एकल चरण वितरण ट्रांसफार्मर्स के लिए एकीकृत समाधान: पुनर्नवीकरणीय ऊर्जा परिदृश्यों में तकनीकी नवाचार और बहु-परिदृश्य अनुप्रयोग

1. पृष्ठभूमि और चुनौतियाँ​

नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों (प्रकाश-विद्युत (PV), पवन ऊर्जा, ऊर्जा संचय) के वितरित एकीकरण वितरण ट्रांसफार्मरों पर नए आवश्यकताओं को लागू करता है:

• ​अस्थिरता संभालन:​​नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन मौसम पर निर्भर होता है, जिससे ट्रांसफार्मरों को उच्च ओवरलोड क्षमता और गतिशील नियंत्रण क्षमताओं की आवश्यकता होती है।
• ​हार्मोनिक समापन:​​विद्युत इलेक्ट्रॉनिक उपकरण (इनवर्टर, चार्जिंग पाइल) हार्मोनिक पेश करते हैं, जिससे नुकसान बढ़ता है और उपकरण पुराने होते हैं।
• ​बहु-स्थितिय अनुकूलता:​​निवासी PV, इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग पाइल, और माइक्रोग्रिड जैसी विविध स्थितियों के साथ संगत होने की आवश्यकता होती है, जो कस्टमाइज्ड वोल्टेज/क्षमता का समर्थन करती है।
• ​कार्यक्षमता की आवश्यकताएं:​​सख्त वैश्विक कार्यक्षमता मानक (जैसे, EU IE4, चीन कक्ष 1 कार्यक्षमता) नो-लोड नुकसान में 40% से अधिक कमी की मांग करते हैं।

2. समाधान डिजाइन​

​2.1 उच्च-विश्वसनीय डिजाइन​

• ​सामग्री नवाचार:​​
  • कोर: अमोर्फस इंटीग्रेटेड (नो-लोड नुकसान ≤ 0.3 kW/1000 kVA) या उच्च-प्रवाहन शिलिका स्टील एडी करेंट नुकसान को कम करने के लिए।
  • वाइंडिंग: ऑक्सीजन-मुक्त तांबा तार (शुद्धता ≥ 99.99%) लोड नुकसान को कम करने के लिए।
• ​इंसुलेशन टेक्नोलॉजी:​​वैक्यूम दबाव इंप्रेग्नेशन (VPI) प्रक्रिया, IP65 सुरक्षा ग्रेड प्राप्त करना, 95% से अधिक आर्द्रता और -40°C तक कम तापमान का प्रतिरोध करना।
• ​संरचनात्मक अनुकूलन:​​अंडाकार/वृत्ताकार कोर डिजाइन, अंतरिक्ष उपयोग को 20% से बढ़ाना, संक्षिप्त स्थापनाओं (जैसे, छत पर PV) के लिए उपयुक्त।

​2.2 बुद्धिमत्ता से नियंत्रण और सुरक्षा​

• ​गतिशील वोल्टेज नियंत्रण:​​
  • AI एल्गोरिदम का उपयोग लोड उतार-चढ़ाव की भविष्यवाणी करने और टैप स्थितियों को (±10% वोल्टेज रेंज) स्वचालित रूप से समायोजित करने के लिए, आउटपुट वोल्टेज को स्थिर करने के लिए।
  • दूर से मॉनिटरिंग और दोष निदान (जैसे, आंशिक डिस्चार्ज डिटेक्शन) का समर्थन, प्रतिक्रिया समय <100ms।
• ​हार्मोनिक मिटिगेशन:​​
  • बिल्ट-इन LC फिल्टर या सक्रिय डैम्पिंग टेक्नोलॉजी THD (टोटल हार्मोनिक डिस्टोर्शन) को <3% तक समापित करते हैं।
• ​ओवरलोड सुरक्षा:​​
  • 150% छोटे समय की ओवरलोड क्षमता 2 घंटे तक, नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन चोटियों को समायोजित करने के लिए।

2.3 ​बहु-स्थितिय अनुप्रयोग समाधान​

2.4 ​कार्यक्षमता और पर्यावरणीय अनुकूलन​

• ​कम-नुकसान डिजाइन:​​
  • पारंपरिक शिलिका स्टील ट्रांसफार्मरों की तुलना में नो-लोड नुकसान 40% कम; पूर्ण-लोड कार्यक्षमता ≥98.5%।
• ​पर्यावरण-अनुकूल प्रक्रिया:​​
  • एपोक्सी रेजिन/फ्लोराइड्स को खत्म करता है; बायोडिग्रेडेबल इंसुलेटिंग तेल (IEC 61039 के अनुसार) का उपयोग करता है।
• ​तापीय प्रबंधन:​​
  • बलपूर्वक हवा शीतलन + तापमान नियंत्रण प्रणाली, तापमान वृद्धि ≤100K, लंबाई 25 वर्ष तक बढ़ाता है।

3. नवाचारों का सारांश​

• ​बहु-उद्देश्यीय सहयोगी नियंत्रण:​​
  वोल्टेज स्थिरता और नुकसान कमी के बीच संतुलन रखने के लिए गाउसियन मिश्रण मॉडल (GMM) फ्यूज़न रणनीति का उपयोग करता है।
• ​कस्टमाइजेशन की लचीलापन:​​
  वोल्टेज, क्षमता, सुरक्षा ग्रेड (IP00–IP65), और इंटरफेस प्रोटोकॉल के मॉड्यूलर कस्टमाइजेशन का समर्थन करता है।
• ​नवीकरणीय ऊर्जा की अनुकूलता:​​

PV स्थितियाँ: वापसी रोकथाम और द्वीपीय सुरक्षा।

पवन ऊर्जा स्थितियाँ: विरोध के डिजाइन (आयाम ≤0.1mm)।

4. अनुप्रयोग के मामले​

• ​चीन वितरित PV परियोजना:​​
  500 इकाइयों की 20kVA एकल-पार्श्व ट्रांसफार्मरों की तैनाती जिनमें समाहित बुद्धिमत्ता से वोल्टेज नियंत्रण है। PV कट दर 12% कम; वापसी अवधि 5 वर्षों तक कम हो गई।
• ​कैलिफोर्निया तेज चार्जिंग स्टेशन:​​
  कस्टम 100kVA ट्रांसफार्मर (इनपुट: 480V AC, आउटपुट: 240V DC)। चार्जिंग कार्यक्षमता 15% बढ़ गई; हार्मोनिक 2% तक समापित।

5. भविष्य की दिशाएं​

• ​विस्तृत बैंडगैप अर्धचालक समावेश:​​
  SiC/GaN उपकरणों का उपयोग आवृत्ति को बढ़ाने के लिए, आयतन 30% कम।
• ​डिजिटल ट्विन O&M:​​
  IoT-आधारित लंबाई पूर्वानुमान मॉडल O&M लागत 25% कम।
• ​नीति-चालित बाजार:​​
  वैश्विक नवीकरणीय ऊर्जा ट्रांसफार्मर बाजार 15% CAGR से बढ़ रहा है, 2030 तक $10 बिलियन USD से अधिक का अनुमान है।