एक 35 किलोवोल्ट वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर के विस्फोट दुर्घटना का विश्लेषण

वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर (PTs) लोहे के कोर और वाइंडिंग कुंडलों से मिलकर बनते हैं, जो ट्रांसफॉर्मरों की तरह काम करते हैं लेकिन छोटी क्षमता के साथ। वे उच्च वोल्टेज को निम्न वोल्टेज में परिवर्तित करते हैं जिससे सुरक्षा, मापन और मीटरिंग उपकरणों का उपयोग होता है, ये व्यापक रूप से प्लांट/स्टेशनों में प्रयोग किए जाते हैं। इन्हें अनुप्रायोग के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है: ड्राई-टाइप (≤6 kV), कास्ट-टाइप (इंडोर 3 - 35 kV), ऑयल-इमर्स्ड (आउटडोर ≥35 kV), और SF₆ गैस-फिल्ड (संयुक्त उपकरणों के लिए)।

सबस्टेशन के संचालन के दौरान, PT इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रिझोनेंस या इन्सुलेशन की पुरानी होने से दुर्घटनाएँ अभी भी होती हैं। उदाहरण के लिए, मार्च 2015 में, एक थर्मल पावर प्लांट में 35 kV इनकमिंग-लाइन PT इन्सुलेशन की पुरानी होने के कारण फट गया, जिससे 35 kV बस I & II का आउटेज हुआ। ऑन-साइट जांच के बाद विश्लेषण:

1 दोष से पहले का संचालन मोड

दोष से पहले प्लांट की सिस्टम की स्थिति चित्र 1 में दिखाई गई है।

सबस्टेशन दो 35 kV इनकमिंग लाइनों (जिंगडियन 390 लाइन, जिंगरे 391 लाइन) से बिजली प्राप्त करता है। उनके स्विच बंद होते हैं, 35 kV सेक्शन I & II बसबार्स से जुड़े होते हैं। ये बसबार्स सिंगल-बस सेक्शन वायरिंग का उपयोग करते हैं। अचानक आने वाले वोल्टेज से बचाने के लिए बिजली की आपूर्ति तरफ सर्ज आरेस्टर्स होते हैं; थर्मल प्लांट की तरफ इनकमिंग लाइन की कोई सुरक्षा नहीं होती। बिजली की आपूर्ति का लिंक:

• 35 kV सेक्शन I बसबार → 3# मुख्य ट्रांसफॉर्मर → 10 kV सेक्शन I बसबार।

• 35 kV सेक्शन II बसबार → 4# मुख्य ट्रांसफॉर्मर → 10 kV सेक्शन II बसबार।

• 10 kV सेक्शन I & II बसबार पैरेलल चलते हैं।

2. ऑन-साइट जांच & दुर्घटना का पुनर्विचार

संचालन/रखरखाव कर्मचारियों ने दो विस्फोट के निशान देखे:

• 35 kV जिंगडियन 390 लाइन-साइड PT3: फेज A/B लाइन वोल्टेज की निगरानी करता है। इसका नीचला हिस्सा फट गया, जिसने जलाने के निशान छोड़े।

• 35 kV जिंगडियन 390 लाइन इनकमिंग स्विच: शॉर्ट-सर्किट धारा ने विस्फोट का कारण बनाया। केबल हेड बोल्ट पिघल गए; कंटैक्ट/फिंगर्स जले/विकृत हो गए।

2.1 35 kV सेक्शन II बसबार वोल्टेज डेटा विश्लेषण

35 kV सेक्शन II बसबार के दोष रिकॉर्डिंग डेटा को प्राप्त किया गया था ताकि दुर्घटना के दौरान वोल्टेज, धारा वेवफोर्म और विद्युत पैरामीटर्स को पुनर्स्थापित किया जा सके। सटीक डेटा विश्लेषण दोष के विकास का ट्रेस करता है, जो दुर्घटना का कारण निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण साक्ष्य प्रदान करता है।

2.2 दोष का विकास & विद्युत विश्लेषण
(1)पूर्व-दोष वोल्टेज विकृति

• 19.6ms पूर्व-दोष: 35kV सेक्शन II बसबार में सममित तीन-फेज वोल्टेज, न्यूनतम जीरो-सिक्वेंस वोल्टेज → सामान्य उपकरण।

• 13.6ms पूर्व-दोष: फेज A/B वोल्टेज 49.0V/43.1V तक गिर गए; फेज C 71.8V तक ऊपर जाता है; जीरो-सिक्वेंस वोल्टेज 22.4V तक बढ़ता है → वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर इन्सुलेशन क्षतिग्रस्त हो गया।

• 1.6ms पूर्व-दोष: फेज A/B वोल्टेज 11.9V/7.4V तक गिर गए; फेज C 44.5V तक गिर गया; जीरो-सिक्वेंस वोल्टेज 23.5V तक पहुँच गया → इन्सुलेशन की अवस्था खराब हो गई।

 (2)दोष का होना & सुरक्षा प्रतिक्रिया

दोष के दौरान: फेज A/B इन्सुलेशन टूट गया (ग्राउंड से शॉर्ट); फेज C वोल्टेज गिर गया। 3ms बाद, तीन-फेज वोल्टेज शून्य पर लौट आए; PT विस्फोट कर गया → तीन-फेज शॉर्ट-सर्किट ग्राउंड के रूप में निर्धारित किया गया।

निष्कर्ष: पूर्व-दोष बसबार वोल्टेज सामान्य था (कोई बिजली की चमक/गलत संचालन नहीं → रिझोनेंस ओवरवोल्टेज नहीं)। लंबे समय तक काम करने से वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर इन्सुलेशन की गिरावट आई → आंतरिक इन्सुलेशन की क्षति ने टर्न-से-टर्न शॉर्ट-सर्किट का कारण बना → तीन-फेज इन्सुलेशन टूटने/शॉर्ट-सर्किट में बदल गया → लाइन ट्रिप हो गई।

(3)सुरक्षा सेटअप & कार्रवाई

इनकमिंग लाइन स्विच (जिंगडियन 390, जिंगरे 391) में इनकमिंग सुरक्षा नहीं है। मुख्य स्टेशन में समान सेटिंग्स के साथ सुरक्षाएँ हैं:

• डिफरेंशियल सुरक्षा: 5A सेटिंग, 0s कार्रवाई।

• समय-सीमित तेज-ब्रेक सुरक्षा: 21.2A सेटिंग, 1.1s कार्रवाई।

• ओवर-करंट सुरक्षा: आगे का विश्लेषण आवश्यक है (आने वाली धारा रिकॉर्डिंग डेटा, चित्र 2 के लिए संदर्भ, उपलब्ध नहीं)।

दोष के बाद, दोनों लाइनों में धारा चढ़ गई। ट्रांसिएंट्स के बाद, वे स्थिर-स्थिति पर पहुँच गईं:

• 35 kV जिंगडियन 390 लाइन: 14,116 A (स्थिर-स्थिति प्राथमिक दोष धारा);

• 35 kV जिंगरे 391 लाइन: 10,920 A (स्थिर-स्थिति प्राथमिक दोष धारा)।

सुरक्षा कार्रवाई:

• जिंगडियन 390 लाइन (दूरी पर मुख्य स्टेशन की तरफ): विस्फोट के 268 ms बाद डिफरेंशियल सुरक्षा ट्रिप हुई। 35 kV सेक्शन I & II बसबार्स को लूप किया गया था, इसलिए दोष अलग नहीं किया गया।

• जिंगरे 391 लाइन (दूरी पर मुख्य स्टेशन की तरफ): विस्फोट के 1,173 ms बाद समय-सीमित तेज-ब्रेक सुरक्षा ट्रिप हुई, जिसने दोष को अलग किया।

3 कारण विश्लेषण & रोकथाम उपाय
3.1 दुर्घटना के कारण

2008 में कमीशन किया गया पूर्ण रूप से इन्सुलेटेड इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर, जिसमें कोई आउटेज मेंटेनेंस/विद्युत परीक्षण नहीं था। लंबे समय तक काम करने से आंतरिक इन्सुलेशन फेल हो गया। मुख्य कारण:

• उत्पाद दोष : गैर-स्टैंडर्ड डिजाइन → अपर्याप्त इन्सुलेशन, कम सेवा जीवन।

• पर्यावरणीय प्रदूषण : पोर्सेलेन स्लीव पर गंदगी → वर्षा के मौसम में इन्सुलेशन प्रतिरोध तेजी से गिर गया, फ्लैशओवर, और लंबे समय तक इन्सुलेशन की क्षति।

• इन्सुलेटिंग ऑयल का अपघटन : खराब सीलिंग → आर्द्रता का प्रवेश, विद्युत क्षेत्र का विकृत होना, ऑयल की टोलरेंस वोल्टेज/डाइएलेक्ट्रिक गुणों का कम होना।

• पुराना होना & बाहरी प्रभाव : थर्मल एजिंग (आस-पास की स्थितियाँ, लंबे समय तक का उपयोग); मैकेनिकल एजिंग (स्विचिंग ओवरवोल्टेज, शॉर्ट-सर्किट धारा इन्सुलेशन को क्षतिग्रस्त करती है)।

3.2 इन्सुलेशन क्षति परीक्षण

नियमित इन्सुलेशन प्रतिरोध परीक्षण फेल को रोकता है:

• प्राथमिक वाइंडिंग : हैंडओवर/ओवरहॉल के दौरान 2,500 V मीटर का उपयोग → इन्सुलेशन प्रतिरोध ≥ 3,000 MΩ। प्रिवेंटिव परीक्षणों में, प्रतिरोध की गिरावट ≤ प्रारंभिक मान का 50%।

• सेकेंडरी वाइंडिंग : हैंडओवर/ओवरहॉल के दौरान 1,000 V मीटर का उपयोग → इन्सुलेशन प्रतिरोध ≤ 10 MΩ।

3.3 सामान्य दोष: रिझोनेंस ओवरवोल्टेज
होने की स्थितियाँ :

• इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर गैर-रैखिक इंडक्टर होते हैं। एक्साइटेशन धारा की वृद्धि फेरोमैग्नेटिक संतृप्ति का कारण बनती है → इंडक्टेंस की गिरावट (मुख्य रिझोनेंस कारण)।

• रिझोनेंस के लिए कैपेसिटेंस/इंडक्टेंस मेल जाना चाहिए (इंडक्टिव रिएक्टेंस ≤ 100× कैपेसिटिव रिएक्टेंस)।

• ट्रिगर स्थितियाँ: खाली बस स्विचिंग, अचानक ग्राउंड-फॉल्ट क्लियरेंस, बिजली की चमक, स्विचिंग ओवरवोल्टेज, आदि।

रोकथाम : हार्मोनिक इलिमिनेटर्स + छोटे प्रतिरोध के माध्यम से वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर न्यूट्रल को ग्राउंड करें; बस वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर ओपन डेल्टा पर हार्मोनिक इलिमिनेशन उपकरण स्थापित करें।

4. निष्कर्ष

वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर में इन्सुलेशन का पुराना होना ब्रेकडाउन और बस आउटेज का कारण बनता है – ग्रिड में सामान्य। निषेधात्मक परीक्षण नियमों का गंभीरता से पालन करें, अयोग्य उपकरणों का परीक्षण/विस्थापन करें। इस दुर्घटना में, असुरक्षित थर्मल पावर प्लांट इनकमिंग लाइन और फेल होने वाला #1 35 kV बस टाइ स्विच दोष को विस्तारित करने में योगदान दिया। नियमित रूप से सुरक्षा कॉन्फिगरेशन/योग्यता की जांच करें। दुर्घटना विश्लेषण मदद करता है तेजी से मुद्दों की पहचान करने, लक्षित कार्रवाई करने, दोष के जोखिम को कम करने और सबस्टेशन की योग्यता को बढ़ाने में।