Single-Phase Transformer nga may Tumatay na Kapabilidad sa Pagtanggap ng Impulse gikan sa Lightning

1 Paghulagway

Arangkada ang pagoperasyon nga luy-on sa tren ug bawason ang panganak sa dili magandayon sa sistemang kontrol sa telekomunikasyon sa tren, ang manunulat miyabihon nang gihatagan og pananaliksik ug disenyo ang isang single-phase series transformer nga may relatyibong mataas nga lebel sa pagtubos sa impulse voltage, kasama ang model number D10-1.2-30/10. Ang transformer na ini gibekan og oil conservator ug nagamit ang fully sealed structure (mao usab kini mahimong maiskulda isip dry-type structure depende sa aktwal nga panginahanglan). Ang seryeng transformer na ini usa ka espesyal nga aparato alang sa mga senyal sa kontrol sa tren ug maaplikar usab sa gamay nga sakop sa power distribution sa industriyal ug agrikultural nga grid, may adunay usa ka matara nga kahimsog.

2 Analisis sa Kidlat ug Iyang Bahandi
2.1 Pisikal nga Katungod sa Kidlat

Ang kidlat sa esensya usa ka non-periodic shock wave. Ang unang bahin sa iyang wave masubo kaayo ug dayon mobaba paagi sa dili sayon. Tungod sa ekstremong taas sa rising steepness sa lightning wave, makapadala kini og dako nga pinsala sa electrical equipment.

2.2 Klasipikasyon ug Dahon sa Kidlat

Ang kidlat mainhomon sa duha ka klase: direct lightning ug inductive lightning. Ang direct lightning usa ka anyo sa kidlat nga direkta nga moobra sa lines o equipment. Bag-o ang grado sa pinsala nga gihatag niini ekstremong dako, ang aktwal nga probabilidad sa pag-abot relatyibong lawas; pero, ang daghang pinsala nga gihatag sa kidlat gikan sa inductive lightning. Ang inductive lightning masubdivided pa sa electrostatic inductive lightning ug electromagnetic inductive lightning: Ang electrostatic inductive lightning gikan sa over-voltage nga gihatag sa thundercloud electric field tali sa overhead line ug ang yuta; Ang electromagnetic inductive lightning gikan sa over-voltage nga mopadala sa line tungod sa electromagnetic induction effect kapag ang thundercloud malapitan sa line nagdischarge. Pero, ang impakto niini mas sayon kaysa sa electrostatic inductive lightning.

2.3 Pagpakita sa Bahandi sa Kidlat sa Transformers

Sa aktwal nga proseso sa operasyon, ang mga insidente sa transformers nga napinsala tungod sa kidlat nagpadayon. Ang mga insidente na ini dili lamang moghatas sa mismo nga transformer apan mausab moghatas sa secondary equipment pinaagi sa wave-impact effect, resulta sa mas dako nga sakop sa pinsala.

2.4 Mehkanismo sa Pagpaspas sa Transformer Tungod sa Lightning Waves

Ang pagpaspas sa transformers tungod sa lightning waves gikan sa duha ka factor: Unang, ang impulse voltage value kaayo taas, nahimutang sa pinakataas nga 8-12 beses sa phase voltage; Ikaduha, ang lightning wave moghatas sa concentration sa electric field, resulta sa pagpaspas sa insulation performance sa transformer. Sa epekto sa shock wave, ang main insulation sa transformer mao ang moghatas. Tungod kay ang lightning wave may high frequency ug steep wave front, mosugyot kini nga ang potential gradient sa simula sa winding makaabot sa pinakataas nga balaka, makapaspas sa longitudinal insulation.

2.5 Voltage Transmission sa Lightning Shock Waves sa Transformer Windings

Kapag ang lightning shock wave nagobra sa primary winding sa transformer, ang voltage sa winding mosubo kaayo, sama sa pag-apil sa high-voltage nga may ekstremong taas nga frequency. Sa kasong ini, ang

over-voltage usab mogenerate sa secondary side. Tungod sa eksistensiya sa electrostatic capacitance coupling ug magnetic field coupling tali sa primary ug secondary windings,

bag-o ang over-voltage nga gihatag sa secondary side may kalabutan sa transformation ratio, wala kini simple nga transformation ratio relationship.

Sa pipila ka espesyal nga sitwasyon, ang over-voltage na ini mokonsiderable kaayo makapaspas sa insulation level sa secondary winding ug ang electrical equipment nga iya gigamit, resulta sa pagpaspas sa electrical equipment nga gibekan sa secondary winding. Ang over-voltage nga nagobra sa secondary winding gisumala sa electrostatic component ug electromagnetic component. Ang electromagnetic component mahimo mapangita pinaagi sa formula me/n (sa formula, n ang transformation ratio, e ang voltage sa primary side, m ang coupling coefficient, ug ang approximate value 1).

Ang stray capacitances eksiste tali sa primary-secondary windings ug tali sa windings ug ang yuta. Kapag ang impulse voltage giapil tali sa primary winding ug ang yuta, ang electrostatic impulse voltage sa secondary side depende sa distributed capacitances tali sa windings ug ang yuta, dili sa turns ratio. Ang transfer voltage t₂ tali sa secondary winding ug

ang yuta mao ang t₂ =&t₁(&: transfer/voltage transfer coefficient; t₁: impulse voltage sa primary-ground).

3 Single-phase Transformers nga May Mataas nga Impulse Voltage Withstand Level

Ang voltage transfer coefficient (t₂/t₁) sa power transformer normal nga nanggana 0.2-0.9; ang tested transformer adunay 0.25.

Ang mga transformers gi-test sa rated lightning impulse withstand voltage tests batasan sa voltage levels/national standards. Ang produkto (10 kV grid, gi-test sa 15 kV) walay damage. Specially designed, ang high-impulse-voltage-withstand transformer minimizes secondary over-voltage, resists lightning shocks, blocks interference currents, ug boosts electrical performance. Gi-test sa Academy of Railway Sciences, ang iyang voltage transfer coefficient ≤ 1/200, reducing shock-wave transmission from primary to secondary below 1/200.

Efektibo sa pagprotekta sa low-voltage equipment gikan sa lightning, kinahanglan reliable grounding (potential differences during lightning can damage equipment; grounding the shell balances potentials, reducing impulse voltage).Impulse voltage intrusion paths into low-voltage equipment are complex (primary/secondary/ground-side; single or simultaneous). Reliable grounding is key.

4 Conclusion

Ang single-phase series transformer (with oil conservator, high impulse voltage withstand) abandons traditional oil conservator structures, achieving material-saving, easy-processing, and attractive design.The single-phase oil-immersed series (with oil conservator/fully sealed) has high lightning impulse resistance, reduces over-voltage, protects secondary equipment, and cuts power-line noise for power-supply lightning protection.

Since the 1990s, many such transformers have operated across railway bureaus (hydropower/signal/power-supply sections, etc.), covering most stations, especially lightning-prone areas. Proven in thunderstorms, they offer low loss, material savings, energy efficiency, and reliability, ensuring electrical equipment safety.With railway modernization and technological progress, these transformers will see wider use.