ग्रामीण विद्युत ग्रिड वितरण ट्रान्सफोर्मरहरूको दोषका बारेमा चर्चा

1. परिचय

दीर्घकालिक संचालन के कारण, ग्रामीण विद्युत नेटवर्क में वितरण ट्रान्सफोर्मरों के दोष और दुर्घटनाओं को पूरी तरह से रोका नहीं जा सकता। इन दोषों और दुर्घटनाओं का कारण बाहरी बल जैसे नुकसान और प्रभाव, और अप्रतिरोध्य प्राकृतिक आपदाएं जैसे बिजली का आघात होता है। इसके साथ ही, कुछ ग्रामीण क्षेत्रों में, निम्न-वोल्टेज लाइनों का अपर्याप्त रखरखाव किया जाता है, जिससे अक्सर ओवरलोडिंग और शॉर्ट-सर्किट होता है, जो वितरण ट्रान्सफोर्मरों को जलाने का कारण बनता है। यह विफलताओं का एक प्रमुख कारण बन गया है।

ग्रामीण विद्युत नेटवर्क में वितरण ट्रान्सफोर्मरों के जलने से रोकने और उनकी संचालन विफलताओं को कम करने के लिए, इस लेख में वितरण ट्रान्सफोर्मरों के कुछ प्रमुख दोष प्रकारों और कारणों का सारांश और विश्लेषण किया गया है, रोकथाम उपायों का अध्ययन किया गया है, वितरण ट्रान्सफोर्मरों के संभावित खतरों और कमजोर बिंदुओं का अधिक अध्ययन और संबोधन किया गया है, वितरण ट्रान्सफोर्मरों के जलने के दोषों के घटित होने को प्रभावी रूप से रोका और रोकथाम की गई है, और इस प्रकार ग्रामीण विद्युत नेटवर्क की विद्युत प्रदान की विश्वसनीयता में सुधार किया गया है।

वर्तमान में, ग्रामीण विद्युत नेटवर्क में प्रयोग किए जाने वाले वितरण ट्रान्सफोर्मर मुख्य रूप से तेल-सिक्त वितरण ट्रान्सफोर्मर हैं। ऐसे ट्रान्सफोर्मरों के दोष आमतौर पर आंतरिक और बाहरी दोषों में वर्गीकृत किए जाते हैं। आंतरिक दोष ट्रान्सफोर्मर टैंक के भीतर होने वाले विभिन्न दोषों से संबंधित हैं। मुख्य प्रकारों में विंडिंग के बीच फेज-से-फेज शॉर्ट-सर्किट, विंडिंग के अंदर टर्न-से-टर्न शॉर्ट-सर्किट, और विंडिंग या लीड-आउट्स का आवरण के साथ ग्राउंडिंग दोष शामिल हैं। बाहरी दोष ट्रान्सफोर्मर टैंक के बाहरी इन्सुलेटिंग बुशिंग और उनके लीड-आउट्स पर होने वाले विभिन्न दोषों से संबंधित हैं। मुख्य प्रकारों में इन्सुलेटिंग बुशिंग के फ्लैशओवर या टूटने से ग्राउंडिंग, और निम्न-वोल्टेज आउटलेट लाइनों का फेज-से-फेज शॉर्ट-सर्किट या ग्राउंडिंग शामिल हैं।

चूँकि वितरण ट्रान्सफोर्मरों के दोषों की एक विस्तृत श्रेणी होती है, इसलिए विशिष्ट वर्गीकरण विधियों की संख्या बहुत अधिक होती है। उदाहरण के लिए, सर्किट लूप के दृष्टिकोण से, वे मुख्य रूप से सर्किट दोष, मैग्नेटिक सर्किट दोष और तेल-सर्किट दोष में वर्गीकृत किए जाते हैं। यदि वितरण ट्रान्सफोर्मर की मुख्य संरचना के आधार पर वर्गीकृत किया जाए, तो वे विंडिंग दोष, कोर दोष, तेल-गुणवत्ता दोष, और अनुपात चेंजर दोष में विभाजित हो सकते हैं। परंपरागत रूप से, वितरण ट्रान्सफोर्मरों के दोष प्रकार आमतौर पर सामान्य दोष-प्रविष्ट क्षेत्रों, जैसे इन्सुलेशन दोष, कोर दोष, टैप-चेंजर दोष आदि के आधार पर वर्गीकृत किए जाते हैं। इनमें से, वितरण ट्रान्सफोर्मर आउटलेट शॉर्ट-सर्किट दोष ट्रान्सफोर्मर के लिए और वर्तमान में घटना दर की दृष्टि से सबसे गंभीर प्रभाव डालता है। साथ ही, वितरण ट्रान्सफोर्मर लीकेज दोष भी होते हैं। इन सभी विभिन्न प्रकार के दोष थर्मल दोष, इलेक्ट्रिकल दोष, या दोनों थर्मल और डिस्चार्ज दोषों को दर्शा सकते हैं। हालांकि, सामान्य परिस्थितियों में वितरण ट्रान्सफोर्मर का लीकेज दोष थर्मल या इलेक्ट्रिकल दोष के लक्षण नहीं दिखाता है।

इसलिए, वितरण ट्रान्सफोर्मरों के दोष प्रकारों को एक विशिष्ट ढांचे के भीतर वर्गीकृत करना मुश्किल है। यह लेख वितरण ट्रान्सफोर्मरों के अपेक्षाकृत सामान्य और व्यापक दोष प्रकारों, जैसे शॉर्ट-सर्किट दोष, डिस्चार्ज दोष, इन्सुलेशन दोष, कोर दोष, टैप-चेंजर दोष, तेल-गैस लीकेज दोष, बाहरी बल नुकसान दोष, और फ्यूज सुरक्षा दोष का उपयोग करता है। प्रत्येक प्रकार का उसके कारण और संबंधित तकनीकी उपायों के आधार पर अलग-अलग विचार किया गया है।

2. वितरण ट्रान्सफोर्मरों का दोष विश्लेषण
2.1 शॉर्ट-सर्किट दोष
2.1.1 दोष कारण विश्लेषण

वितरण ट्रान्सफोर्मरों के शॉर्ट-सर्किट दोष मुख्य रूप से वितरण ट्रान्सफोर्मरों के आउटलेट शॉर्ट-सर्किट, और आंतरिक लीड-आउट्स या विंडिंग से ग्राउंड तक या फेजों के बीच शॉर्ट-सर्किट, जो विफलताओं का कारण बनते हैं, से संबंधित हैं।

वितरण ट्रान्सफोर्मरों के सामान्य संचालन के दौरान, आउटलेट शॉर्ट-सर्किट दोषों से होने वाला नुकसान अपेक्षाकृत गंभीर होता है। संबंधित आंकड़ों के अनुसार, ग्रामीण विद्युत नेटवर्क में वितरण ट्रान्सफोर्मरों पर शॉर्ट-सर्किट दोष धारा के प्रभाव से प्रत्यक्ष रूप से होने वाले दोषों का लगभग 40% हिस्सा है। ऐसे बहुत सारे मामले हैं। विशेष रूप से, जब वितरण ट्रान्सफोर्मर में निम्न-वोल्टेज आउटलेट शॉर्ट-सर्किट होता है, तो आमतौर पर विंडिंग को बदलना पड़ता है। गंभीर मामलों में, सभी विंडिंग को बदलना पड़ सकता है, जिससे बहुत गंभीर परिणाम और नुकसान होता है। इसलिए, इसे पर्याप्त ध्यान देना चाहिए।

आउटलेट शॉर्ट-सर्किट द्वारा वितरण ट्रान्सफोर्मरों पर प्रभाव मुख्य रूप से निम्नलिखित दो पहलुओं में शामिल हैं:
शॉर्ट-सर्किट धारा द्वारा उत्पन्न इन्सुलेशन ओवरहीटिंग दोष
कुछ ग्रामीण निम्न-वोल्टेज लाइनों के अपर्याप्त रखरखाव के कारण, ओवरलोडिंग और शॉर्ट-सर्किट अक्सर होते हैं। जब वितरण ट्रान्सफोर्मर में अचानक शॉर्ट-सर्किट होता है, तो इसकी उच्च-वोल्टेज और निम्न-वोल्टेज विंडिंग दोनों में एक साथ अपने अनुमानित मान से दहाई गुना शॉर्ट-सर्किट धारा गुजर सकती है। यह बहुत अधिक गर्मी उत्पन्न करता है, जिससे वितरण ट्रान्सफोर्मर गंभीर रूप से गर्म हो जाता है और कोइल का तापमान तेजी से बढ़ता है, जिससे इन्सुलेशन पुराना हो जाता है। जब वितरण ट्रान्सफोर्मर की शॉर्ट-सर्किट धारा को सहन करने की क्षमता अपर्याप्त होती है और उसकी थर्मल स्थिरता खराब होती है, तो वितरण ट्रान्सफोर्मर का इन्सुलेशन सामग्री गंभीर रूप से नुकसान पहुंचती है, जिससे वितरण ट्रान्सफोर्मर का ब्रेकडाउन और नुकसान होता है।
शॉर्ट-सर्किट इलेक्ट्रोडाइनामिक बल द्वारा उत्पन्न विंडिंग विकृति दोष
जब वितरण ट्रान्सफोर्मर पर शॉर्ट-सर्किट का प्रभाव पड़ता है, यदि शॉर्ट-सर्किट धारा छोटी होती है और फ्यूज सही तरीके से फट जाता है, तो विंडिंग विकृति छोटी होती है। यदि शॉर्ट-सर्किट धारा बड़ी होती है और फ्यूज देरी से या फटने की विफलता होती है, तो द्वितीयक भाग पर अपने अनुमानित धारा से 20-30 गुना अधिक शॉर्ट-सर्किट धारा उत्पन्न होती है। वितरण ट्रान्सफोर्मर का प्राथमिक भाग द्वितीयक भाग की शॉर्ट-सर्किट धारा के डिमैग्नेटाइजिंग प्रभाव को विरोध करने के लिए अवश्य ही बड़ी धारा उत्पन्न करेगा। बड़ी धारा कोइल के अंदर एक महत्वपूर्ण यांत्रिक तनाव उत्पन्न करती है, जिससे कोइल दब जाती है, विस्थापित होती है, या विकृत हो जाती है, इन्सुलेशन पैड और प्लेट ढीले हो जाते हैं, कोर क्लाम्पिंग बोल्ट ढीले हो जाते हैं, उच्च-वोल्टेज कोइल विकृत या फट जाती है, और अंततः वितरण ट्रान्सफोर्मर का विफल होना होता है। इसके साथ ही, विंडिंग को एक अपेक्षाकृत बड़ा इलेक्ट्रोमैग्नेटिक टोक दिया जाता है, और इन्सुलेशन सामग्री छील जाती है, तार का शरीर खुल जाता है और टर्न-से-टर्न शॉर्ट-सर्किट होता है। छोटी विकृतियों के लिए, यदि उन्हें समय पर ठीक नहीं किया जाता, जैसे पैड की स्थिति को बहाल करना, विंडिंग के दबाव नाइल और योक के पुल और रॉड को बंद करना, और लीड-आउट्स के क्लाम्पिंग बल को मजबूत करना, तो अनेक शॉर्ट-सर्किट प्रभावों के बाद का संचयी प्रभाव भी वितरण ट्रान्सफोर्मर को नुकसान पहुंचाता है।

2.1.2 शॉर्ट-सर्किट दोषों को कम करने के उपाय

• चयन आवश्यकताओं का सुधार। जब वितरण ट्रान्सफोर्मर का चयन किया जाता है, तो एक ऐसा चुनें जो शॉर्ट-सर्किट परीक्षण को लीजिए गुजर सके। वितरण ट्रान्सफोर्मर की क्षमता को तर्कसंगत रूप से निर्धारित करें और इसकी शॉर्ट-सर्किट इम्पीडेंस को तर्कसंगत रूप से चुनें। ऊर्जा-कुशल S11-प्रकार के वितरण ट्रान्सफोर्मर का प्रयोग करें और उच्च ऊर्जा-व्ययी ट्रान्सफोर्मरों को उन्मूलित करें।

• संचालन स्थितियों और पर्यावरण का सुधार। विद्युत लाइनों के इन्सुलेशन स्तर, विशेष रूप से वितरण ट्रान्सफोर्मर की निम्न-वोल्टेज आउटलेट लाइनों के इन्सुलेशन स्तर को निश्चित दूरी तक बढ़ाएं। साथ ही, निम्न-वोल्टेज लाइनों के लिए सुरक्षा कोरिडोर और सुरक्षा दूरी के मानकों को बढ़ाएं, ताकि निकटवर्ती क्षेत्रों के दोषों के प्रभाव और खतरों को कम किया जा सके। यह शामिल है, निम्न-वोल्टेज ड्रॉपर टर्मिनल (जिनका विस्फोट द्वितीयक शॉर्ट-सर्किट के समान होता है) की स्थापना और रखरखाव की गुणवत्ता पर ध्यान देना, छोटे जानवरों के आक्रमण से बचना, और निम्न-वोल्टेज फ्यूज की गुणवत्ता की मांग को बढ़ाना, ताकि फ्यूज न फटने जैसी स्थितियों को रोका जा सके।

• संचालन तरीकों का सुधार। जब संचालन तरीका निर्धारित किया जाता है, तो शॉर्ट-सर्किट धारा की गणना करें और उसके प्रभावों को सीमित करें। विशेष रूप से, वितरण ट्रान्सफोर्मर को ओवरलोड के तहत संचालित होने से रोकें। वितरण ट्रान्सफोर्मर की विद्युत लोड की गणना और समायोजन करने का प्रयास करें।

• संचालन प्रबंधन स्तर का सुधार। सबसे पहले, गलत संचालन से शॉर्ट-सर्किट प्रभावों से बचें। वितरण ट्रान्सफोर्मरों की समय पर निगरानी और रखरखाव को मजबूत करें, वितरण ट्रान्सफोर्मरों की विकृति की डिग्री को समय पर पता लगाएं, और उनके सुरक्षित संचालन की गारंटी दें। साथ ही, वितरण ट्रान्सफोर्मर क्षेत्र में उपभोक्ताओं की विद्युत उपभोग पर निरीक्षण का प्रयास बढ़ाएं, ताकि उपभोक्ताओं द्वारा विद्युत चोरी के कारण होने वाली ओवरलोडिंग समस्याओं