मध्य वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर की इनरश करंट की नियंत्रण स्विचिंग डिवाइस द्वारा कमी

मध्य वोल्टेज परिसर में नियंत्रित स्विचिंग उपकरण

तीन दशक पहले, नियंत्रित स्विचिंग उपकरण (CSDs) को पहली बार शंट रिएक्टर और कैपेसिटर बैंकों से जुड़े उच्च वोल्टेज सर्किट ब्रेकरों द्वारा उत्पन्न स्विचिंग ट्रांसिएंट को कम करने के लिए पेश किया गया था। अगले शोध ने उनके अनुप्रयोग को प्रसार लाइनों और पावर ट्रांसफार्मर्स तक बढ़ा दिया। शुरुआत में, ये उपकरण निर्धारित पोल संचालित सर्किट ब्रेकरों (IPO) का उपयोग करके प्रत्येक फेज के लिए स्विचिंग क्षणों को अनुकूलित किया।

हाल ही में, वैश्विक ऊर्जा मांग की वृद्धि ने मध्य वोल्टेज डिस्ट्रिब्यूशन ग्रिड में नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के एकीकरण को बढ़ावा दिया, जबकि उच्च वोल्टेज (HV) ट्रांसमिशन सिस्टमों पर एकाधिक निर्भरता से दूर रखा गया। इस परिवर्तन ने ट्रांसफार्मर एनर्जाइजेशन के दौरान नियंत्रित न होने वाली इनरश करंट से उत्पन्न वोल्टेज डिप की समस्याओं को संबोधित करने की आवश्यकता बनाई।

मध्य वोल्टेज स्विचगियर आमतौर पर तीन पोलों को एक साथ संचालित करता है, जो HV अनुप्रयोगों में स्वतंत्र संचालन से भिन्न है। यह CSD तकनीक में महत्वपूर्ण प्रगति की आवश्यकता थी ताकि मानक स्विचों का उपयोग करके ट्रांसफार्मर एनर्जाइजेशन इनरश करंट को प्रभावी ढंग से प्रबंधित किया जा सके। आज, यह नवीकरणीय ऊर्जा संस्थापनों जैसे विद्युत विक्षेपण पार्क और फोटोवोल्टेलिक सौर संयंत्रों में न केवल इसका व्यापक उपयोग होता है, बल्कि औद्योगिक सेटअप और परिवहन नेटवर्कों में भी, जहाँ इनरश करंट को नियंत्रित करना मध्य और उच्च वोल्टेज ट्रांसफार्मरों के निश्चित एनर्जाइजेशन के लिए महत्वपूर्ण है।

मध्य वोल्टेज ट्रांसफार्मर में इनरश करंट

ट्रांसफार्मर एनर्जाइजेशन के दौरान इनरश करंट की मात्रा ट्रांसफार्मर कोर में शेष फ्लक्स पर महत्वपूर्ण रूप से निर्भर करती है; उच्च शेष फ्लक्स स्तर यादृच्छिक एनर्जाइजेशन पर अधिक इनरश करंट का कारण बन सकता है। प्रभावी मिटिगेशन रणनीतियाँ ऑपरेशनल विक्षोभ से बचने और ग्रिड स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक हैं।

उन्नत नियंत्रित स्विचिंग तकनीकों के उपयोग द्वारा, इनरश करंट को कम किया या उन्हें पूरी तरह से खत्म किया जा सकता है। ये विधियाँ न केवल सिस्टम की विश्वसनीयता में सुधार करती हैं, बल्कि उपकरणों की लंबाई बढ़ाती हैं, रखरखाव की लागत कम करती हैं, और मध्य वोल्टेज डिस्ट्रिब्यूशन ग्रिड में समग्र दक्षता में सुधार करती हैं। ऐसी तकनीकों का अपनाना आधुनिक विद्युत डिस्ट्रिब्यूशन नेटवर्कों की बदलती मांगों के लिए एक महत्वपूर्ण प्रगति का चिह्न है।

शेष फ्लक्स और ट्रांसफार्मर इनरश करंट के बीच संबंध

सर्किट ब्रेकर्स और एक साथ संचालित पोलों वाले स्विचगियर पर Controlled Switching Devices (CSDs) कमीशनिंग के दौरान एकत्रित किए गए क्षेत्रीय डेटा ने शेष फ्लक्स और ट्रांसफार्मर इनरश करंट के बीच संबंध की पुष्टि की है। CSDs का उपयोग आम तौर पर यादृच्छिक एनर्जाइजेशन की तुलना में इनरश करंट में 3:1 की कमी लाता है, जो संभावित विक्षोभों को महत्वपूर्ण रूप से कम करता है।

गैंग ऑपरेटेड सर्किट ब्रेकर के साथ इनरश करंट मिटिगेशन विधियाँ

निम्नलिखित स्पष्टीकरण इनरश करंट मिटिगेशन के लिए नियंत्रित स्विचिंग की अवधारणा को शक्ति ट्रांसफार्मरों पर लागू करने का विवरण देता है:

जब डिमैग्नेटाइज्ड शक्ति ट्रांसफार्मर के फेज R को वोल्टेज के जीरो क्रॉसिंग पर एनर्जाइज्ड किया जाता है (जैसा कि आंकड़ा 1 में बाएं दिखाया गया है), तो यह ट्रांसफार्मर कोर को गहरी सतुरेशन में धकेलता है, कोर में अतिरिक्त 2 पर-यूनिट (p.u.) फ्लक्स जोड़ता है। यह स्थिति कोर सतुरेशन के कारण महत्वपूर्ण इनरश करंट का कारण बन सकती है।

हालांकि, जब ट्रांसफार्मर को धनात्मक वोल्टेज क्रेस्ट पर एनर्जाइज्ड किया जाता है, तो यह प्रारंभिक धनात्मक चौथाई चक्र केवल 1 p.u. फ्लक्स को कोर में जोड़ता है। जैसे-जैसे वोल्टेज फिर अपने नकारात्मक आधे चक्र में बदलता है, यह कोर में फ्लक्स को कम करना शुरू करता है। क्योंकि ट्रांसफार्मर इन स्थितियों में अपनी सतुरेशन सीमा तक नहीं पहुंचता, कोर सतुरेशन से बचा जाता है, जिससे इनरश करंट की घटना रोक दी जाती है।

यह स्थिति ट्रांसफार्मर के स्थिर-स्थिति एनर्जाइजेशन के संगत है, जहाँ कोर फ्लक्स वोल्टेज से 90 डिग्री पीछे रहता है। वोल्टेज वेवफॉर्म में ऑप्टिमल बिंदुओं के साथ एनर्जाइजेशन के क्षण को ध्यान से चुनकर, इनरश करंट की संभावना को कम किया जा सकता है, जिससे ट्रांसफार्मर का निर्विवाद और स्थिर ऑपरेशन सुनिश्चित होता है।

सारांश में, नियंत्रित स्विचिंग तकनीकें इनरश करंट को प्रभावी ढंग से मिटाने के लिए शुद्ध समयबद्धीकरण का उपयोग करती हैं। कोर सतुरेशन से बचने के लिए वोल्टेज चक्र में रणनीतिक एनर्जाइजेशन बिंदुओं का उपयोग करके, ये विधियाँ ट्रांसफार्मर के विश्वसनीय प्रदर्शन, ग्रिड स्थिरता और ऑपरेशनल विक्षोभ की कमी को सुनिश्चित करती हैं। यह दृष्टिकोण मध्य वोल्टेज स्विचगियर तकनीक में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है, जो नए संस्थापनों और मौजूदा सिस्टमों के अपग्रेड के लिए विशेष लाभ प्रदान करता है।

स्थिति एक 3-फेज स्विच के साथ एक साथ संचालित पोलों का उपयोग करते समय और जटिल हो जाती है। वास्तव में, एक फेज के लिए इनरश करंट को कम करने के लिए चुना गया एनर्जाइजेशन क्षण अन्य दो फेजों के लिए अनुकूल नहीं हो सकता। यह आंकड़ा 2 में दिखाया गया है, जहाँ डिमैग्नेटाइज्ड ट्रांसफार्मर (बाएं) के फेज R के लिए इनरश करंट को कम करना फेज Y और B (दाएं) के लिए अनिष्टकारी हो सकता है।

एक फेज के लिए इनरश करंट को कम करने के लिए एनर्जाइजेशन क्षण को अनुकूलित करने से, अन्य दो फेजों की स्थितियों में इनरश करंट की वृद्धि हो सकती है, जो बहु-फेज सिस्टमों में एक संतुलित दृष्टिकोण की आवश्यकता को उजागर करता है।

पहले से ही स्पष्ट किया गया है, शक्ति ट्रांसफार्मर में शेष फ्लक्स पैटर्न इसके पिछले डी-एनर्जाइजेशन का परिणाम है।

जब ट्रांसफार्मर को फिर से एनर्जाइज्ड किया जाता है, तो लगाए गए वोल्टेज द्वारा उत्पन्न गतिशील फ्लक्स को शेष फ्लक्स में जोड़ा या घटाया जाता है, लगाए गए वोल्टेज की ध्रुवता के आधार पर। नियंत्रित स्विचिंग के सिद्धांतों के अनुसार, शक्ति ट्रांसफार्मर फेज के लिए ऑप्टिमल एनर्जाइजेशन क्षण तब होता है जब प्रारंभिक फ्लक्स विद्यमान शेष फ्लक्स (आंकड़ा 3, बाएं) के साथ मेल खाता है। उदाहरण के लिए, धनात्मक शेष फ्लक्स की उपस्थिति में, नकारात्मक वोल्टेज लगाने से पहले कोर फ्लक्स नकारात्मक वोल्टेज की चोटी पर शून्य हो जाता है और फिर तुरंत ट्रांसफार्मर के स्थिर-स्थिति ऑपरेशन तक पहुंचता है, बिना इसके कोर को सतुरेशन करे।

इसके विपरीत (आंकड़ा 3, दाएं), वोल्टेज के धनात्मक जीरो क्रॉसिंग पर फेज को एनर्जाइज्ड करने से 2 p.u. धनात्मक फ्लक्स कोर में विद्यमान 0.5 p.u. शेष फ्लक्स पर जोड़ा जाता है। यह शक्ति ट्रांसफार्मर कोर को गहरी सतुरेशन में धकेलता है, जिससे अत्यधिक इनरश करंट का कारण बनता है। इसलिए, शेष फ्लक्स की उपस्थिति ट्रांसफार्मर के एनर्जाइजेशन के नियंत्रित न होने पर अधिकतम इनरश करंट को बढ़ाती है।

इन्डक्टेड फ्लक्स को शेष फ्लक्स के साथ मेल खाने वाले एनर्जाइजेशन क्षण का शुद्ध चयन कोर सतुरेशन से बचाने में प्रभावी रूप से मदद कर सकता है, जिससे इनरश करंट कम होते हैं और ट्रांसफार्मर का निर्विवाद ऑपरेशन सुनिश्चित होता है। यह रणनीति न केवल सिस्टम की विश्वसनीयता में सुधार करती है, बल्कि उपकरणों की लंबाई बढ़ाती है और रखरखाव की लागत कम करती है। बहु-फेज सिस्टमों में फेजों के बीच प्रदर्शन को संतुलित करने के लिए एनर्जाइजेशन का उचित समय विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जिससे ग्रिड स्थिरता और दक्षता सुनिश्चित होती है।

यह दृष्टिकोण शक्ति ट्रांसफार्मरों के लिए नियंत्रित स्विचिंग तकनीकों के डिजाइन और लागू करने के दौरान शेष फ्लक्स के प्रभाव को ध्यान में रखने के महत्व को उजागर करता है, जिसका उद्देश्य अधिक दक्ष और विश्वसनीय विद्युत प्रसारण नेटवर्कों को प्राप्त करना है।

जब ट्रांसफार्मर कोर में शेष फ्लक्स होता है, तो गैंग-ऑपरेटेड सर्किट ब्रेकर के साथ स्थिति और जटिल हो जाती है। ऑप्टिमल एनर्जाइजेशन क्षण को शेष फ्लक्स के परिमाण और ध्रुवता के आधार पर तीनों फेजों के एक साथ संचालन को ध्यान में रखकर चुना जाना चाहिए। हालांकि, प्रत्येक संभावित शेष फ्लक्स पैटर्न के लिए, हमेशा एक ऑप्टिमल एनर्जाइजेशन क्षण होता है जो ट्रांसफार्मर के सतुरेशन को न्यूनतम रखता है (आंकड़ा 4)।

निम्नलिखित उदाहरण में, शेष फ्लक्स पैटर्न फेज R, Y, और B में क्रमशः 0, -0.5, और +0.5 p.u. है। ट्रांसफार्मर को 90° (फेज R का वोल्टेज क्रेस्ट) पर एनर्जाइज्ड करने से फेजों का न्यूनतम सतुरेशन होता है। हालांकि, नीले फेज (फेज B मानते हुए) को वोल्टेज के धनात्मक जीरो क्रॉसिंग (240°) पर बंद करने से सबसे खराब इनरश करंट होगा, जो Controlled Switching Device (CSD) द्वारा गणना की गई ऑप्टिमल स्विचिंग क्षण से 6.5 गुना अधिक होगा।

यह शेष फ्लक्स की प्रत्येक विशिष्ट स्थिति के लिए ऑप्टिमल एनर्जाइजेशन क्षण का शुद्ध निर्धारण करने के महत्व को उजागर करता है, जिससे ट्रांसफार्मर का सतुरेशन और इनरश करंट कम होते हैं। उ