Single-Phase Transformer na May Mataas na Kakayahan sa Pagtanggap ng Lightning Impulse
1 Pagkakakilala
Upang masiguro ang ligtas na pag-opera ng mga daangbakal at bawasan ang panganib ng pinsala sa kontrol ng telekomunikasyon ng riles dahil sa kidlat, pinag-aralan at disenyo ng may-akda ang isang serye ng single-phase na transformador na may mataas na lebel ng pagtahan sa impulse voltage, na may modelo na D10 - 1.2 - 30/10. Ang transformador 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 transformador na ito ay espesyal na kagamitan para sa mga signal ng kontrol ng daangbakal at maaari ring gamitin sa maliliit na power distribution scenarios ng industriyal at agrikultural na grid, na may tiyak na antas ng kapani-paniwan.
2 Pagsusuri ng Kidlat at ang mga Banta Nito
2.1 Pisikal na Katangian ng Kidlat
Ang kidlat ay esensyal na isang non-periodic shock wave. Ang unang bahagi ng wave nito ay tumaas nang napakabilis at pagkatapos ay bumaba nang medyo mabagal. Dahil sa napakalaking steepness ng pagtaas ng wave ng kidlat, ito ay maaaring magdulot ng napakagrabe na pinsala sa mga electrical equipment.
2.2 Klasipikasyon at mga Sanhi 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 nakikipag-ugnayan sa mga linya o kagamitan. Bagama't ang antas ng pinsala na ito ay nagbibigay ay napakalaki, ang aktwal na probabilidad ng pagkakaroon nito ay relatibong mababa; gayunpaman, ang karamihan sa mga aksidente ng pinsala 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 ginagawa ng over-voltage na ininduce ng electric field ng thundercloud sa pagitan ng overhead line at ang lupa; Ang electromagnetic inductive lightning ay dulot ng over-voltage na lumilitaw sa linya dahil sa electromagnetic induction effect kapag ang thundercloud malapit sa linya ay nag-discharge. Gayunpaman, ang epekto nito ay mas maliit kumpara sa electrostatic inductive lightning.
2.3 Pagpapakita ng Mga Banta ng Kidlat sa mga Transformador
Sa aktwal na proseso ng operasyon, ang mga aksidente ng pagkasira ng mga transformador dahil sa kidlat ay nagaganap mula sa oras-oras. Ang mga aksidente na ito ay hindi lamang magdudulot ng pinsala sa transformador mismo kundi pati na rin ang pinsala sa secondary equipment sa pamamagitan ng wave-impact effect, na nagdudulot ng mas malawak na saklaw ng epekto ng pinsala.
2.4 Mekanismo ng Pagkasira ng Transformador Dahil sa Lightning Waves
Ang pagkasira ng mga transformador dahil sa lightning waves ay pangunahing nanggagaling 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 transformador. Sa ilalim ng epekto ng shock wave, maaaring masira ang pangunahing insulation ng transformador. Ito ay dahil sa ang lightning wave ay may mataas na frequency at matataas na steep wave front, na magbibigay ng maximum value sa potential gradient sa simula ng winding, na nagbibigay ng madaling breakdown sa longitudinal insulation.
2.5 Voltage Transmission ng Lightning Shock Waves sa mga Winding ng Transformador
Kapag ang lightning shock wave ay nag-act sa primary winding ng transformador, ang voltage ng winding ay tataas nang mabilis, na katumbas ng pag-apply ng high-voltage na may napakataas na frequency. Sa kasong ito,
magiging over-voltage din ang secondary side. Dahil sa pagkakaroon 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 simpleng relasyon ng transformation ratio.
Sa ilang partikular na sitwasyon, maaaring lubhang lumampas ang over-voltage na ito sa insulation level ng secondary winding at ng electrical equipment na dinala nito, na siyang magdudulot ng pinsala sa mga electrical equipment na konektado sa secondary winding. Ang over-voltage na nagsasanhi sa secondary winding ay binubuo ng both electrostatic component at electromagnetic component. Ang electromagnetic component ay maaaring makalkula gamit ang formula me/n (sa formula, n ay ang transformation ratio, e ay ang voltage sa primary side, m ay ang coupling coefficient, at ang approximate value ay 1).
Mayroong stray capacitances sa pagitan ng primary-secondary windings ng isang transformador at sa pagitan ng mga winding at ang lupa. Kapag ang impulse voltage ay in-apply sa pagitan ng primary winding at ang lupa, ang electrostatic impulse voltage sa secondary side ay depende sa distributed capacitances sa pagitan ng mga winding at ang 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-ground).
3 Single-Phase Transformers na May Mataas na Impulse Voltage Withstand Level
Ang voltage transfer coefficient (t2/t1) ng isang power transformer ay karaniwang nasa range 0.2-0.9; ang isang natest na transformador ay may 0.25.
Ang mga transformador ay sumusunod sa rated lightning impulse withstand voltage tests batay sa mga lebel ng voltage/pambansang pamantayan. Ang produktong ito (10 kV grid, natest sa 15 kV) ay hindi nasira. Espesyal na idisenyo, ang high-impulse-voltage-withstand transformer ay minimizes ang secondary over-voltage, resists ang lightning shocks, blocks ang interference currents, at boosts ang electrical performance. Sinubukan ng Academy of Railway Sciences, ang voltage transfer coefficient ≤ 1/200, na nagbabawas ng transmission ng shock-wave mula sa primary tungo sa secondary sa ibaba ng 1/200.
Epektibo para sa proteksyon ng low-voltage equipment mula sa kidlat, ito ay nangangailangan ng reliable na grounding (ang potential differences sa panahon ng kidlat ay maaaring magdulot ng pinsala sa equipment; ang grounding ng shell ay nagbalanse ng potentials, na nagbabawas ng impulse voltage). Ang mga landas ng intrusion ng impulse voltage sa low-voltage equipment ay komplikado (primary/secondary/ground-side; single o simultaneous). Ang reliable na grounding ay mahalaga.
4 Pagtatapos
Ang single-phase series transformer (na may oil conservator, mataas na impulse voltage withstand) ay iniwan ang tradisyonal na oil conservator structures, na nagpapahusay ng material-saving, easy-processing, at attractive design. Ang single-phase oil-immersed series (na may oil conservator/fully sealed) ay may mataas na lightning impulse resistance, nagbabawas ng over-voltage, protektado ang secondary equipment, at nagbawas ng power-line noise para sa power-supply lightning protection.
Simula noong 1990s, maraming mga ganitong transformador ang nagsilbi sa iba't ibang railway bureaus (hydropower/signal/power-supply sections, etc.), na naka-cover ang karamihan ng mga estasyon, lalo na sa mga lugar na madaling maabot ng kidlat. Nakatunaw sila sa mga thunderstorms, nagbibigay ng mababang loss, material savings, energy efficiency, at reliability, na nag-aasikaso sa kaligtasan ng electrical equipment. Habang patuloy ang modernization ng riles at teknolohikal na progreso, ang mga transformador na ito ay makakakita ng mas malawak na gamit.
