विद्युत ट्रांसफॉर्मर: छोटे सर्किट के जोखिम, कारण और सुधार उपाय

पावर ट्रांसफॉर्मर: शॉर्ट सर्किट के जोखिम, कारण और सुधार मापदंड

पावर ट्रांसफॉर्मर पावर सिस्टम के मूलभूत घटक हैं जो ऊर्जा प्रसारण प्रदान करते हैं और सुरक्षित विद्युत संचालन के लिए महत्वपूर्ण प्रेरण उपकरण हैं। उनकी संरचना प्राथमिक कुंडल, द्वितीय कुंडल और लोहे का कोर से बनी होती है, जो विद्युत चुंबकीय प्रेरण के सिद्धांत का उपयोग करके एसी वोल्टेज बदलते हैं। लंबी अवधि के तकनीकी सुधारों के माध्यम से, विद्युत प्रदान की विश्वसनीयता और स्थिरता निरंतर बढ़ी है। हालांकि, विभिन्न प्रमुख छिपी हुई खतरों का अभी भी अस्तित्व है। कुछ ट्रांसफॉर्मर इकाइयाँ शॉर्ट सर्किट प्रभाव की प्रतिरोध क्षमता में कमी का सामना करती हैं, जिससे वे आसानी से शॉर्ट सर्किट घटनाओं का शिकार होती हैं। दोष कारणों और स्थानों को प्रभावी रूप से निर्धारित करने के लिए, ट्रांसफॉर्मर फेल्योर और डायग्नोस्टिक तकनीकों पर अध्ययन को गहन किया जाना चाहिए ताकि ट्रांसफॉर्मर फेल्योर डायग्नोसिस समस्याओं को दूर करने के लिए संबंधित तकनीकों को अपनाया जा सके।

1. पावर ट्रांसफॉर्मर शॉर्ट सर्किट के खतरे

• सर्ज करंट का प्रभाव: ट्रांसफॉर्मर में अचानक शॉर्ट सर्किट होने पर एक बड़ा शॉर्ट सर्किट करंट उत्पन्न होता है। हालांकि इसकी अवधि संक्षिप्ट होती है, ट्रांसफॉर्मर के मुख्य सर्किट को अलग करने से पहले, यह छिपा खतरा बन चुका हो सकता है, जो ट्रांसफॉर्मर को आंतरिक रूप से क्षति पहुंचा सकता है और इन्सुलेशन स्तर को कम कर सकता है।

• चुंबकीय बलों का प्रभाव: शॉर्ट सर्किट के दौरान, अतिरिक्त करंट बड़े चुंबकीय बलों का उत्पादन करता है जो स्थिरता पर प्रभाव डालता है। गंभीर मामलों में, ट्रांसफॉर्मर के वाइंडिंग को एक निश्चित डिग्री तक प्रभावित हो सकता है, जैसे वाइंडिंग विकृति, वाइंडिंग इन्सुलेशन की शक्ति की क्षति, और अन्य घटकों की क्षति। अत्यधिक मामलों में, यह ट्रांसफॉर्मर दहन जैसे विद्युत सुरक्षा दुर्घटनाओं का कारण बन सकता है।

2. पावर ट्रांसफॉर्मर शॉर्ट सर्किट के कारण

(1) वर्तमान गणना कार्यक्रम आदर्शीकृत मॉडलों पर विकसित किए जाते हैं जो एकसमान लीकेज चुंबकीय क्षेत्र वितरण, समान टर्न व्यास, और समान फेज बल का अनुमान लगाते हैं। हालांकि, वास्तविकता में, ट्रांसफॉर्मर में लीकेज चुंबकीय क्षेत्र समान रूप से वितरित नहीं होता है और योक सेक्शन में अपेक्षाकृत संकेंद्रित होता है, जहां चुंबकीय तारों पर बड़े यांत्रिक बल लगते हैं। निरंतर ट्रांसपोज्ड केबल (CTC) के ट्रांसपोजिशन बिंदुओं पर, चढ़ाई की ढलान बल प्रसारण की दिशा बदलती है, जिससे टार्क उत्पन्न होता है। स्पेसर ब्लॉकों के एलास्टिक मॉड्यूलस कारक के कारण, स्पेसर ब्लॉकों के असमान अक्षीय वितरण से विकल्प लीकेज चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा उत्पन्न बारी-बारी से बल देर से रिजोनेंस का अनुभव कर सकते हैं। यह लोहे के कोर योक सेक्शन, ट्रांसपोजिशन बिंदुओं, और टैप चेंजर के संबंधित स्थानों पर वाइंडिंग डिस्कों के पहले विकृत होने का मूल कारण है।

(2) नियमित ट्रांसपोज्ड चालकों का उपयोग करना, जिनकी यांत्रिक शक्ति कम होती है, उन्हें विकृति, स्ट्रैंड अलगाव, और शॉर्ट सर्किट यांत्रिक बलों के तहत तांबे के उपस्थिति के लिए संवेदनशील बनाता है। नियमित ट्रांसपोज्ड चालकों का उपयोग करते समय, बड़े करंट और तीव्र ट्रांसपोजिशन चढ़ाई इन स्थानों पर बड़ा टार्क उत्पन्न करती है। इसके अलावा, वाइंडिंग के दोनों सिरों पर वाइंडिंग डिस्कों पर रेडियल और अक्षीय लीकेज चुंबकीय क्षेत्रों के संयुक्त प्रभाव से बड़ा टार्क लगता है, जिससे ट्विस्ट विकृति होती है। 

उदाहरण के लिए, 500kV यांगगाओ ट्रांसफॉर्मर के फेज A कमन वाइंडिंग में 71 ट्रांसपोजिशन थे, और नियमित ट्रांसपोज्ड चालकों का उपयोग करने के कारण, इनमें से 66 ट्रांसपोजिशन विभिन्न डिग्री की विकृति दिखाई दी। इसी तरह, वुजिंग नंबर 11 मुख्य ट्रांसफॉर्मर भी लोहे के कोर योक सेक्शन में उच्च वोल्टेज वाइंडिंग के सिरों पर नियमित ट्रांसपोज्ड चालकों के उपयोग के कारण तारों के उलटने और उपस्थिति के विभिन्न डिग्री को दिखाता था।

(3) शॉर्ट सर्किट प्रतिरोध गणनाएं तापमान के विकृति और टेंसिल शक्ति पर प्रभाव को नहीं ध्यान में रखती हैं। कमरे के तापमान पर डिजाइन किए गए शॉर्ट सर्किट प्रतिरोध वास्तविक संचालन परिस्थितियों को प्रतिबिंबित नहीं कर सकते। परीक्षण के परिणामों के अनुसार, चुंबकीय तारों का तापमान उनकी यील्ड लिमिट (σ0.2) पर बहुत प्रभाव डालता है। चुंबकीय तारों के तापमान के बढ़ने के साथ, उनकी विकृति शक्ति, टेंसिल शक्ति, और लंबाई बढ़ती है। 250°C पर, विकृति और टेंसिल शक्ति 50°C की तुलना में बहुत कम होती है, जबकि लंबाई 40% से अधिक कम हो जाती है। वास्तविक संचालन में, ट्रांसफॉर्मर निर्धारित लोड पर औसत वाइंडिंग तापमान 105°C तक पहुंचता है, जबकि गर्म स्थानों का तापमान 118°C तक पहुंचता है। अधिकांश ट्रांसफॉर्मर ऑटोमैटिक रिक्लोजिंग प्रक्रियाओं का अनुसरण करते हैं।

इसलिए, यदि शॉर्ट सर्किट बिंदु तुरंत नहीं गायब होता है, तो ट्रांसफॉर्मर को बहुत कम समय (0.8 सेकंड) में दूसरा शॉर्ट सर्किट प्रभाव अनुभव करना पड़ता है। हालांकि, पहले शॉर्ट सर्किट करंट प्रभाव के बाद, वाइंडिंग तापमान तेजी से बढ़ता है। GB1094 मानकों के अनुसार, अधिकतम अनुमत तापमान 250°C है, जिस पर वाइंडिंग का शॉर्ट सर्किट प्रतिरोध बहुत कम हो जाता है। यह व्याख्या करता है कि अधिकांश ट्रांसफॉर्मर शॉर्ट सर्किट दुर्घटनाएं रिक्लोजिंग संचालनों के बाद होती हैं।

(4) ढीली वाइंडिंग निर्माण, गलत ट्रांसपोजिशन प्रक्रिया, और अत्यधिक पतलापन चुंबकीय तारों को टंगा रहता है। दुर्घटनाओं के नुकसान के स्थानों के दृष्टिकोण से, विकृति अक्सर ट्रांसपोजिशन बिंदुओं पर पाई जाती है, विशेष रूप से ट्रांसपोज्ड चालकों के ट्रांसपोजिशन स्थानों पर।

(5) नरम चालकों का उपयोग ट्रांसफॉर्मरों के गरीब शॉर्ट सर्किट प्रतिरोध का एक मुख्य कारण है। इस समस्या के बारे में प्रारंभिक समझ की कमी या वाइंडिंग उपकरण और प्रक्रियाओं की कठिनाइयों के कारण, निर्माताओं को अर्ध-कड़े चालकों का उपयोग करने की अनिच्छा थी या उनके डिजाइन में ऐसी कोई आवश्यकता नहीं थी। विफल होने वाले सभी ट्रांसफॉर्मर नरम चालकों का उपयोग करते थे।

(6) अत्यधिक असेंबली गैप चुंबकीय तारों पर पर्याप्त समर्थन नहीं प्रदान करते, जिससे ट्रांसफॉर्मर शॉर्ट सर्किट प्रतिरोध के लिए छिपा खतरा बनता है।

(7) विभिन्न वाइंडिंग या टैप स्थितियों पर असमान प्री-टाइटनिंग बल शॉर्ट सर्किट प्रभाव के दौरान वाइंडिंग डिस्कों को छलांग लगाने का कारण बनता है, जिससे चुंबकीय तारों पर अतिरिक्त विकृति बल लगता है और विकृति होती है।

(8) विंडिंग की परतों या तारों के बीच चिकित्सा न होने से छोटे सर्किट की प्रतिरोधक्षमता कम होती है। शुरुआती विंडिंग में वार्निश डूबने से कोई क्षति नहीं हुई थी।

(9) विंडिंग प्री-टाइटनिंग बल की गलत नियंत्रण से पारंपरिक ट्रांसपोज्ड तारों में चालकों का विस्थापन होता है।

(10) बाहरी छोटे सर्किट घटनाओं की आवर्ती घटनाएँ बार-बार छोटे सर्किट धारा के प्रभाव के संचयी प्रभाव का कारण बनती हैं, जिससे इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तारों का कमजोर होना या आंतरिक सापेक्ष विस्थापन होता है, जो अंततः इन्सुलेशन ब्रेकडाउन का कारण बनता है।

3. विद्युत ट्रांसफॉर्मर की छोटे सर्किट प्रतिरोधक्षमता को बढ़ाने के लिए सुधार उपाय

(1) समस्याओं से पहले ही छोटे सर्किट परीक्षण करें

 बड़े ट्रांसफॉर्मरों की संचालन विश्वसनीयता उनकी संरचना और निर्माण प्रक्रिया की गुणवत्ता पर निर्भर करती है, फिर चलने के दौरान विभिन्न परीक्षण किए जाते हैं ताकि समय पर उपकरण की स्थिति को समझा जा सके। ट्रांसफॉर्मर की यांत्रिक स्थिरता को समझने के लिए, छोटे सर्किट परीक्षण किया जा सकता है जिससे सुधार के लिए कमजोर बिंदु पहचाने जा सकते हैं, जिससे ट्रांसफॉर्मर की संरचनात्मक ताकत डिजाइन में विश्वास किया जा सकता है।

(2) डिजाइन में मानकीकरण और कॉइल निर्माण में अक्षीय संपीड़न प्रक्रिया पर ध्यान दें

ट्रांसफॉर्मर डिजाइन करते समय, निर्माताओं को न केवल नुकसान को कम करना और इन्सुलेशन स्तर को बेहतर बनाना चाहिए, बल्कि यांत्रिक ताकत और छोटे सर्किट दोष प्रतिरोधक्षमता को भी बढ़ाना चाहिए। निर्माण प्रक्रियाओं के संदर्भ में, क्योंकि कई ट्रांसफॉर्मर एक ही प्रेस प्लेट के साथ उच्च और निम्न वोल्टेज कॉइल का उपयोग करते हैं, इस संरचना के लिए उच्च निर्माण प्रक्रिया मानकों की आवश्यकता होती है। स्पेसर ब्लॉकों को सघनीकरण उपचार की आवश्यकता होती है, और कॉइल प्रक्रिया के बाद, व्यक्तिगत कॉइलों को नियत दबाव ड्राइंग के साथ ड्राइंग की आवश्यकता होती है और संपीड़ित कॉइल की ऊंचाई को मापा जाता है।

उपरोक्त प्रक्रिया के बाद, एक ही प्रेस प्लेट पर कॉइलों को एक ही ऊंचाई पर समायोजित किया जाना चाहिए। अंतिम विन्यास के दौरान, हाइड्रोलिक उपकरणों का उपयोग करके कॉइलों पर निर्दिष्ट दबाव लगाया जाना चाहिए ताकि डिजाइन और प्रक्रिया-अनुसार ऊंचाई प्राप्त की जा सके। अंतिम विन्यास के दौरान, न केवल उच्च वोल्टेज कॉइलों के संपीड़न पर ध्यान दिया जाना चाहिए, बल्कि विशेष रूप से निम्न वोल्टेज कॉइलों के संपीड़न को नियंत्रित करने पर भी ध्यान दिया जाना चाहिए।