ट्रांसफार्मर दबाव राहत और दोष पहचान प्रणाली

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1 परिचय

 

तेल में डूबे हुए ट्रांसफार्मर में, आंतरिक दबाव परिवर्तन ऑपरेशन का एक सामान्य हिस्सा है। जैसे ही लोडिंग चक्र के दौरान ट्रांसफार्मर का तेल गर्म और ठंडा होता है, टैंक के अंदर सीलबंद गैस का स्थान फैलता और सिकुड़ता है, जिससे ट्रांसफार्मर के बाड़े के भीतर धीरे-धीरे दबाव में उतार-चढ़ाव होता है। सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत, ये दबाव परिवर्तन धीरे-धीरे होते हैं और मुख्य रूप से परिवेश के तापमान परिवर्तन और ट्रांसफार्मर लोडिंग से जुड़े होते हैं।

हालाँकि, आंतरिक विद्युत दोष पूरी तरह से अलग दबाव व्यवहार पैदा करते हैं। वाइंडिंग की विफलता या आंतरिक आर्किंग जैसी घटनाएं तेजी से इन्सुलेट तेल को गैस में विघटित कर सकती हैं, जिससे टैंक के अंदर अचानक दबाव की लहर पैदा हो सकती है। क्योंकि इन दोषों से उत्पन्न दबाव में वृद्धि मिलीसेकंड के भीतर होती है, ट्रांसफार्मर को न केवल दबाव राहत उपकरणों की आवश्यकता होती है, बल्कि समर्पित दोष पहचान प्रणालियों की भी आवश्यकता होती है जो भयावह टैंक विफलता होने से पहले असामान्य दबाव व्यवहार की पहचान करने में सक्षम होते हैं।

इस कारण से, आधुनिक ट्रांसफार्मर सुरक्षा प्रणालियों को आम तौर पर दो प्रमुख श्रेणियों में विभाजित किया जाता है:

• दबाव राहत प्रणाली
• दोष का पता लगाने वाली प्रणालियाँ

यह स्तरित सुरक्षा दर्शन IEEE C57 मानकों और IEC 60076 ट्रांसफार्मर डिज़ाइन प्रथाओं में व्यापक रूप से परिलक्षित होता है।

 

2. दबाव राहत बनाम दोष का पता लगाना

 

यद्यपि "दबाव राहत" और "गलती का पता लगाना" शब्द कभी-कभी ट्रांसफार्मर उद्योग में एक दूसरे के स्थान पर उपयोग किए जाते हैं, वे मौलिक रूप से अलग-अलग कार्य करते हैं।

ट्रांसफार्मर दबाव राहत उपकरण को ट्रांसफार्मर टैंक के यांत्रिक विरूपण या टूटने को रोकने के लिए अत्यधिक टैंक दबाव को भौतिक रूप से मुक्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ये उपकरण मुख्य रूप से दबाव परिमाण पर प्रतिक्रिया करते हैं और ट्रांसफार्मर दबाव सुरक्षा प्रणालियों की नींव बनाते हैं।

दूसरी ओर, दोष का पता लगाने वाले उपकरण आंतरिक विद्युत दोषों से जुड़े दबाव परिवर्तन की गति या विशेषताओं की निगरानी करते हैं। दबाव छोड़ने के बजाय, वे ट्रांसफार्मर को बिजली प्रणाली से अलग करने के लिए अलार्म या ट्रिप सिग्नल उत्पन्न करते हैं।

जैसे-जैसे ट्रांसफार्मर का आकार और दोष ऊर्जा स्तर बढ़ता है, यह अंतर और भी महत्वपूर्ण हो जाता है।

 

तालिका 1 - दबाव राहत और दोष का पता लगाने के बीच अंतर

3. ट्रांसफार्मर दबाव राहत उपकरण

 

3.1 दबाव राहत वाल्व (पीआरवी)​​​​​​​

प्रेशर रिलीज़ वाल्व को ट्रांसफार्मर टैंक को अंदर के अत्यधिक दबाव से बचाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एक बार जब टैंक में दबाव रिलीज दबाव तक पहुंच जाता है, तो गैस छोड़ने के लिए वाल्व स्वचालित रूप से खुल जाएगा जब तक कि दबाव सुरक्षित दबाव तक न गिर जाए। इसके अलावा, जब भी आवश्यक हो, उपयोगकर्ताओं को आंतरिक दबाव को कम करने के लिए ऑपरेटिंग रिंग को खींचकर ट्रांसफार्मर अनुप्रयोगों में दबाव राहत वाल्व को मैन्युअल रूप से संचालित करने की अनुमति दी जाती है।

आईईईई अभ्यास के तहत, पीआरवी ट्रांसफार्मर डिजाइन के लिए सामान्य क्रैकिंग दबाव लगभग 10 पीएसआईजी ±2 पीएसआईजी है, जबकि सीएसए अनुप्रयोग अक्सर कम दबाव सेटिंग्स का उपयोग करते हैं। दबाव कम होने के बाद, ट्रांसफार्मर सिस्टम में दबाव राहत वाल्व ट्रांसफार्मर टैंक की अखंडता को बनाए रखने के लिए स्वचालित रूप से फिर से सील हो जाता है।

 

अपने सरल निर्माण और विश्वसनीय संचालन के कारण, पीआरवी का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है:

• पोल पर लगे ट्रांसफार्मर
• पैड पर लगे ट्रांसफार्मर
• तेल में डूबे हुए वितरण ट्रांसफार्मर
• छोटी इकाई सबस्टेशन

 

बड़े ट्रांसफार्मर पीआरडी सिस्टम की तुलना में, पीआरवी को आम तौर पर कम केवीए ट्रांसफार्मर के लिए पसंद किया जाता है जहां दबाव वृद्धि अपेक्षाकृत मध्यम और अनुमानित होती है। कई वितरण ट्रांसफार्मर अनुप्रयोगों में, ट्रांसफार्मर टैंक में पीआरवी वाल्व बुनियादी यांत्रिक दबाव संरक्षण का सबसे सामान्य रूप बना हुआ है।

3.2 दबाव राहत उपकरण (पीआरडी)

दबाव राहत उपकरण (पीआरडी) अनिवार्य रूप से दबाव राहत वाल्व (पीआरवी) के समान उद्देश्य पूरा करते हैं: वे ट्रांसफार्मर टैंक को अत्यधिक आंतरिक दबाव से बचाते हैं। हालाँकि, व्यवहार में, पीआरडी आमतौर पर बड़ी पावर रेटिंग से जुड़े होते हैं। आप आम तौर पर लगभग 1,500 केवीए से नीचे के ट्रांसफार्मर पर पीआरडी स्थापित नहीं देखते हैं, हालांकि यदि एप्लिकेशन को इसकी आवश्यकता होती है तो छोटी इकाइयों पर इसका उपयोग करने में तकनीकी रूप से कुछ भी गलत नहीं है।

अधिकांश पीआरडी ट्रांसफार्मर टैंक के शीर्ष पर लगे होते हैं, जहां खराबी की स्थिति के दौरान आंतरिक गैस या दबाव निर्माण को जल्दी से छोड़ा जा सकता है।

शब्दावली भ्रमित करने वाली हो सकती है क्योंकि "दबाव राहत उपकरण" का प्रयोग अक्सर पीआरवी और पीआरडी दोनों के लिए एक सामान्य उद्योग शब्द के रूप में किया जाता है। ज्यादातर मामलों में, पीआरवी का उपयोग छोटे वितरण ट्रांसफार्मर पर किया जाता है, जबकि पीआरडी बड़ी इकाइयों या अनुप्रयोगों पर अधिक आम होते हैं, जिन्हें तेज दबाव प्रतिक्रिया और गलती संकेत की आवश्यकता होती है।

एक ट्रांसफार्मर दबाव राहत उपकरण एक पीआरवी - के समान मौलिक कार्य करता है जो अत्यधिक आंतरिक दबाव को राहत देता है - लेकिन आमतौर पर इसे उच्च प्रवाह क्षमता, तेज प्रतिक्रिया समय, विश्वसनीय रीसीलिंग प्रदर्शन और वैकल्पिक अलार्म या निगरानी कार्यों के साथ डिज़ाइन किया गया है। उन्नत पीआरडी डिज़ाइन सटीक उद्घाटन दबाव, कम परिचालन समय, भरोसेमंद दीर्घकालिक आउटडोर प्रदर्शन और नमी, धूल और हवा के प्रवेश के खिलाफ प्रभावी सीलिंग प्रदान करते हैं, जिससे सकारात्मक टैंक दबाव बनाए रखने और ट्रांसफार्मर परिचालन विश्वसनीयता में सुधार करने में मदद मिलती है।

 

कवर माउंटेड पीआरडी का एक प्रमुख लाभ निगरानी क्षमता है। कई ट्रांसफार्मर दबाव राहत उपकरण असेंबलियों में शामिल हैं:

• विज़ुअल सेमाफोर या ऑपरेशन संकेतक
• दूरस्थ अलार्म संपर्क
• SCADA-संगत मॉनिटरिंग आउटपुट

 

यह पीआरडी को विशेष रूप से उपयोगिता सबस्टेशनों और औद्योगिक बिजली प्रणालियों के लिए उपयुक्त बनाता है जहां दूरस्थ निगरानी की आवश्यकता होती है।

पीआरडी आमतौर पर इसमें लागू होते हैं:

• यूनिट सबस्टेशन ट्रांसफार्मर
• मध्यम शक्ति ट्रांसफार्मर
• बड़े बिजली ट्रांसफार्मर
• उपयोगिता सबस्टेशन ट्रांसफार्मर

 

बड़े उपयोगिता अनुप्रयोगों के लिए, इंजीनियर अक्सर उच्च आंतरिक दोष ऊर्जा और तेल की मात्रा के कारण छोटे पीआरवी के बजाय दबाव राहत उपकरण ट्रांसफार्मर व्यवस्था का चयन करते हैं।

3.3 टूटना डिस्क

उच्च ऊर्जा ट्रांसफार्मर अनुप्रयोगों में रप्चर डिस्क का उपयोग आमतौर पर अंतिम आपातकालीन दबाव राहत उपकरणों के रूप में किया जाता है।

पीआरवी या मानक पीआरडी के विपरीत, रप्चर डिस्क गैर-रीसेट करने योग्य उपकरण हैं जिन्हें आंतरिक दबाव एक महत्वपूर्ण सीमा तक पहुंचने पर तुरंत फटने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उनका प्राथमिक उद्देश्य भयावह आंतरिक दोष की घटनाओं के दौरान तेजी से पूर्ण क्षेत्र को वेंटिंग प्रदान करना है।

 

क्योंकि टूटी हुई डिस्क को ऑपरेशन के बाद बदला जाना चाहिए, वे आमतौर पर इसके लिए आरक्षित होती हैं:

• बड़े बिजली ट्रांसफार्मर
• फर्नेस ट्रांसफार्मर
• ट्रैक्शन ट्रांसफार्मर
• उच्च दोष स्तर वाली औद्योगिक प्रणालियाँ

इंजीनियरिंग अभ्यास में, टूटना डिस्क यांत्रिक दबाव संरक्षण के उच्चतम स्तर का प्रतिनिधित्व करती है।

4. ट्रांसफार्मर दोष का पता लगाने वाले उपकरण

 

4.1 आंतरिक दोष डिटेक्टर (आईएफडी)

आंतरिक दोष डिटेक्टर (आईएफडी) का व्यापक रूप से पोल पर लगे और पैड पर लगे ट्रांसफार्मर पर एक सरल लेकिन अत्यधिक प्रभावी क्षेत्र सुरक्षा उपकरण के रूप में उपयोग किया जाता है।

आईएफडी ट्रांसफार्मर टैंक के अंदर आर्किंग दोष के कारण अचानक आंतरिक दबाव बढ़ने का पता लगाता है। सक्रिय होने पर, एक चमकीले रंग का दृश्य संकेतक बाहर निकलता है, जिससे उपयोगिता कर्मचारियों को तुरंत यह पहचानने में मदद मिलती है कि ट्रांसफार्मर में आंतरिक खराबी आ गई है और इसे दोबारा सक्रिय नहीं किया जाना चाहिए।

 

आधुनिक आईएफडी प्रणालियों का एक प्रमुख लाभ यह है कि कई डिज़ाइन ट्रांसफार्मर असेंबली में मानक आईईईई या सीएसए अनुरूप पीआरवी को एक ही डिवाइस में एकीकृत करते हैं, संयोजन:

• दबाव से राहत
• दोष संकेत

एक एकल सघन संरचना में।

 

IFD का आमतौर पर उपयोग किया जाता है:

• एकल -फेज पोल{{1}लगाए गए ट्रांसफार्मर
• तीन -फेज पोल{{1}लगाए गए ट्रांसफार्मर
• पैड पर लगे ट्रांसफार्मर
• छोटे सबस्टेशन ट्रांसफार्मर

एसपीआर प्रणालियों की तुलना में, आईएफडी सरल, अधिक किफायती और वितरण स्तर के अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं।

4.2 अचानक दबाव रिले (एसपीआर/आरपीआर)

 

इन प्रणालियों का आमतौर पर उपयोग किया जाता है:

• मध्यम शक्ति ट्रांसफार्मर
• बड़े बिजली ट्रांसफार्मर
• दिष्टकारी ट्रांसफार्मर
• फर्नेस ट्रांसफार्मर
• ट्रैक्शन ट्रांसफार्मर

 

आईएफडी की तुलना में, तेजी से दबाव वृद्धि रिले सुरक्षा प्रणालियाँ तेजी से विद्युत एकीकरण प्रदान करती हैं और महत्वपूर्ण उपयोगिता और औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त हैं।

4.3 बुखोल्ज़ रिले

बुखोल्ज़ रिले एक गैस- और तेल{{1}फ्लो{{2}संचालित दोष पता लगाने वाला उपकरण है जिसका उपयोग कंजर्वेटर{3}प्रकार के ट्रांसफार्मर में किया जाता है।

एसपीआर और आईएफडी प्रणालियों के विपरीत, जो मुख्य रूप से दबाव परिवर्तन पर प्रतिक्रिया करते हैं, बुखोल्ज़ रिले आंतरिक दोषों का पता लगाते हैं:

• गैस संचय
• तेल वृद्धि आंदोलन

 

रिले आम तौर पर दो चरणों में संचालित होती है:

• प्रारंभिक दोषों के लिए अलार्म
• गंभीर आंतरिक दोषों के लिए यात्रा

 

बुखोल्ज़ रिले का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है:

• कंजर्वेटर-टाइप यूनिट सबस्टेशन
• मध्यम शक्ति ट्रांसफार्मर
• बड़े बिजली ट्रांसफार्मर

 

धीरे-धीरे विकसित होने वाले इन्सुलेशन दोषों का पता लगाने की उनकी क्षमता के कारण, बुखोल्ज़ रिले बड़े तेल से भरे ट्रांसफार्मर में सबसे महत्वपूर्ण दोष का पता लगाने वाले उपकरणों में से एक है।

 

5​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​. इंजीनियरिंग प्रैक्टिस में संरक्षण पदानुक्रम

 

वास्तविक ट्रांसफार्मर अनुप्रयोगों में, इन उपकरणों का उपयोग सभी ट्रांसफार्मर वर्गों में समान रूप से नहीं किया जाता है। इसके बजाय, जैसे-जैसे ट्रांसफार्मर का आकार और दोष ऊर्जा बढ़ती है, सुरक्षा प्रणालियाँ उत्तरोत्तर अधिक उन्नत होती जाती हैं।

 

तालिका 2 - ट्रांसफार्मर वर्ग द्वारा विशिष्ट सुरक्षा उपकरण अनुप्रयोग

यह स्तरित विन्यास इंजीनियरिंग सिद्धांत को दर्शाता है कि ट्रांसफार्मर सुरक्षा बुनियादी यांत्रिक दबाव राहत से एकीकृत यांत्रिक और विद्युत दोष संरक्षण प्रणालियों की ओर विकसित होती है।

6. निष्कर्ष

 

आधुनिक ट्रांसफार्मर सुरक्षा डिज़ाइन किसी एक उपकरण पर निर्भरता के बजाय दबाव राहत और दोष का पता लगाने वाली प्रणालियों के समन्वय पर आधारित है।

पीआरवी और पीआरडी सामान्य और असामान्य परिचालन स्थितियों के दौरान नियंत्रित यांत्रिक दबाव से राहत प्रदान करते हैं। विपत्तिपूर्ण दोषों के दौरान टूटी हुई डिस्क परम आपातकालीन सुरक्षा प्रदान करती है। आईएफडी और अचानक दबाव रिले प्रणालियाँ आंतरिक विद्युत दोषों के कारण अचानक दबाव बढ़ने का पता लगाती हैं, जबकि बुखोल्ज़ रिले बढ़ते इन्सुलेशन विफलताओं से जुड़े गैस उत्पादन और तेल आंदोलन की निगरानी करते हैं।

साथ में, ये उपकरण एक बहु-परत ट्रांसफार्मर सुरक्षा वास्तुकला बनाते हैं जो वितरण, औद्योगिक और उपयोगिता बिजली प्रणालियों में परिचालन विश्वसनीयता, कार्मिक सुरक्षा और दोष अलगाव क्षमता में सुधार करता है।