पावर ट्रांसफॉर्मर की क्षमता संख्या का चयन और संचालन अनुकूलन उपाय

विद्युत ट्रांसफॉर्मरों का सुरक्षित और आर्थिक चलन विभिन्न उद्योगों के संचालन की सुरक्षा, अर्थव्यवस्था, स्थिरता और विश्वसनीयता से संबंधित है। इसके चयन के लिए निवेश की आर्थिक संकेतक, रखरखाव और संचालन के आर्थिक लाभ, और नए पर्यावरण में (वितरित विद्युत स्रोतों का अभिगम, ऊर्जा संचय की व्यवस्था आदि) अनुकूलता की सीमाओं के कारण अन्य पहलुओं में समग्र कारकों को शामिल करना संभव नहीं है।

ट्रांसफॉर्मर की क्षमता मुख्य रूप से लंबे समय तक की लोड पर निर्भर करती है। ट्रांसफॉर्मरों की क्षमता और संख्या को कैसे विनिमय रूप से चुनें, और साथ ही क्षमता संबंधी मुद्दों (जैसे लोड वृद्धि कारक) के कारण ट्रांसफॉर्मरों को बदलने या खत्म करने से बचना एक समग्र विचार की आवश्यकता है।

ट्रांसफॉर्मर की क्षमता का चयन उसके द्वारा ले जाए जाने वाले उपकरणों की गणना की गई लोड, तथा लोडों के प्रकार और विशेषताओं के अनुसार निर्धारित किया जाना चाहिए। गणना की गई लोड विद्युत प्रदान करने के डिजाइन और गणना का मूल आधार है। सामान्य ट्रांसफॉर्मर की लोड दर 85% से अधिक नहीं होनी चाहिए। जब यह 90% से अधिक हो जाती है, तो यह अर्थ है कि ट्रांसफॉर्मर लगभग पूर्ण लोड पर संचालित हो रहा है।

विद्युत उपकरणों की लोड किसी भी समय झटके के रूप में बदलती रहती है। यदि सामान्य संचालन लोड पहले से ही 90% से अधिक है, तो कुछ प्रभावी उपकरणों, जैसे बड़े पैमाने के विद्युत वेल्डर, जेन, पंच, और उच्च शक्ति वाले मोटरों और अन्य गतिशील लोडों के आरंभिक धारा के प्रभाव का सामना करने के लिए शेष मार्जिन नहीं रह जाता है। अक्सर छोटे समय के लिए ओवर-लोड घटनाएं हो सकती हैं। हालांकि ट्रांसफॉर्मर छोटे समय के लिए ओवर-लोड पर संचालित हो सकता है, फिर भी अक्सर ओवर-लोड ट्रांसफॉर्मर की उपयोग की अवधि पर प्रभाव डालेगा।

जब विभिन्न संचालन डेटा ट्रांसफॉर्मर की निर्धारित सीमाओं के निकट होते हैं, तो ट्रांसफॉर्मर के पूर्व से नुकसान होने का जोखिम बढ़ जाता है। लंबे समय के संचालन के साथ, ट्रांसफॉर्मर में निम्नलिखित समस्याएं अनिवार्य रूप से उत्पन्न होंगी:

• वाइंडिंग, लाइन क्लैंप, लीड, इन्सुलेशन, और ट्रांसफॉर्मर तेल का तापमान बढ़ जाएगा, और अस्वीकार्य स्तर तक पहुंच सकता है;

• आयरन कोर के बाहरी लीकेज फ्लक्स घनत्व बढ़ जाएगा, जिससे द्वितीयक लीकेज फ्लक्स से जुड़े धातु के भाग विद्युत वेग के प्रभाव से गर्मी उत्पन्न करेंगे;

• तापमान के बदलाव के साथ, इन्सुलेशन और तेल में नमी और गैस की मात्रा बदलेगी;

• बुशिंग, टैप-चेंजर, केबल टर्मिनल वायरिंग उपकरण, और धारा ट्रांसफॉर्मर भी अपेक्षाकृत उच्च तापीय तनाव का सामना करेंगे, जिससे उनकी संरचना और सुरक्षा मार्जिन प्रभावित होंगी;

• मुख्य फ्लक्स और बढ़ी हुई लीकेज फ्लक्स एक साथ मिलकर, आयरन कोर की ओवर-एक्साइटेशन क्षमता को सीमित कर देंगे।

संबंधित उपाय:

लोड को विनिमय रूप से वितरित करें, विद्युत उपकरणों को व्यवस्थित ढंग से उपयोग करें, और एक साथ उपयोग की दर को कम करें।

निम्न-वोल्टेज तरफ से एक स्तर तक आउटपुट वोल्टेज को उचित रूप से बढ़ाएं।
चूंकि ट्रांसफॉर्मर लगभग पूर्ण लोड पर संचालित हो रहा है, इसलिए ट्रांसफॉर्मर का आउटपुट वोल्टेज गिरना अनिवार्य होगा, जिससे अंतिम विद्युत उपकरणों का वोल्टेज कम हो सकता है। यह सक्रिय धारा को बढ़ाएगा और शक्ति नुकसान बढ़ाएगा। वोल्टेज को बढ़ाने से धारा कम होगी।

पावर फैक्टर को सुधारें।अक्रिय शक्ति की भरपाई का उपयोग करके पावर फैक्टर को सुधारने से निवेश कम होगा और गैर-धातु धातुओं की बचत होगी, जो पूरे विद्युत प्रदान करने वाले प्रणाली के लिए बहुत लाभदायक है।
यदि ट्रांसफॉर्मर और लाइन की क्षमता अपर्याप्त है, तो इसे अक्रिय शक्ति की भरपाई उपकरण लगाकर हल किया जा सकता है।
अक्रिय शक्ति की भरपाई उपकरण को स्थानीय रूप से लगाने से अक्रिय शक्ति को स्थानीय रूप से संतुलित किया जा सकता है, जिससे लाइन और ट्रांसफॉर्मर में बहने वाली धारा कम हो जाएगी, चालकों और ट्रांसफॉर्मर के इन्सुलेशन के उम्र के गिरावट को धीमा किया जा सकता है, उनकी उपयोग की अवधि बढ़ाई जा सकती है। साथ ही, यह ट्रांसफॉर्मर और लाइन की क्षमता को मुक्त कर सकता है, और ट्रांसफॉर्मर और लाइन की लोड-बहने की क्षमता बढ़ा सकता है।
बड़े पैमाने के स्व-प्रेरक लोडों पर स्थानीय रूप से अक्रिय शक्ति की भरपाई उपकरण लगाकर पावर फैक्टर को सुधारें, जिससे ट्रांसफॉर्मर की सक्रिय आउटपुट क्षमता में वृद्धि होगी। इस तरह, कार्य की धारा को कम किया जा सकता है ताकि शक्ति नुकसान कम हो, जो लोड धारा और शक्ति नुकसान को कम करने में प्रभावी होगा, और फिर ट्रांसफॉर्मर की लोड दर को कम करेगा।

तीन-पार लोडों का विनिमय रूप से वितरण। जब डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफॉर्मर का डिजाइन किया जाता है, तो इसकी वाइंडिंग संरचना लोड-संतुलित संचालन की स्थिति के अनुसार डिजाइन की जाती है। इसकी वाइंडिंग प्रदर्शन बुनियादी रूप से एक सामान होती है, और प्रत्येक फेज की निर्धारित क्षमता समान होती है। डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफॉर्मर का अधिकतम आउटपुट प्रत्येक फेज की निर्धारित क्षमता से सीमित होता है। जब डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफॉर्मर असंतुलित तीन-पार लोड की स्थिति में संचालित होता है, तो एक शून्य-क्रम धारा उत्पन्न होती है, और यह धारा तीन-पार लोड की असंतुलन की डिग्री के साथ बदलती रहती है। असंतुलन की डिग्री जितनी अधिक होगी, शून्य-क्रम धारा उतनी अधिक होगी।यदि ऑपरेशन में डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफॉर्मर में शून्य-क्रम धारा हो, तो इसके आयरन कोर में शून्य-क्रम फ्लक्स उत्पन्न होगा। यह शून्य-क्रम फ्लक्स को टैंक वाल और इस्पात घटकों के माध्यम से गुजरने के लिए मजबूर करता है। हालांकि, इस्पात घटकों की चुंबकीय धारिता अपेक्षाकृत कम होती है। जब शून्य-क्रम धारा इस्पात घटकों के माध्यम से गुजरती है, तो चुंबकीय धीमापन और विद्युत वेग के नुकसान होते हैं, जिससे डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफॉर्मर के इस्पात घटकों के स्थानीय तापमान में वृद्धि होती है और गर्मी उत्पन्न होती है। डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफॉर्मर के वाइंडिंग इन्सुलेशन की उम्र गर्मी से तेजी से बढ़ जाएगी, जिससे उपकरण की उपयोग की अवधि कम हो जाएगी। साथ ही, शून्य-क्रम धारा की उपस्थिति डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफॉर्मर के नुकसान को बढ़ाएगी।

डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफॉर्मर का डिजाइन तीन-पार लोड-संतुलित संचालन की स्थिति के अनुसार किया जाता है। प्रत्येक फेज वाइंडिंग का प्रतिरोध, लीकेज रिएक्टेंस, और प्रेरण रिएक्टेंस बुनियादी रूप से एक सामान होता है। जब डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफॉर्मर संतुलित तीन-पार लोड की स्थिति में संचालित होता है, तो इसकी तीन-पार धाराएं बुनियादी रूप से बराबर होती हैं, और डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफॉर्मर के अंदर प्रत्येक फेज का वोल्टेज गिरावट बुनियादी रूप से एक सामान होती है, इसलिए डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफॉर्मर द्वारा निकाली गई तीन-पार वोल्टेज भी संतुलित होती है।

इसके साथ, जब डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफॉर्मर असंतुलित तीन-पार लोड की स्थिति में संचालित होता है, तो तीन-पार आउटपुट धाराएं अलग-अलग होती हैं, और न्यूट्रल लाइन में धारा बहने लगती है। इसलिए, न्यूट्रल लाइन में इम्पीडेंस के कारण वोल्टेज गिरावट होगी, जिससे न्यूट्रल बिंदु का ड्रिफ्ट होगा, जिससे प्रत्येक फेज का फेज वोल्टेज बदलेगा। भारी लोड वाले फेज का वोल्टेज गिर जाएगा, जबकि हल्की लोड वाले फेज का वोल्टेज बढ़ जाएगा;विद्युत ट्रांसफॉर्मर का चयन गणना की गई लोड पर निर्भर करता है, और गणना की गई लोड प्रणाली में लोड के आकार और विशेषताओं, और प्रणाली में शक्ति की भरपाई उपकरण पर निर्भर करती है। ट्रांसफॉर्मर की क्षमता वास्तविक परिस्थितियों के अनुसार लचीले रूप से चुनी जा सकती है। विद्युत ट्रांसफॉर्मर के संचालन के दौरान, इसकी लोड हमेशा बदलती रहती है। जब आवश्यक हो, तो ओवर-लोड पर संचालन की अनुमति दी जाती है। हालांकि, आंतरिक ट्रांसफॉर्मरों के लिए, ओवर-लोड 20% से अधिक नहीं होनी चाहिए; बाहरी ट्रांसफॉर्मरों के लिए, ओवर-लोड 30% से अधिक नहीं होनी चाहिए।

ट्रांसफॉर्मरों की संख्या आमतौर पर लोड स्तर, विद्युत उपभोग की क्षमता, और आर्थिक संचालन जैसी स्थितियों को समग्र रूप से विचार करके निर्धारित की जाती है। जब निम्नलिखित में से कोई एक स्थिति पूरी होती है, तो दो या अधिक ट्रांसफॉर्मर लगाना उचित होता है:

• पहली या दूसरी श्रेणी के लोडों की बड़ी संख्या हो। जब ट्रांसफॉर्मर विफल हो या रखरखाव के लिए रहता है, तो एक से अधिक ट्रांसफॉर्मर पहली और दूसरी श्रेणी के लोडों की विद्युत प्रदान करने की विश्वसनीयता सुनिश्चित कर सकते हैं।

• ऋतुयुक्त लोड में बड़ा बदलाव हो। वास्तविक लोड के आकार के अनुसार, संचालन में लाए जाने वाले ट्रांसफॉर्मरों की संख्या उपयुक्त रूप से समायोजित की जा सकती है, जिससे आर्थिक संचालन होगा और विद्युत ऊर्जा की बचत होगी।

• संकेंद्रित लोड की क्षमता बड़ी हो। हालांकि यह तीसरी श्रेणी का लोड हो, एक ट्रांसफॉर्मर की विद्युत प्रदान करने की क्षमता पर्याप्त नहीं होगी। इस समय, दो या अधिक ट्रांसफॉर्मर लगाना चाहिए।