प्रोटोटाइप विकास २० केभी एकल-वाट प्रसारण ट्रान्सफार्मर

1. 20 kV एकल-चरण वितरण ट्रान्सफोर्मरको डिजाइन

20 kV वितरण प्रणालीमा सामान्यतया केबल रेखा वा मिश्रित केबल-वायुभर्ने रेखा नेटवर्कहरू प्रयोग गरिन्छ र न्यूट्रल बिन्दुलाई सामान्यतया लामो प्रतिरोधद्वारा ग्राउंड गरिन्छ। जब एकल-चरण ग्राउंड हुन्छ भने, 10 kV प्रणालीमा एकल-चरण फ़ॉल्ट भएपछि चरण वोल्टेजले √3 गुना बढ्ने असमस्या उपस्थित नहुन्छ। त्यसैले, 20 kV प्रणालीको एकल-चरण वितरण ट्रान्सफोर्मरले कोइलको अंतमा ग्राउंड गर्ने प्रकार अपनाउन सक्छ। यसले एकल-चरण वितरण ट्रान्सफोर्मरको मुख्य इन्सुलेशनलाई घटाउने र 20 kV एकल-चरण वितरण ट्रान्सफोर्मरको आकार र लागतलाई 10 kV ट्रान्सफोर्मरको साथ तुलनात्मक रूपमा बढाउने सक्छ।

2. आघात र परीक्षण वोल्टेजको चयन

20 kV एकल-चरण वितरण ट्रान्सफोर्मरको बुनियादी आघात स्तर (BIL) र इन्सुलेशन परीक्षण स्तरको लागि विचारहरू निम्न छन्:

अमेरिकी राष्ट्रिय मानक ANSI C57.12.00—1973 (IEEE Std 462—1972) अनुसार, उच्च-वोल्टेज चरण (20 kV)को बुनियादी आघात स्तर (BIL) 125 kV छ; उच्च-वोल्टेज घटकको रेटेड वोल्टेज 15.2 kV र एसी टोलरेन्स वोल्टेज (60 Hz/min) 40 kV छ।

इन्सुलेशन परीक्षणमा अप्लाइड वोल्टेज परीक्षण आवश्यक छैन, तर इन्ड्युस्ड वोल्टेज परीक्षण गर्नुपर्छ। परीक्षणमा, एउटा कोइलको आउटगोइंग टर्मिनलमा वोल्टेज लगाउँदा, प्रत्येक उच्च-वोल्टेज आउटगोइंग टर्मिनलको भूमिको विरुद्ध वोल्टेज 1 kV प्लस 3.46 गुना ट्रान्सफोर्मर कोइलको रेटेड वोल्टेज हुन्छ। यानी, इन्ड्युस्ड परीक्षण (फ्रिक्वेन्सी-दुईगुना र वोल्टेज-दुईगुना परीक्षण)मा, उच्च-वोल्टेज हुन्छ:

2.1 निम्न-वोल्टेज चरण (240/120 V)

• बुनियादी आघात स्तर (BIL): 30 kV

• एसी टोलरेन्स वोल्टेज (60 Hz/min): 10 kV

2.2 चीनको राष्ट्रिय ट्रान्सफोर्मर गुणस्तर निरीक्षण परीक्षण नियमहरूको अनुसार

• उच्च-वोल्टेज चरण:

• बुनियादी आघात स्तर (BIL): 125 kV (पूर्ण तरंग), 140 kV (कटिएको तरंग)

• एसी इन्ड्युस्ड टोलरेन्स वोल्टेज (200 Hz/min): 40 kV

• निम्न-वोल्टेज चरण:

• अप्लाइड वोल्टेज (50 Hz/min): 4 kV

3. 20 kV एकल-चरण वितरण ट्रान्सफोर्मरको संरचना र विशेषताहरू

दुई विशिष्टकरण (50 kVA र 80 kVA) प्रोटोटाइप गरिएको थियो, दुवै बाहिर-लोह ढाँचालाई अपनाएको थियो। मुख्य इन्सुलेशनलाई घटाउन, अंत-इन्सुलेशन ढाँचा थपिएको थियो। एकल बुशिङ लगाउन बाहिर निकालिएको थियो। उच्च-वोल्टेज कोइलको अंतलाई ग्राउंड गरिएको थियो र टैंकसँग जोडिएको थियो। निम्न-वोल्टेज वाइंडिंग एकल-कोइल ढाँचामा थियो।

3.1 प्रोटोटाइप 20 kV र 10 kV एकल-चरण वितरण ट्रान्सफोर्मरको तकनीकी प्रदर्शन तुलना

• 20 kV र 10 kV (50 kVA र 80 kVA उदाहरण लिएको) बीचको नुक्सान तुलना तालिका 1 मा देखाइएको छ।

• 20 kV र 10 kV (50 kVA र 80 kVA उदाहरण लिएको) बीचको वजन तुलना तालिका 2 मा देखाइएको छ।

4. 20 kV∥10 kV एकल-चरण द्वि-वोल्टेज वितरण ट्रान्सफोर्मर

10 kV वितरण प्रणालीलाई 20 kV वितरण प्रणालीमा अपग्रेड गर्दा, वितरण ट्रान्सफोर्मर जस्ता महत्वपूर्ण उपकरणहरू प्रतिस्थापन गर्नुपर्छ। उच्च लागतको प्रतिस्थापन र उत्पादनमा बाधा लगाउने विद्युत बिर्तालाई रोक्न द्वि-वोल्टेज (10 kV/20 kV) एकल-चरण ट्रान्सफोर्मर डिजाइन गर्ने एक समाधान हुन्छ।

4.1 डिजाइन

10 kV विकसित-कोर एकल-चरण वितरण ट्रान्सफोर्मरको आधारमा, यो द्वि-वोल्टेज विकल्प 20 kV = 2×10 kV सम्बन्धलाई अपनाएको छ, श्रृंखला-समान्तर प्राथमिक कोइलहरू प्रयोग गर्दछ। दुई समान्तर उच्च-वोल्टेज कोइलहरूको साथ, दुई कोर स्तंभहरूमा उच्च-वोल्टेज/निम्न-वोल्टेज वाइंडिंगहरू (उच्च-वोल्टेज कोइलहरू समान्तर) राखिएको छ। दुई निम्न-वोल्टेज कोइलहरू "मध्य-बिन्दु" बाट ±220 V - भूमि दुई उपयोगकर्ताहरूको लागि निकालिएको छ। छाड्नुहोस् W₁ (उच्च-वोल्टेज टर्न) र W₂ (निम्न-वोल्टेज टर्न)। समान्तरमा, U₁/U₂ = W₁/W₂ = 10 kV/220V, र कुल उच्च-वोल्टेज विद्युत एकल कोइलको दुई गुना हुन्छ। श्रृंखलामा, उच्च-वोल्टेज इनपुट विद्युत कोइल विद्युतको बराबर हुन्छ।

4.2 स्विचिङ अनुप्रयोग

20 kV वा 10 kV उच्च-वोल्टेज इनपुटको लागि क्षमता स्थिर रहन्छ। 20 kV इनपुटमा, दुई उच्च-वोल्टेज कोइलहरू श्रृंखलामा रहने र प्रत्येकले 10 kV लगाउँछ। उच्च-वोल्टेज विद्युत I₁ र क्षमता S₁ = I₁×20 = 20I₁(kVA) हुन्छ। 10 kVमा स्विच गर्दा, समान्तर उच्च-वोल्टेज कोइलहरूले 2I₁ इनपुट विद्युत दिन्छ, त्यसैले S₁ = 2I₁×10 = 20I₁ (kVA) हुन्छ। यसैले, S₁ = S₂)।

4.3 संरचना

• संरचना एकल-चरण विकसित-कोर ट्रान्सफोर्मर (पेटेन्ट नं. 4612429)को साथ मेल खाँदछ।

• 10 kV/20 kV वोल्टेज-स्विचिङ विश्वसनीय संपर्क पट्टी टैप-चेंजर प्रयोग गर्दछ।

• इन्सुलेशन IEC 20 kV ट्रान्सफोर्मर मानकहरू (रेटेड आघात वोल्टेज: 125 kV)को साथ मेल खाँदछ।

• शोर IEC र संबद्ध विद्युत कम्पनीको तकनीकी विनियमहरूको साथ मेल खाँदछ।

4.4 एकल-चरण द्वि-वोल्टेज ट्रान्सफोर्मरको फाइदेबाट

• ऊर्जा संरक्षण：20 kV वितरण प्रणालीको लाइन नुक्सान 10 kV वितरण प्रणालीको 25% हुन्छ, 75% ऊर्जा संरक्षण गर्ने। यस डिजाइनमा एकल-चरण विकसित-कोर प्रविधिको प्रयोग गर्दा, ट्रान्सफोर्मरको नो-लोड नुक्सान वर्तमान उपयोग भएको S11-टाइप वितरण ट्रान्सफोर्मर भन्दा 30% कम हुन्छ।

• निर्माण लागत बचत：10 kV बाट 20 kVमा अपग्रेड गर्दा, विद्युत वोल्टेजलाई स्विच गर्न एक चेंजओवर स्विच प्रयोग गर्नुपर्छ। यसले विद्युत बिर्ताको समय घटाउँछ, र पूरो प्रक्रिया केवल केही मिनेटमा पूरा गरिन सकिन्छ।

5. निष्कर्ष

• 20 kV प्रणालीको अधिकांश न्यूट्रल बिन्दुहरूलाई सामान्यतया लामो प्रतिरोध द्वारा ग्राउंड गरिन्छ। त्यसैले, 20 kV तहमा एकल-चरण ट्रान्सफोर्मरको मुख्य इन्सुलेशनलाई 10 kV तह भन्दा सजिलो रूपमा संभाल्न सकिन्छ।

• 20 kV-क्लास एकल-चरण ट्रान्सफोर्मरको लोड नुक्सान 10 kV-क्लासको तुलनामा समान तहमा छ; उनीहरूको वजन पनि समान तहमा छ। नो-लोड नुक्सानको बारेमा, 20 kV 10 kV भन्दा कम छ। इम्पीडेन्सको बारेमा, 20 kV एकल-चरण ट्रान्सफोर्मर 10 kV ट्रान्सफोर्मर भन्दा 20% उच्च हुन्छ।

• 20 kV एकल-चरण ट्रान्सफोर्मर अपेक्षाकृत आर्थिक छ। यसको मूल्य 10 kV-क्लास एकल-चरण ट्रान्सफोर्मर भन्दा धेरै फरक पर्दैन।

• 20 kV∥10 kV एकल-चरण द्वि-वोल्टेज वितरण ट्रान्सफोर्मर 10 kV र 20 kV वितरण प्रणालीहरूमा प्रयोग गरिन सकिन्छ। 10 kV प्रणालीलाई 20 kV प्रणालीमा अपग्रेड गर्दा, ट्रान्सफोर्मर प्रतिस्थापन गर्नुपर्दैन; साधारण रूपमा चेंजओवर स्विचलाई स्विच गर्नुपर्छ। यो अपेक्षाकृत आर्थिक र सुविधाजनक विधि हुन्छ।