वितरण ट्रांसफॉर्मरों की उच्च विफलता दर के कारण और समाधान

1. कृषि वितरण ट्रांसफॉर्मरों में विफलता के कारण

(1) इन्सुलेशन की क्षति

ग्रामीण बिजली आपूर्ति सामान्यतः 380/220V मिश्रित आपूर्ति प्रणाली का उपयोग करती है। एकल-धारा लोडों के उच्च अनुपात के कारण, वितरण ट्रांसफॉर्मर अक्सर महत्वपूर्ण तीन-धारा लोड असंतुलन के तहत संचालित होते हैं। कई मामलों में, यह असंतुलन मानकों में निर्दिष्ट सीमा से अधिक हो जाता है, जिससे ट्रांसफॉर्मर के वाइंडिंग इन्सुलेशन का प्रारंभिक वृद्ध और गिरावट आती है, अंततः जलन के कारण विफलता होती है।

जब वितरण ट्रांसफॉर्मर लंबी अवधि तक ओवरलोड स्थिति, निम्न-वोल्टेज पक्ष की लाइन फ़ॉल्ट, या अचानक महत्वपूर्ण लोड वृद्धि का सामना करते हैं, तो अपर्याप्त सुरक्षा के कारण क्षति हो सकती है। निम्न-वोल्टेज पक्ष पर सुरक्षा उपकरणों की अनुपस्थिति, और उच्च-वोल्टेज पक्ष पर ड्रॉप-आउट फ्यूज की समय पर कार्य न करना (या कोई कार्य न करना), ट्रांसफॉर्मर को अपने निर्धारित मान (कभी-कभी निर्धारित मान से कई गुना) से बहुत अधिक विद्युत धारा ले लेने देता है। यह तापमान में तेजी से वृद्धि का कारण बनता है, जो इन्सुलेशन के वृद्ध और वाइंडिंग जलन का कारण बनता है।

लंबी अवधि तक संचालन के बाद, रबर के बीड और गास्केट जैसे सीलिंग घटक अपघटित, फट जाते हैं और विफल हो जाते हैं। यदि इन्हें समय पर निकाला और बदला नहीं जाता, तो यह तेल की लीकेज और तेल स्तर की गिरावट का कारण बनता है। हवा से आई नमी बड़ी मात्रा में इन्सुलेशन तेल में प्रवेश करती है, जिससे इसकी डाइएलेक्ट्रिक सामर्थ्य में तेजी से कमी आती है। गंभीर तेल की कमी के कारण टैप चेंजर हवा के संपर्क में आ सकता है, जिससे नमी अवशोषित होती है, डिस्चार्ज, शॉर्ट सर्किट और ट्रांसफॉर्मर जलन हो सकती है।

निर्माण दोष भी विफलताओं का कारण बनते हैं। अपर्याप्त उत्पादन प्रक्रियाएं, वाइंडिंग लेयर्स के अधूरे वार्निश इम्प्रेग्नेशन (या गुणवत्ता में खराब इन्सुलेशन वार्निश), अपर्याप्त सुखान, और अनिश्चित वाइंडिंग जोड़ वेल्डिंग इन्सुलेशन की कमजोरियां बना सकती हैं। इसके अलावा, रखरखाव के दौरान गुणवत्ता में खराब इन्सुलेशन तेल जोड़ना या रिपेयर के दौरान नमी और विद्युत गुणवत्ता के दोष जानबूझकर तेल की गुणवत्ता और इन्सुलेशन सामर्थ्य में कमी ला सकता है, अंततः इन्सुलेशन टूटने और ट्रांसफॉर्मर विफलता का कारण बन सकता है।

(2) ओवरवोल्टेज

ग्राहक आर्थिक रूप से ग्राउंडिंग रिजिस्टेंस मान न मिलने के कारण बिजली चमक रोध अक्सर विफल हो जाता है। भले ही शुरुआत में संगत हो, ग्राउंडिंग प्रणाली स्टील के ऑक्सीकरण, टूटने, या खराब वेल्डिंग के कारण समय के साथ अपघटित हो सकती है, जिससे ग्राउंडिंग रिजिस्टेंस में तेजी से वृद्धि होती है और ट्रांसफॉर्मर बिजली चमक से नुकसान का शिकार हो जाता है।

गलत बिजली चमक रोध की व्यवस्था सामान्य है। कई कृषि वितरण ट्रांसफॉर्मर केवल उच्च-वोल्टेज पक्ष पर सर्ज आरेस्टर लगाए जाते हैं। क्योंकि ग्रामीण बिजली आपूर्ति अधिकतर Yyn0 कनेक्टेड ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करती है, बिजली चमक से धनात्मक और विपरीत रूपांतरण ओवरवोल्टेज उत्पन्न हो सकती है। निम्न-वोल्टेज पक्ष पर सर्ज आरेस्टर की अनुपस्थिति के कारण, ट्रांसफॉर्मर इन ओवरवोल्टेज से नुकसान का शिकार हो सकता है।

ग्रामीण 10kV बिजली प्रणालियों में अक्सर फेरोमैग्नेटिक रिज़ोनेंस होता है। रिज़ोनेंस ओवरवोल्टेज की घटनाओं के दौरान, वितरण ट्रांसफॉर्मर का प्राथमिक धारा तेजी से बढ़ सकती है, जो वाइंडिंग जलन, बुशिंग फ्लैशओवर या फिर विस्फोट का कारण बन सकती है।

(3) खराब संचालन परिस्थितियाँ

गर्मी के दौरान उच्च तापमान की अवधि या ट्रांसफॉर्मर लंबी अवधि तक ओवरलोड स्थिति में संचालन के दौरान, तेल का तापमान अत्यधिक बढ़ जाता है। यह गर्मी के वितरण पर गंभीर प्रभाव डालता है और इन्सुलेशन के वृद्ध, गिरावट, और विफलता को तेजी से बढ़ाता है, जिससे ट्रांसफॉर्मर की लंबाई गिर जाती है।

(4) गलत टैप चेंजर का संचालन या खराब गुणवत्ता

ग्रामीण बिजली उपभोग विक्षिप्त लोड, मजबूत सीजनल पैटर्न, बड़े शिखर-घाट अंतर, लंबी निम्न-वोल्टेज लाइन, और महत्वपूर्ण वोल्टेज गिरावट के कारण ग्रामीण इलेक्ट्रिशियन अक्सर ट्रांसफॉर्मर टैप चेंजर को स्वयं समायोजित करते हैं। इनमें से अधिकांश संचालन उचित प्रक्रियाओं का पालन नहीं करते, और ऑपरेशन के बाद DC रिजिस्टेंस मान नहीं मापे और तुलना की जाती है बिना सेवा में वापस लौटने के पहले। इसके परिणामस्वरूप, अनेक ट्रांसफॉर्मर गलत टैप चेंजर की स्थिति, खराब संपर्क, बढ़ी हुई संपर्क रिजिस्टेंस, और जलन वाले टैप चेंजर के कारण विफल हो जाते हैं।

गुणवत्ता में खराब टैप चेंजर, जिनमें अपर्याप्त स्थिर और गतिशील संपर्क, या असंगत स्थिति इंडिकेटर (जहाँ बाहरी चिह्न वास्तविक आंतरिक स्थिति से मेल नहीं खाते), आयोजन के बाद डिस्चार्ज और शॉर्ट सर्किट दुर्घटनाओं का कारण बन सकते हैं, जिससे टैप चेंजर या पूरे वाइंडिंग का नुकसान हो सकता है।

(5) ट्रांसफॉर्मर कोर ग्राउंडिंग समस्याएं

वितरण ट्रांसफॉर्मर में गुणवत्ता की समस्याएं लंबी अवधि तक संचालन के दौरान सिलिकॉन स्टील शीटों के बीच की इन्सुलेशन वार्निश को प्रारंभिक वृद्ध कर सकती हैं, जिससे बहु-बिंदु कोर ग्राउंडिंग और ट्रांसफॉर्मर विफलता हो सकती है।

(6) लंबी अवधि तक ओवरलोड संचालन

ग्रामीण आर्थिक विकास के साथ, बिजली की मांग तेजी से बढ़ गई है। हालांकि, नए ट्रांसफॉर्मरों की या उच्च क्षमता वाले यूनिटों के प्रतिस्थापन की अपर्याप्त वृद्धि के कारण, मौजूदा ट्रांसफॉर्मर लंबी अवधि तक ओवरलोड स्थिति में संचालित होते हैं। इसके अलावा, ग्रामीण क्षेत्रों में एकल-धारा लोडों का उच्च अनुपात तीन-धारा लोड बैलेंसिंग को लागू करने में कठिनाई उत्पन्न करता है, जिससे कुछ धाराओं को गंभीर लंबी अवधि तक ओवरलोड होना पड़ता है, जबकि न्यूट्रल लाइन धारा मानक मान से बहुत अधिक हो जाती है। ये स्थितियाँ अंततः ट्रांसफॉर्मर की जलन का कारण बनती हैं।

2. उपाय

संबंधित मानकों के अनुसार, प्रत्येक वितरण ट्रांसफॉर्मर के पास तीन मूलभूत सुरक्षा उपकरण होने चाहिए: बिजली चमक रोध, छोटे सर्किट सुरक्षा, और ओवरलोड सुरक्षा।

बिजली चमक रोध के लिए, ट्रांसफॉर्मर के उच्च और निम्न-वोल्टेज पक्षों पर सर्ज आरेस्टर लगाए जाने चाहिए, जिनमें जिंक ऑक्साइड आरेस्टर पसंदीदा विकल्प हैं।

कोर्ट सर्किट और ओवरलोड सुरक्षाएं अलग-अलग मानी जानी चाहिए। उच्च वोल्टेज की तरफ ड्रॉप-आउट फ्यूज आमतौर पर ट्रांसफॉर्मर के अंदर के शॉर्ट सर्किट दोषों से सुरक्षा प्रदान करते हैं, जबकि ओवरलोड की स्थितियाँ और निम्न वोल्टेज लाइन के शॉर्ट सर्किट निम्न वोल्टेज की तरफ इनस्टॉल किए गए लो वोल्टेज सर्किट ब्रेकर या फ्यूज द्वारा संभाले जाने चाहिए।

संचालन के दौरान, फेज लोड धाराओं को रिगुलर रूप से क्लैंप मीटर का उपयोग करके मापा जाना चाहिए ताकि तीन-फेज लोड असंतुलन अनुमत सीमाओं के भीतर रहे। जब अत्यधिक असंतुलन पाया जाता है, तो तुरंत लोड का पुनर्वितरण आवश्यक होता है ताकि असंतुलन मानक सीमाओं के भीतर लाया जा सके।

वितरण ट्रांसफॉर्मरों की नियमित जांच और परीक्षण निर्धारित समय सारणी के अनुसार आवश्यक है। जांचकर्ताओं को तेल के रंग, स्तर और तापमान की सामान्यता की जांच करनी चाहिए, और तेल लीक के लिए खोजनी चाहिए। बुशिंग सतहों को फ्लैशओवर या डिस्चार्ज मार्क्स के लिए जांचना चाहिए। किसी भी असामान्यता का तुरंत समाधान किया जाना चाहिए। ट्रांसफॉर्मर के बाहरी भागों की नियमित सफाई भी सिफारिश की जाती है ताकि बुशिंग और अन्य सतहों से गंदगी और प्रदूषकों को हटाया जा सके।

प्रत्येक वार्षिक गर्जन ऋतु से पहले, उच्च और निम्न वोल्टेज सर्गे आरेस्टर और ग्राउंडिंग लीड्स की एक व्यापक जांच की जानी चाहिए। गैर-संगत आरेस्टर को बदला जाना चाहिए। ग्राउंडिंग लीड्स में टूटे हुए धागे, खराब वेल्डिंग, या टूटने की गुंजाइश नहीं होनी चाहिए। ग्राउंडिंग लीड्स के लिए एल्युमिनियम चालक का उपयोग कभी नहीं किया जाना चाहिए; बजाय इसके 10-12mm व्यास वाले स्टील रॉड या 30×3mm फ्लैट स्टील स्ट्रिप्स का सुझाव दिया जाता है।

ग्राउंडिंग प्रतिरोध की जांच प्रत्येक वर्ष के शीतकाल में अनुकूल मौसम की स्थितियों (कम से कम एक सप्ताह की लगातार स्पष्ट वातावरण) में की जानी चाहिए। गैर-संगत ग्राउंडिंग सिस्टम को ठीक किया जाना चाहिए।

ट्रांसफॉर्मर टर्मिनल और ओवरहेड लाइन चालकों के बीच कनेक्शन, उच्च और निम्न वोल्टेज दोनों तरफ, कोपर-एल्युमिनियम ट्रांजिशन कंपोनेंट या कोपर-एल्युमिनियम उपकरण क्लैंप का उपयोग करके किया जाना चाहिए। कनेक्शन से पहले, इन कंपोनेंटों की सतहों को फाइन-ग्रेड सैंडपेपर से पोलिश किया जाना चाहिए और उन्हें एक उचित मात्रा में चालक ग्रीस से कोट किया जाना चाहिए।

ट्रांसफॉर्मर टैप चेंजर के संचालन के दौरान, प्रक्रियाओं का निर्दिष्ट रूप से पालन किया जाना चाहिए। संचालन के बाद, ट्रांसफॉर्मर को तुरंत सेवा में लाया नहीं जाना चाहिए। बजाय इसके, संचालन से पहले और बाद में प्रत्येक फेज के डीसी प्रतिरोध मानों को ब्रिज का उपयोग करके मापा जाना चाहिए और तुलना की जानी चाहिए। यदि कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं देखा जाता है, तो संचालन के बाद फेज-से-फेज और लाइन-से-लाइन डीसी प्रतिरोध मानों की तुलना की जानी चाहिए, जिसमें फेज के अंतर 4% से अधिक नहीं होने चाहिए और लाइन के अंतर 2% से कम होने चाहिए। यदि ये मानक पूरे नहीं होते, तो कारण की पहचान और संशोधन किया जाना चाहिए। इन मानकों को पूरा करने के बाद ही ट्रांसफॉर्मर को सेवा में लाया जाना चाहिए।