भूतापीय विद्युत संयंत्र के ट्रांसफॉर्मर: एच2एस क्षरण, लगातार भार और दूरस्थ स्थलों के लिए विनिर्देशन

रिफ्ट वैली में एक भूतापीय संचालक ने हमें एक १२ एमवीए स्टेप-अप इकाई अठारह महीने की सेवा के बाद निरीक्षण के लिए वापस भेजी। विद्युत रूप से कुछ भी विफल नहीं हुआ था। जो विफल हुआ था, वह था रंग: रेडिएटर बैंक के साथ टैंक का कोटिंग फूला हुआ था और इस्पात की खुली सतह दिखाई दे रही थी, तांबे के बुशिंग स्टड्स का रंग हरा-काला हो गया था, और ब्रीदर में सिलिका जेल का रंग चालू करने के कुछ ही सप्ताहों में गहरा हो गया था। दोषी था हाइड्रोजन सल्फाइड — वही गैस जो भूतापीय क्षेत्र को ड्रिलिंग योग्य बनाती है, लेकिन जो उससे जुड़ी हर चीज को नष्ट कर देती है।

इकाई को सही तरीके से रेट किया गया था। लेकिन इसे सही तरीके से विनिर्दिष्ट नहीं किया गया था। यह अंतर यह तय करता है कि क्या एक भूतापीय बिजली संयंत्र ट्रांसफॉर्मर आपको पूर्ण भार सेवा के पच्चीस वर्ष प्रदान करता है या पहली बड़ी खराबी पर हटा दिया जाता है।

 

 

भूतापीय ऊर्जा, सौर या पवन की तुलना में कठिन कार्य क्यों है

संयुक्त राज्य अमेरिका के ऊर्जा विभाग (डीओई) भूतापीय ऊर्जा को लगभग ९०% के क्षमता गुणक उपलब्धता दर के साथ पूर्ण भार विद्युत आपूर्ति के रूप में वर्णित करता है, जिसका अर्थ है कि एक भूतापीय संयंत्र लगभग निरंतर अधिकतम उत्पादन पर चलता है, जबकि अस्थिर संसाधनों जैसे पवन और सौर के संतुलन के लिए कार्य करता है। यह एकमात्र आँकड़ा ट्रांसफॉर्मर के कार्य को पुनः आकार देता है। आप पूर्ण विवरण को डीओई भूतापीय कार्यालय की वेबसाइट .

पर पढ़ सकते हैं। एक ट्रांसफॉर्मर शिखर भार के कारण वृद्ध होता नहीं है। यह तापमान पर बिताए गए समय के कारण वृद्ध होता है। एक सौर फार्म पर स्थित इकाई को दोपहर में कठिन कार्य करना पड़ता है और ठंडी लंबी रात में पुनर्स्थापना का समय मिलता है। एक भूतापीय इकाई को कभी भी ऐसा पुनर्स्थापना काल नहीं मिलता है। यह रात के समय, सप्ताहांत के दौरान, और संयंत्र के पूरे संचालन काल के दौरान भी लगभग निरंतर अपने नामांकित भार के पास ही रहती है।

नीचे दी गई सारणी यह बताती है कि एक ही kVA रेटिंग का अर्थ तीन अलग-अलग विनिर्देशों से क्यों होता है:

पौधे का प्रकार	क्षमता गुणक	ट्रांसफार्मर लोड पैटर्न	प्रभावशाली तनाव
सोलर PV	20% - 25%	दैनिक रैम्प, रात भर निष्क्रिय	तापीय चक्र, इन्वर्टर्स से हार्मोनिक्स
हवा	30% - 45%	अनियमित, अत्यधिक परिवर्तनशील	चक्रीय, लोड-उत्पन्न हार्मोनिक्स
भूतापीय	लगभग 90%	लगभग अधिकतम लोड पर, 24/7	लगातार वाइंडिंग हॉट स्पॉट, H2S क्षरण, दूरस्थ स्थल पर पहुँच

 

एच2एस: वह विफलता मोड जो शायद ही कभी स्पेक शीट में शामिल किया जाता है

हाइड्रोजन सल्फाइड भूतापीय भाप और ब्राइन में कुछ पीपीएम से लेकर सैकड़ों तक की सांद्रता में पाया जाता है। इन स्तरों पर यह आग का खतरा नहीं है, जिसी कारण यह खरीद प्रक्रिया में अक्सर अनदेखा कर दिया जाता है। यह वास्तव में धातुओं का चोर है। एच2एस संक्षारण तांबे और चांदी को प्राथमिकता के साथ प्रभावित करता है, जिससे सल्फाइड की परतें बनती हैं जो विद्युत पथ में प्रत्येक बोल्टेड और प्लेटेड जोड़ पर संपर्क प्रतिरोध बढ़ा देती हैं।

व्यावहारिक रूप से, इसका अर्थ है बुशिंग स्टड्स, टैप चेंजर संपर्क, नियंत्रण वायरिंग समाप्ति बिंदु और टर्मिनल बॉक्स के अंदर कोई भी चांदी-लेपित संपर्क। हमने ऐसी भूतापीय इकाइयों को खोला है जहां वाइंडिंग विद्युत रोधन परीक्षण पूर्णतः सफल रहा, लेकिन टैप चेंजर संपर्कों के कारण इकाई को सेवा से हटाना पड़ा। समाधान सामग्री चयन पर निर्भर करता है: भूतापीय ऑर्डर में पूरी तरह से चांदी लेपन से बचें, टिन-लेपित तांबे या निकल-लेपित संपर्क सतहों का उपयोग करें, और नियंत्रण कैबिनेट को लूवर्ड वेंट के बजाय गैस्केट के साथ सील करें।

तेल संरक्षण प्रणाली का भी उतना ही महत्व है। एक मुक्त-श्वसन संरक्षक प्रतिदिन टैंक के शीर्ष स्थान के सिकुड़ने के साथ ही एच२एस-युक्त वायु को तेल में खींचता है। भूतापीय उपयोग के लिए, हम एक सील किए गए श्वासन यंत्र के साथ वायु शुष्कक, या पूर्णतः वायुरोधी सील किए गए डिज़ाइन को निर्दिष्ट करते हैं, जब तक कि रेटिंग इसकी अनुमति दे। तेल में डूबा हुआ ट्रांसफार्मर यह एकल निर्णय एक साथ तेल, विद्युत रोधन और टैप चेंजर संपर्कों की रक्षा करता है।

 

भूतापीय विद्युत संयंत्र ट्रांसफॉर्मर का ९०% क्षमता कारक के लिए आकार निर्धारित करना

रेटिंग चुनने से पहले गणना करें। ९०% क्षमता कारक पर, क्षमता गुणक एक भूतापीय इकाई प्रति वर्ष लगभग ७,८८० लोडेड घंटे जमा करती है। एक सौर संयंत्र २५% पर लगभग २,१९० घंटे जमा करता है। अतः भूतापीय ट्रांसफॉर्मर प्रत्येक वर्ष तापमान पर लगभग ढाई गुना अधिक घंटे बिताता है, और तापीय आयु जमा होती रहती है।

यही कारण है कि हम भूतापीय उपयोग के लिए 55 K के वाइंडिंग तापमान वृद्धि का उल्लेख करते हैं, जबकि अधिकांश वितरण विनिर्देशों में डिफ़ॉल्ट रूप से 65 K का उल्लेख होता है। कम डिज़ाइन वृद्धि से गर्म स्थान कम होता है, और कम गर्म स्थान से विद्युत रोधन के जीवन में वृद्धि होती है। यह सौदा वास्तविक है: समान kVA के लिए बड़े कोर, अधिक रेडिएटर क्षेत्रफल और भारी टैंक की अपेक्षा करें।

फ्लैश और बाइनरी संयंत्रों पर जनरेटर स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर आमतौर पर जनरेटर वोल्टेज को 4.16 kV से 13.8 kV की सीमा से 34.5 kV के कलेक्टर या 69 kV से 138 kV के पारेषण संबंध तक बढ़ाते हैं। इकाई का आकार जनरेटर MVA और संयंत्र के पैरासिटिक लोड — शीतलन टॉवर, सर्कुलेटिंग वॉटर पंप, वैक्यूम प्रणाली और गैस निकास — के योग के आधार पर निर्धारित करें, और फिर एकल नामपट्टिका संख्या के बजाय लोड प्रोफ़ाइल के आधार पर रेटिंग की पुष्टि करें। यदि संयंत्र भाप-समृद्ध अवधि के दौरान नामपट्टिका से ऊपर चलने की अपेक्षा करता है, तो अतिभार क्षमता को IEEE C57.91 लोडिंग गाइड के अनुसार दस्तावेज़ित करने का अनुरोध करें, न कि इसे मान लिया जाए।

 

शीतलन, कोटिंग और पेंट प्रणाली विनिर्देश

भूतापीय स्थल अक्सर तटीय या ज्वालामुखी होते हैं, इसलिए दो संक्षारण कारक एक साथ काम करते हैं: प्रक्रिया की ओर से हाइड्रोजन सल्फाइड और समुद्री ओर से क्लोराइड युक्त वायु। कोटिंग प्रणाली एक विनिर्देश वस्तु है, कोई समापन विवरण नहीं। आरएफक्यू में संक्षारणकारी श्रेणी का नाम बताएँ और आपूर्तिकर्ता को उसके अनुपालन के लिए बाध्य करें। वह आईएसओ १२९४४-२ वातावरणों का वर्गीकरण सी१ से सीएक्स श्रेणियों को परिभाषित करता है और यह खरीदारों और निर्माताओं दोनों के लिए एक सामान्य भाषा है; सी५-एम वह श्रेणी है जो तटीय और समुद्री जोखिम को शामिल करती है।

तटीय भूतापीय ऑर्डर के लिए हम एक एपॉक्सी प्राइमर, एपॉक्सी इंटरमीडिएट और पॉलीउरेथेन टॉपकोट प्रणाली का उद्धरण देते हैं, जिसकी कुल शुष्क फिल्म मोटाई लगभग ३२० माइक्रोमीटर होती है, जो गर्म-डुबकी गैल्वेनाइज़्ड या ब्लास्ट-साफ़ किए गए आधार पर लागू की जाती है। रेडिएटर फिन्स को अलग से उपचारित किया जाता है: एक भूतापीय संयंत्र में, फिन्स धूल और सल्फाइड दोनों को एकत्र करते हैं, और एक पतली फिन कोटिंग जो आंतरिक क्षेत्रों में ठीक हो सकती है, दो मौसमों में ही समाप्त हो सकती है। फिन संक्षारण सुरक्षा को स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट करें।

शीतलन के बारे में भी दोबारा विचार करने की आवश्यकता है। एक इकाई जो 24/7 अपने नामांकित भार के निकट चल रही हो और जिसका परिवेश तापमान 40 से 50 डिग्री सेल्सियस हो, उसमें कोई सुरक्षा सीमा नहीं होती है। कृपया गणना किए गए वाइंडिंग हॉट स्पॉट की पुष्टि 30 डिग्री सेल्सियस के बजाय वास्तविक स्थानीय परिवेश तापमान के आधार पर करें, और सुनिश्चित करें कि पंखा-सहायित शीतलन चरणों को स्वतंत्र बिजली आपूर्ति के साथ निर्दिष्ट किया गया है, ताकि नियंत्रण परिपथ की कोई खराबी आपको दूसरे शीतलन चरण से वंचित न करे।

 

ऊँचाई, भूकंपीय क्षेत्र और इकाई को स्थल पर पहुँचाना

दुनिया के कई भूतापीय क्षेत्र 1,000 मीटर से ऊपर स्थित हैं: केन्या का ओल्कारिया परिसर, इंडोनेशिया के कुछ हिस्से, और पूर्वी अफ्रीकी दरार का अधिकांश हिस्सा। ऊँचाई के साथ विद्युत रोधन की सहन क्षमता और शीतलन प्रदर्शन दोनों कम हो जाते हैं, इसलिए समुद्र तल पर निर्दिष्ट एक इकाई 2,000 मीटर पर वही इकाई नहीं होती है। विद्युत रोधन स्तर और शीतलन गणना पर अवमूल्यन कारकों को लागू करना आवश्यक है, और यह गणना दावे के रूप में नहीं, बल्कि परीक्षण रिपोर्ट में दिखाई जानी चाहिए।

भूकंपीय डिज़ाइन दूसरी भौगोलिक बाधा है। रिफ्ट वैली, आइसलैंडिक, इंडोनेशियाई और कैलिफ़ोर्नियाई क्षेत्र सभी सक्रिय भूकंपीय क्षेत्रों में स्थित हैं, और ट्रांसफॉर्मर सबस्टेशन में सबसे भारी उपकरण है। इसका अर्थ है कि एंकरेज डिज़ाइन, बेस प्लेट की मज़बूती और यूटिलिटी परियोजनाओं में IEEE 693 के अनुसार भूकंपीय योग्यता प्रमाणन की आवश्यकता होती है। एक सामान्य वेल्डेड स्किड भूकंपीय डिज़ाइन नहीं है।

फिर लॉजिस्टिक्स की बात आती है, जो किसी भी विद्युत पैरामीटर की तुलना में खरीदारों को अधिक बार आश्चर्यचकित करती है। भूतापीय क्षेत्र आमतौर पर लंबी, खराब सतह वाली पहुँच की सड़कों के माध्यम से पहुँचे जाते हैं, जिन पर प्रति एक्सल भार सीमा काफी कड़ी होती है। एक दूरस्थ क्षेत्र में पूरी तरह से असेंबल किए गए 40-टन इकाई को शिप करना असंभव हो सकता है। व्यावहारिक समाधान एक ऐसा डिज़ाइन है जो टुकड़ों में परिवहित किया जाए: टैंक को तेल के बिना शिप किया जाए, रेडिएटर्स को अलग से क्रेट में पैक किया जाए, बुशिंग्स को समर्पित केस में रखा जाए, और साइट पर असेंबली के लिए एक दस्तावेज़ित क्रम तैयार किया जाए जिसमें टॉर्क मान भी शामिल हों। हमारे तेल-आविष्ट ट्रांसफॉर्मर श्रेणी को दूरस्थ विद्युत उत्पादन परियोजनाओं के लिए नियमित रूप से इसी विन्यास में आपूर्ति की जाती है।

 

 

रायन इलेक्ट्रिक किस प्रकार एक इकाई को भूतापीय कार्य के लिए तैयार करती है

प्रत्येक भूतापीय आदेश के लिए एक मानक वितरण इकाई की तुलना में अलग विशिष्टता जाँच सूची का उपयोग किया जाता है। सामग्री प्रतिस्थापनों को सामग्री सूची में दर्ज किया जाता है, ताकि खरीदार उनकी जाँच कर सके: कोई चाँदी-लेपित संपर्क नहीं, सीलबंद तेल संरक्षण, सी5-एम लेपन, सत्यापित ऊँचाई-संबंधित अवरोधन, दस्तावेज़ीकृत भूकंप प्रतिरोधी स्थिरीकरण। फिर नियमित परीक्षण रिपोर्ट में चालू करने के लिए आवश्यक ठंडी प्रतिरोध और अनुपात डेटा शामिल होता है, जो वास्तविक टैप स्थितियों के आधार पर मापा गया होता है।

हम १,२०,००० वर्ग मीटर के सुविधा में निर्माण करते हैं, जिसमें १८० से अधिक उत्पादन एवं परीक्षण उपकरणों के सेट और ३७ पेटेंट हैं, तथा हमारे पास UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS और CE प्रमाणन कवरेज है। २०२३ से, रयान इलेक्ट्रिक ईटन के आधिकारिक संयुक्त उद्यम भागीदार के रूप में कार्य कर रहा है, और यह संबंध हमारे दस्तावेज़ीकरण मानक को और कड़ा कर दिया है। हम जो इकाइयाँ उच्च-संक्षारण, उच्च-ऊँचाई और दूरस्थ स्थलों पर भेजते हैं, वे डेटा केंद्र, ऊर्जा उपयोगिता और खनन ग्राहकों के लिए बनाई गई समान प्लेटफ़ॉर्म हैं, जो स्थल की वास्तविक परिस्थितियों के अनुसार निर्दिष्ट की गई हैं।

 

भूतापीय ट्रांसफ़ॉर्मर के लिए RFQ में क्या शामिल करें

हमें प्राप्त होने वाले अधिकांश भूतापीय RFQ में वोल्टेज, रेटिंग और प्रतिबाधा की सूची दी जाती है, और वहीं रुक जाती है। ये तीनों वस्तुएँ भूतापीय कार्यभार का वर्णन नहीं करतीं। इन सात अतिरिक्त इनपुट्स को जोड़ें, ताकि आपको प्राप्त होने वाला उद्धरण आपूर्तिकर्ताओं के बीच तुलनीय हो:

H2S सांद्रता। भाप या ब्राइन में मापी गई ppm, तथा यह भी कि क्या स्थल तटीय क्षेत्र में है।

स्थल का वातावरण और ऊँचाई। डिज़ाइन अधिकतम वातावरण (°C में) और समुद्र तल से ऊँचाई।

संक्षारण की श्रेणी और लेप प्रणाली। ISO 12944-2 श्रेणी और आवश्यक शुष्क फिल्म मोटाई।

लोड प्रोफ़ाइल और क्षमता कारक। अपेक्षित वार्षिक लोडेड घंटे, केवल नामपट्ट एकेवीए के आधार पर नहीं।

वाइंडिंग तापमान वृद्धि और हॉट स्पॉट सीमा। आप जो वृद्धि चाहते हैं, वह बताएँ, या आप आपूर्तिकर्ता से डिफ़ॉल्ट के औचित्य के लिए कहें।

भूकंपीय आवश्यकता। क्या IEEE 693 योग्यता आवश्यक है या साइट-विशिष्ट एंकरेज मानदंड लागू होते हैं।

परिवहन सीमाएँ। अधिकतम टुकड़े का भार, सड़क बाधाएँ, और यह कि क्या साइट पर असेंबली की अपेक्षा की जाती है।

 

अगली भूतापीय इकाई को निर्दिष्ट करने से पहले

हमें क्षेत्र के आँकड़े भेजें — H2S सांद्रता, वातावरण, ऊँचाई, भूकंपीय क्षेत्र और लोड प्रोफ़ाइल — और हमारी इंजीनियरिंग टीम एक विशिष्टता पत्रक के साथ वापस आएगी, जिसमें सामग्री प्रतिस्थापन, शीतलन गणना और परिवहन योजना दिखाई गई होगी। हम क्षेत्र में रेडिएटर बैंक को बदलने के बजाय कागज़ पर पेंट प्रणाली पर बहस करना पसंद करेंगे।

लेखक के बारे में: यह लेख रायन इलेक्ट्रिक (जियांगसू रायन ट्रांसफॉर्मर्स) की इंजीनियरिंग टीम द्वारा लिखा गया है, जो २००७ से उपयोगिता, डेटा केंद्र, नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन और औद्योगिक ग्राहकों के लिए कास्ट रेजिन, तेल-आविष्ट और पैड-माउंटेड ट्रांसफॉर्मर्स का निर्माण करती है। टीम प्रतिदिन IEEE C57 और IEC 60076 आवश्यकताओं के साथ काम करती है तथा विकासकर्ताओं और EPC ठेकेदारों को विशिष्टता, कारखाना परीक्षण और स्थल पर सुरक्षित स्थापना के माध्यम से सहायता प्रदान करती है।