10 केवी इनडोर ट्रांसफॉर्मर की स्थापना के लिए क्या आवश्यकताएँ हैं?

10 केवी इनडोर ट्रांसफॉर्मर स्थापना के लिए स्थल और स्थान की आवश्यकताएँ

IEC 60076 और IEEE C57.12.00 के अनुसार न्यूनतम दूरियाँ, कमरे के आयाम और क्षेत्रीकरण

सुरक्षित और कोड-अनुपालन 10 केवी इनडोर ट्रांसफॉर्मर स्थापना के लिए IEC 60076 और IEEE C57.12.00 का पालन करना आवश्यक है। ये मानक विद्युत खतरों को रोकने, तापीय प्रबंधन सुनिश्चित करने और सुरक्षित रखरखाव पहुँच की अनुमति देने के लिए न्यूनतम दूरियों को परिभाषित करते हैं:

• सामने/पीछे: केबल रूटिंग, संचालन सुरक्षा और ब्रेकर तक पहुँच के लिए 1.5–3 मीटर
• पार्श्व: वेंटिलेशन का समर्थन करने और आर्क-फ्लैश के जोखिम को कम करने के लिए दीवारों से 1–1.5 मीटर की दूरी
• ओवरहेड: कर्मचारियों की सुरक्षा और तापीय प्लूम के निकास के लिए छत से बुशिंग्स तक 1.8–2.5 मीटर की दूरी

ट्रांसफॉर्मर के लिए स्थान की योजना बनाते समय, ध्यान रखें कि उन्हें अपने वास्तविक आकार के साथ-साथ उनके चारों ओर की सभी आवश्यक स्पष्टताओं के लिए भी स्थान की आवश्यकता होती है। 500 kVA से अधिक के ट्रांसफॉर्मर आमतौर पर विशेष ध्यान की आवश्यकता रखते हैं। अधिकांश स्थानीय विनियमनों में कम से कम दो घंटे की अग्नि-प्रतिरोधी दीवारों और रखरखाव तक पहुँच के लिए अलग-अलग गलियारों की आवश्यकता होती है। अर्थिंग संबंधी मुद्दों को संभालने या सुरक्षित दूरी की परिभाषा के मामले में NEC और IEC मानकों में ठीक-ठीक समानता नहीं है। फिर भी, इन अंतरों के बावजूद, दोनों का अंतिम लक्ष्य कर्मचारियों की सुरक्षा सुनिश्चित करना है। ये भिन्न दृष्टिकोण विद्युत सुरक्षा के बारे में विचार करने के विभिन्न तरीकों को दर्शाते हैं, जिन्हें किसी भी गंभीर डिज़ाइन कार्य के आरंभ होने से पहले वास्तव में सुलझा लेना चाहिए।

शुष्क-प्रकार बनाम तेल-डूबे ट्रांसफॉर्मर का आकार, अग्नि पृथक्करण और वेंटिलेशन ज़ोनिंग के निहितार्थ

शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मर में अंतरिक्ष के संदर्भ में महत्वपूर्ण लाभ होते हैं: समकक्ष तेल-निमज्जित इकाइयों की तुलना में लगभग 30% छोटा आकार और कोई द्रव धारण आवश्यकता नहीं। हालाँकि, उनकी स्थापना अभी भी कड़ाई से नियंत्रित है—विशेष रूप से आंतरिक उपयोग के लिए NFPA 70 (NEC) अनुच्छेद 450.21 द्वारा:

• अग्नि पृथक्करण: तेल-भरे इकाइयों के लिए संपूर्ण तेल आयतन के 110% को समायोजित करने के लिए संपीड़न टैंक (सम्प) की आवश्यकता होती है (IEEE C57.12.00-2023 के अनुसार) तथा इकाइयों के बीच या संलग्न स्थानों के बीच अग्नि-प्रतिरोधी अवरोधों की आवश्यकता होती है
• वेंटिलेशन ज़ोनिंग: शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मर को अज्वलनशील सतहों से केवल 0.3 मीटर की दूरी पर स्थापित किया जा सकता है और उन्हें सामान्य HVAC क्षेत्रों में एकीकृत किया जा सकता है; जबकि तेल-आधारित इकाइयों के लिए बाहर या विस्फोट-राहत वाले यांत्रिक कमरे में निकास नलिकाओं की समर्पित आवश्यकता होती है
• आकार अनुकूलन: शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मर के लिए घनत्वपूर्ण स्टैकिंग (1 मीटर पार्श्व अलगाव) की अनुमति होती है, जबकि तेल-आधारित इकाइयों के लिए दोष की स्थिति में अग्नि प्रसार के जोखिम को सीमित करने के लिए कम से कम 2.5 मीटर की दूरी की आवश्यकता होती है

चयन का निर्णय केवल स्थान की बचत पर ही नहीं, बल्कि जीवन चक्र के जोखिम प्रोफ़ाइल पर भी आधारित होना चाहिए—शुष्क-प्रकार (ड्राई-टाइप) ट्रांसफॉर्मर लीकेज और ज्वलनशीलता की चिंताओं को समाप्त कर देते हैं, लेकिन इन्हें अधिक कठोर वातावरणीय तापमान नियंत्रण और धूल कम करने की आवश्यकता होती है।

आंतरिक स्थापना के लिए ट्रांसफॉर्मर का तापीय प्रबंधन और वेंटिलेशन

शीतलन विधि का चयन: प्राकृतिक संवहन, बल प्रेरित वायु (फोर्स्ड-एयर), और डक्टिंग आवश्यकताएँ

शीतलन विधि सीधे ट्रांसफॉर्मर के जीवनकाल, दक्षता और स्थानिक एकीकरण को प्रभावित करती है। प्राकृतिक संवहन (ONAN) छोटे इकाइयों (<2,500 kVA) के लिए उपयुक्त है, जो अच्छी तरह से वेंटिलेटेड कमरों में स्थिर वातावरणीय स्थितियों के तहत संचालित होते हैं। उच्च भार या सीमित स्थान के लिए बल प्रेरित वायु शीतलन (ONAF) आवश्यक हो जाता है—और इसके लिए विशेष रूप से निर्मित डक्टवर्क की आवश्यकता होती है:

• डक्ट का अनुप्रस्थ काट रेडिएटर के पृष्ठीय क्षेत्रफल का 150–200% प्रदान करना चाहिए ताकि वायु प्रवाह वेग ≥2 मीटर/सेकंड बना रहे
• डक्ट के मार्गों में तीव्र मोड़, कोने या अवरोधों से बचा जाना चाहिए, जो टर्ब्युलेंस या दाब में कमी उत्पन्न कर सकते हैं
• रेडिएटर्स को सभी ओर से कम से कम 1 मीटर का अवरुद्ध रहित स्थान आवश्यक होता है और इन्हें गर्म हवा के पुनर्चक्रण (हॉट-एयर रीसर्कुलेशन) को रोकने के लिए ऊष्मा उत्पन्न करने वाले उपकरणों (जैसे, यूपीएस सिस्टम, स्विचगियर) से अलग कर देना चाहिए

डिज़ाइन के दौरान तापीय मॉडलिंग—जो IEC 60076-7 के खिलाफ सत्यापित उपकरणों का उपयोग करके की जाती है—यह सुनिश्चित करती है कि शीतलन क्षमता अधिकतम भार प्रोफाइल और चरम वातावरणीय परिस्थितियों के अनुरूप हो।

तापमान वृद्धि सीमाएँ (जैसे, क्लास H के लिए 115K) और वातावरणीय डेरेटिंग दिशानिर्देश

ट्रांसफॉर्मर के विद्युतरोधन का जीवनकाल वास्तव में उन तापमान सीमाओं का पालन करने पर निर्भर करता है। अधिकांश शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मर क्लास H विद्युतरोधन का उपयोग करते हैं, जो आधार वातावरणीय तापमान 40 डिग्री सेल्सियस से लगभग 115 केल्विन की वृद्धि की अनुमति देता है। जब इन सीमाओं का अतिक्रमण किया जाता है, तो वस्तुएँ सामान्य से तेज़ी से क्षतिग्रस्त होने लगती हैं। जो कि ऐरहेनियस नियम के रूप में जाना जाता है, उसके अनुसार, यदि तापमान उचित स्तर से 8 से 10 डिग्री अधिक हो जाए, तो विद्युतरोधन का क्षरण दोगुनी गति से होता है। गर्म वातावरण में संचालित होने पर ट्रांसफॉर्मर को भी क्षमता कम करके संचालित करने की आवश्यकता होती है। प्रत्येक डिग्री सेल्सियस (40 डिग्री सेल्सियस से ऊपर) के लिए क्षमता में 0.4% की कमी होती है। उदाहरण के लिए, एक 1,000 kVA ट्रांसफॉर्मर, जब चारों ओर की वायु का तापमान 45 डिग्री तक पहुँच जाता है, तो केवल लगभग 960 kVA की आउटपुट दे सकता है। पूर्ण शक्ति पर सबकुछ चलाए रखने के लिए अच्छी वेंटिलेशन प्रणाली की आवश्यकता होती है, जो वातावरणीय तापमान को 40 डिग्री सेल्सियस से कम बनाए रखे और सापेक्ष आर्द्रता को 60% से कम रखे। इससे ठोस विद्युतरोधन सामग्री में नमी के अवशोषित होने को रोका जाता है और उन अप्रिय आंशिक डिस्चार्ज के शुरू होने को रोका जाता है।

10 केवी ट्रांसफॉर्मर प्रणालियों के लिए विद्युत सुरक्षा और अर्थिंग

IEEE 80 के अनुपालन के लिए कम-प्रतिबाधा अर्थिंग डिज़ाइन तथा स्पर्श/चरण वोल्टेज को सीमित करना

कर्मियों की सुरक्षा और उपकरण सुरक्षा के लिए एक कम-प्रतिबाधा अर्थिंग प्रणाली मौलिक है—यह वैकल्पिक नहीं है। IEEE 80 और IEC 61936 के अनुसार डिज़ाइन की गई, यह दुर्घटनाग्रस्त धारा को सुरक्षित रूप से अवशोषित करती है जबकि पहुँच योग्य सतहों पर खतरनाक वोल्टेज प्रवणताओं को सीमित करती है। प्रमुख प्रदर्शन लक्ष्यों में शामिल हैं:

• ग्राउंड ग्रिड प्रतिरोध ≤5 Ω (आंतरिक उप-केंद्रों के लिए उद्योग का सर्वश्रेष्ठ अभ्यास)
• संभावित दुर्घटनाग्रस्त धाराओं को संभालने के लिए #2 AWG तांबे या उससे बड़े चालकों का उपयोग
• ट्रांसफॉर्मर टैंक, न्यूट्रल बिंदु, सर्ज अरेस्टर्स और धातु आवरणों को बॉण्ड करना, जिससे एक समविभव क्षेत्र की स्थापना होती है

IEEE 80 मानक ग्रिड ज्यामिति के लिए आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करता है, जिसमें कंडक्टर की गहराई जैसी चीजें शामिल हैं, जो सामान्यतः कम से कम 600 मिमी होनी चाहिए, घटकों के बीच उचित दूरी, और लगभग 2.4 मीटर या उससे अधिक गहराई तक ऊर्ध्वाधर इलेक्ट्रोड स्थापना शामिल है। ये विनिर्देश उन खतरनाक चरण और स्पर्श क्षमताओं को नियंत्रित रखने में सहायता करते हैं, जिन्हें आदर्श रूप से 100 वोल्ट के दहलीज से नीचे लाया जाना चाहिए। मिट्टी की स्थिति में परिवर्तन या संयोजनों पर संक्षारण की शुरुआत को कोई ध्यान नहीं देता है, जब तक कि कुछ गलत नहीं हो जाता है; इसलिए भू-प्रतिरोध परीक्षणों को प्रतिवर्ष किया जाना आवश्यक है। उदाहरण के लिए डेटा केंद्रों को लें, जहाँ सुरक्षा सर्वाधिक महत्वपूर्ण होती है। जब ग्राउंडिंग प्रणालियाँ कोड आवश्यकताओं को पूरा करती हैं, तो वे आर्क फ्लैश घटनाओं को काफी कम कर देती हैं। वर्ष 2024 के उद्योग मानकों के अनुसार, इन अनुपालन प्रणालियों के कारण चोट के जोखिमों में गैर-अनुपालन व्यवस्थाओं की तुलना में लगभग आधे कमी आ सकती है।

यांत्रिक स्थापना: फाउंडेशन, स्थिरता और कंपन नियंत्रण

कंक्रीट पैड विशिष्टताएँ, भूकंपरोधी सुदृढीकरण और कंपन-रोधी माउंटिंग के सर्वोत्तम अभ्यास

आंतरिक 10 केवी ट्रांसफॉर्मरों की स्थापना के समय, हम गतिशील भारों के साथ काम कर रहे होते हैं, जिनके लिए सामान्य फर्श सतहों के अतिरिक्त विशेष आधार कार्य की आवश्यकता होती है। कंक्रीट पैड के लिए, सामान्य नियम के अनुसार कम से कम 200 मिमी मोटाई और पूरे क्षेत्र में स्टील मेश द्वारा प्रबलन आवश्यक है। ASTM C31 मानकों के अनुसार उचित परिपक्वन (क्यूरिंग) सुनिश्चित करने से कंक्रीट की शक्ति लगभग 30 MPa या उससे अधिक प्राप्त होती है। भूकंप-प्रवण क्षेत्रों में स्थित ट्रांसफॉर्मरों के लिए एंकर बोल्ट्स को IEEE C57.12.00 विनिर्देशों के अनुसार गहराई और टॉर्क आवश्यकताओं को पूरा करना आवश्यक है। इन्हें आधार अलगाव माउंट्स (बेस आइसोलेशन माउंट्स) के साथ संयुक्त किया जाना चाहिए, जो भूकंप के दौरान क्षैतिज हिलने के बलों से उपकरण को अलग करने में सहायता करते हैं। कंपन को रोकने के लिए, अधिकांश स्थापनाओं में ट्रांसफॉर्मर के आधार के नीचे रबर जैसे पैड का उपयोग किया जाता है। क्षेत्र परीक्षणों से पता चलता है कि अनुसंधान पत्रिका PGP जर्नल में पिछले वर्ष प्रकाशित शोध के अनुसार, ये पैड पारंपरिक कठोर माउंट्स की तुलना में अनुनाद संचरण को लगभग 70% तक कम कर देते हैं। कंपन नियंत्रण और भूकंपीय एंकरिंग के बीच का संबंध भी बहुत महत्वपूर्ण है। यदि बोल्ट्स को सही ढंग से कसा नहीं गया है या पैड गलत तरीके से संपीड़ित हो गए हैं, तो दोनों प्रणालियाँ एक साथ विफल हो जाती हैं। यही कारण है कि अनुभवी तकनीशियन हमेशा प्राकृतिक आवृत्तियों के ट्रांसफॉर्मर की कार्यात्मक ध्वनियों—जैसे कि पूर्ण क्षमता पर चल रहे कोरों से उत्पन्न सामान्य 120 हर्ट्ज़ की गुनगुनाहट—के साथ टकराव न होने की पुष्टि करने के लिए क्षेत्र में गतिशील परीक्षण (फील्ड मोडल टेस्टिंग) के साथ अंतिम जाँच करते हैं।

उद्घाटन, परीक्षण और विनियामक अनुपालन की पुष्टि

10 केवी आंतरिक ट्रांसफॉर्मर स्थापनाओं की सुरक्षा और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए व्यापक उद्घाटन और परीक्षण अनिवार्य हैं—और यह विनियामक अनुपालन के प्राथमिक प्रमाण के रूप में कार्य करता है। यह प्रक्रिया शुरू होती है पहले विद्युत्-संचालन (एनर्जाइज़ेशन) से और व्यापक विद्युतीय एवं यांत्रिक मान्यता तक फैली होती है।

पूर्व-उद्घाटन निरीक्षण: नामपट्टिका सत्यापन, दृश्य समग्रता और नमी जाँच

कुछ भी चालू करने से पहले, हमें यह सुनिश्चित करना होगा कि सब कुछ भौतिक रूप से संचालन के लिए तैयार है। तकनीशियनों को सबसे पहले नामपट्टिका (नेमप्लेट) की जानकारी की जाँच करनी चाहिए, जिसमें वोल्टेज अनुपात, प्रतिबाधा स्तर, वेक्टर समूह और शीतलन वर्ग जैसे मापदंडों की जाँच करनी चाहिए तथा उन्हें डिज़ाइन के दौरान अनुमोदित आवश्यकताओं के साथ तुलना करनी चाहिए। एक अच्छी दृश्य निरीक्षण प्रक्रिया में बुशिंग्स पर दरारें या क्षरण की जाँच करना, टर्मिनल्स के उचित टॉर्क के साथ कसे जाने की पुष्टि करना, गैस्केट्स के अभी भी कसे हुए और उचित रूप से सीलित होने की जाँच करना, तथा परिवहन या हैंडलिंग के दौरान हुए किसी भी क्षति की खोज करना शामिल है। हालाँकि, एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण बात यह है कि कागज़-आधारित विद्युत रोधन सामग्रियों में नमी के स्तर का मापन करना। आवृत्ति क्षेत्र स्पेक्ट्रोस्कोपी (फ्रीक्वेंसी डोमेन स्पेक्ट्रोस्कोपी) या ध्रुवीकरण क्षय धारा (पोलराइज़ेशन डिके वरेंट करंट) जैसे परीक्षणों का उपयोग करके हम इन मापनों को प्राप्त कर सकते हैं। यदि हमें नमी का स्तर 1.5% से अधिक पाया जाता है, तो हमें प्रणाली को सुखाना आवश्यक है, क्योंकि डोबल इंजीनियरिंग के पिछले वर्ष के शोध के अनुसार, इसमें अत्यधिक जल की उपस्थिति रोधन सामग्री के जीवनकाल को लगभग आधा कर सकती है। और याद रखें, उपकरण के गुणवत्ता नियंत्रण मूल्यांकन के दौरान ये सभी परीक्षण परिणाम उद्योग मानकों जैसे IEEE C57.12.90 और IEC 60076-3 में निर्धारित आवश्यकताओं को पूरा करने चाहिए।

महत्वपूर्ण विद्युत परीक्षण: विद्युतरोधन प्रतिरोध, टर्न अनुपात, वाइंडिंग प्रतिरोध और एसएफआरए (SFRA)

निरीक्षण के बाद, मानकीकृत विद्युत परीक्षण कार्यात्मक अखंडता की पुष्टि करते हैं:

• विद्युतरोधन प्रतिरोध (IR): इसे 5 केवी मेगोह्ममीटर का उपयोग करके मापा जाता है; परिणामों को तापमान के आधार पर सुधारा जाता है और दूषण या आर्द्रता के प्रवेश का पता लगाने के लिए आधार रेखा या IEEE 902 के दिशा-निर्देशों के साथ तुलना की जाती है
• टर्न अनुपात (TTR): नामपट्ट मान के ±0.5% के भीतर वोल्टेज रूपांतरण की शुद्धता की पुष्टि करता है—टैप चेंजर के गलत संरेखण या वाइंडिंग दोष को चिह्नित करता है
• वाइंडिंग प्रतिरोध: डीसी माइक्रो-ओममीटर का उपयोग करके ढीले संयोजनों या असममित वाइंडिंग पथों का पता लगाता है; चरणों के बीच 2% से अधिक विचलन की जाँच की आवश्यकता होती है
• स्वीप फ्रीक्वेंसी रिस्पॉन्स एनालिसिस (SFRA): 1 किलोहर्ट्ज़ से 2 मेगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति सीमा में आयाम-कला प्रतिक्रियाओं की तुलना करके यांत्रिक 'फिंगरप्रिंट' स्थापित करता है; 3 डीबी से अधिक का विस्थापन कोर की गति, वाइंडिंग विकृति या क्लैम्पिंग विफलता को इंगित करता है

सामूहिक रूप से, ये परीक्षण एनईसी अनुच्छेद 450.6, ओएसएचए 1910.303 और बीमा कंपनी द्वारा निर्धारित चालू करने के प्रोटोकॉल को पूरा करते हैं—पहली बार बिजली आपूर्ति से पहले उचित सावधानी के प्रलेखन के लिए।

सामान्य प्रश्न

10 केवी इनडोर ट्रांसफॉर्मर की स्थापना के लिए न्यूनतम दूरी (क्लीयरेंस) आवश्यकताएँ क्या हैं?

सुरक्षा और रखरखाव के लिए पर्याप्त दूरी सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है। सामने और पीछे की दूरी 1.5 से 3 मीटर के बीच होनी चाहिए, दोनों तरफ की दूरी 1 से 1.5 मीटर के बीच होनी चाहिए, और ऊपर की दूरी 1.8 से 2.5 मीटर के बीच होनी चाहिए।

ड्राई-टाइप और ऑयल-इमर्स्ड ट्रांसफॉर्मर के बीच मुख्य अंतर क्या हैं?

ड्राई-टाइप ट्रांसफॉर्मर का आकार छोटा होता है, जिसके लिए ऑयल-इमर्स्ड इकाइयों की तुलना में लगभग 30% कम स्थान की आवश्यकता होती है। इन्हें एकीकृत एचवीएसी क्षेत्रों की आवश्यकता होती है, जबकि ऑयल इकाइयों को समर्पित निकास वायु नलिकाओं की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, ऑयल इकाइयों में आग के विभाजन और तेल धारण के लिए संग्रहण गड्ढे (संप्स) होने चाहिए।

शीतलन विधियाँ ट्रांसफॉर्मर की स्थापना को किस प्रकार प्रभावित करती हैं?

सही शीतलन विधि, जैसे प्राकृतिक संवहन या बल द्वारा वायु, का चयन ट्रांसफार्मर की दक्षता और आयु पर प्रभाव डालता है। उचित डक्टिंग और वेंटिलेशन महत्वपूर्ण हैं, और तापीय मॉडलिंग शीतलन की आवश्यकताओं को लोड की आवश्यकताओं के साथ मिलाने में सहायता कर सकती है।

पूर्व-चालूकरण निरीक्षण प्रक्रिया में क्या शामिल है?

पूर्व-चालूकरण में नामपट्टिका की जानकारी की पुष्टि करना, भौतिक अखंडता के लिए दृश्य जाँच करना और विद्युत रोधन सामग्रियों में नमी के स्तर का परीक्षण करना शामिल है। यदि नमी दिशानिर्देशों से अधिक है, तो विद्युत रोधन के अवक्षय को रोकने के लिए सुखाना आवश्यक है।