तेल में डूबी ट्रांसफार्मर वाइंडिंग: तकनीकी अंतर्दृष्टि और डिजाइन विशेषताएँ

तेल में डूबा ट्रांसफार्मर विद्युत वितरण प्रणालियों में वाइंडिंग महत्वपूर्ण घटक हैं, जिन्हें विश्वसनीयता और स्थायित्व सुनिश्चित करते हुए विद्युत ऊर्जा को कुशलतापूर्वक स्थानांतरित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। नीचे उद्योग मानकों और तकनीकी विशिष्टताओं से संकलित वाइंडिंग की संरचना, सामग्री और संचालन सिद्धांतों का विस्तृत विश्लेषण दिया गया है।

तेल में डूबे ट्रांसफार्मर के शीर्ष का तापमान 95°C से अधिक नहीं होना चाहिए, सामान्यतः 85°C से अधिक नहीं होना चाहिए। ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग में आमतौर पर क्लास A इन्सुलेशन परत सामग्री का चयन किया जाता है, इन्सुलेशन सामग्री का अधिकतम अनुमेय तापमान 95~105°C होता है। चीन के ट्रांसफार्मर हीटिंग विनिर्देशों में 40°C के कार्य तापमान को मानक माना गया है, जिसमें वाइंडिंग के गैस का औसत तापमान 65°C शामिल है। गैस के सापेक्ष शीर्ष तेल के तापमान में वृद्धि को सटीक रूप से 55°C पर निर्धारित किया गया है, इसलिए ट्रांसफार्मर कोर वाली वाइंडिंग में तेल के तापमान में 10°C की वृद्धि शामिल है।

यदि ट्रांसफार्मर का ऊपरी तापमान 85°C है, तो वाइंडिंग का तापमान 95°C होगा; यदि ऊपरी तापमान 95°C है, तो वाइंडिंग का तापमान 105°C तक पहुँच जाएगा, जो वाइंडिंग इन्सुलेशन परत सामग्री के लिए अधिकतम अनुमेय तापमान है। अत्यधिक उच्च तापमान इन्सुलेशन परत सामग्री के क्षरण को तेज करेगा, ट्रांसफार्मर तेल के क्षरण को तेज करेगा और ट्रांसफार्मर के सेवा जीवन को नुकसान पहुंचाएगा। वितरण ट्रांसफार्मरऔर इससे सुरक्षा संबंधी दुर्घटनाएं भी हो सकती हैं।

मजबूत तेल परिसंचरण प्रणाली वाला वायु-शीतित ट्रांसफार्मर, अधिकतम तापमान 75℃ और अधिकतम तापमान 35℃ तक कम हो जाता है; तेल की प्राकृतिक परिसंचरण प्रणाली, अतितापमान सुरक्षा, वायु-शीतित ट्रांसफार्मर, अधिकतम तापमान आमतौर पर 85°C से अधिक नहीं होना चाहिए, अधिकतम तापमान 95°C से अधिक नहीं होना चाहिए और अधिकतम तापमान 55°C से अधिक नहीं होना चाहिए। यदि संचालन के दौरान निर्धारित सीमा से अधिक तापमान पाया जाता है, तो उत्पादन अनुसूची को तुरंत सूचित किया जाना चाहिए और भार सीमा निवारक उपायों का उपयोग किया जाना चाहिए।

1. परिभाषा और मुख्य कार्य

तेल में डूबे ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग में लैमिनेटेड सिलिकॉन स्टील कोर के चारों ओर तांबे या एल्यूमीनियम की कुंडलियाँ लिपटी होती हैं। ये वाइंडिंग पूरी तरह से इंसुलेटिंग तेल में डूबी रहती हैं, जो दोहरे उद्देश्य की पूर्ति करता है: विद्युत इन्सुलेशन और तापीय प्रबंधन। ये वाइंडिंग विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के माध्यम से उच्च-वोल्टेज इनपुट को निम्न-वोल्टेज आउटपुट में (या इसके विपरीत) परिवर्तित करती हैं, जिससे ग्रिडों में सुरक्षित विद्युत संचरण संभव हो पाता है।

2. सामग्री संरचना

चालक पदार्थ:

तांबा: अपनी उत्कृष्ट चालकता और यांत्रिक मजबूती के कारण मुख्य रूप से उच्च-वोल्टेज वाइंडिंग में उपयोग किया जाता है। कम-वोल्टेज वाइंडिंग (≤500 kVA) में अक्सर दोहरी परत वाली बेलनाकार संरचना का उपयोग किया जाता है, जबकि अधिक क्षमता (≥630 kVA) में धारा वितरण को अनुकूलित करने के लिए डबल-हेलिक्स या क्वाड्रपल-हेलिक्स संरचनाओं का उपयोग किया जाता है।

एल्युमिनियम: लागत के लिहाज से संवेदनशील अनुप्रयोगों में कभी-कभार इसका उपयोग किया जाता है, हालांकि यह तांबे की तुलना में कम कुशल होता है।
इन्सुलेशन:

उच्च प्रतिरोधकता वाली सामग्री (जैसे, एपॉक्सी रेजिन, सेल्युलोज-आधारित कागज) वाइंडिंग को कोर और एक दूसरे से अलग करती हैं।

बहुस्तरीय इन्सुलेशन ऊष्मीय तनाव या यांत्रिक विरूपण के तहत शॉर्ट सर्किट को रोकता है।

3. संरचनात्मक डिजाइन

वाइंडिंग व्यवस्था:

संकेंद्रित (बेलनाकार) वाइंडिंग: यह तीन-फेज ट्रांसफार्मर में आम है, जहां रिसाव फ्लक्स को कम करने के लिए कम वोल्टेज वाली वाइंडिंग को उच्च वोल्टेज वाली वाइंडिंग के अंदर रखा जाता है।

लेयर-वाउंड (हेलिकल) वाइंडिंग: उच्च-धारा वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयोग की जाती है, जिसमें एड़ी धारा हानि को कम करने के लिए इंटरलीव्ड परतें होती हैं।

शीतलन एकीकरण:

वाइंडिंग में तेल नलिकाएं शामिल होती हैं जो प्राकृतिक या जबरन संवहन के माध्यम से ऊष्मा अपव्यय को संचालित करती हैं।

नालीदार तेल टैंक पारंपरिक संरक्षकों की जगह लेते हैं, जिससे सीलबंद वातावरण बनाए रखते हुए तेल का ऊष्मीय विस्तार संभव हो पाता है।

4. प्रदर्शन अनुकूलन

कम हानि वाला डिज़ाइन:

अमॉर्फस मिश्र धातु कोर: हिस्टैरेसिस और एड़ी करंट हानियों को कम करते हैं (उदाहरण के लिए, S11-M श्रृंखला के ट्रांसफार्मर पुराने मॉडलों की तुलना में 30% कम हानि प्राप्त करते हैं)

Dyn11 कनेक्शन समूह: तृतीय-हार्मोनिक धाराओं को संतुलित करके हार्मोनिक विरूपण को कम करता है और बिजली की गुणवत्ता में सुधार करता है।

लघु-परिक्रमण प्रतिरोध:

प्रबलित वाइंडिंग क्लैंप और सर्पिल वाइंडिंग तकनीकें खराबी की स्थिति में यांत्रिक स्थिरता को बढ़ाती हैं।

सिलिका जेल ब्रीदर्स और बुचहोल्ज़ रिले नमी और तेल प्रवाह की असामान्यताओं की निगरानी करते हैं।

5. आवेदन और रखरखाव

तैनाती परिदृश्य:

औद्योगिक सबस्टेशन, शहरी बिजली ग्रिड और नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियाँ (जैसे, पवन ऊर्जा संयंत्र)।

इनकी रेटेड क्षमता 50 kVA से 25,000 kVA तक होती है, और वोल्टेज 35 kV तक होता है।

रखरखाव पद्धतियाँ:

इन्सुलेशन की खराबी का पता लगाने के लिए नियमित रूप से तेल के नमूने लेना और घुलित गैसों का विश्लेषण (डीजीए) करना।

वाइंडिंग में स्थानीय हॉटस्पॉट की पहचान करने के लिए थर्मल इमेजिंग का उपयोग।

6. वाइंडिंग तकनीक में नवाचार

वैक्यूम इम्प्रग्नेशन: निर्माण के दौरान हवा के बुलबुले को खत्म करता है, जिससे इन्सुलेशन की गुणवत्ता में सुधार होता है।

स्मार्ट मॉनिटरिंग: आईओटी-सक्षम सेंसर वास्तविक समय में वाइंडिंग के तापमान और लोड की गतिशीलता को ट्रैक करते हैं।