UHV ट्रांसफॉर्मर उत्पादन: धीमा, सटीक, आवश्यक

1. सारांश

• अत्यधिक उच्च वोल्टेज (UHV) ट्रांसफॉर्मर मॉडर्न पावर सिस्टम की कोर उपकरण हैं। उनके वोल्टेज रेटिंग, जटिल संरचना, शुद्ध विनिर्माण प्रक्रियाओं और महत्वपूर्ण उत्पादन तकनीकों को समझने से पता चलता है कि वे किसी देश की पावर उपकरण विनिर्माण क्षमता का शिखर प्रतिनिधित्व करते हैं।

• वोल्टेज स्तर की परिभाषा
  "अत्यधिक उच्च वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर" शब्द आमतौर पर 1,000 kV या उससे अधिक वोल्टेज वाली AC ट्रांसमिशन लाइनों में या ±800 kV या उससे अधिक वोल्टेज वाली DC ट्रांसमिशन लाइनों में प्रयोग किए जाने वाले ट्रांसफॉर्मरों को संदर्भित करता है।

1.1 तकनीकी पृष्ठभूमि
इन उच्च वोल्टेज ट्रांसफॉर्मरों का विकास राष्ट्रीय आर्थिक और पावर सेक्टर के विकास द्वारा प्रेरित है, जिसका लक्ष्य लंबी दूरी, उच्च क्षमता और कम नुकसान वाली पावर ट्रांसमिशन संभव बनाना है। उदाहरण के लिए, 2010 में ही चीन ने स्वतंत्र रूप से 1,000 kV / 1,000 MVA UHV ट्रांसफॉर्मर का विकास किया।

1.2 DC ट्रांसमिशन में UHV
UHV तकनीक HVDC (उच्च वोल्टेज डायरेक्ट करंट) ट्रांसमिशन में भी समान रूप से महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, ±1,100 kV UHV DC कन्वर्टर ट्रांसफॉर्मर चीन के "मेड इन चाइना 2025" और "बेल्ट एंड रोड इनिशिएटिव" रणनीतियों के तहत एक महत्वपूर्ण उत्पाद है, जिसकी तकनीक अब विश्व-श्रेष्ठ मानी जाती है।

2. मुख्य घटक
UHV ट्रांसफॉर्मर अत्यंत जटिल और शुद्ध संरचनाएँ होती हैं। एक टाइपिकल ऑयल-इमर्ज्ड UHV ट्रांसफॉर्मर के उदाहरण को लेते हुए, यह मुख्य रूप से निम्नलिखित घटकों से बना होता है:

3. निर्माण प्रक्रियाएं और महत्वपूर्ण तकनीकें

अति उच्च वोल्टेज (UHV) ट्रांसफार्मर्स का निर्माण एक प्रणालीगत इंजीनियरिंग प्रक्रिया है जो कच्चे माल से लेकर समाप्ति तक फैली हुई है। निम्नलिखित मुख्य उत्पादन चरणों को रेखांकित करता है:

निम्नलिखित प्रमुख प्रक्रियाएँ अति-उच्च-वोल्टेज (UHV) ट्रांसफॉर्मरों के प्रदर्शन और सेवा जीवन के लिए महत्वपूर्ण हैं और इनके लिए विशेष ध्यान की आवश्यकता होती है:

3.1 विद्युत चुंबकीय डिजाइन और भटकी हुई फ्लक्स नियंत्रण

3.1.1 महत्व

UHV ट्रांसफॉर्मरों की क्षमता बहुत ऊंची होती है (जैसे, प्रत्येक शाखा पर 500 MVA तक), जिससे भटकी हुई फ्लक्स एक अधिक उभरा हुआ मुद्दा बन जाता है। अत्यधिक भटकी हुई फ्लक्स स्थानीय अतिरिक्त गर्मी और नुकसान का कारण बन सकती है, जो सुरक्षित संचालन को खतरे में डाल सकता है।
3.1.2 प्रमुख विचार
उन्नत विद्युत चुंबकीय सिमुलेशन तकनीकों का उपयोग किया जाना चाहिए। योक मैग्नेटिक शील्डिंग और टैंक जंक्शन पर "L-आकार" की तांबे की शील्डिंग जैसी उपायों का उपयोग संरचनात्मक घटकों में विक्षेपण धारा नुकसान को तकरीबन 25% तक कम करने के लिए किया जाता है।

3.2 आइसोलेशन संरचना डिजाइन और प्रक्रिया
3.2.1 महत्व
आइसोलेशन प्रणाली UHV ट्रांसफॉर्मर के सुरक्षित संचालन की जीवनरेखा है, क्योंकि यह अत्यंत ऊंचे संचालन वोल्टेज और संभावित ओवरवोल्टेज का सामना करना चाहिए।
3.2.2 प्रमुख विचार
मल्टी-लेयर मोल्डेड एंगल-रिंग आइसोलेशन संरचनाओं जैसे डिजाइनों का उपयोग किया जाता है, जिससे एकसमान विद्युत क्षेत्र वितरण और कुंडलों के सिरों और लीड निकासियों पर पर्याप्त आइसोलेशन मार्जिन सुनिश्चित किया जाता है। वैक्यूम संकुचन और सुखाने की प्रक्रिया को ठीक से नियंत्रित किया जाना चाहिए—जैसे, उच्च क्षमता ऑन-साइट वाष्प-प्रकार सुखाने की उपकरणों का उपयोग करके आइसोलेशन सामग्रियों को पूरी तरह से सुखाया जाता है, जिससे नमी की मात्रा ≤ 0.4% होती है। यह आंशिक डिस्चार्ज और आइसोलेशन विस्फोट को रोकने के लिए महत्वपूर्ण है।

3.3 ऑन-साइट असेंबली प्रक्रिया
3.3.1 महत्व
उच्च-ऊंचाई या पहाड़ी क्षेत्र जैसे चुनौतीपूर्ण परिवहन शर्तों वाले क्षेत्रों में UHV ट्रांसफॉर्मरों को ऑन-साइट असेंबल किया जाना चाहिए। इसमें हजारों घटकों के विघटन, परिवहन, संरक्षण और पुनर्असेंबली शामिल होती है, जिससे इसका डिजाइन और प्रक्रिया जटिलता आम ट्रांसफॉर्मरों की तुलना में बहुत अधिक होती है।
3.3.2 प्रमुख विचार
मॉड्यूलर संरचनात्मक डिजाइन आवश्यक है—जैसे, विभाजित-कोर फ्रेम और अलग-अलग कनेक्शन संरचनाएँ। ऑन-साइट असेंबली टोलरेंस मिलीमीटर-स्तरीय परिशुद्धता (जैसे, कुंडल-कोर केंद्र संरेखण विचलन < 3 मिमी) तक पहुंचना चाहिए। टोलरेंस नियंत्रण, नमी रोध और साफ-सफाई संरक्षण की एक कठोर प्रक्रिया की आवश्यकता होती है, ताकि असेंबली के बाद का प्रदर्शन सुनिश्चित किया जा सके।

3.4 कुंडल निर्माण और गुणवत्ता नियंत्रण
3.4.1 महत्व
कुंडल गुणवत्ता ट्रांसफॉर्मर के विद्युत प्रदर्शन, यांत्रिक शक्ति और छोटे सर्किट टोलरेंस क्षमता को सीधे निर्धारित करती है।
3.4.2 प्रमुख विचार
स्वचालित कुंडल उपकरणों का उपयोग किया जाना चाहिए, ताकि तनाव नियंत्रण और परत रेखांकन की सटीकता प्राप्त की जा सके। कुंडल के बाद, विद्युत आवृत्ति टोलरेंस वोल्टेज और डीसी प्रतिरोध परीक्षण किया जाता है, जिससे इंटर-टर्न शॉर्ट सर्किट जैसे जोखिमों को दूर किया जाता है।

3.5 फैक्ट्री अस्वीकरण परीक्षण और आंशिक डिस्चार्ज माप
3.5.1 महत्व
ये परीक्षण डिलीवरी से पहले गुणवत्ता की अंतिम जांच के रूप में कार्य करते हैं, जो डिजाइन या निर्माण में संभावित दोषों की पहचान करते हैं।
3.5.2 प्रमुख विचार
मानक परीक्षणों के अलावा, आंशिक डिस्चार्ज (PD) माप विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। PD परीक्षण छोटे आइसोलेशन दोषों के लिए अत्यधिक संवेदनशील होता है और आंतरिक आइसोलेशन स्थिति का एक महत्वपूर्ण संकेतक होता है।

3.6 UHV ट्रांसफॉर्मरों के लिए कुंडल विन्यास
3.6.1

3.6.2 ऐसे कारण जिनके कारण कोइल वाइंडिंग पूरी तरह से स्वचालित नहीं हो सकती
यूएचवी ट्रांसफॉर्मर कोइल वाइंडिंग में मानवीय कारीगरी का अपना एक महत्वपूर्ण स्थान बना रहता है, इसके तीन मुख्य कारण हैं:

3.6.2.1 चरम परिशुद्धता की आवश्यकता
यूएचवी ट्रांसफॉर्मर कोइल आमतौर पर हजारों मीटर के चालक से बनायी जाती है, जिसमें कई हजार चक्कर लगाए जाते हैं, और अंतिम वजन 20-30 मेट्रिक टन तक पहुंच जाता है। वाइंडिंग प्रक्रिया के दौरान, प्रत्येक घाघर का झटका, प्रत्येक इन्सुलेटिंग स्पेसर की स्थापना, और प्रत्येक इन्सुलेशन पेपर की पेचदारी को निरपेक्ष परिशुद्धता के साथ किया जाना चाहिए—कोई भी विचलन स्वीकार्य नहीं है। यह स्तर की वास्तविक समय में निर्णय लेने और माइक्रो-समायोजन करने की क्षमता मशीनों की वर्तमान क्षमताओं से ऊपर है, जिनके "हाथ" और "आँखें" अभी भी मास्टर कारीगरों की तेजस्वीता और छानबीन से मेल नहीं खाते।

3.6.2.2 संरचनात्मक जटिलता और अनुकूलनशीलता
यूएचवी ट्रांसफॉर्मर बहुत विविध डिजाइनों में आते हैं, जिनकी संरचनाएं बहुत जटिल और परिवर्तनशील होती हैं। उदाहरण के लिए, ±1,100 किलोवोल्ट रूपांतरक ट्रांसफॉर्मर में, विभिन्न प्रकार के चालकों को जोड़ने के लिए सैकड़ों या हजारों सोल्डर जंक्शन की आवश्यकता हो सकती है। ऑपरेटरों को तार सामग्रियों के लघु अंतरों के आधार पर तकनीकों को फ्लाइंग में समायोजित करना होता है—जैसे कि "कैपिलरियों को जोड़ना।" यह गैर-मानक, बहुत अनुकूलनशील निर्णय लेना और कार्य करना ठीक वह है जहाँ मानवीय कौशल अपनी श्रेष्ठता दर्शाता है।

3.6.2.3 गुणवत्ता की अनुमोदन नहीं करने की अनुकूलता
एक ही कोइल में लाखों महत्वपूर्ण विवरण शामिल होते हैं। एक भी छोटे से भूल—जैसे एक लेयर इन्सुलेशन पेपर को छोड़ देना—इन्सुलेशन विघटन का कारण बन सकता है, जिससे लाखों या तो करोड़ों रुपयों का रीवर्क की लागत आ सकती है, और पूरे विद्युत ग्रिड की सुरक्षा को भी खतरे में डाल सकता है। इस चरम गुणवत्ता के जोखिम के कारण, अत्यंत जिम्मेदार और अत्यंत कुशल कारीगरों पर भरोसा करना सबसे अधिक विश्वसनीय दृष्टिकोण रहता है।

4. उत्पादन क्षमता

यूएचवी ट्रांसफॉर्मर उद्योग में, वार्षिक उत्पादन आमतौर पर कुल क्षमता (किलोवोल्ट-एम्पियर में) में मापा जाता है, न कि इकाइयों की संख्या में, क्योंकि व्यक्तिगत ट्रांसफॉर्मर रेटिंग बहुत अलग-अलग होती हैं—कुछ सैकड़ों मेगावोल्ट-एम्पियर से लेकर 1,000 मेगावोल्ट-एम्पियर तक प्रति इकाई।

4.1 व्यावहारिक क्षमता और रणनीतिक संतुलन
मानवीय वाइंडिंग की समय-ग्राही प्रकृति के बावजूद, उद्योग कैसे मांग को पूरा करता है?

4.1.1 गति के बजाय विश्वसनीयता
यूएचवी ट्रांसफॉर्मर अक्सर विद्युत ग्रिड का "हृदय" कहलाते हैं, जहाँ विश्वसनीयता अत्यंत महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, मास्टर कारीगर जांग गुओयुन ने 25 वर्षों में 10,000 से अधिक कोइल वाइंड की हैं, जिनकी कुल चालक लंबाई 40,000 किलोमीटर से अधिक है। उनकी हाथ से वाइंड की गई कोइल लेयर-लेयर चालक टोलरेंस 1 मिमी—दो गुना उद्योग मानक 2 मिमी—के भीतर लगातार प्राप्त करती हैं। यह असाधारण परिशुद्धता, जिसे मशीनें अभी तक स्थिर रूप से नहीं नकल कर सकती, ट्रांसफॉर्मर के प्रदर्शन और उपयोगकाल को निर्धारित करती है।

4.1.2 क्षमता का मापन कैसे किया जाता है
ये उच्च-स्तरीय संपत्तियाँ एक नियमित "ऑर्डर-ड्राइवन" आधार पर उत्पादित की जाती हैं, न कि इन्वेंटरी के लिए—जैसे विमानवाहकों या EUV लिथोग्राफी मशीनों का निर्माण। इसलिए, क्षमता इस तथ्य से परिभाषित होती है कि एक फैक्ट्री एक वर्ष में कितनी योग्य इकाइयाँ सफलतापूर्वक देने में सक्षम है।

4.1.3 समग्र दक्षता में सुधार के लिए रणनीतियाँ
गुणवत्ता को न बिगाड़ते हुए दक्षता में सुधार करने के लिए, निर्माताओं ने उच्च रूप से कुशल तकनीशियनों की बड़ी टीमों के लिए बड़ा निवेश किया है। उदाहरण के लिए, "मास्टर कारीगर इनोवेशन स्टूडियो" ने 2,000 से अधिक कर्मचारियों को उन्नत वाइंडिंग तकनीकों में प्रशिक्षित किया है। इसके अलावा, उत्पादन योजना और वर्कफ़्लो प्रबंधन को इस तरह से अनुकूलित किया गया है ताकि कोर वाइंडिंग संचालन और उसके पूर्व और पश्च आधार प्रक्रियाओं के बीच अविच्छिन्न समन्वय सुनिश्चित किया जा सके।

4.2 क्यों वार्षिक उत्पादन सीमित है
अति-उच्च-वोल्टेज (UHV) ट्रांसफार्मरों का वार्षिक उत्पादन आम वस्तुओं की तरह "दस हजारों" में नहीं मापा जा सकता, इसका मुख्य कारण उनके अत्यंत जटिल निर्माण प्रक्रियाएँ और बहुत लंबे उत्पादन चक्र हैं।

4.2.1 तकनीकी रूप से जटिल और समय-ग्राही
अक्सर विद्युत ग्रिड के "हृदय" के रूप में जाने जाने वाले UHV ट्रांसफार्मर डिजाइन, सामग्री, निर्माण और परीक्षण में अत्यंत कठोर मानकों का पालन करते हैं। पूरी प्रक्रिया—कच्ची सामग्री की खरीद, मुख्य घटकों (जैसे, वाइंडिंग्स और कोर) का शुद्ध निर्माण, अंतिम संयोजन और महीनों तक की कठोर परीक्षण—पूरा होने में बहुत समय लगता है।

4.2.2 क्षमता कुछ मेगा परियोजनाओं के लिए आवंटित
विश्व स्तर पर, केवल कुछ कंपनियाँ ही ±800 kV या उससे अधिक रेटिंग वाले UHV ट्रांसफार्मर निर्मित करने की क्षमता रखती हैं (जैसे, TBEA, XD Group, Siemens, ABB)। राष्ट्रीय UHV परियोजनाएँ चरणबद्ध रूप से मंजूरी और निर्मित की जाती हैं, जिनमें प्रत्येक प्रमुख परियोजना के लिए ट्रांसफार्मरों की संख्या पहले से ही योजनाबद्ध की जाती है। उदाहरण के लिए, एक एकल UHV DC प्रसारण परियोजना को दहाई ट्रांसफार्मरों की आवश्यकता हो सकती है। इस परिणामस्वरूप, शीर्ष निर्माताओं की भारी उत्पादन क्षमता—जैसे, TBEA की लगभग 500 मिलियन kVA—विशिष्ट बड़े पैमाने की परियोजना के ऑर्डरों को पूरा करने के लिए निर्धारित होती है, बजाय अनुमानित बिक्री के लिए स्टॉक निर्माण के।

4.3 उद्योग का संदर्भ और वैश्विक मांग

4.3.1 मजबूत घरेलू विकास
चीन का UHV ग्रिड निर्माण वर्तमान में तेजी से विस्तार का अवसर पार गया है। राष्ट्रीय योजना के अनुसार, 14वीं पांच वर्षीय योजना काल (2021–2025) के दौरान, State Grid ने 38 नए UHV लाइनों—24 AC और 14 DC परियोजनाओं—की योजना बनाई है, जो 13वीं पांच वर्षीय योजना की तुलना में बहुत बड़ी संख्या है। यह UHV ट्रांसफार्मरों के लिए एक स्थिर और बढ़ता घरेलू बाजार प्रदान करता है।

4.3.2 वैश्विक मांग में वृद्धि और चीन की महत्वपूर्ण आपूर्ति
वैश्विक रूप से, विद्युत उद्योग ट्रांसफार्मरों की गंभीर कमी से संघर्ष कर रहा है। मानक ट्रांसफार्मरों की डिलीवरी लीड टाइम दो साल से अधिक हो गई है, और बड़े विद्युत ट्रांसफार्मरों के लिए यह अब तीन से चार साल तक पहुंच गई है। इस परिदृश्य के विपरीत, चीन अपने पूर्ण औद्योगिक श्रृंखला, उच्च उत्पादन दक्षता (जैसे, जब विदेशी निर्माताओं को एक UHV ट्रांसफार्मर बनाने में लगभग 18 महीने लगते हैं, तो प्रमुख चीनी फर्म इसे लगभग तीन महीने में पूरा कर सकती हैं), और लागत प्रतिस्पर्धी होने के कारण एक महत्वपूर्ण वैश्विक आपूर्तिकर्ता बन गया है। चीन से ट्रांसफार्मर का निर्यात 2025 के पहले आठ महीनों में RMB 29.711 बिलियन तक पहुंच गया है, जो पिछले वर्ष की तुलना में 50% से अधिक वृद्धि दर्शाता है, जो यह दर्शाता है कि चीन की उत्पादन क्षमता वैश्विक मांग को सक्रिय रूप से पूरा कर रही है।

4. निष्कर्ष
पहाड़ों और घाटियों के पार विद्युत का प्रसार करने वाले "विद्युत हृदय" के रूप में, UHV ट्रांसफार्मर डिजाइन, सामग्री, और प्रत्येक निर्माण चरण में अभियांत्रिकी की सर्वोच्च स्तर की अभिरचना को प्रतिबिंबित करता है। यह ठीक इन कठोर प्रक्रियाओं और महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकी की उल्लंघनों के कारण आधुनिक, कुशल और अत्यंत विश्वसनीय UHV विद्युत ग्रिड का आधार बनता है।