ट्रांसफॉर्मर दोषों का निदान कैसे करें और शोर कम करें

चीन की अर्थव्यवस्था के तेजी से विकास के साथ, बिजली उद्योग भी धीरे-धीरे पैमाने में विस्तारित हो गया है, जिससे पावर ट्रांसफॉर्मरों की स्थापित क्षमता और एकल इकाई की क्षमता के लिए आवश्यकताएँ बढ़ गई हैं। यह लेख चार पहलुओं पर संक्षिप्त परिचय प्रदान करता है: ट्रांसफॉर्मर का निर्माण, ट्रांसफॉर्मर का बिजली चपेट संरक्षण, ट्रांसफॉर्मर दोष, और ट्रांसफॉर्मर शोर।

ट्रांसफॉर्मर एक सामान्य रूप से उपयोग किया जाने वाला विद्युत उपकरण है जो एसी विद्युत ऊर्जा को परिवर्तित करने में सक्षम है। यह एक रूप की विद्युत ऊर्जा (एसी और वोल्टेज) को दूसरे रूप की विद्युत ऊर्जा (समान फ्रीक्वेंसी के एसी और वोल्टेज) में परिवर्तित कर सकता है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, ट्रांसफॉर्मर का मुख्य कार्य वोल्टेज स्तरों को बदलना है, जिससे विद्युत प्रसारण अधिक सुविधाजनक हो जाता है।

आउटपुट वोल्टेज और इनपुट वोल्टेज के अनुपात के आधार पर, ट्रांसफॉर्मर को डाउन-स्टेप या अप-स्टेप ट्रांसफॉर्मर में वर्गीकृत किया जाता है। एक ट्रांसफॉर्मर जिसका वोल्टेज अनुपात 1 से कम है, उसे डाउन-स्टेप ट्रांसफॉर्मर कहा जाता है, जिसका मुख्य कार्य विभिन्न विद्युत उपकरणों के लिए आवश्यक वोल्टेज प्रदान करना और उपयोगकर्ताओं को सही वोल्टेज प्राप्त करना है। एक ट्रांसफॉर्मर जिसका वोल्टेज अनुपात 1 से अधिक है, उसे अप-स्टेप ट्रांसफॉर्मर कहा जाता है, जो मुख्य रूप से विद्युत प्रसारण की लागत को कम करने, प्रसारण के दौरान विद्युत नुकसान को कम करने, और प्रसारण दूरी को बढ़ाने का काम करता है।

ट्रांसफॉर्मर का निर्माण
मध्यम और बड़े क्षमता वाले पावर ट्रांसफॉर्मरों में, एक बंद तेल टंकी प्रदान की जाती है, जिसमें ट्रांसफॉर्मर तेल भरा जाता है। ट्रांसफॉर्मर के वाइंडिंग और कोर तेल में डूबे रहते हैं ताकि बेहतर ताप निकासी प्राप्त हो सके। इन्सुलेटिंग बुशिंग्स का उपयोग वाइंडिंग को बाहर निकालने और बाहरी सर्किटों से जोड़ने के लिए किया जाता है। एक ट्रांसफॉर्मर मुख्य रूप से निम्नलिखित घटकों से बना होता है: वोल्टेज रेगुलेटिंग डिवाइस, मुख्य शरीर, आउटगोइंग टर्मिनल डिवाइस, तेल टंकी, संरक्षण उपकरण, और शीतलन उपकरण। वोल्टेज रेगुलेटिंग डिवाइस को लोड और ऑफ-लोड टैप चेंजर में विभाजित किया जाता है, जो बुनियादी रूप से एक प्रकार का टैप स्विच है; मुख्य शरीर लीड, कोर, इन्सुलेशन संरचना, और वाइंडिंग से बना होता है; आउटगोइंग टर्मिनल डिवाइस में निम्न वोल्टेज और उच्च वोल्टेज बुशिंग्स शामिल होते हैं; तेल टंकी में अनुपात (जिसमें तेल नमूना वाल्व, नामपट्ट, ड्रेन वाल्व, ग्राउंडिंग बोल्ट, और पहिये शामिल हैं) और मुख्य टंकी शरीर (जिसमें टंकी की तल, दीवार, और कवर शामिल हैं) शामिल होते हैं; संरक्षण उपकरण में ड्रायर ब्रीथर, गैस रिले, कंसर्वेटर टंकी, तेल फ्लोट रिले, तेल स्तर इंडिकेटर, तापमान सेंसर, और सुरक्षा वेंट शामिल होते हैं; शीतलन उपकरण में कूलर और रेडिएटर शामिल होते हैं।

ट्रांसफॉर्मर शोर और नियंत्रण उपाय
ट्रांसफॉर्मर चलाने के दौरान अक्सर शोर उत्पन्न करते हैं, जो मुख्य रूप से इलेक्ट्रोमैग्नेटिक बलों के कारण मुख्य शरीर का दोलन और चुंबकीय क्षेत्र में सिलिकॉन स्टील शीटों का मैग्नेटोस्ट्रिक्शन, और पंखों और कूलिंग सिस्टम के ब्लोअरों द्वारा उत्पन्न शोर के कारण होता है। मानवीय श्रवण प्रणाली केवल निश्चित दोलन आवृत्तियों के भीतर शोर को अनुभव कर सकती है; जब आवृत्ति 16 Hz और 2000 Hz के बीच होती है, तो यह सुना जा सकता है। इस सीमा से ऊपर अल्ट्रासाउंड और इससे नीचे इन्फ्रासाउंड अनुभव नहीं किया जा सकता। शोर कोर से हवा, वाइंडिंग, और क्लैंपिंग संरचनाओं तक प्रसारित होता है—यह पावर ट्रांसफॉर्मर शोर का मुख्य प्रसारण मार्ग है। शोर को कम किया जा सकता है कोर सिलिकॉन स्टील शीटों में चुंबकीय फ्लक्स घनत्व को कम करके और मैग्नेटोस्ट्रिक्शन को न्यूनतम करके। हालांकि, फ्लक्स घनत्व को कम करने से कोर का आकार बढ़ जाता है और सिलिकॉन स्टील शीटों की संख्या बढ़ जाती है, जिससे लागत बढ़ जाती है। लागत बढ़ाने के बिना शोर को कम करने के लिए, डैम्पिंग घटकों को जोड़ना प्रभावी है। उदाहरण के लिए, लो वोल्टेज वाइंडिंग और कोर के बीच रबर फिटिंग स्पेसर रखना वाइंडिंग को बंद करता है और बफर प्रदान करता है। यह डैम्पिंग संरचना शोर के प्रसारण के दौरान शोर को कम करने में मदद करती है।

ट्रांसफॉर्मर बिजली चपेट संरक्षण
चीन में, प्रतिवर्ष बिजली चपेट के कारण बड़ी संख्या में ट्रांसफॉर्मर नष्ट हो जाते हैं। अनुसंधान के अनुसार, नष्ट 10 kV वितरण ट्रांसफॉर्मरों में 4%–10% बिजली चपेट के कारण नष्ट होते हैं। अनुचित ग्राउंडिंग लीड कनेक्शन और ट्रांसफॉर्मर बिजली चपेट संरक्षकों की गलत स्थापना बिजली चपेट से नुकसान की मुख्य कारण हैं। मुख्य मुद्दे निम्नलिखित हैं: उच्च वोल्टेज और निम्न वोल्टेज तरफ संरक्षकों और ट्रांसफॉर्मर के न्यूट्रल बिंदु का अलग-अलग ग्राउंडिंग; अत्यधिक लंबे लीड और छोटे ग्राउंडिंग चालक के अनुपात; निम्न वोल्टेज तरफ संरक्षकों की अनुपस्थिति; उच्च वोल्टेज तरफ संरक्षकों के लिए समर्थन संरचना का उपयोग ग्राउंडिंग चालक के रूप में; और संरक्षकों पर प्रतिरोधी परीक्षण न करना।

ट्रांसफॉर्मर दोष
जब निम्नलिखित परिवर्तनों में से कोई भी ट्रांसफॉर्मर में होता है, तो इसकी वास्तविक संचालन स्थिति के आधार पर दोष विश्लेषण किया जा सकता है: ट्रांसफॉर्मर दुर्घटना के कारण बिजली बंद हो जाती है या आउटलेट शॉर्ट सर्किट जैसी घटनाएँ होती हैं, लेकिन विघटन अभी तक नहीं हुआ है; संचालन के दौरान असामान्य घटनाएँ होती हैं, जिससे ऑपरेटरों को ट्रांसफॉर्मर को बंद करना पड़ता है और इसकी जांच या परीक्षण करना पड़ता है; निरोधी परीक्षण, रखरखाव स्वीकृति, या सामान्य बिजली बंदी की स्थिति में कमीशनिंग के दौरान, एक या अधिक पैरामीटर मान स्थापित सीमाओं से ऊपर होते हैं। यदि वास्तविक उपयोग के दौरान उपरोक्त स्थितियों में से कोई भी होती है, तो ट्रांसफॉर्मर को तुरंत संबंधित जांच और परीक्षणों के लिए भेजा जाना चाहिए ताकि यह सामान्य रूप से संचालन कर सके।

दोष की उपस्थिति का निर्धारण करने के चरण:

• पहले, दोष की संभावना का निर्धारण करें, और यह दोष स्पष्ट (दृश्य) है या छिपा (छिपा) है।

• दूसरा, दोष की प्रकृति का पता लगाएं—यह तेल संबंधी दोष है या ठोस इन्सुलेशन दोष, तापीय दोष या विद्युत दोष।

• तीसरा, दोष शक्ति, संतुलन के कारण रिले सक्रिय होने का समय, गंभीरता, विकास रेखा, गर्म स्पॉट तापमान, और तेल में गैस संतुलन स्तर आम तौर पर दोष की उपस्थिति का निर्धारण करने के लिए उपयोग किए जाने वाले आम निर्देशक हैं।

• चौथा, घटना को संभालने के लिए एक उपयुक्त तरीका ढूंढें। यदि घटना के बाद ट्रांसफॉर्मर अभी भी संचालन कर सकता है, तो संचालन के दौरान यह निर्धारित करें कि सुरक्षा उपाय और निगरानी तकनीकों को समायोजित करने की आवश्यकता है या नहीं, और आंतरिक जांच या मरम्मत की आवश्यकता है या नहीं।

विभिन्न कारणों से ट्रांसफॉर्मर दोष हो सकते हैं, जिन्हें विभिन्न तरीकों से वर्गीकृत किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, सर्किट प्रकार के आधार पर, उन्हें तेल सर्किट दोष, चुंबकीय सर्किट दोष, और विद्युत सर्किट दोष में वर्गीकृत किया जा सकता है। वर्तमान में, सबसे आम और गंभीर ट्रांसफॉर्मर दोष आउटलेट शॉर्ट सर्किट है, जो डिस्चार्ज दोष भी उत्पन्न कर सकता है। ट्रांसफॉर्मर में शॉर्ट सर्किट दोष आम तौर पर ट्रांसफॉर्मर के अंदर फेज-से-फेज शॉर्ट सर्किट, लीड या वाइंडिंग के ग्राउंड दोष, और आउटलेट शॉर्ट सर्किट का संदर्भ है।

इन दोषों के कारण कई दुर्घटनाएँ होती हैं। उदाहरण के लिए, ट्रांसफॉर्मर के निम्न वोल्टेज आउटलेट पर शॉर्ट सर्किट के कारण अक्सर प्रभावित वाइंडिंग को बदलने की आवश्यकता होती है; गंभीर मामलों में, सभी वाइंडिंग को बदलने की आवश्यकता हो सकती है, जो बड़ी आर्थिक हानि और परिणामों का कारण बनती है। ट्रांसफॉर्मर शॉर्ट सर्किट को गंभीरता से ध्यान देना चाहिए। उदाहरण के लिए, एक ट्रांसफॉर्मर (110 kV, 31.5 MVA, मॉडल SFS2E8-31500/110) ने एक शॉर्ट सर्किट दुर्घटना का सामना किया, जिसके साथ मुख्य ट्रांसफॉर्मर के तीन तरफ के स्विचों का ट्रिपिंग और भारी गैस संरक्षण का सक्रिय होना था।

ट्रांसफॉर्मर को फैक्ट्री में वापस भेजने और मरम्मत के बाद, हुड उठाने के दौरान जांच में पाया गया: दुर्घटना के दौरान बारिश के कारण बेस और ऊपरी कोर दोनों पर रस्ता; फेज C में मध्य वोल्टेज वाइंडिंग की गंभीर विकृति, फेज C में उच्च वोल्टेज वाइंडिंग का ढहना, और क्लैंपिंग प्लेटों के विस्थापन के कारण निम्न और मध्य वोल्टेज वाइंडिंग के बीच शॉर्ट सर्किट; फेज B में मध्य और निम्न वोल्टेज वाइंडिंग की गंभीर विकृति; फेज C में निम्न वोल्टेज वाइंडिंग का दो खंडों पर जलना; और वाइंडिंग टर्नों के बीच बहुत सारे छोटे तांबे के कण और तांबे की बीड़ियाँ। मुख्य कारणों में शामिल थे: इन्सुलेशन संरचना की इन्सुलेशन शक्ति की कमी; विस्थापित क्लैंपिंग स्ट्रिप, लापता पैड, और ढीला विस्थापन; और ढीले वाइंडिंग।

डिस्चार्ज मुख्य रूप से ट्रांसफॉर्मर इन्सुलेशन को नुकसान पहुंचाता है, जो दो पहलुओं में प्रकट होता है: पहला, डिस्चार्ज द्वारा उत्पन्न एक्टिव गैस—जैसे कि क्लोरीन ऑक्साइड, ओजोन, और ताप—कुछ स्थितियों में रासायनिक अभिक्रियाएँ करते हैं, जो स्थानीय इन्सुलेशन को नुकसान पहुंचाते हैं, डायलेक्ट्रिक नुकसान बढ़ाते हैं, और अंततः तापीय विघटन होता है। दूसरा, डिस्चार्ज कण सीधे इन्सुलेशन को बमबारी करते हैं, जिससे स्थानीय इन्सुलेशन को नुकसान पहुंचता है जो धीरे-धीरे फै