220kV ટ્રાન્સફોર્મર ઇન્ટર-કોઇલ મુખ્ય ઇન્સ્યુલેશન ગેપ: ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ વિશ્લેષણ અને સુધારણા વ્યૂહરચનાઓ

પરિચય

ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ પાવર ટ્રાન્સમિશનના ક્ષેત્રમાં, 220kV ટ્રાન્સફોર્મર્સ કાર્યક્ષમ ઊર્જા વિતરણ સુનિશ્ચિત કરવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. મુખ્ય ઇન્સ્યુલેશન ગેપટ્રાન્સફોર્મર વિન્ડિંગ્સ વચ્ચેનું અંતર સૌથી મહત્વપૂર્ણ ડિઝાઇન તત્વોમાંનું એક છે, જે ટ્રાન્સફોર્મરની વિશ્વસનીયતા, ટકાઉપણું અને કામગીરીને સીધી અસર કરે છે. ટ્રાન્સફોર્મર ટેકનોલોજીમાં બજારના અગ્રણીઓ તરીકે, અમે જાણીએ છીએ કે શ્રેષ્ઠ ઇન્સ્યુલેશન ડિઝાઇન અત્યંત વિદ્યુત તાણનો સામનો કરવા માટે સર્વોપરી છે, જેમાં સતત ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ, વીજળીના ઝટકા, અને સ્વિચિંગ સર્જેસ.

આ લેખ 220kV ટ્રાન્સફોર્મર ઇન્ટર-કોઇલ મુખ્ય ઇન્સ્યુલેશન ગેપ્સ માટે અત્યાધુનિક ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ વિશ્લેષણ પદ્ધતિઓ અને વ્યવહારુ સુધારણા વ્યૂહરચનાઓની શોધ કરે છે. અદ્યતન સિમ્યુલેશન તકનીકો અને નવીન ડિઝાઇન સિદ્ધાંતોનો ઉપયોગ કરીને, આપણે ટ્રાન્સફોર્મર ઇન્સ્યુલેશન કામગીરીમાં નોંધપાત્ર વધારો કરી શકીએ છીએ, જે સૌથી વધુ માંગવાળા વાતાવરણમાં કાર્યકારી શ્રેષ્ઠતા સુનિશ્ચિત કરે છે.

220kV ટ્રાન્સફોર્મર્સમાં મુખ્ય ઇન્સ્યુલેશનની મૂળભૂત બાબતો

220kV ટ્રાન્સફોર્મર્સમાં વિન્ડિંગ્સ વચ્ચેનો મુખ્ય ઇન્સ્યુલેશન ગેપ પ્રાથમિક ડાઇલેક્ટ્રિક અવરોધ તરીકે કામ કરે છે, જે ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ અને ઓછા-વોલ્ટેજ કોઇલ વચ્ચે વિદ્યુત ભંગાણને અટકાવે છે. આ ઇન્સ્યુલેશન સિસ્ટમ માત્ર પ્રમાણભૂત ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓ જ નહીં પરંતુ વિવિધ ઓવરવોલ્ટેજ દૃશ્યોજે ગ્રીડ વિક્ષેપ દરમિયાન થાય છે.

220kV એપ્લિકેશન્સમાં, ઇન્સ્યુલેશન ગેપ સામાન્ય રીતે a નો ઉપયોગ કરે છે બહુ-અવરોધ પ્રણાલીપ્રેસબોર્ડ સિલિન્ડરો અથવા રેપ્સનો સમાવેશ થાય છે જે ગેપને ઘણા નાના તેલ નળીઓમાં વિભાજીત કરે છે. આ અભિગમ નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે આંશિક ડિસ્ચાર્જ શરૂઆત વોલ્ટેજ(PDIV) અને વિન્ડિંગ્સ વચ્ચે વાહક અશુદ્ધિ પુલની રચનાને અટકાવે છે. મૂળભૂત ડિઝાઇન "પાતળી કાગળની નળી, નાની તેલની ગેપ" સિદ્ધાંતને અનુસરે છે, જ્યાં અવરોધ પ્રેસબોર્ડ સામાન્ય રીતે 2 મીમી જાડા હોય છે, અને અવરોધો વચ્ચે તેલની ગેપ 6-10 મીમી સુધીની હોય છે.

આ ગાબડાઓમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનું વિતરણ એકસમાન છે, સાથે તણાવ સાંદ્રતાવાઇન્ડિંગ એજ, કંડક્ટર બેન્ડ અને ઇન્સ્યુલેશન ઇન્ટરફેસ પર થાય છે. યોગ્ય ડિઝાઇન ઑપ્ટિમાઇઝેશન વિના, આ સ્થાનિક ઉચ્ચ-તાણવાળા વિસ્તારો આંશિક ડિસ્ચાર્જ પ્રવૃત્તિઓ શરૂ કરી શકે છે, જે પ્રગતિશીલ ઇન્સ્યુલેશન ડિગ્રેડેશન અને સંભવિત નિષ્ફળતા તરફ દોરી જાય છે.

ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ વિશ્લેષણ તકનીકો

ફિનાઇટ એલિમેન્ટ મેથડ (FEM) સિમ્યુલેશન

આધુનિક ઇન્સ્યુલેશન ડિઝાઇન ખૂબ આધાર રાખે છે મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણ(FEA) ચોક્કસ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ મેપિંગ માટે. ઇન્સ્યુલેશન ભૂમિતિને હજારો અલગ તત્વોમાં વિભાજીત કરીને, FEM ગણતરી કરી શકે છે સંભવિત વિતરણઅને ક્ષેત્ર શક્તિનોંધપાત્ર ચોકસાઈ સાથે. 220kV ટ્રાન્સફોર્મર્સ માટે, આ વિશ્લેષણ સામાન્ય રીતે ત્રણ મહત્વપૂર્ણ ક્ષેત્રો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે: ઉપલા ભાગનું ઇન્સ્યુલેશન, વિન્ડિંગ્સ વચ્ચેનો મધ્ય ભાગ, અને નીચલા ભાગનું ઇન્સ્યુલેશન.

અમારા સિમ્યુલેશન્સ દર્શાવે છે કે 220kV ટ્રાન્સફોર્મર્સમાં સૌથી વધુ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તીવ્રતા સામાન્ય રીતે નીચે મુજબ જોવા મળે છે. આંતરિક સપાટીના ખૂણાઉચ્ચ-વોલ્ટેજ વિન્ડિંગ્સ, ખાસ કરીને લાઇન એન્ડ સેક્શનની નજીક. વીજળીના ઇમ્પલ્સ પરીક્ષણો દરમિયાન (220kV સિસ્ટમ માટે 1050kV), આ વિસ્તારોમાં 8-9kV/mm થી વધુ ક્ષેત્ર શક્તિનો અનુભવ થઈ શકે છે, જે ઇન્સ્યુલેશન સામગ્રીની ભંગાણ મર્યાદાની નજીક પહોંચે છે.

ગંભીર તણાવ ઝોનની ઓળખ

વ્યાપક ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ વિશ્લેષણ દ્વારા, અમે 220kV ટ્રાન્સફોર્મર્સમાં ખાસ ધ્યાન આપવાની જરૂર હોય તેવા ઘણા જટિલ તણાવ ઝોન ઓળખ્યા છે:

• વાઇન્ડિંગ એજ પ્રદેશો: વિન્ડિંગ છેડા પર તીક્ષ્ણ ખૂણા નોંધપાત્ર ક્ષેત્ર સાંદ્રતા બનાવે છે, જેના કારણે વિશિષ્ટ ગ્રેડિંગ તકનીકોની જરૂર પડે છે.
• ઘન અને પ્રવાહી ઇન્સ્યુલેશન વચ્ચેનો ઇન્ટરફેસ: પ્રેસબોર્ડ અને તેલના ભિન્ન ડાઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો તેમના ઇન્ટરફેસ પર ક્ષેત્ર તીવ્રતા બનાવે છે.
• લીડ એક્ઝિટ એરિયા: સંક્રમણ બિંદુઓ જ્યાં ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ લીડ્સ વિન્ડિંગ્સમાંથી બહાર નીકળે છે તે ખાસ કરીને પડકારજનક ક્ષેત્ર વિતરણો રજૂ કરે છે જેને ત્રિ-પરિમાણીય વિશ્લેષણની જરૂર હોય છે.

220kV ટ્રાન્સફોર્મર્સ માટે, મહત્તમ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ સામાન્ય રીતે લાઇન એન્ડની નજીકની પ્રથમ કેટલીક ડિસ્કમાં અને ઇમ્પલ્સ સ્થિતિ દરમિયાન ઇન્ટરલીવ્ડ અને સામાન્ય ડિસ્ક વચ્ચેના જંકશન પોઈન્ટ પર જોવા મળે છે. આ વિસ્તારોને અકાળ નિષ્ફળતાને રોકવા માટે ઉન્નત ઇન્સ્યુલેશન પગલાંની જરૂર છે.

મુખ્ય ઇન્સ્યુલેશન ગેપ્સ માટે સુધારણા વ્યૂહરચનાઓ

ભૌમિતિક ઑપ્ટિમાઇઝેશન

ઇલેક્ટ્રોડ આકાર આપવોક્ષેત્ર વિતરણ સુધારવા માટે સૌથી અસરકારક વ્યૂહરચનાઓમાંની એક રજૂ કરે છે. તીક્ષ્ણ ખૂણાઓને બદલીને વક્ર પ્રોફાઇલ્સઅને અમલીકરણ ટોરોઇડલ ઇલેક્ટ્રોડ્સ, આપણે મહત્તમ ક્ષેત્ર શક્તિ 30-40% સુધી ઘટાડી શકીએ છીએ. 220kV ટ્રાન્સફોર્મર્સ માટે, આમાં શામેલ છે:

• સ્ટેટિક એન્ડ રિંગ્સ(SER) વાઇન્ડિંગ ટર્મિનલ્સ પર સરળ સંભવિત ગ્રેડિયન્ટ્સ બનાવવા માટે.
• એંગલ રિંગ્સસમાન રેખાઓને અનુરૂપ પ્રોફાઇલ્સ સાથે, પ્રેસબોર્ડ સપાટીઓ પર સ્પર્શક તાણને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે.
• તણાવ શંકુક્ષેત્ર વિચલનને નિયંત્રિત કરવા અને સાંદ્રતા ઘટાડવા માટે મહત્વપૂર્ણ ઇન્ટરફેસો પર.

વક્રતા ત્રિજ્યા ઑપ્ટિમાઇઝેશન ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે - વાહક અને સ્થિર રિંગ્સના ખૂણા ત્રિજ્યામાં વધારો કરવાથી ક્ષેત્ર તીવ્રતા (ક્ષેત્ર શક્તિ ∝ 1/ત્રિજ્યા) નાટકીય રીતે ઘટાડી શકાય છે.

અદ્યતન ઇન્સ્યુલેશન સામગ્રી

ઇન્સ્યુલેશન કામગીરી વધારવામાં સામગ્રીની પસંદગી મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. અમારા 220kV ટ્રાન્સફોર્મર્સ આનો ઉપયોગ કરે છે:

• ઉચ્ચ ઘનતા પ્રેસબોર્ડસુધારેલ પરિમાણીય સ્થિરતા અને ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક શક્તિ સાથે.
• થર્મલી અપગ્રેડેડ પેપર્સજે ઉચ્ચ તાપમાને ડાઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો જાળવી રાખીને, શ્રેષ્ઠ થર્મલ સહનશક્તિ પ્રદાન કરે છે.
• નેનોકોમ્પોઝીટ-ઉન્નત સામગ્રીજ્યાં ઇપોક્સી અથવા તેલમાં ઉમેરવામાં આવતા નેનોપાર્ટિકલ્સ (SiO₂, Al₂O₃) થર્મલ વાહકતામાં વધારો કરતી વખતે ડાઇલેક્ટ્રિક શક્તિમાં 20-30% સુધારો કરે છે.

આ અદ્યતન સામગ્રી વિશ્વસનીયતા માર્જિનને જાળવી રાખીને અથવા સુધારતી વખતે વધુ કોમ્પેક્ટ ઇન્સ્યુલેશન ડિઝાઇન માટે પરવાનગી આપે છે. ઉદાહરણ તરીકે, નેનોકોમ્પોઝીટ ઇન્સ્યુલેશન સિસ્ટમ્સના અમલીકરણથી પરંપરાગત સામગ્રીની તુલનામાં ઇન્સ્યુલેશનનું જીવન 20-30% સુધી લંબાય છે.

ઇન્સ્યુલેશન સિસ્ટમ રૂપરેખાંકન

ઇન્સ્યુલેશન ઘટકોની ભૌતિક ગોઠવણીને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાથી નોંધપાત્ર સુધારાઓ મળે છે:

• ગ્રેડેડ ઇન્સ્યુલેશન સિસ્ટમ્સજ્યાં ઇન્સ્યુલેશનની જાડાઈ વિન્ડિંગ સાથે વોલ્ટેજ વિતરણ અનુસાર બદલાય છે.
• બેરિયર પ્લેસમેન્ટ ઑપ્ટિમાઇઝેશનમહત્તમ તેલ ગેપ તણાવને ઓછો કરતી શ્રેષ્ઠ પ્રેસબોર્ડ સ્થિતિ નક્કી કરવા માટે FEM વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરવો.
• ઓઇલ ડક્ટનું કદ બદલવુંજે વિદ્યુત જરૂરિયાતો (ઉચ્ચ PDIV માટે નાના ગાબડા) ને ઠંડકની જરૂરિયાતો (પર્યાપ્ત તેલ પ્રવાહ) સાથે સંતુલિત કરે છે.

220kV ટ્રાન્સફોર્મર્સ માટે, અમને જાણવા મળ્યું છે કે ઇન્ટરલીવ્ડ વાઇન્ડિંગ તકનીકો65-70% થી વધુ ઇન્ટરલીવિંગ ટકાવારી સાથે, ઇમ્પલ્સ વોલ્ટેજ વિતરણમાં નોંધપાત્ર સુધારો થાય છે, પરંપરાગત ડિઝાઇનની તુલનામાં પ્રથમ કેટલીક ડિસ્ક પરના તણાવમાં 50% સુધીનો ઘટાડો થાય છે.

કેસ સ્ટડી: 220kV ટ્રાન્સફોર્મરમાં સફળ અમલીકરણ

220kV હાઇ-ઇમ્પિડન્સ ટ્રાન્સફોર્મરનો સમાવેશ કરતો અમારો તાજેતરનો પ્રોજેક્ટ આ સુધારણા વ્યૂહરચનાઓની અસરકારકતા દર્શાવે છે. પ્રારંભિક ડિઝાઇનમાં હાઇ-વોલ્ટેજ અને લો-વોલ્ટેજ વિન્ડિંગ્સ વચ્ચેના મુખ્ય ઇન્સ્યુલેશન ગેપમાં, ખાસ કરીને વિન્ડિંગ છેડાની નજીક, અતિશય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર સાંદ્રતા (9.5kV/mm સુધી) દર્શાવવામાં આવી હતી.

વિશિષ્ટ સોફ્ટવેર (HSSSM) નો ઉપયોગ કરીને પુનરાવર્તિત FEM વિશ્લેષણ દ્વારા, અમે એક વ્યાપક સુધારણા પેકેજ અમલમાં મૂક્યું:

1. ફરીથી ડિઝાઇન કરાયેલ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક રિંગઑપ્ટિમાઇઝ્ડ વક્રતા અને સ્થાન સાથે.
2. વધારાના એંગલ રિંગ્સતેલના જથ્થાને પેટાવિભાજીત કરવા અને ક્રીપેજ શક્તિ સુધારવા માટે વાઇન્ડિંગ છેડા પર.
3. સુધારેલી અવરોધ વ્યવસ્થામૂળ મોટા ગાબડા (૧૨-૧૫ મીમી) ને બદલે નાના, વધુ સમાન તેલ ગાબડા (૬-૮ મીમી) બનાવવા.

પરિણામો નોંધપાત્ર હતા: મહત્તમ ક્ષેત્ર શક્તિ ઘટાડીને 6.2kV/mm (35% સુધારો) કરવામાં આવી, જેમાં સમગ્ર ઇન્સ્યુલેશન માળખામાં વધુ સમાન ક્ષેત્ર વિતરણ થયું. સંશોધિત ટ્રાન્સફોર્મરે તમામ નિયમિત અને પ્રકારના પરીક્ષણો સફળતાપૂર્વક પાસ કર્યા, જેમાં પાવર ફ્રીક્વન્સી વોલ્ટેજ (1 મિનિટ માટે 460kV) અને લાઈટનિંગ ઇમ્પલ્સ (1050kV) પરીક્ષણોનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં આંશિક ડિસ્ચાર્જ સ્તર સતત 10pC ની નીચે રહે છે.

ઉત્પાદન અને ગુણવત્તા બાબતો

યોગ્ય ઉત્પાદન નિયંત્રણો વિના સૌથી અત્યાધુનિક ડિઝાઇન પણ બિનઅસરકારક સાબિત થાય છે. 220kV ટ્રાન્સફોર્મર ઇન્સ્યુલેશન માટે અમારા ગુણવત્તા ખાતરી કાર્યક્રમમાં શામેલ છે:

• આંકડાકીય પ્રક્રિયા નિયંત્રણપ્રેસબોર્ડ ફેબ્રિકેશન અને કમ્પોનન્ટ એસેમ્બલી દરમિયાન.
• વેક્યુમ સૂકવણી અને તેલ ગર્ભાધાનએવી પ્રક્રિયાઓ જે ભેજ અને વાયુઓને સંપૂર્ણપણે દૂર કરે છે જે આંશિક સ્રાવ શરૂ કરી શકે છે.
• આંશિક ડિસ્ચાર્જ મેપિંગકોઈપણ ઉત્પાદન ખામીઓને ઓળખવા અને સુધારવા માટે ઇમ્પલ્સ પરીક્ષણો દરમિયાન.

220kV ટ્રાન્સફોર્મર્સ માટે, અમે વિન્ડિંગ એસેમ્બલી અને ટેન્કિંગ કામગીરી દરમિયાન કડક સ્વચ્છતા પ્રોટોકોલ લાગુ કરીએ છીએ, કારણ કે માઇક્રોસ્કોપિક દૂષકો પણ ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો હેઠળ ઇન્સ્યુલેશન શક્તિને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે.

ઇન્સ્યુલેશન ટેકનોલોજીમાં ભવિષ્યના વલણો

ટ્રાન્સફોર્મર ઇન્સ્યુલેશનનો વિકાસ અનેક આશાસ્પદ વિકાસ સાથે ચાલુ રહે છે:

• ડિજિટલ ટ્વીન ટેકનોલોજીરીઅલ-ટાઇમ પર્ફોર્મન્સ મોનિટરિંગ અને આગાહી જાળવણી માટે ઇન્સ્યુલેશન સિસ્ટમ્સની વર્ચ્યુઅલ પ્રતિકૃતિઓ બનાવવી.
• અદ્યતન સ્થિતિ દેખરેખટ્રાન્સફોર્મરના સમગ્ર કાર્યકારી જીવન દરમ્યાન આંશિક ડિસ્ચાર્જ પ્રવૃત્તિ અને થર્મલ હોટસ્પોટ્સને ટ્રેક કરવા માટે એમ્બેડેડ ફાઇબર ઓપ્ટિક સેન્સરનો ઉપયોગ.
• પર્યાવરણને અનુકૂળ ઇન્સ્યુલેશન પ્રવાહીજેમ કે કુદરતી એસ્ટર્સ જે ઉચ્ચ ફાયર પોઈન્ટ્સ અને સુધારેલ પર્યાવરણીય સુસંગતતા પ્રદાન કરે છે જ્યારે ડાઇલેક્ટ્રિક કામગીરી જાળવી રાખે છે.

220kV એપ્લિકેશનો માટે, અમે ખાસ કરીને ઉત્સાહિત છીએ મશીન લર્નિંગ એપ્લિકેશનોઇન્સ્યુલેશન ડિઝાઇન ઑપ્ટિમાઇઝેશનમાં, જ્યાં અલ્ગોરિધમ્સ ઇલેક્ટ્રિકલ, થર્મલ અને આર્થિક વિચારણાઓને સંતુલિત કરતી શ્રેષ્ઠ ગોઠવણીઓને ઓળખવા માટે હજારો ડિઝાઇન વિવિધતાઓનું ઝડપથી મૂલ્યાંકન કરી શકે છે.

નિષ્કર્ષ

220kV ટ્રાન્સફોર્મર ઇન્ટર-કોઇલ મુખ્ય ઇન્સ્યુલેશન ગેપ્સનું ઑપ્ટિમાઇઝેશન એક અત્યાધુનિક એન્જિનિયરિંગ પડકાર રજૂ કરે છે જેમાં ડાઇલેક્ટ્રિક સિદ્ધાંત, અદ્યતન સિમ્યુલેશન ક્ષમતાઓ અને વ્યવહારુ ઉત્પાદન કુશળતાનું ઊંડું જ્ઞાન જરૂરી છે. વ્યાપક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર વિશ્લેષણ અને લક્ષિત સુધારણા વ્યૂહરચના દ્વારા, આપણે ટ્રાન્સફોર્મરની વિશ્વસનીયતા અને આયુષ્યમાં નોંધપાત્ર વધારો કરી શકીએ છીએ.

અમારો અભિગમ દર્શાવે છે કે વ્યૂહાત્મક ઇન્સ્યુલેશન ડિઝાઇન માત્ર ડાઇલેક્ટ્રિક કામગીરીમાં સુધારો કરતું નથી પરંતુ વધુ કોમ્પેક્ટ અને ખર્ચ-અસરકારક ટ્રાન્સફોર્મર્સને પણ સક્ષમ બનાવે છે. આ અદ્યતન તકનીકોનો અમલ કરીને, અમે એવા ટ્રાન્સફોર્મર્સ પહોંચાડીએ છીએ જે ઉદ્યોગના ધોરણો કરતાં વધુ હોય છે અને સાથે સાથે અમારા ગ્રાહકોને શ્રેષ્ઠ કાર્યકારી વિશ્વસનીયતા અને માલિકીના કુલ ખર્ચના લાભો પ્રદાન કરીએ છીએ.

ટેકનોલોજીનો વિકાસ થતો રહે છે તેમ, અમે ઇન્સ્યુલેશન ડિઝાઇનમાં નવીનતમ પ્રગતિઓને એકીકૃત કરવા માટે પ્રતિબદ્ધ છીએ, જેથી અમારા ગ્રાહકો બજારમાં ઉપલબ્ધ સૌથી વિશ્વસનીય અને કાર્યક્ષમ ટ્રાન્સફોર્મર સોલ્યુશન્સનો લાભ મેળવી શકે.

આજે જ અમારી એન્જિનિયરિંગ ટીમનો સંપર્ક કરો.અમારી વિશિષ્ટ ઇન્સ્યુલેશન ડિઝાઇન કુશળતા તમારા 220kV ટ્રાન્સફોર્મર પ્રોજેક્ટ્સની કામગીરી અને વિશ્વસનીયતા કેવી રીતે વધારી શકે છે તેની ચર્ચા કરવા માટે.