ट्रांसफॉर्मरों का समानांतर संचालन: भार साझाकरण, %Z मिलान, और वे त्रुटियाँ जो उपयोगिताओं को डाउनटाइम की लागत देती हैं

दो गर्मियों पहले, टेक्सास में एक ऊर्जा आपूर्ति कंपनी ने एक बढ़ते हुए आवासीय फीडर को संभालने के लिए मौजूदा इकाई के बगल में एक दूसरा १,००० kVA पैड-माउंटेड ट्रांसफॉर्मर लगाया। योजना सरल लग रही थी: दोनों इकाइयों के द्वितीयकों को एक सामान्य बस पर समानांतर जोड़ा जाए और दोनों इकाइयाँ लोड को साझा करें। कागज पर दोनों नामपट्टिकाएँ मेल खाती थीं। क्षेत्र में, पहले संयोजन प्रयास ने एक तीव्र गुनगुनाहट, निम्न-वोल्टेज पक्ष पर एक फ्यूज लिंक के फट जाने और एक उप-केंद्र के दोपहर भर बंद रहने का कारण बना। कारण खराब उपकरण नहीं था — यह एक प्रतिबाधा अमेल था जिसकी जाँच चालू करने से पहले किसी ने नहीं की थी। ट्रांसफॉर्मरों का एकल-रेखा आरेख में सीधा-सा लगता है, और यह उन विवरणों को दंडित करता है जिनकी कोई जाँच नहीं करता।

उपयोगिताओं और संयंत्रों द्वारा ट्रांसफॉर्मर्स को समानांतर में चलाने का कारण

एक बस पर दो इकाइयों को चलाना अब कोई विशेष मामला नहीं है। भार एकल इकाई के आदेश देने और डिलीवर करने की तुलना में तेज़ी से बढ़ता है, इसलिए स्वामी क्षमता को चरणबद्ध तरीके से स्थापित करते हैं: अभी एक ट्रांसफॉर्मर स्थापित करें, और जब फीडर भर जाए, तो दूसरा ट्रांसफॉर्मर समानांतर में जोड़ें। उपयोगिताएँ रखरखाव के लिए एक इकाई को बाहर लेने के लिए इकाइयों को समानांतर में जोड़ती हैं, बिना ग्राहकों को बिजली कटौती के बिना। औद्योगिक संयंत्र छोटी इकाइयों को समानांतर में जोड़ते हैं क्योंकि दो संकुचित ट्रांसफॉर्मर एक इमारत में फिट हो जाते हैं, जहाँ एक बड़ी इकाई फिट नहीं हो सकती। हर मामले में लक्ष्य एक ही है — एक बस, दो स्रोत, और भार स्वचालित रूप से साझा किया जाता है।

समस्या यह है कि समानांतर इकाइयाँ केवल तभी भार को अपेक्षित तरीके से विभाजित करती हैं जब उनकी विद्युत विशेषताएँ सटीक रूप से मेल खाती हों। यदि कोई एक शर्त गलत हो जाए, तो युग्म एकल २,००० kVA बैंक की तरह काम करना बंद कर देता है और दो मशीनों की तरह व्यवहार करने लगता है जो एक-दूसरे के खिलाफ लड़ रही हों। ये विफलताएँ अतितापन, फ्यूज़ के संचालन और सुरक्षा ट्रिप्स के रूप में प्रकट होती हैं — हमेशा सबसे खराब समय पर, आमतौर पर वारंटी संबंधित बातचीत समाप्त होने के बाद।

 

ट्रांसफॉर्मर्स के सुरक्षित समानांतर संचालन के लिए शर्तें

दो ट्रांसफॉर्मर्स को एक सामान्य बस से जोड़ने से पहले पाँच शर्तें पूरी होनी चाहिए:

• समान फेज क्रम और समान फेज विस्थापन (वेक्टर समूह)। एक Dyn11 इकाई, बिना किसी फेज-कोण समस्या के, Dyn1 या Yyn0 इकाई के साथ समानांतर नहीं चल सकती है।
• संचालन टैप पर वोल्टेज अनुपात समान होने चाहिए, लगभग ०.५ प्रतिशत के भीतर। गैर-मानक टैप स्थितियाँ भी मायने रखती हैं — दोनों इकाइयाँ एक ही टैप पर होनी चाहिए।
• प्रतिशत प्रतिबाधा लगभग समान होनी चाहिए, एक-दूसरे से लगभग १० प्रतिशत के भीतर। %Z मान जितने निकट होंगे, भार विभाजन उतना ही न्यायसंगत होगा।
• अनुकूल लघु-परिपथ क्षमता और सुरक्षा। बस, फ्यूज़ और ब्रेकर दोनों इकाइयों के संयुक्त दोष योगदान को संभालने में सक्षम होने चाहिए।
• समान प्रणाली आवृत्ति और एक सामान्य संदर्भ — विभिन्न ग्रिड के लिए डिज़ाइन की गई दो इकाइयाँ एक ही बस पर नहीं चल सकती हैं।

ये वाक्य पाठ्यपुस्तक की पंक्तियों जैसे लगते हैं, जब तक कि कोई वास्तविक परियोजना चर्चा में न हो। किसी समानांतर प्रस्ताव से पहले, हमारे इंजीनियर नियमित परीक्षण रिपोर्टों में दर्ज मापे गए मानों की तुलना करते हैं — नामपट्टिका पर दिए गए वादों की नहीं। वास्तविक संचालन टैप पर मापा गया %Z और मापा गया अनुपात ही यह निर्धारित करते हैं कि क्या दो इकाइयाँ सुरक्षित रूप से एक बस को साझा कर सकती हैं।

 

लोड शेयरिंग और %Z: जहाँ गणित का दांत चबाता है

समानांतर संचालन का मूल नियम ट्रांसफॉर्मरों का यह भार प्रतिबाधा द्वारा, न कि अच्छी इच्छा द्वारा विभाजित होता है। समान रेटिंग की दो इकाइयों के लिए, प्रत्येक द्वारा ले जाए गए किलोवोल्ट-एम्पियर का मान उसकी स्वयं की %Z के व्युत्क्रमानुपाती होता है: कम प्रतिबाधा वाली इकाई अधिक भार लेती है। मान लीजिए दो १,००० किलोवोल्ट-एम्पियर की इकाइयाँ हैं, जिनके नामपट्टों पर क्रमशः ५.५ प्रतिशत और ६.५ प्रतिशत प्रतिबाधा अंकित है। २,००० किलोवोल्ट-एम्पियर के कुल बैंक भार पर, ५.५ प्रतिशत वाली इकाई लगभग १,०८३ किलोवोल्ट-एम्पियर — अपनी रेटिंग का १०८ प्रतिशत — ले जाने का प्रयास करती है, जबकि ६.५ प्रतिशत वाली इकाई केवल ९१७ किलोवोल्ट-एम्पियर पर काम करती है। कम प्रतिबाधा वाली इकाई १०० प्रतिशत भार तक पहुँच जाती है जब बैंक का कुल भार लगभग १,८४६ किलोवोल्ट-एम्पियर होता है, जो मालिक द्वारा भुगतान की गई क्षमता का लगभग ९२ प्रतिशत है।

बैंक: दो १,००० किलोवोल्ट-एम्पियर की इकाइयाँ	असमान %Z (५.५% / ६.५%)	समान %Z (५.५% / ५.५%)
कुल २,००० किलोवोल्ट-एम्पियर पर भार विभाजन	१,०८३ किलोवोल्ट-एम्पियर / ९१७ किलोवोल्ट-एम्पियर (१०८% / ९२%)	१,००० किलोवोल्ट-एम्पियर / १,००० किलोवोल्ट-एम्पियर (१००% / १००%)
एक इकाई के १००% तक पहुँचने से पहले उपयोग में लाई जा सकने वाली बैंक क्षमता	लगभग १,८४६ किलोवोल्ट-एम्पियर (९२%)	२,००० किलोवोल्ट-एम्पियर (१००%)
पूर्ण बैंक लोड पर जोखिम	निचले-%Z यूनिट का अत्यधिक तापन, तीव्र आयु वृद्धि और ट्रिप होना	इम्पीडेंस से कोई नहीं

इसीलिए दो "समान" यूनिटों के नामपट्ट इम्पीडेंस में एक पूर्ण अंक का अंतर होने पर बैंक को उससे भी पहले डीरेट कर दिया जाता है जब उसे ऊर्जित भी नहीं किया गया होता। समाधान एक बड़े फ्यूज का उपयोग नहीं है। यह या तो विनिर्देश में %Z का मिलान करना है — दोनों कारखानों से मुख्य टैप पर मापे गए मान माँगें — या कम बैंक रेटिंग को स्वीकार करना और सुरक्षा सेटिंग्स में इसका उल्लेख करना है।

के लिए ट्रांसफार्मर लोड शेयरिंग , विभिन्न रेटिंग्स के लिए वही व्युत्क्रम नियम लागू होता है: प्रत्येक यूनिट अपनी रेटेड kVA को अपने %Z से विभाजित करके योगदान देती है, और युग्म केवल तभी समानुपातिक रूप से लोड साझा करता है जब %Z मान निकट हों। जब कोई मालिक हमसे पूछता है कि क्या एक 750 kVA यूनिट एक 1,000 kVA यूनिट के साथ समानांतर कार्य कर सकती है, तो हमारा उत्तर उसी प्रश्न से शुरू होता है — मापे गए इम्पीडेंस क्या हैं, और दोनों यूनिट किस टैप पर संचालित होंगी?

 

परिसंचरण धारा: जब अनुपात मेल नहीं खाते हैं तो क्या होता है

वोल्टेज अनुपात का असंगति के कारण दो समानांतर इकाइयों के बीच एक धारा प्रवाहित होती है, भले ही बस पर कोई लोड न हो। इंजीनियर इसे कहते हैं परिसंचरण धारा और यह केवल दोनों इकाइयों के प्रतिबाधा के योग द्वारा सीमित होती है। एक त्वरित जाँच के रूप में, दो इकाइयों के बीच २.५ प्रतिशत टैप अंतर, जिनमें प्रत्येक की प्रतिबाधा ५.५ प्रतिशत है, लगभग ०.०२५ / (०.०५५ + ०.०५५) — अर्थात् नो-लोड पर नाममात्र धारा का लगभग २३ प्रतिशत — परिसंचरण करता है। यह धारा हानि उत्पन्न करती है, दोनों टैंकों को गर्म करती है और कोई उपयोगी कार्य किए बिना वाइंडिंग के तापमान को बढ़ा देती है। ०.५ प्रतिशत अनुपात अंतर नो-लोड परिसंचरण घटक को लगभग ५ प्रतिशत के निकट रखता है, जिसी कारण सामान्य नियम है कि "अनुपात को आधे प्रतिशत के भीतर मिलाया जाए।"

अनुपात का असंगत होना भार के तहत भार-वितरण को भी विकृत कर देता है, जिससे उच्च-अनुपात वाली इकाई अधिक उत्तेजित होने की ओर धकेली जाती है और युग्म असंतुलित तापन की ओर बढ़ जाता है। चरण-कोण की गलतियाँ और भी गंभीर हैं: असंगत सदिश समूहों वाली इकाइयों को जोड़ना बस बसबार के माध्यम से एक लघु-परिपथ है, और सुरक्षा प्रणाली तब तक कार्य कर जाती है जब तक कोई मीटर पढ़ने का समय नहीं पाता। हमारे द्वारा देखी गई प्रत्येक समानांतर स्थापना बसबार पर चरण-क्रम की जाँच के साथ शुरू होती है — इसलिए नहीं कि इंजीनियर नामपट्टिकाओं पर संदेह करते हैं, बल्कि इसलिए कि एक उलटा केबल ढूँढ़ना एक जले हुए ट्रांसफॉर्मर बैंक की तुलना में कहीं सस्ता है।

 

समानांतर करने से पहले परीक्षण रिपोर्ट पर क्या सत्यापित करना है

हमारे द्वारा भेजी जाने वाली प्रत्येक इकाई के साथ एक नियमित परीक्षण रिपोर्ट शामिल होती है, जिसमें उन संख्याओं का समावेश होता है जो एक समानांतर अध्ययन के लिए आवश्यक हैं। जब आप किसी नए ट्रांसफॉर्मर को मौजूदा उपकरणों के साथ समानांतर करने जा रहे हों, तो दोनों इकाइयों की रिपोर्टों से इन पाँच मानों को निकाल लें:

• मुख्य टैप पर मापा गया %Z, समान आधार पर — गारंटी दी गई नामपट्टिका की आंकड़ा नहीं।
• कार्य करते समय ऑपरेटिंग टैप पर मापा गया वोल्टेज अनुपात, जिसमें आप जिन ऑफ-नॉमिनल टैप्स का उपयोग करने की योजना बना रहे हैं, उनका भी समावेश होता है।
• वेक्टर समूह या चरण विस्थापन, और पहली बंद करने से पहले साइट पर चरण-क्रम जाँच।
• नो-लोड हानि और लोड हानि — ये दोनों युग्म की दक्षता निर्धारित करते हैं और कोर या वाइंडिंग में अंतर को उजागर करते हैं।
• टैप चेंजर की स्थिति और सीमा, ताकि दोनों इकाइयों को एक ही टैप पर सेट किया जा सके और वहाँ बनी रहें।

इन संख्याओं को उत्पन्न करने वाली परीक्षण प्रक्रियाएँ IEEE C57.12.90 में परिभाषित हैं, जो तरल-आवृत ट्रांसफॉर्मर्स के लिए मानक परीक्षण कोड है , और रेटिंग तथा नामपट्टिका परंपराएँ IEC 60076-1 से आती हैं, जिसका क्षेत्र निम्नलिखित पर है: IEC वेबस्टोर पृष्ठ । यदि कोई आपूर्तिकर्ता सटीक इकाई के लिए मापी गई प्रतिबाधा और अनुपात डेटा उत्पन्न नहीं कर सकता है, तो उस इकाई को किसी भी चीज़ के साथ समानांतर नहीं किया जाना चाहिए।

 

रायन इलेक्ट्रिक में दो इकाइयों के शिप करने से पहले हम क्या जाँच करते हैं

2023 से ईटन के संयुक्त उद्यम के साझेदार के रूप में, हमारे पास यूएल, सीएसए, आईईईई और डेक्रा के प्रमाणपत्र हैं, 1,20,000 वर्ग मीटर का निर्माण आधार, और 37 पेटेंट हैं। हम समानांतर-तैयार ऑर्डर को एक दस्तावेज़ीकरण अभ्यास के रूप में मानते हैं, न कि एक वादा के रूप में। जब कोई खरीदार हमें बताता है कि दो इकाइयाँ एक बस पर चलेंगी, तो हम मुख्य और गैर-नाममात्र टैप्स पर मापे गए %Z को रिकॉर्ड करते हैं, आईईईई सी57.12.90 के अनुसार नियमित परीक्षण करते हैं, और परीक्षण रिपोर्ट में प्रतिबाधा और अनुपात को इस तरह से बताते हैं कि साइट इंजीनियर को कारखाने को फोन करने की आवश्यकता न पड़े।

व्यावहारिक सलाह संक्षिप्त है। में ट्रांसफॉर्मरों का , युग्म की गुणवत्ता केवल सबसे कम मिलान वाले पैरामीटर के बराबर होती है — और सबसे कम मिलान वाला पैरामीटर आमतौर पर किसी ऐसी परीक्षण रिपोर्ट के छोटे अक्षरों में पाया जाता है, जिसकी किसी ने तुलना नहीं की होती। यदि आप किसी मौजूदा बैंक में एक इकाई जोड़ रहे हैं, तो अपने आरएफक्यू के साथ पुरानी इकाई की परीक्षण रिपोर्ट भेजें, और हम मूल्य प्रस्ताव देने से पहले प्रतिबाधा और अनुपात की तुलना करेंगे। यह एकल कदम उन अमेलों को पकड़ चुका है जो बैंक की क्षमता को कम कर देते या पहले दिन ही फ्यूज को जला देते।

क्या आप किसी नए ट्रांसफॉर्मर को मौजूदा उपकरणों के समानांतर जोड़ने की योजना बना रहे हैं? अपनी मौजूदा इकाई की परीक्षण रिपोर्ट और नई रेटिंग ryantransformers.com के माध्यम से भेजें — हमारे इंजीनियर %Z, अनुपात और वेक्टर समूह संगतता की जाँच करेंगे और ऐसी इकाइयों का मूल्य प्रस्ताव देंगे जो एकल-रेखा आरेख में वादा किए गए अनुसार भार को साझा करेंगी।

लेखक के बारे में — यह लेख रायन इलेक्ट्रिक की इंजीनियरिंग टीम द्वारा लिखा गया था, जो एकटन का संयुक्त उद्यम भागीदार और जियांगसू, चीन में यूएल/सीएसए-प्रमाणित ट्रांसफॉर्मर निर्माता है, जो उत्तर अमेरिका, दक्षिण पूर्व एशिया, मध्य पूर्व और अफ्रीका में उपयोगिता, नवीकरणीय और औद्योगिक ग्राहकों की सेवा करता है।