बाहरी बिजली संचरण के लिए कौन से ट्रांसफार्मर आदर्श हैं?

बाहरी ट्रांसफार्मर के लिए प्रमुख पर्यावरणीय चुनौतियाँ

परावैद्युत ताकत और इंसुलेशन जीवन पर आर्द्रता, प्रदूषण और ऊंचाई का प्रभाव

खुले में स्थापित ट्रांसफार्मर लगातार पर्यावरणीय चुनौतियों का सामना करते हैं, जो धीरे-धीरे उनके विद्युत गुणों को क्षतिग्रस्त कर देती हैं और उनके आयुष्काल को कम कर देती हैं। जब आर्द्रता अधिक होती है, तो ट्रांसफार्मर के भीतर मौजूद कागज जैसी इन्सुलेशन सामग्री में नमी के अवशोषण की प्रक्रिया तेज हो जाती है, जिससे विद्युत को सुरक्षित ढंग से संभालने की उसकी क्षमता लगभग आधी रह जाती है, जब वह पूरी तरह संतृप्त हो जाती है। उद्योगों के संचालन से निकलने वाले प्रदूषक जैसे क्लोरीन यौगिक और सल्फर लवण ट्रांसफार्मर के बुशिंग्स पर चिपक जाते हैं, जिससे चालक परतें बन जाती हैं, जिससे सतह पथन (सरफेस ट्रैकिंग) और अचानक विद्युत डिस्चार्ज जैसी समस्याएँ होने की संभावना बहुत अधिक बढ़ जाती है। ऊँचाई पर स्थापित ट्रांसफार्मर भी समस्याओं का सामना करते हैं क्योंकि पतली वायु आंशिक डिस्चार्ज शुरू करने के लिए आवश्यक वोल्टेज को प्रति 1000 मीटर ऊँचाई पर लगभग 8% तक कम कर देती है, और साथ ही प्राकृतिक संवहन द्वारा ऊष्मा के निष्कासन को भी कठिन बना देती है। इन सभी संयुक्त प्रभावों के कारण इन्सुलेशन की आयु अपेक्षा से तेजी से कम हो जाती है। आईईईई (IEEE) और सीआईजीआरई (CIGRE) संगठनों द्वारा प्रकाशित अध्ययनों के अनुसार, कठोर परिस्थितियों में संचालित ट्रांसफार्मरों का सेवा जीवन आमतौर पर उनकी तुलना में तीन से पाँच वर्ष तक कम होता है, जो संतरी प्रदूषण वाले हल्के जलवायु क्षेत्रों में स्थित होते हैं।

लंबे समय तक विश्वसनीयता के लिए जंग प्रतिरोध, एनक्लोजर आईपी रेटिंग और सामग्री चयन

लंबे समय तक चलने वाले उपकरणों को बनाए रखना वास्तव में सामग्री और निर्माण विधि के बारे में स्मार्ट विकल्प चुनकर संक्षारण से लड़ने पर निर्भर करता है। तटीय क्षेत्रों के लिए जहाँ नमकीन हवा हर जगह होती है, स्टेनलेस स्टील के डिब्बे और तांबे-निकल उपकरण बहुत अच्छे काम आते हैं, क्योंकि वे लवण धुंध के संपर्क में आने पर भी खराब नहीं होते। औद्योगिक क्षेत्र अक्सर पाउडर कोटेड कार्बन स्टील का उपयोग करते हैं क्योंकि यह काफी हद तक टिकाऊ होता है और लागत को भी उचित स्तर पर रखता है। जब आईपी रेटिंग की बात आती है, तो याद रखें कि IP55 का अर्थ है कि धूल के कण अंदर नहीं जा सकते और हल्के पानी के छिड़काव का विरोध कर सकते हैं, लेकिन IP66 इसे आगे बढ़ाता है और भारी बारिश या यहां तक कि मानसून का भी सामना कर सकता है। इन सभी चीजों को एक साथ लाने के लिए इंजीनियरों को कई महत्वपूर्ण कारकों पर विचार करना चाहिए। सबसे पहले, अलग-अलग धातुओं का एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करने से समय के साथ समस्याएं हो सकती हैं, इसलिए उनका सही ढंग से मिलान करना महत्वपूर्ण है। गैस्केट्स को भी बार-बार गर्म होने और ठंडे होने के चक्रों के बाद भी अपनी संरचना बनाए रखनी चाहिए। और कनेक्शन के आसपास लगे रबर के हिस्सों को भूल जाएं नहीं—उन्हें पराबैंगनी (UV) स्थिर सामग्री से बनाया जाना चाहिए ताकि धूप के संपर्क में आने पर वे फटे नहीं। EPRI के हालिया अध्ययनों के अनुसार, लगभग एक चौथाई ट्रांसफार्मर जल्दी विफल हो जाते हैं क्योंकि उनके आवरण पर्यावरणीय क्षति के खिलाफ उचित सुरक्षा नहीं थी, जो यह दर्शाता है कि इन विवरणों को सही तरीके से संभालना कितना महत्वपूर्ण है।

तेल-परिवेष्टित ट्रांसफॉर्मर: आउटडोर उच्च-वोल्टेज संचरण का मानक

69–765 kV प्रणालियों में वोल्टेज वर्ग सुसंगतता और इन्सुलेशन समन्वय (BIL/LIWL)

69 से 765 किलोवोल्ट तक की आउटडोर उच्च वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनों के लिए, तेल में निमज्जित ट्रांसफॉर्मर अभी भी पसंदीदा विकल्प बने हुए हैं क्योंकि वे उत्कृष्ट परावैद्युत गुण, अच्छा तापीय स्थायित्व और विद्युत रोधन समन्वय विधियाँ प्रदान करते हैं। इन ट्रांसफॉर्मरों में खनिज तेल और कागज़ रोधन के संयोजन को बेसिक इम्पल्स लेवल (BIL) और लाइटनिंग इम्पल्स विथस्टैंड लेवल (LIWL) जैसे उद्योग मानकों के विरुद्ध व्यापक रूप से परखा गया है। ये परीक्षण यह सुनिश्चित करते हैं कि विद्युत ग्रिड में बड़े पैमाने पर तैनाती के दौरान ट्रांसफॉर्मर बिजली के झटकों को प्रभावी ढंग से संभाल सकें। फ्यूचर मार्केट इनसाइट्स के 2023 के आंकड़ों के अनुसार, दुनिया भर में लगभग आधे सभी ट्रांसमिशन नेटवर्क अभी भी इस तकनीक पर निर्भर हैं। खनिज तेल इतना प्रभावी काम करता है क्योंकि यह ऊष्मा को कुशलता से अवशोषित करता है और इसे तेज़ी से दूर कर देता है, जिससे अन्य प्रकारों की तुलना में भारी भार के तहत ट्रांसफॉर्मर का संचालन संभव होता है। अनपेक्षित वोल्टेज स्पाइक्स के दौरान विफलताओं के फैलाव को रोकने में बुशिंग क्रीपेज दूरियों और उचित बैरियर आकृतियों के सावधानीपूर्वक डिज़ाइन में भी मदद मिलती है, जैसे तूफान या अन्य घटनाओं के दौरान।

खनिज तेल बनाम वैकल्पिक: उपयोगिता अनुप्रयोगों में प्रदर्शन, लागत और विनियामक स्वीकृति

खनिज तेल का उपयोग अभी भी व्यापक रूप से इसलिए किया जाता है क्योंकि यह अन्य विकल्पों की तुलना में सस्ता होता है, जो आमतौर पर शुरुआत में 15 से 30 प्रतिशत तक कम लागत वाला होता है। इसके अलावा, यह वर्षों तक तापमान परिवर्तन, नमी और धूल के संपर्क में आने के बाद भी सिद्ध विश्वसनीयता के साथ समय की परीक्षा में साबित हुआ है। दूसरी ओर, सिलिकॉन तेल और प्राकृतिक एस्टर जैसे विकल्प महत्वपूर्ण सुरक्षा सुधार और बेहतर पर्यावरणीय योग्यता प्रदान करते हैं। ये सामग्री आग के जोखिम को लगभग 60 से 80 प्रतिशत तक कम कर देते हैं और कड़े ईयू इको-डिज़ाइन आवश्यकताओं के साथ-साथ उत्तरी अमेरिका में विभिन्न स्थिरता नियमों को पूरा करते हैं। लेकिन इनकी कीमत शुरुआत में 20 से 40 प्रतिशत अधिक होती है, न कि तो यह बात कि सिस्टम रेटिंग के लिए संभावित समायोजन या अलग रखरखाव दिशानिर्देशों की आवश्यकता हो सकती है। बड़ी तस्वीर को देखते हुए, अधिकांश जीवन चक्र अध्ययन अभी भी कम खतरे वाले अलग-थलग स्थानों के लिए खनिज तेल को सबसे अच्छा विकल्प बताते हैं। लेकिन भीड़-भाड़ वाले शहरी क्षेत्रों में स्थिति बदल जाती है, जहाँ आग रोकथाम अधिक महत्वपूर्ण होती है, नियमन कड़े होते हैं, और लंबी रखरखाव अवधि वास्तव में उन महंगे एस्टर-आधारित तरल पदार्थों को प्रारंभिक अतिरिक्त खर्च के लायक बना देती है।

बाहरी ट्रांसफॉर्मर की सहनशक्ति के लिए महत्वपूर्ण भौतिक डिज़ाइन विशेषताएँ

संरक्षक टैंक, सीलबंद ब्रीदर और दूषण-प्रतिरोधी बुशिंग विन्यास

बाहरी रूप से संचालित ट्रांसफार्मरों के लिए, मजबूत भौतिक निर्माण होना केवल महत्वपूर्ण नहीं है, बल्कि दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए आवश्यक भी है। तापमान में परिवर्तन होने पर तेल की मात्रा में उतार-चढ़ाव को संभालकर संरक्षक टैंक (कंजर्वेटर टैंक) एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इस घटक के बिना, आंतरिक रूप से निर्वात बनने या अत्यधिक दबाव बनने की समस्याएं होंगी, जिससे सील खराब हो सकते हैं और इन्सुलेशन की गुणवत्ता प्रभावित हो सकती है। सीलबद्ध ब्रीदर में आमतौर पर सिलिका जेल या आण्विक छलनी जैसी सामग्री होती है जो नमी को प्रणाली में प्रवेश करने से रोकती है। ये तेल के विद्युत गुणों को बनाए रखने में मदद करते हैं और समय के साथ अम्ल बनने से भी रोकथाम करते हैं। संदूषण के प्रति प्रतिरोधी बुशिंग्स की सतहों पर बिजली के प्रवाह के लिए लंबे पथ होते हैं, और इन्हें विशेष लेप या चमकदार पोर्सिलेन से बनाया जाता है जो पानी को विकर्षित करता है। इससे विशेष रूप से तटीय क्षेत्रों में, जहाँ नमकीन हवा प्रचलित होती है, विद्युत भंग को रोकने में मदद मिलती है। कुछ नए मॉडल इससे भी आगे जाते हैं और आंतरिक संघनन के बनने की संभावना को पूरी तरह समाप्त करने के लिए नाइट्रोजन गैस की परतें जोड़ देते हैं या अक्रिय तरल पदार्थों से खाली स्थान भर देते हैं। ये सभी घटक मिलकर एक त्रि-आयामी सुरक्षा प्रणाली के रूप में काम करते हैं, जो ट्रांसफार्मरों के रखरखाव से पहले के जीवनकाल में महत्वपूर्ण वृद्धि करते हैं और उच्च वोल्टेज ग्रिड नेटवर्क में अप्रत्याशित बिजली आपूर्ति विफलताओं को कम करते हैं।

चर बाहरी परिस्थितियों के लिए शीतलन प्रणाली का चयन

ONAN, ONAF और OFAF में व्यापार-ऑफ: धूल, हवा और परिवेश तापमान की चरम सीमाओं के साथ तापीय प्रदर्शन का संतुलन

सही ठंडक प्रणाली का चयन इस बात पर भारी हद तक निर्भर करता है कि वह किस तरह के वातावरण में काम करेगी। ONAN प्रणालियों को बनाए रखना सरल होता है, लेकिन जब तापमान 40 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो जाता है या लंबे समय तक भारी भार रहता है, तो वे काम करने में कठिनाई महसूस करती हैं। ONAF विकल्प गर्मी को बेहतर ढंग से बाहर निकालने के लिए प्रशंसक (फैन) जोड़ता है, जो वास्तव में गर्म और शुष्क क्षेत्रों में अच्छी तरह काम करता है। हालाँकि, इन प्रशंसकों को धूल वाले या तेज हवाओं वाले स्थानों पर अच्छे फिल्ट्रेशन और कंपन प्रबंधन के अभाव में जल्दी खराब होने की संभावना होती है। OFAF प्रणालियों में समग्र रूप से सबसे अच्छी तापीय क्षमता होती है और कोर ठंडक को बाहरी कणों से अलग रखती है, जिससे वे धूल भरे, आर्द्र या प्रदूषित वातावरण में बहुत अधिक विश्वसनीय बन जाते हैं। बेशक, इसके साथ कुछ व्यापार-ऑफ होते हैं जैसे उच्च जटिलता और ऊर्जा की अधिक खपत। चयन करते समय, उपयोगिता कंपनियों को सामान्य जलवायु वर्गीकरण के बजाय वास्तविक स्थानीय डेटा की जांच करने की आवश्यकता होती है। चरम तापमान सीमा, वातावरण में तैरने वाली धूल की मात्रा (PM10 और PM2.5 स्तर जैसी चीजों द्वारा मापी गई), और विशिष्ट हवा के प्रतिरूप जैसे कारक ऑप्टिमल प्रदर्शन, प्रणाली की विश्वसनीयता और दीर्घकालिक लागत प्रबंधन के लिए बहुत महत्वपूर्ण होते हैं।

सामान्य प्रश्न

आर्द्रता का बाहरी ट्रांसफार्मर पर क्या प्रभाव पड़ता है?

पूरी तरह संतृप्त होने पर आर्द्रता ट्रांसफार्मर के इन्सुलेशन में नमी अवशोषण को तेज कर देती है, जिससे उसकी परावैद्युत ताकत आधी तक कम हो जाती है।

प्रदूषण ट्रांसफार्मर के प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करता है?

प्रदूषक बुशिंग पर चालक परतें बनाते हैं, जिससे सतह पथन और विद्युत डिस्चार्ज का खतरा बढ़ जाता है।

स्टेनलेस स्टील एनक्लोजर के उपयोग के क्या लाभ हैं?

स्टेनलेस स्टील एनक्लोजर संक्षारण का प्रतिरोध करते हैं, विशेष रूप से तटीय क्षेत्रों में जहां नमकीन हवा प्रचलित होती है।

खनिज तेल ट्रांसफार्मर अभी भी आमतौर पर क्यों उपयोग किए जाते हैं?

खनिज तेल ट्रांसफार्मर लागत-प्रभावी होते हैं और सिद्ध विश्वसनीयता रखते हैं, हालांकि उन्हें सुरक्षित और अधिक पर्यावरण-अनुकूल विकल्पों से प्रतिस्पर्धा का सामना करना पड़ता है।