पावर सिस्टममा दुई प्रमुख प्रकारका इन्स्ट्रुमेन्ट ट्रान्सफार्मरहरू।

I. वोल्टेज ट्रान्सफार्मर (VT)

वोल्टेज ट्रान्सफार्मर (पोटेन्शियल ट्रान्सफार्मर, संक्षिप्त रूप में PT; वोल्टेज ट्रान्सफार्मर, संक्षिप्त रूप में VT) एक विद्युत उपकरण है जो पावर सर्किट में वोल्टेज स्तर को बदलने के लिए इस्तेमाल किया जाता है।

1. कार्य तथा सिद्धांत

वोल्टेज ट्रान्सफार्मर विद्युतचुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत पर कार्य करता है और एक पारंपरिक ट्रान्सफार्मर के संरचना के समान होता है, जिसमें मुख्य रूप से एक प्राथमिक फेरा, एक द्वितीयक फेरा, और एक कोर होता है। प्राथमिक फेरा मापने वाले उच्च-वोल्टेज सर्किट के साथ समानांतर जोड़ा जाता है और इसमें बहुत सारे फेरे होते हैं।

द्वितीयक फेरा, जिसमें कम फेरे होते हैं, मापन उपकरण, सुरक्षा रिले, और अन्य लोडों के साथ जोड़ा जाता है। सामान्य कार्यावधि में, द्वितीयक पक्ष लगभग खुला-परिपथ अवस्था में होता है। विद्युतचुम्बकीय प्रेरण के नियम के अनुसार, प्राथमिक और द्वितीयक वोल्टेज का अनुपात फेरों के अनुपात के बराबर होता है (U₁/U₂ = N₁/N₂)। यह उच्च वोल्टेज को आदर्श निम्न वोल्टेज (आमतौर पर 100V या 100/√3 V) में समानुपातिक रूप से घटाने की अनुमति देता है, जो मापन और सुरक्षा उपकरणों के लिए सुरक्षित और उपयुक्त होता है।

इसका विद्युत संकेत इस प्रकार है:

2. कार्य

• वोल्टेज मापन: उच्च प्रणाली वोल्टेज को मानक निम्न वोल्टेज (उदाहरण के लिए, 100V या 100/√3 V) में घटाता है, जिसे वोल्टमीटर, ऊर्जा मीटर, और अन्य मापन उपकरणों द्वारा उपयोग किया जाता है, जिससे पावर सिस्टम वोल्टेज का वास्तविक समय में निगरानी की जा सकती है।
• रिले सुरक्षा: सुरक्षा रिले को अतिवोल्टेज, अल्पवोल्टेज, और अन्य सुरक्षा कार्यों के लिए विश्वसनीय वोल्टेज सिग्नल प्रदान करता है। जब असामान्य वोल्टेज स्थितियाँ होती हैं, तो सुरक्षा सिस्टम तेजी से प्रतिक्रिया करता है, जिससे ट्रिप कमांड ट्रिगर होता है और दोषपूर्ण सर्किट को अलग कर दिया जाता है, जिससे सिस्टम और उपकरणों की सुरक्षा सुनिश्चित होती है।
• ऊर्जा मापन और बिलिंग: ऊर्जा मीटर के साथ साथ काम करता है ताकि उच्च-वोल्टेज सर्किट में शक्ति उपभोग का सटीक मापन किया जा सके। यह बिजली बिलिंग और ऊर्जा वसूली के लिए एक महत्वपूर्ण आधार है।

3. विशेषताएँ

• उच्च सटीकता: मापन ग्रेड वोल्टेज ट्रान्सफार्मर उच्च सटीकता कक्ष (उदाहरण के लिए, 0.2, 0.5) के साथ आते हैं, जो सटीक वोल्टेज मापन और ऊर्जा मीटिंग की गारंटी देते हैं। सुरक्षा ग्रेड VTs तेज प्रतिक्रिया को प्राथमिकता देते हैं और उनकी सटीकता कक्ष अपेक्षाकृत कम (उदाहरण के लिए, 3P, 6P) होती हैं।
• उच्च अनुवायी आवश्यकताएँ: उच्च-वोल्टेज VTs उच्च कार्यात्मक वोल्टेज को सहन करने के लिए अनिवार्य होते हैं और आमतौर पर तेल-डूबे, SF₆ गैस, या ठोस रेजिन अनुवायी का उपयोग करते हैं, जो स्थिर और विश्वसनीय प्रदर्शन की गारंटी देते हैं। निम्न-वोल्टेज VTs अधिकतर शुष्क-प्रकार के होते हैं, जिनकी संरचना सरल और रखरखाव आसान होता है।
• द्वितीयक पक्ष को शॉर्ट सर्किट नहीं करना चाहिए: द्वितीयक पक्ष पर शॉर्ट सर्किट बहुत उच्च विद्युत धारा उत्पन्न कर सकता है, जो फेरों को गर्म कर सकता है और उन्हें नष्ट कर सकता है। इसलिए, द्वितीयक सर्किट को फ्यूज या मिनीट सर्किट ब्रेकर द्वारा सुरक्षित किया जाना चाहिए।

4. अनुप्रयोग दृश्य

• उच्च-वोल्टेज अनुप्रयोग: 1 kV और उससे अधिक वोल्टेज (उदाहरण के लिए, 10 kV, 35 kV, 110 kV सिस्टम) के ट्रान्समिशन लाइनों और सबस्टेशनों के लिए उपयुक्त है। बसबार या लाइन वोल्टेज की निगरानी करने और सुरक्षा सिस्टमों को इनपुट देने के लिए इस्तेमाल किया जाता है, जिससे सुरक्षित और स्थिर ग्रिड संचालन सुनिश्चित होता है।
• निम्न-वोल्टेज अनुप्रयोग: 1 kV से नीचे के वितरण सिस्टम (उदाहरण के लिए, 220V आवासीय सर्किट, 380V औद्योगिक सिस्टम) के लिए उपयुक्त है। आमतौर पर निम्न-वोल्टेज स्विचगियर में इन्स्टॉल किया जाता है, जिससे उपभोक्ता-पक्ष वोल्टेज की निगरानी की जा सकती है या ऊर्जा मीटर के साथ इंटरफेस किया जा सकता है शक्ति मापन के लिए।

II. करंट ट्रान्सफार्मर (CT)

करंट ट्रान्सफार्मर (CT), जिसे करंट ट्रान्सड्यूसर भी कहा जाता है, एक उपकरण ट्रान्सफार्मर है जो सामान्य कार्यावधि में, प्राथमिक धारा के साथ लगभग समानुपातिक द्वितीयक धारा उत्पन्न करता है, जब सही तरीके से जोड़ा जाता है, तो चरण अंतर शून्य के करीब होता है।

1. कार्य तथा सिद्धांत

करंट ट्रान्सफार्मर विद्युतचुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत पर कार्य करता है और एक पारंपरिक ट्रान्सफार्मर के संरचना के समान होता है, जिसमें एक प्राथमिक फेरा, एक द्वितीयक फेरा, और एक चुंबकीय कोर होता है। प्राथमिक फेरा मापने वाले सर्किट के साथ श्रृंखला में जोड़ा जाता है और इसमें बहुत कम फेरे होते हैं (कभी-कभी केवल एक फेरा), जो उच्च प्राथमिक धारा ले जाता है।

द्वितीयक फेरा, जिसमें बहुत अधिक फेरे होते हैं, मापन उपकरण, सुरक्षा रिले, और अन्य लोडों के साथ श्रृंखला में जोड़ा जाता है, जो एक बंद परिपथ बनाता है। सामान्य कार्यावधि में, द्वितीयक पक्ष लगभग शॉर्ट-सर्किट स्थिति में होता है। विद्युतचुम्बकीय प्रेरण के अनुसार, प्राथमिक और द्वितीयक धारा का अनुपात फेरों के अनुपात के विपरीत समानुपातिक होता है (I₁/I₂ = N₂/N₁)। यह बड़ी धाराओं को मानक निम्न-स्तरीय धाराओं (आमतौर पर 5A या 1A) में समानुपातिक रूप से घटाने की अनुमति देता है, जो मापन, निगरानी, और सुरक्षा को सुगम बनाता है।

इसका विद्युत संकेत इस प्रकार है:

करंट ट्रान्सफार्मर के प्राथमिक और द्वितीयक निर्धारित धारा का अनुपात करंट रूपांतरण अनुपात (Ke) कहलाता है। करंट रूपांतरण अनुपात के लिए व्यंजक इस प्रकार है:

नोट:

• W₁, W₂ ट्रान्सफार्मर के प्राथमिक और द्वितीयक फेरों की संख्या हैं, क्रमशः;
• I₁ₑ, I₂ₑ प्राथमिक और द्वितीयक फेरों की निर्धारित धाराएँ हैं, क्रमशः;
• I₁, I₂ प्राथमिक और द्वितीयक फेरों में वास्तविक धाराएँ हैं, क्रमशः।

2. कार्य

• करंट मापन: उच्च प्राथमिक धाराओं को मानक निम्न द्वितीयक धाराओं (उदाहरण के लिए, 5A या 1A) में घटाता है, जिससे अमीटर, ऊर्जा मीटर, और अन्य उपकरण लोड धारा का वास्तविक समय में निगरानी कर सकते हैं।
• रिले सुरक्षा: सुरक्षा रिले को अतिधारा, अंतर, और दूरी सुरक्षा के लिए धारा सिग्नल प्रदान करता है। जब शॉर्ट सर्किट या अतिभार जैसी दोष होती हैं, तो सुरक्षा सिस्टम ट्रिप सिग्नल ट्रिगर करता है, जिससे विद्युत सप्लाई बंद हो जाती है, जिससे उपकरणों की क्षति और सिस्टम की अस्थिरता की रोकथाम होती है।
• विद्युत अलगाव: उच्च-वोल्टेज/उच्च-धारा प्राथमिक सर्किट और मापन, नियंत्रण, और सुरक्षा के लिए उपयोग किए जाने वाले निम्न-वोल्टेज द्वितीयक सर्किटों के बीच गैल्वेनिक अलगाव प्रदान करता है। यह कर्मचारियों और द्वितीयक उपकरणों की सुरक्षा की गारंटी देता है।

3. विशेषताएँ

• उच्च विश्वसनीयता: शॉर्ट सर्किट की घटनाओं के दौरान उच्च यांत्रिक और ऊष्मीय तनाव को सहन करना चाहिए। CTs अत्यधिक दोष स्थितियों के दौरान पूर्ण रहने के लिए उत्कृष्ट गतिशील और ऊष्मीय स्थिरता के साथ डिजाइन किए जाते हैं।
• एकाधिक फेरा डिजाइन: उच्च-वोल्टेज CTs अक्सर एक से अधिक द्वितीयक फेरों के साथ होते हैं - एक मीटिंग (उच्च सटीकता, उदाहरण के लिए, कक्ष 0.5) और दूसरा सुरक्षा (विस्तृत रेंज और तेज प्रतिक्रिया, उदाहरण के लिए, कक्ष 5P या 10P) के लिए। निम्न-वोल्टेज CTs आमतौर पर बुनियादी अनुप्रयोग की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एक या दो फेरों के साथ होते हैं।
• द्वितीयक पक्ष को खुला-सर्किट नहीं करना चाहिए: द्वितीयक पक्ष पर खुला सर्किट फेरों पर बहुत उच्च वोल्टेज (कई kV तक) उत्पन्न कर सकता है, जो अनुवायी विघटन, उपकरण की क्षति, और विद्युत झटके के गंभीर खतरों का सामना करना पड़ सकता है। इसलिए, द्वितीयक सर्किट को संचालन के दौरान बंद रखना चाहिए - इसे खोलना निषेधित है।

4. अनुप्रयोग दृश्य

• उच्च-वोल्टेज अनुप्रयोग: 1 kV और उससे अधिक वोल्टेज (उदाहरण के लिए, 10 kV, 35 kV, 110 kV सिस्टम) के ट्रान्समिशन लाइनों और सबस्टेशनों में उपयोग किया जाता है। ट्रान्सफार्मर, सर्किट ब्रेकर, और बसबार जैसी महत्वपूर्ण उपकरणों के धारा मापन और सुरक्षा में व्यापक रूप से