ऑफशोर विंड ट्रांसफॉर्मर विनिर्देश: नमक के छींटे, प्लेटफ़ॉर्म का भार और कन्वर्टर हार्मोनिक्स

एक प्लेटफ़ॉर्म ठेकेदार ने हमें एक १३२ केवी एक्सपोर्ट यूनिट विनिर्देश भेजा था, जिसमें विद्युत आवश्यकताओं के नब्बे पृष्ठ और परिवहन के बारे में केवल एक पंक्ति थी: अधिकतम उठाने का भार, २४० टन। हमारी पहली डिज़ाइन का तेल-भरा भार २६२ टन था। हमने टैंक को फिर से बनाया, कंज़र्वेटर को विभाजित किया और २३८ टन में शिप किया। विद्युत विनिर्देश कभी नहीं बदला। डिज़ाइन का निर्णायक अंक एक क्रेन सीमा थी।

ऑफशोर विंड ऐसे रिकॉर्ड बनाती रहती है जिन्हें भूमि-आधारित खरीद टीमें अभी तक पकड़ नहीं पाई हैं। २०२५ में, दुनिया भर में ९.३ जीडब्ल्यू नई ऑफशोर क्षमता को ग्रिड से जोड़ा गया , जिससे वैश्विक कुल क्षमता ९२.५ जीडब्ल्यू हो गई, और स्थापित औसत टरबाइन पहली बार १० एमडब्ल्यू से अधिक हो गई, अनुसार जीडब्ल्यूईसी की वैश्विक ऑफशोर विंड रिपोर्ट २०२६ प्रत्येक मेगावॉट उस आँकड़े में कम से कम दो ट्रांसफॉर्मरों से होकर गुजरता है: टरबाइन या एरे प्लेटफॉर्म पर एक स्टेप-अप इकाई, और एक एक्सपोर्ट ट्रांसफॉर्मर जो सबमरीन केबल के लिए संग्रह वोल्टेज को १३२ केवी या २२० केवी तक बढ़ा देता है।

आज ऑर्डर की गई अधिकांश एक्सपोर्ट इकाइयाँ भूमि-आधारित शक्ति ट्रांसफॉर्मर की तरह निर्दिष्ट की जाती हैं, किंतु भारी पेंट प्रणाली के साथ। यहीं पर परियोजनाओं को नुकसान पहुँचता है। तीन प्रतिबंध एक ऑफशोर विंड ट्रांसफॉर्मर को किसी भी भूमि पर घेरे गए यार्ड में स्थित वस्तु से अलग करते हैं: नमक, भार, और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स का हार्मोनिक संकेत।

 

 

कलेक्टर ड्यूटी और एक्सपोर्ट ड्यूटी एक ही कार्य नहीं हैं

 

एक कलेक्टर ट्रांसफॉर्मर ३३ केवी या ६६ केवी पर कार्य करता है और आठ से पंद्रह टरबाइनों के संयुक्त उत्पादन को देखता है। एक एक्सपोर्ट ट्रांसफॉर्मर चरण जो वोल्टेज को संचरण स्तर तक बढ़ाते हैं — आमतौर पर १३२ केवी, २२० केवी या २७५ केवी — और पूरे विंड फार्म को एक संपत्ति के माध्यम से ले जाते हैं। १ जीडब्ल्यू के प्रोजेक्ट में यह आमतौर पर ३०० एमवीए वर्ग की दो या तीन इकाइयों को समानांतर में चलाने का अर्थ होता है, या एकल ४०० एमवीए इकाई जिसके पास एक बैकअप रणनीति होती है जिसे अधिकांश स्वामी औचित्यपूर्ण नहीं मानते।

ड्यूटी प्रोफाइल वह है जो डिज़ाइन को बदलता है। एक थर्मल संयंत्र में भूमि-आधारित जनरेटर स्टेप-अप इकाई दशकों तक स्थिर ८५–९५% लोड पर चलती है। एक ऑफशोर इकाई हवा के अनुसार कार्य करती है: ४०% औसत लोडिंग, लंबे समय तक २०% पर, फिर हवा चलने और एक्सपोर्ट केबल उपलब्ध होने पर सप्ताहों तक १००% पर। इस प्रकार का थर्मल साइक्लिंग इन्सुलेशन और क्लैंपिंग संरचना को उस तरह से काम करता है जिसे बेस-लोड इकाई कभी अनुभव नहीं करती है हम इसी कारण से वाइंडिंग क्लैंप दबाव और कोर बोल्ट टॉर्क को निरंतर ड्यूटी के बजाय साइक्लिक ड्यूटी के लिए सेट करते हैं।

प्रतिबाधा एक शामिल निर्णय है। १८० एमवीए, २२०/६६ केवी इकाई पर १२.५% प्रतिबाधा प्लेटफ़ॉर्म स्विचगियर पर दोष धारा को सीमित करती है, लेकिन यह भार के अधीन वोल्टेज ड्रॉप को भी बढ़ाती है और प्रतिक्रियाशील शक्ति को अवशोषित करती है जिसे प्लेटफ़ॉर्म के पास बदलने के लिए लगभग कोई स्थान नहीं होता। अतः प्रतिबाधा को ट्रांसफ़ॉर्मर के डिज़ाइन को अंतिम रूप देने से पहले केबल और स्विचगियर इंजीनियरों के साथ सहमति में लेना आवश्यक है। ध्यान दें कि आईईसी/आईईईई ६००७६-१६ ७२.५ केवी तक पवन टरबाइन अनुप्रयोगों के लिए ट्रांसफ़ॉर्मरों को शामिल करता है; निर्यात इकाई सामान्यतः इसके दायरे से बाहर आती है और आईईसी ६००७६-१ के अनुसार, एक परियोजना पूरक के साथ निर्दिष्ट की जाती है।

नमकीन छिड़काव: संक्षारण सुरक्षा एक विनिर्देश है, रंग का नाम नहीं

 

ऑफशोर वातावरण को आईएसओ १२९४४ के अंतर्गत सी५-एम या सीएक्स के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। यह वर्गीकरण कोई सजावट नहीं है: यह न्यूनतम शुष्क फिल्म मोटाई, एक कोटिंग प्रणाली और परीक्षण अवधि निर्धारित करता है — आमतौर पर सी५-एम के लिए १,४४० घंटे का तटस्थ नमकीन छिड़काव और सीएक्स के लिए इससे काफी अधिक। उत्तर सागर के एक प्लेटफ़ॉर्म पर दो या तीन वर्षों के भीतर एक भूमि-आधारित सी३ प्रणाली के अनुसार रंगे गए टैंक के वेल्ड टोज़ पर बुलबुले दिखाई देंगे।

एक कार्ययोग्य सी५-एम प्रणाली में लगभग ८० माइक्रोमीटर की मोटाई का ज़िंक-समृद्ध प्राइमर, १२० माइक्रोमीटर की मोटाई की एपॉक्सी इंटरमीडिएट कोट और ६० माइक्रोमीटर की मोटाई की पॉलीयूरेथेन टॉपकोट शामिल होती है — कुल मिलाकर लगभग २६० माइक्रोमीटर। सीएक्स के लिए यही स्टैक ३२० माइक्रोमीटर या उससे अधिक तक बढ़ जाता है, और प्रत्येक वेल्ड, बोल्ट और किनारे पर स्ट्राइप कोट्स का उपयोग किया जाता है, क्योंकि ये वे स्थान हैं जहाँ संक्षारण सुरक्षा मोटाई सबसे पहले कम हो जाती है।

रंग लगाना काम का आधा हिस्सा है। गर्म-डुबोए गए जस्तीकृत या 316 स्टेनलेस स्टील के फिटिंग्स, स्टेनलेस स्टील के फास्टनर्स और एल्युमीनियम कूलर्स के बीच अलगाव वॉशर्स, नमक युक्त वायु को कंज़र्वेटर के अंदर प्रवेश करने से रोकने वाला ब्रीदर, और मॉनिटरिंग उपकरणों के लिए IP66 कैबिनेट्स — ये सभी एक ही धारा में शामिल होने चाहिए। हमारे कारखाने में, प्लेटफ़ॉर्म ठेकेदारों के साथ बहस लगभग कभी भी वाइंडिंग को लेकर नहीं होती है। यह तो इस बात पर होती है कि क्या नामपट्टिका ब्रैकेट, अर्थिंग बॉसेज़ और केबल ग्लैंड प्लेट को कोटिंग के कार्यक्रम में शामिल किया गया था।

भार और प्लेटफ़ॉर्म इंटरफ़ेस

 

प्लेटफ़ॉर्म डेक का भार ऊपरी संरचना और स्थापना जहाज़ के क्रेन द्वारा निर्धारित एक निश्चित सीमा के भीतर होता है। ट्रांसफ़ॉर्मर आमतौर पर उस डेक पर सबसे भारी एकल वस्तु होता है, और उठाने की सीमा से ऊपर का प्रत्येक किलोग्राम डिज़ाइन से हटाया जाना चाहिए — इसे क्रेन ऑपरेटर के साथ बातचीत से नहीं बदला जा सकता। तालिका 1 एक 180 MVA, 220/66 kV निर्यात इकाई के लिए एक वास्तविक विभाजन देती है। ये आंकड़े सार्वभौमिक नहीं हैं, बल्कि प्रतिनिधिक हैं, लेकिन अनुपात समान रहते हैं।

घटक	प्राय: द्रव्यमान (टन)
कोर और वाइंडिंग्स	104
टैंक, कवर और स्टिफनर्स	42
इनसुलेटिंग ऑयल	58
रेडिएटर और शीतलन पंखे	12
बुशिंग और सहायक उपकरण	6
आधार फ्रेम और जैकिंग पैड	4
कुल, तेल-भरा	226

उस सारणी से दो निर्णय निकलते हैं। पहला, यह कि इकाई तेल-भरी अवस्था में या ड्रम में तेल के साथ तेल-निकासित अवस्था में परिवहित की जाए। तेल निकालने से उठाने के भार में ५०–६० टन की कमी हो जाती है, जो एक मानक क्रेन और भारी-उठान क्रेन के बीच का अंतर हो सकता है; इसकी कीमत नाइट्रोजन ब्लैंकेटिंग, परिवहन ब्रेसिंग और प्लेटफ़ॉर्म पर लंबी आवंटन प्रक्रिया है। दूसरा, गुरुत्वाकर्षण केंद्र कहाँ स्थित है। CoG चिह्न, उठाने के लग की स्थितियाँ और जैकिंग पैड संरचनात्मक इंजीनियर के लिए आरेख समीक्षा के समय, न कि शिपमेंट के समय, आवश्यक इंटरफ़ेस डेटा हैं।

 

 

परिवहन भार अपने स्वयं के डिज़ाइन मामले हैं। परियोजना विनिर्देशों में आमतौर पर यह आवश्यकता होती है ३ g ऊर्ध्वाधर और २ g अनुदैर्ध्य त्वरण समुद्री परिवहन के दौरान, जो अधिकांश यूरोपीय स्थलों पर भूकंपीय स्थिति से अधिक गंभीर होती है। कोर क्लैंपिंग, वाइंडिंग क्लैंपिंग और टैंक के आंतरिक ब्रेसिंग की जाँच इसके विरुद्ध की जानी चाहिए, और यह जाँच डिज़ाइन रिपोर्ट में होनी चाहिए, न कि शिपिंग नोट में।

कन्वर्टर हार्मोनिक्स और थर्मल मार्जिन

 

आधुनिक ऑफशोर विंड फार्म पर एक निर्यात ट्रांसफॉर्मर को लंबे समय तक शुद्ध साइन वेव नहीं देखना पड़ता है। एचवीडीसी लिंक्स, स्टैटकॉम्स और टरबाइन कन्वर्टर्स हार्मोनिक्स उत्पन्न करते हैं, जो भंवर हानि के माध्यम से वाइंडिंग को गर्म करते हैं, और स्पेक्ट्रम नेटवर्क कॉन्फ़िगरेशन के साथ बदलता है। आईईईई सी57.110 हार्मोनिक हानि गुणक की गणना के लिए निर्देश देता है; व्यावहारिक परिणाम या तो डे-रेटिंग है या उन्नत शीतलन वर्ग है।

यह वह हिस्सा है जिसे अधिकांश खरीदार याद कर लेते हैं। शीतलन वर्ग एक निश्चित लेबल नहीं है। फैन चल रहे होने पर एक ONAN/ONAF इकाई १८० एमवीए ले सकती है, लेकिन फैन बंद होने पर केवल १३० एमवीए ले सकती है। यदि प्लेटफ़ॉर्म को N+1 फैन अतिरेक की आवश्यकता है, तो ट्रांसफ़ॉर्मर को एक शीतलन समूह के सेवा से बाहर होने की स्थिति में अपनी रेटिंग का प्रदर्शन करना होगा — और यह आवश्यकता रेडिएटर के क्षेत्रफल, टैंक के आयामों और अंततः क्रेन द्वारा उठाए जाने वाले भार को बदल देती है। शीतलन, भार और रेटिंग एक ही समस्या है, तीन नहीं।

तापमान वृद्धि वह संख्या है जिसके आधार पर आपको आपूर्तिकर्ता को बाध्य करना चाहिए। ४०°से के वातावरण में ६५ के तापमान वृद्धि का विकल्प उदार लगता है, लेकिन जब इकाई ध्वनि-रोधी एन्क्लोज़र के अंदर स्थापित होती है जहाँ स्थानीय वायु तापमान ५०°से तक पहुँच जाता है, तो यह विकल्प कम उदार लगने लगता है। ऑफशोर इकाइयों के लिए अक्सर ६० के के डिज़ाइन या गारंटी में स्पष्ट वातावरण सुधार की आवश्यकता होती है, क्योंकि ६० के और ६५ के के बीच का अंतर लगभग निरंतर रेटिंग का आठ प्रतिशत होता है। कन्वर्टर हार्मोनिक्स इस मार्जिन को और अधिक मायने रखने वाला बनाएँ, कम मायने रखने वाला नहीं: हार्मोनिक नुकसान उसी गर्म स्थान पर पड़ते हैं जिसके खिलाफ गारंटी लिखी गई है।

कारखाना परीक्षण जो वास्तव में अपतटीय जीवनकाल की भविष्यवाणी करते हैं

 

एक नियमित परीक्षण प्रमाणपत्र साबित करता है कि यूनिट अपने डिज़ाइन के अनुरूप है। यह यह नहीं साबित करता कि यूनिट नमक और तापीय चक्र के पच्चीस वर्षों के अपतटीय कार्य को सहन करेगा। अपतटीय कार्य के लिए, अपतटीय पवन ट्रांसफॉर्मर पर कारखाना स्वीकृति परीक्षण में नीचे दिए गए आइटम शामिल होने चाहिए, जिन्हें मालिक के इंजीनियर या डीएनवी या ब्यूरो वेरिटास जैसे किसी तृतीय-पक्ष द्वारा देखा जाना चाहिए।

• प्रत्येक टैप पर अनुपात और ध्रुवता, तथा प्रत्येक चरण के लिए वाइंडिंग प्रतिरोध

• १००% और ५०% नामांकित धारा पर प्रतिबाधा और भार हानि, तथा नो-लोड हानि और धारा

• १००% और ११०% रेटिंग पर तापमान वृद्धि, जिसमें वाइंडिंग ढाल का रिकॉर्ड किया गया हो

• १.३ Um/√३ पर आंशिक डिस्चार्ज, जिसमें तेल-आधारित यूनिट्स के लिए १०० पीसी सीमा हो

• उच्च वोल्टेज वाइंडिंग पर बिजली का झटका, तथा टैंक का निर्वात और दबाव परीक्षण

• १ मीटर की दूरी पर ध्वनि स्तर, जो आमतौर पर इस रेटिंग पर ७५–८० डीबी(ए)

• तेल की परावैद्युत सामर्थ्य, तथा तापमान-वृद्धि परीक्षण के बाद डीजीए नमूना लेना

उनमें से दो को आमतौर पर मिलने वाले ध्यान से अधिक ध्यान देने की आवश्यकता होती है। आंशिक डिस्चार्ज वह सबसे अच्छा एकल संकेतक है जो एक वर्ष के चक्रण के बाद इन्सुलेशन दोषों को उजागर करता है। तापमान में वृद्धि के बाद — उससे पहले नहीं — डायलेक्ट्रिक गैस विश्लेषण (डीजीए) स्थानीय अत्यधिक तापन को पकड़ता है, जिसे थर्मोकपल कभी नहीं देख पाते हैं। हम प्रत्येक निर्यात-श्रेणी की इकाई पर दोनों परीक्षण करते हैं और मापे गए मानों को केवल एक पास मार्क के स्थान पर रिपोर्ट में शामिल करते हैं।

अफशोर विंड ट्रांसफॉर्मर विनिर्देश में क्या शामिल करना चाहिए

 

यदि आप किसी ऑफशोर विंड ट्रांसफॉर्मर के लिए विनिर्देश तैयार कर रहे हैं, तो ये पाँच धाराएँ सामान्य आवश्यकताओं के एक अतिरिक्त पृष्ठ से कहीं अधिक कार्य करती हैं।

• परिवहन के लिए भार सीमा और क्रेन लिफ्ट त्रिज्या, जिसे तेल की स्थिति के साथ स्पष्ट रूप से परिभाषित किया गया हो।

• आईएसओ १२९४४ श्रेणी के अनुसार कोटिंग प्रणाली, जिसमें कुल डीएफटी, स्ट्राइप कोट आवश्यकता और नमकीन छिड़काव अवधि शामिल हो।

• ठंडा करने की अतिरिक्त क्षमता, जिसे एक ठंडा करने वाले समूह के सेवा से बाहर होने की स्थिति में, प्लेटफ़ॉर्म के वास्तविक वातावरण में रेटिंग के रूप में व्यक्त किया गया हो।

• कन्वर्टर और एचवीडीसी आपूर्तिकर्ता द्वारा प्रदान किया गया हार्मोनिक स्पेक्ट्रम, जिसमें बोली में हानि कारक की गणना आवश्यक हो।

• एफएटी साक्ष्य अधिकार, पीडी सीमा, और तापमान-वृद्धि परीक्षण के बाद डीजीए नमूना लेने का बिंदु।

रायन इलेक्ट्रिक कहाँ फिट होता है

 

हमने २००७ से जियांगसू में तेल-आधारित और शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मर बनाए हैं, जो १२०,००० वर्ग मीटर के स्थल पर स्थित हैं जिसमें १८० से अधिक उत्पादन और परीक्षण उपकरणों के सेट और वाइंडिंग और कूलिंग डिज़ाइन को शामिल करने वाले ३७ पेटेंट हैं। २०२३ से हम एटन के आधिकारिक संयुक्त उद्यम भागीदार के रूप में कार्य कर रहे हैं, जिससे हमारे दस्तावेज़ीकरण और प्रक्रिया नियंत्रण को ग्राहक ऑडिट व्यवस्था के बजाय भागीदार ऑडिट व्यवस्था के अधीन कर दिया गया है।

तटीय और समुद्री परियोजनाओं के लिए कोटिंग आंतरिक रूप से लगाई जाती है, इसलिए सी५-एम प्रणाली और स्ट्राइप कोट्स हमारे नियंत्रण में रहते हैं, और प्रत्येक निर्यात-श्रेणी की इकाई को बे से निकलने से पहले आंशिक डिस्चार्ज माप और तापमान-वृद्धि के बाद डीजीए के लिए ले जाया जाता है। हमारे इंजीनियर टैंक डिज़ाइन को अंतिम रूप देने से पहले आपकी संरचनात्मक और केबल टीमों के साथ एक प्लेटफ़ॉर्म इंटरफ़ेस ड्राइंग सेट की समीक्षा करेंगे। यह बातचीत जितनी जल्दी होगी, वजन बचत उतनी ही कम लागत वाली होगी।

यदि आप किसी उपयोगिता, खनन या औद्योगिक परियोजना के लिए कोई ऑफशोर विंड ट्रांसफॉर्मर या तटीय निर्यात इकाई के लिए, रेटिंग, प्लेटफॉर्म वजन सीमा, वातावरणीय तापमान और हार्मोनिक स्पेक्ट्रम भेजें। हम वजन विभाजन, कोटिंग शेड्यूल और परीक्षण योजना के साथ जवाब देंगे — ये तीन दस्तावेज़ यह निर्धारित करते हैं कि क्या इकाई प्लेटफॉर्म पर फिट होगी, इससे पहले कि कोई मूल्य पर बहस करे। टीम तक पहुँचने के लिए ryan-transformers.com या [email protected] पर संपर्क करें।

लेखक के बारे में: यह लेख रायन इलेक्ट्रिक (जियांगसू रायन ट्रांसफॉर्मर्स) की ट्रांसफॉर्मर इंजीनियरिंग टीम द्वारा लिखा गया था, जो ईटन का संयुक्त उद्यम भागीदार और UL/CSA-प्रमाणित निर्माता है, जो उत्तर अमेरिका, यूरोप, मध्य पूर्व और दक्षिणपूर्व एशिया में उपयोगिता, नवीकरणीय और औद्योगिक परियोजनाओं के लिए तेल-आधारित, शुष्क-प्रकार और पैड-माउंटेड ट्रांसफॉर्मर्स का निर्माण करता है।