ट्रांसफ़ॉर्मर कूलिंग के तरीक़े: कौन काम करता है, कौन नहीं, और भारतीय गर्मी में यह क्यों मायने रखता है

पावर ट्रांसफ़ॉर्मर असल में ताँबे, लोहे और तेल से भरा एक धातु का डिब्बा है, जो हर सेकंड ऊष्मागतिकी के नियमों से एक एहसान माँगता है: यह गर्मी बाहर ले जाइए। जब यह एहसान नहीं मिलता — कोई पंप बंद पड़ जाए, रेडिएटर धूल से भर जाए, तेल अपने फ़्लैश पॉइंट के पार चला जाए, या बस भारतीय गर्मी की दोपहर 46°C पर पहुँच जाए और ग्रिड ट्रांसफ़ॉर्मर की नेमप्लेट रेटिंग से ज़्यादा माँगने लगे — तो वह डिब्बा ट्रांसफ़ॉर्मर नहीं रहता, ख़बर बन जाता है। तेज़ आवाज़ वाली, महँगी और कभी-कभी जानलेवा ख़बर।

यह लेख बताता है कि ट्रांसफ़ॉर्मर गर्मी कैसे बाहर फेंकता है, IEC की वह नामकरण पद्धति क्या है जो कूलिंग के तरीक़ों को श्रेणी देती है, हर तरीक़ा काम कैसे करता है (या चुपचाप काम करना कैसे बंद कर देता है), और वे कौन-सी ख़ास वजहें हैं जो भारतीय वितरण ट्रांसफ़ॉर्मरों को अपनी तरह का सबसे कड़ा केस स्टडी बना देती हैं।

ट्रांसफ़ॉर्मर गर्म होता ही क्यों है

ट्रांसफ़ॉर्मर के अंदर बिजली को गर्मी में बदलने वाली तीन क़िस्म की हानियाँ हैं:

ताँबे की हानि (I²R हानि)

वाइंडिंग से बहती धारा जितनी बिजली गर्मी में बदलती है, वह धारा के वर्ग के अनुपात में होती है। धारा दोगुनी, गर्मी चार गुनी। अपनी तय लोड पर चल रहे ट्रांसफ़ॉर्मर में गर्मी का सबसे बड़ा स्रोत यही है — और यही वजह है कि पीक लोड का समय इतना ख़तरनाक होता है। 1,000 kVA का ट्रांसफ़ॉर्मर जब 1,200 kVA लोड उठाता है, तो वह 20% ज़्यादा गर्मी नहीं बना रहा होता। वह क़रीब 44% ज़्यादा गर्मी बना रहा होता है (1.2² = 1.44)।

लोहे की हानि (कोर हानि)

पर्त-दर-पर्त बने स्टील कोर में बदलता चुंबकीय फ़्लक्स दो चीज़ें करता है:

• हिस्टेरिसिस हानि — चुंबकीय डोमेन को हर सेकंड 50 बार दोबारा एक दिशा में लाने में ख़र्च होने वाली ऊर्जा
• भँवर धारा हानि — स्टील की पर्तों में पैदा होने वाली छोटी-छोटी घूमती धाराएँ

लोहे की हानि क़रीब-क़रीब एक जैसी रहती है — यह वोल्टेज और आवृत्ति पर टिकी है, लोड पर नहीं। यानी सिर्फ़ नो-लोड धारा खींच रहा ट्रांसफ़ॉर्मर भी गर्म होता है; लोहे की हानि ट्रांसफ़ॉर्मर के गर्मी-बजट की सबसे नीची सीढ़ी है।

इधर-उधर बिखरने वाली हानि

बाक़ी बची हानि — फ़्लक्स का टैंक की दीवारों, ढाँचे के स्टील और क्लैंपिंग प्लेट में रिस जाना — आम तौर पर कुल हानि का 1-3%। छोटी है, पर बड़ी इकाइयों में नज़रअंदाज़ करने लायक़ नहीं।

इन सारी हानियों की गर्मी को ट्रांसफ़ॉर्मर से उतनी ही रफ़्तार से बाहर निकलना चाहिए जितनी रफ़्तार से वह बन रही है, वरना वाइंडिंग लगातार गर्म होती चली जाएगी। कूलिंग सिस्टम वही चीज़ है जो यह ताप-संतुलन बनाए रखती है।

गर्मी के तीन रास्ते — और ट्रांसफ़ॉर्मर हर एक को कैसे इस्तेमाल करता है

हर कूलिंग व्यवस्था गर्मी जाने के तीनों ऊष्मागतिक रास्तों को एक के बाद एक इस्तेमाल करती है:

चालन (conduction) गर्मी को बिजली से भरे ताँबे के तारों से सेल्यूलोज़ काग़ज़ की परत के आर-पार आसपास के तेल तक ले जाता है।

संवहन (convection) अब गर्म हो चुके तेल को वाइंडिंग से उठाकर टैंक के भीतर से होते हुए बाहर लगे रेडिएटर फ़िन तक पहुँचाता है।

विकिरण (radiation) गर्मी को रेडिएटर फ़िन से इन्फ़्रारेड तरंगों के रूप में आसपास की हवा में छोड़ता है।

इस ज़ंजीर की हर कड़ी की अपनी ताप प्रतिरोधकता है। कोई भी कड़ी कमज़ोर पड़े — मान लीजिए सालों की गर्मी से काग़ज़ की इंसुलेशन जल गई, या रेडिएटर फ़िन पर धूल की परत जम गई — तो ज़ंजीर टूट जाती है और वाइंडिंग ख़ुद को पकाने लगती है।

मिनरल ऑयल का काम

ट्रांसफ़ॉर्मर का तेल एक साथ दो अलग काम कर रहा होता है: यह बिजली का कुचालक है (हाई-वोल्टेज वाइंडिंग के बीच चिंगारी नहीं होने देता) और कूलेंट भी है (वह द्रव जो वाइंडिंग से रेडिएटर तक गर्मी ढोता है)। जब तेल ख़राब होता है — ऑक्सीकरण से, नमी सोखने से, घुली हुई गैस जमा होने से, या जलकर कार्बन बनने से — तो वह दोनों काम एक साथ बिगाड़ देता है।

यही दोहरा काम वजह है कि भारतीय बिजली कंपनियाँ घुली गैस के विश्लेषण (dissolved gas analysis, DGA) और ब्रेकडाउन वोल्टेज की जाँच को इतना अहम मानती हैं। तेल की गुणवत्ता गिरना सिर्फ़ रखरखाव का आँकड़ा नहीं है; यह आने वाली ताप या बिजली की ख़राबी का पहला संकेत है।

IEC की कूलिंग-श्रेणी: चार अक्षरों का कोड

हर ट्रांसफ़ॉर्मर कूलिंग तरीक़े को IEC 60076-2 के तहत चार अक्षरों के कोड से बताया जाता है (यही मानक भारत में IS 2026 के रूप में अपनाया गया है)। अक्षर क्रम से यह बताते हैं:

यानी ONAN ट्रांसफ़ॉर्मर का मतलब है ऑयल नैचुरल, एयर नैचुरल — दोनों तरफ़ बिना किसी मशीन के। ODAF का मतलब है ऑयल डायरेक्टेड, एयर फ़ोर्स्ड — अंदर पंप, बाहर पंखे।

यही शब्दावली बिहार के किसी गाँव में खंभे पर लगे 25 kVA वितरण ट्रांसफ़ॉर्मर से लेकर किसी ताप बिजलीघर के 500 MVA जनरेटर ट्रांसफ़ॉर्मर तक, सब पर लागू होती है।

मुख्य कूलिंग श्रेणियाँ — क्या करती हैं, कहाँ चलती हैं, कब फ़ेल होती हैं

ONAN (ऑयल नैचुरल, एयर नैचुरल)

क़रीब 10 MVA तक के वितरण ट्रांसफ़ॉर्मरों में यही आम है। गर्म वाइंडिंग से तेल अपने हल्केपन के कारण ऊपर उठता है, बाहर लगे रेडिएटर से होकर गुज़रता है, और ठंडा होकर टैंक में वापस गिरता है। बाहर की हवा रेडिएटर फ़िन से गर्मी अपने आप होने वाले संवहन से ले जाती है।

चलता क्यों है: ऊपर के गर्म तेल और बाहर की हवा के बीच तापमान का फ़र्क़ इतना होता है कि दोनों चक्र बिना पंप या पंखे के चल जाएँ। कोई चलने वाला पुर्ज़ा नहीं, इसलिए भरोसा ज़्यादा।

फ़ेल कब होता है: जब बाहर का तापमान चढ़ जाए (भारतीय गर्मी में 45°C के पार) और तापमान का फ़र्क़ घट जाए; जब रेडिएटर फ़िन धूल, पेड़-पौधों, चिड़ियों के घोंसलों या उखड़ते पेंट से बंद हो जाएँ; या जब ट्रांसफ़ॉर्मर पर इतना लोड आ जाए कि I²R से बनने वाली गर्मी अपने आप होने वाले संवहन की क्षमता से ज़्यादा हो जाए। ONAN की ख़राबी धीरे-धीरे आती है — वाइंडिंग का तापमान घंटों में चढ़ता है, काग़ज़ की इंसुलेशन तेज़ी से बूढ़ी होती है, और आख़िर में कोई फ़ॉल्ट ट्रिप कर जाता है।

ONAF (ऑयल नैचुरल, एयर फ़ोर्स्ड)

रेडिएटर की तरफ़ पंखे लगा दीजिए, तेल का बहाव अपने आप चलता रहने दीजिए। आम तौर पर 5-100 MVA के ट्रांसफ़ॉर्मरों में यह “दूसरा चरण” होता है — कम लोड पर ट्रांसफ़ॉर्मर ONAN की तरह चलता है, और वाइंडिंग का तापमान एक हद (अक्सर 70-80°C) पार करते ही पंखे अपने आप चालू हो जाते हैं।

चलता क्यों है: हवा को ज़ोर से बहाने पर रेडिएटर से गर्मी जाने की दर 30-50% बढ़ जाती है, यानी थोड़ी-सी अतिरिक्त जटिलता (सिर्फ़ पंखे और एक कंट्रोल सर्किट) पर क़रीब 25-33% ज़्यादा कूलिंग क्षमता मिल जाती है।

फ़ेल कब होता है: जब पंखे ख़राब हो जाएँ और कंट्रोल सिस्टम या तो पकड़ ही न पाए (तापमान का कोई अलार्म नहीं) या पकड़ ले पर ऑपरेटर अलार्म को अनदेखा कर दे। भारतीय वितरण कंपनियों में यह दर्ज दिक़्क़त है कि गर्मी के पीक सीज़न में ख़राब पंखे हफ़्तों तक ठीक नहीं होते।

OFAF (ऑयल फ़ोर्स्ड, एयर फ़ोर्स्ड)

अंदर (तेल के पंप) और बाहर (पंखे), दोनों तरफ़ ज़ोर लगाया जाता है। यह 60-300 MVA की उन इकाइयों में इस्तेमाल होता है जहाँ अपने आप होने वाला संवहन रेडिएटर बैंकों तक इतना तेल नहीं पहुँचा सकता।

चलता क्यों है: पंप से चलने वाले तेल की दर अपने आप होने वाले संवहन से 5-10 गुना तक हो सकती है; साथ में तेज़ हवा मिल जाए तो उतनी ही रेडिएटर सतह से कहीं ज़्यादा गर्मी निकाली जा सकती है।

फ़ेल कब होता है: जब तेल का कोई पंप बैठ जाए। OFAF में पंप बंद होते ही तेल का बहाव अंदाज़े से बाहर हो जाता है — ONAN में ऐसा नहीं होता, क्योंकि वहाँ तेल का अपने आप ऊपर उठना हमेशा मौजूद रहता है। नए डिज़ाइन में अतिरिक्त पंप और अपने आप ONAF पर लौट आने की व्यवस्था होती है, पर पुरानी इकाइयों में पंप ख़राब होते ही तेल का बहाव गड़बड़ा सकता है।

ODAF (ऑयल डायरेक्टेड, एयर फ़ोर्स्ड)

“D” का मतलब है कि तेल सिर्फ़ पंप से नहीं चल रहा — उसे भीतर बनी नलियों और रोकों के ज़रिए ख़ुद वाइंडिंग के आर-पार, एक तय रास्ते पर बहाया जाता है। यह सबसे बड़े पावर ट्रांसफ़ॉर्मरों (200 MVA और ऊपर) में इस्तेमाल होता है, जिनमें ताप और जल बिजलीघरों के ज़्यादातर जनरेटर स्टेप-अप ट्रांसफ़ॉर्मर आते हैं।

चलता क्यों है: तय रास्ते वाला बहाव वाइंडिंग के सबसे गर्म हिस्सों के पास तेल के ठहरे हुए कोने बनने ही नहीं देता — उतनी ही कुल हानि पर हॉट-स्पॉट का तापमान OFAF से 10-15°C कम रह सकता है।

फ़ेल कब होता है: जब दशकों में भीतर के रोक या गाइड खिसक जाएँ या जंग खा जाएँ और बहाव को गर्म वाइंडिंग से दूर मोड़ दें। इसे पकड़ने के लिए अंदर से जाँच करनी पड़ती है, यानी टैंक खोलने वाला महँगा शटडाउन।

OFWF और ODWF (ऑयल फ़ोर्स्ड, वॉटर फ़ोर्स्ड; ऑयल डायरेक्टेड, वॉटर फ़ोर्स्ड)

बाहर के कूलेंट के तौर पर हवा की जगह पानी आ जाता है। बड़े जल बिजलीघरों और कुछ ताप बिजलीघरों के जनरेटर ट्रांसफ़ॉर्मरों में यही आम है, जहाँ ठंडा करने के लिए पानी आसानी से मिल जाता है।

चलता क्यों है: पानी की आयतन के हिसाब से ऊष्मा धारण क्षमता हवा से क़रीब 3,500 गुना है। पानी से ठंडा होने वाला ट्रांसफ़ॉर्मर उतनी ही गर्मी को बहुत कम रेडिएटर सतह से निकाल सकता है।

फ़ेल कब होता है: जब हीट एक्सचेंजर के भीतर कहीं रिसाव हो जाए। अब पानी तेल में मिल जाता है — और तेल में पानी इंसुलेशन ख़त्म कर देता है। इसका डिज़ाइन-स्तर का बचाव यह है कि ठंडा करने वाले पानी का दबाव हमेशा तेल के दबाव से कम रखा जाए, ताकि रिसाव हो भी तो तेल पानी में जाए, पानी तेल में नहीं।

KNAN / KNAF / KFAF (एस्टर द्रव वाले रूप)

“K” का मतलब है कोई दूसरा इंसुलेटिंग द्रव — आम तौर पर प्राकृतिक या सिंथेटिक एस्टर (जैसे Cargill FR3, Midel 7131)। इन द्रवों का फ़्लैश पॉइंट ऊँचा होता है (क़रीब 300-350°C, जबकि मिनरल ऑयल का क़रीब 150°C), ये जैविक रूप से गल जाते हैं, और इन्हें इनडोर जगहों पर इस्तेमाल किया जा रहा है, साथ ही पर्यावरण के लिहाज़ से संवेदनशील ठिकानों पर भी।

चलता क्यों है: ऊँचा फ़्लैश पॉइंट आग का ख़तरा घटाता है; जैविक रूप से गल जाने से गिरे हुए द्रव की सफ़ाई आसान हो जाती है; और एस्टर मिनरल ऑयल के मुक़ाबले ज़्यादा नमी सह लेते हैं, बिना ब्रेकडाउन वोल्टेज गिराए।

फ़ेल कब होता है: जब पुराने ट्रांसफ़ॉर्मरों में एस्टर तो भर दिया जाए पर उन्हें एस्टर की ज़्यादा गाढ़ी बनावट के हिसाब से दोबारा डिज़ाइन न किया जाए, जिससे अपने आप होने वाला बहाव घट जाता है। किसी ONAN इकाई में सीधे तेल हटाकर एस्टर डाल देने से ताप प्रदर्शन 10-15% तक गिर सकता है।

कुछ कूलिंग तरीक़े काम क्यों नहीं करते — ख़राबी की भौतिकी

कूलिंग के तरीक़े यूँ ही फ़ेल नहीं होते। वे तब फ़ेल होते हैं जब चार में से कोई एक अड़चन कस जाती है:

1. बाहर का तापमान बहुत ज़्यादा है

हर कूलिंग तरीक़े की रेटिंग बाहर की हवा के किसी अधिकतम तापमान को मानकर तय होती है — IEC मानक में रोज़ाना औसत 40°C और सालाना औसत 30°C। जब मई-जून में दिल्ली 46-48°C पर पहुँचती है, तो पूरे लोड पर चल रहे ट्रांसफ़ॉर्मर अपने डिज़ाइन बिंदु से 6-8°C ज़्यादा गर्म चल रहे होते हैं। तय तापमान से हर 6-8°C ऊपर जाने पर इंसुलेशन की उम्र आधी रह जाती है (ताप-बुढ़ापे का यह मोटा नियम मॉन्ट्सिंगर नियम कहलाता है)। एक गर्मी का ओवरलोड हमेशा तुरंत ख़राबी नहीं लाता; वह ट्रांसफ़ॉर्मर की उम्र 30 साल से घटाकर 15 साल कर देता है।

2. संवहन का ज़ोर कमज़ोर पड़ गया है

अपने आप होने वाला संवहन टैंक के गर्म (ऊपरी) और ठंडे (निचले) हिस्सों के तेल के घनत्व के फ़र्क़ पर टिका है। तेल पुराना और ऑक्सीकृत होते-होते गाढ़ा हो जाता है और हर डिग्री तापमान पर घनत्व का फ़र्क़ घटता जाता है। 20 साल से ज़्यादा पुरानी ONAN इकाइयाँ सिर्फ़ तेल के बूढ़े होने से ही अपनी 20-25% संवहन क्षमता गँवा सकती हैं, भले ही मशीनी हिस्से में कोई गड़बड़ न हो।

3. रेडिएटर की सतह बंद पड़ी है

रेडिएटर फ़िन पर धूल, उखड़ता पेंट, छूटती जंग, उगते पौधे और चिड़ियों की बीट गर्मी निकालने वाली असरदार सतह घटा देती है। जो रेडिएटर नज़र से देखने पर “काफ़ी हद तक साफ़” लगता है, उसकी ताप क्षमता 30% तक घटी हो सकती है। यही वजह है कि बिजली कंपनियाँ रेडिएटर फ़िन की सफ़ाई को तिमाही रखरखाव का काम बताती हैं — और यही वजह है कि यह काम न होना भारत में वितरण ट्रांसफ़ॉर्मरों के वक़्त से पहले ख़राब होने की सबसे आम वजह है।

4. चलने वाले पुर्ज़े चुपचाप बैठ गए हैं

पंखे मोटर से चलते हैं। मोटर ख़राब होती हैं। पंप मोटर से चलते हैं। मोटर ख़राब होती हैं। वितरण ट्रांसफ़ॉर्मरों के कई पंखों की मोटर पर दूर से निगरानी का कोई इंतज़ाम नहीं होता — अप्रैल में बैठा पंखा जून में अलार्म बजने तक पकड़ में नहीं आता, और तब तक ट्रांसफ़ॉर्मर हफ़्तों से तय तापमान के ऊपर चल रहा होता है।

भारतीय गर्मी की दिक़्क़त — वितरण ट्रांसफ़ॉर्मर फटते क्यों हैं

भारत में वितरण ट्रांसफ़ॉर्मरों के ख़राब होने की दर सबसे कमज़ोर प्रदर्शन वाली कंपनियों में सालाना 12-18% तक है (राष्ट्रीय औसत क़रीब 8-10%), जो दुनिया के 1-2% के मानक से कहीं ज़्यादा है। गर्मी में यह दर सबसे ऊपर रहती है।

पाँच वजहें एक साथ मिलकर यह हालत बनाती हैं:

1. बाहर का तापमान अप्रैल से जून के बीच उत्तर और मध्य भारत में आम तौर पर डिज़ाइन रेटिंग से ऊपर चला जाता है।

2. ओवरलोड पीक घंटों में — शहरों में एयर कंडीशनर का लोड एकदम बढ़ जाना, खेती वाले फ़ीडरों पर सिंचाई पंपसेट का लोड।

3. वोल्टेज गिरना लंबे ग्रामीण फ़ीडरों पर, जिससे ट्रांसफ़ॉर्मर को ज़्यादा प्रतिघाती धारा देनी पड़ती है और ताँबे की हानि बढ़ जाती है।

4. कूलिंग तेल की चोरी, जो उद्योगों में दोबारा इस्तेमाल के लिए निकाल लिया जाता है — इससे ट्रांसफ़ॉर्मर में तेल कम रह जाता है और गर्मी के झटके सोखने वाला द्रव्यमान घट जाता है।

5. रखरखाव टालना — पंखों की मोटर न बदलना, रेडिएटर फ़िन न साफ़ करना, तेल की जाँच न कराना।

गर्मी में जब कोई ट्रांसफ़ॉर्मर फटता है, तो तुरंत की वजह आम तौर पर इंसुलेशन टूटने से हुआ भीतरी शॉर्ट-सर्किट होती है — पर पीछे की असली वजह महीनों या सालों की वह जमा होती ताप-मार है जिसे कूलिंग सिस्टम संभाल नहीं पाया। आग लक्षण है; ख़राब कूलिंग बीमारी है।

आज का ट्रांसफ़ॉर्मर अपने साथ क्या लेकर चलता है

भारतीय बिजली कंपनियों की ख़रीद (2020 के बाद) में अब बढ़-चढ़कर ये चीज़ें माँगी जा रही हैं:

• ऑनलाइन घुली गैस विश्लेषण (DGA) सेंसर — तेल में घुली हाइड्रोजन, मीथेन, एथिलीन, एथेन और कार्बन मोनोऑक्साइड पर लगातार नज़र। गैस का स्तर बढ़ना शुरुआती ख़राबी का संकेत है।
• फ़ाइबर-ऑप्टिक वाइंडिंग तापमान सेंसर — वाइंडिंग के भीतर हॉट-स्पॉट का तापमान सीधे नापना, सिर्फ़ ऊपरी तेल का तापमान नहीं।
• स्मार्ट रेडिएटर पंखा कंट्रोलर — वाइंडिंग और बाहरी तापमान, दोनों को मिलाकर पंखे अपने आप चालू करना, साथ में ख़राब पंखे का अलार्म SCADA तक भेजना।
• एस्टर द्रव वाले रूप — व्यावसायिक इमारतों और घनी शहरी सबस्टेशनों में इनडोर लगाने के लिए।
• छोटे हीट-पाइप रेडिएटर बैंक, जिनकी ताप चालकता नालीदार स्टील फ़िन से कहीं ज़्यादा होती है।

ये तकनीकें भौतिकी नहीं बदलतीं — ताँबा आज भी धारा का विरोध करता है, लोहा आज भी हिस्टेरिसिस हानि पैदा करता है, तेल आज भी ख़राब होता है — पर ये ताप प्रबंधन का बोझ निष्क्रिय डिज़ाइन से हटाकर सक्रिय निगरानी पर डाल देती हैं, और वही चुपचाप होने वाली ख़राबियाँ पकड़ लेती हैं जो परंपरागत ONAN इकाइयाँ नहीं पकड़ पातीं।

सारांश तालिका: कूलिंग श्रेणी और उसका आम इस्तेमाल

निचोड़

ट्रांसफ़ॉर्मर की कूलिंग इंजीनियरिंग की कोई किनारे की बात नहीं है। यही तय करती है कि ट्रांसफ़ॉर्मर 35 साल भरोसे की सेवा देगा या दसवीं गर्मी में आग का गोला बन जाएगा। गर्मी की ज़ंजीर की हर कड़ी — काग़ज़ से चालन, तेल से संवहन, रेडिएटर से विकिरण — की अपनी हद है, और भारत का ग्रिड आम तौर पर उसी हद के किनारे पर चलता है।

IEC के चार अक्षरों के कोड समझना शब्दावली के लिए काम का है, पर ज़्यादा ज़रूरी आदत यह पहचानना है कि किसी ख़ास जगह पर गर्मी की ज़ंजीर की कौन-सी कड़ी सबसे पहले टूटेगी — और उसी हिसाब से रखरखाव, निगरानी और ख़रीद तय करना। पंप की मोटर रेडिएटर फ़िन से ज़्यादा बार ख़राब होती है। तेल ताँबे से जल्दी ख़राब होता है। और बाहर का तापमान किसी नेमप्लेट रेटिंग की परवाह नहीं करता।

आपकी कॉलोनी के सबस्टेशन वाला ट्रांसफ़ॉर्मर इसी वक़्त इन दबावों की ज़ंजीर में कहीं खड़ा है। कूलिंग ही वह चीज़ है जो उसके और ख़बर बन जाने के बीच खड़ी है।

सामान्य प्रश्न

ट्रांसफ़ॉर्मर में कूलिंग के मुख्य तरीक़े कौन-से हैं?

IEC कोड वाले मानक तरीक़े हैं ONAN (ऑयल नैचुरल, एयर नैचुरल), ONAF (ऑयल नैचुरल, एयर फ़ोर्स्ड), OFAF (ऑयल फ़ोर्स्ड, एयर फ़ोर्स्ड), ODAF (ऑयल डायरेक्टेड, एयर फ़ोर्स्ड), OFWF/ODWF (ऑयल फ़ोर्स्ड या डायरेक्टेड, वॉटर फ़ोर्स्ड), और K से शुरू होने वाले एस्टर द्रव वाले रूप (KNAN, KFAF)। हर कोड अंदर के माध्यम और बहाव को बाहर के माध्यम और बहाव के साथ जोड़ता है।

ट्रांसफ़ॉर्मर गर्म होते ही क्यों हैं?

तीन तरह की हानियाँ बिजली को गर्मी में बदलती हैं: ताँबे की हानि (वाइंडिंग में I²R हानि, जो धारा के वर्ग के हिसाब से बढ़ती है), लोहे की हानि (कोर में हिस्टेरिसिस और भँवर धाराएँ), और इधर-उधर बिखरने वाली हानि (ढाँचे के स्टील में रिसता फ़्लक्स)। पूरे लोड पर ताँबे की हानि सबसे बड़ी होती है; लोहे की हानि क़रीब-क़रीब एक जैसी रहती है।

ट्रांसफ़ॉर्मर में कूलेंट के तौर पर मिनरल ऑयल क्यों इस्तेमाल होता है?

तेल एक साथ दो काम करता है: यह वाइंडिंग को आपस में और टैंक से बिजली के लिहाज़ से अलग रखता है (मिनरल ऑयल की परावैद्युत क्षमता क़रीब 30 kV/mm है), और अपने आप या पंप वाले संवहन से वाइंडिंग की गर्मी रेडिएटर तक ले जाता है। ट्रांसफ़ॉर्मर जिस तापमान और वोल्टेज की रेंज में चलता है, उसमें दोनों काम इतनी अच्छी तरह कोई और पदार्थ नहीं कर पाता।

गर्मी में ट्रांसफ़ॉर्मर ख़राब क्यों होते हैं?

कई चीज़ें मिलकर: बाहर का ऊँचा तापमान (रेडिएटर और हवा के बीच तापमान का फ़र्क़ घटा देता है), पीक लोड की ज़्यादा धारा (ताँबे की हानि बढ़ा देती है), पुराना तेल (संवहन का ज़ोर घटा देता है), बंद पड़े रेडिएटर फ़िन (सतह घटा देते हैं), और ख़राब पंखे या पंप। इसके बाद लगने वाली आग आम तौर पर इंसुलेशन टूटने से शुरू होती है, पर जड़ में वह जमा हुआ ताप-बोझ होता है जिसे कूलिंग सिस्टम संभाल नहीं पाया।

IEC का चार अक्षरों वाला कूलिंग कोड कैसे काम करता है?

चार अक्षर क्रम से यह बताते हैं: (1) अंदर का कूलिंग माध्यम — O तेल, K एस्टर, L सिंथेटिक, G गैस, W पानी, A हवा; (2) अंदर का बहाव — N अपने आप, F पंप से, D पंप से और वाइंडिंग के भीतर तय रास्ते पर; (3) बाहर का कूलिंग माध्यम — A हवा, W पानी, G गैस; (4) बाहर का बहाव — N अपने आप, F पंखे से। यानी ONAN = अंदर तेल अपने आप, बाहर हवा अपने आप; ODAF = अंदर तेल तय रास्ते पर, बाहर हवा पंखे से।

OFAF और ODAF में क्या फ़र्क़ है?

OFAF में पंप तेल को टैंक के भीतर घुमाते हैं, पर तेल अपना रास्ता ख़ुद चुनता है (और सबसे गर्म वाइंडिंग के पास ठहरे हुए कोने बन सकते हैं)। ODAF में तेल को भीतरी रोकों और नलियों के ज़रिए तय रास्ते पर वाइंडिंग के आर-पार भेजा जाता है — यानी सबसे ज़्यादा हानि वाले हिस्सों तक तेल पहुँचना पक्का हो जाता है। उतनी ही कुल हानि पर ODAF में वाइंडिंग का हॉट-स्पॉट तापमान OFAF से 10-15°C कम रहता है।

एस्टर वाले द्रव ज़्यादा आम क्यों होते जा रहे हैं?

एस्टर (प्राकृतिक या सिंथेटिक) का फ़्लैश पॉइंट क़रीब 300-350°C है, जबकि मिनरल ऑयल का 150°C — इसलिए इनमें आग लगने का ख़तरा कहीं कम है। ये जैविक रूप से गल जाते हैं, जिससे गिरे हुए द्रव की सफ़ाई आसान हो जाती है। ब्रेकडाउन वोल्टेज गिरने से पहले ये ज़्यादा नमी भी सह लेते हैं। इसी वजह से ये इनडोर जगहों, व्यावसायिक इमारतों और पर्यावरण के लिहाज़ से संवेदनशील ठिकानों पर ठीक बैठते हैं — हालाँकि इनके गाढ़ेपन से अपने आप होने वाला संवहन घट जाता है, जब तक ट्रांसफ़ॉर्मर इन्हीं के लिए डिज़ाइन न किया गया हो।

“हॉट-स्पॉट तापमान” का क्या मतलब है और यह क्यों मायने रखता है?

हॉट-स्पॉट ट्रांसफ़ॉर्मर की वाइंडिंग के भीतर का सबसे गर्म बिंदु है — आम तौर पर हाई-वोल्टेज वाइंडिंग के ऊपरी हिस्से के पास, जहाँ बिखरी हुई चुंबकीय हानि जमा होती है और तेल का बहाव सबसे सुस्त रहता है। इंसुलेशन काग़ज़ हॉट-स्पॉट तापमान के साथ चक्रवृद्धि रफ़्तार से बूढ़ा होता है: तय तापमान से हर 6-8°C ऊपर जाने पर बची हुई उम्र आधी रह जाती है (मॉन्ट्सिंगर नियम)। आज के ट्रांसफ़ॉर्मर हॉट-स्पॉट तापमान फ़ाइबर-ऑप्टिक सेंसर से सीधे नापते हैं; पुरानी इकाइयाँ इसे ऊपरी तेल के तापमान और एक मॉडल से अंदाज़ लगाती हैं।

लग जाने के बाद ट्रांसफ़ॉर्मर की कूलिंग कैसे सुधारी जा सकती है?

पाँच व्यावहारिक क़दम: रेडिएटर फ़िन हर तिमाही साफ़ कराइए; ख़राब पंखों की मोटर तुरंत बदलिए (सीज़न ख़त्म होने का इंतज़ार मत कीजिए); घुली गैस के विश्लेषण और ब्रेकडाउन वोल्टेज के आधार पर तेल जाँचिए और ख़राब हो तो बदलिए; सबसे ज़रूरी इकाइयों पर ऑनलाइन सेंसर (DGA, फ़ाइबर-ऑप्टिक तापमान) लगवाइए; और लगातार ओवरलोड से बचिए — भारतीय बिजली कंपनियाँ अब नीति के तौर पर वितरण ट्रांसफ़ॉर्मर नेमप्लेट के 80-90% पर चलाने लगी हैं, ताकि कूलिंग सिस्टम को काम करने की गुंजाइश मिले।