ओहियो में एक प्लांट इंजीनियर ने पिछले नवंबर में हमें एक थर्मल स्कैन भेजा था। एक 1,500 केवीए शुष्क प्रकार की इकाई, जो अपने नेमप्लेट लोड के लगभग दो तिहाई पर चल रही है, जिसमें एक घुमावदार हॉट स्पॉट लोड वक्र के उचित स्तर से लगभग 22 डिग्री ऊपर है। ट्रांसफार्मर ने तीन साल पहले अपना नियमित परीक्षण पास कर लिया था और इसकी फ़ाइल में गर्मी के बारे में कुछ भी नहीं बताया गया था। इसका कारण था दो बे दूर 600 kvar का कैपेसिटर बैंक, जो बिल्कुल वही काम कर रहा था जिसके लिए इसे खरीदा गया था।
ट्रांसफार्मर हार्मोनिक अनुनादविफलता रिपोर्ट में लगभग कभी भी प्रकट नहीं होता है। यह एक गर्म ट्रांसफार्मर, एक कैपेसिटर फ़्यूज़ जो बिना किसी गलती रिकॉर्ड के उड़ जाता है, एक बदरंग न्यूट्रल बार और एक रखरखाव टीम के रूप में दिखाई देता है जो समान भागों को बदलता रहता है। नीचे तंत्र है, अंकगणित जो आपको बताता है कि क्या आपकी साइट उजागर हो गई है, और अगली इकाई का ऑर्डर देने से पहले विनिर्देश में क्या बदलाव करना है।
ट्रांसफार्मर हार्मोनिक अनुनाद वास्तव में क्या है?
प्रत्येक ट्रांसफार्मर में स्रोत प्रतिबाधा होती है। प्रत्येकपावर फैक्टर सुधारबैंक में क्षमता है. दोनों को एक ही बस में रखें और आपने एक समानांतर अनुनाद सर्किट बना लिया है, आमतौर पर ऐसा न करते हुए।
गुंजयमान आवृत्ति पर वह सर्किट अरैखिक भार से निकलने वाली हार्मोनिक धाराओं के लिए बहुत उच्च प्रतिबाधा प्रस्तुत करता है। वे धाराएँ वापस स्रोत की ओर प्रवाहित नहीं हो सकतीं, इसलिए वे कैपेसिटर बैंक और ट्रांसफार्मर वाइंडिंग के बीच प्रसारित होती हैं। वोल्टेज विरूपण बढ़ जाता है, संधारित्र धारा बढ़ जाती है, और ट्रांसफार्मर हार्मोनिक नुकसान को अवशोषित कर लेता है जिसे वहन करने के लिए कभी डिज़ाइन नहीं किया गया था। गुंजयमान क्रम दो पंक्ति की गणना है:
h=√(Ssc / Qc), जहां Ssc kVA में ट्रांसफार्मर की शॉर्ट-सर्किट क्षमता है (नेमप्लेट kVA प्रति-यूनिट प्रतिबाधा से विभाजित) और Qc kvar में कैपेसिटर बैंक रेटिंग है।
सूत्र जानबूझकर अनुमानित है, और वह सन्निकटन ही मुद्दा है। कैपेसिटर डिब्बे लगभग ±10% कैपेसिटेंस सहनशीलता के लिए बनाए जाते हैं और ट्रांसफार्मर प्रतिबाधा अपनी स्वयं की विनिर्माण सहनशीलता रखती है। इसलिए आप जिस गुंजयमान क्रम की गणना करते हैं वह एक बैंड है, एक रेखा नहीं। एक बैंक जो स्प्रेडशीट में सुरक्षित दिखता है वह संयंत्र में सक्रिय होने के बाद 5वें या 7वें हार्मोनिक पर पूरी तरह से बैठ सकता है।
संख्याएँ: जब एक कैपेसिटर बैंक आपके ट्रांसफार्मर को ट्यून करता है
एक सामान्य उत्तरी अमेरिकी औद्योगिक इकाई लें: 1,500 केवीए, 480 वी, 5.75% प्रतिबाधा। शॉर्ट-सर्किट क्षमता 1,500 / 0.0575 या लगभग 26.1 एमवीए है। अब उन चरणों में सुधार कैपेसिटर जोड़ें जिन्हें एक संयंत्र वास्तव में स्थापित करेगा और देखेगा कि गुंजयमान बिंदु कहाँ गिरता है।
| संधारित्र बैंक (kvar) | गुंजायमान क्रम एच | निकटतम 6-पल्स हार्मोनिक | खुलासा |
| 150 | 13.2 | 13th | मध्यम - मानने से पहले मापें |
| 300 | 9.3 | 7 से 11 तारीख के बीच | मध्यम |
| 450 | 7.6 | 7th | उच्च |
| 600 | 6.6 | 7th | उच्च |
| 750 | 5.9 | 5th | बहुत ऊँचा |
| 900 | 5.4 | 5th | बहुत ऊँचा |
एक 600 kvar बैंक उस ट्रांसफार्मर को लगभग 6.6वें हार्मोनिक पर ट्यून करता है, और बस पर किसी भी छह-पल्स ड्राइव द्वारा उत्पादित 7वां हार्मोनिक शिखर के कुछ प्रतिशत के भीतर उतरता है। वह ज्यामिति पाठ्यपुस्तक हैट्रांसफार्मर हार्मोनिक अनुनादमामला। इसके साथ साइटों पर हम नियमित रूप से 1.5 से 2.5 गुना नेमप्लेट पर कैपेसिटर धाराएं देखते हैं, कैपेसिटर केस का तापमान परिवेश से काफी ऊपर होता है, और वोल्टेज टीएचडी सामान्य युग्मन के बिंदु पर 5% की सीमा को पार करता है।
यहां वह हिस्सा है जिसे अधिकांश खरीदार भूल जाते हैं। ट्रांसफार्मर आमतौर पर अंतिम घटक को दोष देता है और पहला क्षतिग्रस्त होता है। हॉट स्पॉट का तापमान चुपचाप बढ़ जाता है, इन्सुलेशन डिजाइन जीवन की तुलना में तेजी से पुराना हो जाता है, और यूनिट कई साल पहले विफल हो जाती है - एक फैक्ट्री परीक्षण रिपोर्ट में कहा गया है कि हर पैरामीटर उस दिन सहनशीलता के भीतर था जिस दिन इसे भेजा गया था।
2020 के बाद से क्यों जोड़े गए लोड अनुनाद को और अधिक संभावित बनाते हैं
इस जोखिम वाले अधिकांश संयंत्र रैखिक भार के लिए डिज़ाइन किए गए थे: मोटर, प्रतिरोधी हीटिंग, पुरानी रोशनी। सुधार कैपेसिटर जोड़े गए क्योंकि उपयोगिता बिल में उनकी मांग की गई थी, मोटर लोड के अनुसार आकार दिया गया और कुछ चरणों में स्विच किया गया। फिर डिज़ाइन के नीचे लोड बदल गया।
पंपों और पंखों पर परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव। ईवी चार्जर्स में छह-पल्स रेक्टिफायर एक ऐसी सेवा पर आधारित हैं जो उनके लिए कभी भी तैयार नहीं की गई थी। एलईडी ड्राइवर, सर्वर बिजली आपूर्ति, इंडक्शन हीटिंग। एक सुविधा जो 2005 में शायद 10% नॉनलीनियर थी, आज 60% नॉनलीनियर हो सकती है, फिर भी वही ट्रांसफार्मर और वही कैपेसिटर बैंक चल रही है।
भार के साथ सीमाएँ नहीं हिलीं। आईईईई 519-2022 अभी भी 1 केवी से 69 केवी तक के सिस्टम पर सामान्य युग्मन के बिंदु पर 5% के वोल्टेज टीएचडी और 1 केवी या उससे नीचे के सिस्टम पर 8% के वोल्टेज टीएचडी की मांग करता है, जिसमें वर्तमान विरूपण सीमा को शॉर्ट-सर्किट करंट और लोड करंट के अनुपात से मापा जाता है। पूर्ण सीमा तालिकाएँ पर प्रकाशित की गई हैंआईईईई 519-2022 मानक पृष्ठ.
ट्रांसफार्मर बिल का भुगतान कैसे करता है
हार्मोनिक धारा एक ट्रांसफार्मर से तीन स्थानों पर टकराती है। वाइंडिंग में एड़ी धारा हानि हार्मोनिक क्रम के वर्ग के साथ मोटे तौर पर बढ़ती है। कोर क्लैंप, टैंक की दीवारों और संरचनात्मक स्टील में छिटपुट नुकसान अभी भी तेजी से बढ़ रहे हैं। और चार-तार प्रणाली पर न्यूट्रल में ट्रिपल हार्मोनिक्स होते हैं जो रद्द करने के बजाय जोड़ते हैं, यही कारण है कि न्यूट्रल उन भारों पर ज़्यादा गरम हो जाते हैं जहां किसी को भी न्यूट्रल समस्या की उम्मीद नहीं थी।
यही कारण है कि IEEE C57.110 मौजूद है: यह परिभाषित करता है कि लोड करंट नॉनसाइनसॉइडल होने पर ट्रांसफार्मर की क्षमता को कैसे कम किया जाए। सादे K-1 रेटिंग वाली 1,500 केवीए इकाई 40% वर्तमान विरूपण वाली बस में 1,500 केवीए इकाई नहीं है। यूएल 1561 के-फैक्टर रेटिंग्स - K-4, K-13 और K-20 के साथ उत्पाद पक्ष से एक ही समस्या का समाधान करता है - प्रत्येक यह वर्णन करता है कि एक दिया गया डिज़ाइन अपनी इन्सुलेशन तापमान सीमा को पार किए बिना कितना हार्मोनिक हीटिंग अवशोषित कर सकता है। यही वह बिंदु है जहांट्रांसफार्मर हार्मोनिक अनुनादरखरखाव बजट में एक लाइन आइटम में बदल जाता है।
लक्षण हम तक काफी पूर्वानुमानित क्रम में पहुंचते हैं:
- कैपेसिटर फ़्यूज़ उड़ रहा है और कहीं भी कोई खराबी दर्ज नहीं की गई है
- ट्रांसफार्मर की ध्वनि का स्तर महीनों से बढ़ रहा है और खराब होता जा रहा है
- समाप्ति पर तटस्थ और ग्राउंडिंग कंडक्टरों का रंग फीका पड़ गया
- उन दिनों में तापमान अलार्म लगाना जो वास्तव में गर्म नहीं हैं
- बिना किसी शिकायत के कमीशनिंग पास करने वाली बस में ट्रिपिंग चलती है
अनुनाद के बारे में जानने के चार तरीके
कोई एक भी समाधान नहीं है. सही उत्तर इस बात पर निर्भर करता है कि आप नया निर्माण कर रहे हैं या किसी मौजूदा संयंत्र को सही कर रहे हैं, और एकल रेखा आरेख क्या दर्शाता है इसके बजाय माप वास्तव में क्या दिखाता है। सुधार उपकरण आमतौर पर एक ठेकेदार द्वारा स्थापित किया जाता है जो ट्रांसफार्मर प्रतिबाधा को कभी नहीं देखता है, जो वास्तव में ऐसा ही हैपावर फैक्टर सुधारट्रिगर बन जाता है.
पृथक्कृत रिएक्टर।बैंक के आगे एक 7% श्रृंखला रिएक्टर श्रृंखला अनुनाद को लगभग 3.8वें हार्मोनिक तक ले जाता है, जो छह-पल्स लोड द्वारा उत्पादित किसी भी विशिष्ट हार्मोनिक से नीचे है। इसके बाद बैंक 5वीं और 7वीं हार्मोनिक धारा को बढ़ाने के बजाय उसे अवशोषित कर लेता है। व्यापार-बंद वास्तविक है: डिब्बे में उच्च वोल्टेज रेटिंग होनी चाहिए, आमतौर पर 480 वी सिस्टम पर 525 वी कैपेसिटर, और रिएक्टर बाड़े के अंदर नुकसान और गर्मी जोड़ता है।
K-रेटेड ट्रांसफार्मर.दोहरे आकार के न्यूट्रल के साथ एक K-4, K-13 या K-20 वाइंडिंग अनुनाद को दूर नहीं करती है, लेकिन यह ट्रांसफार्मर को पहले विफल होने वाले घटक बनने से रोकती है। इसे तब निर्दिष्ट करें जब नॉनलाइनियर शेयर ऊंचे रहने की उम्मीद हो।
बैंक को विभाजित करना या चरणबद्ध करना।स्वतंत्र रूप से स्विच किए गए दो 300 kvar चरण किसी एकल गुंजयमान बिंदु को एक विशिष्ट हार्मोनिक से दूर रखते हैं और प्रत्येक चरण पर परिसंचारी धारा को काटते हैं। जब बैंक पहले से ही बड़ा हो तो यह सबसे सस्ता रेट्रोफ़िट है।
ट्यून किया हुआ या सक्रिय फ़िल्टर.एक बार जब मापा गया टीएचडी 519 की सीमा से अधिक हो जाता है, तो 5वें और 7वें पर ट्यून की गई निष्क्रिय शाखाएं, या एक सक्रिय फिल्टर ही एकमात्र विकल्प हैं जो साइट को अनुपालन में वापस लाते हैं। एट्यून्ड रिएक्टरउपकरण की सुरक्षा करता है; यह ऐसी साइट को ठीक नहीं करता जो पहले से ही सीमा से बाहर है।
| दृष्टिकोण | अनुनाद हटाता है? | मौजूदा THD को ठीक करता है? | घड़ी बहिष्कार |
| 7% डिट्यून्ड रिएक्टर | हाँ - 5वें से नीचे बदलाव | आंशिक रूप से | उच्च संधारित्र वोल्टेज रेटिंग; रिएक्टर ताप |
| K-रेटेड ट्रांसफार्मर | नहीं | केवल ट्रांसफार्मर | कैपेसिटर बैंक की सुरक्षा नहीं करता |
| विभाजित संधारित्र चरण | इसे कम करता है | नहीं | अधिक संपर्ककर्ता; क्षणिक परिवर्तन |
| ट्यून किया हुआ या सक्रिय फ़िल्टर | हाँ | हाँ | लागत; पहले एक हार्मोनिक अध्ययन की आवश्यकता है |
प्रतिबाधा उद्धृत करने से पहले हम जो प्रश्न पूछते हैं
प्रतिबाधा वह चर है जिसे ट्रांसफार्मर निर्माता वास्तव में नियंत्रित करता है, इसलिए विनिर्देश को सिस्टम के बाकी हिस्सों को ध्यान में रखते हुए सेट किया जाना चाहिए। जब कोई खरीदार नीचे दिए गए प्रश्नों का उत्तर नहीं दे पाता है, तो डेटाशीट में प्रतिबाधा मान अनुमान लगाया जाता है।
- कैपेसिटर बैंक रेटिंग क्या है, और क्या इसे चरणों में स्विच किया जाता है?
- कनेक्टेड लोड का कितना हिस्सा नॉनलाइनियर है - ड्राइव, रेक्टिफायर, चार्जर, यूपीएस?
- क्या कोई बिजली गुणवत्ता माप है, या केवल उपयोगिता बिल है?
- क्या न्यूट्रल लोडेड है, और कितनी ट्रिपल सामग्री अपेक्षित है?
- क्या विनिर्देश IEEE C57.110 के अनुसार K-कारक या व्युत्पन्न गणना की मांग करता है?
फिर प्रतिबाधा, के-फैक्टर और तटस्थ आकार को एक साथ सेट किया जाता है। एक नेमप्लेट पर दो इकाइयाँ समान दिख सकती हैं - समान केवीए, समान वोल्टेज अनुपात - और ड्राइव-हेवी बस पर एक जैसा व्यवहार नहीं करते हैं। चलती प्रतिशत प्रतिबाधा भी गुंजयमान क्रम को स्थानांतरित करती है, यही कारण है कि हम इसे बैंक शेड्यूल के बिना समायोजित नहीं करते हैं।
जहां रयान इलेक्ट्रिक फिट बैठता है
हम जिआंगसु में 120,000 वर्ग मीटर के संयंत्र में उत्पादन उपकरण और 37 पेटेंट के साथ शुष्क प्रकार और तेल में डूबे हुए ट्रांसफार्मर का निर्माण करते हैं, और हम गंतव्य के आधार पर यूएल, सीएसए या आईईसी योजनाओं के अनुसार जहाज भेजते हैं। 2023 से हमने ईटन संयुक्त उद्यम भागीदार के रूप में काम किया है, जिसका अर्थ है कि हमारी डिज़ाइन समीक्षाएँ उन्हीं थर्मल और हार्मोनिक मानदंडों के विरुद्ध चलती हैं जो हमारे भागीदार के इंजीनियर लागू करते हैं।
व्यावहारिक आदत सरल है. जब किसी प्रोजेक्ट में कैपेसिटर बैंक शामिल होता है, तो हम वाइंडिंग डिज़ाइन जारी होने से पहले बैंक शेड्यूल और लोड प्रोफ़ाइल के बारे में पूछते हैं। इसकी लागत एक ईमेल है, और इसने एक से अधिक विशिष्टताओं को पकड़ा है जो सीधे 7वें हार्मोनिक पर एक गुंजयमान बिंदु पार्क कर देगा। हमें सिंगल लाइन डायग्राम, बैंक रेटिंग और लोड प्रोफाइल भेजेंryan-transformers.com. हम एक प्रतिबाधा अनुशंसा, यदि आवश्यक हो तो एक रिएक्टर स्थिति और एक परीक्षण योजना के साथ वापस आएँगे - और हम आपको बताएंगे कि कब ईमानदार उत्तर एक बड़े ट्रांसफार्मर के बजाय एक हार्मोनिक फ़िल्टर होगा।
लेखक के बारे में:यह लेख रयान इलेक्ट्रिक की इंजीनियरिंग टीम द्वारा लिखा गया था, जो चीन के जियांग्सू में एक ईटन संयुक्त उद्यम भागीदार और यूएल/सीएसए-प्रमाणित ट्रांसफार्मर निर्माता है, जो उत्तरी अमेरिका, मध्य पूर्व और दक्षिण पूर्व एशिया में डेटा सेंटर, औद्योगिक और उपयोगिता परियोजनाओं के लिए शुष्क प्रकार, तेल में डूबे और पैड माउंटेड ट्रांसफार्मर की आपूर्ति करता है।
