विद्युत ट्रांसफॉर्मरों के वर्गीकरण प्रकार और ऊर्जा संचयन प्रणालियों में उनके अनुप्रयोग क्या हैं

पावर ट्रांसफॉर्मर पावर प्रणालियों में मुख्य प्राथमिक उपकरण हैं जो विद्युत ऊर्जा संचरण और वोल्टेज परिवर्तन को संभव बनाते हैं। विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत के माध्यम से, वे एक वोल्टेज स्तर की एसी विद्युत शक्ति को दूसरे या कई वोल्टेज स्तरों में परिवर्तित करते हैं। संचरण और वितरण प्रक्रिया में, वे "उच्च-वृद्धि संचरण और अपचयन वितरण" में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जबकि ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में, वे वोल्टेज उठाने और अपचयन के कार्य करते हैं, जिससे कुशल शक्ति संचरण और सुरक्षित अंत-उपयोग सुनिश्चित होता है।

1. पावर ट्रांसफॉर्मर का वर्गीकरण

पावर ट्रांसफॉर्मर सबस्टेशन में महत्वपूर्ण प्राथमिक उपकरण हैं, जिनका मुख्य कार्य पावर प्रणालियों में विद्युत ऊर्जा के वोल्टेज को बढ़ाना या घटाना है ताकि बिजली के उचित संचरण, वितरण और उपयोग को सुविधाजनक बनाया जा सके। आपूर्ति और वितरण प्रणालियों में पावर ट्रांसफॉर्मर को विभिन्न दृष्टिकोणों से वर्गीकृत किया जा सकता है।

कार्य के आधार पर: उठाने वाले ट्रांसफॉर्मर और अपचयन ट्रांसफॉर्मर में विभाजित। दूरस्थ संचरण और वितरण प्रणालियों में, उठाने वाले ट्रांसफॉर्मर जनरेटर द्वारा उत्पादित अपेक्षाकृत कम वोल्टेज को उच्च वोल्टेज स्तरों तक बढ़ाने के लिए उपयोग किए जाते हैं। विभिन्न उपयोगकर्ताओं को सीधे आपूर्ति करने वाले टर्मिनल सबस्टेशन के लिए, अपचयन ट्रांसफॉर्मर का उपयोग किया जाता है।

फेज संख्या के आधार पर: एकल-फेज ट्रांसफॉर्मर और तीन-फेज ट्रांसफॉर्मर के रूप में वर्गीकृत। आपूर्ति और वितरण प्रणालियों के सबस्टेशन में तीन-फेज ट्रांसफॉर्मर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जबकि एकल-फेज ट्रांसफॉर्मर आमतौर पर समर्पित छोटे क्षमता वाले एकल-फेज उपकरणों के लिए उपयोग किए जाते हैं।

वाइंडिंग चालक सामग्री के आधार पर: तांबे के वाइंडिंग वाले ट्रांसफॉर्मर और एल्यूमीनियम के वाइंडिंग वाले ट्रांसफॉर्मर में विभाजित। पिछले समय में, चीन में अधिकांश कारखाना सबस्टेशन में एल्यूमीनियम के वाइंडिंग वाले ट्रांसफॉर्मर का उपयोग किया जाता था, लेकिन अब कम नुकसान वाले तांबे के वाइंडिंग वाले ट्रांसफॉर्मर, विशेष रूप से बड़ी क्षमता वाले तांबे के वाइंडिंग वाले ट्रांसफॉर्मर, का व्यापक अनुप्रयोग प्राप्त हुआ है।

वाइंडिंग विन्यास के आधार पर: तीन प्रकार मौजूद हैं: दो-वाइंडिंग ट्रांसफॉर्मर, तीन-वाइंडिंग ट्रांसफॉर्मर और स्वचालित ट्रांसफॉर्मर। एक वोल्टेज के परिवर्तन की आवश्यकता वाले स्थानों में दो-वाइंडिंग ट्रांसफॉर्मर का उपयोग किया जाता है; जहां दो वोल्टेज परिवर्तन की आवश्यकता होती है वहां तीन-वाइंडिंग ट्रांसफॉर्मर का उपयोग किया जाता है, जिसमें एक प्राथमिक वाइंडिंग और दो माध्यमिक वाइंडिंग होते हैं। स्वचालित ट्रांसफॉर्मर का उपयोग अधिकांशतः प्रयोगशालाओं में वोल्टेज नियमन के लिए किया जाता है।

शीतलन विधि और वाइंडिंग इन्सुलेशन के आधार पर: तेल-डुबो ट्रांसफॉर्मर और ड्राई-टाइप ट्रांसफॉर्मर के रूप में वर्गीकृत। तेल-डुबो ट्रांसफॉर्मर में बेहतर इन्सुलेशन और ऊष्मा अपव्यय प्रदर्शन, कम लागत और आसान रखरखाव की सुविधा होती है, जिसके कारण उनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हालांकि, तेल के ज्वलनशील होने के कारण, वे ज्वलनशील, विस्फोटक या उच्च-सुरक्षा आवश्यकता वाले वातावरण के लिए उपयुक्त नहीं हैं। ड्राई-टाइप ट्रांसफॉर्मर में सरल संरचना, छोटा आकार, हल्का भार होता है और वे अग्निरोधी, धूलरोधी और नमी-प्रतिरोधी होते हैं। वे समान क्षमता वाले तेल-डुबो ट्रांसफॉर्मर की तुलना में अधिक महंगे होते हैं और उच्च अग्नि सुरक्षा वाले स्थानों, विशेष रूप से बड़ी इमारतों के भीतर सबस्टेशन, भूमिगत सबस्टेशन और ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

2. पावर ट्रांसफॉर्मर मॉडल और कनेक्शन समूह

क्षमता मानक: वर्तमान में, चीन IEC द्वारा अनुशंसित R10 श्रृंखला को अपनाता है जिसके अनुसार पावर ट्रांसफॉर्मर की क्षमता निर्धारित की जाती है, जहां क्षमता R10=¹⁰√10=1.26 के गुणकों में बढ़ती है। सामान्य रेटिंग में 100kVA, 125kVA, 160kVA, 200kVA, 250kVA, 315kVA, 400kVA, 500kVA, 630kVA, 800kVA, 1000kVA, 1250kVA, 1600kVA, 2000kVA, 2500kVA, और 3150kVA शामिल हैं। 500kVA से कम के ट्रांसफॉर्मर को छोटे आकार के माना जाता है, 630~6300kVA के बीच के मध्यम आकार के माने जाते हैं, और 8000kVA से ऊपर के बड़े आकार के माने जाते हैं।

कनेक्शन समूह: एक पावर ट्रांसफॉर्मर का कनेक्शन समूह प्राथमिक और माध्यमिक वाइंडिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले संयोजन विधि के प्रकार और प्राथमिक व माध्यमिक लाइन वोल्टेज के बीच संबंधित कला संबंध को संदर्भित करता है। सामान्य कनेक्शन समूहों में Yyn0, Dyn11, Yzn11, Yd11, और YNd11 शामिल हैं। 6~10kV वितरण ट्रांसफॉर्मर (माध्यमिक वोल्टेज 220/380V के साथ) के लिए, Yyn0 और Dyn11 दो सामान्यतः उपयोग किए जाने वाले कनेक्शन समूह हैं।

• Yyn0 कनेक्शन समूह: प्राथमिक और संबंधित माध्यमिक लाइन वोल्टेज के बीच कला संबंध शून्य बजे (12 बजे) की घंटे और मिनट की सूइयों की स्थिति के समान होता है। प्राथमिक वाइंडिंग में तारा संयोजन का उपयोग किया जाता है, जबकि माध्यमिक वाइंडिंग में तारा संयोजन एक न्यूट्रल लाइन के साथ होता है। परिपथ में उपस्थित संभावित 3n-वें हार्मोनिक धाराओं को सामान्य उच्च-वोल्टेज ग्रिड में इंजेक्ट किया जाएगा। इसके अतिरिक्त, न्यूट्रल लाइन धारा को फेज लाइन धारा के 25% से अधिक नहीं होने के लिए निर्दिष्ट किया गया है। इसलिए, यह संयोजन विधि गंभीर असंतुलित भार या उभरे हुए 3n-वें हार्मोनिक वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं है। हालांकि, Yyn0 कनेक्शन समूह के लिए प्राथमिक वाइंडिंग में इन्सुलेशन शक्ति की आवश्यकता कम होती है (Dyn11 की तुलना में), जिसके परिणामस्वरूप थोड़ी कम निर्माण लागत होती है। TN और TT प्रणालियों में, एकल-फेज असंतुलित धारा के कारण न्यूट्रल लाइन धारा द्वितीयक वाइंडिंग की नाममात्र धारा के 25% से अधिक नहीं होने पर, और किसी भी फेज में धारा पूर्ण भार पर नाममात्र धारा से अधिक नहीं होने पर, Yyn0 कनेक्शन समूह ट्रांसफॉर्मर का चयन किया जा सकता है।

• Dyn11 कनेक्शन समूह: प्राथमिक और संबंधित माध्यमिक लाइन वोल्टेज के बीच कला संबंध 11 बजे की घंटे और मिनट की सूइयों की स्थिति के समान होता है। Dyn11 कनेक्शन समूहों में, प्राथमिक वाइंडिंग में परिपथीय धाराएं बनती हैं, जो सार्वजनिक ग्रिड में इंजेक्शन से रोकती हैं और उच्च-क्रम हार्मोनिक्स के दमन को प्रदान करती हैं। माध्यमिक वाइंडिंग में तारा संयोजन एक न्यूट्रल लाइन के साथ होता है, और विनिर्देशों के अनुसार, न्यूट्रल लाइन धारा को फेज धारा के 75% तक पहुंचने की अनुमति है। इसलिए, एकल-फेज असंतुलित धाराओं को संभालने की इसकी क्षमता Yyn0 कनेक्शन समूह ट्रांसफॉर्मर की तुलना में काफी अधिक है। तीव्र गति से बढ़ते एकल-फेज भार वाली आधुनिक शक्ति आपूर्ति प्रणालियों के लिए, विशेष रूप से TN और TT प्रणालियों में, Dyn11 कनेक्टेड ट्रांसफॉर्मर को बलपूर्वक बढ़ावा दिया गया है और व्यापक रूप से लागू किया गया है।

3. ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में ट्रांसफॉर्मर का अनुप्रयोग

ऊर्जा संचयण प्रणालियों में ट्रांसफॉर्मर्स की मुख्य भूमिका वोल्टेज रूपांतरण और ऊर्जा प्रसारण अनुकूलन है, जिससे ऊर्जा संचयण बैटरी, कन्वर्टर/इनवर्टर और विद्युत ग्रिड/भार के बीच वोल्टेज स्तर का मेल रहता है, जिससे ऊर्जा का प्रभावी और सुरक्षित चार्जिंग और डिस्चार्जिंग संभव होता है।

• ग्रिड कनेक्शन: पावर कन्वर्जन सिस्टम (PCS) के साथ काम करते हुए, ट्रांसफॉर्मर PCS से आउटपुट AC वोल्टेज को ग्रिड स्तर (जैसे 10kV/35kV) तक बढ़ाते हैं ग्रिड कनेक्शन के लिए, या डिस्चार्जिंग के दौरान ग्रिड वोल्टेज को PCS-संगत स्तर तक कम करते हैं। वे ग्रिड में DC घटकों के प्रवेश से रोकने के लिए DC अलगाव भी प्रदान करते हैं।

• आंतरिक पावर वितरण: बड़े पैमाने पर ऊर्जा संचयण पावर स्टेशनों में, ट्रांसफॉर्मर स्टेशन ट्रांसफॉर्मर के रूप में कार्य करते हैं, जो उच्च वोल्टेज ग्रिड वोल्टेज को कम वोल्टेज (जैसे 0.4kV) तक कम करते हैं ऊर्जा संचयण बैटरी क्लस्टर, PCS सहायक सिस्टम, मॉनिटोरिंग उपकरण और अन्य घटकों के लिए स्थिर विद्युत प्रदान करने के लिए।

• उपयोगकर्ता-पक्ष/माइक्रोग्रिड एप्लिकेशन: उपयोगकर्ता-पक्ष ऊर्जा संचयण के लिए, ट्रांसफॉर्मर ऊर्जा संचयण प्रणालियों के आउटपुट वोल्टेज को उपयोगकर्ता भारों के साथ संगत स्तर तक रूपांतरित कर सकते हैं, भारों को तुरंत विद्युत प्रदान करने के लिए। माइक्रोग्रिड में, वे विभिन्न प्रकार के वितरित विद्युत स्रोतों और भारों के बीच ऊर्जा की पारस्परिक क्रियाओं को अनुकूलित करने के लिए वोल्टेज को फ्लेक्सिबल रूप से नियंत्रित भी कर सकते हैं।