दाब, रोध आणि फायबर ऑप्टिक थर्मॉमीटर समजून घेणे

एखाद्याच्या विश्वसनीय कार्यान्वयनाची तेलात बुडवलेला ट्रान्सफॉर्मर हे मोठ्या प्रमाणावर त्याच्या आतील इन्सुलेटिंग तेलाच्या स्थिरतेवर आणि विंडिंगच्या तापमानावर अवलंबून असते. अतिउष्णता हे इन्सुलेशनचे वय वाढणे, कार्यक्षमतेत घट आणि अंतिमतः, बिघाड होण्याचे प्रमुख कारण आहे. त्यामुळे, तापमान निरीक्षण हे ट्रान्सफॉर्मरच्या कार्यान्वयन आणि देखभालीच्या सर्वात मूलभूत आणि महत्त्वपूर्ण पैलूंपैकी एक आहे. पारंपरिक यांत्रिक डायलपासून ते आधुनिक बुद्धिमान फायबर ऑप्टिक प्रणालींपर्यंत, थर्मामीटर विकासाचा इतिहास हा निष्क्रिय निरीक्षणापासून सक्रिय पूर्वसूचनेपर्यंत ट्रान्सफॉर्मर निरीक्षण तंत्रज्ञानाची एक उत्क्रांती आहे.

 

या लेखात तेलात बुडवलेल्या ट्रान्सफॉर्मरवर वापरल्या जाणाऱ्या थर्मामीटरच्या सामान्य प्रकारांची पद्धतशीरपणे रूपरेषा दिली जाईल आणि त्यांच्या कार्यतत्त्वांचे व वापराच्या परिस्थितींचे सखोल विश्लेषण सादर केले जाईल.

 

प्रकरण १: थर्मॉमीटरची "वंशवृक्ष" – तीन मुख्य प्रकारांचा सविस्तर आढावा

मापनाची तत्त्वे आणि स्थापनेचे ठिकाण यांवर आधारित, तेलात बुडवलेल्या ट्रान्सफॉर्मरसाठीचे थर्मामीटर प्रामुख्याने खालील तीन श्रेणींमध्ये विभागले जातात. एकत्रितपणे, ते वरच्या तेलाच्या तापमानापासून ते विंडिंगच्या उष्ण-ठिकाणांपर्यंत एक त्रिमितीय देखरेख जाळे तयार करतात.

 

1. दाब-प्रकारचे तापमानमापक (दूरस्थ वाचन तापमानमापक)

कार्यप्रणाली: हे औष्णिक प्रसरण/आकुंचन आणि द्रव/वायू दाब प्रसारणावर आधारित एक पारंपरिक यांत्रिक उपकरण आहे. या प्रणालीमध्ये तीन भाग असतात:

 

तापमान बल्ब (सेन्सर): ट्रान्सफॉर्मर टाकीच्या वरच्या बाजूला असलेल्या तेलामध्ये घातलेला असतो, जी तापमान-संवेदनशील माध्यमा (उदा., द्रव, वायू किंवा कमी उत्कलन बिंदू असलेला द्रव) ने भरलेली असते.

 

केशिका नलिका: बल्बला गेज हेडशी जोडणारी एक लांब, पातळ धातूची नळी, जी दाब-संक्रमित करणाऱ्या माध्यमाने भरलेली असते.

 

गेज हेड (इंडिकेटर): ट्रान्सफॉर्मरच्या टाकीच्या भिंतीवर किंवा कंट्रोल कॅबिनेटवर बसवलेले असते, जे बल्बपासून काही मीटर अंतरावर असू शकते. त्याचा गाभा एक बर्डन ट्यूब असतो – एक वक्र, लवचिक धातूची नळी. जेव्हा बल्ब गरम होतो, तेव्हा अंतर्गत दाबामधील बदल केशिकेमार्फत बर्डन ट्यूबपर्यंत पोहोचतो, ज्यामुळे ती विकृत होते. या विकृतीमुळे एका लिंकेज यंत्रणेद्वारे एक पॉइंटर हलतो आणि तापमान दर्शवतो.

 

प्रमुख वैशिष्ट्ये:

 

पूर्णपणे यांत्रिक, बाह्य ऊर्जेची आवश्यकता नाही, विद्युतचुंबकीय व्यत्ययाला उत्कृष्ट प्रतिकारशक्ती, अत्यंत उच्च विश्वसनीयता.

 

सोयीस्कर स्थानिक वाचनासाठी गेज हेड दूरवर बसवता येते.

 

सामान्यतः अति-तापमान अलार्म आणि ट्रिप फंक्शन्ससाठी १-२ ॲडजस्टेबल कॉन्टॅक्ट्सने सुसज्ज असते.

 

इलेक्ट्रॉनिक प्रकारांच्या तुलनेत अचूकता आणि प्रतिसाद गती तुलनेने कमी असते, आणि केशिका नळीला यांत्रिक नुकसान होण्याची शक्यता असते.

 

ठराविक उपयोग: वरच्या तेलाच्या तापमानासाठीचे प्राथमिक देखरेख आणि अलार्म उपकरण, जे सर्व तेलात बुडवलेल्या ट्रान्सफॉर्मरवरील एक जवळजवळ मानक वैशिष्ट्य आहे.

 

2. रेझिस्टन्स टेम्परेचर डिटेक्टर (आरटीडी, उदा., पीटी१००)

कार्यप्रणाली: वाहकाचा रोध तापमानानुसार बदलतो या गुणधर्मावर आधारित. सर्वात सामान्य संवेदन घटक प्लॅटिनम रेझिस्टन्स थर्मामीटर आहे, ज्यामध्ये PT100 हे 0°C तापमानावर 100 ओहमचा रोध दर्शवते. त्याचा रोध तापमानानुसार अचूकपणे आणि रेषीय पद्धतीने बदलतो.

 

प्रणालीचे घटक:

 

प्लॅटिनम आरटीडी प्रोब: ट्रान्सफॉर्मरच्या वरच्या बाजूला असलेल्या थर्मामीटर वेलमध्ये तेलात बुडवून बसवलेला असतो.

 

मेजरिंग ब्रिज आणि ट्रान्समीटर: बहुतेकदा इंटेलिजेंट कंट्रोल युनिटमध्ये समाकलित केलेले असते. अचूक सर्किटरी PT100 चा रेझिस्टन्स मोजते आणि त्याचे रूपांतर स्टँडर्ड 4-20mA करंट सिग्नल किंवा डिजिटल सिग्नलमध्ये करते.

 

प्रमुख वैशिष्ट्ये:

 

उच्च मापन अचूकता, सिग्नल लांब अंतरावर प्रसारित केले जाऊ शकतात, चांगली नॉईज इम्युनिटी.

 

आउटपुट हा एक मानक विद्युत सिग्नल आहे, जो दूरस्थ केंद्रीकृत देखरेखीसाठी SCADA (सुपरवायझरी कंट्रोल अँड डेटा ॲक्विझिशन) आणि DCS (डिस्ट्रिब्युटेड कंट्रोल सिस्टीम्स) सारख्या ऑटोमेशन प्लॅटफॉर्मसह सहजपणे एकत्रित केला जाऊ शकतो.

 

हे बहुतेकदा प्रेशर-टाइप थर्मामीटरसोबत स्थापित केले जाते, जे तेलाच्या तापमानाचे दूरस्थ निरीक्षण आणि नोंदणी करण्यासाठी एक अतिरिक्त किंवा अधिक अचूक साधन म्हणून काम करते.

 

ठराविक उपयोग: आधुनिक स्वयंचलित, मानवरहित उपकेंद्रांचा आधारस्तंभ असलेल्या टॉप-ऑइल तापमानाच्या दूरस्थ प्रेषण आणि डिजिटल देखरेखीसाठी वापरले जाते.

 

3. फायबर ऑप्टिक विंडिंग तापमान मापन प्रणाली (सर्वात प्रगत थेट "हॉट-स्पॉट" मापन)

कार्यप्रणाली: वाइंडिंगच्या तापमानावर लक्ष ठेवण्यासाठी हे सध्या सर्वात थेट आणि प्रगत तंत्रज्ञान आहे. हे फायबर ब्रॅग ग्रेटिंगच्या भौतिकशास्त्रावर आधारित आहे.

 

फायबर ब्रॅग ग्रेटिंग (FBG) सेन्सर: लेझरचा वापर करून एका विशेष ऑप्टिकल फायबरच्या तुकड्यावर अपवर्तनांकामध्ये नियतकालिक बदल (एक ग्रेटिंग) कोरला जातो. याचे मुख्य वैशिष्ट्य: एका विशिष्ट तरंगलांबीचा (ब्रॅग तरंगलांबी) प्रकाश परावर्तित होतो आणि ही परावर्तित तरंगलांबी ग्रेटिंगच्या ठिकाणी तापमानातील (किंवा ताणातील) बदलांनुसार रेषीय पद्धतीने बदलते.

 

मापन प्रक्रिया: ट्रान्सफॉर्मरच्या निर्मितीदरम्यान, उच्च-व्होल्टेज विंडिंगच्या इन्सुलेशन थरांमध्ये, अंदाजित सर्वात उष्ण ठिकाणी, अनेक FBG सेन्सर्स असलेली एक लवचिक फायबर ऑप्टिक केबल थेट आधीच बसवली जाते. ही प्रणाली ब्रॉडबँड प्रकाश उत्सर्जित करते आणि प्रत्येक ग्रेटिंगमधून परावर्तित होणाऱ्या विशिष्ट तरंगलांबीचे विश्लेषण करून, विंडिंगमधील वेगवेगळ्या बिंदूंवरील निरपेक्ष तापमान अचूकपणे आणि रिअल-टाइममध्ये मिळवू शकते.

 

प्रमुख वैशिष्ट्ये:

 

विंडिंग हॉट-स्पॉट तापमानाचे थेट मोजमाप, अप्रत्यक्ष अंदाज नव्हे. हीच माहिती सर्वात अस्सल आणि विश्वसनीय आहे.

 

अंतर्भूतपणे सुरक्षित: ऑप्टिकल फायबर सिलिकापासून बनलेला असतो, जो विद्युतरोधक, उच्च-व्होल्टेज प्रतिरोधक आणि विद्युतचुंबकीय हस्तक्षेपापासून मुक्त असतो, तसेच तीव्र विद्युतचुंबकीय क्षेत्रातही स्थिरपणे कार्य करतो.

 

वितरित मापन: एकाच फायबरवर डझनभर सेन्सिंग पॉइंट्स असू शकतात, ज्यामुळे वाइंडिंगचा संपूर्ण थर्मल नकाशा मिळवणे शक्य होते.

 

ट्रान्सफॉर्मरच्या "डायनॅमिक रेटिंग" आणि आयुर्मान मूल्यांकनासाठी महत्त्वाचा आधार.

 

ठराविक उपयोग: मोठे, महत्त्वपूर्ण ट्रान्सफॉर्मर (उदा., EHV, कन्व्हर्टर ट्रान्सफॉर्मर), भार क्षमता व्यवस्थापनाची आवश्यकता असलेले स्मार्ट सबस्टेशन्स.

 

प्रकरण २: मुख्य संकल्पना स्पष्टीकरण – टॉप-ऑइल तापमान विरुद्ध वाइंडिंग तापमान

ही एक महत्त्वाची संकल्पना असून, थर्मामीटरचे प्रकार निवडण्यासाठी हाच प्रारंभिक टप्पा आहे.

 

टॉप-ऑइल टेम्परेचर: टाकीच्या वरच्या भागातील तेलाचे तापमान मोजते. हे ट्रान्सफॉर्मरचा एकूण थर्मल लोड दर्शवते, परंतु यात थर्मल लॅग असतो. जेव्हा लोड बदलतो, तेव्हा वाइंडिंगचे तापमान सर्वात वेगाने बदलते, त्यानंतर तेलाचे तापमान बदलते. प्रेशर-टाइप आणि आरटीडी थर्मामीटर हे तापमान मोजतात.

 

विंडिंग हॉट-स्पॉट तापमान: हे संपूर्ण ट्रान्सफॉर्मरमधील सर्वात उष्ण बिंदूला सूचित करते, जो सामान्यतः लो-व्होल्टेज विंडिंगच्या वरच्या भागात असतो. इन्सुलेशनच्या वृद्धीचा दर आणि भार क्षमता निश्चित करणारा हा सर्वात महत्त्वाचा घटक आहे. पारंपरिक पद्धतींद्वारे हे थेट मोजता येत नाही; त्याऐवजी, त्या 'टॉप-ऑइल तापमान + करंट करेक्शन' वापरून त्याचे अनुकरण/अंदाज करणाऱ्या विंडिंग टेंपरेचर इंडिकेटरवर (WTI) अवलंबून असतात. फायबर ऑप्टिक मापन हे एकमेव तंत्रज्ञान आहे जे हे थेट आणि अचूकपणे मोजू शकते.