इलेक्ट्रिकल नेटवर्क्समध्ये असममित मोडची कारणे

सममितीय थ्री-फेज व्होल्टेज सिस्टीम तीनही टप्प्यांमधील परिमाण आणि टप्प्यात समान व्होल्टेजद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे. असममित मोडमध्ये, वेगवेगळ्या टप्प्यांमधील व्होल्टेज समान नसतात.

इलेक्ट्रिकल नेटवर्कमध्ये असममित मोड खालील कारणांमुळे उद्भवतात:

1) वेगवेगळ्या टप्प्यात असमान भार,

2) नेटवर्कमधील लाईन्स किंवा इतर घटकांचे अपूर्ण ऑपरेशन,

3) वेगवेगळ्या टप्प्यांमध्ये भिन्न रेषा पॅरामीटर्स.

बहुतेकदा, फेज लोड्सच्या असमानतेमुळे व्होल्टेज असंतुलन उद्भवते. व्होल्टेज असंतुलनाचे मुख्य कारण फेज फरक (असंतुलित भार) असल्याने, ही घटना 0.4 केव्हीच्या कमी-व्होल्टेज इलेक्ट्रिकल नेटवर्कची सर्वात वैशिष्ट्यपूर्ण आहे.

0.4 केव्हीच्या शहरी आणि ग्रामीण नेटवर्कमध्ये, व्होल्टेज असममितता मुख्यतः सिंगल-फेज लाइटिंग आणि कमी-पावर घरगुती विद्युत ग्राहकांच्या कनेक्शनमुळे होते. अशा सिंगल-फेज वीज ग्राहकांची संख्या मोठी आहे आणि असंतुलन कमी करण्यासाठी ते टप्प्याटप्प्याने समान रीतीने वितरित केले जाणे आवश्यक आहे.

उच्च-व्होल्टेज नेटवर्कमध्ये, विषमता, एक नियम म्हणून, शक्तिशाली सिंगल-फेज इलेक्ट्रिकल रिसीव्हर्सच्या उपस्थितीमुळे आणि काही प्रकरणांमध्ये असमान फेज वापरासह थ्री-फेज इलेक्ट्रिकल रिसीव्हर्समुळे होते. नंतरच्यामध्ये स्टील उत्पादनासाठी चाप भट्टी समाविष्ट आहेत. औद्योगिक नेटवर्क 0.38-10 kV मधील विषमतेचे मुख्य स्त्रोत म्हणजे सिंगल-फेज थर्मल इंस्टॉलेशन्स, अयस्क थर्मल फर्नेस, इंडक्शन मेल्टिंग फर्नेस, रेझिस्टन्स फर्नेस आणि विविध हीटिंग इंस्टॉलेशन्स. याव्यतिरिक्त, असममित इलेक्ट्रिक रिसीव्हर्स वेगवेगळ्या शक्तीच्या वेल्डिंग मशीन आहेत. विद्युतीकृत एसी रेल्वे वाहतुकीचे ट्रॅक्शन सबस्टेशन हे विषमतेचे एक शक्तिशाली स्त्रोत आहेत, कारण इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्ह हे सिंगल-फेज इलेक्ट्रिकल रिसीव्हर आहेत. वैयक्तिक सिंगल-फेज इलेक्ट्रिक रिसीव्हर्सची शक्ती सध्या अनेक मेगावाटांपर्यंत पोहोचते.

असममितीचे दोन प्रकार आहेत: पद्धतशीर आणि संभाव्य किंवा यादृच्छिक. पद्धतशीर असममितता टप्प्यांपैकी एकाच्या नॉन-एकसमान स्थिर ओव्हरलोडिंगमुळे उद्भवते, संभाव्य असममितता नॉन-स्टंट लोडशी संबंधित असते ज्यामध्ये यादृच्छिक घटकांवर (नियतकालिक असममितता) अवलंबून भिन्न टप्पे वेगवेगळ्या वेळी ओव्हरलोड केले जातात.

नेटवर्क घटकांचे अपूर्ण ऑपरेशन शॉर्ट सर्किट दरम्यान एक किंवा दोन टप्प्यांचे अल्प-मुदतीचे डिस्कनेक्शन किंवा टप्प्याटप्प्याने केलेल्या दुरुस्तीदरम्यान दीर्घ डिस्कनेक्शनमुळे होते. एकल लाइन फेजिंग कंट्रोल डिव्हाइसेससह सुसज्ज असू शकते जी सतत शॉर्ट सर्किटमुळे स्वयंचलित रीक्लोजिंग ऑपरेशन अयशस्वी झाल्यास लाइनच्या दोषपूर्ण टप्प्याला डिस्कनेक्ट करते.

बहुतेक स्थिर शॉर्ट सर्किट्स सिंगल-फेज असतात.या प्रकरणात, खराब झालेल्या टप्प्यातील व्यत्यय ऑपरेशनमध्ये असलेल्या ओळीच्या इतर दोन टप्प्यांचे संरक्षण करते.

एक earthed तटस्थ एक नेटवर्क मध्ये वीज पुरवठा अपूर्ण टप्प्यासह ओळीवर स्वीकार्य असू शकते आणि आपल्याला ओळीवर दुसर्या सर्किटचे बांधकाम सोडून देण्याची परवानगी देते. ट्रान्सफॉर्मर बंद असतानाही हाफ-फेज मोड येऊ शकतात.

काही प्रकरणांमध्ये, सिंगल-फेज ट्रान्सफॉर्मर्सच्या बनलेल्या गटासाठी, एका टप्प्याचे आपत्कालीन शटडाउन झाल्यास, दोन टप्प्यांचा पुरवठा करणे स्वीकार्य असू शकते. या प्रकरणात, स्पेअर फेजची स्थापना आवश्यक नसते, विशेषतः जर सबस्टेशन ट्रान्सफॉर्मरवर सिंगल-फेजचे दोन गट आहेत.

फेज लाइन्सच्या पॅरामीटर्सची असमानता उद्भवते, उदाहरणार्थ, ओळी किंवा त्याच्या विस्तारित चक्रांसह ट्रान्सपोझिशनच्या अनुपस्थितीत. ट्रान्सपोज सपोर्ट अविश्वसनीय आहेत आणि क्रॅशचे स्त्रोत आहेत. रेषेच्या बाजूने ट्रान्सपोझिशन सपोर्टची संख्या कमी केल्याने त्याचे नुकसान कमी होते आणि विश्वासार्हता वाढते. या प्रकरणात, रेखीय फेज पॅरामीटर्सचे संरेखन बिघडते, ज्यासाठी सामान्यतः ट्रान्सपोझिशन लागू केले जाते.

व्होल्टेज आणि वर्तमान असंतुलनचा प्रभाव

उलट आणि शून्य अनुक्रम U2, U0, I2, I0 चे व्होल्टेज आणि प्रवाह दिसण्यामुळे अतिरिक्त उर्जा आणि उर्जा नुकसान होते, तसेच नेटवर्कमधील व्होल्टेजचे नुकसान होते, ज्यामुळे त्याच्या ऑपरेशनचे मोड आणि तांत्रिक आणि आर्थिक निर्देशक खराब होतात. उलट आणि शून्य अनुक्रमांचे प्रवाह I2, I0 नेटवर्कच्या अनुदैर्ध्य शाखांमध्ये नुकसान वाढवतात आणि त्याच अनुक्रमांचे व्होल्टेज आणि प्रवाह - ट्रान्सव्हर्स शाखांमध्ये.

U2 आणि U0 च्या सुपरपोझिशनमुळे वेगवेगळ्या टप्प्यांमध्ये भिन्न अतिरिक्त व्होल्टेज विचलन होते. परिणामी, व्होल्टेज श्रेणीबाहेर असू शकतात.I2 आणि I0 च्या सुपरपोझिशनमुळे नेटवर्क घटकांच्या वैयक्तिक टप्प्यांमध्ये एकूण प्रवाहांमध्ये वाढ होते. त्याच वेळी, त्यांची गरम स्थिती बिघडते आणि उत्पादकता कमी होते.

असंतुलन विद्युत यंत्रांच्या फिरत्या ऑपरेशनल आणि तांत्रिक-आर्थिक वैशिष्ट्यांवर नकारात्मक परिणाम करते. स्टेटरमध्ये सकारात्मक अनुक्रम प्रवाह तयार होतो चुंबकीय क्षेत्ररोटरच्या रोटेशनच्या दिशेने सिंक्रोनस वारंवारतेसह रोटेशन. स्टेटरमधील नकारात्मक अनुक्रम प्रवाह एक चुंबकीय क्षेत्र तयार करतात जे रोटरच्या सापेक्ष दुहेरी समकालिक वारंवारतेवर रोटेशनच्या विरुद्ध दिशेने फिरतात. या दोन-फ्रिक्वेंसी प्रवाहांमुळे, विद्युत यंत्रामध्ये ब्रेकिंग इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक टॉर्क आणि अतिरिक्त हीटिंग, मुख्यतः रोटर, होते, ज्यामुळे इन्सुलेशनचे आयुष्य कमी होते.

एसिंक्रोनस मोटर्समध्ये, स्टेटरमध्ये अतिरिक्त नुकसान होते. काही प्रकरणांमध्ये, डिझाइनमध्ये, व्होल्टेज संतुलित करण्यासाठी कोणतेही विशेष उपाय न केल्यास, इलेक्ट्रिक मोटर्सची रेट केलेली शक्ती वाढवणे आवश्यक आहे.

सिंक्रोनस मशीनमध्ये, स्टेटर आणि रोटरचे अतिरिक्त नुकसान आणि हीटिंग व्यतिरिक्त, धोकादायक कंपन सुरू होऊ शकतात. असंतुलनामुळे, ट्रान्सफॉर्मर इन्सुलेशनचे सेवा आयुष्य कमी होते, सिंक्रोनस मोटर्स आणि कॅपेसिटर बँक्स रिऍक्टिव पॉवर निर्मिती कमी करतात.

लाइटिंग लोडच्या पुरवठा सर्किटमधील व्होल्टेज असंतुलनामुळे एका टप्प्याच्या (टप्प्यांवरील) दिव्यांचे चमकदार प्रवाह कमी होते आणि दुसर्या टप्प्यातील दिवे वाढते आणि दिव्यांचे आयुष्य कमी होते. असंतुलन एकल-फेज आणि दोन-फेज इलेक्ट्रिकल रिसीव्हरला व्होल्टेज विचलन म्हणून प्रभावित करते.

औद्योगिक नेटवर्कमध्ये असममिततेमुळे होणाऱ्या सामान्य नुकसानांमध्ये अतिरिक्त वीज हानीचा खर्च, भांडवली खर्चातून नूतनीकरण वजावटीत वाढ, तांत्रिक नुकसान, कमी व्होल्टेजसह टप्प्याटप्प्याने स्थापित दिव्यांच्या प्रकाशमय प्रवाहात घट झाल्यामुळे होणारे नुकसान आणि विजेची घट यांचा समावेश होतो. वाढलेल्या व्होल्टेजसह टप्प्याटप्प्याने स्थापित केलेल्या दिव्यांचे आयुष्य, कॅपेसिटर बँक्स आणि सिंक्रोनस मोटर्सद्वारे व्युत्पन्न होणारी प्रतिक्रियात्मक शक्ती कमी झाल्यामुळे अपयश.

व्होल्टेज असमतोल हे व्होल्टेजच्या नकारात्मक अनुक्रम गुणांक आणि व्होल्टेजचे शून्य गुणोत्तर द्वारे दर्शविले जाते, ज्याची सामान्य आणि कमाल अनुमत मूल्ये 2 आणि 4% आहेत.

नेटवर्क व्होल्टेज संतुलित करणे नकारात्मक अनुक्रम करंट आणि व्होल्टेज भरपाईपर्यंत खाली येते.

स्थिर लोड वक्र सह, नेटवर्कमधील सिस्टम व्होल्टेज असंतुलन कमी करणे हे लोड्सचा काही भाग ओव्हरलोड केलेल्या फेजमधून अनलोड केलेल्या फेजवर स्विच करून फेज लोड्सच्या समानीकरणाद्वारे प्राप्त केला जाऊ शकतो.

लोड्सचे तर्कसंगत पुनर्वितरण नेहमीच व्होल्टेज असमतोल गुणांक स्वीकार्य मूल्यापर्यंत कमी करण्याची परवानगी देत ​​​​नाही (उदाहरणार्थ, जेव्हा शक्तिशाली सिंगल-फेज इलेक्ट्रिक रिसीव्हर्सचा भाग सर्व वेळ तंत्रज्ञानानुसार कार्य करत नाही, तसेच प्रतिबंधात्मक आणि मोठ्या दुरुस्तीच्या वेळी). या प्रकरणांमध्ये, विशेष फुगे वापरणे आवश्यक आहे.

मोठ्या संख्येने बालुन सर्किट्स ज्ञात आहेत, त्यापैकी काही लोड वक्रच्या स्वरूपावर अवलंबून नियंत्रित केले जातात.

सिंगल-फेज भार संतुलित करण्यासाठी, एक सर्किट ज्याचा समावेश आहे इंडक्टन्स आणि कॅपेसिटन्स… लोड आणि त्याच्याशी समांतर जोडलेले कॅपेसिटन्स लाइन व्होल्टेजशी जोडलेले आहेत. इतर दोन लाइन व्होल्टेजमध्ये एक इंडक्टन्स आणि दुसरा कॅपेसिटन्स समाविष्ट आहे.

दोन- आणि तीन-चरण असंतुलित भार संतुलित करण्यासाठी, डेल्टामध्ये जोडलेल्या कॅपेसिटर बँकांच्या असमान कॅपेसिटन्सचे सर्किट वापरले जाते. काहीवेळा baluns विशेष ट्रान्सफॉर्मर्ससह वापरले जातात आणि ऑटोट्रान्सफॉर्मर्स.

बॅलन्समध्ये कॅपॅसिटर बॅंक असल्याने, जेथे मोड संतुलित असेल आणि त्याची भरपाई करण्यासाठी Q व्युत्पन्न होईल अशा सर्किट्सचा वापर करणे उचित आहे. एकाचवेळी मोड बॅलन्सिंग आणि Q नुकसान भरपाईसाठी उपकरणे विकसित होत आहेत.

0.38 kV च्या फोर-वायर सिटी नेटवर्कमधील असंतुलन कमी करणे शून्य-क्रम करंट I0 कमी करून आणि नेटवर्क घटकांमधील शून्य-क्रम प्रतिरोध Z0 कमी करून केले जाऊ शकते.

शून्य-अनुक्रम वर्तमान I0 ची घट मुख्यत्वे भारांच्या पुनर्वितरणाद्वारे प्राप्त केली जाते. लोड समीकरण नेटवर्क वापरून प्राप्त केले जाते ज्यामध्ये ट्रान्सफॉर्मरचे सर्व किंवा काही भाग कमी व्होल्टेजच्या बाजूने समांतर चालतात. 0.38 kV ओव्हरहेड लाईन्ससाठी शून्य-अनुक्रम प्रतिरोध Z0 ची घट सहज लक्षात येऊ शकते, ज्या सामान्यतः कमी भार घनता असलेल्या भागात बांधल्या जातात. केबल लाईन्ससाठी Z0 कमी करण्याची शक्यता, म्हणजे तटस्थ कंडक्टरचा क्रॉस-सेक्शन वाढवणे, योग्य तांत्रिक आणि आर्थिक गणनांसह विशेषतः न्याय्य असणे आवश्यक आहे.

वितरण ट्रान्सफॉर्मरच्या विंडिंग्जच्या कनेक्शन योजनेचा नेटवर्क.6-10 / 0.4 केव्हीमधील व्होल्टेज असंतुलनावर महत्त्वपूर्ण प्रभाव आहे.नेटवर्कमध्ये स्थापित केलेले बहुतेक वितरण ट्रान्सफॉर्मर शून्य (Y / Yo) सह तारा तारा आहेत. असे वितरण ट्रान्सफॉर्मर स्वस्त आहेत, परंतु उच्च शून्य-क्रम प्रतिरोध Z0 आहे.

वितरण ट्रान्सफॉर्मर्समुळे व्होल्टेज असंतुलन कमी करण्यासाठी, शून्य (डी / यो) किंवा स्टार-झिगझॅग (वाय / झेड) कनेक्शन योजनांसह स्टार-डेल्टा वापरण्याची शिफारस केली जाते. विषमता कमी करण्यासाठी सर्वात अनुकूल म्हणजे U / Z योजनेचा वापर. या कनेक्शनसह वितरण ट्रान्सफॉर्मर अधिक महाग आणि उत्पादनासाठी खूप श्रम-केंद्रित आहेत. म्हणून, भारांची असममितता आणि ओळींच्या शून्य-अनुक्रम प्रतिरोध Z0 मुळे ते मोठ्या विषमतेसह वापरले जाणे आवश्यक आहे.