Single-Phase Transformer na may Mataas na Kakayahan sa Pagtanggap ng Lightning Impulse

1 Pagkakataon

Upang masiguro ang ligtas na operasyon ng mga riles at bawasan ang panganib ng pinsala sa mga sistema ng komunikasyon at kontrol ng riles dahil sa kidlat, inihanda ng may-akda ang isang single-phase series transformer na may mataas na kakayahan sa pagtanggap ng impulse voltage, na may modelo na D10 - 1.2 - 30/10. Ang transformer na ito ay may oil conservator at gumagamit ng buong sealed na struktura (maaari ring idisenyo bilang dry-type structure depende sa aktwal na pangangailangan). Ang serye ng mga transformer na ito ay espesyal na disenyo para sa mga signal ng kontrol ng riles at maaari ring gamitin sa maliit na sakop ng distribusyon ng enerhiya sa industriyal at agrikultural na grid, na may tiyak na antas ng kapani-paniwalan.

2 Pagsusuri ng Kidlat at ang mga Panganin ng Ito
2.1 Pisikal na Katangian ng Kidlat

Ang kidlat ay esensyal na isang hindi regular na shock wave. Ang unang bahagi ng wave nito ay tumaas nang napakabilis at pagkatapos ay bumaba nang mas mabagal. Dahil sa napakalaking steepness ng rise ng wave ng kidlat, ito ay maaaring magdulot ng napakalubhang pinsala sa mga electrical equipment.

2.2 Klasipikasyon at Dahilan ng Kidlat

Ang kidlat ay pangunahing nahahati sa dalawang uri: direct lightning at inductive lightning. Ang direct lightning ay isang anyo ng kidlat na direkta na nagsasalo sa mga linya o equipment. Bagama't ang antas ng pinsala na ito ay nagbibigay ay napakalaki, ang aktwal na probabilidad ng pagkakaroon nito ay relatibong mababa; ngunit, ang karamihan sa mga pinsala dulot ng kidlat ay dulot ng inductive lightning. Ang inductive lightning ay hinihiwalay pa sa electrostatic inductive lightning at electromagnetic inductive lightning: Ang electrostatic inductive lightning ay ginawa ng over-voltage na nainduksado ng electric field ng thundercloud sa pagitan ng overhead line at lupa; Ang electromagnetic inductive lightning ay sanhi ng over-voltage na lumilitaw sa linya dahil sa electromagnetic induction effect kapag ang thundercloud malapit sa linya ay nagdischarge. Ngunit, ang epekto nito ay mas maliit kumpara sa electrostatic inductive lightning.

2.3 Pagpapakita ng Mga Panganin ng Kidlat sa Transformers

Sa aktwal na proseso ng operasyon, ang mga insidente kung saan ang mga transformer ay nasinsaktan ng kidlat ay nagaganap mula sa oras-oras. Ang mga insidente na ito ay hindi lamang magdudulot ng pinsala sa sarili ng transformer kundi pati na rin sa secondary equipment sa pamamagitan ng wave-impact effect, na nagreresulta sa mas malawak na saklaw ng epekto ng pinsala.

2.4 Mekanismo ng Pinsala sa Transformer Dulot ng Lightning Waves

Ang pinsala sa mga transformer dulot ng lightning waves ay pangunahing galing sa dalawang factor: Una, ang halaga ng impulse voltage ay napakataas, na umabot sa maximum na 8-12 beses ang phase voltage; Pangalawa, ang lightning wave ay magdudulot ng mataas na concentration ng electric field, na nagdudulot ng pinsala sa insulation performance ng transformer. Sa ilalim ng epekto ng shock wave, maaaring masinsaktan ang pangunahing insulation ng transformer. Ito ay dahil sa high frequency at steep wave front ng lightning wave, na magbibigay ng maximum value sa potential gradient sa simula ng winding, na nagpapadali sa longitudinal insulation na ma-breakdown.

2.5 Voltage Transmission ng Lightning Shock Waves sa Transformer Windings

Kapag ang lightning shock wave ay nag-act sa primary winding ng isang transformer, ang voltage ng winding ay tataas nang mabilis, na katumbas ng pag-apply ng high-voltage na may napakataas na frequency. Sa kasong ito,

mumunting over-voltage din ang mabubuo sa secondary side. Dahil sa presence ng electrostatic capacitance coupling at magnetic field coupling sa pagitan ng primary at secondary windings,

bagama't ang over-voltage na nabuo sa secondary side ay may kaugnayan sa transformation ratio, hindi ito isang simple na transformation ratio relationship.

Sa ilang tiyak na sitwasyon, ang over-voltage na ito ay maaaring lumampas sa insulation level ng secondary winding at sa electrical equipment na dinala nito, na sa huli ay magdudulot ng pinsala sa electrical equipment na nakakonekta sa secondary winding. Ang over-voltage na nagsasalo sa secondary winding ay binubuo ng parehong electrostatic component at electromagnetic component. Ang electromagnetic component ay maaaring makalkula gamit ang formula me/n (sa formula, n ay ang transformation ratio, e ang voltage sa primary side, m ang coupling coefficient, at ang approximate value ay 1).

May mga stray capacitances sa pagitan ng primary-secondary windings ng isang transformer at sa pagitan ng windings at lupa. Kapag ang impulse voltage ay na-apply sa pagitan ng primary winding at lupa, ang electrostatic impulse voltage sa secondary side ay depende sa distributed capacitances sa pagitan ng windings at lupa, hindi ang turns ratio. Ang transfer voltage t₂ sa pagitan ng secondary winding at

ang lupa ay t₂ =&t₁(&: transfer/voltage transfer coefficient; t₁: impulse voltage sa primary-lupa).

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

Ang voltage transfer coefficient (t₂/t₁) ng isang power transformer’s ay karaniwang nasa 0.2–0.9; ang isang na-test na transformer ay may 0.25.

Ang mga transformer ay sumusunod sa rated lightning impulse withstand voltage tests batay sa voltage levels/national standards. Ang produktong ito (10 kV grid, na-test sa 15 kV) ay walang pinsala. Espesyal na disenyo, ang high-impulse-voltage-withstand transformer ay minimizes ang secondary over-voltage, resists lightning shocks, blocks interference currents, at boosts electrical performance. In-test ng Academy of Railway Sciences, ang voltage transfer coefficient ≤ 1/200, reducing shock-wave transmission mula primary hanggang secondary sa ibaba ng 1/200.

Epektibo sa pagprotekta ng low-voltage equipment mula sa kidlat, ito ay nangangailangan ng 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 Pagtatapos

Ang single-phase series transformer (with oil conservator, high impulse voltage withstand) ay nag-iiwan ng tradisyonal na oil conservator structures, na nagpapahusay ng material-saving, easy-processing, at attractive design. Ang single-phase oil-immersed series (with oil conservator/fully sealed) ay may mataas na lightning impulse resistance, reduces over-voltage, protects secondary equipment, at cuts power-line noise for power-supply lightning protection.

Simula noong 1990s, maraming ganitong mga transformer ang nagsasagawa ng operasyon sa iba't ibang railway bureaus (hydropower/signal/power-supply sections, etc.), na nakakalapit sa karamihan ng mga estasyon, lalo na sa mga lugar na madalas na may kidlat. Proven sa mga thunderstorms, sila ay nagbibigay ng mababang loss, material savings, energy efficiency, at reliability, na nagpapahusay ng seguridad ng electrical equipment. Sa modernisasyon ng riles at teknolohikal na pag-unlad, ang mga transformer na ito ay magiging mas malawak ang paggamit.