तेल-डूबे ट्रांसफॉर्मर सुरक्षा: बुखहोल्ज़ रिले, अधिक वर्तमान और अंतर विनिर्देश खरीदारों को जानना चाहिए

चिली के एक खनन ठेकेदार के लिए खरीद प्रबंधक ने जुलाई में हमें एक प्रश्न पूछा, जो खरीदारों के अनुमान से कहीं अधिक बार सुना जाता है: यदि वह हमारे कारखाने से १५ एमवीए का ऑर्डर देता है तेल में डूबा हुआ ट्रांसफार्मर तो क्या सुरक्षा उपकरण उसके साथ शामिल है, या उसे अलग से स्रोत करना होगा? संक्षिप्त उत्तर है कि दोनों। टैंक-माउंटेड उपकरण इकाई के साथ शिप किए जाते हैं, लेकिन रिले सेटिंग्स, सीटी अनुपात और ट्रिप लॉजिक को खरीदार के सुरक्षा इंजीनियर के साथ मिलकर तय किया जाता है — और जो अधिकांश क्षेत्र विफलताएँ हमें बुलाया जाता है, वे उस हैंडओवर पर आधारित होती हैं, न कि ट्रांसफॉर्मर पर।

सुरक्षा का एक ही कारण है: आंतरिक दोष के कारण ऊर्जा उत्पन्न होती है जिसे टैंक अनिश्चित काल तक धारण करने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है। सामान्य ७ प्रतिशत प्रतिबाधा के साथ, टर्मिनल्स पर बोल्टेड दोष के कारण धारा नामांकित रेटिंग से चौदह गुना से अधिक हो सकती है। टैंक के अंदर वाइंडिंग में शॉर्ट होने से यह ऊर्जा मिलीसेकंड में तेल में स्थानांतरित हो जाती है। सुरक्षा व्यवस्था का कार्य घटना का जल्दी पता लगाना है — विद्युत्, हाइड्रोलिक या तापीय रूप से — और टैंक के फटने या तेल के प्रज्वलित होने से पहले इकाई को डिस्कनेक्ट करना है।

 

तेल-मग्न ट्रांसफॉर्मर पर वास्तव में कौन सी सुरक्षा भेजी जाती है

ट्रांसफॉर्मर सुरक्षा एक तेल में डूबा हुआ ट्रांसफार्मर दो समूहों में विभाजित होता है। पहला, टैंक पर स्थापित उपकरण: मुख्य टैंक और कंज़र्वेटर के बीच के पाइप पर बुख़होल्ज़ गैस रिले, टैंक कवर पर दबाव राहत उपकरण, अलार्म संपर्कों के साथ तेल तापमान और वाइंडिंग तापमान सूचक, और तेल स्तर गेज। दूसरा, क्यूबिकल या सबस्टेशन पैनल में बाहरी सुरक्षा रिले: ओवरकरंट, डिफरेंशियल और अर्थ-फॉल्ट कार्य, जो प्राथमिक ओर के ब्रेकर को ट्रिप करते हैं।

यह विभाजन खरीदारों के लिए महत्वपूर्ण है। टैंक-माउंटेड उपकरण ट्रांसफॉर्मर के कार्यक्षेत्र का हिस्सा हैं — कारखाना उन्हें स्थापित करता है, वायर करता है और परीक्षण करता है। बाहरी रिले योजना आमतौर पर परियोजना सुरक्षा दर्शन में परिभाषित की जाती है, और उसकी सेटिंग्स उपयोगिता या ईपीसी के सुरक्षा इंजीनियर की होती हैं। हमारे द्वारा देखी गई सबसे आम गैप: खरीदार मान लेता है कि कारखाना का कार्यक्षेत्र रिले समन्वय को शामिल करता है, और सुरक्षा इंजीनियर मान लेता है कि ट्रांसफॉर्मर पूर्ण रूप से वायर किए गए सुरक्षा पैनल के साथ आया था। दोनों गलत समाप्त हो जाते हैं, और कमीशनिंग रुक जाती है।

 

बुखोल्ज़ रिले: एकमात्र उपकरण जो टैंक के अंदर देखता है

द बुखहोल्ज रिले यह मुख्य टैंक और कंज़र्वेटर को जोड़ने वाली पाइप में स्थित होता है, जो सामान्य सेवा के दौरान तेल से पूर्ण रूप से भरा होता है। यह दो अलग-अलग प्रकार की आपात स्थितियों को पहचानता है। धीमी खराबियाँ — जैसे विद्युत रोधन का आयु-संबंधित घटना, ढीला कनेक्शन, या छोटे आंशिक डिस्चार्ज — गैस उत्पन्न करती हैं, जो ऊपर उठकर रिले के कक्ष में एकत्रित हो जाती हैं। जब गैस का आयतन पहले चरण के दहलीज़ मान तक पहुँच जाता है, तो एक फ्लोट नीचे गिरता है और अलार्म संपर्क को बंद कर देता है। हिंसक खराबियाँ, जैसे कि वाइंडिंग्स के बीच फेज़-टू-फेज़ शॉर्ट, पाइप के माध्यम से तेल की एक तीव्र लहर को धकेलती हैं। यह लहर एक बैफल को झुका देती है और लगभग तुरंत ट्रिप संपर्क को बंद कर देती है, जो किसी भी नीचे की ओर स्थित विद्युत माप की तुलना में कहीं अधिक तीव्र है।

हमारे परीक्षण कक्ष में, प्रत्येक बुखहोल्ज रिले इसे माउंट करने से पहले बेंच-परीक्षण किया जाता है। हम निर्दिष्ट गैस मात्रा पर अलार्म फ्लोट के सही कार्य की पुष्टि करने के लिए तेल इनलेट के माध्यम से वायु इंजेक्ट करते हैं, फिर ट्रिप संपर्क के बंद होने और वायरिंग के मार्शलिंग बॉक्स तक पहुँचने की पुष्टि के लिए एक सर्ज परीक्षण चलाते हैं। संपर्क वायरिंग की तस्वीरें ली जाती हैं और एफएटी दस्तावेज़ीकरण में संग्रहीत की जाती हैं, क्योंकि दूरस्थ स्थल पर गलत तरीके से जुड़े अलार्म संपर्क के कारण एक तकनीशियन को ट्रेसिंग के लिए पूरा दिन लग जाता है। यह एक छोटी-सी बात लगती है। यह वही छोटी-सी बात है जो तय करती है कि पहली खराबी एक अलार्म होगी या एक अनावश्यक ट्रिप।

स्थापना का विवरण वह स्थान है जहाँ गैस रिले अपनी प्रतिष्ठा अर्जित करते हैं। रिले को स्तरित (लेवल) रूप से माउंट किया जाना चाहिए, और इसका तीर बर्तन (कंज़र्वेटर) की ओर इंगित करना चाहिए — सामान्य सेवा में तेल उसी दिशा में प्रवाहित होता है, और गैस भी उसी मार्ग से यात्रा करती है। हम एक ऐसी साइट पर गए थे जहाँ रिले को फ्लैंज गैसकेट के साथ स्थापित किया गया था, जिसमें एक दृश्यमान वायु का बुलबुला फँस गया था; अलार्म एक सप्ताह के भीतर संचित गैस के कारण सक्रिय हो गया, जो कभी भी किसी दोष से उत्पन्न नहीं हुई थी। तेल के नमूना लेने का बिंदु और रिले का परीक्षण वाल्व दो ऐसे फिटिंग हैं जिन्हें यूनिट को बॉक्स करने से पहले खोज लेना चाहिए, क्योंकि दोनों का उपयोग संचालन के पहले वर्ष के भीतर किया जाता है।

 

अधिक धारा और अंतर सुरक्षा: डिवाइस संख्याएँ क्या दर्शाती हैं

बाह्य रिले सुरक्षा ANSI/IEEE डिवाइस संख्याओं में व्यक्त की जाती है, और आप लगभग हर वितरण-श्रेणी के ऑर्डर पर तीन संख्याएँ देखेंगे: 50, 51 और 87T। 50यह तात्कालिक अधिक धारा है: यह भार से काफी अधिक दोष धारा पर तीव्रता से ट्रिप करता है। 51यह समय-विलंबित अतिप्रवाह है: यह नीचे की ओर के उपकरणों के साथ समन्वय करता है ताकि फीडर पर दोष को ट्रांसफार्मर के बजाय फीडर पर ही निष्क्रिय किया जा सके। 87T यह ट्रांसफार्मर अंतर-धारा सुरक्षा है: यह प्राथमिक वाइंडिंग में प्रवेश करने वाली धारा की तुलना द्वितीयक वाइंडिंग से बाहर निकलने वाली धारा से करता है, जिसे दोनों ओर के सीटी (CT) के माध्यम से मापा जाता है, और जब दोनों धाराएँ मेल नहीं खातीं तो ट्रिप कर देता है — यह टैंक के अंदर वाइंडिंग दोषों का सबसे तीव्र और विश्वसनीय रूप से पता लगाने का तरीका है।

द बिजली ट्रांसफार्मर की सुरक्षा के लिए आईईईई मार्गदर्शिका (आईईईई सी37.91-2021) में इसके क्षेत्र को 5 एमवीए से अधिक नाममात्र क्षमता वाले तीन-चरणीय इकाइयों के रूप में परिभाषित किया गया है जो 10 केवी से अधिक वोल्टेज पर संचालित होते हैं, और उस स्तर पर एक पूर्ण योजना — जिसमें अंतर-धारा सुरक्षा भी शामिल हो — की सिफारिश की गई है। उससे कम क्षमता के लिए, फ्यूज़ या समन्वित अतिप्रवाह रिले सामान्य अभ्यास हैं, जिसके कारण एक छोटी वितरण इकाई में अंतर-धारा सुरक्षा दुर्लभ होती है, जबकि एक 15 एमवीए बिजली ट्रांसफार्मर में यह आवश्यक होनी चाहिए। यदि आपका सुरक्षा अभियंता उस आकार से बड़ी इकाई के लिए अंतर-धारा सुरक्षा की माँग नहीं करता है, तो आपको यह पूछना चाहिए कि क्यों। यह मार्गदर्शिका एक सार्वजनिक संदर्भ सामग्री है और आपके अगले आरएफक्यू (RFQ) से पहले इसे पढ़ना उचित है।

सेटिंग दर्शन अपने आप में एक विषय है, लेकिन एक संख्या हर खरीदार के शब्दावली में शामिल हैः ट्रांसफार्मर घुसपैठ। जब एक तेल में डूबा हुआ ट्रांसफार्मर जब एक विद्युत प्रवाहन किया जाता है, तो चुंबकीय करंट विघटन से पहले पहले कुछ चक्रों के लिए आठ से बारह गुना रेटेड करंट तक पहुंच सकता है। उस स्तर से नीचे सेट एक त्वरित ओवरकंट्रेंट तत्व हर सामान्य ऊर्जा पर इकाई को ट्रिगर करता है। यही कारण है कि 50 तत्वों को इनरश के ऊपर सेट किया जाता है या बंद होने पर संक्षिप्त रूप से अवरुद्ध किया जाता है, क्यों 51 तत्वों को डाउनस्ट्रीम फीडर सुरक्षा के साथ समन्वयित किया जाता है, और क्यों अंतर रिले हार्मोनिक प्रतिबन्ध का उपयोग करते हैं वे इनरश को अनदेखा आपके आपूर्तिकर्ता इन सेटिंग्स को नहीं चुनते हैं; आपके सुरक्षा इंजीनियर करते हैं। ट्रांसफार्मर कारखाने को परीक्षण डेटा प्रतिबाधा, संतृप्ति वक्र, नो-लोड हानि प्रदान करना होगा जो समन्वय अध्ययन को संभव बनाता है।

 

दबाव में कमी, तापमान और तेल का स्तरः शेष योजना

तीन अतिरिक्त टैंक-माउंटेड उपकरणों का आपके विनिर्देश में एक पंक्ति में उल्लेख करना चाहिए। दबाव राहत उपकरण टैंक को वेंट करता है यदि आंतरिक दबाव गैस रिले की प्रतिक्रिया की तुलना में तेज़ी से बढ़ता है — इसे योजना का यांत्रिक सुरक्षा वाल्व माना जा सकता है। तेल तापमान सूचक और वाइंडिंग तापमान सूचक में अलार्म और ट्रिप संपर्क होते हैं, जो आमतौर पर शीर्ष-तेल तापमान के खिलाफ सेट किए जाते हैं, जो ६५ केल्विन के औसत वाइंडिंग उभार डिज़ाइन के अनुरूप होता है। और तेल स्तर गेज, जिसमें कम स्तर का अलार्म होता है, धीमी रिसाव को पकड़ता है जिन्हें गैस रिले नहीं पकड़ सकता, क्योंकि एक खाली हो रहे कंज़र्वेटर का ड्रेनिंग आमतौर पर एक सुरक्षा घटना बनने से पहले एक रखरखाव समस्या होती है।

एक आरएफक्यू बिंदु यहाँ: संपर्क सूची के लिए अनुरोध करें। प्रत्येक उपकरण को कितने स्पेयर अलार्म और ट्रिप संपर्क ले जाने हैं, यह निर्दिष्ट करें; क्या संपर्क आपके पैनल के डीसी नियंत्रण वोल्टेज (24, 48, 110 या 220 वी डीसी सामान्य हैं) के लिए रेटेड हैं; और क्या मार्शलिंग बॉक्स में टर्मिनल ब्लॉक, हीटर और ग्लैंड प्लेटें शामिल हैं। डिलीवरी के बाद संपर्कों का पुनर्स्थापना करना असामान्य रूप से महंगा होता है। उन्हें निर्दिष्ट करने में आरएफक्यू में केवल एक पंक्ति की आवश्यकता होती है।

 

वह कारखाना परीक्षण जो सुरक्षा के काम करने को सिद्ध करते हैं

सुरक्षा केवल उस वायरिंग के जितनी अच्छी होती है जो उसके पीछे होती है, इसलिए हम दो बार परीक्षण करते हैं। पहले नियमित विद्युत परीक्षण आते हैं, जो IEEE C57.12.00 : अनुपात, ध्रुवता, वाइंडिंग प्रतिरोध, नो-लोड और लोड नुकसान, प्रतिबाधा, और परावैद्युत परीक्षण के तहत किए जाते हैं। फिर सुरक्षा जाँच आती है जो किसी मानक नियमित परीक्षण सूची पर कभी नहीं दिखाई देती है: सीटी ध्रुवता और अनुपात सत्यापन, प्रत्येक अलार्म संपर्क से लेकर मार्शलिंग बॉक्स के टर्मिनल तक की निरंतरता, और एक प्राथमिक इंजेक्शन परीक्षण जिसमें हम सीटी के माध्यम से धारा प्रवाहित करते हैं ताकि यह सिद्ध किया जा सके कि रिले सही परिमाण और दिशा को देखता है।

 

 

पिछले साल, एक ग्राहक के तृतीय-पक्ष निरीक्षक ने दक्षिण पूर्व एशिया के लिए जा रही 20 MVA इकाई पर प्राथमिक इंजेक्शन के परीक्षण को देखने का अनुरोध किया। इस परीक्षण में मार्शलिंग बॉक्स के अंदर एक सीटी सेकेंडरी के विपरीत ध्रुवता (रिवर्स पोलैरिटी) के साथ जुड़े होने का पता चला। यह दोष कारखाने में ही पकड़ा गया, जिसकी मरम्मत दो घंटे में पूरी कर ली गई। यदि यह दोष स्थल पर पकड़ा गया होता, तो पहली बार बिजली आपूर्ति के समय डिफरेंशियल सुरक्षा प्रणाली में गलत संचालन होता — और ऐसी दावा वार्ता होती जिसे कोई भी करना नहीं चाहता। इसी कारण FAT के सुरक्षा अनुभाग को परीक्षण रिपोर्ट में हानि आंकड़ों के समान ही ध्यान देने की आवश्यकता होती है।

अब संख्यात्मक रिले वह कार्य करते हैं जिसके लिए पहले इलेक्ट्रोमैकेनिकल यूनिट्स की एक दीवार की आवश्यकता होती थी, और कई परियोजनाएँ ड्राई कॉन्टैक्ट के स्थान पर मॉडबस या आईईसी ६१८५० के माध्यम से रिले डेटा प्राप्त करती हैं। जो भी प्रोटोकॉल आप चुनें, कारखाने का प्रश्न वही बना रहता है: क्या सुरक्षा लूप का पूर्ण अंत से अंत तक परीक्षण किया गया है—सीटी टर्मिनल्स से लेकर ब्रेकर ट्रिप कॉइल तक? एक रिले पूर्णतः कॉन्फ़िगर किया गया हो सकता है, फिर भी यदि सीटी सेकेंडरी खुली है या ट्रिप वायर गलत टर्मिनल पर जुड़ी है, तो वह ट्रिप नहीं कर पाएगा—इसीलिए एफएटी में अंत से अंत तक परीक्षण, साइट पर उसी परीक्षण की तुलना में दस गुना सस्ता होता है।

 

आपके आरएफक्यू में शामिल करने के लिए छह प्रश्न

1. कौन-से सुरक्षा उपकरण कारखाने में ही लगाए गए और वायर किए गए हैं, और कौन-से ढीले (लूज़) भेजे जाते हैं?
2. बुखोल्ज़ रिले: ब्रांड और मॉडल; क्या अलार्म और ट्रिप चरणों का बेंच पर परीक्षण किया गया है, और क्या एफएटी फ़ाइल में उनकी तस्वीरें शामिल हैं?
3. सीटी: अनुपात, शुद्धता वर्ग (जैसे ५पी२० जैसा कोई सुरक्षा वर्ग), और ड्रॉइंग्स में ध्रुवता आरेख शामिल है?
4. तापमान, तेल स्तर और दबाव उपकरणों में भविष्य के एससीएडीए कनेक्शन के लिए अतिरिक्त संपर्क (स्पेयर कॉन्टैक्ट्स) हैं?
5. क्या कारखाने की परीक्षण रिपोर्ट में सीटी प्राथमिक इंजेक्शन और संपर्क निरंतरता शामिल है, या केवल दैनिक विद्युत परीक्षण?
6. इकाई के साथ कौन-से सुरक्षा दस्तावेज़ भेजे जाते हैं — वायरिंग आरेख, रिले मैनुअल, परीक्षण प्रमाणपत्र?

यह व्यवहार में इसलिए महत्वपूर्ण है। मध्य पूर्व में हमारे साथ काम करने वाले एक उपयोगिता खरीदार प्रत्येक उप-केंद्र आदेश को एक ही रिले प्लेटफ़ॉर्म और संपर्क विनिर्देशों के एक ही सेट पर मानकीकृत करता है। हमारी ओर से, यह मानकीकरण प्रत्येक इकाई के लिए समान वायरिंग अनुसूची, समान परीक्षण प्रक्रिया और समान स्पेयर पार्ट्स की सूची का अर्थ है, जिससे एफएटी कम हो जाता है और उसकी शुरूआती टीम को हस्तांतरण भरोसेमंद हो जाता है।

रायन इलेक्ट्रिक ने 2007 से एक 120,000 वर्ग मीटर की सुविधा में वितरण और शक्ति ट्रांसफॉर्मरों का निर्माण किया है, और 2023 में ईटन के साथ शुरू हुए साझेदारी के कारण हमारी घटक आपूर्ति और FAT अनुशासन वैश्विक उपयोगिताओं की अपेक्षाओं के अनुरूप बने हुए हैं। उपरोक्त प्रक्रियाओं का समर्थन 37 पेटेंट्स तथा UL, CSA, IEEE, DEKRA और CNAS प्रमाणन करते हैं — जिनमें से कोई भी आपके सुरक्षा इंजीनियर की सेटिंग्स को प्रतिस्थापित नहीं करता, लेकिन सभी उनके कार्य को आसान बनाते हैं।

यदि आप किसी उपयोगिता, खनन या औद्योगिक परियोजना के लिए कोई तेल में डूबा हुआ ट्रांसफार्मर निर्दिष्ट कर रहे हैं, तो कृपया अपनी जांच के साथ अपने लोड डेटा, प्रणाली वोल्टेज और सुरक्षा दर्शन भेजें। हमारे इंजीनियर खरीद आदेश देने से पहले सुरक्षा के क्षेत्र, परीक्षण कार्यक्रम और दस्तावेज़ीकरण पैकेज की पुष्टि करेंगे। हमारे संपर्क पृष्ठ का उपयोग करें या सीधे एक उद्धरण के लिए अनुरोध करें, और हम आपको उत्तर देंगे, कोई प्रचार पत्रक नहीं।

लेखक के बारे में यह मार्गदर्शिका रायन इलेक्ट्रिक की इंजीनियरिंग और निर्यात टीम द्वारा तैयार की गई है, जो 2007 में स्थापित एक चीन-आधारित ट्रांसफॉर्मर निर्माता है। यह टीम उत्तर अमेरिका, दक्षिण पूर्व एशिया, मध्य पूर्व और अफ्रीका में उपयोगिता, ईपीसी और औद्योगिक खरीदारों को अनुप्रयोग इंजीनियरिंग, प्रमाणन समर्थन और कारखाना परीक्षण प्रलेखन के माध्यम से सहायता प्रदान करती है।