మూడు-దశ సింగిల్-ఫేజ్ నెట్‌వర్క్‌లు

వ్యవసాయంలో, విద్యుత్ శక్తి మూడు-దశల నెట్వర్క్లలో వోల్టేజ్తో పంపిణీ చేయబడుతుంది, ఒక నియమం వలె, ట్రాన్స్ఫార్మర్ వినియోగదారు పాయింట్లతో 10 kV. తక్కువ ఎత్తైన భవనాలు కలిగిన చిన్న పట్టణాలు మరియు శివారు ప్రాంతాలకు విద్యుత్ సరఫరా కోసం యుటిలిటీ ప్రాక్టీస్ నుండి గణనీయమైన మార్పులు లేకుండా ఈ పంపిణీ వ్యవస్థను స్వీకరించారు. అయినప్పటికీ, గ్రామీణ పరిస్థితులలో విద్యుత్ లోడ్ యొక్క సాంద్రత నగరాల్లో కంటే చాలా తక్కువగా ఉంటుంది మరియు అందువల్ల విద్యుత్ పంపిణీ యొక్క ఆధునిక వ్యవస్థ అనేక సందర్భాల్లో వైర్ల యొక్క మెటల్ యొక్క గణనీయమైన అధిక వ్యయానికి దారితీస్తుంది.

దీని తీవ్రమైన ప్రతికూలత 380 V వోల్టేజ్‌తో కూడిన భారీ నెట్‌వర్క్‌లు. ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ స్టేషన్‌ల సాపేక్షంగా పెద్ద సామర్థ్యం కారణంగా (సగటున 63 - 100 kVA), ప్రతి ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ఒక ముఖ్యమైన ప్రాంతాన్ని అందిస్తుంది, దీనికి పెద్ద క్రాస్‌తో వైర్లను ఉపయోగించడం అవసరం. 380 V వోల్టేజ్ ఉన్న నెట్‌వర్క్‌లలోని విభాగం. దాని పైన ఫలితంగా, వైర్ మెటల్ సాధారణంగా 10 kV నెట్‌వర్క్‌ల కంటే 2 - 3 రెట్లు ఎక్కువ వినియోగించబడుతుంది.

ట్రాన్స్ఫార్మర్ స్టేషన్ల సంఖ్యను పెంచడం మరియు వాటి సగటు శక్తి మరియు సేవా వ్యాసార్థాన్ని తగ్గించడం ద్వారా తక్కువ-వోల్టేజ్ నెట్‌వర్క్‌లలో వైర్ వినియోగాన్ని తగ్గించవచ్చు. అయినప్పటికీ, మూడు-దశల ట్రాన్స్ఫార్మర్ స్టేషన్ సాపేక్షంగా ఖరీదైన నిర్మాణం, దీని ధర ఇన్స్టాల్ చేయబడిన ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క శక్తిలో తగ్గుదలతో కొద్దిగా తగ్గుతుంది. అందువల్ల, మూడు-దశల నెట్వర్క్లలో 40 లేదా 63 kVA కంటే తక్కువ ట్రాన్స్ఫార్మర్ స్టేషన్ యొక్క సగటు శక్తిని తగ్గించడం ట్రాన్స్ఫార్మర్ స్టేషన్ల మొత్తం వ్యయంలో అధిక పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది. అందువల్ల, తక్కువ-వోల్టేజ్ నెట్‌వర్క్‌లలో వైర్ల వినియోగాన్ని తగ్గించే ఈ మార్గం ఎల్లప్పుడూ ఆర్థికంగా ఉండదు.

మరోవైపు, మూడు-దశల విద్యుత్ పంపిణీలో, చిన్న వినియోగదారులకు మూడు 10 kV నెట్‌వర్క్ కండక్టర్లను సరఫరా చేయడం తరచుగా అవసరం. ఈ సందర్భంలో, వైర్ల యొక్క క్రాస్-సెక్షన్లు పరిస్థితులపై ఆధారపడి, అవసరమైన పైన తీసుకోబడతాయి వోల్టేజ్ నష్టం, అవి యాంత్రిక బలం పరంగా కనీస అనుమతించదగినవిగా ఎంపిక చేయబడ్డాయి. ఫలితంగా, అధిక వోల్టేజ్ నెట్వర్క్లో అదనపు మెటల్ వినియోగించబడుతుంది.

ప్రస్తుత విద్యుత్ పంపిణీ వ్యవస్థలోని లోపాలను అధిగమించడానికి, మిశ్రమ మూడు-దశల సింగిల్-ఫేజ్ పంపిణీ వ్యవస్థ.

మిశ్రమ విద్యుత్ పంపిణీ వ్యవస్థ యొక్క సారాంశం క్రింది విధంగా ఉంది.

1. 10 kV యొక్క వోల్టేజ్తో మిశ్రమ మూడు-దశల సింగిల్-ఫేజ్ లైన్లు ఉపయోగించబడతాయి, ఇక్కడ ప్రధాన పంక్తులు మూడు-దశలు మరియు అన్ని పెద్దవి, శక్తితో సహా, వినియోగదారులు వాటికి కనెక్ట్ చేయబడతారు. చిన్న వినియోగదారులు, ప్రధానంగా లైటింగ్ మరియు గృహ లోడ్లు, సింగిల్-ఫేజ్ 10 kV బ్రాంచ్ లైన్ల ద్వారా సరఫరా చేయబడతాయి.

2. సింగిల్-ఫేజ్ వినియోగదారులకు సరఫరా చేయడానికి తక్కువ-శక్తి సింగిల్-ఫేజ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ స్టేషన్లు ఉపయోగించబడతాయి.

మిశ్రమ మూడు-దశల సింగిల్-ఫేజ్ సిస్టమ్ ప్రకారం తయారు చేయబడిన ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ స్టేషన్‌లతో కూడిన నెట్‌వర్క్ యొక్క సుమారు రేఖాచిత్రం మూర్తి 1లో చూపబడింది.

అన్నం. 1. మిశ్రమ మూడు-దశల సింగిల్-ఫేజ్ నెట్‌వర్క్ యొక్క రేఖాచిత్రం యొక్క ఉదాహరణ

ఈ చార్ట్ నుండి చూడవచ్చు, ఎక్కువగా ఉన్న పెద్ద వినియోగదారులు శక్తి లోడ్ మూడు-దశల విద్యుత్ సరఫరాను కలిగి ఉంటుంది మరియు చిన్న వినియోగదారులు, ఎక్కువగా నివాస భవనాలు, సింగిల్-ఫేజ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ స్టేషన్ల ద్వారా శక్తిని పొందుతాయి. సింగిల్-ఫేజ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్లు దశల మధ్య వోల్టేజ్ ఉంటుంది.

సాంప్రదాయిక మూడు-దశల వ్యవస్థతో పోలిస్తే మిశ్రమ వ్యవస్థను ఉపయోగించడం వల్ల అధిక మరియు తక్కువ వోల్టేజ్ వైర్లలో 25 - 35% వరకు మెటల్ వినియోగాన్ని తగ్గించవచ్చని తులనాత్మక లెక్కలు చూపిస్తున్నాయి. ఇప్పటికే ఉన్న ధరలు మరియు పరికరాల రకాలలో నెట్వర్క్ యొక్క ప్రారంభ ధర మిశ్రమ వ్యవస్థను 5-10% మాత్రమే ఉపయోగించడం ద్వారా తగ్గించవచ్చు.

మిశ్రమ వ్యవస్థలో తయారు చేయబడిన అధిక-వోల్టేజ్ నెట్‌వర్క్‌లో, మూర్తి 1లో చూపిన విధంగా సింగిల్-ఫేజ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు 6 లేదా 10 kV యొక్క నెట్‌వర్క్ వోల్టేజ్ కోసం డెల్టా-కనెక్ట్ చేయబడతాయి.

అసమానంగా లోడ్ చేయబడిన మూడు-దశల నెట్‌వర్క్‌లో, దశల మధ్య లోడ్ల పంపిణీతో సంబంధం లేకుండా ఈ లోడ్‌ల వద్ద లీనియర్ వోల్టేజ్ నష్టాల మొత్తం మారదని నిరూపించబడింది, అనగా. dUab + dUbc + dUca = const.

ఆచరణలో, నెట్వర్క్కి కనెక్ట్ చేయబడిన సింగిల్-ఫేజ్ లోడ్ల యొక్క గణనీయమైన సంఖ్యలో ఎల్లప్పుడూ ఉన్నాయి. ఈ లోడ్‌లను పంపిణీ చేయవచ్చు, తద్వారా ముగింపు బిందువులకు దశ-నుండి-దశ వోల్టేజ్ నష్టాలు ఒకదానికొకటి సమానంగా ఉంటాయి: dUab ≈ dUbc ≈ dUca

ఈ సందర్భంలో, ఏకరీతిగా లోడ్ చేయని లైన్ యొక్క పనితీరు అదే పారామితులతో మూడు-దశల ఏకరీతిలో లోడ్ చేయబడిన లైన్ వలె ఉంటుంది. అన్ని ఇతర సందర్భాల్లో, పనితీరు తక్కువగా ఉంటుంది.

సహజంగానే, మిశ్రమ వ్యవస్థ కోసం నెట్‌వర్క్‌ను రూపొందించేటప్పుడు, దశ-నుండి-దశ వోల్టేజ్ నష్టాల మధ్య సమానత్వం యొక్క స్థితిని సాధించడానికి, తదనుగుణంగా లోడ్లను పంపిణీ చేయడం ద్వారా ఇది అవసరం. ఈ సందర్భంలో, మూడు-దశల లైన్‌లోని వోల్టేజ్ నష్టాలు సుష్ట లోడ్ కోసం సూత్రాల ద్వారా నిర్ణయించబడతాయి మరియు అవి సాధ్యమైనంత తక్కువ విలువను కలిగి ఉంటాయి. ఈ సందర్భంలో గణన చాలా సరళీకృతం చేయబడింది.

10 kV నెట్‌వర్క్ నుండి సింగిల్-ఫేజ్ శాఖలు ఒకే క్రాస్-సెక్షన్‌తో మూడు-దశల శాఖల కంటే 2-6 రెట్లు తక్కువ బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను కలిగి ఉంటాయి. అయినప్పటికీ, తక్కువ-శక్తి ట్రాన్స్ఫార్మర్ స్టేషన్లతో, చాలా తరచుగా బ్రాంచ్ వైర్ల యొక్క క్రాస్-సెక్షన్ యాంత్రిక కారణాల కోసం కనీస అనుమతితో నిర్ణయించబడుతుంది. ఈ సందర్భంలో, అవి సింగిల్-ఫేజ్, శాఖలు మూడు బదులుగా అదే క్రాస్-సెక్షన్ యొక్క రెండు వైర్లు కలిగి ఉంటాయి మరియు మెటల్ వైర్ యొక్క ఆర్థిక వ్యవస్థ 33%.

మిశ్రమ వ్యవస్థ ప్రకారం ఒకే-దశ తక్కువ-వోల్టేజ్ నెట్వర్క్ సగటు కండక్టర్తో మూడు-వైర్ తయారు చేయబడుతుంది. మధ్య మరియు ముగింపు వైర్ల మధ్య వోల్టేజ్ 220 V (Fig. 2), మరియు ముగింపు తీగల మధ్య 440 V. మధ్య వైర్ గ్రౌన్దేడ్ న్యూట్రల్‌తో 380 V సిస్టమ్‌లోని తటస్థ వైర్ వలె అదే విధంగా గ్రౌన్దేడ్ చేయబడింది మరియు పరికరాల యొక్క మెటల్ భాగాలు కూడా దానికి అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. మధ్య మరియు బయటి వైర్ల మధ్య లైటింగ్ ఆన్ చేయబడింది మరియు బయటి వైర్ల మధ్య శక్తి ఉంటుంది. చిన్న 2 kVA ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు రెండు తక్కువ వోల్టేజ్ అవుట్‌పుట్‌లను కలిగి ఉంటాయి - 220 లేదా 127 V.

సింగిల్-ఫేజ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ స్టేషన్‌లు మూర్తి 2లో చూపిన స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం ప్రకారం అమలు చేయబడతాయి.

అన్నం. 2. సింగిల్-ఫేజ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ స్టేషన్ యొక్క పథకం

ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు సాధారణ 10 kV ఇంటర్మీడియట్ నెట్‌వర్క్ మద్దతుపై నిలిపివేయబడ్డాయి.వారు ప్రక్కనే ఉన్న మద్దతుపై ఇన్స్టాల్ చేయబడిన డిస్కనెక్టర్ ద్వారా అధిక-వోల్టేజ్ నెట్వర్క్కి కనెక్ట్ చేయబడతారు. అధిక వోల్టేజ్ ఫ్యూజ్‌లతో షార్ట్ సర్క్యూట్‌ల నుండి ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు రక్షించబడతాయి.

తక్కువ వోల్టేజ్ వైపు, సర్క్యూట్ బ్రేకర్ మరియు ఫ్యూజులు చిన్న పెట్టెలో అమర్చబడి ఉంటాయి.

ఒక మిశ్రమ వ్యవస్థతో 1 kV వరకు వోల్టేజ్తో లైన్లు సంప్రదాయ నెట్వర్క్లలో నిర్వహించబడతాయి. మార్గాలు ఏకీభవించినట్లయితే, అధిక వోల్టేజ్ లైన్లతో అదే మద్దతుపై వాటిని వేలాడదీయాలని సిఫార్సు చేయబడింది.

మిక్స్డ్ సిస్టమ్ కేసుల్లో మెజారిటీలో, మూడు-దశల లైన్ల నుండి అందించబడిన మూడు-దశల ఇండక్షన్ మోటార్లు సాధారణంగా ఉపయోగించబడతాయి. సింగిల్-ఫేజ్ పవర్ మాత్రమే అందుబాటులో ఉన్న ప్రదేశాలలో తక్కువ పవర్ సింగిల్-ఫేజ్ ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు ఉపయోగించబడతాయి, ఉదాహరణకు, ఫీల్డ్ మిల్లులో పోర్టబుల్ పొయ్యిపై ఫ్యాన్ మోటారు, రైల్వే జంక్షన్‌లో పంప్ మోటారు మొదలైనవి. సాధారణంగా, అటువంటి మోటారుల శక్తి 1 - 2 kW మరియు అరుదుగా 3 - 4 kW.

సింగిల్-ఫేజ్ నెట్వర్క్లలో ప్రారంభ కెపాసిటర్లతో ప్రత్యేక అసమకాలిక ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు ఉపయోగించడం ఉత్తమం. ప్రత్యేక మోటార్లు లేనప్పుడు, మీరు కెపాసిటర్లు లేదా క్రియాశీల నిరోధకతల రూపంలో ప్రారంభ పరికరాలతో 380/220 V యొక్క వోల్టేజ్తో ప్రామాణిక మూడు-దశల ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు ఉపయోగించవచ్చు.

440 V యొక్క వోల్టేజ్ వద్ద క్రియాశీల ప్రారంభ నిరోధకత కలిగిన మోటారు యొక్క ప్రారంభ టార్క్ మూడు-దశల మోడ్‌లో మోటారు యొక్క రేటెడ్ టార్క్‌లో 0.4, ఇది సింగిల్-ఫేజ్ మోడ్‌లో రేటెడ్ టార్క్ యొక్క 0.65-1.0కి అనుగుణంగా ఉంటుంది.

పని చేసే యంత్రం కోసం ప్రారంభ టార్క్ 0.5 Mn కంటే ఎక్కువగా ఉంటే, ఒక పెద్ద శక్తితో ఒక మోటారు ఎంపిక చేయబడుతుంది లేదా అది సామర్థ్య సర్క్యూట్ ప్రకారం కనెక్ట్ చేయబడింది.ప్రారంభ సామర్థ్యాన్ని ఆన్ చేసినప్పుడు, మోటారు టార్క్ మూడు-దశల మోడ్‌లో రేట్ చేయబడిన టార్క్‌కు దాదాపు సమానంగా ఉంటుంది.

10 kVA ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ నుండి ఫీడ్ చేసినప్పుడు, 4.5 kW వరకు మూడు-దశల మోడ్‌లో రేట్ చేయబడిన శక్తితో మోటార్లు ప్రారంభించబడతాయి.

సింగిల్-ఫేజ్ మోటార్లు, ప్రత్యేక నిర్మాణం మరియు మూడు-దశల మోటార్లు నుండి మార్చబడతాయి, అదే శక్తి యొక్క మూడు-దశల మోటార్లు కంటే 1.5-2 రెట్లు ఎక్కువ ఖరీదైనవి. ఏది ఏమైనప్పటికీ, మిశ్రమ విద్యుత్ పంపిణీ వ్యవస్థను ఉపయోగించి నెట్‌వర్క్‌ను నిర్మించడం మరియు నిర్వహించడం ద్వారా పొందే పొదుపుతో పోలిస్తే మోటారుల ధరలో పెరుగుదల చాలా తక్కువ.

అధిక-వోల్టేజ్ నెట్‌వర్క్‌లో సింగిల్-ఫేజ్ మరియు మూడు-దశల శక్తి మధ్య నిష్పత్తి లోడ్ యొక్క స్వభావం మరియు దాని ప్లేస్‌మెంట్ యొక్క పరిస్థితులపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

చాలా గ్రామీణ ప్రాంతాలకు, 10 kV వోల్టేజీతో సింగిల్-ఫేజ్ హై-వోల్టేజ్ లైన్లు ప్రధానంగా రెండు సందర్భాలలో ప్రబలంగా ఉంటాయి:

1) నివాస భవనాల ప్రధాన భారంతో పెద్ద గ్రామాల శివార్లలో,

2) సమీప భవిష్యత్తులో విద్యుత్ అభివృద్ధిని ఊహించని చిన్న స్థావరాల విభజన కోసం శాఖలుగా.

నెట్‌వర్క్ ఖర్చులను పెంచకుండా మెటల్ వైర్‌లో గణనీయమైన పొదుపులు సాధించినప్పుడు సింగిల్-ఫేజ్ పవర్ యొక్క ఉపయోగం ఆర్థికంగా సాధ్యమయ్యేదిగా పరిగణించాలి. ఈ పరిస్థితి, ఒక నియమం వలె, ఒకే-దశ సర్క్యూట్ యొక్క ఉపయోగం అధిక-వోల్టేజ్ నెట్వర్క్ యొక్క పొడవులో గణనీయమైన పెరుగుదలకు దారితీయని సందర్భాలలో సాధ్యమవుతుంది.

I. A. బుడ్జ్కో