વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સ - ઓપરેશન અને એપ્લિકેશનનો સિદ્ધાંત

ઉર્જા પ્રણાલીઓ સાથે કામ કરતી વખતે, અમુક વિદ્યુત જથ્થાઓને પ્રમાણસર બદલાયેલ મૂલ્યો સાથે તેમના સમાન એનાલોગમાં રૂપાંતરિત કરવું જરૂરી છે. આ તમને વિદ્યુત સ્થાપનોમાં ચોક્કસ પ્રક્રિયાઓનું અનુકરણ કરવાની અને સલામત રીતે માપન કરવાની મંજૂરી આપે છે.

વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર (સીટી) ની કામગીરી પર આધારિત છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનનો કાયદોઇલેક્ટ્રીક અને મેગ્નેટિક ફિલ્ડમાં કામ કરે છે જે વૈકલ્પિક સાઇનુસોઇડલ મેગ્નિટ્યુડ્સના હાર્મોનિક્સના સ્વરૂપમાં બદલાય છે.

તે પાવર સર્કિટમાં વહેતા વર્તમાન વેક્ટરના પ્રાથમિક મૂલ્યને ગૌણ ઘટાડેલા મૂલ્યમાં રૂપાંતરિત કરે છે, મોડ્યુલસ પ્રમાણસરતા અને ચોક્કસ કોણ ટ્રાન્સમિશનનો આદર કરે છે.

વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મરના સંચાલનનો સિદ્ધાંત

ટ્રાન્સફોર્મરની અંદર વિદ્યુત ઉર્જાના પરિવર્તન દરમિયાન થતી પ્રક્રિયાઓનું નિદર્શન આકૃતિ દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે.

વર્તમાન I1 તેના અવબાધ Z1ને વટાવીને w1ની સંખ્યા સાથે પાવર પ્રાથમિક વિન્ડિંગમાંથી વહે છે.આ કોઇલની આસપાસ એક ચુંબકીય પ્રવાહ F1 રચાય છે, જે વેક્ટર I1 ની દિશામાં કાટખૂણે સ્થિત ચુંબકીય સર્કિટ દ્વારા પકડવામાં આવે છે. જ્યારે ચુંબકીય ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે ત્યારે આ અભિગમ વિદ્યુત ઊર્જાના ન્યૂનતમ નુકસાનની ખાતરી કરે છે.

વિન્ડિંગ ડબલ્યુ2ના કાટખૂણે સ્થિત વળાંકને પાર કરીને, ફ્લક્સ F1 તેમાં ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ E2 પ્રેરિત કરે છે, જેના પ્રભાવ હેઠળ કોઇલ Z2 અને કનેક્ટેડ આઉટપુટ લોડ Zn ના અવરોધને દૂર કરીને ગૌણ વિન્ડિંગમાં વર્તમાન I2 ઉદ્ભવે છે. આ કિસ્સામાં, સેકન્ડરી સર્કિટના ટર્મિનલ્સ પર વોલ્ટેજ ડ્રોપ U2 રચાય છે.

જથ્થાને K1 કહેવામાં આવે છે, જે વેક્ટર I1 / I2 ટ્રાન્સફોર્મેશન ગુણાંકના ગુણોત્તર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે... તેનું મૂલ્ય ઉપકરણોની ડિઝાઇન દરમિયાન સેટ કરવામાં આવે છે અને તે તૈયાર માળખામાં માપવામાં આવે છે. વાસ્તવિક મોડેલોના સૂચકાંકો અને ગણતરી કરેલ મૂલ્યો વચ્ચેના તફાવતોનું મૂલ્યાંકન વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મરના મેટ્રોલોજિકલ લાક્ષણિકતા - ચોકસાઈ વર્ગ દ્વારા કરવામાં આવે છે.

વાસ્તવિક કામગીરીમાં, કોઇલમાં પ્રવાહોના મૂલ્યો સ્થિર મૂલ્યો નથી. તેથી, રૂપાંતર ગુણાંક સામાન્ય રીતે નજીવા મૂલ્યો દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, તેની અભિવ્યક્તિ 1000/5 નો અર્થ છે કે 1 કિલોએમ્પીયરના પ્રાથમિક ઓપરેટિંગ પ્રવાહ સાથે, 5 એમ્પીયર લોડ ગૌણ વળાંકમાં કાર્ય કરશે. આ મૂલ્યોનો ઉપયોગ આ વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મરના લાંબા ગાળાની કામગીરીની ગણતરી કરવા માટે થાય છે.

ગૌણ પ્રવાહ I2 માંથી ચુંબકીય પ્રવાહ F2 ચુંબકીય સર્કિટમાં પ્રવાહ F1 નું મૂલ્ય ઘટાડે છે. આ કિસ્સામાં, તેમાં બનાવેલ ટ્રાન્સફોર્મર Фમાંથી પ્રવાહ Ф1 અને Ф2 વેક્ટરના ભૌમિતિક સમીકરણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મરના સંચાલન દરમિયાન જોખમી પરિબળો

ઇન્સ્યુલેશન નિષ્ફળતાના કિસ્સામાં ઉચ્ચ વોલ્ટેજ સંભવિત દ્વારા પ્રભાવિત થવાની ક્ષમતા

ટીટીનું ચુંબકીય સર્કિટ ધાતુથી બનેલું હોવાથી, સારી વાહકતા ધરાવે છે અને ચુંબકીય રીતે ઇન્સ્યુલેટેડ વિન્ડિંગ્સ (પ્રાથમિક અને ગૌણ) ને એકબીજા સાથે જોડે છે, જો ઇન્સ્યુલેશન સ્તર તૂટી જાય તો કર્મચારીઓ અથવા સાધનસામગ્રીને ઇલેક્ટ્રિક શોક લાગવાનું જોખમ વધી જાય છે.

આવી પરિસ્થિતિઓને રોકવા માટે, અકસ્માતોના કિસ્સામાં ટ્રાન્સફોર્મરના ગૌણ ટર્મિનલમાંથી એકના ગ્રાઉન્ડિંગનો ઉપયોગ તેની તરફના ઉચ્ચ વોલ્ટેજ સંભવિતને દૂર કરવા માટે થાય છે.

આ ટર્મિનલ હંમેશા ઉપકરણના હાઉસિંગ પર ચિહ્નિત થયેલ છે અને કનેક્શન ડાયાગ્રામ પર દર્શાવેલ છે.

ગૌણ સર્કિટ નિષ્ફળતાની ઘટનામાં ઉચ્ચ વોલ્ટેજ સંભવિત દ્વારા અસર થવાની સંભાવના

ગૌણ વિન્ડિંગના તારણો «I1» અને «I2» સાથે ચિહ્નિત થયેલ છે, તેથી વહેતા પ્રવાહોની દિશા ધ્રુવીય છે, તે તમામ વિન્ડિંગ્સમાં એકરુપ છે. જ્યારે ટ્રાન્સફોર્મર કાર્યરત હોય, ત્યારે તેઓ હંમેશા લોડ સાથે જોડાયેલા હોવા જોઈએ.

આ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે પ્રાથમિક વિન્ડિંગમાંથી પસાર થતા વર્તમાનમાં ઉચ્ચ સંભવિત શક્તિ (S = UI) હોય છે, જે ઓછા નુકસાન સાથે ગૌણ સર્કિટમાં પરિવર્તિત થાય છે, અને જ્યારે તે વિક્ષેપિત થાય છે, ત્યારે વર્તમાન ઘટક મૂલ્યોમાં તીવ્ર ઘટાડો કરે છે. પર્યાવરણ દ્વારા લિકેજ, પરંતુ તે જ સમયે ડ્રોપ તૂટેલા વિભાગમાં તણાવમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.

પ્રાથમિક લૂપમાં વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થવા દરમિયાન ગૌણ વિન્ડિંગના ખુલ્લા સંપર્કો પરની સંભવિતતા ઘણા કિલોવોલ્ટ સુધી પહોંચી શકે છે, જે ખૂબ જોખમી છે.

તેથી, વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સના તમામ ગૌણ સર્કિટ હંમેશા સુરક્ષિત રીતે એસેમ્બલ હોવા જોઈએ અને શન્ટ શોર્ટ-સર્કિટ હંમેશા સેવામાંથી બહાર કાઢવામાં આવેલા વિન્ડિંગ્સ અથવા કોરો પર ઇન્સ્ટોલ કરેલા હોવા જોઈએ.

વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર સર્કિટમાં વપરાતા ડિઝાઇન સોલ્યુશન્સ

દરેક વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર, વિદ્યુત ઉપકરણ તરીકે, વિદ્યુત સ્થાપનોના સંચાલન દરમિયાન કેટલીક સમસ્યાઓ હલ કરવા માટે રચાયેલ છે. ઉદ્યોગ તેમાંથી મોટી ભાતનું ઉત્પાદન કરે છે. જો કે, કેટલાક કિસ્સાઓમાં, જ્યારે સ્ટ્રક્ચર્સમાં સુધારો કરવામાં આવે છે, ત્યારે નવી ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન કરતાં સાબિત તકનીકીઓ સાથે તૈયાર મોડેલનો ઉપયોગ કરવો વધુ સરળ છે.

સિંગલ-ટર્ન ટીટી (પ્રાથમિક સર્કિટમાં) બનાવવાનો સિદ્ધાંત મૂળભૂત છે અને ડાબી બાજુના ફોટામાં બતાવવામાં આવ્યો છે.

અહીં પ્રાથમિક વિન્ડિંગ, ઇન્સ્યુલેશનથી ઢંકાયેલું છે, જે ટ્રાન્સફોર્મરના ચુંબકીય સર્કિટમાંથી પસાર થતી સીધી લાઇન બસ L1-L2થી બનેલું છે, અને ગૌણ તેની આસપાસ વળાંક સાથે ઘાયલ છે અને લોડ સાથે જોડાયેલ છે.

બે કોરો સાથે મલ્ટી-ટર્ન સીટી બનાવવાનો સિદ્ધાંત જમણી બાજુએ બતાવવામાં આવ્યો છે. અહીં બે સિંગલ-ટર્ન ટ્રાન્સફોર્મર્સ તેમના ગૌણ સર્કિટ સાથે લેવામાં આવે છે અને તેમના ચુંબકીય સર્કિટમાંથી પાવર વિન્ડિંગ્સના ચોક્કસ સંખ્યામાં વળાંકો પસાર થાય છે. આ રીતે, માત્ર પાવર જ વધતો નથી, પરંતુ આઉટપુટ કનેક્ટેડ સર્કિટ્સની સંખ્યામાં વધુ વધારો થાય છે.

આ ત્રણ સિદ્ધાંતોને અલગ અલગ રીતે બદલી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, એક ચુંબકીય સર્કિટની આસપાસ અનેક સમાન કોઇલનો ઉપયોગ અલગ, સ્વતંત્ર ગૌણ સર્કિટ બનાવવા માટે વ્યાપક છે જે સ્વાયત્ત રીતે કાર્ય કરે છે. આને ન્યુક્લી કહેવામાં આવે છે. આ રીતે, વિવિધ હેતુઓ સાથે સ્વીચો અથવા લાઇન્સ (ટ્રાન્સફોર્મર્સ) નું રક્ષણ એક વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મરના વર્તમાન સર્કિટ સાથે જોડાયેલ છે.

શક્તિશાળી ચુંબકીય સર્કિટ સાથે સંયુક્ત વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સ, સાધનસામગ્રી ઇમરજન્સી મોડ્સમાં વપરાય છે, અને સામાન્ય એક, જે નજીવા નેટવર્ક પરિમાણો પર માપન માટે રચાયેલ છે, પાવર સાધનોના ઉપકરણોમાં કામ કરે છે.રિબારની આસપાસ વીંટાળેલા કોઇલનો ઉપયોગ રક્ષણાત્મક ઉપકરણો ચલાવવા માટે થાય છે, જ્યારે પરંપરાગત કોઇલનો ઉપયોગ વર્તમાન અથવા શક્તિ/પ્રતિરોધકતાને માપવા માટે થાય છે.

તેમને આના જેવા કહેવામાં આવે છે:

• ઇન્ડેક્સ «P» (રિલે) સાથે ચિહ્નિત રક્ષણાત્મક કોઇલ;

• મેટ્રોલોજિકલ ચોકસાઈ વર્ગ ટીટીની સંખ્યાઓ દ્વારા સૂચવવામાં આવેલ માપ, ઉદાહરણ તરીકે «0.5».

વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મરની સામાન્ય કામગીરી દરમિયાન રક્ષણાત્મક વિન્ડિંગ્સ 10% ની ચોકસાઈ સાથે પ્રાથમિક વર્તમાન વેક્ટરનું માપ પ્રદાન કરે છે. આ મૂલ્ય સાથે, તેમને "દસ ટકા" કહેવામાં આવે છે.

માપન ભૂલો

ટ્રાન્સફોર્મરની ચોકસાઈ નક્કી કરવાના સિદ્ધાંત તમને ફોટામાં બતાવેલ તેના સમકક્ષ સર્કિટનું મૂલ્યાંકન કરવાની મંજૂરી આપે છે. તેમાં, પ્રાથમિક જથ્થાના તમામ મૂલ્યો શરતી રીતે ગૌણ લૂપ્સમાં ક્રિયામાં ઘટાડવામાં આવે છે.

સમકક્ષ સર્કિટ વિન્ડિંગ્સમાં કાર્યરત બધી પ્રક્રિયાઓનું વર્ણન કરે છે, વર્તમાન I સાથે કોરને ચુંબકીય કરવા માટે ખર્ચવામાં આવતી ઊર્જાને ધ્યાનમાં લે છે.

તેના આધારે બનાવેલ વેક્ટર ડાયાગ્રામ (ત્રિકોણ SB0) બતાવે છે કે વર્તમાન I2 એ I'1 ના મૂલ્યોથી અમારા તરફના I (ચુંબકીયકરણ) ની કિંમત સાથે અલગ છે.

આ વિચલનો જેટલા મોટા હોય છે, વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મરની ચોકસાઈ ઓછી હોય છે. CT માપનની ભૂલોને ધ્યાનમાં લેવા માટે, નીચેની વિભાવનાઓ રજૂ કરવામાં આવી છે:

• ટકાવારી તરીકે વ્યક્ત કરાયેલ સંબંધિત વર્તમાન ભૂલ;

• ત્રિજ્યામાં ચાપ લંબાઈ AB થી ગણતરી કરેલ કોણીય ભૂલ.

પ્રાથમિક અને ગૌણ વર્તમાન વેક્ટરના વિચલનનું સંપૂર્ણ મૂલ્ય એસી સેગમેન્ટ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સની સામાન્ય ઔદ્યોગિક ડિઝાઇન 0.2 ની લાક્ષણિકતાઓ દ્વારા વ્યાખ્યાયિત ચોકસાઈ વર્ગોમાં ચલાવવા માટે બનાવવામાં આવે છે; 0.5; 1.0; 3 અને 10%.

વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સની પ્રાયોગિક એપ્લિકેશન

તેમના મોડલની વિવિધ સંખ્યા નાના કેસમાં સ્થિત નાના ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં અને કેટલાક મીટરના નોંધપાત્ર પરિમાણોને રોકતા ઊર્જા ઉપકરણોમાં બંને મળી શકે છે. તેઓ ઓપરેશનલ લાક્ષણિકતાઓ અનુસાર વિભાજિત થાય છે.

વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સનું વર્ગીકરણ

કરાર દ્વારા, તેઓ વિભાજિત કરવામાં આવે છે:

• માપન, માપવાના સાધનોમાં પ્રવાહોનું સ્થાનાંતરણ;
• સુરક્ષિત, વર્તમાન રક્ષણાત્મક સર્કિટ સાથે જોડાયેલ;
• પ્રયોગશાળા, ચોકસાઈના ઉચ્ચ વર્ગ સાથે;
• પુનઃરૂપાંતર માટે વપરાતા મધ્યવર્તી.

જ્યારે ઓપરેટિંગ સુવિધાઓ, ટીટીનો ઉપયોગ થાય છે:

• આઉટડોર આઉટડોર ઇન્સ્ટોલેશન;

• બંધ સ્થાપનો માટે;

• બિલ્ટ-ઇન સાધનો;

• ઉપરથી - સ્લીવ દાખલ કરો;

• પોર્ટેબલ, તમને વિવિધ સ્થળોએ માપ લેવાની મંજૂરી આપે છે.

ટીટી સાધનોના ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજના મૂલ્ય દ્વારા ત્યાં છે:

• ઉચ્ચ વોલ્ટેજ (1000 વોલ્ટથી વધુ);

• 1 કિલોવોલ્ટ સુધીના નજીવા વોલ્ટેજ મૂલ્યો માટે.

ઉપરાંત, વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સને ઇન્સ્યુલેશન સામગ્રીની પદ્ધતિ, પરિવર્તનના પગલાઓની સંખ્યા અને અન્ય લાક્ષણિકતાઓ અનુસાર વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

કાર્યો પૂર્ણ કર્યા

બાહ્ય માપન વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સનો ઉપયોગ વિદ્યુત ઊર્જા માપવા, માપન અને રેખાઓ અથવા પાવર ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સના રક્ષણ માટે ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટના સંચાલન માટે થાય છે.

નીચેનો ફોટો લાઇનના દરેક તબક્કા માટે તેમનું સ્થાન અને પાવર ઓટોટ્રાન્સફોર્મર માટે 110 kV સ્વીચગિયરના ટર્મિનલ બોક્સમાં સેકન્ડરી સર્કિટની સ્થાપના દર્શાવે છે.

સમાન કાર્યો બાહ્ય સ્વીચગિયર-330 kV ના વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સ દ્વારા કરવામાં આવે છે, પરંતુ ઉચ્ચ વોલ્ટેજ સાધનોની જટિલતાને જોતાં, તેઓ ઘણા મોટા પરિમાણો ધરાવે છે.

પાવર ઇક્વિપમેન્ટ પર, વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સની એમ્બેડેડ ડિઝાઇનનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે, જે પાવર પ્લાન્ટના કેસીંગ પર સીધા મૂકવામાં આવે છે.

તેઓ સીલબંધ હાઉસિંગમાં હાઈ વોલ્ટેજ બુશિંગની આસપાસ લીડ સાથે ગૌણ વિન્ડિંગ્સ ધરાવે છે. સીટી ક્લેમ્પ્સમાંથી કેબલ અહીં જોડાયેલા ટર્મિનલ બૉક્સમાં રૂટ કરવામાં આવે છે.

આંતરિક ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સ મોટેભાગે ઇન્સ્યુલેટર તરીકે વિશિષ્ટ ટ્રાન્સફોર્મર તેલનો ઉપયોગ કરે છે. આવા ડિઝાઇનનું ઉદાહરણ 35 kV પર કામ કરવા માટે રચાયેલ TFZM શ્રેણીના વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સ માટે ફોટામાં બતાવવામાં આવ્યું છે.

બૉક્સના ઉત્પાદનમાં વિન્ડિંગ્સ વચ્ચેના ઇન્સ્યુલેશન માટે 10 kV સુધી અને સહિત, નક્કર ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રીનો ઉપયોગ થાય છે.

KRUN, બંધ સ્વિચગિયર અને અન્ય પ્રકારના સ્વીચગિયરમાં વપરાતા વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર TPL-10નું ઉદાહરણ.

110 kV સર્કિટ બ્રેકર માટે REL 511 પ્રોટેક્શન કોરોમાંથી એકના ગૌણ વર્તમાન સર્કિટને કનેક્ટ કરવાનું ઉદાહરણ સરળ રેખાકૃતિ સાથે બતાવવામાં આવ્યું છે.

વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મરની ખામીઓ અને તેને કેવી રીતે શોધવી

લોડ સાથે જોડાયેલ વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર થર્મલ ઓવરહિટીંગ, આકસ્મિક યાંત્રિક પ્રભાવ અથવા નબળા ઇન્સ્ટોલેશનને કારણે વિન્ડિંગ્સના ઇન્સ્યુલેશન અથવા તેમની વાહકતાના વિદ્યુત પ્રતિકારને તોડી શકે છે.

ઓપરેશનલ સાધનોમાં, ઇન્સ્યુલેશનને મોટાભાગે નુકસાન થાય છે, જેના પરિણામે વિન્ડિંગ્સનું ટર્ન-ટુ-ટર્ન શોર્ટ-સર્કિટ થાય છે (ટ્રાન્સમિટેડ પાવરમાં ઘટાડો) અથવા રેન્ડમલી બનાવેલા શોર્ટ-સર્કિટ સર્કિટ દ્વારા લિકેજ કરંટની ઘટના.

પાવર સર્કિટના નબળા-ગુણવત્તાવાળા ઇન્સ્ટોલેશનના સ્થાનોને ઓળખવા માટે, થર્મલ ઇમેજર્સ સાથેના કાર્યકારી સર્કિટની તપાસ સમયાંતરે હાથ ધરવામાં આવે છે.તેમના આધારે, તૂટેલા સંપર્કોની ખામી તરત જ દૂર કરવામાં આવે છે, સાધનોની ઓવરહિટીંગ ઓછી થાય છે.

રિલે પ્રોટેક્શન અને ઓટોમેશન લેબોરેટરીના નિષ્ણાતો દ્વારા ટર્ન ટુ ટર્ન બંધ થવાની ગેરહાજરી તપાસવામાં આવે છે:

• વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા લેવી;

• બાહ્ય સ્ત્રોતમાંથી ટ્રાન્સફોર્મરને ચાર્જ કરવું;

• કાર્યકારી યોજનામાં મુખ્ય પરિમાણોનું માપન.

તેઓ રૂપાંતરણ ગુણાંકના મૂલ્યનું પણ વિશ્લેષણ કરે છે.

તમામ કાર્યોમાં, પ્રાથમિક અને ગૌણ વર્તમાન વેક્ટર વચ્ચેનો ગુણોત્તર તીવ્રતા દ્વારા અંદાજવામાં આવે છે. મેટ્રોલોજીકલ લેબોરેટરીઓમાં વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સને તપાસવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા તબક્કા માપવાના ઉપકરણોના અભાવને કારણે તેમના કોણ વિચલનો કરવામાં આવતા નથી.

ડાઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મોના ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ પરીક્ષણો ઇન્સ્યુલેશન સેવા પ્રયોગશાળાના નિષ્ણાતોને સોંપવામાં આવે છે.