750kV ट्रांसफोर्मर ऑन-साइट PD और प्रेरित सहनशीलता परीक्षण: केस स्टडी और सुझाव
I. परिचय
चीन में गुआंटिंग-लांज़हू पूर्व 750किलोवोल्ट संचार और सबस्टेशन प्रदर्शनी परियोजना 26 सितंबर 2005 को आधिकारिक रूप से संचालन में लाई गई। इस परियोजना में दो सबस्टेशन—लांज़हू पूर्व और गुआंटिंग (प्रत्येक में चार 750किलोवोल्ट ट्रांसफॉर्मर, जिनमें से तीन एक त्रिफासीय ट्रांसफॉर्मर बैंक का गठन करते हैं, जो संचालन में है, और एक बैकअप के लिए)—और एक संचार लाइन शामिल हैं। परियोजना में उपयोग किए गए 750किलोवोल्ट ट्रांसफॉर्मर चीन में स्वतंत्र रूप से विकसित और निर्मित किए गए थे। ऑनसाइट कमीशनिंग परीक्षण के दौरान, लांज़हू पूर्व सबस्टेशन में फेज A मुख्य ट्रांसफॉर्मर में अतिरिक्त आंशिक डिस्चार्ज (PD) पाया गया। कमीशनिंग से पहले और बाद में कुल 12 PD परीक्षण किए गए। यह पेपर इस ट्रांसफॉर्मर के PD परीक्षणों से संबंधित संदर्भ मानकों, प्रक्रियाओं, डेटा और मुद्दों का विश्लेषण करता है, और भविष्य के 750किलोवोल्ट और 1000किलोवोल्ट ट्रांसफॉर्मरों के ऑनसाइट परीक्षण के लिए व्यावहारिक इंजीनियरिंग सुझाव प्रदान करता है।
II. बुनियादी ट्रांसफॉर्मर पैरामीटर
लांज़हू पूर्व सबस्टेशन में मुख्य ट्रांसफॉर्मर शी-अन XD ट्रांसफॉर्मर कंपनी लिमिटेड द्वारा निर्मित किया गया था। महत्वपूर्ण पैरामीटर निम्नलिखित हैं:
मॉडल: ODFPS-500000/750
निर्धारित वोल्टेज: HV 750किलोवोल्ट, MV (±2.5% टैप चेंजर सहित) किलोवोल्ट, LV 63किलोवोल्ट
निर्धारित क्षमता: 500/500/150 MVA
अधिकतम संचालन वोल्टेज: 800/363/72.5 किलोवोल्ट
कूलिंग विधि: बलपूर्वक तेल परिपथन और हवा से कूलिंग (OFAF)
तेल का वजन: 84 टन; कुल वजन: 298 टन
HV वाइंडिंग इन्सुलेशन स्तर: पूर्ण-तरंग आघात 1950किलोवोल्ट, कटा हुआ-तरंग आघात 2100किलोवोल्ट, छोटे समय का उत्प्रेरित टोलरेंस वोल्टेज 1550किलोवोल्ट, विद्युत आवृत्ति टोलरेंस वोल्टेज 860किलोवोल्ट
III. परीक्षण प्रक्रिया और मानक
(A) परीक्षण प्रक्रिया
GB1094.3-2003 के अनुसार, ट्रांसफॉर्मरों के लिए आंशिक डिस्चार्ज परीक्षण प्रक्रिया पाँच समय अवधियों—A, B, C, D, और E—की होती है, जिनमें प्रत्येक के लिए निर्दिष्ट लगाए गए वोल्टेज होते हैं। C अवधि के दौरान प्री-स्ट्रेस वोल्टेज 1.7 पर इकाई (pu) परिभाषित किया गया है, जहाँ 1 pu = Um/√3 (Um अधिकतम सिस्टम वोल्टेज है)। यह मान GB1094.3-1985 में निर्दिष्ट Um से थोड़ा कम है। लांज़हू पूर्व ट्रांसफॉर्मर के लिए, Um = 800किलोवोल्ट, इसलिए प्री-स्ट्रेस वोल्टेज 785किलोवोल्ट होना चाहिए।
(B) टोलरेंस वोल्टेज की आवश्यकताएं
लांज़हू पूर्व ट्रांसफॉर्मर के लिए छोटे समय का उत्प्रेरित टोलरेंस वोल्टेज 860किलोवोल्ट है। चीन की स्टेट ग्रिड कॉर्पोरेशन के "750किलोवोल्ट UHV विद्युत उपकरणों के लिए कमीशनिंग परीक्षण मानकों" के अनुसार, ऑनसाइट परीक्षण वोल्टेज फैक्ट्री परीक्षण मान का 85% होना चाहिए, अर्थात् 731किलोवोल्ट, जो आवश्यक प्री-स्ट्रेस वोल्टेज 1.7 pu (785किलोवोल्ट) से कम है।
प्री-स्ट्रेस वोल्टेज और कमीशनिंग टोलरेंस वोल्टेज के बीच टकराव को हल करने के लिए, संबंधित मानकों में यह निर्दिष्ट किया गया है कि यदि प्री-स्ट्रेस वोल्टेज फैक्ट्री टोलरेंस वोल्टेज का 85% से अधिक हो, तो वास्तविक प्री-स्ट्रेस वोल्टेज उपयोगकर्ता और निर्माता द्वारा सहमत किया जाना चाहिए। "750किलोवोल्ट मुख्य ट्रांसफॉर्मरों के लिए तकनीकी विनिर्देश" व्यक्तिगत रूप से निर्दिष्ट करता है कि ऑनसाइट PD परीक्षण के लिए प्री-स्ट्रेस वोल्टेज फैक्ट्री टोलरेंस वोल्टेज का 85% होना चाहिए। इस परिणामस्वरूप, लांज़हू पूर्व ट्रांसफॉर्मर के लिए ऑनसाइट PD परीक्षण के लिए प्री-स्ट्रेस वोल्टेज 731किलोवोल्ट पर सेट किया गया था। PD माप और टोलरेंस परीक्षण को एकीकृत किया गया था, जिसमें टोलरेंस परीक्षण चरण PD परीक्षण का प्री-स्ट्रेस चरण के रूप में कार्य किया था।
(C) आंशिक डिस्चार्ज के लिए स्वीकृति मानक
1.5 pu के परीक्षण वोल्टेज पर, ट्रांसफॉर्मर का आंशिक डिस्चार्ज स्तर 500 pC से कम होना चाहिए।
IV. परीक्षण प्रक्रिया
9 अगस्त 2005 से 26 अप्रैल 2006 तक, लांज़हू पूर्व सबस्टेशन में फेज A मुख्य ट्रांसफॉर्मर पर कुल 12 PD परीक्षण किए गए। महत्वपूर्ण परीक्षण जानकारी निम्नलिखित है:
Test No. |
Date |
Withstand Test? |
PD Level |
Remarks |
1 |
2005-08-09 |
Yes |
HV: 180pC, MV: 600–700pC |
Pre-commissioning; MV slightly exceeds limit |
2 |
2005-08-10 |
No |
700pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning |
3 |
2005-08-10 |
No |
700pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning |
4 |
2005-08-12 |
Yes |
688pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning |
5 |
2005-08-12 |
No |
600pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning |
6 |
2005-08-15 |
No |
700pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning |
7 |
2005-08-16 |
No |
700pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning |
8 |
2005-08-17 |
No |
700pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning |
9 |
2005-08-21 |
No |
500pC (power frequency, 1.05pu, 48h) |
Pre-commissioning; included 48h no-load test |
10 |
2005-08-24 |
No |
667pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning |
11 |
2005-09-23 |
Yes |
910pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning; PD level slightly increased |
12 |
2006-04-26 |
Yes |
280pC (>100kV, at 1.5pu) |
Post-commissioning; MV PD level reduced to acceptable range |
समग्र रूप से, कमीशनिंग से पहले फेज A मुख्य ट्रांसफोर्मर के MV वाइंडिंग का PD स्तर 600 और 910 pC के बीच था, जो 500 pC के स्वीकृति मानदंड से अधिक था। हालांकि, कमीशनिंग के बाद 26 अप्रैल, 2006 को पुन: परीक्षण करने पर PD स्तर 280 pC तक गिर गया, जो आवश्यकता को पूरा करता है।
V. परीक्षण विश्लेषण
(A) आंशिक डिसचार्ज इन्सेप्शन वोल्टेज (PDIV) और एक्सटिंक्शन वोल्टेज (PDEV)
परिभाषा संबंधी मुद्दे: GB7354-2003 और DL417-1991 PDIV और PDEV के लिए अस्पष्ट परिभाषाएँ प्रदान करते हैं। उदाहरण के लिए, परिभाषा में "निर्दिष्ट मान" स्पष्ट रूप से परिभाषित नहीं है—हालांकि 500pC सामान्यतः माना जाता है, यह व्यावहारिक अनुप्रयोग में महत्वपूर्ण असंगतियों का कारण बनता है। इसके अतिरिक्त, ऑन-साइट परीक्षण के दौरान पृष्ठभूमि शोर अक्सर दहाई या सैकड़ों पिकोकूलम तक पहुंच जाता है, जिससे डिसचार्ज की स्पष्ट शुरुआत की पहचान करना कठिन हो जाता है।
केस अवलोकन: लांजहू ईस्ट फेज A ट्रांसफोर्मर पर किए गए 12 PD परीक्षणों में, PD स्तर वोल्टेज के साथ धीरे-धीरे बढ़ा, किसी भी स्पष्ट छलांग के बिना (अधिकतम स्टेप चेंज ~200pC), जिससे PDIV का स्पष्ट निर्धारण असंभव हो गया। कुछ परीक्षणों में, कम वोल्टेज पर नापने योग्य PD पहले से मौजूद था, जिससे PDIV की कमी का मूल्यांकन करना कठिन हो गया। इसके अलावा, नवीनतम राष्ट्रीय मानक GB1094.3-2003 PDIV या PDEV का उल्लेख नहीं करता है, जिससे प्रथक्ताओं के बीच व्याख्या और निर्धारण में असंगतियाँ होती हैं।
(B) डिसचार्ज स्थानीयकरण
सामान्य विधियों की सीमाएँ: व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली अल्ट्रासोनिक PD स्थानीयकरण विधि डिसचार्ज द्वारा उत्पन्न अल्ट्रासोनिक तरंगों के समय अंतर का पता लगाती है, जो टैंक दीवार पर सेंसरों तक पहुंचती हैं। हालांकि, यह विधि अपरिपक्व प्रौद्योगिकी, पर्याप्त रूप से बड़ी डिसचार्ज ऊर्जा (सेंसर संवेदनशीलता की सीमा के भीतर) की आवश्यकता, और अंत:वाइंडिंग से अल्ट्रासोनिक तरंगों के बहुत से प्रतिबिंब और अपवर्तन के कारण असहज स्थानीयकरण के चुनौतियों का सामना करती है।
केस परिणाम: प्री-कमीशनिंग परीक्षणों के दौरान, PD स्थानीयकरण उपकरण डिसचार्ज स्थान का केवल लगभग अनुमान देते थे। कंट्रोल रूम मॉनिटोरिंग सिस्टम ने वोल्टेज के साथ PD भिन्नताओं को नहीं देखा, जिससे परिणामों की उपयोगिता सीमित हो गई। बाद में स्थापित ऑनलाइन मॉनिटोरिंग सिस्टम ने 26 अप्रैल, 2006 के परीक्षण के दौरान भी संबंधित परिवर्तनों का पता नहीं लगाया। इसलिए, PD स्तर कम होने पर अल्ट्रासोनिक स्थानीयकरण के परिणामों को सावधानी से लेना चाहिए।
(C) डिसचार्ज की गंभीरता
हालांकि मानक 1.5 pu पर 500pC की सीमा निर्दिष्ट करता है, व्यावहारिक रूप से 500pC और 700pC के बीच कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं होता—वे एक ही क्रम के होते हैं। इसके अलावा, जब PD 1000pC से कम होता है, तो ट्रांसफोर्मर के अंदर आमतौर पर कोई दृश्य डिसचार्ज ट्रेस नहीं होता, और ऑन-साइट ऑइल ड्रेनेज निरीक्षण आमतौर पर विसंगतियों को नहीं देखता। 750kV ट्रांसफोर्मर (बड़ा और भारी) को फैक्ट्री में लौटाने के लिए उच्च जोखिम होता है।
VI. सिफारिशें
(A) इन्सुलेशन स्तर को बढ़ाएं
लांजहू ईस्ट ट्रांसफोर्मर का इंड्यूस्ड विद्युत संतुलन वोल्टेज अपेक्षाकृत कम है। घरेलू 750kV ट्रांसफोर्मर निर्माण के लघु इतिहास और सीमित अनुभव, और ऑन-साइट PD परीक्षणों की आवश्यकता को देखते हुए, यह सिफारिश की जाती है कि भविष्य के 750kV मुख्य ट्रांसफोर्मरों का इंड्यूस्ड विद्युत संतुलन वोल्टेज कम से कम 900kV होना चाहिए।
(B) ऑन-साइट कमीशनिंग PD परीक्षण मानदंडों को ढीला करें
विदेश में, PD परीक्षण केवल फैक्ट्री में गंभीरता से किए जाते हैं, ऑन-साइट दोहराए नहीं जाते। चीन में, हालांकि, ऑन-साइट PD परीक्षण एक अनिवार्य कमीशनिंग आइटम है। निम्नलिखित कारणों से 750kV ट्रांसफोर्मरों के ऑन-साइट PD परीक्षणों के स्वीकृति मानदंड को 1000pC से कम करने की सिफारिश की जाती है:
500-1000pC के PD स्तर वाले ट्रांसफोर्मर अक्सर एक अवधि के संचय या संचालन के बाद पुन: परीक्षण करने पर PD में कमी दिखाते हैं (उदाहरण के लिए, लांजहू ईस्ट फेज A ट्रांसफोर्मर)।
जब PD 1000pC से कम होता है, तो आमतौर पर कोई दृश्य डिसचार्ज ट्रेस नहीं मिलता, ऑन-साइट निरीक्षण आमतौर पर विसंगतियों को नहीं देखता, और फैक्ट्री में लौटाने का उच्च जोखिम होता है।
750kV और 1000kV ट्रांसफोर्मरों के लिए ऑन-साइट PD परीक्षण वास्तव में "क्वासी-स्वीकृति परीक्षण" हैं:
छोटा वोल्टेज मार्जिन: लांजहू ईस्ट ट्रांसफोर्मर के लिए, 1.5 pu (693kV, ±3% माप अनिश्चितता: 672–714kV) पर PD परीक्षण वोल्टेज कमीशनिंग विद्युत संतुलन वोल्टेज 731kV के बहुत करीब है, जिससे केवल 2.4% मार्जिन बचता है। भले ही भविष्य के 750kV ट्रांसफोर्मरों का इंड्यूस्ड विद्युत संतुलन वोल्टेज 900kV तक बढ़ा दिया जाए, 765kV पर कमीशनिंग परीक्षण भी सीमित मार्जिन छोड़ देता है। इसी तरह, 1000kV ट्रांसफोर्मरों के लिए, PD परीक्षण वोल्टेज (1.4 pu = 889kV) 935kV विद्युत संतुलन स्तर के बहुत करीब है।
लंबा समय: जबकि मानक विद्युत संतुलन अवधि केवल लगभग 56 सेकंड (108Hz परीक्षण आवृत्ति पर) है, पूरा PD परीक्षण 1.5 pu को लगभग 65 मिनट तक लागू करता है। दोहरे परीक्षण अक्सर संचयी इन्सुलेशन क्षति का कारण बनते हैं, जो ट्रांसफोर्मर की जीवनावधि पर प्रभाव डालते हैं।
कुछ ऐसे मामले हैं जहाँ दोहरे ऑन-साइट परीक्षण अत्यधिक PD को स्वीकृत स्तर तक कम करने में सफल रहे हैं; बल्कि, PD स्तर बढ़ सकते हैं (उदाहरण के लिए, लांजहू ईस्ट फेज A ट्रांसफोर्मर: 10 अगस्त, 2005 को 700pC, 23 सितंबर तक 910pC तक बढ़ गया)।
(C) PD इन्सेप्शन और एक्सटिंक्शन वोल्टेज को पुन: परिभाषित करें
मौजूदा मानकों में PDIV और PDEV के लिए स्पष्ट परिभाषाएँ नहीं हैं, जो परीक्षण व्याख्या को भ्रमित कर सकते हैं (जैसा कि लांजहू ईस्ट के मामले में देखा गया है)। यह सिफारिश की जाती है कि इन शब्दों को स्पष्ट संख्यात्मक मानदंडों के साथ पुन: परिभाषित किया जाए और PDIV और PDEV स्पष्ट रूप से देखे न जा सकने वाले मामलों के लिए गाइडेंस शामिल की जाए।
(D) व्यावहारिक ऑन-साइट तकनीकों पर शोध को मजबूत करें
वास्तविक ट्रांसफॉर्मर पीडी पैटर्न संग्रह करें: साहित्य में दिए गए अधिकांश पीडी पैटर्न प्रयोगशाला सिमुलेशन से हैं, जो वास्तविक ट्रांसफॉर्मर व्यवहार से भिन्न होते हैं। व्याख्यात्मक आरेख फील्ड कार्य के लिए पर्याप्त नहीं होते हैं। वास्तविक-दुनिया के पीडी पैटर्न को संग्रहित और विश्लेषण करना और उन्हें गुणात्मक विश्लेषण और स्थानीकरण के लिए संदर्भ मैनुअलों में संकलित करना आवश्यक है।
प्रगति की अंतःस्थापित विधि का अनुसंधान: बाहरी व्यवधान ऑन-साइट पीडी परीक्षण का एक प्रमुख चुनौती है। वर्तमान मापन प्रणालियाँ वास्तविक डिस्चार्ज और व्यवधान के बीच अंतर नहीं कर सकती, जो ऑपरेटर के अनुभव पर बहुत अधिक निर्भर करती हैं। व्यवधान स्रोतों और दमन विधियों पर अधिक अनुसंधान की आवश्यकता है।
(ई) परीक्षण कर्मियों के लिए प्रमाणपत्र की आवश्यकता
पीडी मापन नियमित ऑन-साइट उच्च-वोल्टेज परीक्षणों में सबसे तकनीकी रूप से मुश्किल और अनिश्चित है। हालांकि, गलत निर्णय आम हैं। कर्मियों को मूलभूत सिद्धांतों, उपकरण वायरिंग, घटकों के मिलान, व्यवधान उन्मूलन, और पीडी स्थानीकरण में प्रणालिक शिक्षण की आवश्यकता है, और उन्हें परीक्षण करने से पहले प्रमाणपत्र प्राप्त करना चाहिए।
(एफ) परीक्षण उपकरणों की नियमित कलिब्रेशन
जीबी7354-2003 में स्पष्ट रूप से बताया गया है कि पीडी मापन उपकरणों को दो बार वार्षिक या महत्वपूर्ण मरम्मत के बाद कलिब्रेट किया जाना चाहिए। वास्तविकता में, यह अक्सर गंभीरता से नहीं अनुसरित किया जाता है, कुछ उपकरण वर्षों तक कलिब्रेशन के बिना इस्तेमाल किए जाते हैं—जिसमें त्रुटियाँ दहाई गुना भी रिकॉर्ड की गई हैं। मापन की सटीकता सुनिश्चित करने के लिए राष्ट्रीय मानकों के अनुसार कलिब्रेशन की गंभीरता से अनुशासन की सिफारिश की जाती है।
(जी) जब आवश्यक हो तब ऑनलाइन मॉनिटरिंग का उपयोग करें
ऑनलाइन मॉनिटरिंग तकनीक में बहुत बड़ी सुधार हुई है। 750किलोवोल्ट ट्रांसफॉर्मरों के लिए, जिनका पीडी स्तर सीमा से ऊपर है लेकिन आपातकालीन रूप से ऊंचा नहीं, व्यापक ऑनलाइन मॉनिटरिंग एक विशिष्ट दृष्टिकोण है। पीडी के अलावा, तापमान, कोर और क्लैंप ग्राउंडिंग धारा, और तेल रासायनिक विश्लेषण जैसे पैरामीटरों का मॉनिटरिंग किया जाना चाहिए ट्रांसफॉर्मर की स्वास्थ्य की व्यापक जांच के लिए।
सातवां भाग: निष्कर्ष और भविष्यवाणी
निष्कर्ष: मौजूदा मानक विधियाँ पीडी उत्पत्ति और विलोपन वोल्टेज के लिए अपर्याप्त परिभाषाएँ प्रदान करती हैं, जो ऑन-साइट परीक्षणों में उनकी उपयोगिता को सीमित करती हैं। लांज़हू ईस्ट 750किलोवोल्ट ट्रांसफॉर्मर का अनुवर्ती स्तर अपेक्षाकृत कम है, जिससे इसका पीडी परीक्षण बुनियादी रूप से एक "क्वासी-सहन" परीक्षण हो जाता है। फेज ए ट्रांसफॉर्मर पर 12 ऑन-साइट पीडी परीक्षण शायद कुछ संचयित अनुवर्ती तनाव पैदा करते हैं। भविष्य के 750किलोवोल्ट ट्रांसफॉर्मरों का अनुवर्ती स्तर कम से कम 900किलोवोल्ट होना चाहिए।
भविष्यवाणी: चीन के 1000किलोवोल्ट एसी अतिउच्च-वोल्टेज प्रसारण के लिए अनुसंधान और योजना पूरी हो चुकी है, और प्रदर्शन परियोजनाएँ निर्माणाधीन हैं। 1000किलोवोल्ट ट्रांसफॉर्मरों के भी छोटे अनुवर्ती मार्जिन के दृष्टिकोण से, ऑन-साइट आयोजित परीक्षणों पर शोध को शीघ्र शुरू किया जाना चाहिए ताकि व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए तकनीकी समर्थन प्रदान किया जा सके।
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