ट्रांसफॉर्मर संरक्षण और ट्रांसफॉर्मर दोष
दो विंडिंग या तीन विंडिंग विद्युत शक्ति ट्रांसफॉर्मर, ऑटो ट्रांसफॉर्मर, रेगुलेटिंग ट्रांसफॉर्मर, अर्थिंग ट्रांसफॉर्मर, रेक्टिफायर ट्रांसफॉर्मर आदि जैसे विभिन्न प्रकार के ट्रांसफॉर्मर होते हैं। अपनी महत्वाकांक्षा, विंडिंग कनेक्शन, अर्थिंग विधियाँ और संचालन मोड़ आदि के आधार पर विभिन्न ट्रांसफॉर्मरों के लिए विभिन्न ट्रांसफॉर्मर संरक्षण योजनाओं की आवश्यकता होती है।
सामान्य रूप से, 0.5 MVA और ऊपर के सभी ट्रांसफॉर्मरों के लिए बुकहोल्ज रिले संरक्षण प्रदान किया जाता है। छोटे आकार के सभी वितरण ट्रांसफॉर्मर के लिए, केवल उच्च वोल्टेज फ्यूज को मुख्य संरक्षण उपकरण के रूप में इस्तेमाल किया जाता है। बड़े रेटिंग वाले और महत्वपूर्ण वितरण ट्रांसफॉर्मरों के लिए, ओवर करंट संरक्षण के साथ-साथ सीमित अर्थ फ़ॉल्ट संरक्षण लागू किया जाता है।
5 MVA से अधिक रेटिंग वाले ट्रांसफॉर्मरों में डिफ़ेरेंशियल संरक्षण प्रदान किया जाना चाहिए।
सामान्य सेवा स्थिति, ट्रांसफॉर्मर दोषों की प्रकृति, लंबित ओवरलोड की डिग्री, टैप बदलाव की योजना, और कई अन्य कारकों के आधार पर, उपयुक्त ट्रांसफॉर्मर संरक्षण योजनाएँ चुनी जाती हैं।
ट्रांसफॉर्मर दोषों की प्रकृति
हालांकि विद्युत शक्ति ट्रांसफॉर्मर एक स्थैतिक उपकरण है, लेकिन असामान्य प्रणाली की स्थितियों से उत्पन्न आंतरिक तनावों को ध्यान में रखना आवश्यक है।
एक ट्रांसफॉर्मर आमतौर पर निम्नलिखित प्रकार के ट्रांसफॉर्मर दोषों से पीड़ित होता है-
ओवरलोड और बाहरी शॉर्ट सर्किट के कारण ओवर करंट,
टर्मिनल दोष,
विंडिंग दोष,
आरंभिक दोष।
उपरोक्त सभी उल्लिखित ट्रांसफॉर्मर दोष ट्रांसफॉर्मर विंडिंग और इसके कनेक्टिंग टर्मिनलों के अंदर यांत्रिक और तापीय तनाव पैदा करते हैं। तापीय तनाव ओवरहीटिंग का कारण बनते हैं, जो अंततः ट्रांसफॉर्मर की इन्सुलेशन प्रणाली को प्रभावित करते हैं। इन्सुलेशन का अवक्षय विंडिंग दोषों का कारण बनता है। कभी-कभी ट्रांसफॉर्मर कूलिंग सिस्टम की विफलता, ट्रांसफॉर्मर को ओवरहीट करने का कारण बनती है। इसलिए, ट्रांसफॉर्मर संरक्षण योजनाओं की आवश्यकता होती है।
विद्युत ट्रांसफॉर्मर का शॉर्ट सर्किट करंट सामान्यतः इसकी रिएक्टेंस द्वारा सीमित होता है और कम रिएक्टेंस के लिए, शॉर्ट सर्किट करंट का मान बहुत अधिक हो सकता है। BSS 171:1936 में दिया गया है कि एक ट्रांसफॉर्मर नुकसान के बिना बाहरी शॉर्ट सर्किट की अवधि कितनी लंबी हो सकती है।
| ट्रांसफॉर्मर % रिएक्टेंस | सेकंड में अनुमत दोष अवधि |
| 4 % | 2 |
| 5 % | 3 |
| 6 % | 4 |
| 7 % और अधिक | 5 |
ट्रांसफॉर्मर में आम विंडिंग दोष या तो अर्थ दोष होते हैं या इंटर-टर्न दोष। ट्रांसफॉर्मर में फेज-से-फेज विंडिंग दोष दुर्लभ हैं। विद्युत ट्रांसफॉर्मर में फेज दोष बुशिंग फ्लैश ओवर और टैप चेंजर उपकरण में दोष के कारण हो सकते हैं। जो भी दोष हो, दोष के दौरान तुरंत ट्रांसफॉर्मर को अलग किया जाना चाहिए, अन्यथा विद्युत शक्ति प्रणाली में बड़ा विफल हो सकता है।
आरंभिक दोष ऐसे आंतरिक दोष होते हैं जो तुरंत खतरा नहीं पैदा करते। लेकिन यदि इन दोषों को नजरअंदाज कर दिया जाए और इनका ध्यान नहीं दिया जाए, तो ये बड़े दोषों का कारण बन सकते हैं। इस समूह में दोष मुख्य रूप से कोर लैमिनेशन के बीच इन्सुलेशन विफलता के कारण इंटर-लैमिनेशन शॉर्ट सर्किट, तेल लीकेज के कारण तेल स्तर का गिरावट, तेल प्रवाह पथों का रोक आदि होते हैं। ये सभी दोष ओवरहीटिंग का कारण बनते हैं। इसलिए, आरंभिक ट्रांसफॉर्मर दोषों के लिए भी ट्रांसफॉर्मर संरक्षण योजना की आवश्यकता होती है। ट्रांसफॉर्मर स्टार विंडिंग के न्यूट्रल बिंदु के बहुत निकट अर्थ दोष भी एक आरंभिक दोष के रूप में माना जा सकता है।
विंडिंग कनेक्शन और अर्थिंग पर अर्थ दोष करंट की मात्रा का प्रभाव।
विंडिंग से अर्थ दोष के दौरान अर्थ दोष करंट बहने के लिए मुख्य रूप से दो स्थितियाँ होती हैं,
विंडिंग में और विंडिंग से बाहर बहने वाले करंट के लिए एक करंट मौजूद होना चाहिए।
विंडिंगों के बीच एम्पीयर-टर्न बैलेंस बनाया जाना चाहिए।
विंडिंग अर्थ दोष करंट का मान विंडिंग पर दोष की स्थिति, विंडिंग कनेक्शन की विधि और अर्थिंग की विधि पर निर्भर करता है। विंडिंग के स्टार बिंदु को दृढ़ता से या एक रेझिस्टर के माध्यम से अर्थित किया जा सकता है। ट्रांसफॉर्मर के डेल्टा तरफ से प्रणाली को एक अर्थिंग ट्रांसफॉर्मर के माध्यम से अर्थित किया जाता है। ग्राउंडिंग या अर्थिंग ट्रांसफॉर्मर शून्य अनुक्रम करंट के लिए निम्न इम्पीडेंस पथ और धनात्मक और ऋणात्मक अनुक्रम करंट के लिए उच्च इम्पीडेंस प्रदान करता है।
न्यूट्रल रिजिस्टेंस अर्थित स्टार विंडिंग
इस मामले में, ट्रांसफॉर्मर का न्यूट्रल बिंदु एक रेझिस्टर के माध्यम से अर्थित होता है और इसका इम्पीडेंस का मान ट्रांसफॉर्मर के विंडिंग इम्पीडेंस की तुलना में बहुत अधिक होता है। यह अर्थात ट्रांसफॉर्मर विंडिंग इम्पीडेंस का मान अर्थिंग रेझिस्टर के इम्पीडेंस की तुलना में नगण्य होता है। इसलिए, अर्थ करंट का मान विंडिंग में दोष की स्थिति के अनुपात में होता है। चूंकि ट्रांसफॉर्मर के प्राथमिक विंडिंग में दोष करंट द्वितीयक विंडिंग के शॉर्ट सर्किट टर्न और प्राथमिक विंडिंग के कुल टर्न के अनुपात के अनुपात में होता है, इसलिए प्राथमिक दोष करंट विंडिंग के शॉर्ट सर्किट के प्रतिशत के वर्ग के अनुपात में होगा। प्राथमिक और द्वितीयक विंडिंग दोनों में दोष करंट का भिन्नता नीचे दिखाई गई है।
न्यूट्रल दृढ़ता से अर्थित स्टार विंडिंग
इस मामले में, अर्थ दोष करंट क
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