110 kV மாற்றினி நடுநிலைப் புள்ளி துண்டுத்தல் அதிக வோல்ட்டேஜ்: ATP செயலியாக்கம் & பாதுகாப்பு தீர்வுகள்

மின்சார மாறுதல் நிலவின் காரணமாக மாற்றியின் நடுப்புள்ளியில் உருவாகும் அதிக வோல்ட்டேஜ் தொடர்பான பல ஆய்வுகள் உள்ளன. எனினும், நிலவின் தரம் மற்றும் சீரற்ற தன்மை காரணமாக, ஒரு துல்லியமான கோட்பாட்டு விளக்கம் இன்னும் பெறப்படவில்லை. பொறியியல் பயன்பாட்டில், பாதுகாப்பு நடவடிக்கைகள் பொதுவாக மின்சார விதிமுறைகளின் அடிப்படையில், சரியான நிலவி பாதுகாப்பு சாதனங்களைத் தேர்ந்தெடுத்து நிர்ணயிக்கப்படுகின்றன, இதற்கு பெரியளவு ஆதரவாக அமையும் ஆவணங்கள் உள்ளன.

மின்சார தொடர்புகள் அல்லது மாற்றிகள் நிலவின் தாக்கத்திற்கு ஏற்பாடு கொண்டவை. நிலவின் மின்சார தொடர்புகளில் பரவி, மாற்றிகளின் நடுப்புள்ளியில் அதிக வோல்ட்டேஜ் உருவாகும், இது நடுப்புள்ளியின் தடுப்பு தரத்திற்கு அச்சுறுத்தல் ஏற்படுத்தும். எனவே, நிலவின் நிலைகளில் நடுப்புள்ளியில் உருவாகும் அதிக வோல்ட்டேஜின் தன்மைகளை ஆராய்ந்து, பாதுகாப்பு சாதனங்களின் வோல்ட்டேஜ் எல்லை விளைவுகளை மதிப்பிடுவது பொருளாதார பொருள்துறையாகும் [1]. இந்த ஆய்வு ஒரு குறிப்பிட்ட 110 kV மாற்றிகளின் அமைப்பின் அடிப்படையில், Electromagnetic Transients Program (EMTP) இன் மிக அதிகமாக பயன்படுத்தப்படும் வெளியீட்டு வடிவமான Alternative Transients Program (ATP) மூலம் சோதனை ஆய்வு மேற்கொள்கின்றது. 110 kV மாற்றிகளின் நடுப்புள்ளியின் தடுப்பு தரத்துடன் நிலவின் அதிக வோல்ட்டேஜ் கோட்பாட்டை இணைத்து, வெவ்வேறு நிலவின் தாக்கங்களின் அடிப்படையில் நடுப்புள்ளியில் உருவாகும் அதிக வோல்ட்டேஜை சோதித்து விளைவுகளை ஒப்பிடுவது மற்றும் நடுப்புள்ளியில் அதிக வோல்ட்டேஜை குறைக்கும் நடவடிக்கைகளை முன்வைக்கின்றது.

1. கோட்பாட்டு ஆய்வு

1.1 மின்சார தொடர்பில் நிலவின் தாக்கம்

ஒரு மின்சார தொடர்பு நிலவின் தாக்கத்திற்கு உட்பட்டால், ஓர் பயணம் செய்யும் தாலிகள் தொடர்பில் பரவும் [1]. மாற்றிகளிலிருந்து பஸ்பர் அல்லது நிலவி தடுப்பு சாதனங்களுக்கு இணைப்புகள் போன்ற பல சிறிய இணைப்புகள், மிக சிறிய நேரத்தில் நிலவின் தாக்கத்திற்கு மின்சார தொடர்பின் போன்ற தன்மை காட்டுகின்றன. இந்த இணைப்புகள் வேகமாக தாலிகள் பரவும், பிரதிபலித்து மற்றும் திருப்பி, பெரிய உச்ச அளவு மாறுதல் வோல்ட்டேஜ் உருவாக்குகின்றன, இது சாதனங்களை அழிக்க முடியும்.

1.2 நிலவின் தாக்கத்தின் போது Y-இணைத்த மாற்றிகளின் அம்சங்களின் புள்ளிவிவர ஆய்வு

மூன்று-திசை மாற்றிகள் பொதுவாக Y, Yo, அல்லது Δ அமைப்பில் இணைக்கப்படுகின்றன. நிலவின் தாக்கத்தின் போது, ஒரு, இரண்டு அல்லது மூன்று திசைகளில் நுழையலாம் [1]. இந்த ஆய்வு Y-இணைத்த மாற்றிகளில் கவனம் செலுத்துகின்றது, ஏனெனில் இந்த அமைப்புகளில் மட்டுமே நடுப்புள்ளி அணுகக்கூடியதாக இருக்கும். மாற்றிகள் Yo இணைத்தில் இருந்து திசைகளுக்கிடையில் பொது இணைப்பு கவனத்தை விட்டு வைக்கும்போது, ஒரு, இரண்டு அல்லது மூன்று திசைகள் தாக்கப்பட்டாலும், இது மூன்று சுற்றிலும் தொடர்புடைய மாற்றிகளாக இருக்கும்.

2. 110 kV மாற்றிகளின் நடுப்புள்ளியின் தடுப்பு தரம்

110 kV மாற்றிகளின் நடுப்புள்ளியில் வடிவமான தடுப்பு தரம் பயன்படுத்தப்படுகின்றது, இது 35 kV, 44 kV, அல்லது 60 kV தரத்தில் வகைப்படுத்தப்படுகின்றது. தற்போது, உற்பத்தியாளர்கள் முக்கியமாக 60 kV நடுப்புள்ளி தடுப்பு தரம் உள்ள மாற்றிகளை உற்பத்தி செய்கின்றன. வெவ்வேறு தரங்களில் வெவ்வேறு தடுப்பு தரம் உள்ளது, இது அட்டவணை 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. பொருளாதார நிலைகளை கருத்தில் கொண்டு, தடுப்பு தரத்தின் மாறுதல் மற்றும் பெரும் வோல்ட்டேஜ் தரத்திற்கான பாதுகாப்பு வித்தியாசம், திருத்த காரணிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஒரு நிலவின் தாக்கத்திற்கான தடுப்பு வித்தியாச காரணி 0.6 மற்றும் பெரும் வோல்ட்டேஜ் தரத்திற்கான தடுப்பு வித்தியாச காரணி 0.85 பயன்படுத்தப்படுகின்றன [1], இது அட்டவணை 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ள மதிப்புகளை உருவாக்குகின்றது.

அட்டவணை 1 நடுப்புள்ளியின் தடுப்பு தரம் / பிரதிபலித்த தடுப்பு மதிப்புகள்

3. சோதனை மற்றும் கணக்கீடு

110 kV மாற்றிகளின் இரு மாற்றிகள் (Y/Δ) இணையாக செயல்படும், இரு 110 kV வரும் தொடர்புகள், நான்கு 35 kV வெளியே செல்லும் தொடர்புகள் உள்ள ஒரு 110 kV மாற்றிகளை எடுத்துக்கொள்கின்றது. ஒரு வரிசை வரைபடம் படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. ஒரு திசை தரை தொடர்பு தொடர்பு மற்றும் தொடர்பு தடுப்பு மாறுதலை குறைப்பதற்காக, பொதுவாக ஒரு மாற்றிகள் நடுப்புள்ளி தரை இணைக்கப்படுகின்றது, மற்றொன்று தரை இணைக்கப்படாமல் வைக்கப்படுகின்றது. நிலவின் தாக்கத்தின் போது, தரை இணைக்கப்படாத மாற்றிகளின் நடுப்புள்ளியில் மிக அதிக வோல்ட்டேஜ் உருவாகும், இது அதன் தடுப்பு தரத்திற்கு அச்சுறுத்தல் ஏற்படுத்தும். கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ள பிரிவுகளில் ATP நிரல் மூலம் வெவ்வேறு நிலவின் தாக்க நிலைகளின் அடிப்படையில் சோதனை ஆய்வுகள் மேற்கொள்கின்றன.

படம் 1 110 kV மாற்றிகளின் ஒரு வரிசை வரைபடம்

3.1 மின்சார தொடர்பிலிருந்து மாற்றிகளில் நிலவின் தாக்கம்

3.1.1 நிலவின் தாலிகளின் அம்சங்களின் தேர்வு

மாற்றிகளில் அதிக வோல்ட்டேஜின் முக்கிய காரணம் மின்சார தொடர்பில் நிலவின் தாக்கம் ஆகும். தொடர்பில் மிக அதிக வோல்ட்டேஜ் அம்பியின் U50% தடுப்பு தரத்தை விட அதிகமாக இருக்க முடியாது; இல்லையெனில், தாலிகள் மாற்றிகளில் நுழையும் முன்னரே தொடர்பில் ஒளியம் ஏற்படும். வரும் தொடர்பின் முதல் 1–2 km பொதுவாக நேரடியான நிலவின் தாக்கத்திற்கு தடுப்பு செய்யப்படுகின்றது, எனவே, மாற்றிகளில் நுழையும் நிலவின் தாலிகள் பெரும்பாலும் இந்த தடுப்பு பகுதியின் வெளியே நிலவின் தாக்கத்தின் விளைவாக உருவாகும். 220 kV அல்லது குறைவான மின்சார தொடர்புகளில் நுழையும் நிலவின் தாலிகள் பொதுவாக ≤5 kA, 330–500 kV மின்சார தொடர்புகளில் ≤10 kA, மற்றும் தாலிகளின் சுருக்கமான தரம் மிக அதிகமாக இருக்கும் [15,17]. இந்த நிலைகளின் அடிப்படையில், நிலவின் தாலிகள் ஒரு திட்ட இரு அதிர்வு சார்பு மூலம் மாதிரியாக உருவாக்கப்படுகின்றன:
u(t) = k(e⁻ᵃᵗ - e⁻ᵇᵗ),
இங்கு a மற்றும் b எதிர் மாறிலிகளாகும், மற்றும் k, a, b தாலிகளின் அம்பித்தன்மை, முன் நேரம், மற்றும் பின் நேரத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன. இங்கு 5 kA அம்பித்தன்மை மற்றும் திட்ட 20/50 μs அதிர்வு தாலிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

3.1.2 மாற்றிகளின் சாதனங்களின் அம்ச மதிப்புகளின் அமைப்பு

நிலவின் தாலிகள் மிக உயர் அதிர்வு தரம் உள்ள ஹார்மோனிக்களை கொண்டவை; எனவே, மாற்றிகளின் தொடர்பு அம்சங்கள் பரவிய அம்சங்களாக மாதிரியாக உருவாக்கப்படுகின்றன. மாற்றிகளின் உள்ளே உள்ள சிறிது இணைப்புகள், சுய மாறிலிகள், மின்னோட்ட மாறிலிகள் (CTs), மற்றும் வோல்ட்டேஜ் மாறிலிகள் (VTs) சமான இணை கேப்ஸிட்டான்சுகளாக குறிக்கப்படுகின்றன. மாற்றிகளின் சமான உள்வாங்கு கேப்ஸிட்டான்சு Cₜ = kS⁰·⁵ என கொடுக்கப்படுகின்றது, இங்கு S மூன்று-திசை மாற்றிகளின் வெளிப்படை தரம். 220 kV அல்லது குறைவான வோல்ட்டேஜ் தரத்தில், n=3, மற்றும் 110 kV மாற்றிகளுக்கு, k=540. பஸ்பர் நிலவி தடுப்பு சாதனம் YH1OWx-108/290 என்று தேர்வு செய்யப்படுகின்றது, மற்றும் நடுப்புள்ளி நிலவி தடுப்பு சாதனம் YH1.5W-72/186 என்று தேர்வு செய்யப்படுகின்றது.

3.1.3 கணக்கீடு மற்றும் ஆய்வு

நடுப்புள்ளியில் உருவாகும் அதிக வோல்ட்டேஜ், அது தரை இணைக்கப்பட்டிருக்கிறதா அல்லது இணைக்கப்படாமல் இருக்கிறதா என்பதன் அடிப்படையில் வேறுபடுகின்றது. ஒரு வரிசை ஒரு திசை தாலிகள், ஒரு வரிசை இரண்டு திசை தாலிகள், இரண்டு வரிசை ஒரு திசை த