विद्युत नेटवर्क में असममित मोड के कारण

एक सममित तीन-चरण वोल्टेज प्रणाली को तीनों चरणों में परिमाण और चरण में समान वोल्टेज की विशेषता है। असममित मोड में, विभिन्न चरणों में वोल्टेज समान नहीं होते हैं।

विद्युत नेटवर्क में असममित मोड निम्न कारणों से उत्पन्न होते हैं:

1) विभिन्न चरणों में असमान भार,

2) नेटवर्क में लाइनों या अन्य तत्वों का अधूरा संचालन,

3) विभिन्न चरणों में विभिन्न लाइन पैरामीटर।

अक्सर, चरण भार की असमानता के कारण वोल्टेज असंतुलन होता है। चूंकि वोल्टेज असंतुलन का मुख्य कारण चरण अंतर (असंतुलित भार) है, यह घटना 0.4 केवी के कम वोल्टेज वाले विद्युत नेटवर्क की सबसे विशेषता है।

0.4 केवी के शहरी और ग्रामीण नेटवर्क में, वोल्टेज विषमता मुख्य रूप से एकल-चरण प्रकाश व्यवस्था और कम बिजली वाले घरेलू विद्युत उपभोक्ताओं के कनेक्शन के कारण होती है। ऐसे एकल-चरण बिजली उपभोक्ताओं की संख्या बड़ी है और असंतुलन को कम करने के लिए उन्हें समान रूप से चरणों में वितरित किया जाना चाहिए।

उच्च-वोल्टेज नेटवर्क में, विषमता, एक नियम के रूप में, शक्तिशाली एकल-चरण विद्युत रिसीवरों की उपस्थिति और कुछ मामलों में असमान चरण खपत के साथ तीन-चरण विद्युत रिसीवरों के कारण होती है। उत्तरार्द्ध में इस्पात उत्पादन के लिए चाप भट्टियां शामिल हैं। औद्योगिक नेटवर्क 0.38-10 kV में विषमता के मुख्य स्रोत एकल-चरण थर्मल इंस्टॉलेशन, अयस्क थर्मल भट्टियां, प्रेरण पिघलने वाली भट्टियां, प्रतिरोध भट्टियां और विभिन्न ताप प्रतिष्ठान हैं। इसके अलावा, असममित विद्युत रिसीवर विभिन्न शक्ति की वेल्डिंग मशीनें हैं। विद्युतीकृत एसी रेलवे परिवहन के ट्रैक्शन सबस्टेशन विषमता का एक शक्तिशाली स्रोत हैं, क्योंकि इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव सिंगल-फेज इलेक्ट्रिकल रिसीवर हैं। व्यक्तिगत एकल-चरण विद्युत रिसीवर की शक्ति वर्तमान में कई मेगावाट तक पहुँचती है।

विषमता दो प्रकार की होती है: व्यवस्थित और संभाव्य या यादृच्छिक। व्यवस्थित विषमता किसी एक चरण के गैर-समान निरंतर अधिभार के कारण होती है, संभाव्य विषमता गैर-निरंतर भार से मेल खाती है जिसमें यादृच्छिक कारकों (आवधिक विषमता) के आधार पर विभिन्न चरणों को अलग-अलग समय पर अधिभारित किया जाता है।

नेटवर्क तत्वों का अधूरा संचालन शॉर्ट सर्किट के दौरान एक या दो चरणों के शॉर्ट-टर्म डिस्कनेक्शन या चरणबद्ध मरम्मत के दौरान लंबे समय तक डिस्कनेक्शन के कारण होता है। एक एकल लाइन को चरणबद्ध नियंत्रण उपकरणों से सुसज्जित किया जा सकता है, जो उन मामलों में लाइन के दोषपूर्ण चरण को काट देता है जहां निरंतर शॉर्ट सर्किट के कारण स्वत: पुनः बंद करने का संचालन विफल हो जाता है।

अधिकांश स्थिर शॉर्ट सर्किट एकल-चरण हैं।इस मामले में, क्षतिग्रस्त चरण की रुकावट ऑपरेशन में लाइन के अन्य दो चरणों के संरक्षण की ओर ले जाती है।

एक पृथ्वी तटस्थ के साथ एक नेटवर्क में बिजली की आपूर्ति एक अपूर्ण चरण वाली रेखा स्वीकार्य हो सकती है और आपको लाइन पर दूसरे सर्किट के निर्माण को छोड़ने की अनुमति देती है। ट्रांसफॉर्मर बंद होने पर आधा चरण मोड भी हो सकता है।

कुछ मामलों में, एकल-चरण ट्रांसफार्मर से बने समूह के लिए, एक चरण के आपातकालीन शटडाउन की स्थिति में, यह दो चरणों की आपूर्ति करने के लिए स्वीकार्य हो सकता है। इस मामले में, अतिरिक्त चरण की स्थापना की आवश्यकता नहीं है, खासकर अगर सबस्टेशन ट्रांसफार्मर में एकल-चरण के दो समूह होते हैं।

चरण रेखाओं के मापदंडों की असमानता होती है, उदाहरण के लिए, रेखाओं या इसके विस्तारित चक्रों के साथ पारस्परिकता की अनुपस्थिति में। ट्रांसपोज़ सपोर्ट अविश्वसनीय हैं और क्रैश का स्रोत हैं। लाइन के साथ ट्रांसपोजिशन सपोर्ट की संख्या कम करने से इसकी क्षति कम होती है और विश्वसनीयता बढ़ती है। इस मामले में, रैखिक चरण मापदंडों का संरेखण बिगड़ जाता है, जिसके लिए आमतौर पर ट्रांसपोजिशन लागू किया जाता है।

वोल्टेज और वर्तमान असंतुलन का प्रभाव

रिवर्स और शून्य अनुक्रम U2, U0, I2, I0 के वोल्टेज और धाराओं की उपस्थिति से अतिरिक्त बिजली और ऊर्जा की हानि होती है, साथ ही नेटवर्क में वोल्टेज का नुकसान होता है, जो इसके संचालन के मोड और तकनीकी और आर्थिक संकेतकों को बिगड़ता है। रिवर्स और जीरो सीक्वेंस I2, I0 की धाराएं नेटवर्क की अनुदैर्ध्य शाखाओं में नुकसान को बढ़ाती हैं, और समान अनुक्रमों के वोल्टेज और धाराएं - अनुप्रस्थ शाखाओं में।

U2 और U0 के सुपरपोजिशन से विभिन्न चरणों में अलग-अलग अतिरिक्त वोल्टेज विचलन होते हैं। नतीजतन, वोल्टेज सीमा से बाहर हो सकता है।I2 और I0 के सुपरपोजिशन से नेटवर्क तत्वों के अलग-अलग चरणों में कुल धाराओं में वृद्धि होती है। इसी समय, उनकी ताप की स्थिति बिगड़ती है और उत्पादकता कम हो जाती है।

असंतुलन विद्युत मशीनों को घुमाने के परिचालन और तकनीकी-आर्थिक विशेषताओं को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है। स्टेटर में सकारात्मक अनुक्रम धारा बनाता है चुंबकीय क्षेत्ररोटर के रोटेशन की दिशा में तुल्यकालिक आवृत्ति के साथ रोटेशन। स्टेटर में नकारात्मक अनुक्रम धाराएं एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती हैं जो रोटर के सापेक्ष रोटेशन की विपरीत दिशा में दोहरी तुल्यकालिक आवृत्ति पर घूमती है। इन दो-आवृत्ति धाराओं के कारण, इलेक्ट्रिक मशीन में एक ब्रेकिंग इलेक्ट्रोमैग्नेटिक टॉर्क और अतिरिक्त हीटिंग, मुख्य रूप से रोटर होता है, जिससे इन्सुलेशन के जीवन में कमी आती है।

अतुल्यकालिक मोटर्स में, स्टेटर में अतिरिक्त नुकसान होता है। कुछ मामलों में, डिज़ाइन में, वोल्टेज को संतुलित करने के लिए कोई विशेष उपाय नहीं किए जाने पर, इलेक्ट्रिक मोटर्स की रेटेड शक्ति को बढ़ाना आवश्यक है।

सिंक्रोनस मशीनों में, स्टेटर और रोटर के अतिरिक्त नुकसान और हीटिंग के अलावा, खतरनाक कंपन शुरू हो सकते हैं। असंतुलित होने के कारण, ट्रांसफॉर्मर इंसुलेशन का सेवा जीवन छोटा हो जाता है, सिंक्रोनस मोटर्स और कैपेसिटर बैंक प्रतिक्रियाशील बिजली उत्पादन को कम कर देते हैं।

प्रकाश भार के आपूर्ति सर्किट में वोल्टेज असंतुलन इस तथ्य की ओर जाता है कि एक चरण (चरणों) के लैंप का चमकदार प्रवाह कम हो जाता है, और दूसरे चरण का बढ़ जाता है, और लैंप का जीवन कम हो जाता है। वोल्टेज विचलन के रूप में असंतुलन एकल-चरण और दो-चरण विद्युत रिसीवर को प्रभावित करता है।

औद्योगिक नेटवर्क में विषमता के कारण होने वाले सामान्य नुकसान में अतिरिक्त बिजली नुकसान की लागत, पूंजीगत लागत से नवीनीकरण कटौती में वृद्धि, तकनीकी क्षति, कम वोल्टेज के साथ चरणों में स्थापित लैंप के चमकदार प्रवाह में कमी के कारण होने वाली क्षति, और कमी शामिल है। कैपेसिटर बैंकों और सिंक्रोनस मोटर्स द्वारा उत्पन्न प्रतिक्रियाशील शक्ति में कमी के कारण बढ़ी हुई वोल्टेज, विफलता के साथ चरणों में स्थापित लैंप का जीवन।

वोल्टेज असंतुलन को वोल्टेज के नकारात्मक अनुक्रम गुणांक और वोल्टेज के शून्य अनुपात की विशेषता है, जिनके सामान्य और अधिकतम अनुमेय मान 2 और 4% हैं।

नेटवर्क वोल्टेज को संतुलित करना नकारात्मक अनुक्रम करंट और वोल्टेज क्षतिपूर्ति के लिए नीचे आता है।

एक स्थिर लोड वक्र के साथ, नेटवर्क में सिस्टम वोल्टेज असंतुलन की कमी को लोड के हिस्से को ओवरलोडेड चरण से अनलोड किए गए चरण में स्विच करके चरण भार को बराबर करके प्राप्त किया जा सकता है।

भार का तर्कसंगत पुनर्वितरण हमेशा वोल्टेज असंतुलन गुणांक को एक स्वीकार्य मूल्य तक कम करने की अनुमति नहीं देता है (उदाहरण के लिए, जब शक्तिशाली एकल-चरण विद्युत रिसीवर का हिस्सा हर समय प्रौद्योगिकी के अनुसार काम नहीं करता है, साथ ही साथ निवारक और प्रमुख मरम्मत के दौरान)। ऐसे मामलों में, विशेष गुब्बारों का उपयोग करना आवश्यक है।

बड़ी संख्या में बालन सर्किट ज्ञात हैं, उनमें से कुछ को लोड कर्व की प्रकृति के आधार पर नियंत्रित किया जाता है।

एकल-चरण भार को संतुलित करने के लिए, एक सर्किट जिसमें शामिल है अधिष्ठापन और समाई… लोड और इसके साथ समानांतर में जुड़े समाई लाइन वोल्टेज से जुड़े हैं। अन्य दो लाइन वोल्टेज में एक अधिष्ठापन और दूसरा समाई शामिल है।

दो और तीन चरण के असंतुलित भार को संतुलित करने के लिए, डेल्टा में जुड़े कैपेसिटर बैंकों के असमान समाई के सर्किट का उपयोग किया जाता है। कभी-कभी विशेष ट्रांसफार्मर के साथ बलून का उपयोग किया जाता है और autotransformers.

चूंकि बालन में कैपेसिटर बैंक होते हैं, सर्किट का उपयोग करने की सलाह दी जाती है जहां मोड संतुलित होता है और क्यू इसकी भरपाई के लिए उत्पन्न होता है। एक साथ मोड संतुलन और क्यू क्षतिपूर्ति के लिए उपकरण विकास के अधीन हैं।

शून्य-अनुक्रम वर्तमान I0 को कम करके और नेटवर्क तत्वों में शून्य-अनुक्रम प्रतिरोध Z0 को कम करके 0.38 kV के चार-तार शहर नेटवर्क में असंतुलन को कम किया जा सकता है।

शून्य-अनुक्रम वर्तमान I0 की कमी मुख्य रूप से भार के पुनर्वितरण द्वारा प्राप्त की जाती है। लोड इक्वलाइजेशन नेटवर्क का उपयोग करके हासिल किया जाता है जिसमें ट्रांसफॉर्मर के सभी या हिस्से कम वोल्टेज पक्ष पर समानांतर में काम करते हैं। शून्य-अनुक्रम प्रतिरोध Z0 की कमी को 0.38 kV ओवरहेड लाइनों के लिए आसानी से महसूस किया जा सकता है, जो आमतौर पर कम भार घनत्व वाले क्षेत्रों में निर्मित होते हैं। केबल लाइनों के लिए Z0 को कम करने की संभावना, यानी तटस्थ कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शन को बढ़ाना, उचित तकनीकी और आर्थिक गणनाओं के साथ विशेष रूप से उचित होना चाहिए।

वितरण ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग की कनेक्शन योजना का नेटवर्क में वोल्टेज असंतुलन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। 6-10 / 0.4 केवी।नेटवर्क में स्थापित अधिकांश वितरण ट्रांसफार्मर शून्य (वाई / यो) के साथ स्टार स्टार हैं। ऐसे वितरण ट्रांसफार्मर सस्ते होते हैं, लेकिन उच्च शून्य-अनुक्रम प्रतिरोध Z0 होता है।

वितरण ट्रांसफार्मर की वजह से वोल्टेज असंतुलन को कम करने के लिए, शून्य (डी / यो) या स्टार-ज़िगज़ैग (वाई / जेड) कनेक्शन योजनाओं के साथ स्टार-डेल्टा का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है। विषमता को कम करने के लिए सबसे अनुकूल यू / जेड योजना का उपयोग है। इस कनेक्शन के साथ वितरण ट्रांसफार्मर निर्माण के लिए अधिक महंगे और बहुत श्रम-गहन हैं। इसलिए, भार की विषमता और लाइनों के शून्य-अनुक्रम प्रतिरोध Z0 के कारण उन्हें बड़ी विषमता के साथ उपयोग किया जाना चाहिए।