मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर के लिए गाइड

 

 

मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर आधुनिक विद्युत बुनियादी ढांचे के मूलभूत घटक हैं। जबकिउच्च वोल्टेज ट्रांसफार्मरमुख्य रूप से लंबी दूरी पर थोक बिजली संचरण के लिए उपयोग किया जाता है {{0}लाइन हानियों को कम करने के लिए जनरेटर आउटपुट को बढ़ाना {{1}मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर वितरण नेटवर्क के भीतर काम करते हैं, विद्युत ऊर्जा को मध्यम सीमा के भीतर एक वोल्टेज स्तर से दूसरे में परिवर्तित करते हैं। यह औद्योगिक, वाणिज्यिक और उपयोगिता प्रणालियों में बिजली की सुरक्षित और कुशल डिलीवरी को सक्षम बनाता है। इसलिए मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर की विशेषताओं, प्रकारों और चयन मानदंडों को समझना इंजीनियरों, सुविधा प्रबंधकों और विद्युत प्रणाली डिजाइन और रखरखाव में शामिल खरीद पेशेवरों के लिए आवश्यक है।

 

 

1.1 परिभाषा

एक मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर एक विद्युत उपकरण है जो विद्युत ऊर्जा को मध्यम वोल्टेज स्तर {{0}आमतौर पर आने वाले वितरण वोल्टेज {{1}और अंतिम उपयोग अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त कम वोल्टेज के बीच परिवर्तित करता है। व्यावहारिक रूप से [i]शब्दों में, एक मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर लगभग से वोल्टेज पर बिजली प्राप्त करता है2.4 केवी से 69 केवीऔर इसे उपयोग वोल्टेज जैसे कि 480 V, 208 V, या लोड के लिए आवश्यक अन्य स्तरों पर ले जाता है।

आप किस मानक से परामर्श लेते हैं इसके आधार पर सटीक वोल्टेज सीमाएँ थोड़ी भिन्न होती हैं। एएनएसआई (अमेरिकन नेशनल स्टैंडर्ड इंस्टीट्यूट) के अनुसार, मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर वोल्टेज को संभाल सकते हैं2.4 केवी से 69 केवी तक. आईईईई संयुक्त राज्य अमेरिका में मध्यम वोल्टेज सिस्टम को आम तौर पर परिभाषित करता है5 केवी से 35 केवीअधिकांश वितरण अनुप्रयोगों के लिए, उपकरण आमतौर पर 5 केवी या 15 केवी पर रेट किए जाते हैं। यूरोप में, मानक EN 50588-1 मध्यम शक्ति ट्रांसफार्मर को 1.1 केवी से अधिक लेकिन 36 केवी से अधिक नहीं उपकरण के लिए उच्चतम वोल्टेज वाले ट्रांसफार्मर के रूप में परिभाषित करता है।

 

1.2 विद्युत वितरण प्रणाली में भूमिका

यह समझने के लिए कि मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर कहाँ फिट होते हैं, व्यापक बिजली वितरण पदानुक्रम को चित्रित करने में मदद मिलती है:

जनरेशन → ट्रांसमिशन:बिजली संयंत्र अपेक्षाकृत कम वोल्टेज पर बिजली उत्पन्न करते हैं, जिसे बाद में कुशल लंबी दूरी के संचरण के लिए उच्च या अतिरिक्त उच्च वोल्टेज (115 केवी से 765 केवी) तक बढ़ा दिया जाता है।

संचरण → वितरण:सबस्टेशनों पर, प्राथमिक फीडरों के माध्यम से वितरण के लिए उच्च वोल्टेज को मध्यम वोल्टेज (आमतौर पर 5 केवी से 35 केवी) तक कम कर दिया जाता है।

वितरण → ग्राहक:मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर अंतिम वोल्टेज परिवर्तन प्रदान करते हैं, अंतिम उपयोग वाले ग्राहकों के लिए वितरण वोल्टेज को उपयोग स्तर (उदाहरण के लिए, 480 वी, 240 वी, 120 वी) तक कम कर देते हैं।

कई मामलों में, एक उपयोगिता किसी सुविधा को मध्यम वोल्टेज पर बिजली प्रदान करती है, और सुविधा कम वोल्टेज पर कदम रखने के लिए अपने स्वयं के मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर का मालिक है और संचालित करती है। यह व्यवस्था सुविधा को मध्यम वोल्टेज सेवा से जुड़ी कम ऊर्जा लागत का लाभ उठाने की अनुमति देती है और मालिक को बिजली की गुणवत्ता पर अधिक नियंत्रण देती है।

1.3 प्रमुख मानक और अनुपालन

मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर विभिन्न उद्योग मानकों के अनुसार निर्मित होते हैं, विशेष रूप से आईईईई और आईईसी से। संयुक्त राज्य अमेरिका में, अधिकांश वितरण ट्रांसफार्मर की विशेषताएं और कार्यक्षमता इसके अंतर्गत आती हैंआईईईई मानक C57.12.00(द्रव के लिए मानक सामान्य आवश्यकताएँ - डूबे हुए वितरण, बिजली और नियामक ट्रांसफार्मर)। हालाँकि, कई अन्य मानक विशिष्ट ट्रांसफार्मर प्रकारों और अनुप्रयोगों पर लागू होते हैं:

• आईईईई सी57.12.01:शुष्क - प्रकार के वितरण और पावर ट्रांसफार्मर के लिए मानक सामान्य आवश्यकताएँ
• आईईईई सी57.12.34:पैड के लिए आवश्यकताएँ
• आईईईई सी57.12.28/29:पैड-घुड़सवार उपकरण संलग्नक अखंडता
• आईईसी 60076:मध्यम शक्ति ट्रांसफार्मर सहित बिजली ट्रांसफार्मर के लिए अंतर्राष्ट्रीय मानक श्रृंखला
• नेमा टीपी-1:वितरण ट्रांसफार्मर के लिए ऊर्जा दक्षता निर्धारित करने के लिए गाइड
• डीओई 10 सीएफआर भाग 431:वितरण ट्रांसफार्मर के लिए अमेरिकी ऊर्जा विभाग दक्षता मानक

संयुक्त राज्य अमेरिका में स्थापनाओं के लिए, इसका अनुपालनराष्ट्रीय विद्युत संहिता (एनएफपीए 70)भी अनिवार्य है. कनाडा में,कैनेडियन इलेक्ट्रिकल कोड (सीईसी)लागू होता है.

 

 

 

सभी मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर समान नहीं बनाए गए हैं। ट्रांसफार्मर प्रकार की पसंद का लागत, सुरक्षा, स्थापना आवश्यकताओं और दीर्घकालिक विश्वसनीयता पर गहरा प्रभाव पड़ता है।

 

2.1 तरल पदार्थ {{1} निमज्जित बनाम सूखा {{3} प्रकार

यह मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर के बीच सबसे बुनियादी अंतर है।

इन दोनों परिवारों के बीच व्यापार-संबंधी पर्याप्त संबंध हैं:

गुण	तरल पदार्थ-डूबा हुआ	सूखा-प्रकार
आग का खतरा	घर के अंदर उपयोग के लिए उच्चतर अग्नि सुरक्षा की आवश्यकता होती है	निम्न-इनडोर स्थापना के लिए उपयुक्त
शीतलन दक्षता	उत्कृष्ट (तेल अच्छी तरह से गर्मी का संचालन करता है)	मध्यम (वायु परिसंचरण पर निर्भर)
रखरखाव	आवधिक तेल परीक्षण और निस्पंदन आवश्यक है	कम रखरखाव
जीवन प्रत्याशा	30-40 वर्ष सामान्य	20–30 years typical
विशिष्ट अनुप्रयोग	आउटडोर सबस्टेशन, उपयोगिता वितरण	इनडोर प्रतिष्ठान, वाणिज्यिक भवन
प्रारंभिक लागत	समान रेटिंग के लिए आम तौर पर कम	आम तौर पर समान रेटिंग के लिए उच्चतर
पर्यावरणीय जोखिम	तेल के रिसाव से मिट्टी प्रदूषित हो सकती है	कोई तरल पदार्थ नहीं, कोई फैलने का खतरा नहीं

 

2.2 सबस्टेशन ट्रांसफार्मर

2.3 पैड-माउन्टेड ट्रांसफार्मर

2.4 पोल - स्थापित ट्रांसफार्मर

2.5 कास्ट रेज़िन ट्रांसफार्मर

 

 

 

ट्रांसफार्मर के कोर का भौतिक निर्माण इसकी दक्षता, हानि और प्रदर्शन विशेषताओं को निर्धारित करता है।

3.1 मुख्य सामग्री

कोर प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग के बीच ऊर्जा हस्तांतरण के लिए चुंबकीय पथ के रूप में कार्य करता है। इसके भौतिक गुण सीधे तौर पर लोड हानि (मुख्य हानि), दक्षता और तापमान वृद्धि को प्रभावित करते हैं।

ग्रेन-ओरिएंटेड सिलिकॉन स्टील (जीओएसएस)मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली मुख्य सामग्री बनी हुई है। यह उच्च चुंबकीय पारगम्यता और कम एड़ी धारा हानि प्रदान करता है। GOSS को एक पसंदीदा अनाज अभिविन्यास के साथ इंजीनियर किया गया है जो दक्षता को अधिकतम करते हुए चुंबकीय डोमेन को चुंबकीय प्रवाह की दिशा के साथ संरेखित करता है।

अनाकार धातु मिश्र धातुऊर्जा कुशल वितरण ट्रांसफार्मर के विकल्प के रूप में उभरे हैं। ये सामग्रियां पारंपरिक सिलिकॉन स्टील की तुलना में बेहद कम लौह हानि {{3} आम तौर पर 70% से 80% कम प्रदान करती हैं, लेकिन उच्च सामग्री लागत पर। वे उन ट्रांसफार्मरों के लिए विशेष रूप से आकर्षक हैं जो लंबे समय तक कम भार पर काम करते हैं।

नैनोक्रिस्टलाइन नरम चुंबकीय मिश्र धातुउच्च आवृत्तियों पर उत्कृष्ट चुंबकीय गुण प्रदर्शित करते हैं और पारंपरिक 50/60 हर्ट्ज वितरण इकाइयों के बजाय मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनिक या विशेष -उद्देश्य ट्रांसफार्मर में उपयोग किए जाते हैं।

 

 

 

सही ट्रांसफार्मर का चयन इसकी मौलिक रेटिंग को समझने से शुरू होता है।

4.1 वोल्टेज रेटिंग

प्रत्येक मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर की दो महत्वपूर्ण वोल्टेज रेटिंग होती हैं: प्राथमिक वोल्टेज (इनपुट पक्ष) और द्वितीयक वोल्टेज (आउटपुट पक्ष)। उदाहरण के लिए, 13.8 kV/480 V रेटेड ट्रांसफार्मर प्राथमिक तरफ 13.8 kV प्राप्त करता है और द्वितीयक तरफ 480 V वितरित करता है।

ट्रांसफार्मर में एक बुनियादी आवेग स्तर (बीआईएल) भी होता है, जो उस चरम वोल्टेज का प्रतिनिधित्व करता है जिसे इन्सुलेशन बिजली गिरने या स्विचिंग उछाल के दौरान झेल सकता है। मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर के लिए, बीआईएल रेटिंग वोल्टेज वर्ग और अनुप्रयोग के आधार पर 60 केवी से 150 केवी या उससे अधिक तक होती है।

4.2 केवीए रेटिंग

एक ट्रांसफॉर्मर की केवीए (किलोवोल्ट-एम्पीयर) रेटिंग इसकी स्पष्ट बिजली क्षमता को इंगित करती है-यह ओवरहीटिंग के बिना कितना करंट प्रवाहित कर सकता है। मानक तीन -चरण मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर केवीए आकार में शामिल हैं:30, 45, 75, 112.5, 150, 225, 300, 500, 750, 1,000, 1,500, 2,000, और 2,500 केवीए.

सही केवीए रेटिंग चुनना महत्वपूर्ण है। एक ट्रांसफार्मर जो कम आकार का है वह ज़्यादा गरम हो जाएगा, जिससे इन्सुलेशन जीवन कम हो जाएगा और संभावित रूप से समय से पहले विफलता हो सकती है। एक बड़े आकार का ट्रांसफार्मर प्रारंभिक लागत को बढ़ाता है और हल्के भार पर अकुशल रूप से काम कर सकता है, क्योंकि लोड की परवाह किए बिना कोर हानि होती है।

4.3 तापमान वृद्धि और इन्सुलेशन कक्षाएं

ट्रांसफार्मर को तापमान वृद्धि रेटिंग के साथ सूचीबद्ध किया जाता है -आम तौर पर 80 डिग्री, 115 डिग्री, या 150 डिग्री - जो इंगित करता है कि पूर्ण लोड के तहत ट्रांसफार्मर का तापमान परिवेश के तापमान से कितना ऊपर बढ़ जाएगा। 80 डिग्री वृद्धि वाला एक ट्रांसफार्मर 150 डिग्री वृद्धि के लिए रेटेड ट्रांसफार्मर की तुलना में काफी ठंडा चलता है, जो लंबे समय तक इन्सुलेशन जीवन और बेहतर दक्षता में तब्दील हो सकता है, लेकिन प्रारंभिक लागत भी अधिक हो सकती है।

इन्सुलेशन वर्ग (क्लास ए 105 डिग्री पर, क्लास बी 130 डिग्री पर, क्लास एफ 155 डिग्री पर, क्लास एच 180 डिग्री पर) अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान को परिभाषित करते हैं जिसे इन्सुलेशन सामग्री महत्वपूर्ण गिरावट के बिना झेल सकती है।

 

 

 

जिस तरह से ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग जुड़ी होती है वह असंतुलित भार, हार्मोनिक्स और ग्राउंड दोष के साथ इसके प्रदर्शन को निर्धारित करता है।

5.1 बुनियादी कनेक्शन प्रकार

तीन मूलभूत हैंघुमावदार कनेक्शनयोजनाएं:

स्टार (वाईई) कनेक्शन (वाई):प्रत्येक चरण वाइंडिंग का एक सिरा एक सामान्य बिंदु (तटस्थ) पर एक साथ जुड़ा हुआ है। एक स्टार कनेक्शन एक तटस्थ बिंदु प्रदान करता है जिसे ग्राउंड किया जा सकता है।

डेल्टा कनेक्शन (डी):चरण एक बंद लूप में जुड़े हुए हैं, जिसमें कोई तटस्थ बिंदु नहीं है। डेल्टा कनेक्शन स्वाभाविक रूप से संतुलित होते हैं और शून्य-अनुक्रम धाराओं के लिए एक पथ प्रदान करते हैं।

ज़िगज़ैग कनेक्शन (Z):एक विशेष कनेक्शन जिसका उपयोग मुख्य रूप से छोटे पावर रेटिंग वाले ट्रांसफार्मर या ट्रांसफार्मर को ग्राउंड करने के लिए किया जाता है। ज़िगज़ैग कनेक्शन आमतौर पर केवल द्वितीयक पक्ष पर उपयोग किए जाते हैं।

 

5.2 वेक्टर समूह संकेतन

ट्रांसफार्मर का वेक्टर समूह वाइंडिंग कॉन्फ़िगरेशन और प्राथमिक और माध्यमिक वोल्टेज के बीच चरण संबंध का वर्णन करता है। नोटेशन एक मानक प्रारूप का अनुसरण करता है:

पहला अक्षर (अपरकेस) प्राथमिक वाइंडिंग कनेक्शन को इंगित करता है: डेल्टा के लिए डी, स्टार के लिए वाई, ज़िगज़ैग के लिए जेड।

दूसरा अक्षर (लोअरकेस) द्वितीयक वाइंडिंग कनेक्शन को इंगित करता है।

एक "एन" इंगित करता है कि तटस्थ बिंदु सामने लाया गया है।

यह संख्या घड़ी के घंटे के संकेतन में चरण विस्थापन को इंगित करती है (अंतराल की डिग्री प्राप्त करने के लिए 30 डिग्री से गुणा करें)।

5.3 Dyn11 और Yyn0 की तुलना करना

वितरण अनुप्रयोगों पर दो वेक्टर समूह हावी हैं:Dyn11औरयिन0.

Dyn11330 डिग्री (घड़ी पर 11) के चरण विस्थापन के साथ, डेल्टा से जुड़े प्राइमरी (डी) और स्टार से जुड़े सेकेंडरी को न्यूट्रल (वाईएन) से जोड़ा गया है। डेल्टा प्राथमिक शून्य अनुक्रम धाराओं के लिए एक परिसंचारी पथ प्रदान करता है और ट्रिपल हार्मोनिक्स (तीसरे, नौवें, आदि) को फंसाता है, उन्हें आपूर्ति ग्रिड में वापस प्रतिबिंबित करने से रोकता है। Dyn11 असंतुलित भार को भी असाधारण रूप से अच्छी तरह से संभालता है, जिससे यह कंप्यूटर, एलईडी लाइटिंग और परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव जैसे गैर-रेखीय भार वाले आधुनिक वितरण प्रणालियों के लिए पसंदीदा विकल्प बन जाता है।

यिन0शून्य चरण विस्थापन के साथ, स्टार {{0}कनेक्टेड प्राइमरी (Y) और स्टार-न्यूट्रल (yn) के साथ कनेक्टेड सेकेंडरी की विशेषताएं। स्टार प्राइमरी में शून्य-अनुक्रम धाराओं के लिए वापसी पथ का अभाव है। नतीजतन, ट्रिपल हार्मोनिक्स प्राथमिक वोल्टेज पर दिखाई दे सकता है, और असंतुलित भार तटस्थ बदलाव का कारण बन सकता है, जिससे चरण वोल्टेज असंतुलन हो सकता है। Yyn0 आम तौर पर न्यूनतम हार्मोनिक सामग्री और संतुलित भार वाले अनुप्रयोगों तक सीमित है। एक अतिरिक्त बाधा है: Yyn0 ट्रांसफार्मर में, न्यूट्रल लाइन करंट सेकेंडरी वाइंडिंग रेटेड करंट के 25% से अधिक नहीं होना चाहिए, जबकि Dyn11 75% तक संभाल सकता है।

संक्षेप में, अधिकांश आधुनिक अनुप्रयोगों के लिए, विशेष रूप से गैर-रैखिक भार, डेटा केंद्र, औद्योगिक संयंत्र या महत्वपूर्ण एकल चरण भार वाली किसी भी सुविधा के लिए, Dyn11 पसंद का वेक्टर समूह है।

 

ट्रांसफार्मर का उचित आकार देना विद्युत प्रणाली डिज़ाइन में सबसे महत्वपूर्ण निर्णयों में से एक है। इस स्तर पर गलतियाँ वर्षों की अक्षमता या समय से पहले विफलता का कारण बन सकती हैं।

6.1 चरण-दर-चरण आकार देने की प्रक्रिया

चरण 1: कुल भार शक्ति की गणना करें।ट्रांसफार्मर के डाउनस्ट्रीम से जुड़े सभी भारों की एक सूची संकलित करें -मोटर्स, प्रकाश व्यवस्था, एचवीएसी, कार्यालय उपकरण और उत्पादन मशीनरी।

चरण 2: एक साथ कारक लागू करें।सभी भार एक साथ पूरी क्षमता पर संचालित नहीं होते हैं। विविधता कारक (आमतौर पर 0.7 से 0.9) इस वास्तविकता का कारण बनता है।

चरण 3: मोटर आरंभिक धाराओं का हिसाब रखें।मोटर जैसे प्रेरक भार स्टार्टअप के दौरान अपने सामान्य चलने वाले करंट का 3 से 7 गुना अधिक खींचते हैं। अत्यधिक वोल्टेज ड्रॉप के बिना इन तीव्र धाराओं को संभालने के लिए ट्रांसफार्मर में पर्याप्त क्षमता होनी चाहिए।

चरण 4: सुरक्षा मार्जिन लागू करें।लोड में उतार-चढ़ाव और भविष्य के विस्तार को समायोजित करने के लिए 20% से 30% अतिरिक्त क्षमता जोड़ें।

चरण 5: ट्रांसफार्मर क्षमता की गणना करें।सूत्र का प्रयोग करें:

ट्रांसफार्मर क्षमता (केवीए)=कुल लोड पावर (किलोवाट) ÷ पावर फैक्टर × सुरक्षा मार्जिन

अधिकांश औद्योगिक और वाणिज्यिक भारों के लिए विशिष्ट शक्ति कारक 0.8 से 0.95 तक होते हैं।

चरण 6: अगला मानक आकार चुनें।धारा 4.2 में दी गई सूची से निकटतम मानक केवीए रेटिंग तक पूर्णांकित करें।

 

6.2 पर्यावरण और अनुप्रयोग संबंधी विचार

आकार की गणना केवल शुरुआत है. कई अन्य कारक आपके अंतिम चयन को प्रभावित करेंगे:

• उच्च तापमान वातावरण:ऊंचे परिवेश के तापमान या 1,000 मीटर से अधिक ऊंचाई वाले प्रतिष्ठानों के लिए, शीतलन और इन्सुलेशन दक्षता में कमी के कारण रेटेड क्षमता को 5% से 20% तक कम करें।
• हार्मोनिक सामग्री:पर्याप्त गैर-{0}}रेखीय भार (परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव, यूपीएस सिस्टम, एलईडी लाइटिंग, कंप्यूटर) वाले सिस्टम को एक ट्रांसफार्मर की आवश्यकता हो सकती हैके-फ़ैक्टर रेटिंगबिना व्युत्पन्न किए हार्मोनिक हीटिंग को संभालने के लिए।
• स्थापना वातावरण:सूखे - प्रकार के ट्रांसफार्मर आमतौर पर इनडोर प्रतिष्ठानों के लिए पसंद किए जाते हैं जहां अग्नि सुरक्षा चिंता का विषय है। तरल पदार्थ में डूबी हुई इकाइयां पर्याप्त स्थान और रोकथाम के साथ बाहरी स्थापनाओं के लिए अधिक लागत प्रभावी होती हैं।
• शॉक भार:वेल्डर या कंप्रेसर जैसे भार के लिए जो अचानक, उच्च वर्तमान मांग लागू करते हैं, क्षमता को 10% से 30% तक बढ़ाएं।

 

6.3 दक्षता और ऊर्जा मानक

ऊर्जा दक्षतापरिचालन लागत और नियामक आवश्यकताओं दोनों द्वारा संचालित, ट्रांसफार्मर चयन में एक महत्वपूर्ण विचार बन गया है।

संयुक्त राज्य अमेरिका में,ऊर्जा विभाग (डीओई)10 सीएफआर भाग 431 के तहत 1 जनवरी, 2016 से प्रभावी, वितरण ट्रांसफार्मर के लिए अनिवार्य दक्षता मानकों की स्थापना की गई। ये मानक, जो उस तारीख को या उसके बाद निर्मित और किसी भी अमेरिकी राज्य में बेचे गए किसी भी वितरण ट्रांसफार्मर पर लागू होते हैं, मापी गई दक्षता पर आधारित होते हैं।35% लोड-शोध से पता चलता है कि अधिकांश वितरण ट्रांसफार्मर औसतन रेटेड क्षमता के लगभग 35% पर काम करते हैं।

उच्चतम दक्षता की मांग करने वाले अनुप्रयोगों के लिए,एनईएमए प्रीमियमदक्षता ट्रांसफार्मर डीओई 2016 की आवश्यकताओं की तुलना में लगभग 30% कम नुकसान प्रदान करते हैं। जबकि प्रारंभिक लागत प्रीमियम महत्वपूर्ण हो सकता है, कम ऊर्जा हानि के माध्यम से वापसी की अवधि अक्सर लगातार लोड किए गए ट्रांसफार्मर के लिए आकर्षक होती है।

 

6.4 प्रतिबाधा

ट्रांसफार्मर प्रतिबाधा(प्रतिशत के रूप में व्यक्त) यह निर्धारित करता है कि ट्रांसफार्मर फॉल्ट करंट को कितना सीमित करता है और लोड के तहत कितना वोल्टेज ड्रॉप होता है। मानक वितरण ट्रांसफार्मर में आम तौर पर 2% से 8% तक की बाधाएं होती हैं। उच्च प्रतिबाधा फॉल्ट करंट को कम करती है और डाउनस्ट्रीम उपकरणों की सुरक्षा करती है लेकिन वोल्टेज ड्रॉप को बढ़ाती है।

 

 

 

ट्रांसफार्मर की सुरक्षा, प्रदर्शन और दीर्घायु के लिए उचित स्थापना महत्वपूर्ण है। कोड आवश्यकताओं को पूरा करने में विफल रहने वाले इंस्टॉलेशन से ओवरहीटिंग, विद्युत संबंधी खतरे, निरीक्षण विफलताएं और संभावित कानूनी देनदारियां हो सकती हैं।

7.1 निकासी और कार्य स्थान

राष्ट्रीय विद्युत संहिता (एनईसी) को तैयार और सुरक्षित संचालन, रखरखाव और निरीक्षण की अनुमति देने के लिए विद्युत उपकरणों के आसपास पर्याप्त कार्य स्थान की आवश्यकता होती है। मुख्य आवश्यकताओं में शामिल हैं:

• न्यूनतम स्पष्ट कार्य स्थान की ऊँचाई:2.0 मीटर (6.5 फीट)
• न्यूनतम स्पष्ट कार्य स्थान की चौड़ाई:914 मिमी (3 फीट)
• फ्रंट क्लीयरेंस:निरीक्षण और रखरखाव के लिए ट्रांसफार्मर बाड़ों के सामने न्यूनतम 3 फीट (0.9 मीटर)।
• वेंटिलेशन क्लीयरेंस:आम तौर पर शुष्क वायु प्रवाह की अनुमति देने के लिए शुष्क प्रकार के ट्रांसफार्मर के लिए हवादार सतहों के आसपास 150 से 300 मिमी (6 से 12 इंच) की दूरी होती है।

पैड पर लगे ट्रांसफार्मर के लिए, विशिष्ट निकासी आवश्यकताएं स्थापना पर निर्भर करती हैं। एनईसी हमेशा स्पष्ट शब्दों में बाएँ, दाएँ और पीछे की मंजूरी निर्धारित नहीं करता है, लेकिन स्थानीय कोड और निर्माता के निर्देशों का पालन किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, एफएम ग्लोबल को खनिज तेल से भरे ट्रांसफार्मरों के बीच 25 फीट की दूरी की आवश्यकता होती है, हालांकि कम ज्वलनशील तरल पदार्थों का उपयोग करने वाले ट्रांसफार्मरों के लिए यह आवश्यकता शून्य हो जाती है।

7.2 डिब्बों का पृथक्करण

मध्यम वोल्टेज प्रतिष्ठानों के लिए, मध्यम वोल्टेज और कम वोल्टेज डिब्बों को एक स्टील बैरियर से अलग किया जाना चाहिए जो डिब्बों की पूरी ऊंचाई और गहराई का विस्तार करता है। दोनों डिब्बे एएनएसआई आवश्यकताओं को पूरा करने वाली शीट स्टील से निर्मित होने चाहिए।

7.3 ग्राउंडिंग

सुरक्षा और उपकरण संरक्षण के लिए उचित ग्राउंडिंग आवश्यक है। ग्राउंडिंग प्रतिरोध आमतौर पर बनाए रखा जाना चाहिए10 ओम से कम या उसके बराबर. ट्रांसफार्मर न्यूट्रल (यदि मौजूद है) को सिस्टम डिज़ाइन और लागू कोड के अनुसार ठीक से ग्राउंड किया जाना चाहिए। ग्राउंडिंग आवश्यकताएँ एनईसी अनुच्छेद 250 में विस्तृत हैं।

7.4 अग्नि सुरक्षा

घर के अंदर या इमारतों के निकट स्थापित तेल से भरे ट्रांसफार्मरों के लिए, अग्नि सुरक्षा उपायों की आवश्यकता हो सकती है। इनमें शामिल हो सकते हैं:

• आग लगने वाली दीवारें या बाधाएँ
• स्वचालित अग्नि शमन प्रणाली
• तेल रोकथाम (स्पिल रोकथाम बेसिन या तेल - रोकथाम गड्ढे)
• बड़े प्रतिष्ठानों के लिए स्वचालित जल प्रलय प्रणालियाँ

ट्रांसफार्मर में प्रयुक्त तरल पदार्थ का प्रकार अग्नि सुरक्षा आवश्यकताओं को भी प्रभावित करता है। कम ज्वलनशील या बायोडिग्रेडेबल तरल पदार्थों से भरे ट्रांसफार्मर कम मंजूरी और सरलीकृत अग्नि सुरक्षा उपायों के लिए अर्हता प्राप्त कर सकते हैं।

 

 

 

मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर की सुरक्षा के लिए एक समन्वित दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है जो आंतरिक दोष और बाहरी सिस्टम गड़बड़ी दोनों को संबोधित करता है।

8.1 ओवरकरंट सुरक्षा

ट्रांसफार्मर ओवरकरंट सुरक्षा के लिए एनईसी आवश्यकताएं ट्रांसफार्मर प्रतिबाधा पर निर्भर करती हैं। 6% प्रतिबाधा या उससे कम वाले ट्रांसफार्मर के लिए, एनईसी को प्राथमिक और माध्यमिक सुरक्षा दोनों की आवश्यकता होती है। प्राथमिक फ़्यूज़ को प्राथमिक पूर्ण लोड करंट (FLA) के 300% से अधिक नहीं होना चाहिए, और 480 V पर सेकेंडरी ओवरकरंट डिवाइस को सेकेंडरी FLA के 125% से अधिक नहीं होना चाहिए।

8.2 फ़्यूज़ बनाम सर्किट ब्रेकर

ट्रांसफार्मर सुरक्षा के लिए फ़्यूज़ और सर्किट ब्रेकर के बीच चयन में ट्रेडऑफ शामिल है:

कई वितरण नेटवर्क में, एक संयोजन दृष्टिकोण का उपयोग किया जाता है: शॉर्ट सर्किट सुरक्षा के लिए प्राथमिक पक्ष पर फ़्यूज़, एक कम वोल्टेज मुख्य ब्रेकर के साथ संयुक्त होता है जो अधिभार सुरक्षा प्रदान करता है।

 

 

 

 

 

यहां तक ​​कि सबसे विश्वसनीय ट्रांसफार्मर को भी अपनी पूर्ण सेवा जीवन प्राप्त करने के लिए नियमित रखरखाव की आवश्यकता होती है। एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया रखरखाव कार्यक्रम ट्रांसफार्मर के जीवन को सामान्य 20-30 साल से 40 साल या उससे अधिक तक बढ़ा सकता है।

9.1 पूर्वानुमानित रखरखाव

पूर्वानुमानित रखरखाव विफलता की ओर ले जाने से पहले संभावित समस्याओं की पहचान करने के लिए नैदानिक ​​​​उपकरणों का उपयोग करता है।

• विघटित गैस विश्लेषण (डीजीए):तेल में डूबे ट्रांसफार्मर के स्वास्थ्य का आकलन करने के लिए सबसे शक्तिशाली उपकरण। इंसुलेटिंग तेल में घुली गैसों का विश्लेषण करके {{2}हाइड्रोजन, मीथेन, एसिटिलीन, एथिलीन{{3}तकनीशियन ओवरहीटिंग, आर्किंग और इंसुलेशन टूटने जैसी समस्याओं का पता लगा सकते हैं। नियमित डीजीए विकासशील दोषों की प्रारंभिक चेतावनी प्रदान करता है और रखरखाव गतिविधियों को प्राथमिकता देने में मदद करता है।
• इन्फ्रारेड थर्मोग्राफी (आईआर स्कैनिंग):थर्मल इमेजिंग उन हॉटस्पॉट का पता लगाती है जो ढीले कनेक्शन, उच्च {0}प्रतिरोध जोड़ों, ओवरलोडिंग, या असफल इन्सुलेशन का संकेत देते हैं। कम्पार्टमेंट प्रकार के ट्रांसफार्मर के लिए, आईआर कभी-कभी ख़राब संपर्कों के असामान्य ताप या अन्य खराबी का पता लगा सकता है जो बाहरी सतहों पर तापमान वृद्धि का कारण बनता है।
• आंशिक निर्वहन (पीडी) निगरानी:आंशिक निर्वहन इन्सुलेशन ख़राब होने के शुरुआती संकेतक हैं। पीडी मॉनिटरिंग ट्रांसफार्मर के इन्सुलेशन सिस्टम के भीतर होने वाले विद्युत निर्वहन का पता लगाने के लिए सेंसर का उपयोग करती है, इससे पहले कि वे पूरी तरह से विफल हो जाएं।

9.2 निवारक रखरखाव

सामान्य टूट-फूट से निपटने के लिए निवारक रखरखाव एक निश्चित कार्यक्रम का पालन करता है।

• नियमित तेल नमूनाकरण और परीक्षण:ब्रेकडाउन वोल्टेज परीक्षण तेल की इन्सुलेशन ताकत को मापते हैं; कम बीडीवी संदूषण या नमी को इंगित करता है। नमी की मात्रा को कार्ल फिशर अनुमापन का उपयोग करके मापा जाना चाहिए और स्वीकार्य सीमा के भीतर रखा जाना चाहिए।
• झाड़ी निरीक्षण:दरारें, गंदगी संचय और क्षति के लिए दृश्य निरीक्षण। कैपेसिटेंस और टैन डेल्टा परीक्षण बुशिंग इन्सुलेशन की स्थिति का आकलन करते हैं।
• नल परिवर्तक रखरखाव:ऑन{0}}लोड टैप चेंजर्स (ओएलटीसी) वाले ट्रांसफार्मर के लिए, तेल के स्तर की जांच की जानी चाहिए, कार्बन जमा के लिए संपर्कों का निरीक्षण किया जाना चाहिए और साफ किया जाना चाहिए, और दूषित होने पर तेल को बदल दिया जाना चाहिए।
• जकड़न की जाँच और रिसाव का पता लगाना:इन्सुलेशन अखंडता बनाए रखने और पर्यावरण प्रदूषण को रोकने के लिए तेल रिसाव की पहचान की जानी चाहिए और तुरंत मरम्मत की जानी चाहिए।

9.3 निरीक्षण आवृत्तियाँ

जबकि विशिष्ट आवृत्तियाँ ट्रांसफार्मर की गंभीरता और ऑपरेटिंग वातावरण पर निर्भर करती हैं, सामान्य दिशानिर्देशों में शामिल हैं:

• दृश्य निरीक्षण:मासिक से त्रैमासिक, तेल के स्तर, रिसाव, असामान्य शोर और सामान्य स्थिति पर ध्यान केंद्रित करना
• इन्फ्रारेड थर्मोग्राफी:महत्वपूर्ण ट्रांसफार्मर के लिए वार्षिक या अधिक बार
• तेल का नमूना और डीजीए:मानक स्थापनाओं के लिए वार्षिक रूप से; क्रिटिकल या भारी लोड वाले ट्रांसफार्मर के लिए अर्ध-वार्षिक
• विद्युत परीक्षण (इन्सुलेशन प्रतिरोध, घुमाव अनुपात, घुमावदार प्रतिरोध):हर 2 से 5 साल में
• व्यापक ओवरहाल:बड़े पावर ट्रांसफार्मर के लिए हर 10 से 15 साल में

 

 

 

मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर उल्लेखनीय रूप से विविध प्रकार के अनुप्रयोगों की पूर्ति करते हैं।

10.1 औद्योगिक सुविधाएं

विनिर्माण संयंत्रों और कारखानों में, मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर बड़े मोटर्स, मशीनरी और उपकरणों को बिजली की आपूर्ति करते हैं, जिन्हें इष्टतम प्रदर्शन के लिए उच्च वोल्टेज स्तर की आवश्यकता होती है। ऑटोमोटिव, रासायनिक प्रसंस्करण, खनन और इस्पात विनिर्माण जैसे उद्योग आम तौर पर अपने स्वयं के मध्यम वोल्टेज वितरण सिस्टम संचालित करते हैं, जिसमें ट्रांसफार्मर उपयोगिता वोल्टेज को संयंत्र वितरण वोल्टेज तक कम कर देते हैं, और अतिरिक्त ट्रांसफार्मर मशीन उपयोग के स्तर को और कम कर देते हैं।

10.2 वाणिज्यिक भवन

कार्यालय परिसर, शॉपिंग मॉल, अस्पताल, होटल और अन्य वाणिज्यिक प्रतिष्ठान प्रकाश, एचवीएसी, लिफ्ट और अन्य आवश्यक विद्युत भार के लिए मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर पर निर्भर हैं। बड़ी व्यावसायिक इमारतों को अक्सर मध्यम वोल्टेज (आमतौर पर 13.8 केवी या 4.16 केवी) पर प्राथमिक सेवा प्राप्त होती है, जो पूरे भवन में वितरण के लिए 480 वी तक कम हो जाती है, अतिरिक्त कम वोल्टेज ट्रांसफार्मर 120/208 वी भार प्रदान करते हैं।

10.3 उपयोगिता सबस्टेशन

विद्युत उपयोगिताएँ आवासीय और वाणिज्यिक ग्राहकों को वितरण के लिए उपयुक्त ट्रांसमिशन लाइनों से वोल्टेज को निचले स्तर तक कम करने के लिए मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर का उपयोग करती हैं। ये उपयोगिता स्वामित्व वाले ट्रांसफार्मर वितरण प्रणाली की रीढ़ हैं।

10.4 नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियाँ

सौर और पवन फार्मों में उत्पन्न बिजली को ग्रिड से जोड़ने के लिए मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर शामिल होते हैं। जैसे-जैसे नवीकरणीय ऊर्जा बढ़ती जा रही है, इन अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर की मांग में काफी वृद्धि हुई है, जिसमें द्विदिश विद्युत प्रवाह और व्यापक वोल्टेज उतार-चढ़ाव को संभालने वाले डिज़ाइन शामिल हैं।

10.5 डेटा सेंटर

मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर के लिए डेटा सेंटर सबसे अधिक मांग वाले अनुप्रयोगों में से एक हैं। निरंतर संचालन के कारण उन्हें अत्यधिक उच्च विश्वसनीयता (अक्सर एन +1 या 2 एन अतिरेक), उत्कृष्ट बिजली गुणवत्ता और उच्च दक्षता की आवश्यकता होती है। अधिकांश डेटा केंद्र मध्यम वोल्टेज सेवा (अक्सर 13.8 केवी या 15 केवी) का उपयोग करते हैं, जिसे 480 वी तक घटा दिया जाता है, जिसमें माध्यमिक ट्रांसफार्मर यूपीएस सिस्टम और बिजली वितरण इकाइयों को खिलाते हैं।

10.6 स्वास्थ्य देखभाल सुविधाएं

अस्पताल और स्वास्थ्य देखभाल सुविधाएं कई कम वोल्टेज स्विचबोर्डों को खिलाने के लिए मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर का उपयोग करती हैं, जिसमें महत्वपूर्ण शाखाओं, जीवन सुरक्षा शाखाओं और सामान्य बिजली शाखाओं की सेवा करने वाले अलग-अलग ट्रांसफार्मर होते हैं ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि किसी भी विफलता परिदृश्य में आवश्यक प्रणालियां चालू रहें।

 

 

 

मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर के साथ काम करने के लिए सुरक्षा प्रोटोकॉल का कड़ाई से पालन करने की आवश्यकता होती है। ये उपकरण उच्च वोल्टेज ले जाते हैं और महत्वपूर्ण विद्युत खतरे पैदा करते हैं:

• केवल योग्य कार्मिकमध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर को संभालना या उस पर काम करना चाहिए।
• हमेशा डि-ऊर्जावान रहेंट्रांसफार्मर और पास आने से पहले शून्य वोल्टेज सत्यापित करें।
• ट्रांसफार्मर को ग्राउंड करेंऊर्जा कम करने के बाद और कोई भी कार्य करने से पहले।
• उचित दृष्टिकोण दूरी बनाए रखेंवोल्टेज स्तर के आधार पर.
• उचित व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण (पीपीई) का उपयोग करेंउपलब्ध फ़ॉल्ट करंट के लिए मूल्यांकन किया गया।
• लॉकआउट/टैगआउट (LOTO) प्रक्रियाओं का पालन करेंजैसा कि OSHA विनियमों द्वारा अपेक्षित है।

 

 

 

एक मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर के स्वामित्व की कुल लागत प्रारंभिक खरीद मूल्य से कहीं अधिक है।

प्रारंभिक खरीद लागतप्रकार के आधार पर महत्वपूर्ण रूप से भिन्न होता है: सूखे {{0} प्रकार के ट्रांसफार्मर की कीमत आम तौर पर समान रेटिंग की तरल {{1} डूबी हुई इकाइयों की तुलना में अधिक होती है, जबकि प्रीमियम {{2} दक्षता इकाइयों की कीमत मानक {{3} दक्षता मॉडल की तुलना में अधिक होती है।

स्थापना लागतसाइट की तैयारी, कंक्रीट पैड या नींव, विद्युत कनेक्शन, ग्राउंडिंग, अग्नि सुरक्षा (यदि आवश्यक हो), और भविष्य की पहुंच के लिए निकासी संबंधी विचार शामिल करें।

ऊर्जा हानिसबसे महत्वपूर्ण चल रही परिचालन लागत का प्रतिनिधित्व करते हैं। कोई भी लोड हानि (मुख्य हानि) लोड की परवाह किए बिना दिन के 24 घंटे, साल के 365 दिन मौजूद रहती है। लोड हानि (तांबे की हानि) लोड धारा के वर्ग के साथ बदलती रहती है। एक ट्रांसफार्मर के लिए जो लगातार मध्यम भार पर संचालित होता है, 30{8}} वर्ष के जीवन में ऊर्जा हानि प्रारंभिक खरीद मूल्य से कहीं अधिक हो सकती है। कम घाटे वाले उच्च दक्षता वाले ट्रांसफार्मर में निवेश करने से अक्सर आकर्षक वित्तीय रिटर्न मिलता है।

रखरखाव की लागतट्रांसफार्मर के प्रकार (तरल में डूबे हुए को नियमित तेल परीक्षण की आवश्यकता होती है, शुष्क प्रकार के लिए कम तेल की आवश्यकता होती है), स्थापना स्थान और संचालन की गंभीरता पर निर्भर करता है।

जीवन निपटान या पुनर्चक्रण लागतों का अंत{{0}कातेल में डूबे ट्रांसफार्मर के लिए पर्याप्त हो सकता है, विशेष रूप से पुरानी इकाइयों में दूषित तेल या पॉलीक्लोराइनेटेड बाइफिनाइल (पीसीबी) वाले ट्रांसफार्मर के लिए।

 

 

 

मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर एक शताब्दी से अधिक पुरानी एक स्थायी तकनीक है, फिर भी दक्षता, विश्वसनीयता और पर्यावरणीय प्रदर्शन की नई मांगों को पूरा करने के लिए लगातार विकसित हो रही है। वे उच्चवोल्टेज ट्रांसमिशन ग्रिड और निम्नवोल्टेज सिस्टम के बीच संबंध हैं जो हमारी दुनिया को शक्ति प्रदान करते हैं।

इन ट्रांसफार्मरों का चयन, स्थापना और रखरखाव एक बहु-विषयक उपक्रम है जिसके लिए विद्युत सिद्धांतों, सुरक्षा कोड, यांत्रिक विचारों और आर्थिक व्यापार की समझ की आवश्यकता होती है। एक अच्छी तरह से चयनित, उचित रूप से स्थापित, और परिश्रमपूर्वक बनाए रखा गया मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर दशकों तक विश्वसनीय सेवा प्रदान करेगा। एक कम आकार की, गलत तरीके से उपयोग की गई या उपेक्षित इकाई समस्याओं का लगातार स्रोत बन सकती है, ऊर्जा लागत बढ़ा सकती है, संचालन में बाधा डाल सकती है और सुरक्षा खतरे पैदा कर सकती है।

चाहे आप एक नई सुविधा डिज़ाइन कर रहे हों, पुराने उपकरणों को बदल रहे हों, या बस अपने मौजूदा सिस्टम में ट्रांसफार्मर को बेहतर ढंग से समझने की कोशिश कर रहे हों, इस गाइड में उल्लिखित सिद्धांत ठोस निर्णय लेने के लिए एक रूपरेखा प्रदान करते हैं। विवरणों पर ध्यान दें {{1}वोल्टेज रेटिंग, वेक्टर समूह, इन्सुलेशन वर्ग, क्लीयरेंस, रखरखाव शेड्यूल {{2}और आपका मध्यम वोल्टेज ट्रांसफार्मर आपको शांत, कुशल, दीर्घकालिक सेवा से पुरस्कृत करेगा।