उच्च हार्मोनिक्स? आपका ट्रांसफॉर्मर तेजी से गर्म हो सकता है और जल्दी पुराना हो सकता है।

Leon

फील्ड: दोष निदान

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यह रिपोर्ट आपकी कंपनी के वितरण प्रणाली के एक-दिवसीय विद्युत गुणवत्ता मॉनिटरिंग डेटा के विश्लेषण पर आधारित है। डेटा दर्शाता है कि प्रणाली में महत्वपूर्ण तीन-फेज धारा हार्मोनिक विकृति (THDi के उच्च समग्र हार्मोनिक विकृति) मौजूद है। अंतर्राष्ट्रीय मानकों (IEC/IEEE) के अनुसार, इस स्तर की हार्मोनिक धाराएँ विद्युत आपूर्ति ट्रांसफार्मर के सुरक्षित, विश्वसनीय और आर्थिक चलन के लिए महत्वपूर्ण खतरे उत्पन्न करती हैं, जो अतिरिक्त गर्मी के उत्पादन, सेवारत जीवन की कमी और भी ट्रांसफार्मर की क्षति में प्रकट होते हैं।

1. परीक्षण डेटा का सारांश

निगरानी किया गया पैरामीटर: तीन-फेज धारा की कुल हार्मोनिक विकृति (A THD[50] Avg [%] L1, L2, L3)
निगरानी की अवधि: 8 सितंबर 2025 को दोपहर 4:00 बजे से 9 सितंबर 2025 को सुबह 8:00 बजे (रवांडा समय)

Total Harmonic Distortion of Three-Phase Current.jpg

डेटा स्रोत: FLUKE 1732 Power Logger

FLUKE 1732 Power Logger.jpg

निगरानी की अवधि के दौरान, तीन-फेज धारा की कुल हार्मोनिक विकृति (THDi) उच्च स्तर पर बनी रही (उदाहरण के लिए, लगभग 60% तक स्थिर रही)।
यह हार्मोनिक स्तर अंतर्राष्ट्रीय मानकों जैसे IEEE 519-2014 और IEC 61000-2-2 में निर्दिष्ट वितरण प्रणालियों के लिए सुझाई गई अच्छी अभ्यास श्रेणी (THDi < 5%) और सामान्य अनुमतियों (THDi < 8%) से बहुत अधिक है।

2. हार्मोनिक धारा का ट्रांसफार्मर पर प्रभाव (समस्या विश्लेषण)

ट्रांसफार्मर 50Hz साइनसाइडल धारा पर आधारित डिजाइन किए जाते हैं। हार्मोनिक धाराएँ (विशेष रूप से 3rd, 5th, और 7th हार्मोनिक) दो मुख्य मुद्दों का कारण बनती हैं:

डबल एडी करंट लॉस: ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग में एडी करंट लॉस धारा की आवृत्ति के वर्ग के समानुपाती होता है। उच्च आवृत्ति की हार्मोनिक धाराएँ एडी करंट लॉस में तेजी से वृद्धि का कारण बनती हैं, जो मूल धारा पर आधारित डिजाइन मूल्य से बहुत अधिक होता है।
अतिरिक्त गर्मी का उत्पादन और थर्मल स्ट्रेस: उपर्युक्त अतिरिक्त लॉस गर्मी में परिवर्तित होते हैं, जिससे ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग और लोहे के कोर में असामान्य तापमान की वृद्धि होती है।

3. अंतर्राष्ट्रीय मानकों पर आधारित जोखिम मूल्यांकन

IEC 60076-1 और IEEE Std C57.110 में निर्दिष्ट नॉन-साइनसाइडल धारा के तहत ट्रांसफार्मर के ऑपरेशन के अनुसार, वर्तमान हार्मोनिक स्तर आपके ट्रांसफार्मर के लिए मुख्य जोखिम शामिल हैं:

जोखिम 1: तेजी से इन्सुलेशन का उम्रानुक्रमिक अपरिवर्तन और गंभीर सेवारत जीवन की कमीट्रांसफार्मर का सेवारत जीवन सीधे इसके संचालन तापमान से निर्धारित होता है। एक नियम के अनुसार, वाइंडिंग तापमान में प्रत्येक लगातार 6-10°C की वृद्धि से इन्सुलेशन का उम्रानुक्रमिक दर दोगुना हो जाता है, और ट्रांसफार्मर की अपेक्षित सेवारत जीवन आधा हो जाता है। लंबे समय तक ओवरहीटिंग से ट्रांसफार्मर की इन्सुलेशन खुरदरी हो जाती है, जो अंततः फ़ॉल्ट का कारण बनती है।
जोखिम 2: वास्तविक लोड वहन क्षमता की कमी (डेरेटिंग आवश्यक)ओवरहीटिंग से बचने के लिए, ट्रांसफार्मर वर्तमान हार्मोनिक स्तर पर अपनी रेटेड क्षमता पर संचालित नहीं किया जा सकता। IEEE Std C57.110 के अनुसार, ट्रांसफार्मर को डेरेट किया जाना चाहिए (उदाहरण के लिए, जब THDi 12% हो, तो डेरेटिंग फैक्टर 0.92 या कम हो सकता है)। इसका अर्थ है कि 1000kVA रेटेड क्षमता वाला एक ट्रांसफार्मर की वास्तविक सुरक्षित लोड वहन क्षमता 920kVA से कम हो सकती है, जो प्रणाली की क्षमता विस्तार की संभावनाओं को सीमित करता है।
जोखिम 3: ट्रांसफार्मर की क्षेत्रीय तीव्रता में वृद्धिइलेक्ट्रोमोटिव फोर्स सूत्र Et = 4.44 ⋅f⋅Φm (जहाँ f आवृत्ति है) के अनुसार, हार्मोनिक उच्च-आवृत्ति चुंबकीय फ्लक्स उत्पन्न करते हैं, जो वाइंडिंग चालकों में महत्वपूर्ण एडी करंट उत्पन्न करते हैं, जो स्थानीय हॉट स्पॉट्स और ओवरहीटिंग का कारण बनते हैं। हार्मोनिक की ओवर-आवृत्ति एक "विस्तारक" की तरह कार्य करती है — भले ही हार्मोनिक चुंबकीय फ्लक्स Φmh का आयाम छोटा हो, इसकी उच्च-आवृत्ति विशेषता h गुना विद्युत विभवांतर को विस्तारित करेगी। यह विस्तारित विद्युत विभवांतर वाइंडिंग इन्सुलेशन, विशेष रूप से कोयले के पहले कुछ घुमाव पर लागू होता है, जो स्थानीय ओवरवोल्टेज का कारण बनता है और इन्सुलेशन फ़ॉल्ट की खतरनाक वृद्धि करता है।