निर्वहन ट्रांसफॉर्मर ब्रीथर्स का सबस्टेशन में अनुप्रयोग

वर्तमान में, पारंपरिक-प्रकार के ब्रीदर का ट्रांसफॉर्मर में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। सिलिका जेल की नमी अवशोषण क्षमता का निर्धारण अभी भी संचालन और रखरखाव कर्मचारियों द्वारा सिलिका जेल के बीड्स के रंग परिवर्तन के दृश्य अवलोकन के माध्यम से किया जाता है। कर्मचारियों का व्यक्तिपरक निर्णय निर्णायक भूमिका निभाता है। हालांकि स्पष्ट रूप से निर्धारित किया गया है कि ट्रांसफॉर्मर ब्रीदर में सिलिका जेल को तब बदला जाना चाहिए जब इसका दो-तिहाई से अधिक भाग रंग बदल ले, फिर भी रंग परिवर्तन के विशिष्ट चरणों में अवशोषण क्षमता कितनी कम हो गई है, इसे निर्धारित करने के लिए कोई सटीक मात्रात्मक विधि उपलब्ध नहीं है।

इसके अतिरिक्त, संचालन और रखरखाव कर्मचारियों के कौशल स्तर में महत्वपूर्ण भिन्नता होती है, जिसके कारण दृश्य पहचान में बड़ी असंगति आती है। कुछ निर्माता और व्यक्तियों ने संबंधित अनुसंधान किया है, जैसे सिलिका जेल फ़िल्ट्रेशन के बाद वायु में नमी सामग्री का पता लगाना या सिलिका जेल की वास्तविक समय भार मॉनिटरिंग करना। नियंत्रण, पता लगाने और डेटा संचरण के लिए एम्बेडेड कंप्यूटर का उपयोग किया जाता है ताकि सिलिका जेल से नमी को स्वचालित रूप से निकालने के लिए हीटिंग को स्वचालित रूप से नियंत्रित किया जा सके।

1. वर्तमान तकनीकी स्थिति का विश्लेषण
1.1 विदेशी संस्थानों द्वारा ट्रांसफॉर्मर ब्रीदर पर अनुसंधान
कई वर्षों से, विदेश में अकादमिक अनुसंधान और व्यावहारिक अनुप्रयोगों के आधार पर, सिलिका जेल द्वारा नमी अवशोषण के बाद वायु में नमी सामग्री का पता लगाना सिलिका जेल के संतृप्ति स्तर का आकलन करने की सबसे सामान्य, व्यापक और प्रभावी विधि माना जाता रहा है। हालांकि, इस विधि से अभी भी सिलिका जेल की नमी संतृप्ति की सीधे मात्रात्मक गणना नहीं की जा सकती है; यह केवल अप्रत्यक्ष साधनों द्वारा गुणात्मक रूप से संकेत देता है कि अवशोषण क्षमता में कमी आई है और निर्जलीकरण उपचार की आवश्यकता है।

MR कंपनी वर्तमान में इस समस्या को संबोधित करने के लिए एक समान उत्पाद प्रदान करती है, जो आर्द्रता-संवेदन सिद्धांत का उपयोग करके सिलिका जेल के नमी स्तर का मूल्यांकन करती है और सफेद सिलिका जेल (गैर-संकेतक प्रकार) का उपयोग करती है। इसकी कमियों में शामिल हैं: आर्द्रता सेंसर संतृप्त आर्द्रता (जल बूंदों में संघनन) के संपर्क में आने पर विफल होने की प्रवृत्ति रखते हैं, सफेद सिलिका जेल उपयोगकर्ताओं को उसके नमी अवशोषण प्रभाव की दृश्य पुष्टि करने की अनुमति नहीं देता है, और निर्जलीकरण/पुनर्जनन प्रक्रिया की पुष्टि नहीं की जा सकती है।

ABB के पास भी एक दोहरी-ट्यूब संरचना वाला समान समाधान है। संचालन के दौरान, एक विद्युत चुम्बकीय वाल्व एक ट्यूब को संरक्षक के श्वसन चैनल से जोड़ता है जबकि दूसरा निर्जलीकरण और पुनर्जनन से गुजरता है। हालांकि, इसके बड़े आकार, भारी वजन और उच्च लागत के कारण, यह मौजूदा पारंपरिक ब्रीदर के स्थान पर स्थापित करने के लिए उपयुक्त नहीं है।

1.2 घरेलू संस्थानों द्वारा ट्रांसफॉर्मर ब्रीदर पर अनुसंधान
कुछ घरेलू उद्यमों ने रखरखाव-मुक्त ब्रीदर विकसित किए हैं। इन उपकरणों में सिलिका जेल नमी संतृप्ति के मॉडल स्थापित करने के लिए ऑनलाइन भार माप का उपयोग किया जाता है और समय-आधारित हीटिंग निर्जलीकरण लागू किया जाता है। धुंधला नियंत्रण सिद्धांत का अनुप्रयोग करके, वे आदर्श वायु शुष्कीकरण और वैज्ञानिक निर्जलीकरण प्राप्त करते हैं। ब्रीदर एक्सेसरीज को ट्रांसफॉर्मर के सेवा जीवन के अनुरूप बनाए रखने के लिए, कठोरीकृत सैन्य-ग्रेड सूक्ष्म प्रोसेसर और VxWorks संचालन प्रणाली का उपयोग किया जाता है, साथ ही अत्यधिक स्थिर संवेदन और क्रियान्वयन घटक भी शामिल हैं। इससे ट्रांसफॉर्मर ब्रीदर के लिए वास्तविक रखरखाव-मुक्त संचालन संभव होता है, जिससे स्थल पर कार्य दक्षता और सुरक्षा में महत्वपूर्ण सुधार होता है और बिजली आपूर्ति प्रणालियों की विश्वसनीयता में वृद्धि होती है।

1.3 पारंपरिक ब्रीदर के प्रतिस्थापन पर दो मौजूदा दृष्टिकोण
मुख्य ट्रांसफॉर्मर ब्रीदर में सिलिका जेल के प्रतिस्थापन के बुखोल्ज़ (गैस) संरक्षण पर प्रभाव के संबंध में वर्तमान में बिजली उद्योग के भीतर कोई एकरूप सहमति नहीं है। यद्यपि यह सामान्यतः सहमति है कि सिलिका जेल के प्रतिस्थापन के दौरान, भारी-गैस संरक्षण को "ट्रिप" से "चेतावनी" मोड में बदल दिया जाना चाहिए, प्रतिस्थापन के बाद संरक्षण को कैसे पुनर्व्यवस्थित किया जाए, इस पर महत्वपूर्ण मतभेद मौजूद हैं।

एक दृष्टिकोण यह मानता है कि ब्रीदर के सिलिका जेल के प्रतिस्थापन से गैस संरक्षण में गलत ट्रिपिंग हो सकती है; इसलिए, प्रतिस्थापन के बाद, ट्रांसफॉर्मर को 24 घंटे के परीक्षण संचालन (भारी-गैस संरक्षण को चेतावनी में सेट करके) से गुजरना चाहिए और फिर ट्रिप मोड में वापस जाना चाहिए।

दूसरा दृष्टिकोण तर्क देता है कि एक बार सिलिका जेल के प्रतिस्थापन के पूरा हो जाने के बाद, भारी-गैस संरक्षण पर कोई आगे का प्रभाव नहीं होता है, इसलिए संरक्षण को तुरंत ट्रिप मोड में बहाल कर दिया जाना चाहिए।

वर्तमान में, एक निश्चित बिजली आपूर्ति कंपनी निम्नलिखित प्रक्रिया अपनाती है: प्रतिस्थापन से पहले, वे भारी-गैस संरक्षण लिंक को ट्रिप से सिग्नल मोड में बदलने के लिए नियंत्रण केंद्र से अनुमति मांगते हैं; पूरा होने के बाद, वे इसे ट्रिप मोड में बहाल करने के लिए फिर से नियंत्रण केंद्र से अनुमति मांगते हैं। वे सत्यापित करते हैं कि भारी-गैस संरक्षण लिंक के एक टर्मिनल पर –110V है जबकि दूसरा वोल्टेज-मुक्त है, इसके बाद लिंक को फिर से सक्रिय करते हैं।

1.4 ट्रांसफॉर्मर ब्रीदर की वर्तमान अनुप्रयोग स्थिति
बिजली आपूर्ति कंपनी वर्तमान में दो प्रकार के ब्रीदर का उपयोग करती है: अलग किए जा सकने वाले ऑर्गेनिक ग्लास कैनिस्टर और अलग न किए जा सकने वाले कैनिस्टर। अलग किए जा सकने वाले ब्रीदर के लिए, प्रतिस्थापन प्रक्रिया संचालकों से प्रक्रियाओं और स्क्रू टोक़ के संबंध में उच्च सटीकता की मांग करती है; अन्यथा, ऑर्गेनिक ग्लास आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाता है। पूरी प्रक्रिया समय लेने वाली होती है, और बार-बार प्रतिस्थापन अक्सर जोड़ों पर खराब सीलिंग का कारण बनता है, जिससे फ़िल्टर न किया गया नम वायु संरक्षक में प्रवेश कर सकता है और संभावित रूप से ट्रांसफॉर्मर तेल में नमी प्रवेश कर सकती है।

अलग न किए जा सकने वाले ब्रीदर इन मुद्दों से बचते हैं लेकिन एक अन्य समस्या प्रस्तुत करते हैं: छोटे भरने वाले खुले स्थान के कारण प्रतिस्थापन के दौरान सिलिका जेल बिखर जाता है, जो पर्यावरण को प्रदूषित करता है।

कंपनी के 64 उप-स्टेशनों में, 2015 में 178 बार सिलिका जेल का प्रतिस्थापन किया गया, जिसका कुल वजन 541 किग्रा था। उच्च आर्द्रता के कारण वर्षा ऋतु के दौरान प्रतिस्थापन की आवृत्ति में महत्वपूर्ण वृद्धि होती है, जिसमें पर्याप्त मानव शक्ति और सामग्री संसाधनों की आवश्यकता होती है। पहाड़ी क्षेत्रों में, वर्षा ऋतु के दौरान सड़क ढहने और पत्थर गिरने के जोखिम भी परिवहन खतरों को और बढ़ाते हैं।

2. रखरखाव-मुक्त ट्रांसफॉर्मर ब्रीदर का कार्य सिद्धांत
JY-MXS श्रृंखला रखरखाव-मुक्त ब्रीदर तेल-निर्मित ट्रांसफॉर्मर के संरक्षक पर स्थापित किया जाता है। जब लोड या परिवेशी तापमान परिवर्तन के कारण ट्रांसफॉर्मर तेल फैलता या सिकुड़ता है, तो संरक्षक में गैस रखरखाव-मुक्त ब्रीदर के भीतर निर्जलक के माध्यम से गुजरती है, जो वायु से धूल और नमी को हटा देती है ताकि ट्रांसफॉर्मर तेल की विद्युत रोधन शक्ति बनाए रखी जा सके।

लंबी उपयोग के बाद, जब ड्रायिंग एजेंट गीला हो जाता है, तो सांस लेने वाला ऑटोमैटिक रूप से अपने गर्मी प्रदान करने वाले कार्यक्रम को सक्रिय करता है ताकि आर्द्रता को हटा सके। इस प्रणाली में मुख्य रूप से फ़िल्टर कैनिस्टर, ग्लास ट्यूब, मुख्य धुरी, लोड सेल (वजन सेंसर), तापमान/आर्द्रता सेंसर, गर्मी प्रदान करने वाला तत्व, नियंत्रण बोर्ड, और सिलिका जेल शामिल हैं।

जब संरक्षक वायु से भरता है, तो यह पहले एक संधित धातु फ़िल्टर जाल से गुजरता है जो धूल को हटाता है। फ़िल्टर किया गया हवा फिर ड्राइंग चेम्बर से गुजरती है, जहाँ ड्रायिंग एजेंट द्वारा आर्द्रता पूरी तरह से अवशोषित हो जाती है।

सिलिका जेल की आर्द्रता संतुलित स्तर की माप ब्रीथर के अंदर स्थापित एक लोड सेल द्वारा की जाती है। जब संतुलन सेट किए गए एक निर्धारित सीमा से अधिक हो जाता है, तो ड्राइंग चेम्बर के अंदर कार्बन फाइबर गर्मी प्रदान करने वाले तत्व सक्रिय हो जाते हैं ताकि ड्रायिंग एजेंट को सुखा सकें। इस प्रक्रिया से उत्पन्न भाप ऑन्कोन्वेक्शन द्वारा बाहर फैलती है, धातु जाल से गुजरती है, ग्लास ट्यूब पर घुलती है, और नीचे की ओर एक धातु फ्लेंज पर गिरती है, जिससे यह ब्रीथर से बाहर निकल जाती है।

यदि आर्द्रता सेंसर विफल हो जाता है, तो नियंत्रण बॉक्स के अंदर एक टाइमर कंट्रोलर निर्धारित अंतराल पर नियमित गर्मी प्रदान करने की सुनिश्चितता करता है, जिससे वास्तविक रूप से निर्वांछित संचालन होता है।

3. निर्वांछित ट्रांसफॉर्मर ब्रीथर्स के अनुप्रयोग
पावर सप्लाई कंपनी ने दो भौगोलिक रूप से भिन्न 110 kV सबस्टेशन (सबस्टेशन A और सबस्टेशन B) में नंबर 1 मुख्य ट्रांसफॉर्मर के ओन-लोड टैप चेंजर (OLTC) और मुख्य शरीर पर JY-MXS श्रृंखला निर्वांछित ब्रीथर्स स्थापित किए।

एक से अधिक वर्ष के संचालन के बाद:

• सबस्टेशन A में, नंबर 1 मुख्य ट्रांसफॉर्मर के OLTC और मुख्य शरीर के ब्रीथर्स के लिए शून्य सिलिका जेल की आवश्यकता थी। इसके विपरीत, नंबर 2 मुख्य ट्रांसफॉर्मर ने 5 मुख्य-शरीर ब्रीथर रिप्लेसमेंट (कुल 15 किलोग्राम) और 6 OLTC ब्रीथर रिप्लेसमेंट (कुल 6 किलोग्राम) किए।

• सबस्टेशन B में, नंबर 1 मुख्य ट्रांसफॉर्मर के लिए भी शून्य रिप्लेसमेंट की आवश्यकता थी। नंबर 2 मुख्य ट्रांसफॉर्मर ने 3 मुख्य-शरीर रिप्लेसमेंट (9 किलोग्राम) और 5 OLTC रिप्लेसमेंट (5 किलोग्राम) किए।

संचालन डेटा और स्थानीय जांच दिखाते हैं कि निर्वांछित ब्रीथर्स के सभी कार्य सामान्य रूप से काम कर रहे थे। जब सिलिका जेल एक निर्धारित संतुलन स्तर तक पहुंच गया, तो सेंसर संकेतों के आधार पर हीटर तुरंत सक्रिय हो गया और बीड्स को सुखाना शुरू कर दिया। इसके अलावा, छह महीने के ऐतिहासिक वजन डेटा के विश्लेषण से, कंट्रोलर ने एक आर्द्रता अवशोषण पैटर्न स्थापित किया और वजन-आधारित और टाइम्ड नियंत्रण की एक मिश्रित रणनीति को लागू किया, जिससे कर्मचारियों की कार्यसाधन की मात्रा कम हो गई, स्वचालन में वृद्धि हुई, और आर्थिक और सामाजिक लाभ प्राप्त हुए।

4. निष्कर्ष
संक्षेप में, सबस्टेशनों में ट्रांसफॉर्मरों के ओन-लोड टैप चेंजर और मुख्य शरीर पर निर्वांछित ब्रीथर्स स्थापित करने से यह संभव होता है:

• सेंसर-चालित गर्मी प्रदान करने वाले तत्व के द्वारा आर्द्रता से भरे सिलिका जेल को सुखाना,

• संचार कार्यों के माध्यम से दूरस्थ वास्तविक समय में निगरानी,

• स्व-विकार विशेषताओं के साथ आसान संरक्षण।

इन विशेषताओं से प्रदर्शित होता है कि निर्वांछित ब्रीथर्स पूरी तरह से पारंपरिक प्रणालियों को बदल सकते हैं, ट्रांसफॉर्मर की आर्द्रता अवशोषण की आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं और वास्तविक रूप से निर्वांछित संचालन प्राप्त कर सकते हैं। इसके अलावा, चूंकि सिलिका जेल की आवश्यकता रिप्लेसमेंट की आवश्यकता नहीं होती, इसलिए रिप्लेसमेंट के बाद भारी गैस सुरक्षा सेटिंग्स पर लंबे समय से चल रही बहस का समाधान हो जाता है।

निर्वांछित ब्रीथर्स का उपयोग करने से पावर सप्लाई कंपनी को ऑनलाइन अक्सेसरी की स्थिति की निगरानी करने, वास्तविक समय में उपकरणों की स्थिति प्राप्त करने, और विफलताओं से पहले ही रोकथाम कार्य करने की संभावना मिलती है - इससे ट्रांसफॉर्मरों को गुप्त जोखिमों के साथ पूर्ण लोड पर संचालित करने से रोका जा सकता है। यह पारंपरिक ब्रीथर्स की ऑनलाइन निगरानी समर्थन करने की क्षमता की कमी को भरता है।

इसके अलावा, यह लेबर की लागत और नियमित जांच की लागत को बहुत ही कम करता है, अपशिष्ट पुनर्चक्रण को बढ़ावा देता है, और छोटे अक्सेसरी विफलताओं से बड़े दुर्घटनाओं के जोखिम को कम करता है। इससे अधिक प्रभावी, वैज्ञानिक रूप से रखरखाव कार्यों की योजना बनाने, अनावश्यक व्यय को समाप्त, स्थायी और सुरक्षित ट्रांसफॉर्मर संचालन, और अंततः उत्पादकता, दक्षता, सुरक्षा और पर्यावरण संरक्षण के लक्ष्यों को प्राप्त करने में मदद मिलती है।