દબાણ, પ્રતિકાર અને ફાઇબર ઓપ્ટિક થર્મોમીટર્સને સમજવું

વિશ્વસનીય કામગીરી તેલમાં ડૂબેલું ટ્રાન્સફોર્મર મોટાભાગે તેના આંતરિક ઇન્સ્યુલેટીંગ તેલ અને વિન્ડિંગ તાપમાનની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે. ઓવરહિટીંગ એ ઇન્સ્યુલેશનના ઝડપી વૃદ્ધત્વ, કામગીરીમાં ઘટાડો અને અંતે નિષ્ફળતાઓનું મુખ્ય કારણ છે. તેથી, તાપમાનનું નિરીક્ષણ એ ટ્રાન્સફોર્મર સંચાલન અને જાળવણીના સૌથી મૂળભૂત અને મહત્વપૂર્ણ પાસાઓમાંનું એક છે. પરંપરાગત યાંત્રિક ડાયલ્સથી લઈને આધુનિક બુદ્ધિશાળી ફાઇબર ઓપ્ટિક સિસ્ટમ્સ સુધી, થર્મોમીટર વિકાસનો ઇતિહાસ નિષ્ક્રિય નિરીક્ષણથી સક્રિય પ્રારંભિક ચેતવણી સુધી ટ્રાન્સફોર્મર મોનિટરિંગ ટેકનોલોજીનો વિકાસ છે.

 

આ લેખ તેલમાં ડૂબેલા ટ્રાન્સફોર્મર્સ પર વપરાતા સામાન્ય પ્રકારના થર્મોમીટર્સની વ્યવસ્થિત રૂપરેખા આપશે અને તેમના કાર્યકારી સિદ્ધાંતો અને એપ્લિકેશન દૃશ્યોનું ઊંડાણપૂર્વક વિશ્લેષણ પ્રદાન કરશે.

 

પ્રકરણ ૧: થર્મોમીટર્સનું "કુટુંબ વૃક્ષ" - ત્રણ મુખ્ય પ્રકારો પર વિગતવાર નજર

માપન સિદ્ધાંતો અને સ્થાપન સ્થાનના આધારે, તેલમાં ડૂબેલા ટ્રાન્સફોર્મર્સ માટેના થર્મોમીટર્સને મુખ્યત્વે નીચેની ત્રણ શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. એકસાથે, તેઓ ટોચના તેલના તાપમાનથી લઈને વિન્ડિંગ હોટ-સ્પોટ્સ સુધી ત્રિ-પરિમાણીય મોનિટરિંગ નેટવર્ક બનાવે છે.

 

1. પ્રેશર-ટાઇપ થર્મોમીટર (રિમોટ રીડિંગ થર્મોમીટર)

કાર્ય સિદ્ધાંત: આ એક ક્લાસિક યાંત્રિક સાધન છે જે થર્મલ વિસ્તરણ/સંકોચન અને પ્રવાહી/ગેસ દબાણ ટ્રાન્સમિશન પર આધારિત છે. આ સિસ્ટમમાં ત્રણ ભાગોનો સમાવેશ થાય છે:

 

તાપમાન બલ્બ (સેન્સર): ટ્રાન્સફોર્મર ટાંકીની ટોચ પર તેલમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, જે તાપમાન-સંવેદનશીલ માધ્યમ (દા.ત., પ્રવાહી, ગેસ, અથવા ઓછા ઉકળતા બિંદુ પ્રવાહી) થી ભરેલું હોય છે.

 

કેશિલરી ટ્યુબ: એક લાંબી, પાતળી ધાતુની ટ્યુબ જે બલ્બને ગેજ હેડ સાથે જોડે છે, જે દબાણ-પ્રસારણ માધ્યમથી ભરેલી હોય છે.

 

ગેજ હેડ (સૂચક): ટ્રાન્સફોર્મર ટાંકીની દિવાલ અથવા નિયંત્રણ કેબિનેટ પર માઉન્ટ થયેલ છે, જે બલ્બથી સંભવિત રીતે મીટર દૂર છે. તેનો મુખ્ય ભાગ બોર્ડન ટ્યુબ છે - એક વક્ર, સ્થિતિસ્થાપક ધાતુની ટ્યુબ. જ્યારે બલ્બ ગરમ થાય છે, ત્યારે આંતરિક દબાણમાં ફેરફાર રુધિરકેશિકા દ્વારા બોર્ડન ટ્યુબમાં પ્રસારિત થાય છે, જેના કારણે તે વિકૃત થાય છે. આ વિકૃતિ એક પોઇન્ટરને લિંકેજ મિકેનિઝમ દ્વારા ખસેડે છે, જે તાપમાન દર્શાવે છે.

 

મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ:

 

સંપૂર્ણપણે યાંત્રિક, બાહ્ય શક્તિની જરૂર નથી, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપ સામે ઉત્તમ પ્રતિરક્ષા, ખૂબ જ ઊંચી વિશ્વસનીયતા.

 

અનુકૂળ સ્થાનિક વાંચન માટે ગેજ હેડને દૂરથી માઉન્ટ કરી શકાય છે.

 

સામાન્ય રીતે ઓવર-ટેમ્પરેચર એલાર્મ અને ટ્રિપ ફંક્શન માટે 1-2 એડજસ્ટેબલ કોન્ટેક્ટ્સથી સજ્જ.

 

ઇલેક્ટ્રોનિક પ્રકારોની તુલનામાં ચોકસાઈ અને પ્રતિભાવ ગતિ પ્રમાણમાં ધીમી હોય છે, અને રુધિરકેશિકા નળી યાંત્રિક નુકસાન માટે સંવેદનશીલ હોય છે.

 

લાક્ષણિક એપ્લિકેશન: ટોપ-ઓઇલ તાપમાન માટે પ્રાથમિક દેખરેખ અને એલાર્મ ઉપકરણ, બધા તેલ-ડૂબેલા ટ્રાન્સફોર્મર્સ પર લગભગ પ્રમાણભૂત સુવિધા.

 

2. પ્રતિકાર તાપમાન શોધનાર (RTD, દા.ત., PT100)

કાર્યકારી સિદ્ધાંત: તાપમાન સાથે વાહકનો પ્રતિકાર બદલાય છે તે ગુણધર્મ પર આધારિત. સૌથી સામાન્ય સેન્સિંગ તત્વ પ્લેટિનમ પ્રતિકાર થર્મોમીટર છે, જેમાં PT100 0°C પર 100 ઓહ્મનો પ્રતિકાર દર્શાવે છે. તેનો પ્રતિકાર તાપમાન સાથે ચોક્કસ અને રેખીય રીતે બદલાય છે.

 

સિસ્ટમ ઘટકો:

 

પ્લેટિનમ આરટીડી પ્રોબ: ટ્રાન્સફોર્મરની ટોચ પર થર્મોમીટર કૂવામાં સ્થાપિત, તેલમાં ડૂબાડવામાં આવે છે.

 

માપન પુલ અને ટ્રાન્સમીટર: ઘણીવાર એક બુદ્ધિશાળી નિયંત્રણ એકમમાં સંકલિત. ચોક્કસ સર્કિટરી PT100 ના પ્રતિકારને માપે છે અને તેને પ્રમાણભૂત 4-20mA વર્તમાન સિગ્નલ અથવા ડિજિટલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરે છે.

 

મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ:

 

ઉચ્ચ માપન ચોકસાઈ, લાંબા અંતર સુધી સંકેતો પ્રસારિત કરી શકાય છે, સારી અવાજ પ્રતિરક્ષા.

 

આઉટપુટ એ એક પ્રમાણભૂત વિદ્યુત સંકેત છે, જે દૂરસ્થ કેન્દ્રિય દેખરેખ માટે SCADA (સુપરવાઇઝરી કંટ્રોલ અને ડેટા એક્વિઝિશન) અને DCS (ડિસ્ટ્રિબ્યુટેડ કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સ) જેવા ઓટોમેશન પ્લેટફોર્મ સાથે સરળતાથી સંકલિત થાય છે.

 

ઘણીવાર પ્રેશર-ટાઇપ થર્મોમીટરની સાથે સ્થાપિત થાય છે, જે દૂરસ્થ દેખરેખ અને તેલના તાપમાનના લોગિંગ માટે બિનજરૂરી અથવા ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા સાધન તરીકે સેવા આપે છે.

 

લાક્ષણિક એપ્લિકેશન: આધુનિક સ્વચાલિત, અનુપસ્થિત સબસ્ટેશનનો પાયાનો પથ્થર, રિમોટ ટ્રાન્સમિશન અને ટોપ-ઓઇલ તાપમાનના ડિજિટલ દેખરેખ માટે વપરાય છે.

 

3. ફાઇબર ઓપ્ટિક વિન્ડિંગ તાપમાન માપન સિસ્ટમ (સૌથી અદ્યતન ડાયરેક્ટ "હોટ-સ્પોટ" માપન)

કાર્યકારી સિદ્ધાંત: આ હાલમાં વાઇન્ડિંગ તાપમાન દેખરેખ માટે સૌથી સીધી અને અદ્યતન ટેકનોલોજી છે. તે ફાઇબર બ્રેગ ગ્રેટિંગ્સના ભૌતિકશાસ્ત્ર પર આધારિત છે.

 

ફાઇબર બ્રેગ ગ્રેટિંગ (FBG) સેન્સર: રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ (ગ્રેટિંગ) માં સામયિક ફેરફાર લેસરનો ઉપયોગ કરીને ખાસ ઓપ્ટિકલ ફાઇબરના એક ભાગમાં લખવામાં આવે છે. તેનો મુખ્ય ગુણધર્મ: ચોક્કસ તરંગલંબાઇ (બ્રેગ તરંગલંબાઇ) નો પ્રકાશ પ્રતિબિંબિત થાય છે, અને આ પ્રતિબિંબિત તરંગલંબાઇ ગ્રેટિંગના સ્થાન પર તાપમાન (અથવા તાણ) માં ફેરફાર સાથે રેખીય રીતે બદલાય છે.

 

માપન પ્રક્રિયા: બહુવિધ FBG સેન્સર સાથે એમ્બેડેડ એક લવચીક ફાઇબર ઓપ્ટિક કેબલ ટ્રાન્સફોર્મર ઉત્પાદન દરમિયાન અનુમાનિત સૌથી ગરમ સ્થળોએ ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ વિન્ડિંગ્સના ઇન્સ્યુલેશન સ્તરો વચ્ચે સીધી રીતે પ્રી-એમ્બેડેડ હોય છે. સિસ્ટમ બ્રોડબેન્ડ પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે, અને દરેક ગ્રેટિંગમાંથી પ્રતિબિંબિત ચોક્કસ તરંગલંબાઇનું વિશ્લેષણ કરીને, તે વિન્ડિંગની અંદરના વિવિધ બિંદુઓ પર ચોક્કસ અને વાસ્તવિક સમયમાં સંપૂર્ણ તાપમાન મેળવી શકે છે.

 

મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ:

 

વિન્ડિંગ હોટ-સ્પોટ તાપમાનનું સીધું માપન, પરોક્ષ અંદાજ નહીં. ડેટા સૌથી અધિકૃત અને વિશ્વસનીય છે.

 

આંતરિક રીતે સલામત: ઓપ્ટિકલ ફાઇબર સિલિકાથી બનેલું છે, ઇન્સ્યુલેટીંગ, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ પ્રતિરોધક અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપ સામે રોગપ્રતિકારક છે, મજબૂત EM ક્ષેત્રોમાં સ્થિર રીતે કાર્ય કરે છે.

 

વિતરિત માપન: એક જ ફાઇબર ડઝનેક સેન્સિંગ પોઈન્ટ્સને હોસ્ટ કરી શકે છે, જે વિન્ડિંગનો સંપૂર્ણ થર્મલ નકશો સક્ષમ કરે છે.

 

ટ્રાન્સફોર્મર "ડાયનેમિક રેટિંગ" અને આજીવન મૂલ્યાંકન માટે કી સક્ષમકર્તા.

 

લાક્ષણિક ઉપયોગ: મોટા, મહત્વપૂર્ણ ટ્રાન્સફોર્મર્સ (દા.ત., EHV, કન્વર્ટર ટ્રાન્સફોર્મર્સ), સ્માર્ટ સબસ્ટેશન જેને લોડ ક્ષમતા વ્યવસ્થાપનની જરૂર હોય છે.

 

પ્રકરણ 2: મુખ્ય ખ્યાલ સ્પષ્ટતા - ટોપ-ઓઇલ તાપમાન વિરુદ્ધ વિન્ડિંગ તાપમાન

આ એક મહત્વપૂર્ણ ખ્યાલ છે અને થર્મોમીટરના પ્રકારો પસંદ કરવા માટેનો પ્રારંભિક બિંદુ છે.

 

ટોપ-ઓઇલ તાપમાન: ટાંકીની ટોચ પર તેલનું તાપમાન માપે છે. તે ટ્રાન્સફોર્મરના એકંદર થર્મલ લોડને પ્રતિબિંબિત કરે છે પરંતુ તેમાં થર્મલ લેગ હોય છે. જ્યારે લોડ બદલાય છે, ત્યારે વિન્ડિંગ તાપમાન સૌથી ઝડપથી બદલાય છે, ત્યારબાદ તેલનું તાપમાન આવે છે. દબાણ-પ્રકાર અને RTD થર્મોમીટર્સ આને માપે છે.

 

વિન્ડિંગ હોટ-સ્પોટ તાપમાન: સમગ્ર ટ્રાન્સફોર્મરમાં સૌથી ગરમ બિંદુનો ઉલ્લેખ કરે છે, જે સામાન્ય રીતે લો-વોલ્ટેજ વિન્ડિંગના ઉપરના ભાગમાં સ્થિત હોય છે. તે ઇન્સ્યુલેશન એજિંગ રેટ અને લોડ ક્ષમતા નક્કી કરતું સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ છે. પરંપરાગત પદ્ધતિઓ તેને સીધી રીતે માપી શકતી નથી, તેના બદલે વિન્ડિંગ ટેમ્પરેચર ઇન્ડિકેટર (WTI) પર આધાર રાખે છે જે "ટોપ-ઓઇલ તાપમાન + વર્તમાન કરેક્શન" નો ઉપયોગ કરીને તેનું અનુકરણ/અંદાજ કરે છે. ફાઇબર ઓપ્ટિક માપન એકમાત્ર તકનીક છે જે તેને સીધી અને સચોટ રીતે માપી શકે છે.