ग्राउंडिंग ट्रान्सफारमर र सामान्य ट्रान्सफारमरको बीच कुन कुन फरकहरू छन्?

अर्थिङ ट्रान्सफार्मर भनेको के हो?

अर्थिङ ट्रान्सफार्मरलाई संक्षेपमा "ग्राउण्डिङ ट्रान्सफार्मर" भनिन्छ, जसलाई भराइ माध्यम अनुसार तेल-आर्द्र र शुष्क-प्रकारमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ; र चरणहरूको संख्या अनुसार तीन-चरण र एकल-चरण अर्थिङ ट्रान्सफार्मरमा।

अर्थिङ ट्रान्सफार्मर र पारम्परिक ट्रान्सफार्मरबीचको भिन्नता

अर्थिङ ट्रान्सफार्मरको उद्देश्य त्रिकोण (Δ) वा वाइ (Y) विन्यासमा जडान गरिएको प्रणालीमा पहुँचयोग्य तटस्थ बिन्दु नभएको अवस्थामा आर्क सप्रेशन कुण्डली वा प्रतिरोधक जडान गर्न कृत्रिम तटस्थ बिन्दु सिर्जना गर्नु हो। यस्ता ट्रान्सफार्मरहरूले जिगज्याग (वा "Z-प्रकार") वाइन्डिङ जडानहरू प्रयोग गर्छन्। पारम्परिक ट्रान्सफार्मरबाट मुख्य भिन्नता यो हो कि प्रत्येक चरण वाइन्डिङलाई एउटै चुम्बकीय कोर भागमा विपरीत दिशामा लपेटिएका दुई समूहमा विभाजित गरिएको हुन्छ। यस डिजाइनले शून्य-क्रम चुम्बकीय प्रवाहलाई कोर भागहरूमा बग्न दिन्छ, जबकि पारम्परिक ट्रान्सफार्मरहरूमा शून्य-क्रम प्रवाह लिकेज पथहरूमा बग्छ। 

त्यसैले, Z-प्रकारको अर्थिङ ट्रान्सफार्मरको शून्य-क्रम प्रतिबाधा धेरै कम हुन्छ (लगभग 10 Ω), जबकि पारम्परिक ट्रान्सफार्मरको धेरै उच्च हुन्छ। प्राविधिक नियमानुसार, आर्क सप्रेशन कुण्डली जडान गर्न पारम्परिक ट्रान्सफार्मर प्रयोग गर्दा, कुण्डलीको क्षमता ट्रान्सफार्मरको नाममात्र क्षमताको 20% भन्दा बढी हुनु हुँदैन। विपरीतमा, Z-प्रकारको ट्रान्सफार्मरले आफ्नो क्षमताको 90%–100% मा आर्क सप्रेशन कुण्डली बोक्न सक्छ। यसको अतिरिक्त, अर्थिङ ट्रान्सफार्मरले द्वितीय लोडलाई आपूर्ति गर्न सक्छ र स्टेशन सेवा ट्रान्सफार्मरको रूपमा पनि काम गर्न सक्छ, जसले लगानी खर्च बचत गर्दछ।

अर्थिङ ट्रान्सफार्मरको कार्य सिद्धान्त

अर्थिङ ट्रान्सफार्मरले अर्थिङ प्रतिरोधको साथ कृत्रिम तटस्थ बिन्दु सिर्जना गर्दछ, जसको प्रतिरोध सामान्यतया धेरै कम हुन्छ (सामान्यतया 5 ओम भन्दा कम हुनुपर्ने आवश्यकता हुन्छ)। यसको विद्युत चुम्बकीय विशेषताहरूको कारणले, अर्थिङ ट्रान्सफार्मरले धनात्मक-र ऋणात्मक-क्रम धाराहरूप्रति उच्च प्रतिबाधा प्रस्तुत गर्दछ, जसले वाइन्डिङहरूमा मात्र सानो उत्तेजना धारा बग्न दिन्छ। प्रत्येक कोर भागमा, दुई वाइन्डिङ खण्डहरू विपरीत दिशामा लपेटिएका हुन्छन्। जब एउटै भागमा यी वाइन्डिङहरूमा बराबर शून्य-क्रम धाराहरू बग्छन्, तिनीहरूले कम प्रतिबाधा प्रदर्शन गर्छन्, जसले न्यून भोल्टेज ड्रपको परिणाम दिन्छ। 

जमिन दोषको समयमा, वाइन्डिङहरूले धनात्मक-, ऋणात्मक-, र शून्य-क्रम धाराहरू बोक्छन्। वाइन्डिङले धनात्मक- र ऋणात्मक-क्रम धाराहरूप्रति उच्च प्रतिबाधा प्रस्तुत गर्छ, तर शून्य-क्रम धाराप्रति कम प्रतिबाधा किनभने, एउटै चरणभित्र, दुई वाइन्डिङहरू विपरीत ध्रुवताको साथ श्रृंखलामा जडान गरिएका छन्—तिनीहरूको प्रेरित विद्युत चालक बलहरू परिमाणमा बराबर तर दिशामा विपरीत हुन्छन्, जसले एकअर्कालाई रद्द गर्दछ।

धेरै अर्थिङ ट्रान्सफार्मरहरू केवल कम-प्रतिरोध तटस्थ बिन्दु प्रदान गर्न प्रयोग गरिन्छन् र कुनै पनि द्वितीय लोड आपूर्ति गर्दैनन्; त्यसैले, धेरैलाई द्वितीय वाइन्डिङ बिना डिजाइन गरिएको हुन्छ। सामान्य ग्रिड संचालनको समयमा, अर्थिङ ट्रान्सफार्मर मूलतः नो-लोड अवस्थामा संचालन हुन्छ। तर, दोषको समयमा, यो केवल छोटो अवधिका लागि मात्र दोष धारा बोक्छ। कम-प्रतिरोध अर्थित प्रणालीमा, जब एकल-चरण जमिन दोष हुन्छ, अत्यधिक संवेदनशील शून्य-क्रम संरक्षणले चाँडै दोषपूर्ण फिडरलाई पहिचान गरी अस्थायी रूपमा अलग गर्दछ। 

अर्थिङ ट्रान्सफार्मर केवल दोष घट्ने र फिडरको शून्य-क्रम संरक्षण संचालन हुने अल्प अन्तरालमा मात्र सक्रिय हुन्छ। यस समयमा, शून्य-क्रम धारा तटस्थ अर्थिङ प्रतिरोध र अर्थिङ ट्रान्सफार्मरमार्फत बग्छ, IR = U / R₁ सूत्र अनुसार, जहाँ U प्रणालीको चरण भोल्टेज हो र R₁ तटस्थ अर्थिङ प्रतिरोध हो।

जब अर्थिङ आर्कलाई विश्वसनीय ढंगले निभाउन सकिँदैन तबका परिणामहरू

• एकल-चरण जमिन आर्कको अनियमित निर्वातन र पुनः ज्वलनले आर्क-जमिन अति भोल्टेज सिर्जना गर्दछ जसको आयाम 4U (जहाँ U चरण भोल्टेजको चरम मान हो) वा त्यसभन्दा बढी पुग्न सक्छ, लामो समयसम्म रहन्छ। यसले विद्युत उपकरणहरूको निरोधनमा गम्भीर खतरा मच्चाउँछ, कमजोर निरोधन बिन्दुहरूमा भंग हुन सक्छ र ठूलो नोक्सानीको कारण बन्न सक्छ।

• लामो समयसम्म आर्क चलिरहनाले वरिपरिको हावालाई आयनित गर्दछ, यसको निरोधन गुणहरू घट्दछ र चरण-देखि-चरण लघुपथको सम्भावना बढ्दछ।

• फेरोरेजोनेन्ट अति भोल्टेजहरू उत्पन्न हुन सक्छन्, जसले भोल्टेज ट्रान्सफार्मर र सर्ज अरेस्टरहरूलाई सजिलै क्षति पुर्याउँछ—अरेस्टर विस्फोट पनि हुन सक्छ। यी परिणामहरूले ग्रिड उपकरणहरूको निरोधन अखण्डतालाई गम्भीर रूपमा खतरामा पार्दछ र पूरा विद्युत प्रणालीको सुरक्षित संचालनलाई चुनौती दिन्छ।

धनात्मक-, ऋणात्मक-, र शून्य-क्रम धाराहरू भनेको के हो?

• ऋणात्मक-क्रम धारा: चरण A चरण B भन्दा 120° पछाडि, चरण B चरण C भन्दा 120° पछाडि, र चरण C चरण A भन्दा 120° पछाडि।

• धनात्मक-क्रम धारा: चरण A चरण B भन्दा 120° अगाडि, चरण B चरण C भन्दा 120° अगाडि, र चरण C चरण A भन्दा 120° अगाडि।

• शून्य-क्रम धारा: सबै तीन चरणहरू (A, B, C) एउटै चरणमा छन्—कुनै पनि चरण अगाडि वा पछाडि छैन।

तीन-चरण लघुपथ दोष र सामान्य संचालनको समयमा, प्रणालीमा केवल धनात्मक-क्रम घटकहरू हुन्छन्।
एकल-चरण जमिन दोषको समयमा, प्रणालीमा धनात्मक-, ऋणात्मक-, र शून्य-क्रम घटकहरू हुन्छन्।
दुई-चरण लघुपथ दोषको समयमा, प्रणालीमा धनात्मक- र ऋणात्मक-क्रम घटकहरू हुन्छन्।
दुई-चरण-देखि-जमिन लघुपथ दोषको समयमा, प्रणालीमा धनात्मक-, ऋणात्मक-, र शून्य-क्रम घटकहरू हुन्छन्।

अर्थिङ ट्रान्सफार्मरको संचालन विशेषताहरू

सामान्य ग्रिड संचालनको समयमा भूमिकरण ट्रान्सफार्मर बिन लोडको शर्तमा काम गर्छ र दोषको समयमा छोटो अवधिको ओवरलोड अनुभव गर्छ। सारांशमा भूमिकरण ट्रान्सफार्मरको कार्य एउटा मानवीय न्यूट्रल बिन्दु बनाउन र भूमिकरण प्रतिरोधको जोड्न हो। भूमिकरण दोषको समयमा, यो धनात्मक र ऋणात्मक अनुक्रमिक विद्युत धाराहरूको लागि उच्च प्रतिरोध र शून्य अनुक्रमिक विद्युत धाराको लागि निम्न प्रतिरोध देखाउँछ, जसले भूमिकरण दोष संरक्षणको विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित गर्छ।

आर्क निरोधक तन्त्र द्वारा न्यूट्रल भूमिकरण

जब ग्रिडमा गर्जनीय एकल-पहिको भूमिकरण दोष घटना घट्यो भने, यसको कारण गर्जनीय उपकरण इन्सुलेशन, बाहिरी नुकसान, ऑपरेटरको त्रुटि, आन्तरिक अतिरिक्त वोल्टेज वा अन्य कुनै कारण भएको हुन्छ, त्यस समय भूमिकरण दोष विद्युत धारा आर्क निरोधक तन्त्र द्वारा इन्डक्टिभ विद्युत धारा रूपमा प्रवाह गर्छ, जो क्षेपणीय विद्युत धाराको विपरीत दिशामा हुन्छ। यसले दोष बिन्दुमा विद्युत धारालाई धेरै सानो मान वा यदि चाहिँ शून्य गर्न सक्छ, जसले आर्क निरोध गर्छ र संगीत जुन्ता झुक्दाहरू निर्मुक्त गर्छ। दोष स्वतः निरसन गर्छ बिना रिले संरक्षण वा सर्किट ब्रेकर ट्रिपिङ लागु गर्नु भएपछि, यसले विद्युत आपूर्तिको विश्वसनीयता धेरै बढाउँछ।

तीन जनाको उपचय चालना तरिका

तीन फरक उपचय चालना तरिका छन्: अपचय, पूर्ण उपचय, र अतिचय।

• अपचय: उपचय गर्ने पछि इन्डक्टिभ विद्युत धारा क्षेपणीय विद्युत धाराभन्दा कम छ।

• अतिचय: उपचय गर्ने पछि इन्डक्टिभ विद्युत धारा क्षेपणीय विद्युत धाराभन्दा बढी छ।

• पूर्ण उपचय: उपचय गर्ने पछि इन्डक्टिभ विद्युत धारा क्षेपणीय विद्युत धारासँग बराबर छ।

आर्क निरोधक तन्त्र द्वारा न्यूट्रल भूमिकरणमा प्रयोग गरिने उपचय तरिका

आर्क निरोधक तन्त्र द्वारा न्यूट्रल भूमिकरण गरिने प्रणालीहरूमा, पूर्ण उपचय बाँकी राख्नुपर्छ। निकै पनि प्रणाली असंतुलन वोल्टेजको आकार लगातार, पूर्ण उपचय सिरिज रिझोनेन्स गर्न सक्छ, जसले आर्क निरोधक तन्त्रलाई खतरनाक उच्च वोल्टेजमा खिच्न सक्छ। त्यसैले, वास्तविक अवस्थामा अतिचय वा अपचय लागू गरिन्छ, जहिँ अतिचय सबैभन्दा सामान्य तरिका हुन्छ।

अतिचय लागू गर्ने प्रमुख कारणहरू

अपचय गरिने प्रणालीहरूमा, दोषको समयमा उच्च ओवरवोल्टेज आसानी घट्न सक्छ। उदाहरणका लागि, यदि दोष वा अन्य कारणले भएको छ भने रेखाहरूको एक भाग निकालिएको छ, त्यस समय अपचय गरिने प्रणाली पूर्ण उपचयको दिशामा चल्न सक्छ, जसले सिरिज रिझोनेन्स गर्छ र धेरै उच्च न्यूट्रल विस्थापन वोल्टेज र ओवरवोल्टेज देखाउँछ। अपचय गरिने प्रणालीहरूमा ठूलो न्यूट्रल विस्थापन इन्सुलेशन आफ्नो सम्पूर्णतालाई खतरा देखाउँछ—यो अपचय गरिने लागू गरिएको देखि टाढा बच्न सकिँदैन।

अपचय गरिने प्रणालीको सामान्य संचालन दौरा ठूलो तीन-पहिको असंतुलन छ भने, धेरै फेरोरेझोनेन्ट ओवरवोल्टेज घट्न सक्छ। यो घटना अपचय गरिने आर्क निरोधक तन्त्र (जहाँ ωL > 1/(3ωC₀)) र रेखा क्षेपणीयता (3C₀) बीच फेरोमैग्नेटिक रिझोनेन्स देखाउँछ। यो रिझोनेन्स अतिचय गरिने समय घट्न छैन।

शक्ति प्रणालीहरू निरन्तर विस्तार गर्छन्, र ग्रिडको भूमिकरण लागि क्षेपणीयता धेरै बढ्छ। अतिचय गरिने समय, आर्क निरोधक तन्त्र दुई वटा अपचय गरिने बिना चलाउन सकिन्छ। तर, यदि प्रणाली अपचय गरिने साथ शुरु गर्छ, त्यसपछि विस्तार लागि अतिरिक्त उपचय शक्ति आवश्यक हुन्छ।

अतिचय गरिने समय, दोष बिन्दु दिएको विद्युत धारा इन्डक्टिभ हुन्छ। आर्क निरोध गर्ने पछि, दोष गरेको फेज वोल्टेजको फिर्ता दर धीमो हुन्छ, जसले आर्क पुन: ज्वलनको सम्भावना कम गर्छ।

अतिचय गरिने समय, प्रणालीको आवृत्तिको घटना अतिचयको डिग्री बढाउँछ, जुन सामान्य संचालनमा कुनै समस्या उत्पन्न गर्दैन। तर, अपचय गरिने र आवृत्तिको घटना एकत्र गर्दा, प्रणाली पूर्ण उपचयको नजिक ल्याउँछ, जसले न्यूट्रल विस्थापन वोल्टेज बढाउँछ।

सारांश

भूमिकरण ट्रान्सफार्मरले एक्सटेशन सेवा ट्रान्सफार्मरको रूपमा पनि काम गर्छ, 35 kV वोल्टेजलाई 380 V निम्न वोल्टेजमा नामता गर्छ र बैटरी चार्जिङ, SVG प्रवाहक शक्ति, रख-रखल रोशनी, र सामान्य एक्सटेशन अनुकूल लोडहरूको लागि विद्युत आपूर्ति गर्छ।

आधुनिक विद्युत ग्रिडहरूमा, केबलहरू अधिकै ओभरहेड रेखाहरूको बाट बदल्दै गइरहेका छन्। चूँकि केबल रेखाहरूको एकल-पहिको क्षेपणीय भूमिकरण दोष विद्युत धारा ओभरहेड रेखाहरूभन्दा धेरै ठूलो छ, आर्क निरोधक तन्त्र द्वारा न्यूट्रल भूमिकरण दोष आर्क निरोध गर्न र खतरनाक रिझोनेन्ट ओवरवोल्टेज निरोध गर्न अक्षम हुन्छ। त्यसैले, हाम्रो उपस्थितिमा निम्न प्रतिरोध न्यूट्रल भूमिकरण योजना लागू गरिएको छ। यो दृढ भूमिकरण न्यूट्रल प्रणालीहरूसँग समान हुन्छ र यसलाई एकल-पहिको भूमिकरण दोष संरक्षण लागू गर्नुपर्छ जसले सर्किट ब्रेकर ट्रिपिङ गर्छ। एकल-पहिको भूमिकरण दोष घटना घट्ने बेला, दोषी फीडर द्रुत विच्छेद गरिन्छ।