વિદ્યુત નેટવર્ક્સમાં અસમપ્રમાણ મોડ્સના કારણો

સપ્રમાણતાવાળી ત્રણ-તબક્કાની વોલ્ટેજ સિસ્ટમ ત્રણેય તબક્કાઓમાં તીવ્રતા અને તબક્કામાં સમાન વોલ્ટેજ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. અસમપ્રમાણ સ્થિતિઓમાં, વિવિધ તબક્કાઓમાં વોલ્ટેજ સમાન નથી.

વિદ્યુત નેટવર્કમાં અસમપ્રમાણ મોડ્સ નીચેના કારણોસર ઉદ્ભવે છે:

1) વિવિધ તબક્કામાં અસમાન ભાર,

2) નેટવર્કમાં લાઇન અથવા અન્ય ઘટકોની અપૂર્ણ કામગીરી,

3) વિવિધ તબક્કાઓમાં વિવિધ રેખા પરિમાણો.

મોટેભાગે, તબક્કાના લોડ્સની અસમાનતાને કારણે વોલ્ટેજ અસંતુલન થાય છે. વોલ્ટેજ અસંતુલનનું મુખ્ય કારણ તબક્કામાં તફાવત (અસંતુલિત ભાર) હોવાથી, આ ઘટના 0.4 kV ના લો-વોલ્ટેજ વિદ્યુત નેટવર્કની સૌથી લાક્ષણિકતા છે.

0.4 kV ના શહેરી અને ગ્રામીણ નેટવર્કમાં, વોલ્ટેજ અસમપ્રમાણતા મુખ્યત્વે સિંગલ-ફેઝ લાઇટિંગ અને ઓછી શક્તિ ધરાવતા ઘરગથ્થુ વિદ્યુત ગ્રાહકોના જોડાણને કારણે થાય છે. આવા સિંગલ-ફેઝ વીજ ગ્રાહકોની સંખ્યા મોટી છે અને અસંતુલન ઘટાડવા માટે તેમને તબક્કાવાર સમાનરૂપે વિતરિત કરવા જોઈએ.

ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ નેટવર્ક્સમાં, અસમપ્રમાણતા, એક નિયમ તરીકે, શક્તિશાળી સિંગલ-ફેઝ ઇલેક્ટ્રિકલ રીસીવરોની હાજરી અને કેટલાક કિસ્સાઓમાં અસમાન તબક્કાના વપરાશ સાથે ત્રણ-તબક્કાના વિદ્યુત રીસીવરોની હાજરીને કારણે થાય છે. બાદમાં સ્ટીલ ઉત્પાદન માટે આર્ક ફર્નેસનો સમાવેશ થાય છે. ઔદ્યોગિક નેટવર્ક 0.38-10 kVમાં અસમપ્રમાણતાના મુખ્ય સ્ત્રોતો સિંગલ-ફેઝ થર્મલ ઇન્સ્ટોલેશન્સ, ઓર થર્મલ ફર્નેસ, ઇન્ડક્શન મેલ્ટિંગ ફર્નેસ, રેઝિસ્ટન્સ ફર્નેસ અને વિવિધ હીટિંગ ઇન્સ્ટોલેશન્સ છે. વધુમાં, અસમપ્રમાણ ઇલેક્ટ્રિક રીસીવરો વિવિધ શક્તિના વેલ્ડીંગ મશીનો છે. ઇલેક્ટ્રિફાઇડ એસી રેલ્વે ટ્રાન્સપોર્ટના ટ્રેક્શન સબસ્ટેશન અસમપ્રમાણતાનો શક્તિશાળી સ્ત્રોત છે, કારણ કે ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવ્સ સિંગલ-ફેઝ ઇલેક્ટ્રિકલ રીસીવર છે. વ્યક્તિગત સિંગલ-ફેઝ ઇલેક્ટ્રિક રીસીવરોની શક્તિ હાલમાં કેટલાક મેગાવોટ સુધી પહોંચે છે.

અસમપ્રમાણતાના બે પ્રકાર છે: વ્યવસ્થિત અને સંભવિત અથવા રેન્ડમ. વ્યવસ્થિત અસમપ્રમાણતા તબક્કાઓમાંથી એકના બિન-સમાન સતત ઓવરલોડિંગને કારણે થાય છે, સંભવિત અસમપ્રમાણતા બિન-સતત ભારને અનુલક્ષે છે જેમાં રેન્ડમ પરિબળો (સામયિક અસમપ્રમાણતા) પર આધાર રાખીને વિવિધ તબક્કાઓ જુદા જુદા સમયે ઓવરલોડ થાય છે.

નેટવર્ક તત્વોની અપૂર્ણ કામગીરી શોર્ટ સર્કિટ દરમિયાન એક અથવા બે તબક્કાના ટૂંકા ગાળાના જોડાણ અથવા તબક્કાવાર સમારકામ દરમિયાન લાંબા સમય સુધી જોડાણને કારણે થાય છે. સિંગલ લાઇન તબક્કાવાર નિયંત્રણ ઉપકરણોથી સજ્જ હોઈ શકે છે જે સતત શોર્ટ સર્કિટને કારણે સ્વચાલિત પુનઃક્લોઝિંગ ઓપરેશન નિષ્ફળ જાય તેવા કિસ્સામાં લાઇનના ખામીયુક્ત તબક્કાને ડિસ્કનેક્ટ કરે છે.

મોટાભાગના સ્થિર શોર્ટ સર્કિટ સિંગલ-ફેઝ છે.આ કિસ્સામાં, ક્ષતિગ્રસ્ત તબક્કાના વિક્ષેપથી કામગીરીમાં લાઇનના અન્ય બે તબક્કાઓની જાળવણી થાય છે.

એક Earthed તટસ્થ સાથે નેટવર્કમાં વીજ પુરવઠો અપૂર્ણ તબક્કાવાળી લાઇન પર સ્વીકાર્ય હોઈ શકે છે અને તમને લાઇન પર બીજા સર્કિટના બાંધકામને છોડી દેવાની મંજૂરી આપે છે. અર્ધ-તબક્કાની સ્થિતિઓ ટ્રાન્સફોર્મર બંધ સાથે પણ થઈ શકે છે.

કેટલાક કિસ્સાઓમાં, સિંગલ-ફેઝ ટ્રાન્સફોર્મર્સથી બનેલા જૂથ માટે, એક તબક્કાના કટોકટી શટડાઉનની સ્થિતિમાં, તે બે તબક્કાઓ સપ્લાય કરવા માટે સ્વીકાર્ય હોઈ શકે છે. આ કિસ્સામાં, ફાજલ તબક્કાની સ્થાપના જરૂરી નથી, ખાસ કરીને જો સબસ્ટેશન ટ્રાન્સફોર્મર્સ પર સિંગલ-ફેઝના બે જૂથો છે.

તબક્કા રેખાઓના પરિમાણોની અસમાનતા થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, રેખાઓ અથવા તેના વિસ્તૃત ચક્ર સાથે સ્થાનાંતરણની ગેરહાજરીમાં. ટ્રાન્સપોઝ સપોર્ટ અવિશ્વસનીય છે અને ક્રેશનો સ્ત્રોત છે. લાઇન સાથે ટ્રાન્સપોઝિશન સપોર્ટની સંખ્યા ઘટાડવાથી તેનું નુકસાન ઓછું થાય છે અને વિશ્વસનીયતા વધે છે. આ કિસ્સામાં, રેખીય તબક્કાના પરિમાણોનું સંરેખણ બગડે છે, જેના માટે સામાન્ય રીતે ટ્રાન્સપોઝિશન લાગુ કરવામાં આવે છે.

વોલ્ટેજ અને વર્તમાન અસંતુલનની અસર

વિપરીત અને શૂન્ય ક્રમ U2, U0, I2, I0 ના વોલ્ટેજ અને પ્રવાહોનો દેખાવ વધારાની શક્તિ અને ઉર્જા નુકશાન, તેમજ નેટવર્કમાં વોલ્ટેજ નુકશાન તરફ દોરી જાય છે, જે તેની કામગીરીના મોડ્સ અને તકનીકી અને આર્થિક સૂચકાંકોને વધુ ખરાબ કરે છે. વિપરીત અને શૂન્ય ક્રમ I2, I0 ના પ્રવાહો નેટવર્કની રેખાંશ શાખાઓમાં નુકસાનમાં વધારો કરે છે, અને સમાન ક્રમના વોલ્ટેજ અને પ્રવાહો - ટ્રાંસવર્સ શાખાઓમાં.

U2 અને U0 ની સુપરપોઝિશન વિવિધ તબક્કાઓમાં વિવિધ વધારાના વોલ્ટેજ વિચલનો તરફ દોરી જાય છે. પરિણામે, વોલ્ટેજ રેન્જની બહાર હોઈ શકે છે.I2 અને I0 ની સુપરપોઝિશન નેટવર્ક તત્વોના વ્યક્તિગત તબક્કાઓમાં કુલ પ્રવાહોમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે. તે જ સમયે, તેમની ગરમીની સ્થિતિ બગડે છે અને ઉત્પાદકતામાં ઘટાડો થાય છે.

અસંતુલન વિદ્યુત મશીનોની ફરતી કામગીરીની અને તકનીકી-આર્થિક લાક્ષણિકતાઓને નકારાત્મક રીતે અસર કરે છે. સ્ટેટરમાં સકારાત્મક ક્રમ પ્રવાહ બનાવે છે ચુંબકીય ક્ષેત્રરોટરના પરિભ્રમણની દિશામાં સિંક્રનસ આવર્તન સાથે પરિભ્રમણ. સ્ટેટરમાં નકારાત્મક ક્રમ પ્રવાહો એક ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે જે રોટેશનની વિરુદ્ધ દિશામાં ડબલ સિંક્રનસ આવર્તન પર રોટરની તુલનામાં ફરે છે. આ બે-આવર્તન પ્રવાહોને લીધે, બ્રેકિંગ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ટોર્ક અને વધારાની ગરમી, મુખ્યત્વે રોટરની, ઇલેક્ટ્રિક મશીનમાં થાય છે, જે ઇન્સ્યુલેશનના જીવનમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.

અસુમેળ મોટર્સમાં, સ્ટેટરમાં વધારાના નુકસાન થાય છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, ડિઝાઇનમાં, ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સની રેટ કરેલ શક્તિ વધારવી જરૂરી છે, જો વોલ્ટેજને સંતુલિત કરવા માટે કોઈ વિશેષ પગલાં લેવામાં આવ્યાં નથી.

સિંક્રનસ મશીનોમાં, સ્ટેટર અને રોટરના વધારાના નુકસાન અને હીટિંગ ઉપરાંત, ખતરનાક સ્પંદનો શરૂ થઈ શકે છે. અસંતુલનને લીધે, ટ્રાન્સફોર્મર ઇન્સ્યુલેશનની સર્વિસ લાઇફ ટૂંકી થાય છે, સિંક્રનસ મોટર્સ અને કેપેસિટર બેંકો પ્રતિક્રિયાશીલ પાવર જનરેશન ઘટાડે છે.

લાઇટિંગ લોડના સપ્લાય સર્કિટમાં વોલ્ટેજ અસંતુલન એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે એક તબક્કા (તબક્કાઓ) ના લેમ્પ્સનો તેજસ્વી પ્રવાહ ઘટે છે, અને બીજા તબક્કામાં વધારો થાય છે, અને લેમ્પ્સનું જીવન ઘટે છે. અસંતુલન એક-તબક્કા અને બે-તબક્કાના વિદ્યુત રીસીવરોને વોલ્ટેજ વિચલન તરીકે અસર કરે છે.

ઔદ્યોગિક નેટવર્ક્સમાં અસમપ્રમાણતાને કારણે થતા સામાન્ય નુકસાનમાં વધારાના પાવર લોસનો ખર્ચ, મૂડી ખર્ચમાંથી નવીનીકરણ કપાતમાં વધારો, તકનીકી નુકસાન, ઘટેલા વોલ્ટેજ સાથે તબક્કાઓ પર સ્થાપિત લેમ્પ્સના તેજસ્વી પ્રવાહમાં ઘટાડો થવાને કારણે થતા નુકસાન, અને લાઇટિંગમાં ઘટાડો શામેલ છે. વધતા વોલ્ટેજ સાથે તબક્કાઓ પર સ્થાપિત લેમ્પ્સનું જીવન, કેપેસિટર બેંકો અને સિંક્રનસ મોટર્સ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિમાં ઘટાડો થવાને કારણે નિષ્ફળતા.

વોલ્ટેજ અસંતુલન એ વોલ્ટેજના નકારાત્મક ક્રમ ગુણાંક અને વોલ્ટેજના શૂન્ય ગુણોત્તર દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જેના સામાન્ય અને મહત્તમ અનુમતિપાત્ર મૂલ્યો 2 અને 4% છે.

નેટવર્ક વોલ્ટેજનું સંતુલન નકારાત્મક ક્રમ વર્તમાન અને વોલ્ટેજ વળતર પર નીચે આવે છે.

સ્થિર લોડ વળાંક સાથે, નેટવર્કમાં સિસ્ટમ વોલ્ટેજ અસંતુલનમાં ઘટાડો, લોડના ભાગને ઓવરલોડેડ તબક્કામાંથી અનલોડ કરેલા તબક્કામાં સ્વિચ કરીને તબક્કાના લોડને સમાન કરીને પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.

લોડનું તર્કસંગત પુનઃવિતરણ હંમેશા વોલ્ટેજ અસંતુલિત ગુણાંકને સ્વીકાર્ય મૂલ્ય સુધી ઘટાડવાની મંજૂરી આપતું નથી (ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે શક્તિશાળી સિંગલ-ફેઝ ઇલેક્ટ્રિક રીસીવરોનો ભાગ ટેક્નોલોજી અનુસાર હંમેશા કામ કરતું નથી, તેમજ નિવારક અને મોટા સમારકામ દરમિયાન). આ કિસ્સાઓમાં, ખાસ ફુગ્ગાઓનો ઉપયોગ કરવો જરૂરી છે.

મોટી સંખ્યામાં બાલુન સર્કિટ જાણીતા છે, તેમાંના કેટલાક લોડ વળાંકની પ્રકૃતિના આધારે નિયંત્રિત થાય છે.

સિંગલ-ફેઝ લોડ્સને સંતુલિત કરવા માટે, જેમાં સર્કિટનો સમાવેશ થાય છે ઇન્ડક્ટન્સ અને કેપેસીટન્સ… તેની સાથે સમાંતર રીતે જોડાયેલ લોડ અને કેપેસીટન્સ લાઇન વોલ્ટેજ સાથે જોડાયેલા છે. અન્ય બે લાઇન વોલ્ટેજમાં ઇન્ડક્ટન્સ અને અન્ય કેપેસીટન્સનો સમાવેશ થાય છે.

બે- અને ત્રણ-તબક્કાના અસંતુલિત ભારને સંતુલિત કરવા માટે, ડેલ્ટામાં જોડાયેલ કેપેસિટર બેંકોના અસમાન કેપેસીટન્સના સર્કિટનો ઉપયોગ થાય છે. કેટલીકવાર બાલુન્સનો ઉપયોગ ખાસ ટ્રાન્સફોર્મર્સ સાથે થાય છે અને ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સ.

બાલુન્સમાં કેપેસિટર બેંકો હોવાથી, સર્કિટનો ઉપયોગ કરવાની સલાહ આપવામાં આવે છે જ્યાં મોડ બંને સંતુલિત હોય અને તેની ભરપાઈ કરવા માટે Q જનરેટ થાય. એક સાથે મોડ બેલેન્સિંગ અને Q વળતર માટેના ઉપકરણો વિકાસ હેઠળ છે.

0.38 kV ના ચાર-વાયર સિટી નેટવર્કમાં અસંતુલનનો ઘટાડો શૂન્ય-ક્રમ વર્તમાન I0 ને ઘટાડીને અને નેટવર્ક તત્વોમાં શૂન્ય-ક્રમ પ્રતિકાર Z0 ને ઘટાડીને કરી શકાય છે.

શૂન્ય-ક્રમ વર્તમાન I0 નો ઘટાડો મુખ્યત્વે લોડ્સના પુનઃવિતરણ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. લોડ ઇક્વલાઇઝેશન નેટવર્ક્સનો ઉપયોગ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે જેમાં ટ્રાન્સફોર્મર્સના તમામ અથવા ભાગ ઓછા વોલ્ટેજ બાજુ પર સમાંતર રીતે કાર્ય કરે છે. શૂન્ય-ક્રમ પ્રતિકાર Z0 નો ઘટાડો 0.38 kV ઓવરહેડ લાઇન માટે સરળતાથી અનુભવી શકાય છે, જે સામાન્ય રીતે લોડની ઓછી ઘનતાવાળા વિસ્તારોમાં બાંધવામાં આવે છે. કેબલ લાઇન માટે Z0 ઘટાડવાની શક્યતા, એટલે કે તટસ્થ વાહકના ક્રોસ-સેક્શનમાં વધારો, યોગ્ય તકનીકી અને આર્થિક ગણતરીઓ સાથે ખાસ કરીને ન્યાયી હોવા જોઈએ.

વિતરણ ટ્રાન્સફોર્મરના વિન્ડિંગ્સની કનેક્શન સ્કીમ નેટવર્ક.6-10 / 0.4 kV માં વોલ્ટેજ અસંતુલન પર નોંધપાત્ર પ્રભાવ ધરાવે છે.નેટવર્કમાં ઇન્સ્ટોલ કરેલા મોટાભાગના વિતરણ ટ્રાન્સફોર્મર્સ શૂન્ય (વાય / યો) સાથે સ્ટાર સ્ટાર છે. આવા વિતરણ ટ્રાન્સફોર્મર્સ સસ્તા છે, પરંતુ ઉચ્ચ શૂન્ય-ક્રમ પ્રતિકાર Z0 ધરાવે છે.

વિતરણ ટ્રાન્સફોર્મર્સ દ્વારા થતા વોલ્ટેજ અસંતુલનને ઘટાડવા માટે, શૂન્ય (ડી / યો) અથવા સ્ટાર-ઝિગઝેગ (વાય / ઝેડ) કનેક્શન સ્કીમ સાથે સ્ટાર-ડેલ્ટાનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે. અસમપ્રમાણતા ઘટાડવા માટે સૌથી અનુકૂળ એ U / Z યોજનાનો ઉપયોગ છે. આ જોડાણ સાથેના વિતરણ ટ્રાન્સફોર્મર્સ વધુ ખર્ચાળ છે અને ઉત્પાદન માટે ખૂબ જ શ્રમ-સઘન છે. તેથી, લોડ્સની અસમપ્રમાણતા અને લીટીઓના શૂન્ય-ક્રમ પ્રતિકાર Z0 ને કારણે મોટી અસમપ્રમાણતા સાથે તેનો ઉપયોગ કરવો આવશ્યક છે.