उष्णकटिबंधीय जलवायु के लिए ट्रांसफॉर्मर: उच्च आर्द्रता, 35 °से वातावरण और संघनन के लिए विनिर्देशन

दो सप्ताह पहले, जोहोर के एक ईपीसी खरीदार ने हमें एक नए डेटा केंद्र कैंपस के लिए 2,000 kVA कैस्ट रेज़िन यूनिट का विनिर्देशन भेजा। कागज़ पर यह हमारे इनबॉक्स में अन्य सभी अनुरोधों जैसा लग रहा था। डिज़ाइन वातावरण को 40 °से लिखा गया था, जो लगभग शब्दशः टेक्सास के एक टेम्पलेट से कॉपी किया गया था। लेकिन उस टेम्पलेट ने वह आधा जलवायु छोड़ दिया जो यहाँ वास्तव में विफलताओं का कारण बनता है: 32 °से का दैनिक औसत, 90 % से अधिक आपेक्षिक आर्द्रता, और वार्षिक रूप से अधिकांश रातों में खुली धातु के तापमान को पार करने वाला ओसांक। एक उष्णकटिबंधीय जलवायु के लिए ट्रांसफॉर्मर यह तापमान अभ्यास नहीं है। यह एक आर्द्रता अभ्यास है, जिसमें एक तापीय शर्त संलग्न है।

 

क्यों उष्णकटिबंधीय जलवायु के लिए ट्रांसफॉर्मर यह कम गर्मी वाली मरुस्थल इकाई नहीं है

मरुस्थल कार्य का वर्णन करना आसान है: उच्चतम वातावरणीय तापमान, धूल, पराबैंगनी विकिरण, और तपती दोपहर तथा शीतल रात के बीच का व्यापक तापमान अंतर। उष्णकटिबंधीय कार्य डेटाशीट पर हल्का लग सकता है, परंतु यह वास्तव में विद्युत रोधन पर अधिक भार डालता है।

दक्षिण पूर्व एशिया में एक स्थल का अधिकतम तापमान ३४ °से हो सकता है, जो खाड़ी क्षेत्र के ५० °से से काफी कम है। परंतु यहाँ महीनों तक दैनिक औसत तापमान ३० से ३२ °से के बीच बना रहता है, और रात में केवल ३ से ५ केल्विन की कमी होती है। इस प्रकार, उपकरण को कभी भी लंबी शीतल पुनर्प्राप्ति अवधि नहीं मिलती, जो कुंडलन को ऊष्मा को छोड़ने और विद्युत रोधन के जूरन की दर को कम करने की अनुमति देती है। तापीय आयुष्य औसत तापमान और कुंडलन के गर्म स्थान पर निर्भर करती है, स्थल रिपोर्ट में दर्ज अधिकतम तापमान पर नहीं।

मांग की ओर से यह स्पष्ट होता है कि इसका अभी इतना महत्व क्यों है। जोहोर में डेटा केंद्रों की आपूर्ति बारह महीनों में लगभग दोगुनी होकर 2025 की दूसरी तिमाही तक 5.8 गीगावॉट हो गई, जबकि रिक्त स्थान की दर घटकर 1.1 प्रतिशत रह गई; उसी वर्ष के पहले छमाही में एशिया प्रशांत क्षेत्र में लगभग 13 गीगावॉट नए परियोजना घोषणाएँ दर्ज की गईं, जो पिछले वर्ष की तुलना में 160 प्रतिशत की वृद्धि है। देखें सिनहुआ द्वारा प्रकाशित नाइट फ्रैंक के निष्कर्ष । उनमें से प्रत्येक परिसर को ऐसे ट्रांसफॉर्मरों की आवश्यकता होती है जो उस जलवायु में सही ढंग से कार्य करें, किसी मानक पैटर्न के अनुसार नहीं।

यहीं पर मानकों का ढांचा अपनी उपयोगिता सिद्ध करता है। IEC 60076-2:2011 तरल-डूबे ट्रांसफॉर्मरों के लिए तापमान वृद्धि सीमाओं और उन्हें सिद्ध करने के लिए उपयोग की जाने वाली ऊष्मा-परीक्षण विधियों को परिभाषित करता है, और इसके 2011 संस्करण ने आवश्यकताओं में वाइंडिंग के गर्म-बिंदु तापमान वृद्धि की सीमा को शामिल किया, जो वह संख्या है जो वास्तव में यह निर्धारित करती है कि कागज की विद्युत रोधन सामग्री की यांत्रिक शक्ति कितनी तेज़ी से कम हो रही है। इसके पूर्ण क्षेत्र का विवरण IEC वेबस्टोर के IEC 60076-2 के पृष्ठ पर दिया गया है। IEC वेबस्टोर पृष्ठ IEC 60076-2 के लिए उष्णकटिबंधीय कार्य के दूसरे भाग—नमी—के लिए कोई तापमान-वृद्धि धारा नहीं है।

 

डिज़ाइन एम्बिएंट: ३५ °सी आपको वास्तव में क्या खर्च कराता है

प्रत्येक उष्णकटिबंधीय विनिर्देश में दो संख्याएँ शामिल होनी चाहिए: अधिकतम एम्बिएंट और मासिक औसत। हमारे पास आने वाले अधिकांश प्रश्नों में केवल पहली संख्या का उल्लेख किया जाता है। ३५ °सी अधिकतम के खिलाफ रेट किए गए उपकरण को यदि कोई औसत नहीं बताया गया हो, तो यह एक अपूर्ण ऑर्डर है, क्योंकि गर्मी-चलन गणना की जाँच औसत के आधार पर की जानी चाहिए।

यह भी वही स्थान है जहाँ शुष्क-प्रकार का मानक अधिकांश खरीदारों के विचार से अधिक उपयोगी बन गया है। IEC 60076-11:2018 शुष्क-प्रकार के बिजली ट्रांसफार्मरों पर लागू होता है जिनके लिए उपकरण का उच्चतम वोल्टेज ७२.५ kV तक और इसके समावेश के साथ होता है तथा जिनमें से कम से कम एक वाइंडिंग १.१ kV से ऊपर होती है, और इसके दूसरे संस्करण में नए जलवायु वर्ग प्रस्तुत किए गए थे तथा पहली बार ट्रांसफार्मर के स्थापना स्थान और उसके डिज़ाइन के लिए आवश्यक पर्यावरणीय वर्ग के बीच स्पष्ट संबंध निर्दिष्ट किया गया था। इसके क्षेत्र और परिवर्तनों का सारांश IEC वेबस्टोर पृष्ठ IEC 60076-11 पर सरल शब्दों में: अब मानक यह पूछता है कि इकाई कहाँ जा रही है, बजाय इसके कि कोई विनिर्देश दूसरे महाद्वीप से एक संख्या की प्रतिलिपि बना ले।

यह तुलना हम आंतरिक रूप से उपयोग करते हैं जब कोई खरीदार अभी तक साइट सर्वे नहीं करवा पाया है। ये संकेतात्मक डिज़ाइन सीमाएँ हैं, मापी गई साइट डेटा नहीं, लेकिन ये दिखाती हैं कि एक उष्णकटिबंधीय ऑर्डर को एक समशीतोष्ण टेम्पलेट से क्यों नहीं मूल्यांकित किया जा सकता।

डिज़ाइन इनपुट	समशीतोष्ण (मध्य यूरोप)	मरुस्थल (गल्फ)	उष्णकटिबंधीय (दक्षिण पूर्व एशिया)
अधिकतम वातावरणीय तापमान	३५ °से	४८ से ५० °से	३४ से ३६ °से
मासिक औसत वातावरणीय तापमान	२० से २५ °से	३० से ३५ °से	३० से ३२ °से
रात्रि के समय तापमान में गिरावट	१० से १५ के	१२ से १८ के	३ से ५ के
सापेक्ष आर्द्रता	६० से ७५ %	२० से ४० %	८० से ९५ %
प्रभावशाली तनाव	लोड साइक्लिंग	तापीय और धूल	संघनन और तापीय
विशिष्ट विफलता विधा	वाइंडिंग का आयु-संबंधित अपक्षय	विद्युतरोधन और शीतलन	नमी, संक्षारण, आंशिक डिस्चार्ज

जब हम जोहोर, हो ची मिन्ह शहर या जकार्ता के लिए कोई यूनिट कोट करते हैं, तो हीट-रन गणना साइट के मासिक औसत के आधार पर की जाती है और एनक्लोज़र के साथ हीटर पैकेज की कीमत भी उसी के साथ लगाई जाती है। जो खरीदार इस चरण को छोड़ देते हैं, वे आमतौर पर पहले मानसून के मौसम के दौरान, कारखाने में नहीं, इस अंतर को पहचानते हैं।

 

संघनन: वह विफलता मोड जो कभी भी किसी विनिर्देश में प्रकट नहीं होता है

एक उष्णकटिबंधीय विफलता रिपोर्ट पढ़ें और क्रम लगभग हमेशा एक जैसा ही होता है। दिन के दौरान गर्म, संतृप्त वायु एनक्लोज़र को भर देती है। रात को, इस्पात और वाइंडिंग की सतहें उनके चारों ओर की वायु की तुलना में तेज़ी से ठंडी हो जाती हैं, और उस वायु में मौजूद नमी सबसे ठंडी उपलब्ध सतह पर संघनित हो जाती है। पानी टर्मिनल बॉक्सों पर जमा हो जाता है, क्रीपेज पाथ्स के नीचे फैलता है, और तेल-डुबोए यूनिटों में, जिनका ब्रीदर समाप्त हो चुका होता है, यह अंततः तेल तक पहुँच जाता है।

विद्युत लक्षण सप्ताहों बाद प्रकट होता है। विद्युतरोधन प्रतिरोध कम हो जाता है, आंशिक डिस्चार्ज गतिविधि शुरू हो जाती है, और वाइंडिंग का तापमान कोई स्पष्ट भार कारण न होने पर भी बढ़ने लगता है।

 

 

हमारे कारखाने से निकलने वाली प्रत्येक उष्णकटिबंधीय इकाई को मानक रूप से संघनन पैकेज के साथ भेजा जाता है। प्रत्येक इकाई के साथ स्पेस हीटर और एक थर्मोस्टैट अलग सहायक आपूर्ति से जुड़े होते हैं, ताकि जब भी ट्रांसफॉर्मर डी-एनर्जाइज़्ड हो, एन्क्लोज़र का तापमान वातावरण से कुछ डिग्री ऊपर बना रहे—जो कि डेटा सेंटर के स्टैंडबाय फीड या मौसमी भार वाली वितरण इकाई के मामले में ठीक वही समय होता है जब क्षति अन्यथा हो सकती है। टर्मिनल बॉक्सों को गैस्केट किया गया है और उनके साथ अपना संघनन रोधी हीटर । नियमित परीक्षण के दौरान विद्युतरोधन प्रतिरोध को एक मिनट और दस मिनट के बाद रिकॉर्ड किया जाता है, इसलिए इकाई को पैक करने से पहले ध्रुवीकरण सूचकांक रिकॉर्ड में दर्ज हो जाता है।

तेल-डूबे यूनिट्स पर सबसे महत्वपूर्ण निर्णय तेल संरक्षण प्रणाली का होता है। एक हर्मेटिकली सील्ड टैंक तेल को आर्द्र वायु के संपर्क से पूरी तरह अलग रखता है; सिलिका जेल ब्रीदर के साथ एक कंज़र्वेटर डिज़ाइन उस ब्रीदर के निरंतर रखरखाव पर निर्भर करता है। पतली रखरखाव टीम वाले उष्णकटिबंधीय स्थलों पर, हम खरीदारों को सील्ड डिज़ाइन की ओर मोड़ते हैं, जब तक कि तेल का आयतन वास्तव में कंज़र्वेटर की आवश्यकता नहीं करता हो।

 

आवरण, आईपी रेटिंग और आर्द्र वायु में प्रयुक्त सामग्री

आर्द्रता एक डिज़ाइन संघर्ष पैदा करती है जो किसी समशीतोष्ण विशिष्टता में कभी उभरता नहीं है। आप आर्द्र वायु के प्रति बंद आवरण चाहते हैं, लेकिन एक बंद शुष्क-प्रकार का आवरण उन वाइंडिंग्स से ऊष्मा को दूर ले जाने वाले वायु प्रवाह को सीमित कर देता है और ट्रांसफॉर्मर डिरेटिंग । यही कारण है कि संघनन रोधी हीटर और फ़िल्टर किया गया वेंट आमतौर पर एक-एक करके निर्दिष्ट करने के बजाय एक साथ डिज़ाइन किए जाने चाहिए।

हम इस संघर्ष को दो तरीकों में से एक से सुलझाते हैं। छोटी यूनिट्स को उच्च आईपी रेटिंग वाला आवरण, फ़िल्टर किया गया वेंटिलेशन और एक हीटर पैकेज दिया जाता है, जिसमें एक सीमित ट्रांसफॉर्मर डिरेटिंग निरंतर रेटिंग में। बड़े यूनिट्स को मौसम-प्रतिरोधी वेंटिलेशन, कीट जाल, सकारात्मक ड्रेनेज पाथ, वाइंडिंग्स पर आंतरिक स्क्रीन और एनक्लोज़र के आयतन के अनुसार आकारित हीटर्स के साथ सुसज्जित किया जाता है, ताकि खड़े पानी और कीटों को रोका जा सके जबकि वायु प्रवाह बना रहे।

संक्षारण दूसरा धीमा विफलता कारक है। गर्म-डुबोए गए जस्ती फ्रेम, स्टेनलेस स्टील के फास्टनर्स और एक परिभाषित संक्षारण श्रेणी के आधार पर चुनी गई फिनिश प्रणाली मानसून जलवायु में सेवा जीवन के लिए मोटी पेंट फिल्म की तुलना में अधिक कारगर है। यह जानना महत्वपूर्ण है कि: IEC 60076-11:2018 सूचियाँ आईएसओ १२९४४-६ अपने आवश्यक संदर्भों में से एक है, अतः संक्षारण सुरक्षा श्रेणी पहले से ही शुष्क-प्रकार की चर्चा का हिस्सा है, न कि कोई वैकल्पिक अतिरिक्त।

शुष्क प्रकार बनाम तेल-डूबे चुनाव का स्वयं का झुकाव उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में बदल जाता है। कास्ट रेज़िन वाइंडिंग्स नमी के प्रति अप्रभावित होती हैं, जबकि खुली कागज़ की विद्युतरोधन परत ऐसी नहीं होती; इसीलिए दक्षिणपूर्व एशिया में आंतरिक स्विचरूम्स में कास्ट रेज़िन और वीपीआई इकाइयाँ प्रमुखता से उपयोग में लाई जाती हैं। बाहरी उपयोग के लिए, एक सील किए गए टैंक और उचित रूप से निर्दिष्ट समापन के साथ तेल-डूबी इकाई अभी भी लगभग ५ एमवीए से ऊपर के लिए आर्थिक रूप से अधिक उपयुक्त विकल्प है।

 

परीक्षण के साक्ष्य और प्रमाणन जिन्हें माँगा जाना चाहिए

ए उष्णकटिबंधीय जलवायु के लिए ट्रांसफॉर्मर केवल एक प्रमाणपत्र पर इसे स्वीकार नहीं किया जाना चाहिए। उसके पीछे के दस्तावेज़ों की माँग करें:

• ऊष्मा-चलन रिकॉर्ड, जिस पर वातावरणीय मान्यता मुद्रित हो
• नियमित परीक्षण के दौरान ली गई विद्युतरोधन प्रतिरोध और ध्रुवीकरण सूचकांक की माप
• शुष्क प्रकार की इकाइयों पर आंशिक विसर्जन माप
• तेल-डूबी इकाइयों में तेल की नमी सामग्री (पीपीएम में), भरने से पहले और प्रसंस्करण के बाद
• वह संक्षारण श्रेणी जिसके लिए समापन प्रणाली को निर्दिष्ट किया गया था

प्रमाणन के बाद, शुष्क-प्रकार की इकाइयों के उत्तर अमेरिकी सूचीकरणों की समीक्षा UL 1561 या UL 1562 के आधार पर की जाती है, और कनाडा के लिए लागू CSA आवश्यकताओं के आधार पर। हमारी स्वयं की प्रयोगशाला CNAS-प्रमाणित है और इसमें दोहरे 35 kV और 110 kV परीक्षण बे हैं, इसलिए नियमित परीक्षण और ऊष्मा परीक्षण आंतरिक रूप से किए जाते हैं और दर्ज किए जाते हैं, तथा तृतीय-पक्ष प्रेक्षकों को उपस्थित होने का आमंत्रण दिया जाता है।

 

रायन इलेक्ट्रिक में उष्णकटिबंधीय-तैयार इकाइयों का निर्माण कैसे किया जाता है

रायन इलेक्ट्रिक 2007 से एक 120,000 वर्ग मीटर उत्पादन क्षेत्र से ट्रांसफॉर्मरों का निर्माण कर रही है और अब दक्षिण-पूर्व एशिया, मध्य पूर्व, अफ्रीका और अमेरिका के 80 से अधिक देशों को निर्यात करती है। उच्च आर्द्रता वाले बाज़ारों में डेटा केंद्र और उपयोगिता परियोजनाओं पर कार्य करने के कारण उष्णकटिबंधीय पैकेज को एक मानक विन्यास के रूप में विकसित किया गया है, न कि एक विशेष: कास्ट रेजिन या VPI वाइंडिंग्स, गैस्केट युक्त और तापित टर्मिनल बॉक्स, स्पेस हीटर और एक संघनन रोधी हीटर अलग सहायक आपूर्ति पर सर्किट, कीट-छानने वाले वेंटिलेशन के साथ सकारात्मक ड्रेनेज, और साइट की संक्षारण श्रेणी के खिलाफ निर्दिष्ट फिनिश प्रणाली।

2023 से हम ईटन के संयुक्त उद्यम साझेदार के रूप में कार्य कर रहे हैं, जिससे संयंत्र में एक डिजिटलीकृत उत्पादन लाइन और प्रक्रिया नियंत्रण का दूसरा सेट लाया गया। आर्द्र जलवायु वाले क्षेत्र में कोई खरीदार इसका व्यावहारिक लाभ यह पाता है कि विशिष्टता और डिज़ाइन समीक्षा के बीच का समय छोटा हो जाता है, क्योंकि एन्क्लोज़र, हीटर और फ़िनिश के निर्णय उसी टीम द्वारा अंतिम रूप दिए जाते हैं जो वाइंडिंग का निर्माण करती है।

यदि आपका प्रोजेक्ट कहीं भी स्थित है जहाँ सापेक्ष आर्द्रता वर्ष के अधिकांश समय के लिए 80% से ऊपर बनी रहती है, तो कृपया हमें साइट की वातावरणीय प्रोफ़ाइल भेजें और हम केवीए के उद्धरण देने से पहले तापीय और आर्द्रता गणनाएँ करेंगे। कृपया हमें मासिक औसत, अधिकतम मान बताएँ, और यह भी बताएँ कि यूनिट का उपयोग वर्ष भर किया जाएगा या केवल मौसम के दौरान। ये तीनों उत्तर डिज़ाइन को केवीए आंकड़े की तुलना में अधिक प्रभावित करते हैं।

चाहे आप एक उष्णकटिबंधीय जलवायु के लिए ट्रांसफॉर्मर डेटा सेंटर कैंपस, यूटिलिटी सबस्टेशन या औद्योगिक संयंत्र के लिए, हमारे अनुप्रयोग इंजीनियर आपकी परियोजना के लिए आवश्यक गर्मी-चलन जाँच, आवरण और हीटर प्रस्ताव, तथा परीक्षण साक्ष्य सूची वापस कर देंगे। अपने साइट डेटा के साथ टीम तक पहुँचने के लिए रायन इलेक्ट्रिक संपर्क पृष्ठ का उपयोग करें।

 

लेखक के बारे में। यह लेख रायन इलेक्ट्रिक (जियांगसू रायन इलेक्ट्रिक कंपनी लिमिटेड) की अनुप्रयोग इंजीनियरिंग टीम द्वारा तैयार किया गया है, जो दक्षिण पूर्व एशिया, मध्य पूर्व और अफ्रीका में उच्च आर्द्रता और उच्च वातावरण वाली परियोजनाओं के लिए ट्रांसफॉर्मर विनिर्देशन में ईपीसी ठेकेदारों, यूटिलिटीज़ और डेटा सेंटर विकासकर्ताओं का समर्थन करती है। यह टीम उष्णकटिबंधीय और मरुस्थलीय कार्य के लिए विद्युत रोधन प्रणालियों, आवरण डिज़ाइन और कारखाना परीक्षण को कवर करती है।