एक-प्रशस्त ट्रांसफॉर्मर उच्च बिजली की चमक टेक्स्चर सहन क्षमता के साथ

1 परिचय

रेलवे के सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने और रेलवे टेलीकम नियंत्रण प्रणालियों को बिजली गरज से होने वाले क्षति के जोखिम को कम करने के लिए, लेखक ने विशेष रूप से अध्ययन किया और एक उच्च आवेशन वोल्टेज सहन क्षमता वाले एकल-फेज सीरीज ट्रांसफॉर्मर का डिजाइन किया है, जिसका मॉडल नंबर D10 - 1.2 - 30/10 है। इस ट्रांसफॉर्मर में तेल संरक्षक लगा हुआ है और यह पूरी तरह से बंद संरचना (असली आवश्यकताओं के अनुसार यह सूखा-प्रकार की संरचना के रूप में भी डिजाइन किया जा सकता है) अपनाता है। यह ट्रांसफॉर्मर श्रृंखला रेलवे नियंत्रण सिग्नल के लिए विशेष उपयोग की युक्ति है और औद्योगिक और कृषि विद्युत ग्रिड के छोटे-स्तर की वितरण परिदृश्यों में भी लागू किया जा सकता है, जिसमें एक निश्चित स्तर की व्यापकता है।

2 बिजली गरज और इसके हानिकारक प्रभाव
2.1 बिजली गरज की भौतिक विशेषताएँ

बिजली गरज मूल रूप से एक गैर-नियमित झटका तरंग है। इसकी तरंग का प्रारंभिक भाग बहुत तेजी से बढ़ता है और फिर धीरे-धीरे कम हो जाता है। बिजली गरज तरंग के बहुत बड़े ऊर्ध्वाधर प्रवर्धन के कारण, यह विद्युत उपकरणों को बहुत गंभीर हानि पहुँचा सकती है।

2.2 बिजली गरज का वर्गीकरण और कारण

बिजली गरज मुख्य रूप से दो प्रकार की होती है: सीधी बिजली गरज और प्रेरित बिजली गरज। सीधी बिजली गरज ऐसी बिजली गरज है जो लाइनों या उपकरणों पर सीधे कार्य करती है। हालांकि इसके कारण होने वाली हानि का डिग्री बहुत बड़ा होता है, लेकिन इसकी वास्तविक संभावना बहुत कम होती है; हालांकि, अधिकांश बिजली गरज की क्षति घटनाएँ प्रेरित बिजली गरज से होती हैं। प्रेरित बिजली गरज दो उप-विभाजनों में विभाजित होती है: विद्युत-स्थैतिक प्रेरित बिजली गरज और चुंबकीय प्रेरित बिजली गरज: विद्युत-स्थैतिक प्रेरित बिजली गरज ऊपरी लाइन और पृथ्वी के बीच बिजली बादल के विद्युत क्षेत्र द्वारा प्रेरित अतिरिक्त वोल्टेज से उत्पन्न होती है; चुंबकीय प्रेरित बिजली गरज लाइन के पास के बिजली बादल द्वारा विद्युत निकासी के समय लाइन पर दिखाई देने वाले अतिरिक्त वोल्टेज के कारण उत्पन्न होती है। हालांकि, इसका प्रभाव विद्युत-स्थैतिक प्रेरित बिजली गरज की तुलना में बहुत कम होता है।

2.3 बिजली गरज के ट्रांसफॉर्मर पर हानिकारक प्रभाव

वास्तविक संचालन प्रक्रिया के दौरान, ट्रांसफॉर्मरों को बिजली गरज से क्षति होने की घटनाएँ बार-बार होती रहती हैं। ऐसी घटनाएँ न केवल ट्रांसफॉर्मर को क्षति पहुँचाती हैं, बल्कि लहर-प्रभाव के माध्यम से द्वितीयक उपकरणों को भी क्षति पहुँचाती हैं, जिससे विस्तृत दोष प्रभाव होता है।

2.4 बिजली गरज लहरों द्वारा ट्रांसफॉर्मर की क्षति का तंत्र

बिजली गरज लहरों द्वारा ट्रांसफॉर्मर की क्षति मुख्य रूप से दो कारकों से आती है: पहला, आवेशन वोल्टेज मान बहुत ऊँचा होता है, जो फेज वोल्टेज का 8-12 गुना तक पहुँच सकता है; दूसरा, बिजली गरज लहर विद्युत क्षेत्र को बहुत उच्च सघनता तक पहुँचा सकती है, जिससे ट्रांसफॉर्मर की अवरोधन गुणवत्ता क्षति होती है। झटका तरंग के प्रभाव में, ट्रांसफॉर्मर का मुख्य अवरोधन क्षति हो सकता है। यह इसलिए है क्योंकि बिजली गरज लहर उच्च आवृत्ति और तीव्र तरंग शीर्ष होती है, जो विंडिंग के शुरुआती भाग पर संभावित ढलान को अधिकतम मान तक पहुँचा देती है, जिससे लंबी अवरोधन बहुत आसानी से टूट जाती है।

2.5 ट्रांसफॉर्मर विंडिंग में बिजली गरज झटका लहरों का वोल्टेज संचरण

जब बिजली गरज झटका लहर ट्रांसफॉर्मर के प्राथमिक विंडिंग पर कार्य करती है, तो विंडिंग का वोल्टेज तेजी से बढ़ता है, जो एक बहुत उच्च आवृत्ति वाले उच्च वोल्टेज के लगाने के समान होता है। इस मामले में,

द्वितीयक तरफ भी एक अतिरिक्त वोल्टेज उत्पन्न होता है। प्राथमिक और द्वितीयक विंडिंग के बीच विद्युत-स्थैतिक क्षमता जोड़े और चुंबकीय क्षेत्र जोड़े के अस्तित्व के कारण,

हालांकि द्वितीयक तरफ उत्पन्न होने वाला अतिरिक्त वोल्टेज रूपांतरण अनुपात से संबंधित है, लेकिन यह एक सरल रूपांतरण अनुपात संबंध नहीं है।

कुछ विशिष्ट परिस्थितियों में, यह अतिरिक्त वोल्टेज द्वितीयक विंडिंग और इसके साथ लिये गए विद्युत उपकरणों के अवरोधन स्तर से बहुत अधिक हो सकता है, जिससे अंततः द्वितीयक विंडिंग से जुड़े विद्युत उपकरणों की क्षति होती है। द्वितीयक विंडिंग पर कार्य करने वाला अतिरिक्त वोल्टेज विद्युत-स्थैतिक और चुंबकीय दोनों घटकों से बना होता है। चुंबकीय घटक निम्न सूत्र द्वारा गणना की जा सकती है me/n (इस सूत्र में, n रूपांतरण अनुपात है, e प्राथमिक तरफ का वोल्टेज है, m जोड़े का गुणांक है, और इसका लगभग मान 1 है)।

ट्रांसफॉर्मर के प्राथमिक-द्वितीयक विंडिंग के बीच और विंडिंग और भूमि के बीच अनुचित क्षमताएँ मौजूद होती हैं। जब प्राथमिक विंडिंग और भूमि के बीच एक झटका वोल्टेज लगाया जाता है, तो द्वितीयक तरफ का विद्युत-स्थैतिक झटका वोल्टेज विंडिंग और भूमि के बीच के वितरित क्षमताओं पर निर्भर करता है, न कि फेरों के अनुपात पर। द्वितीयक विंडिंग और

भूमि के बीच का स्थानांतरित वोल्टेज t₂  t₂ =&t₁(&: स्थानांतरण/वोल्टेज स्थानांतरण गुणांक; t₁: प्राथमिक-भूमि पर झटका वोल्टेज) है।

3 उच्च आवेशन वोल्टेज सहन क्षमता वाले एकल-फेज ट्रांसफॉर्मर

एक विद्युत ट्रांसफॉर्मर का वोल्टेज स्थानांतरण गुणांक (t₂/t₁) आमतौर पर 0.2-0.9 की सीमा में होता है; एक परीक्षित ट्रांसफॉर्मर 0.25 का था।

ट्रांसफॉर्मर वोल्टेज स्तर/राष्ट्रीय मानकों के अनुसार निर्धारित बिजली गरज आवेशन वोल्टेज सहन क्षमता परीक्षण उत्तीर्ण करते हैं। इस उत्पाद (10 kV ग्रिड, 15 kV पर परीक्षित) को कोई क्षति नहीं हुई। विशेष रूप से डिजाइन किया गया, उच्च-आवेशन-वोल्टेज-सहन ट्रांसफॉर्मर द्वितीयक अतिरिक्त वोल्टेज को न्यूनतम रखता है, बिजली गरज झटकों का प्रतिरोध करता है, हस्तक्षेप धाराओं को रोकता है, और विद्युत प्रदर्शन को बढ़ाता है। रेलवे विज्ञान संस्थान द्वारा परीक्षित, इसका वोल्टेज स्थानांतरण गुणांक ≤ 1/200, प्राथमिक से द्वितीयक तक झटका लहर संचरण 1/200 से कम है।

निम्न-वोल्टेज उपकरणों को बिजली गरज से सुरक्षा प्रदान करने के लिए, यह विश्वसनीय भूमिकरण की आवश्यकता है (बिजली गरज के दौरान भूमिकरण के अंतर उपकरणों को क्षति पहुँचा सकते हैं; शेल को भूमिकरण करने से भूमिकरण के अंतर संतुलित हो जाते हैं, जिससे झटका वोल्टेज कम हो जाता है)। निम्न-वोल्टेज उपकरणों में झटका वोल्टेज के प्रवेश मार्ग जटिल हैं (प्राथमिक/द्वितीयक/भूमि-पक्ष; एकल या एक साथ)। विश्वसनीय भूमिकरण महत्वपूर्ण है।

4 निष्कर्ष

एकल-फेज सीरीज ट्रांसफॉर्मर (तेल संरक्षक, उच्च आवेशन वोल्टेज सहन) पारंपरिक तेल संरक्षक संरचनाओं को छोड़कर, सामग्री-बचाने, आसान-प्रक्रिया, और आकर्षक डिजाइन प्राप्त करता है। एकल-फेज तेल-सिक्त सीरीज (तेल संरक्षक/पूरी तरह से बंद) उच्च बिजली गरज आवेशन प्रतिरोध, अतिरिक्त वोल्टेज कमी, द्वितीयक उपकरणों की सुरक्षा, और विद्युत आपूर्ति लाइन शोर को कम करने के लिए बिजली गरज से सुरक्षा प्रदान करता है।

1990 के दशक से, ऐसे कई ट्रांसफॉर्मर रेलवे ब्यूरो (जल विद्युत/सिग्नल/विद्युत आपूर्ति खंड, आदि) में संचालन में रहे हैं, जो अधिकांश स्टेशनों, विशेष रूप से बिजली गरज प्रवण क्षेत्रों को कवर करते हैं। बिजली गरज के दौरान सिद्ध, ये कम हानि, सामग्री बचाने, ऊर्जा की कुशलता, और विश्वसनीयता प्रदान करते हैं, जिससे विद्युत उपकरणों की सुरक्षा सुनिश्चित होती है। रेलवे आधुनिकीकरण और तकनीकी प्रगति के साथ, ये ट्रांसफॉर्मर और भी व्यापक रूप से उपयोग किए जाएंगे।