निम्न शून्य-अनुक्रम इंपीडेंस ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर के डिज़ाइन पर चर्चा

पावर सिस्टम के पैमाने के विस्तार और शहरी बिजली ग्रिडों के केबलीकरण प्रक्रिया के साथ, 6kV/10kV/35kV बिजली ग्रिडों में कैपेसिटिव करंट में एक सामान्यतः 10A से अधिक की दर से महत्वपूर्ण वृद्धि हुई है। चूंकि इस वोल्टेज स्तर के बिजली ग्रिड अधिकांशतः न्यूट्रल अग्राह्य ऑपरेशन मोड का उपयोग करते हैं, और मुख्य ट्रांसफॉर्मरों का वितरण वोल्टेज पक्ष आमतौर पर डेल्टा कनेक्शन में होता है, जिसमें प्राकृतिक ग्राउंडिंग बिंदु की कमी होती है, ग्राउंडिंग फ़ॉल्ट के दौरान आर्क को विश्वसनीय रूप से नहीं बुझाया जा सकता है, जिससे ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मरों को पेश करने की आवश्यकता पड़ती है। Z-टाइप ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर छोटे जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस के कारण मुख्यधारा बन गए हैं, लेकिन कुछ सिस्टमों को निम्न जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस की आवश्यकता होती है। इम्पीडेंस मान जितना कम होता है, उतना ही विचलन बढ़ता है, जो निम्न जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मरों के डिजाइन में लक्षित उपायों की आवश्यकता पड़ती है।

1. Z-टाइप ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर के जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस की गणना विधि
1.1 टोपोलॉजिकल संरचना

Z-टाइप ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर के उच्च वोल्टेज वाइंडिंग में जिगजाग कनेक्शन का उपयोग किया जाता है। प्रत्येक फेज वाइंडिंग को ऊपरी और निचले आधे वाइंडिंग (चित्र 1 देखें) में विभाजित किया जाता है, जो विभिन्न आयरन कोर कॉलम पर लपेटे जाते हैं। एक ही फेज के दो आधे वाइंडिंग विपरीत ध्रुवता के साथ श्रृंखला में जोड़े जाते हैं, जिससे एक विशेष चुंबकीय-विद्युतीय कपलिंग संरचना बनती है।

जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस की गणना समीकरण (1) में दिखाई गई है।

सूत्र में, X0 जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस है, W एक वाइंडिंग (अर्थात आधा वाइंडिंग) की लपेटों की संख्या है, ΣaR तुल्य लीकेज मैग्नेटिक क्षेत्र है, ρ लोरेंज़ गुणांक है, और H वाइंडिंग की रिएक्टेंस हाइट है।

2 जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस विचलन का विश्लेषण

IEC 60076 - 1 मानक के अनुसार, ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर का जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस विचलन ±10% की सीमा में होने पर योग्य माना जाता है। कंपनी द्वारा हाल के वर्षों में उत्पादित सैकड़ों ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मरों (ऑइल-इमर्ज्ड और ड्राय-टाइप दोनों सहित) के परीक्षण परिणामों के विश्लेषण और जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस के वास्तविक मापन मूल्यों और डिजाइन मूल्यों के बीच के अंतरों की तुलना के आधार पर, अंतर लगभग निम्नलिखित तीन श्रेणियों में विभाजित किए जा सकते हैं:

• मापित मूल्य डिजाइन मूल्य के निकट है: विचलन सीमा के भीतर है। यह प्रकार सबसे अधिक हिस्सा घटता है, और अधिकांश उत्पाद योग्य हैं।

• मापित मूल्य डिजाइन मूल्य से कम है: विचलन दिए गए मान से अधिक है। हालांकि, क्योंकि उपयोगकर्ता आमतौर पर केवल इम्पीडेंस की ऊपरी सीमा निर्दिष्ट करते हैं और निम्न सीमा की कोई आवश्यकता नहीं होती, इसलिए यह अभी भी योग्य है, लेकिन इसका होने का अनुपात बहुत कम है।

• मापित मूल्य डिजाइन मूल्य से अधिक है: यह ग्राहक की आवश्यकताओं से गंभीर रूप से अधिक है और योग्य नहीं माना जाता है। समान रूप से, यह भी एक बहुत ही दुर्लभ स्थिति है।

क्योंकि विभिन्न उपयोगकर्ताओं द्वारा जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस के लिए विभिन्न आवश्यकताएं होती हैं, इसलिए विभिन्न प्रकार के ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर होते हैं। इनमें 35kV वर्ग का सबसे अधिक हिस्सा है, इसके बाद 10kV वर्ग आता है। सामान्यतः 35kV वर्ग के ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर के लिए, जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस अधिकांशतः ≤ 120Ω की आवश्यकता होती है; 10kV वर्ग के लिए, यह आमतौर पर ≤ 15Ω की आवश्यकता होती है। कुछ उपयोगकर्ताओं की छोटी आवश्यकताएं होती हैं, और कुछ निर्दिष्ट आवश्यकताएं नहीं देते हैं।

3 डेटा विश्लेषण

कई ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मरों के परीक्षण परिणामों को व्यापक रूप से ध्यान में रखते हुए, जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस में बड़े विचलन का मूल कारण यह है कि उपयोगकर्ता द्वारा आवश्यक मान नियमित इम्पीडेंस मान से बहुत अलग होता है। बहुत बड़े और बहुत छोटे मूल्य दोनों ही उत्पादन और निर्माण के लिए बड़ी चुनौतियाँ लाते हैं। सूत्र (1) से स्पष्ट है कि जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस लपेटों की संख्या के साथ वर्ग संबंधित है, जो जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस पर प्रभाव डालने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक है: लपेटों की संख्या जितनी अधिक होती है, तार की मात्रा उतनी ही अधिक होती है; लपेटों की संख्या जितनी कम होती है, उतनी ही आयरन कोर की मात्रा में वृद्धि होती है। चाहे जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस बहुत बड़ा हो या बहुत छोटा, यह उत्पादन लागत में महत्वपूर्ण वृद्धि करता है।

3.1 मामला विश्लेषण

दो बैचों के छोट-क्षमता 10kV ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर के उदाहरण लेकर विश्लेषण किया गया है:

• ऑइल-इमर्ज्ड ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर: मॉडल DKS11 - 125/10.5, द्वितीयक वाइंडिंग नहीं है। उपयोगकर्ता जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस < 4&Omega; की आवश्यकता करता है। पिछली गणना विधि के आधार पर, निर्माण विचलन और मार्जिन को ध्यान में रखते हुए, डिजाइन मूल्य 2.2&Omega; पर निर्धारित किया गया है। हालांकि, एक ही उत्पादन प्रक्रिया के तहत, परीक्षण मापन परिणाम मानक को गंभीर रूप से अतिक्रमित करता है, जो डिजाइन मूल्य का 3.5 गुना है; पहले बैच के 7 उत्पादों के लिए, जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस सभी 7&Omega; - 8&Omega; की सीमा में है।

• ड्राय-टाइप ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर: मॉडल DKSC11 - 125/10.5, जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस का डिजाइन मूल्य 2.25&Omega; है, और तैयार उत्पाद का परीक्षण परिणाम 6.8&Omega; है, जो मानक से लगभग 3 गुना अधिक है। यह उपयोगकर्ता की चर्चा और अनुमति के बाद ही कारखाने से भेजा जाता है।

तुलना में, ऑइल-इमर्ज्ड प्रकार का विचलन ड्राय-टाइप से थोड़ा अधिक है। कारण यह है कि जब बहुत छोटा जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस के लिए डिजाइन किया जाता है, तो लपेटों की संख्या कम होती है, वाइंडिंग का रेडियल आकार छोटा होता है, और ऊंचाई अपेक्षाकृत अधिक होती है, इसलिए जीरो-सिक्वेंस मान को नियंत्रित करना कठिन होता है। जब बेस मान छोटा होता है, तो आकार का नियंत्रण खराब होने से विचलन आसानी से बढ़ जाता है; जबकि ड्राय-टाइप वाइंडिंग रेजिन से कास्ट की जाती है, और आकार को मोल्ड की मदद से आसानी से नियंत्रित किया जा सकता है, इसलिए विचलन अपेक्षाकृत कम होता है।

वास्तविक उत्पादन डेटा दिखाता है कि मौजूदा गणना विधि निम्न जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस वाले ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर के लिए उपयुक्त नहीं है। पिछले उत्पादों के सांख्यिकीय डेटा के साथ संयोजित करने पर, यह अनुमान लगाया जाता है कि एक संशोधन गुणांक को पेश किया जाना चाहिए, और विभिन्न जीरो-सिक्वेंस मानों के लिए विभिन्न संशोधन गुणांक होते हैं: जीरो-सिक्वेंस मान बढ़ने के साथ, गुणांक गैर-रेखीय रूप से घटता है; जब जीरो-सिक्वेंस मान लगभग 10&Omega; तक पहुंचता है, तो गुणांक 1.0 के निकट पहुंचता है; 10&Omega; से अधिक होने पर, उत्पादन प्रक्रिया में थोड़े अंतरों के प्रभाव से, गुणांक कम बदलता है (कभी-कभी 1.0 से कम होने की घटनाएं होती हैं, और कुल विचलन कम होता है), और व्यक्ति के रूप में इसका व्यक्ति पहले चतुर्थांश में एक व्युत्क्रम अनुपात फंक्शन के रूप में (चित्र 2 देखें)।

ध्यान देना चाहिए कि उपरोक्त विश्लेषण केवल 10kV उत्पादों के लिए लागू होता है। 10kV से ऊपर के उत्पादों के लिए, क्योंकि निम्न जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस के लिए ऐसी सख्त आवश्यकता नहीं होती, अत्यधिक जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस विचलन की घटना अब तक नहीं पाई गई है।

4 समाधान

निम्न जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मरों में अत्यधिक मापित जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस की समस्या को संबोधित करने के लिए, डेटा संग्रह और विश्लेषण के आधार पर निम्न ऑप्टिमाइजेशन उपाय प्रस्तावित किए जाते हैं:

4.1 डिजाइन ऑप्टिमाइजेशन रणनीति

जब उपयोगकर्ता बहुत छोटा जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस मान आवश्यकता करते हैं, तो वाइंडिंग आयामों की सटीकता को सुनिश्चित करना कठिन होता है, जो मापन विचलन को आसानी से बढ़ा सकता है। जीरो-सिक्वेंस इम्पीडेंस <5&Omega; आवश्यक उत्पादों के लिए, 2-5 गुना डिजाइन मार्जिन रिजर्व किया जाना चाहिए। इम्पीडेंस मान जितना कम होता है, उतना ही बड़ा मार्जिन आवश्यक होता है ताकि मापित मान आवश्यकताओं को पूरा कर सकें।

4.2 निर्माण नियंत्रण बिंदु

उत्पादन प्रक्रिया उत्पाद प्रदर्शन सटीकता को सुनिश्चित करने में निर्णायक भूमिका निभाती है:

• मोल्ड सटीकता नियंत्रण: डिजाइन विनिर्देशों के अनुसार वाइंडिंग मोल्ड निर्मित किए जाने चाहिए, ताकि आयामी सहनशीलता पूरी हो सके।

• वाइंडिंग आयाम प्रबंधन:

• वाइंडिंग के रेडियल और अक्षीय आयामों को सटीकता से नियंत्रित करें, क्योंकि ये प