11kV डूबे हुए ट्रांसफार्मर में तेल का उपयोग क्यों किया जाता है? मुख्य भूमिकाएँ समझाई गईं

वैश्विक विद्युत वितरण नेटवर्क में, 11kVतेल में डूबे ट्रांसफार्मरप्रमुख शक्ति परिवर्तन उपकरण हैं। वे शहरी वितरण ग्रिड, औद्योगिक पार्क, फोटोवोल्टिक और पवन ऊर्जा ग्रिड एकीकरण, ग्रामीण विद्युतीकरण और विदेशी ईपीसी परियोजनाओं में व्यापक रूप से तैनात हैं। कई खरीदार, इलेक्ट्रिकल इंजीनियर और परियोजना मालिक एक बुनियादी लेकिन महत्वपूर्ण सवाल पूछते रहते हैं: ऐसे मध्यम-वोल्टेज ट्रांसफार्मर हवा या अन्य ठोस इन्सुलेशन सामग्री के बजाय इन्सुलेट तेल से क्यों भरे होते हैं?
इंसुलेटिंग ऑयल केवल एक साधारण भरने का माध्यम नहीं है। यह 11kV के अंदर एक अपरिहार्य कार्यात्मक सामग्री हैतेल में डूबे ट्रांसफार्मर, जो सीधे गर्मी अपव्यय क्षमता, इन्सुलेशन प्रदर्शन, उपकरण सेवा जीवन और परिचालन स्थिरता को निर्धारित करता है। शुष्क प्रकार के ट्रांसफार्मर इन्सुलेशन के लिए हवा और एपॉक्सी राल पर निर्भर करते हैं, जबकि तेल में डूबे ट्रांसफार्मर एक साथ कई कार्यों को प्राप्त करने के लिए खनिज इन्सुलेट तेल (या सिंथेटिक एस्टर तेल) को अपनाते हैं। यह लेख 11kV तेल में डूबे हुए ट्रांसफार्मर में इंसुलेटिंग ऑयल की मुख्य भूमिकाओं पर विस्तार से बताता है, तेल में डूबे हुए समाधानों के फायदे और सीमाओं की तुलना करता है, सामान्य प्रकार के इंसुलेटिंग ऑयल, गुणवत्ता स्वीकृति मानदंड और रखरखाव दिशानिर्देशों का परिचय देता है। यह स्वतंत्र वेबसाइटों पर आगंतुकों के लिए पेशेवर तकनीकी संदर्भ प्रदान करता है, जिससे बिजली पेशेवरों को परियोजना चयन, उपकरण स्वीकृति और दैनिक रखरखाव के दौरान सही निर्णय लेने में मदद मिलती है।

11kV ट्रांसफार्मर के अंदर, हाई-वोल्टेज वाइंडिंग, लो-वोल्टेज वाइंडिंग और आयरन कोर जैसे जीवित भाग, साथ ही अर्थ किए गए घटक भी होते हैं। टूटने और शॉर्ट-सर्किट दोषों को रोकने के लिए घटकों के बीच विश्वसनीय इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है। हवा की इन्सुलेशन क्षमता सीमित होती है और उच्च विद्युत क्षेत्रों और आर्द्र परिस्थितियों में, संकीर्ण स्थानों में विद्युत निर्वहन का खतरा होता है। ट्रांसफार्मर इन्सुलेटिंग तेल में उच्च ढांकता हुआ ताकत होती है। यह आयरन कोर और वाइंडिंग्स के बीच सभी छोटे अंतरालों को भरता है, हवा को पूरी तरह से बाहर निकालता है, हाई-वोल्टेज वाइंडिंग्स को लो-वोल्टेज वाइंडिंग्स से प्रभावी ढंग से अलग करता है, और वाइंडिंग्स को ग्राउंडेड आयरन कोर और ऑयल टैंक शेल से अलग करता है।
जब ट्रांसफार्मर बिजली आवृत्ति वोल्टेज और बिजली आवेग वोल्टेज का सामना करता है, तो इन्सुलेट तेल स्थानीय विद्युत क्षेत्र एकाग्रता को दबा देता है और आंशिक निर्वहन जोखिम को कम कर देता है। आईईसी 60156 के अनुसार, रेटेड वोल्टेज और अस्थायी ओवरवॉल्टेज स्थितियों के तहत सुरक्षित संचालन सुनिश्चित करने के लिए योग्य नए खनिज इन्सुलेटिंग तेल को एक निर्दिष्ट ब्रेकडाउन वोल्टेज स्तर तक पहुंचना चाहिए। यदि इंसुलेटिंग तेल नम, दूषित या पुराना हो जाता है, तो इसका ब्रेकडाउन वोल्टेज तेजी से गिर जाएगा, और आंतरिक इन्सुलेशन टूटने का खतरा तेजी से बढ़ जाएगा। यही मूल कारण है कि तेल में डूबे ट्रांसफार्मर को नियमित तेल प्रतिरोधी वोल्टेज परीक्षण की आवश्यकता होती है।

ट्रांसफार्मर संचालन के दौरान, लोहे के कोर की हिस्टैरिसीस हानि और भंवर धारा हानि के साथ-साथ वाइंडिंग लोड हानि लगातार गर्मी उत्पन्न करती है। उच्च तापमान ठोस इन्सुलेशन की उम्र बढ़ने का प्राथमिक कारण है। यदि गर्मी को समय पर नष्ट नहीं किया जा सकता है, तो वाइंडिंग का इन्सुलेशन तेजी से खराब हो जाएगा, ट्रांसफार्मर की सेवा का जीवन छोटा हो जाएगा और यहां तक ​​कि गंभीर मामलों में उपकरण भी जल जाएंगे।
इंसुलेटिंग तेल में अनुकूल तापीय चालकता होती है और यह प्राकृतिक तेल परिसंचरण (ओएनएएन) या फोर्स्ड एयर कूलिंग (ओएनएएफ) के माध्यम से आंतरिक परिसंचरण बनाता है। लोहे की कोर और वाइंडिंग्स के पास गर्म किए गए इंसुलेटिंग तेल का घनत्व कम होता है और ऊपर की ओर बहता है। गर्मी को टैंक की दीवार और रेडिएटर्स में स्थानांतरित किया जाता है, जबकि ठंडा तेल गर्मी स्रोतों से गर्मी को लगातार दूर ले जाने के लिए नीचे की ओर बहता है। इस तेल परिसंचरण शीतलन प्रणाली में सरल संरचना और उच्च ताप विनिमय दक्षता है। वायु शीतलन की तुलना में, तेल शीतलन एक छोटे पदचिह्न के भीतर बड़ी क्षमता का समर्थन कर सकता है, जो एक प्रमुख कारण है कि बड़ी क्षमता वाले वितरण ट्रांसफार्मर तेल में डूबे हुए डिजाइन को पसंद करते हैं।

ट्रांसफार्मर वाइंडिंग के चारों ओर लपेटा गया पेपर इन्सुलेशन कार्बनिक पदार्थ है। उच्च तापमान और ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर यह धीरे-धीरे ऑक्सीकृत हो जाएगा और भंगुर हो जाएगा, जिससे इन्सुलेशन क्षमता कम हो जाएगी। तेल टैंक इंसुलेटिंग तेल से भर जाने के बाद, वाइंडिंग पेपर इन्सुलेशन की सुरक्षा के लिए ऑक्सीजन और नमी को अलग किया जा सकता है। इंसुलेटिंग तेल थोड़ी मात्रा में ऑक्सीजन को घोल सकता है, पेपर इंसुलेशन की ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं को कम कर सकता है, पूरे इंसुलेशन सिस्टम की उम्र बढ़ने को धीमा कर सकता है और ट्रांसफार्मर की समग्र सेवा जीवन को बढ़ा सकता है।
इस बीच, इंसुलेटिंग ऑयल धातु के घटकों को कोट करता है और लोहे की कोर और वाइंडिंग्स की धातु की सतहों पर ऑक्सीडेटिव जंग के जोखिम को कम करता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह सुरक्षात्मक प्रभाव स्थायी नहीं है। लंबे समय तक संचालन के दौरान, इंसुलेटिंग तेल धीरे-धीरे ऑक्सीकरण करता है और कार्बनिक अम्ल और तेल कीचड़ पैदा करता है। तेल कीचड़ वाइंडिंग्स और रेडिएटर सतहों पर चिपक जाता है, जिससे गर्मी अपव्यय में बाधा आती है और उपकरण के क्षरण में और तेजी आती है। इसलिए, तेल में डूबे ट्रांसफार्मरों को एसिड मान और नमी की मात्रा का नियमित पता लगाने की आवश्यकता होती है। आवश्यक होने पर तेल निस्पंदन या तेल प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है।

इंसुलेटिंग तेल का एक और आसानी से अनदेखा किया जाने वाला महत्वपूर्ण मूल्य दोष निदान के लिए एक माध्यम के रूप में कार्य करना है। जब ट्रांसफॉर्मर के अंदर स्थानीय ओवरहीटिंग, इलेक्ट्रिक आर्क और टर्न-टू-टर्न डिस्चार्ज जैसे गुप्त दोष होते हैं, तो उच्च तापमान इन्सुलेट तेल के थर्मल अपघटन को ट्रिगर करता है और हाइड्रोजन, मीथेन और एसिटिलीन सहित विशिष्ट गैसें उत्पन्न करता है। ये गैसें इंसुलेटिंग ऑयल में घुल जाती हैं। रखरखाव तकनीशियन विघटित गैसों की संरचना और सांद्रता का परीक्षण करने के लिए तेल के नमूने एकत्र करके विघटित गैस विश्लेषण (डीजीए) करते हैं। दोषों के गंभीर शॉर्ट-सर्किट दुर्घटनाओं में बदलने से पहले गुप्त खतरों की पहचान की जा सकती है।
यह तेल में डूबे ट्रांसफार्मर का एक अनूठा नैदानिक ​​लाभ है। शुष्क-प्रकार के ट्रांसफार्मर आंतरिक दोष विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए नमूने को मुश्किल से अनुमति देते हैं। इसके विपरीत, तेल में डूबे ट्रांसफार्मर इंसुलेटिंग तेल पर निर्भर होकर गैर-घुसपैठ वाली प्रारंभिक गलती चेतावनी का एहसास करते हैं, जिससे अचानक बिजली कटौती और उपकरण क्षति के जोखिम कम हो जाते हैं। बुखोल्ज़ रिले अलार्म या ट्रिपिंग सुरक्षा को ट्रिगर करने के लिए दोषों से उत्पन्न तेल-गैस मिश्रण पर भी कार्य करता है, और यह सुरक्षा तंत्र इन्सुलेट तेल प्रणाली पर बनाया गया है।

खनिज इन्सुलेशन तेल: मध्यम लागत और स्थिर ढांकता हुआ और थर्मल प्रदर्शन के साथ बाजार में सबसे व्यापक रूप से अपनाया जाने वाला प्रकार, आईईसी 60296 का अनुपालन। अधिकांश पारंपरिक 11 केवी वितरण ट्रांसफार्मर खनिज तेल का उपयोग करते हैं। इसका नुकसान ज्वलनशीलता है. बंद कमरों और घनी आबादी वाले क्षेत्रों में उपयोग किए जाने पर अग्नि सुरक्षा योजनाओं की आवश्यकता होती है।
सिंथेटिक एस्टर तेल और प्राकृतिक एस्टर तेल: उच्च फ़्लैश बिंदु और कम आग जोखिम के साथ पर्यावरण के अनुकूल बायोडिग्रेडेबल इन्सुलेट तेल। रिसाव से मिट्टी और जल निकायों में कम प्रदूषण होता है। इनका व्यापक रूप से शहरी भूमिगत बिजली वितरण कक्षों, आवासीय पड़ोस, जल स्रोत संरक्षण क्षेत्रों और सख्त अग्नि सुरक्षा और पर्यावरणीय आवश्यकताओं वाली अन्य परियोजनाओं में उपयोग किया जाता है। नकारात्मक पक्ष खनिज तेल की तुलना में अधिक खरीद लागत है।
चयन व्यापक रूप से स्थापना वातावरण, अग्नि कोड, स्थानीय ग्रिड मानकों और परियोजना बजट के आधार पर निर्धारित किया जाएगा।

इंसुलेटिंग ऑयल अपनाने के भी नुकसान हैं। इंसुलेटिंग तेल के रिसाव का खतरा मौजूद है, जो टैंक वेल्ड और सीलिंग गास्केट की उम्र बढ़ने के कारण हो सकता है। खनिज तेल ज्वलनशील है और अग्नि सुरक्षा उपाय सुसज्जित होने चाहिए। समय के साथ इंसुलेटिंग तेल ख़राब हो जाता है और नियमित तेल गुणवत्ता परीक्षण अनिवार्य है।
प्रमुख दैनिक रखरखाव कार्यों में तेल स्तर की निगरानी और टैंक रिसाव की जाँच करना शामिल है; ब्रेकडाउन वोल्टेज, नमी, एसिड वैल्यू और डीजीए परीक्षणों के लिए नियमित तेल का नमूना लेना; गर्मी परिसंचरण की गारंटी के लिए रेडिएटर्स को साफ रखना; टैंक में नमी के प्रवेश को कम करने के लिए ब्रीथर्स बनाए रखना। मानकीकृत रखरखाव के साथ, 11kVतेल में डूबे ट्रांसफार्मरदशकों तक स्थिर रूप से कार्य कर सकता है।

संक्षेप में, इंसुलेटिंग ऑयल 11kV में चार मुख्य कार्य करता हैतेल में डूबे ट्रांसफार्मर: उच्च-वोल्टेज इन्सुलेशन माध्यम के रूप में कार्य करना, गर्मी को प्रसारित करना और हटाना, उम्र बढ़ने के खिलाफ आंतरिक ठोस इन्सुलेशन की रक्षा करना, और अव्यक्त आंतरिक दोष का पता लगाने के लिए एक माध्यम के रूप में कार्य करना। संयुक्त रूप से, ये चार फायदे उच्च विश्वसनीयता, उत्कृष्ट गर्मी लंपटता और अनुकूल लागत के कारण तेल में डूबे ट्रांसफार्मर को वैश्विक 11kV वितरण अनुप्रयोगों के लिए मुख्यधारा विकल्प बनाते हैं।
फिर भी, परिचालन समय, परिवेश के तापमान और आर्द्रता और संदूषण स्तर के साथ इंसुलेटिंग तेल का प्रदर्शन खराब हो जाता है। बिजली परियोजनाओं में चिकित्सकों को तेल को इन्सुलेट करने के कार्य सिद्धांत को समझना चाहिए और समय-समय पर तेल की गुणवत्ता परीक्षण को महत्व देना चाहिए, ताकि तेल में डूबे ट्रांसफार्मर के प्रदर्शन लाभों का पूरी तरह से उपयोग किया जा सके और वितरण नेटवर्क की दीर्घकालिक स्थिर बिजली आपूर्ति सुनिश्चित की जा सके।