1 परिचय
11kV तेल में डूबे बिजली ट्रांसफार्मरमध्यम और निम्न वोल्टेज वितरण नेटवर्क के भीतर मुख्य उपकरण हैं। वे व्यापक रूप से नगरपालिका पावर ग्रिड, औद्योगिक और वाणिज्यिक पार्क, फोटोवोल्टिक और पवन ऊर्जा बूस्टर स्टेशनों और आवासीय समुदायों के लिए बिजली वितरण प्रणालियों में तैनात हैं। कई खरीदार और प्रोजेक्ट इंजीनियर उत्पाद चयन के दौरान रेटेड क्षमता, ऊर्जा दक्षता और शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा पर बहुत अधिक ध्यान केंद्रित करते हैं, जबकि दो सबसे महत्वपूर्ण आंतरिक घटकों: चुंबकीय कोर और वाइंडिंग को नजरअंदाज कर देते हैं। कोर और वाइंडिंग्स मिलकर ट्रांसफार्मर का सक्रिय भाग बनाते हैं, जो विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा रूपांतरण के लिए हृदय के रूप में कार्य करता है। टैंक, ट्रांसफार्मर तेल और सुरक्षात्मक सहायक उपकरण केवल यांत्रिक सहायता, इन्सुलेशन, गर्मी लंपटता और दोष सुरक्षा प्रदान करते हैं। यदि डिज़ाइन, सामग्री चयन या कोर या वाइंडिंग के निर्माण में दोष मौजूद हैं, तो पूरे ट्रांसफार्मर की समग्र दक्षता, भार क्षमता, सेवा जीवन और परिचालन सुरक्षा को मौलिक क्षति होगी।
विदेशी इंजीनियरिंग ठेकेदारों, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरों और उपकरण खरीद विशेषज्ञों पर लक्षित, यह लेख ट्रांसफार्मर कोर और वाइंडिंग के व्यक्तिगत कार्यों, सामग्री विशेषताओं और संरचनात्मक रूपों को व्यवस्थित रूप से समझाता है। यह वर्णन करता है कि ये दोनों घटक वोल्टेज परिवर्तन को पूरा करने के लिए कैसे सहयोग करते हैं, और ट्रांसफार्मर संचालन पर विशिष्ट कोर और वाइंडिंग दोषों के प्रभावों का विश्लेषण करते हैं। वितरण ट्रांसफार्मर के लिए आईईसी मानकों का अनुपालन और एसईओ कीवर्ड के साथ अनुकूलित, यह सामग्री बिजली उपकरण स्वतंत्र वेबसाइटों पर प्रकाशन के लिए उपयुक्त है, साइट आगंतुकों को मुख्य उत्पाद प्रौद्योगिकी को समझने और पूछताछ रूपांतरण में सुधार करने में मदद करती है।
2. ट्रांसफार्मर कोर: चुंबकीय पथ वाहक
कोर की प्राथमिक भूमिका कम चुंबकीय अनिच्छा के साथ एक बंद चुंबकीय सर्किट बनाना है। यह वैकल्पिक चुंबकीय प्रवाह को केंद्रित करता है और प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग के बीच कुशल चुंबकीय युग्मन को सक्षम बनाता है, जिससे प्राथमिक पक्ष से द्वितीयक पक्ष तक संपर्क रहित ऊर्जा हस्तांतरण प्राप्त होता है। चुंबकीय कोर के बिना, अधिकांश चुंबकीय प्रवाह बाहर की ओर लीक हो जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप बेहद कम विद्युत चुम्बकीय प्रेरण दक्षता और अस्थिर वोल्टेज परिवर्तन होगा।
11kVतेल में डूबे वितरण ट्रांसफार्मरआमतौर पर स्टैक्ड कोल्ड-रोल्ड अनाज-उन्मुख सिलिकॉन स्टील लेमिनेशन के साथ इकट्ठे होते हैं, जिनकी शीट की मोटाई 0.23 मिमी से 0.35 मिमी तक होती है। प्रत्येक लेमिनेशन को दोनों तरफ इंसुलेटिंग वार्निश से लेपित किया जाता है। लेमिनेटेड स्टैकिंग डिज़ाइन भंवर धारा हानि को दबाता है। जब वैकल्पिक चुंबकीय प्रवाह धातु सामग्री में प्रवेश करता है, तो परिसंचारी धाराएं स्टील शीट के अंदर प्रेरित होती हैं। पतले सिलिकॉन स्टील लेमिनेशन और इंटर-लेमिनेशन इंसुलेशन एड़ी करंट हीटिंग को काफी कम कर देते हैं और नो-लोड लॉस को कम कर देते हैं, जिसे आयरन लॉस भी कहा जाता है। कोर हानि में हिस्टैरिसीस हानि और एड़ी धारा हानि शामिल है। ट्रांसफार्मर के सक्रिय होने के बाद ये नुकसान लगातार बने रहते हैं, जो सीधे ट्रांसफार्मर की ऊर्जा दक्षता वर्ग को परिभाषित करते हैं। यह S13 और S22 जैसी उच्च दक्षता ट्रांसफार्मर श्रृंखला के लिए अनुकूलित प्रमुख प्रदर्शन संकेतक है।
संरचना के संदर्भ में, तीन-चरण 11kV तेल ट्रांसफार्मर के लिए तीन-अंग कोर-प्रकार का निर्माण व्यापक रूप से अपनाया जाता है, जिसमें मुख्य अंगों के चारों ओर वाइंडिंग लगाई जाती है। चुंबकीय कोर न केवल एक फ्लक्स पथ के रूप में कार्य करता है, बल्कि एक यांत्रिक ढांचे के रूप में भी कार्य करता है, जो उच्च-वोल्टेज वाइंडिंग, कम-वोल्टेज वाइंडिंग और आंतरिक लीड का समर्थन करता है। फ्लोटिंग क्षमता और आंशिक डिस्चार्ज को रोकने के लिए कोर को एक ही बिंदु पर विश्वसनीय रूप से अर्थ किया जाना चाहिए। एकाधिक अर्थिंग पॉइंट कोर के अंदर परिसंचारी धारा को प्रेरित करेंगे, जिससे ओवरहीटिंग, त्वरित इन्सुलेशन गिरावट और अंततः आंतरिक ट्रांसफार्मर विफलता होगी।
कोर डिज़ाइन के दौरान, इंजीनियर चुंबकीय प्रवाह घनत्व को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करते हैं। अत्यधिक उच्च फ्लक्स घनत्व से कोर संतृप्ति, नो-लोड करंट में तेज वृद्धि, शोर में वृद्धि और उच्च हानि होती है। यदि फ्लक्स घनत्व बहुत कम है, तो अधिक सिलिकॉन स्टील सामग्री की आवश्यकता होती है और उपकरण की लागत बढ़ जाती है। इसलिए, कोर डिज़ाइन ऊर्जा दक्षता, शोर स्तर और कच्चे माल के व्यय को संतुलित करता है।
3. वाइंडिंग्स: ट्रांसफार्मर की इलेक्ट्रिकल सर्किट बॉडी
वाइंडिंग ट्रांसफार्मर का विद्युत सर्किट बनाती है, जो प्राथमिक (हाई-वोल्टेज) वाइंडिंग और सेकेंडरी (लो-वोल्टेज) वाइंडिंग में विभाजित होती है। वे मुख्य अंगों के चारों ओर लपेटे गए इंसुलेटेड तांबे या एल्यूमीनियम कंडक्टर से निर्मित होते हैं। हाई-वोल्टेज वाइंडिंग बड़ी संख्या में घुमावों और छोटे कंडक्टर क्रॉस-सेक्शन के साथ 11kV इनपुट पावर स्वीकार करती है। लो-वोल्टेज वाइंडिंग उच्च लोड करंट ले जाने के लिए कम घुमावों और बड़े कंडक्टर क्रॉस-सेक्शन के साथ 0.4kV आउटपुट पावर प्रदान करती है। इंसुलेशन प्रेसबोर्ड और सेलूलोज़ पेपर को हाई-वोल्टेज और लो-वोल्टेज वाइंडिंग के साथ-साथ वाइंडिंग और कोर के बीच रखा जाता है। समग्र इन्सुलेशन प्रणाली बनाने के लिए पूरी असेंबली को ट्रांसफार्मर तेल में डुबोया जाता है।
वाइंडिंग्स का मुख्य कार्य विद्युत ऊर्जा और चुंबकीय ऊर्जा के बीच पारस्परिक रूपांतरण का एहसास करना है। जब 11kV प्रत्यावर्ती धारा प्राथमिक वाइंडिंग में प्रवाहित होती है, तो यह प्रत्यावर्ती चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है। वैकल्पिक चुंबकीय प्रवाह कोर से होकर गुजरता है और द्वितीयक वाइंडिंग में कट जाता है, जिससे कम-वोल्टेज वाइंडिंग पर नया वोल्टेज उत्पन्न होता है। प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग के बीच का घुमाव अनुपात वोल्टेज परिवर्तन अनुपात निर्धारित करता है, जो ट्रांसफार्मर वोल्टेज विनियमन का मूल सिद्धांत है। ऑफ-सर्किट टैप चेंजर अधिकांश 11kV पर फिट किया गया हैतेल ट्रांसफार्मरहाई-वोल्टेज वाइंडिंग से जुड़ता है। यह आउटपुट वोल्टेज को ठीक करने और ग्रिड वोल्टेज के उतार-चढ़ाव की भरपाई करने के लिए वाइंडिंग घुमावों की प्रभावी संख्या को समायोजित करता है।
वाइंडिंग निर्माण तकनीक के अनुसार, कम वोल्टेज वाली वाइंडिंग आमतौर पर फ़ॉइल या हेलिकल वाइंडिंग संरचनाओं को अपनाती हैं, जो बड़े ऑपरेटिंग करंट को झेलने के लिए उच्च यांत्रिक शक्ति प्रदान करती हैं। उच्च-वोल्टेज वाइंडिंग ज्यादातर 11kV बिजली प्रणालियों में ओवरवॉल्टेज वृद्धि का विरोध करने के लिए स्तरित इन्सुलेशन के साथ परत या डिस्क वाइंडिंग निर्माण का उपयोग करते हैं। सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज के अलावा, वाइंडिंग को ग्रिड शॉर्ट-सर्किट दोषों के दौरान उत्पन्न होने वाले भारी विद्युत चुम्बकीय बलों को सहन करना होगा। शॉर्ट-सर्किट स्थितियों में, बड़े पैमाने पर फॉल्ट करंट एचवी और एलवी वाइंडिंग्स के बीच मजबूत अक्षीय और रेडियल विद्युत चुम्बकीय तनाव पैदा करता है। अपर्याप्त क्लैम्पिंग संरचना के परिणामस्वरूप वाइंडिंग विरूपण, कंडक्टर विस्थापन और इन्सुलेशन टूटना, इंटर-टर्न शॉर्ट-सर्किट और भयावह ट्रांसफार्मर विफलता हो सकती है।
जब घुमावदार कंडक्टरों के माध्यम से धारा प्रवाहित होती है, तो प्रतिरोध ताप उत्पन्न होता है, जिसे लोड हानि या तांबा/एल्यूमीनियम हानि कहा जाता है। भार हानि भार धारा के वर्ग के अनुपात में बढ़ती है और पूर्ण भार पर अपने चरम पर पहुंच जाती है। इंसुलेटिंग पेपर के माध्यम से कंडक्टरों से ट्रांसफार्मर तेल में गर्मी स्थानांतरित होती है, और तेल संवहन गर्मी को टैंक रेडिएटर्स तक पहुंचाता है। वाइंडिंग इन्सुलेशन सामग्री का थर्मल वर्ग अधिकतम स्वीकार्य तापमान वृद्धि को सीमित करता है और ट्रांसफार्मर की डिज़ाइन की गई सेवा जीवन को निर्धारित करता है।
4. कोर और वाइंडिंग्स का समन्वित संचालन
कोर और वाइंडिंग्स एक अविभाज्य संयोजन बनाते हैं; कोई भी घटक अकेले वोल्टेज परिवर्तन प्राप्त नहीं कर सकता है। हाई-वोल्टेज वाइंडिंग में आपूर्ति की गई प्रत्यावर्ती धारा प्रत्यावर्ती चुंबकीय प्रवाह उत्पन्न करती है। कोर फ्लक्स को पकड़ता है और कम-वोल्टेज वाइंडिंग के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र को संचारित करने के लिए एक कम-अनिच्छा चुंबकीय पथ प्रदान करता है। प्रत्यावर्ती फ्लक्स भार को विद्युत शक्ति प्रदान करने के लिए द्वितीयक वाइंडिंग में इलेक्ट्रोमोटिव बल को प्रेरित करता है। संपूर्ण ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रिया के दौरान, विद्युत शक्ति प्रत्यक्ष प्रवाहकीय कनेक्शन के बजाय चुंबकीय युग्मन के माध्यम से स्थानांतरित होती है, जिससे पृथक शक्ति परिवर्तन प्राप्त होता है।
ट्रांसफार्मर का तेल इस कार्य चक्र में एक सहायक भूमिका निभाता है: यह ढांकता हुआ शक्ति को बढ़ावा देने के लिए कोर और वाइंडिंग को संसेचित करता है और कोर और वाइंडिंग द्वारा उत्पन्न गर्मी को दूर ले जाता है। कोर चुंबकीय प्रवाह को प्रबंधित करता है जबकि वाइंडिंग विद्युत ऊर्जा को संभालती है। एक साथ काम करते हुए, वे बिजली वितरण के लिए 11kV मध्यम वोल्टेज को 400V कम वोल्टेज पर ले जाते हैं।
5. कोर और वाइंडिंग्स के सामान्य दोष और उनके परिणाम
विशिष्ट कोर दोषों में सिलिकॉन स्टील लेमिनेशन पर क्षतिग्रस्त इन्सुलेशन वार्निश, मल्टीपल कोर अर्थिंग पॉइंट और ढीली क्लैंपिंग शामिल हैं। ये दोष नो-लोड हानि बढ़ाते हैं, असामान्य शोर उत्पन्न करते हैं और स्थानीय ओवरहीटिंग का कारण बनते हैं। लंबे समय तक संचालन से तेल की गुणवत्ता खराब हो जाती है और घुली हुई गैस उत्पन्न होती है, जिससे बुखोल्ज़ रिले पर अलार्म चालू हो जाता है।
सामान्य वाइंडिंग दोष क्षतिग्रस्त इंटर-टर्न इन्सुलेशन, वाइंडिंग विरूपण और लीड की खराब वेल्डिंग को कवर करते हैं। शॉर्ट-सर्किट प्रभाव वाइंडिंग क्षति का प्राथमिक कारण है। इन्सुलेशन उम्र बढ़ने से आंशिक निर्वहन धीरे-धीरे सेलूलोज़ पेपर को नष्ट कर देता है, जिससे अंततः इंटर-टर्न या इंटर-लेयर शॉर्ट-सर्किट होता है, जो ट्रांसफार्मर सक्रिय भाग को जला सकता है। फ़ैक्टरी स्वीकृति के दौरान प्रकार के परीक्षण, जिनमें शॉर्ट-सर्किट झेलने का परीक्षण, प्रेरित वोल्टेज परीक्षण और आंशिक डिस्चार्ज माप शामिल हैं, कोर और वाइंडिंग की विनिर्माण गुणवत्ता को सत्यापित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।
6. उत्पाद चयन और रखरखाव के लिए मुख्य बातें
खरीद और रखरखाव टीमों के लिए, 11kV की गुणवत्ता का मूल्यांकनतेल में डूबा ट्रांसफार्मरकेवल नेमप्लेट मापदंडों पर निर्भर नहीं रहना चाहिए। प्रीमियम उत्पाद कोर लेमिनेशन अंतराल के सटीक नियंत्रण के साथ कम नुकसान वाले अनाज-उन्मुख सिलिकॉन स्टील शीट को अपनाते हैं। वाइंडिंग कंडक्टर उच्च शुद्धता बनाए रखते हैं, कॉइल को समान रूप से लपेटे गए इन्सुलेशन के साथ कसकर लपेटा जाता है और वैक्यूम तेल संसेचन के तहत संसाधित किया जाता है।
परिचालन रखरखाव के दौरान, नियमित तेल क्रोमैटोग्राफी विश्लेषण कोर और वाइंडिंग के अंदर अति ताप या आंशिक निर्वहन द्वारा उत्पन्न विशिष्ट गैसों की निगरानी करता है। डीसी प्रतिरोध परीक्षण घुमावदार तारों और टूटे तारों या खराब कनेक्शन के लिए लीड की जांच करता है। नो-लोड परीक्षण मुख्य परिचालन स्थिति का आकलन करते हैं। कोर और वाइंडिंग्स में छिपे दोषों का शीघ्र पता लगाना अप्रत्याशित ब्लैकआउट को रोकता है और ट्रांसफार्मर सेवा जीवन को बढ़ाता है।
7. निष्कर्ष
कोर और वाइंडिंग्स 11kV का विद्युत चुम्बकीय हृदय बनाते हैंतेल में डूबा बिजली ट्रांसफार्मर. कोर चुंबकीय पथ के रूप में कार्य करता है, वैकल्पिक चुंबकीय प्रवाह को कुशलतापूर्वक संचारित करता है और नो-लोड हानियों को नियंत्रित करता है। वाइंडिंग विद्युत सर्किट का निर्माण करती है, इनपुट शक्ति प्राप्त करती है, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण को सक्षम करती है और रूपांतरित शक्ति प्रदान करती है। इन दो घटकों की सामग्री की गुणवत्ता, संरचनात्मक डिजाइन और विनिर्माण शिल्प कौशल सीधे ट्रांसफार्मर ऊर्जा दक्षता, शॉर्ट-सर्किट झेलने की क्षमता, तापमान वृद्धि प्रदर्शन और सेवा जीवन को नियंत्रित करते हैं।
चाहे वितरण परियोजना की निविदा, उपकरण खरीद या बाद में रखरखाव निरीक्षण के लिए, कोर और वाइंडिंग्स के बीच कार्यों और बातचीत की एक ठोस समझ इंजीनियरों और खरीदारों को उत्पाद की गुणवत्ता में अंतर करने और घटिया ट्रांसफार्मर द्वारा लाए गए ग्रिड सुरक्षा जोखिमों को कम करने में मदद करती है।
