ટ્રાન્સફોર્મર પ્રેશર રિલીફ અને ફોલ્ટ ડિટેક્શન સિસ્ટમ્સ

​​​​​​​

 

1. પરિચય

 

તેલમાં ડૂબેલા ટ્રાન્સફોર્મર્સ-માં, આંતરિક દબાણમાં ફેરફાર એ કામગીરીનો સામાન્ય ભાગ છે. લોડિંગ ચક્ર દરમિયાન ટ્રાન્સફોર્મર તેલ ગરમ થાય છે અને ઠંડુ થાય છે, ટાંકીની અંદર સીલબંધ ગેસની જગ્યા વિસ્તરે છે અને સંકુચિત થાય છે, જેના કારણે ટ્રાન્સફોર્મર એન્ક્લોઝરની અંદર ધીમે ધીમે દબાણમાં વધઘટ થાય છે. સામાન્ય ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓમાં, આ દબાણ ફેરફારો ધીમે ધીમે થાય છે અને તે મુખ્યત્વે આસપાસના તાપમાનની વિવિધતા અને ટ્રાન્સફોર્મર લોડિંગ સાથે સંકળાયેલા છે.

જો કે, આંતરિક વિદ્યુત ખામી સંપૂર્ણપણે અલગ દબાણ વર્તન બનાવે છે. વિન્ડિંગ નિષ્ફળતા અથવા આંતરિક આર્કિંગ જેવી ઘટનાઓ ઝડપથી અવાહક તેલને ગેસમાં વિઘટિત કરી શકે છે, ટાંકીની અંદર અચાનક દબાણ તરંગ ઉત્પન્ન કરે છે. કારણ કે આ ખામી-જનરેટેડ દબાણમાં વધારો મિલિસેકંડમાં થાય છે, ટ્રાન્સફોર્મર્સને માત્ર દબાણ રાહત ઉપકરણોની જ જરૂર નથી, પરંતુ આપત્તિજનક ટાંકી નિષ્ફળતા થાય તે પહેલાં અસામાન્ય દબાણ વર્તણૂકને ઓળખવામાં સક્ષમ સમર્પિત ફોલ્ટ ડિટેક્શન સિસ્ટમ્સની પણ જરૂર છે.

આ કારણોસર, આધુનિક ટ્રાન્સફોર્મર સંરક્ષણ પ્રણાલીઓને સામાન્ય રીતે બે મુખ્ય શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે:

• દબાણ રાહત સિસ્ટમો
• ફોલ્ટ ડિટેક્શન સિસ્ટમ્સ

આ સ્તરીય સુરક્ષા ફિલસૂફી IEEE C57 ધોરણો અને IEC 60076 ટ્રાન્સફોર્મર ડિઝાઇન પ્રેક્ટિસમાં વ્યાપકપણે પ્રતિબિંબિત થાય છે.

 

2. પ્રેશર રિલીફ વિ ફોલ્ટ ડિટેક્શન

 

જોકે ટ્રાન્સફોર્મર ઉદ્યોગમાં "પ્રેશર રિલિફ" અને "ફોલ્ટ ડિટેક્શન" શબ્દોનો ઉપયોગ કેટલીકવાર એકબીજાના બદલે થાય છે, તે મૂળભૂત રીતે અલગ અલગ કાર્યો કરે છે.

ટ્રાન્સફોર્મર પ્રેશર રિલીફ ડિવાઈસને યાંત્રિક વિકૃતિ અથવા ટ્રાન્સફોર્મર ટાંકીના ભંગાણને રોકવા માટે ટાંકીના અતિશય દબાણને શારીરિક રીતે મુક્ત કરવા માટે બનાવવામાં આવ્યું છે. આ ઉપકરણો મુખ્યત્વે દબાણની તીવ્રતાને પ્રતિસાદ આપે છે અને ટ્રાન્સફોર્મર પ્રેશર પ્રોટેક્શન સિસ્ટમનો પાયો બનાવે છે.

બીજી બાજુ, ફોલ્ટ ડિટેક્શન ડિવાઇસીસ, આંતરિક વિદ્યુત ખામી સાથે સંકળાયેલ દબાણ પરિવર્તનની ગતિ અથવા લાક્ષણિકતાઓનું નિરીક્ષણ કરે છે. દબાણ છોડવાને બદલે, તેઓ પાવર સિસ્ટમમાંથી ટ્રાન્સફોર્મરને અલગ કરવા માટે એલાર્મ અથવા ટ્રિપ સિગ્નલ જનરેટ કરે છે.

ટ્રાન્સફોર્મરનું કદ અને ફોલ્ટ એનર્જી લેવલ વધવાથી આ તફાવત વધુને વધુ મહત્ત્વપૂર્ણ બને છે.

 

કોષ્ટક 1 - દબાણ રાહત અને ખામી શોધ વચ્ચેનો તફાવત

3. ટ્રાન્સફોર્મર દબાણ રાહત ઉપકરણો

 

3.1 દબાણ રાહત વાલ્વ (PRV)​​​​​​​

પ્રેશર રીલીઝ વાલ્વ ટ્રાન્સફોર્મર ટાંકીને અંદરના વધુ પડતા દબાણ સામે રક્ષણ આપવા માટે રચાયેલ છે. એકવાર ટાંકીમાંનું દબાણ પ્રકાશનના દબાણ સુધી પહોંચે, વાલ્વ ગેસ છોડવા માટે આપમેળે ખુલશે જ્યાં સુધી દબાણ સુરક્ષિત દબાણ સુધી ઘટે નહીં. વધુમાં, જ્યારે પણ જરૂરી હોય ત્યારે, વપરાશકર્તાઓને આંતરિક દબાણ ઘટાડવા માટે ઓપરેટિંગ રિંગને ખેંચીને ટ્રાન્સફોર્મર એપ્લિકેશન્સમાં દબાણ રાહત વાલ્વને મેન્યુઅલી ચલાવવાની મંજૂરી આપવામાં આવે છે.

IEEE પ્રેક્ટિસ હેઠળ, PRV ટ્રાન્સફોર્મર ડિઝાઇન માટે લાક્ષણિક ક્રેકીંગ પ્રેશર આશરે 10 PSIG ±2 PSIG છે, જ્યારે CSA એપ્લીકેશન્સ ઘણીવાર નીચા દબાણ સેટિંગ્સનો ઉપયોગ કરે છે. દબાણ દૂર થયા પછી, ટ્રાન્સફોર્મર સિસ્ટમમાં દબાણ રાહત વાલ્વ ટ્રાન્સફોર્મર ટાંકીની અખંડિતતા જાળવવા માટે આપમેળે રિસીલ થાય છે.

 

તેના સરળ બાંધકામ અને વિશ્વસનીય કામગીરીને લીધે, પીઆરવીનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે:

• ધ્રુવ-માઉન્ટ કરેલ ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• પૅડ-માઉન્ટ કરેલ ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• તેલ-ડૂબેલા વિતરણ ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• નાના એકમ સબસ્ટેશન

 

મોટા ટ્રાન્સફોર્મર PRD સિસ્ટમોની સરખામણીમાં, PRVs સામાન્ય રીતે નીચલા kVA ટ્રાન્સફોર્મર્સ માટે પસંદ કરવામાં આવે છે જ્યાં દબાણમાં વધારો પ્રમાણમાં મધ્યમ અને અનુમાનિત હોય છે. ઘણા વિતરણ ટ્રાન્સફોર્મર એપ્લિકેશન્સમાં, ટ્રાન્સફોર્મર ટાંકીમાં PRV વાલ્વ મૂળભૂત યાંત્રિક દબાણ સંરક્ષણનું સૌથી સામાન્ય સ્વરૂપ છે.

3.2 દબાણ રાહત ઉપકરણ (PRD)

દબાણ રાહત ઉપકરણો (PRDs) આવશ્યકપણે દબાણ રાહત વાલ્વ્સ (PRVs) જેવા જ હેતુ પૂરા પાડે છે: તેઓ ટ્રાન્સફોર્મર ટાંકીને અતિશય આંતરિક દબાણથી સુરક્ષિત કરે છે. વ્યવહારમાં, જોકે, PRDs સામાન્ય રીતે મોટા પાવર રેટિંગ સાથે સંકળાયેલા છે. તમે સામાન્ય રીતે લગભગ 1,500 kVA થી નીચેના ટ્રાન્સફોર્મર્સ પર PRD ઇન્સ્ટોલ કરેલ નથી જોતા, જો કે જો એપ્લિકેશનને તેની જરૂર હોય તો નાના એકમો પર તેનો ઉપયોગ કરવામાં તકનીકી રીતે કંઈ ખોટું નથી.

મોટાભાગના PRDs ટ્રાન્સફોર્મર ટાંકીની ટોચ પર માઉન્ટ થયેલ છે, જ્યાં ખામીની સ્થિતિમાં આંતરિક ગેસ અથવા દબાણનું નિર્માણ ઝડપથી થઈ શકે છે.

પરિભાષા ગૂંચવણભરી હોઈ શકે છે કારણ કે "પ્રેશર રાહત ઉપકરણ" નો ઉપયોગ PRVs અને PRD બંને માટે સામાન્ય ઉદ્યોગ શબ્દ તરીકે થાય છે. મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, PRVs નો ઉપયોગ નાના વિતરણ ટ્રાન્સફોર્મર્સ પર થાય છે, જ્યારે PRDs મોટા એકમો અથવા એપ્લિકેશનો પર વધુ સામાન્ય છે જેને ઝડપી દબાણ પ્રતિભાવ અને ફોલ્ટ સંકેતની જરૂર હોય છે.

ટ્રાન્સફોર્મર પ્રેશર રિલીફ ડિવાઇસ PRV જેવું જ મૂળભૂત કાર્ય કરે છે - અતિશય આંતરિક દબાણને દૂર કરે છે - પરંતુ સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ પ્રવાહ ક્ષમતા, ઝડપી પ્રતિસાદ સમય, વિશ્વસનીય રીસીલિંગ કામગીરી અને વૈકલ્પિક એલાર્મ અથવા મોનિટરિંગ કાર્યો સાથે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે. અદ્યતન PRD ડિઝાઇન સચોટ ઓપનિંગ પ્રેશર, ટૂંકા ઓપરેટિંગ સમય, ભરોસાપાત્ર લાંબા- ગાળાની આઉટડોર કામગીરી, અને ભેજ, ધૂળ અને હવાના પ્રવેશ સામે અસરકારક સીલિંગ પ્રદાન કરે છે, હકારાત્મક ટાંકી દબાણ જાળવવામાં અને ટ્રાન્સફોર્મરની કામગીરીની વિશ્વસનીયતામાં સુધારો કરવામાં મદદ કરે છે.

 

કવર-માઉન્ટ કરેલ PRD નો એક મોટો ફાયદો મોનીટરીંગ ક્ષમતા છે. ઘણા ટ્રાન્સફોર્મર દબાણ રાહત ઉપકરણ એસેમ્બલીમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• વિઝ્યુઅલ સેમાફોર્સ અથવા ઓપરેશન સૂચકાંકો
• દૂરસ્થ એલાર્મ સંપર્કો
• SCADA-સુસંગત મોનિટરિંગ આઉટપુટ

 

આ PRD ને ખાસ કરીને યુટિલિટી સબસ્ટેશનો અને ઔદ્યોગિક પાવર સિસ્ટમ માટે યોગ્ય બનાવે છે જ્યાં રિમોટ મોનિટરિંગ જરૂરી છે.

PRD સામાન્ય રીતે લાગુ કરવામાં આવે છે:

• યુનિટ સબસ્ટેશન ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• મધ્યમ પાવર ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• મોટા પાવર ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• યુટિલિટી સબસ્ટેશન ટ્રાન્સફોર્મર્સ

 

મોટી યુટિલિટી એપ્લીકેશન માટે, ઇજનેરો મોટાભાગે આંતરિક ફોલ્ટ એનર્જી અને ઓઇલ વોલ્યુમના કારણે નાના PRVને બદલે પ્રેશર રિલિફ ડિવાઇસ ટ્રાન્સફોર્મર ગોઠવણી પસંદ કરે છે.

3.3 ફાટવું ડિસ્ક

રપ્ચર ડિસ્કનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ-એનર્જી ટ્રાન્સફોર્મર એપ્લિકેશન્સમાં અંતિમ કટોકટી દબાણ રાહત ઉપકરણો તરીકે થાય છે.

PRVs અથવા માનક PRDsથી વિપરીત, રપ્ચર ડિસ્ક એ બિન-રીસેટેબલ ઉપકરણો છે જે આંતરિક દબાણ ગંભીર મર્યાદા સુધી પહોંચે ત્યારે તરત જ વિસ્ફોટ કરવા માટે રચાયેલ છે. તેમનો પ્રાથમિક હેતુ આપત્તિજનક આંતરિક ખામીની ઘટનાઓ દરમિયાન ઝડપી સંપૂર્ણ-વિસ્તાર વેન્ટિંગ પ્રદાન કરવાનો છે.

 

કારણ કે ભંગાણની ડિસ્ક ઓપરેશન પછી બદલવી આવશ્યક છે, તે સામાન્ય રીતે આ માટે આરક્ષિત છે:

• મોટા પાવર ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• ફર્નેસ ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• ટ્રેક્શન ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• ઉચ્ચ ખામી-સ્તરની ઔદ્યોગિક સિસ્ટમો

એન્જિનિયરિંગ પ્રેક્ટિસમાં, ભંગાણ ડિસ્ક યાંત્રિક દબાણ સંરક્ષણના ઉચ્ચતમ સ્તરનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

4. ટ્રાન્સફોર્મર ફોલ્ટ ડિટેક્શન ડિવાઇસીસ

 

4.1 આંતરિક ફોલ્ટ ડિટેક્ટર (IFD)

આંતરિક ફોલ્ટ ડિટેક્ટર્સ (IFDs) નો ઉપયોગ પોલ-માઉન્ટેડ અને પેડ-ટ્રાન્સફોર્મર્સ પર એક સરળ પરંતુ અત્યંત અસરકારક ક્ષેત્ર સુરક્ષા ઉપકરણ તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે.

IFD ટ્રાન્સફોર્મર ટાંકીની અંદર આર્સિંગ ફોલ્ટ્સને કારણે અચાનક આંતરિક દબાણમાં વધારો શોધી કાઢે છે. જ્યારે સક્રિય થાય છે, ત્યારે એક તેજસ્વી રંગીન દ્રશ્ય સૂચક પૉપ આઉટ થાય છે, જે યુટિલિટી ક્રૂને તરત જ ઓળખવાની મંજૂરી આપે છે કે ટ્રાન્સફોર્મરમાં આંતરિક ખામી છે અને તેને ફરીથી ઉર્જા-કરવી જોઈએ નહીં.

 

આધુનિક IFD સિસ્ટમ્સનો એક મોટો ફાયદો એ છે કે ઘણી ડિઝાઇનો એક જ ઉપકરણમાં ટ્રાન્સફોર્મર એસેમ્બલીમાં પ્રમાણભૂત IEEE અથવા CSA સુસંગત PRV ને સંકલિત કરે છે, સંયોજન:

• દબાણ રાહત
• દોષ સંકેત

એક કોમ્પેક્ટ માળખામાં.

 

IFD નો સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે:

• સિંગલ-ફેઝ પોલ-માઉન્ટેડ ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• ત્રણ-ફેઝ પોલ-માઉન્ટેડ ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• પૅડ-માઉન્ટ કરેલ ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• નાના સબસ્ટેશન ટ્રાન્સફોર્મર્સ

SPR સિસ્ટમ્સની તુલનામાં, IFD સરળ, વધુ આર્થિક અને ખાસ કરીને વિતરણ-સ્તરની એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય છે.

4.2 સડન પ્રેશર રિલે (SPR/RPR)

 

આ સિસ્ટમોનો સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે:

• મધ્યમ પાવર ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• મોટા પાવર ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• રેક્ટિફાયર ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• ફર્નેસ ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• ટ્રેક્શન ટ્રાન્સફોર્મર્સ

 

IFD ની સરખામણીમાં, ઝડપી દબાણમાં વધારો રિલે પ્રોટેક્શન સિસ્ટમ્સ ઝડપી વિદ્યુત સંકલન પ્રદાન કરે છે અને મહત્વપૂર્ણ ઉપયોગિતા અને ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનો માટે વધુ યોગ્ય છે.

4.3 Buchholz રિલે

બુચહોલ્ઝ રિલે એ ગેસ- અને તેલ-પ્રવાહ-સંરક્ષક-પ્રકારના ટ્રાન્સફોર્મરમાં વપરાતું ફોલ્ટ ડિટેક્શન ડિવાઇસ છે.

SPR અને IFD સિસ્ટમોથી વિપરીત, જે મુખ્યત્વે દબાણના ફેરફારોને પ્રતિસાદ આપે છે, બુચહોલ્ઝ રિલે આના દ્વારા આંતરિક ખામીઓ શોધી કાઢે છે:

• ગેસ સંચય
• તેલ ઉછાળા ચળવળ

 

રિલે સામાન્ય રીતે બે તબક્કામાં કાર્ય કરે છે:

• પ્રારંભિક ખામીઓ માટે એલાર્મ
• ગંભીર આંતરિક ખામીઓ માટે સફર

 

બુચહોલ્ઝ રિલેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે:

• કન્ઝર્વેટર-પ્રકાર એકમ સબસ્ટેશન
• મધ્યમ પાવર ટ્રાન્સફોર્મર્સ
• મોટા પાવર ટ્રાન્સફોર્મર્સ

 

ધીમે ધીમે વિકસતી ઇન્સ્યુલેશન ખામીને શોધવાની તેમની ક્ષમતાને કારણે, બુચહોલ્ઝ રિલે મોટા તેલથી ભરેલા ટ્રાન્સફોર્મર્સમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ ખામી શોધવાના ઉપકરણોમાંનું એક છે.

 

5​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​. એન્જીનિયરિંગ પ્રેક્ટિસમાં સંરક્ષણ વંશવેલો

 

વાસ્તવિક ટ્રાન્સફોર્મર એપ્લિકેશન્સમાં, આ ઉપકરણોનો ઉપયોગ તમામ ટ્રાન્સફોર્મર વર્ગોમાં સમાનરૂપે થતો નથી. તેના બદલે, ટ્રાન્સફોર્મરનું કદ અને ફોલ્ટ એનર્જી વધવાથી પ્રોટેક્શન સિસ્ટમ્સ ક્રમશઃ વધુ અદ્યતન બને છે.

 

કોષ્ટક 2 - ટ્રાન્સફોર્મર વર્ગ દ્વારા લાક્ષણિક સુરક્ષા ઉપકરણ એપ્લિકેશન

આ સ્તરીય રૂપરેખાંકન એન્જિનિયરિંગ સિદ્ધાંતને પ્રતિબિંબિત કરે છે કે ટ્રાન્સફોર્મર સંરક્ષણ મૂળભૂત યાંત્રિક દબાણ રાહતથી સંકલિત યાંત્રિક અને વિદ્યુત ખામી સંરક્ષણ પ્રણાલી તરફ વિકસિત થાય છે.

6. નિષ્કર્ષ

 

આધુનિક ટ્રાન્સફોર્મર સલામતી ડિઝાઇન એક ઉપકરણ પર નિર્ભર રહેવાને બદલે દબાણ રાહત અને ફોલ્ટ ડિટેક્શન સિસ્ટમ્સના સંકલન પર આધારિત છે.

PRVs અને PRDs સામાન્ય અને અસામાન્ય ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓ દરમિયાન નિયંત્રિત યાંત્રિક દબાણ રાહત પ્રદાન કરે છે. રપ્ચર ડિસ્ક આપત્તિજનક ખામી દરમિયાન અંતિમ કટોકટી સુરક્ષા પ્રદાન કરે છે. IFDs અને અચાનક દબાણ રિલે સિસ્ટમ્સ આંતરિક વિદ્યુત ખામીને કારણે અચાનક દબાણમાં વધારો શોધી કાઢે છે, જ્યારે Buchholz રિલે ઇન્સ્યુલેશન નિષ્ફળતાઓ સાથે સંકળાયેલ ગેસ ઉત્પાદન અને તેલની હિલચાલનું નિરીક્ષણ કરે છે.

એકસાથે, આ ઉપકરણો મલ્ટિલેયર ટ્રાન્સફોર્મર પ્રોટેક્શન આર્કિટેક્ચર બનાવે છે જે સમગ્ર વિતરણ, ઔદ્યોગિક અને યુટિલિટી પાવર સિસ્ટમ્સમાં ઓપરેશનલ વિશ્વસનીયતા, કર્મચારીઓની સલામતી અને ફોલ્ટ આઇસોલેશન ક્ષમતાને સુધારે છે.