पावर ट्रांसफॉर्मर में आंशिक डिस्चार्ज को कम करने के 8 महत्वपूर्ण उपाय

पावर ट्रांसफॉर्मर कूलिंग सिस्टम की बढ़ती मांग और कूलर्स का कार्य

पावर ग्रिड के तेजी से विकास और प्रसारण वोल्टेज में वृद्धि के साथ, पावर ग्रिड और बिजली के उपभोक्ता बड़े पावर ट्रांसफॉर्मरों के लिए अधिक सुरक्षित इन्सुलेशन की मांग कर रहे हैं। चूंकि आंशिक डिस्चार्ज परीक्षण इन्सुलेशन के लिए नष्टकारी नहीं है और बहुत संवेदनशील है, इसलिए ट्रांसफॉर्मर के इन्सुलेशन में अंतर्निहित दोष या परिवहन और स्थापना के दौरान उत्पन्न सुरक्षा-खतरनाक दोषों का प्रभावी रूप से पता लगाने में सक्षम है, इसलिए ऑन-साइट आंशिक डिस्चार्ज परीक्षण का व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है। यह 72.5 किलोवोल्ट और उससे अधिक वोल्टेज रेटिंग वाले ट्रांसफॉर्मरों के लिए एक अनिवार्य कमीशनिंग परीक्षण प्रकार के रूप में सूचीबद्ध किया गया है।

1. आंशिक डिस्चार्ज और इसके सिद्धांत

आंशिक डिस्चार्ज, जिसे इलेक्ट्रोस्टैटिक आयनीकरण भी कहा जाता है, इलेक्ट्रोस्टैटिक आवेशों के प्रवाह को संदर्भित करता है। एक निश्चित लगाया गया वोल्टेज के तहत, इलेक्ट्रोस्टैटिक आवेश पहले इन्सुलेशन के कमजोर हिस्सों पर और मजबूत इलेक्ट्रिक फील्ड के क्षेत्रों में आयनीकरण होता है, बिना पूर्ण इन्सुलेशन ब्रेकडाउन का कारण बने। यह इलेक्ट्रोस्टैटिक आवेश प्रवाह की घटना को आंशिक डिस्चार्ज कहा जाता है। गैस से घिरे चालकों के पास होने वाला आंशिक डिस्चार्ज कोरोना कहलाता है।

आंशिक डिस्चार्ज ट्रांसफॉर्मर के आंतरिक इन्सुलेशन के अंदर विशिष्ट स्थानों पर होने वाला इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज है। चूंकि डिस्चार्ज व्यावहारिक रूप से स्थानिक और कम ऊर्जा वाला होता है, इसलिए यह आंतरिक इन्सुलेशन के पूर्ण ब्रेकडाउन का कारण नहीं बनता है।

ट्रांसफॉर्मरों के लिए आंशिक डिस्चार्ज परीक्षण के लिए, चीन ने पहले 220 किलोवोल्ट और उससे अधिक रेटिंग वाले ट्रांसफॉर्मरों के लिए केवल आवश्यकताओं को लागू किया। बाद में, नई IEC मानक निर्धारित किया कि उपकरण के अधिकतम संचालन वोल्टेज Um ≥ 126 किलोवोल्ट होने पर आंशिक डिस्चार्ज माप किया जाना चाहिए। राष्ट्रीय मानक भी निर्धारित करता है कि अधिकतम संचालन वोल्टेज Um ≥ 72.5 किलोवोल्ट और रेटिंग क्षमता P ≥ 10,000 किलोवाट-एम्पियर (kVA) वाले ट्रांसफॉर्मरों के लिए, आंशिक डिस्चार्ज माप लिया जाना चाहिए, जब तक कि अन्यथा सहमत नहीं किया जाता है।

आंशिक डिस्चार्ज परीक्षण विधि GB1094.3-2003 के अनुसार है, जिसमें मानक सीमा 500 पिकोकूलों (pC) से अधिक नहीं होनी चाहिए। हालांकि, वास्तविक अनुबंधों में, ग्राहक अक्सर 300 pC या 100 pC से कम सीमा की मांग करते हैं। ऐसे तकनीकी समझौतों के अनुसार ट्रांसफॉर्मर निर्माताओं को उच्च उत्पाद तकनीकी मानकों को बनाए रखना होता है।

2. आंशिक डिस्चार्ज के खतरे

आंशिक डिस्चार्ज के खतरों की गंभीरता इसके कारण, स्थान, और आरंभ और विलोपन वोल्टेज के स्तरों से संबंधित है। उच्च आरंभ और विलोपन वोल्टेज का मतलब अधिक खतरा नहीं है, और इसके विपरीत। डिस्चार्ज विशेषताओं के संदर्भ में, ठोस इन्सुलेशन पर प्रभाव डालने वाले डिस्चार्ज ट्रांसफॉर्मर के लिए सबसे बड़ा खतरा होता है, जो इन्सुलेशन की ताकत को कम करता है या तोड़ सकता है।

3. आंशिक डिस्चार्ज के कारण

आंशिक डिस्चार्ज के कारणों में अपर्याप्त डिजाइन विचार शामिल हो सकते हैं, लेकिन ये अधिकतर विनिर्माण प्रक्रिया से उत्पन्न होते हैं:

• घटकों पर तेज किनारे और झाड़ियाँ जो इलेक्ट्रिक फील्ड को विकृत करती हैं और डिस्चार्ज आरंभ वोल्टेज को कम करती हैं;

• विदेशी वस्तुएं और धूल जो इलेक्ट्रिक फील्ड को संकेंद्रित करती हैं, जिससे बाहरी इलेक्ट्रिक फील्ड के तहत कोरोना डिस्चार्ज या ब्रेकडाउन डिस्चार्ज हो सकता है;

• नमी या गैस की बुलबुलियाँ। पानी और गैस के कम डाइएलेक्ट्रिक गुणांक के कारण, इलेक्ट्रिक फील्ड के प्रभाव में पहले डिस्चार्ज होता है;

• लटकते हुए धातु के संरचनात्मक घटकों का खराब संपर्क जो फील्ड संकेंद्रित करता है या चिंगारी डिस्चार्ज का कारण बनता है।

4. आंशिक डिस्चार्ज को कम करने के उपाय

4.1 धूल नियंत्रण

आंशिक डिस्चार्ज के कारणों में, विदेशी वस्तुएं और धूल अत्यंत महत्वपूर्ण ट्रिगर हैं। परीक्षण के परिणाम दिखाते हैं कि इलेक्ट्रिक फील्ड के प्रभाव में 1.5μm से बड़े धातु के कण 500pC से भी अधिक डिस्चार्ज मात्रा उत्पन्न कर सकते हैं। धातु और गैर-धातु धूल दोनों ही इलेक्ट्रिक फील्ड को संकेंद्रित करते हैं, जिससे इन्सुलेशन का आरंभ डिस्चार्ज वोल्टेज और ब्रेकडाउन वोल्टेज कम हो जाता है।

इसलिए, ट्रांसफॉर्मर निर्माण के दौरान कोर शरीर और वातावरण को साफ रखना बहुत महत्वपूर्ण है, और गंभीर धूल नियंत्रण की आवश्यकता होती है। उत्पादन के दौरान धूल के प्रभाव से बचने के लिए बंद धूल-रोधी कार्यशालाएं स्थापित की जानी चाहिए। उदाहरण के लिए, तार सीधा करने, तार कागज लपेटने, विंडिंग निर्माण, विंडिंग संयोजन, कोर स्टैकिंग, इन्सुलेशन घटक निर्माण, कोर संयोजन, और कोर फिनिशिंग के दौरान, निर्देशित नहीं होने पर कोई विदेशी वस्तु या धूल रहने या प्रवेश करने की अनुमति नहीं होनी चाहिए।

4.2 इन्सुलेशन घटकों का केंद्रीकृत प्रसंस्करण

इन्सुलेशन घटक धातु धूल के प्रदूषण के लिए विशेष रूप से संवेदनशील होते हैं, क्योंकि एक बार धातु धूल इन्सुलेशन घटकों पर चिपक जाती है, तो इसे पूरी तरह से हटाना बहुत कठिन होता है। इसलिए, इन्सुलेशन कार्यशाला में केंद्रीकृत प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है, जहाँ एक विशेष यांत्रिक प्रसंस्करण क्षेत्र अन्य धूल-उत्पादक क्षेत्रों से अलग होता है।

4.3 सिलिकॉन स्टील शीट के झाड़ियों पर गंभीर नियंत्रण

ट्रांसफॉर्मर कोर लैमिनेशन लंबवत और अनुप्रस्थ कटिंग प्रक्रियाओं से बनाया जाता है, जिससे अनिवार्य रूप से विभिन्न डिग्री की झाड़ियाँ उत्पन्न होती हैं। ये झाड़ियाँ न केवल लैमिनेशन के बीच के छोटे सर्किट का कारण बनती हैं, जो निर्वात नुकसान बढ़ाती हैं, बल्कि वे प्रभावी रूप से कोर की मोटाई बढ़ाती हैं जबकि वास्तविक लैमिनेशन की संख्या कम करती हैं। अधिक महत्वपूर्ण रूप से, कोर संयोजन या दोलन के दौरान झाड़ियाँ कोर शरीर पर गिर सकती हैं, जिससे डिस्चार्ज हो सकता है। भले ही झाड़ियाँ टैंक के तल पर गिर जाएं, वे इलेक्ट्रिक फील्ड के प्रभाव में एक रेखा में जाकर ग्राउंड पोटेंशियल डिस्चार्ज का कारण बन सकती हैं। इसलिए, कोर लैमिनेशन की झाड़ियों को जितना संभव हो उतना कम किया जाना चाहिए। 110 किलोवोल्ट उत्पादों के लिए, कोर लैमिनेशन की झाड़ियाँ 0.03 मिमी से अधिक नहीं होनी चाहिए; 220 किलोवोल्ट उत्पादों के लिए, वे 0.02 मिमी से अधिक नहीं होनी चाहिए।

4.4 लीड वायर के लिए कोल्ड-प्रेस्ड टर्मिनल

कोल्ड-प्रेस्ड टर्मिनल का उपयोग लीड वायर के लिए करना आंशिक विसर्जन मात्रा को कम करने का एक प्रभावी उपाय है। फास्फोर ब्रोंज वेल्डिंग से बहुत सारे छिटकाव द्रव्य उत्पन्न होते हैं जो आसानी से कोर शरीर और इन्सुलेशन घटकों पर छिटक जाते हैं। इसके अलावा, वेल्डिंग सीमा क्षेत्र को पानी से भिगोई अस्बेस्टस रस्सी से अलग करना आवश्यक होता है, जिससे इन्सुलेशन में नमी आ जाती है। यदि इन्सुलेशन विलपन के बाद नमी पूरी तरह से निकाल नहीं ली जाती, तो यह ट्रांसफार्मर की आंशिक विसर्जन मात्रा को बढ़ाएगी।

4.5 घटकों के किनारों का गोलाकार करना

घटकों के किनारों का गोलाकार करने के दो उद्देश्य होते हैं: 1) विद्युत क्षेत्र वितरण को सुधारना और विसर्जन आरंभ वोल्टेज को बढ़ाना। इसलिए, कोर में धातु की संरचनात्मक घटक जैसे क्लैंप, पुल प्लेट, फुट पैड, ब्रैकेट, प्रेस प्लेट, आउटलेट किनारे, बुशिंग राइजर दीवार, और आंतरिक टैंक दीवारों पर चुंबकीय शील्डिंग प्लेट सभी को किनारे गोलाकार किए जाने चाहिए। 2) लोहे के छिटकाव उत्पन्न करने वाले घर्षण को रोकना। उदाहरण के लिए, क्लैंप उठाने वाले छेदों और रस्सियों या हुकों के बीच के संपर्क भागों को गोलाकार किया जाना चाहिए।

4.6 उत्पाद पर्यावरण और अंतिम संयोजन के दौरान कोर फिनिशिंग

कोर के वैक्यूम सुखाने के बाद, टैंक स्थापन से पहले कोर फिनिशिंग किया जाना चाहिए। बड़े और जटिल संरचना वाले उत्पादों के लिए फिनिशिंग का समय अधिक होता है। कोर प्रेसिंग और फास्टनर टाइटनिंग को वायु में खुले कोर के साथ किया जाता है, इस अवधि के दौरान नमी अवशोषण और धूल दूषण हो सकता है। इसलिए, कोर फिनिशिंग को धूल रोधी क्षेत्र में किया जाना चाहिए। यदि फिनिशिंग समय (या वायु में प्रकट समय) 8 घंटे से अधिक हो, तो पुनर्सुखाने की आवश्यकता होती है।

कोर फिनिशिंग के बाद, ऊपरी टैंक भाग स्थापित किया जाता है और फिर वैक्यूम पंपिंग और तेल भरना किया जाता है। कोर इन्सुलेशन फिनिशिंग चरण के दौरान नमी अवशोषित करता है, इसलिए वैक्यूम पंपिंग द्वारा उत्पाद का निर्देशित डीह्यूमिडिफिकेशन आवश्यक होता है। यह उच्च वोल्टेज उत्पादों की इन्सुलेशन शक्ति को सुनिश्चित करने का एक महत्वपूर्ण उपाय है। वैक्यूम स्तर को कोर और पर्यावरणीय आर्द्रता और नमी सामग्री मानकों के आधार पर निर्धारित किया जाता है, जबकि वैक्यूम अवधि को फर्नेस निकासी समय, पर्यावरणीय तापमान, और आर्द्रता के आधार पर निर्धारित किया जाता है।

4.7 वैक्यूम तेल भरना

वैक्यूम तेल भरने का उद्देश्य वैक्यूम पंपिंग द्वारा ट्रांसफार्मर की इन्सुलेशन संरचना में मृत स्थानों को नष्ट करना, वायु को पूरी तरह से निकालना, और फिर वैक्यूम स्थितियों में ट्रांसफार्मर तेल से भरना है, जिससे कोर का पूर्ण इम्प्रेग्नेशन सुनिश्चित होता है। तेल भरने के बाद, ट्रांसफार्मर को कम से कम 72 घंटे तक खड़ा रखना आवश्यक होता है, क्योंकि इन्सुलेशन सामग्री का इम्प्रेग्नेशन इन्सुलेशन सामग्री की मोटाई, तेल का तापमान, और डिप समय पर निर्भर करता है। बेहतर इम्प्रेग्नेशन विसर्जन की संभावना को कम करता है, इसलिए पर्याप्त खड़ा रखने का समय आवश्यक है।

4.8 टैंक और घटकों की सीलिंग

सीलिंग संरचनाओं की गुणवत्ता ट्रांसफार्मर की लीकेज पर सीधा प्रभाव डालती है। यदि लीकेज बिंदु मौजूद हों, तो नमी अनिवार्य रूप से ट्रांसफार्मर के अंदर घुस जाएगी, जिससे ट्रांसफार्मर तेल और अन्य इन्सुलेशन घटक नमी अवशोषित करेंगे—यह आंशिक विसर्जन का एक कारण है। इसलिए, संतुलित सीलिंग प्रदर्शन की गारंटी दी जानी चाहिए।