ट्रांसफार्मर वाइंडिंग्स में ओवरवॉल्टेज

ट्रांसफार्मर के विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किए गए संचालन और परीक्षण के दौरान ट्रांसफार्मर इन्सुलेशन के विभिन्न वर्गों पर कार्य करने वाले तनावों को निर्धारित किए बिना ट्रांसफार्मर इन्सुलेशन का आकार और डिज़ाइन चयन असंभव है।

इस मामले में, ट्रांसफॉर्मर इंसुलेशन पर काम करने वाले वोल्टेज जब लाइटनिंग सर्ज वेव्स इसके इनपुट से टकराते हैं तो अक्सर निर्णायक होते हैं। ये वोल्टेज, जिन्हें आवेग वोल्टेज भी कहा जाता है, लगभग सभी मामलों में अनुदैर्ध्य घुमावदार इन्सुलेशन की पसंद का निर्धारण करते हैं और कई मामलों में मुख्य घुमावदार इन्सुलेशन, स्विचिंग डिवाइस इन्सुलेशन इत्यादि।

ओवरवॉल्टेज के निर्धारण में कंप्यूटर प्रौद्योगिकियों का उपयोग वाइंडिंग्स में आवेग प्रक्रियाओं के गुणात्मक विचार से ओवरवॉल्टेज की प्रत्यक्ष गणना और डिजाइन अभ्यास में उनके परिणामों की शुरूआत की अनुमति देता है।

ओवरवॉल्टेज की गणना करने के लिए, ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग्स को एक समतुल्य सर्किट द्वारा दर्शाया जाता है जो वाइंडिंग के तत्वों (चित्र 1) के बीच आगमनात्मक और कैपेसिटिव कनेक्शन को पुन: पेश करता है।सभी समकक्ष सर्किट घुमावों और घुमावों के बीच समाई पर विचार करते हैं।

चित्रा 1. ट्रांसफार्मर के समतुल्य सर्किट: UOV - उच्च वोल्टेज वाइंडिंग में घटना तरंग, UOH - कम वोल्टेज वाइंडिंग में घटना तरंग, SV और CH - क्रमशः उच्च और निम्न वोल्टेज वाइंडिंग के घुमावों के बीच धारिता, SVN - समाई के बीच उच्च और निम्न वोल्टेज के साथ वाइंडिंग।

ट्रांसफार्मर में तरंग प्रक्रियाएं

इंटरटर्न कैपेसिटेंस, स्क्रीन और इंडक्शन के बीच कैपेसिटेंस और इंडक्शन और ग्राउंड (चित्र 2ए) के बीच ट्रांसफॉर्मर को एक आगमनात्मक तत्व माना जाएगा।

ओवरवॉल्टेज की गणना के लिए निम्न सूत्र का उपयोग किया जाता है:

जहाँ: t ट्रांसफॉर्मर में तरंग के आने के बाद का समय है, T ओवरवॉल्टेज समय स्थिर है, ZEKV समतुल्य सर्किट प्रतिरोध है, Z2 लाइन प्रतिरोध है, Uo प्रारंभिक समय में ओवरवॉल्टेज है

चित्र 2. ग्राउंडेड न्यूट्रल के साथ ट्रांसफॉर्मर की वाइंडिंग के साथ वोल्टेज वेव का प्रसार: ए) योजनाबद्ध आरेख, बी) ग्राउंडेड टर्मिनल के साथ सिंगल-फेज ट्रांसफॉर्मर के लिए वाइंडिंग की लंबाई पर वोल्टेज वेव की निर्भरता: यूओ - ड्रॉप वोल्टेज वेव, ∆Ce - कॉइल और स्क्रीन के बीच कैपेसिटेंस, ∆Ck - घुमावों के बीच निहित कैपेसिटेंस, ∆С3 - कॉइल और ग्राउंड के बीच कैपेसिटेंस, ∆Lк - कॉइल लेयर्स का इंडक्शन।

चूंकि समतुल्य सर्किट में अधिष्ठापन और समाई दोनों हैं, एक दोलनशील एलसी सर्किट होता है (वोल्टेज में उतार-चढ़ाव चित्र 2बी में दिखाया गया है)।

दोलनों का आयाम घटना तरंग के आयाम का 1.3-1.4 है, अर्थातUPep = (1.3-1.4) Uo, और ओवरवॉल्टेज का सबसे बड़ा मूल्य वाइंडिंग के पहले तीसरे के अंत में होगा, इसलिए, ट्रांसफार्मर के निर्माण में, वाइंडिंग के 1/3 ने बाकी की तुलना में इन्सुलेशन को प्रबलित किया है .

ओवरवॉल्टेज से बचने के लिए, जमीन के संबंध में कैपेसिटर के चार्जिंग करंट की भरपाई की जानी चाहिए। इस प्रयोजन के लिए, सर्किट में एक अतिरिक्त स्क्रीन (शील्ड) स्थापित की जाती है। स्क्रीन का उपयोग करते समय, स्क्रीन पर वाइंडिंग्स की धारिता पृथ्वी के घुमावों की धारिता के बराबर होगी, अर्थात। ∆CE = ∆C3।

परिरक्षण वोल्टेज वर्ग UH = 110 kV और उच्चतर वाले ट्रांसफार्मर में किया जाता है। ढाल आमतौर पर ट्रांसफार्मर आवरण के पास स्थापित होती है।

पृथक तटस्थ के साथ एकल-चरण ट्रांसफार्मर

एक पृथक तटस्थ की उपस्थिति का अर्थ है कि पृथ्वी और घुमावदार के बीच एक कैपेसिटेंस सीओ है, यानी कैपेसिटेंस पृथ्वी टर्मिनल ट्रांसफॉर्मर के समतुल्य सर्किट में जोड़ा जाता है, लेकिन स्क्रीन हटा दी जाती है (चित्रा 3 ए)।

चित्रा 3. एक पृथक तटस्थ के साथ ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग के साथ एक वोल्टेज तरंग का प्रसार: ए) समकक्ष ट्रांसफार्मर का योजनाबद्ध आरेख, बी) वाइंडिंग की लंबाई पर घटना तरंग वोल्टेज की निर्भरता।

इस समतुल्य परिपथ के साथ एक दोलनशील परिपथ भी बनता है। हालाँकि, कैपेसिटेंस Co के कारण, इंडक्शन और कैपेसिटेंस के सीरीज़ कनेक्शन के साथ एक ऑसिलेटिंग LC सर्किट होता है। इस मामले में, एक महत्वपूर्ण समाई सह के साथ, उच्चतम वोल्टेज घुमावदार के अंत में दिखाई देगा (ओवरवॉल्टेज 2Uo तक मान तक पहुंच सकता है)। कॉइल में वोल्टेज परिवर्तन की प्रकृति को चित्र 3बी में दिखाया गया है।

एक पृथक तटस्थ के साथ ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग में ओवरवॉल्टेज दोलनों के आयाम को कम करने के लिए, जमीन के संबंध में आउटपुट C की समाई को कम करना या कॉइल की स्व-समाई को बढ़ाना आवश्यक है। बाद की विधि आमतौर पर उपयोग की जाती है। उच्च-वोल्टेज वाइंडिंग के कॉइल के बीच स्व-समाई ∆Ck को बढ़ाने के लिए, सर्किट में विशेष कैपेसिटर प्लेट (रिंग) शामिल हैं।

तीन-चरण ट्रांसफार्मर में तरंग प्रक्रियाएं

तीन-चरण ट्रांसफार्मर में, वाइंडिंग के साथ घटना तरंग प्रसार प्रक्रिया की प्रकृति और ओवरवॉल्टेज का परिमाण इससे प्रभावित होता है:

ए) कॉइल कनेक्शन आरेख,

बी) उन चरणों की संख्या जहां तक ​​सर्ज तरंग आती है।

एक उच्च-वोल्टेज वाइंडिंग के साथ एक तीन-चरण ट्रांसफार्मर, एक ठोस ग्राउंड न्यूट्रल के साथ जुड़ा हुआ तारा

घटना की लहर को ट्रांसफॉर्मर (चित्रा 4) के एक चरण में आने दें।

इस मामले में वाइंडिंग के साथ ओवरवॉल्टेज तरंगों के प्रसार की प्रक्रिया एकल-चरण ट्रांसफार्मर में ग्राउंडेड न्यूट्रल के साथ होने वाली प्रक्रियाओं के समान होगी (प्रत्येक चरण में उच्चतम वोल्टेज वाइंडिंग के 1/3 में होगा), जबकि वे इस बात पर निर्भर नहीं करते हैं कि सर्ज तरंग कितने चरणों में पहुँचती है। इन। कॉइल के इस हिस्से में ओवरवॉल्टेज का मान Upep = (1.3-1.4) Uo के बराबर है

चित्रा 4. एक तटस्थ पृथ्वी नेटवर्क के साथ एक स्टार से जुड़े एक उच्च वोल्टेज घुमावदार के साथ तीन चरण ट्रांसफार्मर के समतुल्य सर्किट। सर्ज वेव एक चरण में आती है।

आइसोलेटेड न्यूट्रल के साथ तीन-फेज स्टार-कनेक्टेड हाई-वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर

सर्ज वेव को एक चरण में आने दें।ट्रांसफार्मर के समतुल्य सर्किट, साथ ही ट्रांसफार्मर वाइंडिंग में घटना तरंग का प्रसार चित्र 5 में दिखाया गया है।

चित्रा 5. स्टार-कनेक्टेड हाई-वोल्टेज वाइंडिंग (ए) और निर्भरता यू = एफ (एक्स) के साथ तीन-चरण ट्रांसफार्मर के समतुल्य सर्किट मामले के लिए जब लहर एक चरण (बी) में आती है।

इस मामले में, दो अलग-अलग दोलन क्षेत्र दिखाई देते हैं। चरण ए में एक दोलन सीमा होगी और जिन स्थितियों के तहत वे होते हैं, और चरण बी और सी में एक और दोलन लूप होगा, दोनों मामलों में दोलन सीमा भी भिन्न होगी। सबसे बड़ा ओवरवॉल्टेज घटना सर्ज वेव प्राप्त करने वाली वाइंडिंग पर होगा। शून्य बिंदु पर, 2/3 Uo तक के ओवरवॉल्टेज संभव हैं (इस समय सामान्य मोड में U = 0, इसलिए, ऑपरेटिंग वोल्टेज Uoperation के संबंध में ओवरवॉल्टेज इसके लिए सबसे खतरनाक हैं, U0 >> Uoperation के बाद से)।

सर्ज वेव को दो चरणों ए और बी से गुजरने दें। ट्रांसफॉर्मर के समतुल्य सर्किट के साथ-साथ ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग में घटना तरंग प्रसार को चित्र 6 में दिखाया गया है।

चित्रा 6. स्टार-कनेक्टेड हाई-वोल्टेज वाइंडिंग (ए) और निर्भरता यू = एफ (एक्स) के साथ तीन-चरण ट्रांसफार्मर के समतुल्य सर्किट जब दो चरणों में लहर आती है।

जिस चरण में तरंग आती है, उसके वाइंडिंग में वोल्टेज (1.3 - 1.4) Uo होगा। तटस्थ वोल्टेज 4/3 यूओ है। इस मामले में ओवरवॉल्टेज से बचाने के लिए, एक रोधक ट्रांसफार्मर के न्यूट्रल से जुड़ा होता है।

सर्ज वेव को तीन चरणों में आने दें।ट्रांसफॉर्मर के समतुल्य सर्किट के साथ-साथ ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग में घटना तरंग का प्रसार चित्र 7 में दिखाया गया है।

चित्र 7।स्टार-कनेक्टेड हाई-वोल्टेज वाइंडिंग (ए) के साथ तीन-चरण ट्रांसफार्मर के समतुल्य सर्किट और तीन चरणों में लहर आने पर मामले के लिए निर्भरता यू = एफ (एक्स)।

तीन-चरण ट्रांसफॉर्मर के प्रत्येक चरण में एक ओवरवॉल्टेज ड्रॉप वेव की प्रसार प्रक्रिया एक पृथक आउटपुट के साथ एकल-चरण ट्रांसफार्मर में प्रक्रियाओं के समान होगी। इस मोड में उच्चतम वोल्टेज न्यूट्रल में होगा और 2U0 होगा। ट्रांसफार्मर ओवरवॉल्टेज का यह मामला सबसे गंभीर है।

तीन चरण उच्च वोल्टेज डेल्टा-घाव ट्रांसफार्मर

एक डेल्टा में जुड़े तीन-चरण उच्च-वोल्टेज ट्रांसफार्मर के एक चरण ए के माध्यम से सर्ज तरंग को गुजरने दें, अन्य दो चरणों (बी और सी) को ग्राउंडेड माना जाता है (चित्र 8)।

चित्रा 8. एक चरण में लहर आने पर मामले के लिए डेल्टा (ए) और निर्भरता यू = एफ (एक्स) में जुड़े उच्च वोल्टेज घुमावदार के साथ तीन चरण ट्रांसफार्मर के समतुल्य सर्किट।

विंडिंग्स एसी और बीसी एक ओवरवॉल्टेज (1.3 - 1.4) यूओ के संपर्क में आएंगे। ट्रांसफॉर्मर के संचालन के लिए ये ओवरवॉल्टेज खतरनाक नहीं हैं।

ओवरवॉल्टेज वेव को दो चरणों (ए और बी) में आने दें, व्याख्यात्मक रेखांकन चित्र 9 में दिखाए गए हैं। इस मोड में, विंडिंग एबी और बीसी में ओवरवॉल्टेज तरंगों का प्रसार संबंधित वाइंडिंग में प्रक्रियाओं के समान होगा। तीन चरण ग्राउंडेड ट्रांसफॉर्मर टर्मिनल। इन। इन वाइंडिंग्स में ओवरवॉल्टेज वैल्यू (1.3 - 1.4) Uo होगी और AC वाइंडिंग में यह वैल्यू (1.8 - 1.9) Uo तक पहुंच जाएगी।

चित्रा 9. निर्भरता यू = एफ (एक्स) उस मामले के लिए जब ओवरवॉल्टेज लहर डेल्टा में जुड़े उच्च वोल्टेज घुमाव के साथ तीन चरण ट्रांसफॉर्मर के दो चरणों से गुज़रती है।

एक उच्च-वोल्टेज डेल्टा-कनेक्टेड वाइंडिंग के साथ तीन-चरण ट्रांसफार्मर के सभी तीन चरणों से गुजरने दें।

इस मोड में सभी चरणों की वाइंडिंग एक ओवरवॉल्टेज (1.8 - 1.9) यूओ के संपर्क में आएगी। यदि एक लहर दो या तीन तारों के माध्यम से एक साथ आती है, तो वाइंडिंग के बीच में, जिससे तरंगें दोनों तरफ से आती हैं, एक आयाम के साथ वोल्टेज में उतार-चढ़ाव हो सकता है जो ट्रांसफार्मर के संचालन के लिए खतरनाक है।

ट्रांसफार्मर वृद्धि संरक्षण

वाइंडिंग्स के मुख्य इन्सुलेशन का सबसे खतरनाक ओवरवॉल्टेज एक डेल्टा कनेक्शन (घुमावदार के बीच में) या एक पृथक तटस्थ (लगभग तटस्थ) के साथ एक स्टार के साथ ट्रांसफार्मर में तीन तारों के माध्यम से तरंगों के एक साथ आगमन के मामले में हो सकता है। . इस मामले में, परिणामी ओवरवॉल्टेज के आयाम आउटपुट के दो बार वोल्टेज या इनपुट तरंग के आयाम के चार गुना तक पहुंचते हैं। खतरनाक टर्न-टू-टर्न इन्सुलेशन ओवरवॉल्टेज सभी मामलों में हो सकता है जब ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग की कनेक्शन योजना की परवाह किए बिना एक तेज मोर्चे के साथ एक लहर ट्रांसफार्मर पर आती है।

इस प्रकार, ओवरवॉल्टेज और वाइंडिंग के साथ उनके वितरण की स्थिति में सभी ट्रांसफार्मर के लिए, उनके परिमाण का अनुमान लगाने के लिए, ट्रांसफॉर्मर के समतुल्य सर्किट (और न केवल इंडक्शन) में कैपेसिटेंस को ध्यान में रखना आवश्यक है। प्राप्त ओवरवॉल्टेज मूल्यों की सटीकता काफी हद तक समाई माप की सटीकता पर निर्भर करती है।

ट्रांसफार्मर के डिजाइन में ओवरवॉल्टेज से बचने के लिए, यह प्रदान किया जाता है:

• एक अतिरिक्त स्क्रीन जो चार्जिंग करंट को वितरित करती है, इसलिए, ओवरवॉल्टेज कम हो जाते हैं।इसके अलावा, स्क्रीन ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग पर कुछ बिंदुओं पर फील्ड स्ट्रेंथ को कम करती है,

• इसके कुछ हिस्सों में वाइंडिंग के इन्सुलेशन को मजबूत करना (ट्रांसफार्मर वाइंडिंग का रचनात्मक प्रतिस्थापन),

• ट्रांसफार्मर के सामने और उसके बाद बन्दी की स्थापना - बाहरी और आंतरिक ओवरवॉल्टेज के खिलाफ, साथ ही ट्रांसफार्मर के तटस्थ में एक बन्दी।