्वारा शुरु गरिएको तर LV इलेक्ट्रोमैग्नेटिक कपलिङ द्वारा अधिक वोल्टेज उत्पन्न गर्ने - पश्च रुपान्तरण भनिन्छ।
• अग्र रुपान्तरण अधिक वोल्टेज:
  जब बिजुली टपाइ LV लाइन द्वारा प्रवेश गर्छ, आवेग धारा LV फिटिङ द्वारा बह्न सक्छ, जसले फिटिङ अनुपात द्वारा HV फिटिङमा उच्च वोल्टेज उत्पन्न गर्छ। यो ठूलो रूपमा HV न्यूट्रल विभव बढाउँछ र फिटिङ विभाजन वोल्टेज ढाल बढाउँछ। यो प्रक्रिया - जहाँ LV-तरफ आगमन HV-तरफ अधिक वोल्टेज उत्पन्न गर्छ - अग्र रुपान्तरण भनिन्छ। परीक्षणहरू दिखाउँछन् कि १० kV LV आगमन र ५ Ω ग्राउन्डिङ्ग प्रतिरोधको लागि, HV फिटिङमा फिटिङ विभाजन वोल्टेज ढाल ट्रान्सफारमरको पूर्ण लहर आवेग सहनशीलताको दुई गुना भन्दा बढी छ, जसले अलगाव विफलता अपरिहार्य बनाउँछ।

१.२ LV तरफ पारम्परिक वाल्व-प्रकारको वा धातु ऑक्साइड अधिक वोल्टेज रोक्ने यन्त्र स्थापना गर्नुहोस्।
यस व्यवस्थामा, HV र LV रोक्ने यन्त्रहरूको ग्राउन्डिङ्ग कन्डक्टर, LV न्यूट्रल बिन्दु, र ट्रान्सफारमर टङ्की सबै एकै ग्राउन्डिङ्ग गरिनुपर्छ (यसलाई अक्सर "चार-बिन्दु बन्द" वा "तीन-एकै ग्राउन्डिङ" भनिन्छ)।

क्षेत्र डाटा र प्रयोगात्मक अध्ययनहरू यो दिखाउँछन् कि भलो अलगाव ट्रान्सफारमरहरूको लागि पनि केवल HV-तरफ रोक्ने यन्त्रहरूले अग्र वा पश्च रुपान्तरण अधिक वोल्टेजलाई रोक्न सक्दैनन्। HV रोक्ने यन्त्रहरू यी आन्तरिक उत्पन्न अस्थायी वोल्टेजलाई प्रतिरक्षा गर्न सक्दैनन्। उत्पन्न वोल्टेज ढाल फिटिङ गणना र फिटिङ रचनामा निर्भर छ - विफलता फिटिङ शुरु, मध्य, वा अन्तमा घट्न सक्छ, जहाँ अन्तिम बिन्दु सबैभन्दा दुर्बल छ। LV-तरफ रोक्ने यन्त्रहरू स्थापना गर्ने द्वारा अग्र र पश्च रुपान्तरण अधिक वोल्टेजलाई प्रभावी रूपमा सीमा लगाउन सकिन्छ।

१.३ HV र LV तरफ अलग ग्राउन्डिङ।
यस दृष्टिकोणमा, HV रोक्ने यन्त्र अलग रूपमा ग्राउन्डिङ गरिनुपर्छ, तर LV न्यूट्रल र ट्रान्सफारमर टङ्की अलग रूपमा ग्राउन्डिङ गरिनुपर्छ (LV रोक्ने यन्त्र बिना)।

अनुसन्धानहरू दिखाउँछन् कि यस विधि धरती द्वारा अटेन्युएशन लाई उपयोग गर्दै पश्च रुपान्तरण अधिक वोल्टेजलाई बढी रूपमा निरसन गर्छ। अग्र रुपान्तरणको लागि, गणनाहरू दिखाउँछन् कि LV ग्राउन्डिङ्ग प्रतिरोधलाई १० Ω बाट २.५ Ω मा घटाउने द्वारा HV-तरफ अधिक वोल्टेजलाई लगभग ४०% घटाउन सकिन्छ। LV ग्राउन्डिङ सिस्टेमको उचित उपचार दिने द्वारा, अग्र रुपान्तरण अधिक वोल्टेजलाई प्रभावी रूपमा नियन्त्रण गर्न सकिन्छ। यो समाधान सरल र सस्तो छ, तर यसलाई निम्न LV ग्राउन्डिङ्ग प्रतिरोध आवश्यक छ, जसले यसलाई व्यावहारिक मूल्य दिन्छ।

उपरोक्त विषयहरू बाहेक, अन्य उपायहरू भनेको ट्रान्सफारमर कोरमा रुपान्तरण अधिक वोल्टेज दमन गर्ने बैलेन्सिङ फिटिङहरू स्थापना गर्न वा ट्रान्सफारमर भित्र धातु ऑक्साइड वेरिस्टर (MOVs) लगाउन सकिन्छ।

२. बिजुली टपाइ प्रतिरक्षा उपायहरूको अनुप्रयोग

उपरोक्त विश्लेषण दिखाउँछ कि प्रत्येक सुरक्षा विधि अलग विशेषताहरू छन्। क्षेत्रहरूले यो उचित रणनीतिहरू लामो बिजुली टपाइ दिनको संख्या आधारमा चयन गर्नुपर्छ:

• कम बिजलीपात क्षेत्र (जस्तै, मैदान): वार्षिक असफलता दर निम्न हुने कारण उच्च वोल्टेज पक्षको अरेस्टर पर्याप्त छ।
• मध्यम बिजलीपात क्षेत्र: उच्च वोल्टेज र निम्न वोल्टेज दुवै पक्षहरूमा अरेस्टर स्थापना गर्नुहोस्।
• उच्च बिजलीपात क्षेत्र: एकल उपाय अक्सर पर्याप्त छैन। समग्र दृष्टिकोण सिफारिश गरिन्छ: उच्च वोल्टेज अरेस्टर विशिष्ट भूमि संयोजनको साथ, तथा जोडिएको निम्न वोल्टेज अरेस्टर, निम्न वोल्टेज न्यूट्रल, र टङ्की विशिष्ट भूमि संयोजन प्रणालीसँग जोडिएको हुनुपर्छ।
• गम्भीर बिजलीपात क्षेत्र (विशेष रूपमा यस्तो क्षेत्रहरू जहाँ वार्षिक असफलता दर उच्च रहन्छ यद्यपि समग्र उपायहरू लागू गरिएको छ): तकनीकी र आर्थिक मूल्यांकन गर्ने बाद, जैसे कि न्यूनको बाह्र विन्डिङ्गहरू (यानी, नवीन प्रकारको बिजलीपात प्रतिरोधी ट्रान्सफार्मर) वा आंतरिक रूपमा स्थापित धातु ऑक्साइड उत्क्षेपण अरेस्टर जस्ता उन्नत समाधानहरूलाई विचार गर्नुहोस्।

३. निष्कर्ष

वितरण ट्रान्सफार्मरहरूको लागि बिजलीपात प्रतिरक्षा विधिहरू विस्तृत रूपमा भिन्न छन्, र क्षेत्र अनुसार स्थानीय शर्तहरू धेरै फरक पर्छन्। स्थानीय शर्तहरू अनुसार सुरक्षा योजनाहरू चयन गर्दै र संचालन प्रबन्धनलाई मजबूत बनाउदै, वितरण ट्रान्सफार्मरहरूको बिजलीपात प्रतिरोधक शक्ति र विश्वसनीयता धेरै उत्तरोत्तर सुधार गर्न सकिन्छ।