विद्युत ट्रांसफार्मरों में इन्सुलेशन विफलताओं का विश्लेषण और उपचारीय उपाय

सबसे व्यापक रूप से प्रयोग किए जाने वाले विद्युत ट्रांसफार्मर: तेल-मंदक और शुष्क-प्रकार के रेसिन ट्रांसफार्मर

आज के समय में सबसे अधिक प्रयोग किए जाने वाले दो विद्युत ट्रांसफार्मर तेल-मंदक ट्रांसफार्मर और शुष्क-प्रकार के रेसिन ट्रांसफार्मर हैं। विद्युत ट्रांसफार्मर की इन्सुलेशन प्रणाली, विभिन्न इन्सुलेटिंग सामग्रियों से बनी, इसके सही संचालन के लिए मूलभूत है। ट्रांसफार्मर का उपयोगकाल मुख्य रूप से इसकी इन्सुलेटिंग सामग्रियों (तेल-कागज या रेसिन) के उपयोगकाल पर निर्भर करता है।

वास्तव में, अधिकांश ट्रांसफार्मर विफलताएँ इन्सुलेशन प्रणाली की क्षति से होती हैं। आंकड़ों के अनुसार, इन्सुलेशन से संबंधित विफलताएँ सभी ट्रांसफार्मर दुर्घटनाओं का 85% से अधिक हिस्सा बनाती हैं। इन्सुलेशन प्रबंधन पर ध्यान देते हुए ठीक से रखरखाव किए गए ट्रांसफार्मर अत्यंत लंबे समय तक काम कर सकते हैं। इसलिए, सामान्य ट्रांसफार्मर संचालन की सुरक्षा और इन्सुलेशन प्रणाली के विवेकपूर्ण रखरखाव को मजबूत करने से ट्रांसफार्मर के उपयोगकाल को लंबा किया जा सकता है, जिसमें प्रतिरोधी और पूर्वानुमानी रखरखाव की महत्वपूर्ण भूमिका होती है जो ट्रांसफार्मर के उपयोगकाल और विद्युत आपूर्ति की विश्वसनीयता में सुधार करती है।

1. सॉलिड पेपर इन्सुलेशन विफलताएँ

तेल-मंदक ट्रांसफार्मरों में, मुख्य इन्सुलेटिंग सामग्रियाँ इन्सुलेटिंग तेल और ठोस इन्सुलेटिंग सामग्रियाँ जिनमें इन्सुलेटिंग पेपर, प्रेसबोर्ड, और लकड़ी के टुकड़े शामिल हैं। ट्रांसफार्मर इन्सुलेशन का पुराना होना इन सामग्रियों के वातावरणीय कारकों से विघटन का परिणाम होता है, जिससे इन्सुलेशन की शक्ति कम हो जाती है या खो देती है।

सॉलिड पेपर इन्सुलेशन तेल-मंदक ट्रांसफार्मर इन्सुलेशन प्रणालियों का एक प्रमुख घटक है, जिसमें इन्सुलेटिंग पेपर, बोर्ड, पैड, रोल, और बांधन टेप शामिल हैं। इसका मुख्य घटक सेल्युलोज है जिसका रासायनिक सूत्र (C6H10O5)n है, जहाँ n डिग्री ऑफ पॉलिमेराइजेशन (DP) को दर्शाता है। नया पेपर आमतौर पर 1300 के आसपास DP रखता है, जो जब आधे से अधिक यांत्रिक शक्ति कम हो जाती है, तो लगभग 250 तक गिर जाता है।

जब बहुत पुराना होता है और DP 150-200 तक पहुँच जाता है, तो सामग्री अपने जीवन के अंत तक पहुँच जाती है। इन्सुलेटिंग पेपर के पुराने होने के साथ, इसका DP और टेंशनल शक्ति धीरे-धीरे कम होती है और पानी, CO, CO2, और फरफुरल (फुरान अल्डिहाइड) उत्पन्न करता है। ये पुराने होने के उत्पाद बड़ी मात्रा में विद्युत उपकरणों के लिए हानिकारक होते हैं, जो इन्सुलेटिंग पेपर के ब्रेकडाउन वोल्टेज और वॉल्यूम रेसिस्टिविटी को कम करते हैं, जबकि डाइएलेक्ट्रिक लॉस बढ़ाते हैं और टेंशनल शक्ति कम करते हैं, जिससे धातु के घटकों की खराबी हो सकती है।

ठोस इन्सुलेशन अपरिवर्तनीय पुराने होने की विशेषताओं को प्रदर्शित करता है, जहाँ यांत्रिक और विद्युत शक्ति का क्षय अपुनर्वापसीय होता है। चूंकि ट्रांसफार्मर का उपयोगकाल मुख्य रूप से इन्सुलेटिंग सामग्रियों के उपयोगकाल पर निर्भर करता है, तो तेल-मंदक ट्रांसफार्मर ठोस इन्सुलेशन सामग्रियों को छोटे-छोटे वर्षों के संचालन के दौरान धीमे गति से प्रदर्शन की कमी होने के साथ अच्छी विद्युत इन्सुलेशन गुणवत्ता और यांत्रिक विशेषताएँ होनी चाहिए - जो अच्छी पुराने होने की विशेषताओं को दर्शाती हैं।

1.1 पेपर फाइबर सामग्रियों की विशेषताएँ

इन्सुलेटिंग पेपर फाइबर सामग्री तेल-मंदक ट्रांसफार्मरों में सबसे महत्वपूर्ण इन्सुलेशन घटक है। पेपर फाइबर पौधों का बुनियादी ठोस ऊतक घटक है। धातु के चालकों की तरह जिनमें पर्याप्त मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं, इन्सुलेटिंग सामग्रियों में लगभग कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं होता, जिसका लगभग शून्य चालक धारा मुख्य रूप से आयनिक चालक से होती है। सेल्युलोज कार्बन, हाइड्रोजन, और ऑक्सीजन से बना होता है। इसके अणु संरचना में हाइड्रॉक्सिल समूहों के कारण, सेल्युलोज में पानी बनाने की क्षमता होती है, जिससे पेपर फाइबर में गर्मी-अवशोषण की विशेषता होती है।

इसके अलावा, इन हाइड्रॉक्सिल समूहों को विभिन्न पोलर अणुओं (जैसे अम्ल और पानी) के केंद्र के रूप में माना जा सकता है, जो हाइड्रोजन बंधों द्वारा बंधे होते हैं, जिससे फाइबरों को क्षति होने की संभावना होती है। पेपर फाइबर में आमतौर पर लगभग 7% अशुद्धियाँ, जिनमें पानी शामिल है, होती हैं। फाइबरों की कोलाइडल प्रकृति के कारण, यह पानी पूरी तरह से नहीं निकाला जा सकता, जो पेपर फाइबर के प्रदर्शन पर प्रभाव डालता है।

पोलर फाइबर आसानी से पानी अवशोषित करते हैं (पानी एक बहुत शक्तिशाली पोलर माध्यम है)। जब पेपर फाइबर पानी अवशोषित करता है, तो हाइड्रॉक्सिल समूहों के बीच की अंतरक्रिया कमजोर हो जाती है, जिससे अस्थिर फाइबर संरचना की स्थिति में यांत्रिक शक्ति तेजी से गिर जाती है। इसलिए, पेपर इन्सुलेशन घटकों को आमतौर पर उपयोग से पहले शुष्क या वैक्यूम शुष्क उपचार के बाद तेल या इन्सुलेटिंग वार्निश से डीपिंग किया जाता है।

डीपिंग का उद्देश्य फाइबरों को नम रखना होता है, जो उच्च इन्सुलेशन और रासायनिक स्थिरता के साथ यांत्रिक शक्ति में सुधार करता है। इसके अलावा, वार्निश से सील किया गया पेपर पानी के अवशोषण को कम करता है, सामग्री के ऑक्सीकरण को रोकता है, और बुलबुले को कम करता है, जो इन्सुलेशन प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है और आंशिक डिस्चार्ज और विद्युत ब्रेकडाउन का कारण बन सकता है। हालाँकि, कुछ लोगों का मानना है कि वार्निश डीपिंग के बाद तेल में डीपिंग करने से कुछ वार्निश धीरे-धीरे तेल में घुल जाता है, जो तेल के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है, इसलिए ऐसे पेंट अनुप्रयोगों पर ध्यान देना आवश्यक है।

प्राकृतिक रूप से, विभिन्न फाइबर सामग्री की संरचनाओं और एक ही संरचना वाले फाइबरों की विभिन्न गुणवत्ता स्तर का विभिन्न प्रभाव और विशेषताएँ होती हैं। उदाहरण के लिए, कपास में सबसे अधिक फाइबर सामग्री होती है, जूट में सबसे मजबूत फाइबर होते हैं, और कुछ आयातित इन्सुलेटिंग प्रेसबोर्ड जो बेहतर उपचारित होते हैं, कुछ घरेलू पेपरबोर्डों की तुलना में बहुत बेहतर प्रदर्शन करते हैं। अधिकांश ट्रांसफार्मर इन्सुलेशन सामग्रियाँ विभिन्न रूपों के पेपर (जैसे पेपर टेप, प्रेसबोर्ड, और दबाव-प्रतिरूपित पेपर घटक) का उपयोग करती हैं।

इसलिए, ट्रांसफार्मर निर्माण और रखरखाव के दौरान गुणवत्ता वाले फाइबर-आधारित इन्सुलेटिंग पेपर सामग्रियों का चयन करना महत्वपूर्ण है। फाइबर पेपर विशेष लाभ प्रदान करता है, जिसमें उपयोगिता, कम लागत, सुविधाजनक उपचार, मध्यम तापमान पर सरल रूप और उपचार, हल्का वजन, मध्यम शक्ति, और डीपिंग सामग्रियों (जैसे इन्सुलेटिंग वार्निश और ट्रांसफार्मर तेल) का आसानी से अवशोषण शामिल है।

1.2 पेपर इन्सुलेशन सामग्रियों की यांत्रिक शक्ति

तेल-मंदक ट्रांसफार्मरों के लिए पेपर इन्सुलेशन सामग्रियों का चयन करते समय, फाइबर संरचना, घनत्व, पारगम्यता, और समानता के अलावा यांत्रिक शक्ति की आवश्यकताएँ जैसे टेंशनल शक्ति, पंक्चर शक्ति, टियर शक्ति, और टफ्नेस शामिल हैं:

• टेंशनल शक्ति: टेंशन लोड के तहत पेपर फाइबर द्वारा सहन की जा सकने वाली अधिकतम तनाव जिसके बिना टूट जाए।

• पंक्चर शक्ति: पेपर फाइबर की दबाव के बिना टूटने की क्षमता का माप।

• टियर शक्ति: पेपर फाइबर को टूटने के लिए आवश्यक बल संबंधित मानकों को पूरा करना चाहिए।

• साहसिकता: कागज या प्रेसबोर्ड को मोड़ने पर उनकी साहसिकता संबंधित आवश्यकताओं को संतुष्ट करनी चाहिए।

ठोस इन्सुलेशन की प्रदर्शन को नमूनों को लेकर नापकर जांचा जा सकता है, जैसे कि कागज या प्रेसबोर्ड के बहुलकीकरण की डिग्री, या तेल में फरफुरल की मात्रा को उच्च प्रदर्शन दिखाने वाली तरल ग्लोमेट्री से मापा जा सकता है। 

यह यह विश्लेषण करने में मदद करता है कि ट्रांसफार्मर के आंतरिक दोष ठोस इन्सुलेशन से संबंधित हैं या कम तापमान का अतिताप वाइंडिंग इन्सुलेशन के स्थानीयकृत पुराने होने का कारण बन रहा है, या ठोस इन्सुलेशन की पुरानी डिग्री निर्धारित करने के लिए। ऑपरेशन और रखरखाव के दौरान, कागज फाइबर इन्सुलेशन सामग्रियों के लिए ट्रांसफार्मर के निर्धारित लोड को नियंत्रित करना, ऑपरेटिंग वातावरण में अच्छी हवा की परिपथन और ताप छोड़ने की सुनिश्चितता, ट्रांसफार्मर के तापमान बढ़ने और टैंक में तेल की कमी से रोकना चाहिए। उपाय भी लिए जाने चाहिए जिससे तेल की प्रदूषण और अपशिष्ट होने से रोका जा सके, जो फाइबर को पुराना कर सकता है, ट्रांसफार्मर इन्सुलेशन की प्रदर्शन, उपयोगकाल और सुरक्षित ऑपरेशन को घटा सकता है।

1.3 कागज फाइबर सामग्रियों का अवक्षय

यह मुख्य रूप से तीन पहलुओं में शामिल है:

• फाइबर की कठोरता: अतिरिक्त ताप जो फाइबर सामग्रियों से नमी को अलग करता है, फाइबर की कठोरता को तेज करता है। कठोर, छीलने वाला कागज यांत्रिक दोलन, विद्युत गतिशील तनाव और ऑपरेशनल लहरों के प्रभाव के तहत इन्सुलेशन विफलता और विद्युत दुर्घटनाओं का कारण बन सकता है।

• फाइबर सामग्रियों की यांत्रिक साहसिकता की कमी: फाइबर सामग्रियों की यांत्रिक साहसिकता लंबे समय तक गर्मी से कम होती जाती है। जब ट्रांसफार्मर गर्मी से इन्सुलेशन सामग्रियों से नमी को फिर से बाहर निकालती है, तो इन्सुलेशन प्रतिरोध मान बढ़ सकते हैं, लेकिन यांत्रिक साहसिकता में बहुत कमी आएगी, जिससे इन्सुलेशन कागज छोटे-सर्किट करंट या लक्ष्य लोड से आने वाले यांत्रिक बलों को सहन नहीं कर सकेगा।

• फाइबर सामग्रियों का संकुचन: कठोरता के बाद, फाइबर सामग्रियाँ संकुचित होती हैं, जिससे क्लैंपिंग बल कम हो जाता है और शिफ्टिंग गति का कारण बन सकता है। यह विद्युत चुंबकीय दोलन या लक्ष्य वोल्टेज के तहत ट्रांसफार्मर वाइंडिंग विस्थापन और घर्षण का कारण बन सकता है, जो इन्सुलेशन को नुकसान पहुंचाता है।

2. तरल तेल इन्सुलेशन विफलताएं

तेल-सोखा ट्रांसफार्मर 1887 में अमेरिकी वैज्ञानिक थॉमसन द्वारा आविष्कृत किया गया था और 1892 में जनरल इलेक्ट्रिक और अन्य द्वारा विद्युत ट्रांसफार्मर एप्लिकेशन के लिए प्रोत्साहित किया गया था। यहाँ उल्लिखित तरल इन्सुलेशन ट्रांसफार्मर तेल इन्सुलेशन है।

2.1 तेल-सोखा ट्रांसफार्मरों की विशेषताएं:

① विद्युत इन्सुलेशन की साहसिकता में महत्वपूर्ण रूप से सुधार, इन्सुलेशन दूरी को कम करना, और उपकरण का आयतन कम करना; ② प्रभावी ताप ट्रांसफर और ताप छोड़ने में महत्वपूर्ण रूप से सुधार, चालकों में अनुमत वर्तमान घनत्व को बढ़ाना, उपकरण का वजन कम करना। ऑपरेटिंग ट्रांसफार्मर कोर के ताप को ट्रांसफार्मर तेल के ऊष्मीय परिपथन द्वारा ट्रांसफार्मर केस और रेडिएटर पर छोड़ा जाता है, जिससे प्रभावी ठंडक बढ़ जाती है; ③ तेल सोखा और छोड़ना विशिष्ट आंतरिक घटकों और विन्यासों के ऑक्सीकरण को कम करता है, उपयोगकाल बढ़ाता है।

2.2 ट्रांसफार्मर तेल के गुण

ऑपरेटिंग ट्रांसफार्मर तेल को स्थिर, उत्कृष्ट इन्सुलेशन और ऊष्मीय चालकता के गुणों का होना चाहिए। मुख्य गुणों में इन्सुलेशन साहसिकता (tan δ), विसाद, ठंडा बिंदु, और अम्ल मान शामिल हैं। पेट्रोलियम से शुद्धित इन्सुलेशन तेल विभिन्न हाइड्रोकार्बन, रेजिन, अम्ल और अन्य अशुद्धियों का मिश्रण है, जिनके गुण पूरी तरह से स्थिर नहीं हैं। ताप, विद्युत क्षेत्र और प्रकाश प्रभाव के तहत, तेल लगातार ऑक्सीकृत होता रहता है। सामान्य परिस्थितियों में, यह ऑक्सीकरण प्रक्रिया धीमी रूप से चलती है; उचित रखरखाव के साथ, तेल 20 वर्षों तक आवश्यक गुणवत्ता को बिना पुराना हुए बनाए रख सकता है। हालांकि, तेल में मिलाए गए धातु, अशुद्धियाँ और गैसें ऑक्सीकरण को तेज करती हैं, जिससे तेल की गुणवत्ता खराब हो जाती है, रंग गहरा हो जाता है, पारदर्शिता धुंधली हो जाती है, और नमी, अम्ल मान और राख मान बढ़ जाता है, जिससे तेल के गुण खराब हो जाते हैं।

2.3 ट्रांसफार्मर तेल के अपक्षय के कारण

ट्रांसफार्मर तेल के अपक्षय को गंदगी और अपक्षय के चरणों में विभाजित किया जा सकता है, गंभीरता के आधार पर।

गंदगी तेल में नमी और अशुद्धियों के मिश्रण से संदर्भित है—ये ऑक्सीकरण उत्पाद नहीं हैं। गंदा तेल इन्सुलेशन प्रदर्शन में गिरावट, ब्रेकडाउन विद्युत क्षेत्र की शक्ति में कमी, और डाइइलेक्ट्रिक लाभ विकीर्ण की वृद्धि का सामना करता है।

अपक्षय तेल के ऑक्सीकरण से परिणामस्वरूप होता है। यह ऑक्सीकरण शुद्ध तेल में हाइड्रोकार्बन के ऑक्सीकरण के लिए नहीं, बल्कि तेल में अशुद्धियों द्वारा ऑक्सीकरण प्रक्रिया को तेज करने के लिए, विशेष रूप से तांबा, लोहा और एल्यूमिनियम धातु कणों से।

ऑक्सीजन ट्रांसफार्मर के अंदर की हवा से आता है। भले ही पूरी तरह से सील ट्रांसफार्मर में, लगभग 0.25% ऑक्सीजन शेष रहता है। ऑक्सीजन की उच्च घुलनशीलता होती है, इसलिए तेल में घुले गैसों में इसका उच्च प्रतिशत होता है।

ट्रांसफार्मर तेल के ऑक्सीकरण के दौरान, नमी कैटलिस्ट के रूप में और ताप तेज करने वाले के रूप में, ट्रांसफार्मर तेल से गादा उत्पन्न होता है। यह प्रदर्शन को निम्नलिखित तरीके से प्रभावित करता है: विद्युत क्षेत्र के प्रभाव के तहत बड़े अवक्षेपण कण; अशुद्धियों के अवक्षेपण विद्युत क्षेत्र के सबसे मजबूत क्षेत्रों में संकेंद्रित होते हैं, ट्रांसफार्मर इन्सुलेशन पर चालक "पुल" बनाते हैं; असमान अवक्षेपण अलग-अलग लंबे पट्टियों का निर्माण करता है जो विद्युत क्षेत्र रेखाओं के साथ एकरेख हो सकते हैं, जो ताप छोड़ने में बाधा डालता है, इन्सुलेशन सामग्रियों को पुराना करता है, और इन्सुलेशन प्रतिरोध और इन्सुलेशन स्तर में कमी का कारण बनता है।

2.4 ट्रांसफार्मर तेल के अपक्षय की प्रक्रिया

तेल के अपक्षय के दौरान, प्राथमिक उत्पाद परोक्साइड, अम्ल, अल्कोहल, केटोन और गादा शामिल हैं।

प्रारंभिक अपक्षय चरण: तेल परोक्साइड उत्पन्न करता है जो इन्सुलेशन फाइबर सामग्रियों के साथ प्रतिक्रिया करके ऑक्सीकृत सेल्युलोज बनाता है, जो इन्सुलेशन फाइबरों की यांत्रिक साहसिकता को कम करता है, कठोरता और इन्सुलेशन का संकुचन होता है। उत्पन्न अम्ल चिपचिपी फैटी अम्ल हैं। हालांकि, खनिज अम्लों की तुलना में ये कम नुकसानकारी हैं, लेकिन उनकी वृद्धि दर और ऑर्गेनिक इन्सुलेशन सामग्रियों पर प्रभाव महत्वपूर्ण है।

बाद का विकार स्तर: जब अम्ल कॉपर, लोहा, इन्सुलेटिंग वार्निश और अन्य सामग्री को क्षार करते हैं, तो गादा बनता है - एक घना, अस्फाल्ट-जैसा पॉलीमेरिक चालक पदार्थ। यह मध्यम से तेल में घुलता है और विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में तेजी से बनता है, इन्सुलेटिंग सामग्री या ट्रांसफॉर्मर टैंक के किनारों पर चिपकता है, तेल पाइप और रेडिएटर फिन्स पर जमता है, ट्रांसफॉर्मर के ऑपरेटिंग तापमान को बढ़ाता है और इलेक्ट्रिकल स्ट्रेंथ को कम करता है।

तेल ऑक्सीकरण प्रक्रिया में दो मुख्य प्रतिक्रिया स्थितियाँ शामिल हैं: पहली, ट्रांसफॉर्मर में अत्यधिक अम्ल मूल्य, जो तेल को अम्लीय बनाता है; दूसरी, तेल में घुले ऑक्साइड तेल में घुलने योग्य नहीं बनने वाले यौगिकों में बदल जाते हैं, धीरे-धीरे ट्रांसफॉर्मर तेल की गुणवत्ता को खराब करते हैं।

2.5 ट्रांसफॉर्मर तेल विश्लेषण, मूल्यांकन और रखरखाव

① इन्सुलेटिंग तेल का विकार: भौतिक और रासायनिक गुण दोनों बदलते हैं, इलेक्ट्रिकल प्रदर्शन को खराब करते हैं। तेल अम्ल मूल्य, इंटरफेसियल टेंशन, गादा विलेपन और पानी-घुलने वाले अम्ल मूल्य का परीक्षण करके यह निर्धारित किया जा सकता है कि यह दोष प्रकार मौजूद है या नहीं। तेल पुनर्जनन उपचार विकार उत्पादों को दूर कर सकता है, हालांकि यह प्रक्रिया प्राकृतिक एंटीऑक्सीडेंट्स को भी दूर कर सकती है।

② इन्सुलेटिंग तेल में पानी का संदूषण: पानी एक शक्तिशाली ध्रुवीय पदार्थ है जो विद्युत क्षेत्र में आसानी से आयनित और विघटित हो जाता है, इन्सुलेटिंग तेल में चालक धारा को बढ़ाता है। भले ही छोटी मात्रा में पानी भी इन्सुलेटिंग तेल में इलेक्ट्रिकल लॉस को बढ़ाता है। तेल की नमी सामग्री का परीक्षण करके यह दोष प्रकार पहचाना जा सकता है। दबाव वाक्युम तेल फिल्टरेशन आम तौर पर नमी को दूर करता है।

③ इन्सुलेटिंग तेल का माइक्रोबायोलोजिकल संदूषण: मुख्य ट्रांसफॉर्मर की स्थापना या कोर होइस्टिंग के दौरान, इन्सुलेटिंग कंपोनेंट्स पर कीड़े या मानवीय पसीने के अवशेष बैक्टीरिया ले जा सकते हैं, इन्सुलेटिंग तेल को संदूषित करते हैं; या तेल में पहले से ही माइक्रोओर्गनिजम रह सकते हैं। मुख्य ट्रांसफॉर्मर आम तौर पर 40-80°C के वातावरण में ऑपरेट करते हैं, जो माइक्रोओर्गनिजम के विकास और विस्तार के लिए बहुत अनुकूल है। क्योंकि माइक्रोओर्गनिजम और उनके उत्सर्जन में मिनरल और प्रोटीन की इन्सुलेशन गुणवत्ता इन्सुलेटिंग तेल की तुलना में बहुत कम होती है, वे तेल की इलेक्ट्रिकल लॉस को बढ़ाते हैं। यह दोष ऑन-साइट सर्कुलेशन उपचार से आसानी से संभाला नहीं जा सकता, क्योंकि कुछ माइक्रोओर्गनिजम हमेशा सोलिड इन्सुलेशन पर रहते हैं। उपचार के बाद, ट्रांसफॉर्मर इन्सुलेशन अल्पकालिक रूप से बहाल हो सकता है, लेकिन ऑपरेटिंग वातावरण माइक्रोओर्गनिजम के विकास के लिए अनुकूल होता है, जिससे इन्सुलेशन वर्षों तक धीरे-धीरे खराब होता जाता है।

④ तेल में घुलने वाले ध्रुवीय पदार्थों वाला अल्काइड रेसिन इन्सुलेटिंग वार्निश: विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, ध्रुवीय पदार्थ डाइपोल रिलैक्सेशन पोलराइजेशन दरअसल एसी पोलराइजेशन प्रक्रियाओं के दौरान ऊर्जा का उपभोग करते हैं, तेल की इलेक्ट्रिकल लॉस बढ़ाते हैं। हालांकि इन्सुलेटिंग वार्निश को फैक्ट्री से बाहर जाने से पहले क्यूआरिंग किया जाता है, लेकिन अपरिपूर्ण उपचार शेष रह सकता है। कुछ समय तक ऑपरेट करने के बाद, अपरिपूर्ण रूप से उपचारित वार्निश धीरे-धीरे तेल में घुलता है, इन्सुलेशन प्रदर्शन को धीरे-धीरे खराब करता है। इस दोष का घटना समय वार्निश उपचार की व्यापकता से संबंधित है; एक या दो एडसोर्प्शन उपचार कुछ प्रभावी हो सकते हैं।

⑤ केवल पानी और दूषकों से संदूषित तेल: यह संदूषण तेल की मूल गुणवत्ता को नहीं बदलता है। नमी को ड्राइंग के माध्यम से दूर किया जा सकता है; दूषकों को फिल्टरेशन के माध्यम से साफ किया जा सकता है; तेल में हवा को वाक्युम पंपिंग के माध्यम से दूर किया जा सकता है।

⑥ दो या दो से अधिक विभिन्न स्रोतों से इन्सुलेटिंग तेल का मिश्रण: तेल की गुणवत्ता संबंधित विनिर्देशों को संतुष्ट करनी चाहिए; तेल का विशिष्ट गुरुत्व, जमने का तापमान, विस्थापन और फ्लैश पॉइंट समान होना चाहिए; और मिश्रित तेल की स्थिरता आवश्यकताओं को संतुष्ट करनी चाहिए। विकारित मिश्रित तेल के लिए, रासायनिक पुनर्जनन विधियों की आवश्यकता होती है जिससे विकार उत्पादों को अलग किया जा सके और गुणवत्ता को पुनर्स्थापित किया जा सके।

3. ड्राई-टाइप रेसिन ट्रांसफॉर्मर इन्सुलेशन और विशेषताएँ

ड्राई-टाइप ट्रांसफॉर्मर (यहाँ ईपॉक्सी रेसिन इन्सुलेटेड ट्रांसफॉर्मर को संदर्भित करते हुए) मुख्य रूप से उच्च आग सुरक्षा आवश्यकताओं वाले स्थानों, जैसे ऊँची इमारतें, हवाई अड्डे और तेल गोदाम में उपयोग किए जाते हैं।

3.1 रेसिन इन्सुलेशन के प्रकार

ईपॉक्सी रेसिन इन्सुलेटेड ट्रांसफॉर्मर को विनिर्माण प्रक्रिया विशेषताओं के आधार पर तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: ईपॉक्सी-क्वार्ट्ज सैंड मिश्रण वैक्यूम कास्टिंग प्रकार, ईपॉक्सी-अक्षरहीन ग्लास फाइबर विधिक वैक्यूम डिफरेंशियल प्रेशर कास्टिंग प्रकार, और अक्षरहीन ग्लास फाइबर रेपिंग इम्प्रेग्नेशन प्रकार।

① ईपॉक्सी-क्वार्ट्ज सैंड मिश्रण वैक्यूम कास्टिंग इन्सुलेशन: इन ट्रांसफॉर्मर में ईपॉक्सी रेसिन के लिए क्वार्ट्ज सैंड का फिलर का उपयोग किया जाता है। इन्सुलेटिंग वार्निश से लपेटे गए और उपचारित किए गए कोइल्स को कास्टिंग मोल्ड में रखा जाता है और ईपॉक्सी रेसिन और क्वार्ट्ज सैंड मिश्रण के साथ वैक्यूम-कास्ट किया जाता है। कास्टिंग प्रक्रिया की चुनौतियों के कारण, गुणवत्ता की आवश्यकताओं को पूरा करने में कठिनाई होती है - जैसे अवशेष बुलबुले, मिश्रण की स्थानीय असमानता, और संभावित स्थानीय तापीय तनाव फैक्टर क्रैकिंग - इन इन्सुलेटेड ट्रांसफॉर्मर गीले, गर्म वातावरण और भार की बदलाव वाले क्षेत्रों के लिए उपयुक्त नहीं हैं।

② ईपॉक्सी अक्षरहीन ग्लास फाइबर विधिक वैक्यूम डिफरेंशियल प्रेशर कास्टिंग इन्सुलेशन: यह छोटे अक्षरहीन ग्लास फाइबर या ग्लास मैट का उपयोग करता है, जो वाइंडिंग लेयर्स के बीच के बाहरी लेयर इन्सुलेशन के लिए किया जाता है। बाहरी इन्सुलेशन रेपिंग की मोटाई आम तौर पर 1-3mm की पतली इन्सुलेशन होती है। ईपॉक्सी रेसिन कास्टिंग मटेरियल के साथ उचित अनुपात में मिलाने के बाद, उच्च वैक्यूम के तहत बुलबुले दूर किए जाते हैं ताकि कास्टिंग किया जा सके। क्योंकि रेपिंग इन्सुलेशन की मोटाई छोटी होती है, गरीब इम्प्रेग्नेशन आसानी से आंशिक डिस्चार्ज बिंदु बना सकता है। इसलिए, कास्टिंग मटेरियल मिश्रण पूरा होना चाहिए, वैक्यूम डीगेसिंग ठीक से होना चाहिए, और निम्न विस्थापन और कास्टिंग गति को नियंत्रित किया जाना चाहिए ताकि कास्टिंग के दौरान कोइल पैकेज की उच्च गुणवत्ता की इम्प्रेग्नेशन सुनिश्चित की जा सके।

③ अक्षरहीन ग्लास फाइबर रेपिंग इम्प्रेग्नेशन इन्सुलेशन: ये ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग के दौरान लेयर इन्सुलेशन उपचार और कोइल इम्प्रेग्नेशन दोनों को एक साथ पूरा करते हैं। ये पिछले दो इम्प्रेग्नेशन प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक वाइंडिंग फॉर्मिंग मोल्ड की आवश्यकता नहीं होती, लेकिन वाइंडिंग और इम्प्रेग्नेशन के दौरान माइक्रो-बुलबुले नहीं रहने वाले निम्न विस्थापन रेसिन की आवश्यकता होती है।

3.2 रेसिन ट्रांसफॉर्मर की इन्सुलेशन विशेषताएँ और रखरखाव

रेसिन ट्रांसफॉर्मर की इन्सुलेशन स्तर तेल-डिप्ड ट्रांसफॉर्मर से बहुत अलग नहीं होता; मुख्य अंतर तापमान राइज और आंशिक डिस्चार्ज मापन में होता है।

① तापमान वृद्धि की विशेषताएँ: रेज़िन ट्रांसफार्मर में तेल-सोखे ट्रांसफार्मर की तुलना में औसत तापमान वृद्धि का स्तर अधिक होता है, इसलिए उच्च तापीय प्रतिरोधक ग्रेड की छत्ताई सामग्री की आवश्यकता होती है। हालाँकि, औसत तापमान वृद्धि वाइंडिंग के सबसे गर्म स्थान के तापमान को दर्शाने में विफल रहती है। यदि छत्ताई सामग्री के तापीय प्रतिरोधक ग्रेड का चयन केवल औसत तापमान वृद्धि पर आधारित हो, या गलत रूप से किया जाए, या रेज़िन ट्रांसफार्मर लंबे समय तक ओवरलोड की स्थिति में संचालित किया जाए, तो ट्रांसफार्मर की लंबाई घट सकती है।

क्योंकि मापी गई ट्रांसफार्मर की तापमान वृद्धि अक्सर सबसे गर्म स्थान के तापमान को दर्शाने में विफल रहती है, इसलिए यदि संभव हो तो इन्फ्रारेड थर्मोमीटर का उपयोग करके अधिकतम लोड के ऑपरेशन के दौरान रेज़िन ट्रांसफार्मर के सबसे गर्म स्थान की जाँच की जानी चाहिए। शीतलन पंखे की दिशा और कोण को इस तरह से समायोजित किया जाना चाहिए कि स्थानीय तापमान वृद्धि को नियंत्रित किया जा सके और ट्रांसफार्मर का सुरक्षित संचालन सुनिश्चित किया जा सके।

② आंशिक डिस्चार्ज की विशेषताएँ: रेज़िन ट्रांसफार्मर में आंशिक डिस्चार्ज की मात्रा विद्युत क्षेत्र वितरण, रेज़िन मिश्रण की समानता, और शेष बुलबुले या रेज़िन के फैलने की उपस्थिति पर निर्भर करती है। आंशिक डिस्चार्ज की मात्रा रेज़िन ट्रांसफार्मर के प्रदर्शन, गुणवत्ता और लंबाई पर प्रभाव डालती है। इसलिए, आंशिक डिस्चार्ज के स्तर को मापना और स्वीकारना विनिर्माण प्रक्रिया और गुणवत्ता का व्यापक मूल्यांकन करने का एक साधन है। आंशिक डिस्चार्ज की माप रेज़िन ट्रांसफार्मर के हस्तांतरण स्वीकृति और मुख्य ठीक-ठाक के बाद की जानी चाहिए, और आंशिक डिस्चार्ज में परिवर्तन का उपयोग गुणवत्ता और प्रदर्शन स्थिरता का मूल्यांकन करने के लिए किया जाना चाहिए।

सुखी टाइप ट्रांसफार्मरों के व्यापक प्रचलन के साथ, ट्रांसफार्मर चुनते समय, विनिर्माण प्रक्रिया संरचना, छत्ताई डिजाइन, और छत्ताई विन्यास को गहराई से समझना चाहिए। पूर्ण विनिर्माण प्रक्रिया, गंभीर गुणवत्ता सुनिश्चितीकरण प्रणाली, गंभीर विनिर्माण प्रबंधन, और विश्वसनीय तकनीकी प्रदर्शन के साथ निर्माताओं के उत्पादों का चयन किया जाना चाहिए ताकि ट्रांसफार्मर उत्पाद की गुणवत्ता और तापीय लंबाई सुनिश्चित की जा सके, जिससे सुरक्षित संचालन और विद्युत आपूर्ति की विश्वसनीयता में सुधार हो सके।

4. ट्रांसफार्मर छत्ताई विफलताओं पर प्रभाव डालने वाले मुख्य कारक

ट्रांसफार्मर छत्ताई प्रदर्शन पर प्रभाव डालने वाले मुख्य कारकों में शामिल हैं: तापमान, आर्द्रता, तेल सुरक्षा विधियाँ, और ओवरवोल्टेज का प्रभाव।

4.1 तापमान का प्रभाव

पावर ट्रांसफार्मर तेल-कागज छत्ताई का उपयोग करते हैं, जिसमें तेल और कागज पर विभिन्न तापमानों पर आर्द्रता सामग्री के बीच विभिन्न संतुलन संबंध होते हैं। आम तौर पर, जब तापमान बढ़ता है, तो कागज से तेल में आर्द्रता चली जाती है; इसके विपरीत, कागज तेल से आर्द्रता अवशोषित करता है। इसलिए, उच्च तापमान पर, ट्रांसफार्मर छत्ताई तेल में माइक्रो-पानी की मात्रा अधिक होती है; इसके विपरीत, माइक्रो-पानी की मात्रा कम होती है।

विभिन्न तापमान के कारण सेल्युलोस रिंग खुलना, चेन टूटना, और अनुगामी गैस उत्पादन होता है। एक विशिष्ट तापमान पर, CO और CO2 का उत्पादन दर स्थिर रहता है, जिसका अर्थ है कि तेल में CO और CO2 की मात्रा समय के साथ रेखीय रूप से बढ़ती है। जैसे-जैसे तापमान लगातार बढ़ता है, CO और CO2 का उत्पादन दर अक्सर घातांकीय रूप से बढ़ता है। इसलिए, तेल में CO और CO2 की मात्रा छत्ताई कागज के तापीय पुरानी के सीधे संबंध में होती है और बंद ट्रांसफार्मर के कागज की परतों में असामान्यताओं को निर्धारित करने के लिए एक मानक बन सकती है।

ट्रांसफार्मर की लंबाई छत्ताई पुरानी की डिग्री पर निर्भर करती है, जो अपनी बार में संचालन तापमान पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, एक तेल-सोखा ट्रांसफार्मर निर्धारित लोड पर औसत वाइंडिंग तापमान वृद्धि 65°C और सबसे गर्म स्थान की तापमान वृद्धि 78°C होती है। औसत वातावरण तापमान 20°C के साथ, सबसे गर्म स्थान का तापमान 98°C पहुँच जाता है, जो 20-30 वर्षों की संचालन की अनुमति देता है। यदि ट्रांसफार्मर ओवरलोड की स्थिति में और तापमान बढ़ा हुआ हो, तो लंबाई अनुसार कम हो जाती है।

अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन (IEC) बताता है कि 80-140°C के बीच संचालन करने वाले कक्ष A छत्ताई ट्रांसफार्मरों के लिए, 6°C की तापमान वृद्धि के साथ, ट्रांसफार्मर छत्ताई की प्रभावी लंबाई की दर दोगुनी हो जाती है - जिसे 6°C नियम के रूप में जाना जाता है, जो पहले स्वीकार किए गए 8°C नियम की तुलना में अधिक तापीय सीमाएँ दर्शाता है।

4.2 आर्द्रता का प्रभाव

आर्द्रता की उपस्थिति सेल्युलोस के विघटन को तेज करती है। इसलिए, CO और CO2 का उत्पादन सेल्युलोस सामग्री की आर्द्रता सामग्री के साथ संबंधित होता है। निरंतर आर्द्रता पर, अधिक आर्द्रता CO2 का अधिक उत्पादन करती है; इसके विपरीत, कम आर्द्रता CO का अधिक उत्पादन करती है।

छत्ताई तेल में ट्रेस आर्द्रता छत्ताई विशेषताओं पर प्रभाव डालने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है। छत्ताई तेल में ट्रेस आर्द्रता छत्ताई माध्यम के विद्युत और भौतिक-रसायनिक गुणों को बहुत नुकसान पहुँचाती है। आर्द्रता छत्ताई तेल में चिंगारी विसर्जन वोल्टेज को कम कर सकती है, डाइएलेक्ट्रिक लाभ गुणांक (tan δ) को बढ़ा सकती है, छत्ताई तेल की पुरानी को तेज कर सकती है, और छत्ताई प्रदर्शन को खराब कर सकती है। उपकरणों को आर्द्रता का संसर्ग न केवल विद्युत उपकरणों की संचालन विश्वसनीयता और लंबाई को कम करता है, बल्कि उपकरणों को नुकसान पहुँचा सकता है और यहाँ तक कि व्यक्तिगत सुरक्षा को भी खतरे में डाल सकता है।

4.3 तेल सुरक्षा विधियों का प्रभाव

ट्रांसफार्मर तेल में ऑक्सीजन छत्ताई विघटन प्रतिक्रियाओं को तेज करता है, जिसकी ऑक्सीजन सामग्री तेल सुरक्षा विधियों पर निर्भर करती है। इसके अलावा, विभिन्न सुरक्षा विधियाँ तेल में CO और CO2 के घुलनशीलता और फैलाव की अलग-अलग स्थितियाँ पैदा करती हैं। उदाहरण के लिए, CO की घुलनशीलता कम होती है, जिसके कारण खुले ट्रांसफार्मरों में यह आसानी से तेल सतह के अंतरिक्ष में फैल जाता है, आम तौर पर CO वॉल्यूम फ्रैक्शन को 300×10-6 से अधिक नहीं रखा जाता है। बंद ट्रांसफार्मरों में, क्योंकि तेल सतह हवा से अलग होती है, CO और CO2 आसानी से उड़ नहीं जाते, जिसके कारण उनकी सामग्री का स्तर अधिक होता है।

4.4 ओवरवोल्टेज का प्रभाव

① अस्थायी ओवरवोल्टेज का प्रभाव: तीन-फेज ट्रांसफार्मर निर्धारित तरीके से संचालित होते हैं, जिसमें फेज-से-फेज वोल्टेज का 58% फेज-से-ग्राउंड वोल्टेज पैदा होता है। हालाँकि, एकल-फेज दोष के दौरान, न्यूट्रल-ग्राउंडिड प्रणालियों में मुख्य छत्ताई वोल्टेज 30% बढ़ जाता है और ग्राउंड नहीं की गई न्यूट्रल प्रणालियों में 73% बढ़ जाता है, जो छत्ताई को नुकसान पहुँचा सकता है।

② बिजली का ओवरवोल्टेज का प्रभाव: बिजली के ओवरवोल्टेज में तीव्र तरंग फ्रंट होते हैं, जो लंबी छत्ताई (टर्न-से-टर्न, लेयर-से-लेयर, डिस्क-से-डिस्क) पर बहुत असमान वोल्टेज वितरण का कारण बनते हैं, जो छत्ताई पर डिस्चार्ज ट्रेस छोड़ सकते हैं और ठोस छत्ताई को नुकसान पहुँचा सकते हैं।

③ इंडक्टर ओवरवोल्टेज प्रभाव: इंडक्टर ओवरवोल्टेज की तरंग सुस्पष्ट होती हैं, जिसके कारण लगभग रैखिक वोल्टेज वितरण होता है। जब इंडक्टर ओवरवोल्टेज तरंगें एक वाइंडिंग से दूसरी वाइंडिंग में स्थानांतरित होती हैं, तो वोल्टेज दोनों वाइंडिंग के बीच के टर्न अनुपात के लगभग आनुपातिक होता है, जो मुख्य इन्सुलेशन या फेज-से-फेज इन्सुलेशन के अपक्षय और क्षति का कारण बन सकता है।

4.5 छोटे-सर्किट इलेक्ट्रोडायनामिक प्रभाव

आउटगोइंग छोटे-सर्किट के दौरान इलेक्ट्रोडायनामिक बल ट्रांसफार्मर वाइंडिंग को विकृत कर सकते हैं और लीड्स को विस्थापित कर सकते हैं, जिससे मूल इन्सुलेशन दूरियाँ बदल सकती हैं, इन्सुलेशन को गर्म कर सकती हैं, उम्र बढ़ा सकती हैं या क्षति हो सकती हैं, जिसके परिणामस्वरूप डिस्चार्ज, आर्किंग और छोटे-सर्किट दोष हो सकते हैं।

5.समाप्ति

संक्षेप में, पावर ट्रांसफार्मर इन्सुलेशन प्रदर्शन को समझना और उचित संचालन और रखरखाव का लागू करना ट्रांसफार्मर की सुरक्षा, उपयोग की अवधि और विद्युत सupply की विश्वसनीयता पर सीधा प्रभाव डालता है। पावर सिस्टम में महत्वपूर्ण मुख्य उपकरण के रूप में, पावर ट्रांसफार्मर संचालन, रखरखाव कर्मचारी और प्रबंधकों को ट्रांसफार्मर इन्सुलेशन संरचना, सामग्री गुण, प्रक्रिया गुणवत्ता, रखरखाव विधियों और वैज्ञानिक निदान प्रौद्योगिकियों को समझना और अधिकारिक रूप से नियंत्रित करना चाहिए। केवल अनुकूलित और उचित संचालन प्रबंधन के माध्यम से ही पावर ट्रांसफार्मर की दक्षता, उपयोग की अवधि और विद्युत सupply की विश्वसनीयता की गारंटी दी जा सकती है।