खनन परियोजनाओं के लिए ट्रांसफॉर्मर का चयन: ऑफ-ग्रिड और ग्रिड-कनेक्टेड साइटों के लिए मुख्य विचारणीय बिंदु

एक खदान की बिजली आपूर्ति की विश्वसनीयता सीधे उत्पादन सुरक्षा और संचालन दक्षता को प्रभावित करती है। बिजली परिवर्तन के लिए मुख्य उपकरण के रूप में, ट्रांसफॉर्मर का चयन यह तय करता है कि पूरी खनन बिजली प्रणाली स्थिर रूप से काम कर सकती है या नहीं। हालाँकि, ऑफ-ग्रिड खदानों और ग्रिड-कनेक्टेड खदानों में बिजली स्रोत की संरचना और संचालन विधि में मौलिक अंतर होता है, इसलिए ट्रांसफॉर्मर चयन के ध्यान केंद्र भी अलग-अलग होते हैं। यह लेख दोनों परिदृश्यों के लिए ट्रांसफॉर्मर चयन के प्रमुख बिंदुओं का वर्णन करता है।

एक ऑफ-ग्रिड खदान पूरी तरह से अपने स्वयं के बिजली स्रोतों (डीज़ल जनरेटर, सोलर पीवी, ऊर्जा भंडारण आदि) पर निर्भर करती है और किसी बाहरी ग्रिड से जुड़ी नहीं होती है। यह प्रणाली को स्वयं ही वास्तविक समय में बिजली उत्पादन और उपभोग का संतुलन बनाए रखना होता है। इसका अर्थ है कि बिजली स्रोत के उतार-चढ़ाव (जैसे सोलर पीवी की अनियमित प्रकृति) को ऊर्जा भंडारण और बैकअप जनरेटरों द्वारा अवशोषित किया जाना चाहिए, जिससे आपूर्ति निरंतरता पर अधिक कठोर आवश्यकताएँ लगती हैं।

एक ग्रिड-कनेक्टेड खदान को बाहरी ग्रिड से जोड़ा जाता है, जो मुख्य या बैकअप बिजली स्रोत के रूप में कार्य करता है और स्थिर वोल्टेज और आवृत्ति समर्थन प्रदान करता है। खदान ग्रिड से बिजली खरीद सकता है और, जहाँ परिस्थितियाँ अनुमति देती हैं, नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन के माध्यम से आंशिक रूप से स्वयं की आपूर्ति कर सकता है। यह प्रणाली अपेक्षाकृत कम जटिल है।

किसी खनन परियोजना के लिए ट्रांसफॉर्मर के चयन का पहला कारक स्थापना स्थल का सुरक्षा स्तर होता है।

तेल-संग्रहीत परिवर्तक ये शीतलन और विद्युतरोधन के माध्यम के रूप में विद्युतरोधी तेल का उपयोग करते हैं। इनकी अतिभार क्षमता मजबूत होती है और ऊष्मा अपवहन अच्छा होता है, जिससे ये सतही उप-केंद्रों, खुले गड्ढा क्षेत्रों और अन्य कम-जोखिम, भारी भार वाले परिदृश्यों के लिए उपयुक्त होते हैं। इनकी खरीद लागत कम होती है, प्रौद्योगिकी परिपक्व है और ये उच्च-क्षमता विद्युत आपूर्ति की स्थितियों में अच्छा मूल्य प्रदान करते हैं। हालाँकि, विद्युतरोधी तेल में रिसाव और आग का जोखिम होता है, और तेल की गुणवत्ता का नियमित रूप से परीक्षण किया जाना आवश्यक है।

ड्राय-टाइप ट्रांसफॉर्मर इन्सुलेशन के लिए एपॉक्सी रेजिन कास्टिंग का उपयोग करें। ये तेल-मुक्त, फ्लेम-रिटार्डेंट और अग्नि-प्रतिरोधी हैं, जिससे ये उच्च गैस सांद्रता वाले भूमिगत सुरंगों और कार्य स्थलों या सीमित स्थानों के लिए उपयुक्त हैं। ये संक्षिप्त, धूल-रोधी और आर्द्रता-रोधी हैं, तथा इनका नियमित रखरोब सरल है। इनके नुकसानों में उच्च क्रय लागत और अपेक्षाकृत सीमित अतिभार क्षमता शामिल हैं।

छोटे शब्दों में: उच्च-जोखिम भूमिगत क्षेत्रों के लिए पहले ड्राई-टाइप का चुनाव करें; सतह और कम-जोखिम परिस्थितियों के लिए ऑयल-इमर्स्ड को वरीयता दी जा सकती है।

अनुप्रयोग परिदृश्य की तुलना

1. बिजली स्रोत के उतार-चढ़ाव के अनुकूलन की क्षमता। ऑफ-ग्रिड प्रणालियाँ अक्सर "डीज़ल जनरेशन + सोलर पीवी + ऊर्जा भंडारण" के संकर प्रारूप का उपयोग करती हैं। पीवी उत्पादन में उतार-चढ़ाव और डीज़ल जनरेटर के प्रारंभ/समाप्ति दोनों ही वोल्टेज और आवृत्ति में परिवर्तन का कारण बनते हैं। ट्रांसफॉर्मर में अच्छी वोल्टेज नियमन क्षमता होनी चाहिए; बिजली स्रोत की ओर बार-बार होने वाले परिवर्तनों को संभालने के लिए लोड के तहत टैप-बदलने वाला मॉडल आवश्यक हो सकता है।

2. भार के प्रभाव को सहन करने की क्षमता। खदानों में क्रशर और बॉल मिल जैसे बड़े उपकरण अपने नामांकित मान के कई गुना शुरुआती धारा खींच सकते हैं। ऑफ-ग्रिड प्रणाली में ग्रिड का मजबूत समर्थन नहीं होता है, इसलिए ट्रांसफॉर्मर में पर्याप्त अतिभार सीमा होनी चाहिए ताकि मोटरों के प्रारंभ होने पर प्रणाली के वोल्टेज में तेजी से गिरावट न हो। क्षमता का चयन वास्तविक भार वक्र के आधार पर उचित अतिरेक के साथ किया जाना चाहिए।

3. परिवहन और स्थापना की स्थितियाँ। दूरस्थ खनन स्थलों तक पहुँचने वाली सड़कें अक्सर सीमित होती हैं, इसलिए ट्रांसफॉर्मर के परिवहन आयाम, भार और स्थल पर असेंबली की संभवता पर विचार करना आवश्यक है। यदि तेल-आधारित ट्रांसफॉर्मर की स्थल पर तेल भरने की आवश्यकता हो, तो तेल उपचार उपकरण और संबंधित परिस्थितियाँ भी उपलब्ध होनी चाहिए।

1. शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा मिलान। ग्रिड-कनेक्टेड संचालन के दौरान, ट्रांसफॉर्मर की शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा को ग्रिड की शॉर्ट-सर्किट क्षमता के साथ समन्वित किया जाना चाहिए। बहुत कम प्रतिबाधा से अत्यधिक शॉर्ट-सर्किट धारा उत्पन्न हो सकती है, जिससे स्विचगियर पर भार बढ़ जाता है; जबकि बहुत अधिक प्रतिबाधा से अत्यधिक वोल्टेज नियमन हो सकता है। सत्यापन को ग्रिड द्वारा प्रदान की गई अपेक्षित शॉर्ट-सर्किट धारा के आधार पर किया जाना चाहिए।

2. वेक्टर समूह का चयन। खनन भारों में आवृत्ति परिवर्तक और सॉफ्ट स्टार्टर जैसे गैर-रैखिक उपकरणों का एक उच्च हिस्सा शामिल होता है, और सामंजस्य धाराएँ ट्रांसफार्मर के संचालन को प्रभावित कर सकती हैं। डाइन11 वेक्टर समूह तीसरी सामंजस्यों को दबाने और सामंजस्यों के प्रतिरोध में Yyn0 की तुलना में बेहतर प्रदर्शन करता है, जिससे यह ग्रिड-कनेक्टेड खदानों में वितरण ट्रांसफार्मरों के लिए एक सामान्य विकल्प बन जाता है।

3. क्षमता विन्यास और विस्तार आरक्षित राशि। ग्रिड-कनेक्टेड खदानों में भार वृद्धि आमतौर पर अपेक्षाकृत स्थिर होती है। ट्रांसफार्मर क्षमता को "वास्तविक भार × 1.1–1.2" पर सेट किया जा सकता है, जबकि खदान की जीवन-चक्र योजना के आधार पर विस्तार के लिए स्थान आरक्षित किया जाता है। अत्यधिक क्षमता न केवल नो-लोड हानि को बढ़ाती है, बल्कि शक्ति गुणांक को भी कम कर देती है।

उज़बेकिस्तान में निशबाश कोयला खदान परियोजना के लिए, हमने तीन 3150 kVA, 10/0.4 kV ग्रिड-कनेक्टेड यूरोपीय शैली के पूर्व-निर्मित उप-केंद्रों की आपूर्ति की। इन उप-केंद्रों के अंदर उच्च-वोल्टेज स्विचगियर, निम्न-वोल्टेज स्विचगियर और ट्रांसफॉर्मर सभी हमारे द्वारा निर्मित थे। इस परियोजना के लिए, हमने खदान की स्वयं की विशेषताओं के आधार पर सबसे उपयुक्त उपकरणों को अनुकूलित किया, साथ ही ऊँचाई, तापमान और आर्द्रता जैसे अन्य कारकों को भी ध्यान में रखा।

विशेष रूप से, ट्रांसफॉर्मर के चयन के समय, हमने ग्रिड-कनेक्शन की आवश्यकताओं को पूर्ण रूप से ध्यान में रखा। अंततः हमने डायन11 वेक्टर समूह और 5.5% लघु-परिपथ प्रतिबाधा वाले तेल-डूबे ट्रांसफॉर्मर का चयन किया।

Q1. क्या खदानों के लिए ट्रांसफॉर्मरों के लिए खदान-विशिष्ट मॉडलों का उपयोग अनिवार्य है?

भूमिगत क्षेत्रों और विस्फोट के जोखिम वाले क्षेत्रों के लिए, खदान मानकों को पूरा करने वाले ट्रांसफॉर्मर (सामान्य प्रकार या अग्निरोधी प्रकार) का उपयोग करना आवश्यक है। सतही उप-केंद्रों और खुली खदान के क्षेत्रों में मानक औद्योगिक ट्रांसफॉर्मरों का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन उन्हें सुरक्षा श्रेणी और संक्षारण प्रतिरोध की आवश्यकताओं को पूरा करना आवश्यक है।

प्रश्न 2. क्या शुष्क-प्रकार के ट्रांसफार्मर का उपयोग बाहर किया जा सकता है?

हाँ, लेकिन धूल और आर्द्र परिस्थितियों के सामने लड़ने के लिए आमतौर पर आईपी५४ या उससे ऊपर की सुरक्षा रेटिंग वाला एक सुरक्षात्मक आवरण आवश्यक है।

प्रश्न 3. क्या ऑफ-ग्रिड खदान एक मानक ग्रिड-कनेक्टेड ट्रांसफॉर्मर का उपयोग कर सकती है?

अनुशंसित नहीं है। ऑफ-ग्रिड प्रणालियों के बिजली स्रोत के गुण और लोड प्रभाव के पैटर्न ग्रिड-कनेक्टेड प्रणालियों से काफी अलग होते हैं। एक मानक ग्रिड-कनेक्टेड ट्रांसफॉर्मर बार-बार होने वाले वोल्टेज उतार-चढ़ाव और प्रारंभिक धारा के प्रभावों को संभालने में सक्षम नहीं हो सकता है।

ऑफ-ग्रिड और ग्रिड-कनेक्टेड खदानों के लिए ट्रांसफॉर्मर चयन के बीच मुख्य अंतर है ट्रांसफॉर्मर पर बिजली स्रोत के गुणों द्वारा लगाए गए अलग-अलग आवश्यकताओं में ऑफ-ग्रिड परिस्थितियों में, स्वयं निर्मित बिजली स्रोतों और लोड के प्रभाव के उतार-चढ़ाव को संभालने के लिए ट्रांसफॉर्मर्स को अधिक मजबूत वोल्टेज अनुकूलन और अतिभार सीमा की आवश्यकता होती है। ग्रिड-कनेक्टेड परिस्थितियों में अधिक ध्यान इम्पीडेंस मैचिंग, हार्मोनिक दमन और ग्रिड सुरक्षा के साथ समन्वय पर केंद्रित होता है। दोनों परिस्थितियों में, सुरक्षा स्तर हमेशा तेल-आधारित और शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मर्स के बीच पहली विभाजन रेखा होता है — शुष्क-प्रकार भूमिगत होते हैं, जबकि तेल-आधारित सतह पर स्थापित किए जाते हैं। यह सिद्धांत चाहे खदान ऑफ-ग्रिड हो या ग्रिड-कनेक्टेड, कोई परिवर्तन नहीं करता।