252kV डेड टैंक SF6 सर्किट ब्रेकर आर्क-क्वेंचिंग चेम्बर प्रणाली का डिज़ाइन और एप्लिकेशन केस

परिचय

हाल के वर्षों में, नाइजीरिया की ऊर्जा की मांग उसकी अर्थव्यवस्था और समाज के विकास के साथ बढ़ रही है। एक स्थिर और विश्वसनीय विद्युत प्रसारण प्रणाली इसके विकास के लिए आवश्यक है। 252kV उच्च-वोल्टेज प्रसारण लाइनें नाइजीरिया की विद्युत ग्रिड में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, और सर्किट ब्रेकर्स की प्रदर्शन इन लाइनों की सुरक्षा और स्थिरता पर बहुत ज्यादा निर्भर करता है। ABB, एक विश्व-प्रमुख विद्युत उपकरण निर्माता, ने एक 252kV डेड टैंक SF6 सर्किट ब्रेकर विकसित किया है, जिसमें एक उन्नत आर्क-क्वेंचिंग चेम्बर प्रणाली है, जो नाइजीरिया की विद्युत ग्रिड की विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डिजाइन की गई है और इसने SONCAP प्रमाणीकरण प्राप्त किया है, जिससे यह स्थानीय मानकों का पालन करने की गारंटी दी जाती है।

आर्क-क्वेंचिंग चेम्बर प्रणाली का डिजाइन
डुअल-ब्रेक सीरीज आर्क-क्वेंचिंग डिजाइन

252kV डेड टैंक SF6 सर्किट ब्रेकर की आर्क-क्वेंचिंग चेम्बर डुअल-ब्रेक सीरीज डिजाइन का उपयोग करती है। इस डिजाइन में, दो इंटररप्टर्स श्रृंखला में जुड़े होते हैं, और प्रत्येक इंटररप्टर को कुल वोल्टेज का लगभग 50% बर्दाश्त करने के लिए डिजाइन किया गया है, अर्थात् 126kV। यह नवीन दृष्टिकोण एकल ब्रेक पर डाइएलेक्ट्रिक रिकवरी दबाव को बहुत ही कम करता है।

जब विद्युत ग्रिड में शॉर्ट-सर्किट फ़ॉल्ट होता है, तो सर्किट ब्रेकर में एक बड़ा-करंट आर्क उत्पन्न होता है। पारंपरिक एकल-ब्रेक सर्किट ब्रेकर में, आर्क-क्वेंचिंग प्रक्रिया के दौरान एक इंटररप्टर को पूरे 252kV वोल्टेज का सामना करना पड़ता है, जो इंटररप्टर की डाइएलेक्ट्रिक रिकवरी पर बहुत बड़ा दबाव डालता है। हालांकि, डुअल-ब्रेक सीरीज डिजाइन में, वोल्टेज दो इंटररप्टरों के बीच साझा किया जाता है। यह न केवल प्रत्येक इंटररप्टर पर विद्युत दबाव को कम करता है, बल्कि डाइएलेक्ट्रिक रिकवरी के लिए आवश्यक समय को भी कम करता है। इस परिणामस्वरूप, आर्क-क्वेंचिंग की दक्षता में सुधार होता है, और आर्क-क्वेंचिंग के बाद आर्क के पुनर्जलन का जोखिम बहुत कम हो जाता है।

डुअल-ब्रेक सीरीज प्रणाली के स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए, ABB ने एक सेट विशिष्ट वोल्टेज-शेयरिंग नियंत्रण प्रौद्योगिकियों का विकास किया है। प्रत्येक इंटररप्टर के दोनों सिरों पर विशेष समानांतर कैपेसिटर्स लगाए गए हैं। ये कैपेसिटर्स धीरे-धीरे कैलिब्रेट किए जाते हैं ताकि दो इंटररप्टरों के बीच वोल्टेज वितरण जितना संतुलित हो सके, भले ही जटिल ट्रांसिएंट फ़ॉल्ट स्थितियों में। यह वोल्टेज-शेयरिंग मेकनिज्म आर्क-क्वेंचिंग चेम्बर प्रणाली की विश्वसनीयता को और बढ़ाता है।

T-टाइप पिस्टन दबाव बेलन संरचना

आर्क-क्वेंचिंग चेम्बर प्रणाली के दबाव बेलन को T-टाइप पिस्टन संरचना के साथ डिजाइन किया गया है, जो उच्च-गति SF6 गैस फ़्लो उत्पन्न करने के लिए एक महत्वपूर्ण घटक है। जब सर्किट ब्रेकर ट्रिप कमांड प्राप्त करता है, तो T-टाइप पिस्टन चलना शुरू कर देता है। खुलने की प्रक्रिया के दौरान, पिस्टन बेलन में SF6 गैस को 1.2MPa दबाव तक संपीड़ित करता है।

यह संपीड़न प्रक्रिया इस प्रकार नियंत्रित की जाती है कि 600m/s की उच्च-गति गैस फ़्लो उत्पन्न की जा सके। उच्च-गति SF6 गैस फ़्लो आर्क-क्वेंचिंग प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। जब आर्क उत्पन्न होता है, तो उच्च-गति गैस फ़्लो आर्क प्लाज्मा को तेजी से ठंडा करता है, आर्क का तापमान कम करता है, और आर्क चैनल में आयनित कणों को हटा देता है। इस प्रकार, आर्क-उन्मूलन अंतराल में डाइएलेक्ट्रिक रिकवरी प्रक्रिया को तेज करता है, जिससे सर्किट ब्रेकर तेजी से फ़ॉल्ट करंट को कट देता है और आर्क-क्वेंचिंग का कार्य पूरा करता है।

T-टाइप पिस्टन संरचना के अन्य लाभों में सरल संरचना, उच्च यांत्रिक ताकत, और अच्छी सीलिंग प्रदर्शन शामिल हैं। सरल संरचना दबाव बेलन के निर्माण और रखरखाव में सहायक होती है, जबकि उच्च यांत्रिक ताकत सुनिश्चित करती है कि पिस्टन संचालन के दौरान उच्च दबाव और उच्च गति को संभाल सकता है। दबाव बेलन की अच्छी सीलिंग प्रदर्शन यह सुनिश्चित करता है कि SF6 गैस लीक नहीं होगी, सर्किट ब्रेकर के सामान्य संचालन को बनाए रखता है, और विद्युत ग्रिड की सुरक्षा को सुनिश्चित करता है।

PTFE-संकुलित कार्बन फाइबर नोजल

नोजल आर्क-क्वेंचिंग चेम्बर का एक महत्वपूर्ण भाग है, और इसकी सामग्री की प्रदर्शन तथा आर्क-क्वेंचिंग प्रदर्शन सीधे सर्किट ब्रेकर की उपयोगकाल और आर्क-क्वेंचिंग प्रदर्शन पर प्रभाव डालती है। ABB ने 252kV डेड टैंक SF6 सर्किट ब्रेकर आर्क-क्वेंचिंग चेम्बर के नोजल के लिए PTFE-संकुलित कार्बन फाइबर सामग्री का चयन किया है।

PTFE-संकुलित कार्बन फाइबर उच्च ताप विरोधी, धावन विरोधी, और मजबूत आर्क-इरोजन विरोधी गुणों के साथ उत्कृष्ट गुणों का संयोजन करता है। आर्क-क्वेंचिंग प्रक्रिया के दौरान, आर्क क्षेत्र में तापमान अत्यधिक उच्च मान तक पहुंच सकता है, जो अक्सर 10,000 °C से अधिक होता है। PTFE-संकुलित कार्बन फाइबर की उच्च ताप विरोधी क्षमता ऐसी दुष्परिस्थितियों में नोजल की संरचनात्मक पूर्णता और प्रदर्शन स्थिरता को बनाए रखने में मदद करती है।

आर्क-इरोजन विरोधी क्षमता की दृष्टि से, यह सामग्री कम से कम 2000 पूर्ण क्षमता वाले विच्छेद (50kA) को संभाल सकती है, जो सर्किट ब्रेकर के रखरखाव चक्र को बहुत बढ़ा देता है। पारंपरिक नोजल सामग्रियों की तुलना में, PTFE-संकुलित कार्बन फाइबर नोजलों की लंबी उपयोगकाल, उपकरण के रखरखाव और प्रतिस्थापन की आवश्यकता को कम करता है, और इस प्रकार विद्युत ग्रिड के संचालन और रखरखाव की कुल लागत को कम करता है।

SONCAP प्रमाणीकरण और पालन

नाइजीरिया के बाजार में प्रवेश के लिए, ABB द्वारा विकसित 252kV डेड टैंक SF6 सर्किट ब्रेकर आर्क-क्वेंचिंग चेम्बर प्रणाली ने सफलतापूर्वक SONCAP प्रमाणीकरण प्रक्रिया पारित की है। SONCAP प्रमाणीकरण नाइजीरिया के मानक संगठन द्वारा लागू किया गया एक सख्त मूल्यांकन कार्यक्रम है, जिसका उद्देश्य यह सुनिश्चित करना है कि आयातित विद्युत उत्पाद स्थानीय सुरक्षा, स्वास्थ्य, और पर्यावरण संरक्षण मानकों को पूरा करते हैं।

प्रमाणीकरण प्रक्रिया के दौरान, ABB का उत्पाद विद्युत प्रदर्शन, यांत्रिक प्रदर्शन, सुरक्षा प्रदर्शन, और पर्यावरणीय अनुकूलता जैसे विभिन्न पहलुओं में व्यापक परीक्षणों से गुजरा है। डुअल-ब्रेक सीरीज आर्क-क्वेंचिंग डिजाइन, T-टाइप पिस्टन दबाव बेलन संरचना, और PTFE-संकुलित कार्बन फाइबर नोजल सभी ने सख्त जांच और सत्यापन को धीरे-धीरे संभाला है।

उदाहरण के लिए, विद्युत प्रदर्शन परीक्षणों में, डुअल-ब्रेक प्रणाली का वोल्टेज-शेयरिंग प्रदर्शन, सर्किट ब्रेकर की विभिन्न फ़ॉल्ट करंट के तहत आर्क-क्वेंचिंग क्षमता, और डाइएलेक्ट्रिक रिकवरी विशेषताएं नाइजीरिया के मानकों की आवश्यकताओं को पूरा करती हैं या उनसे अधिक हैं। यांत्रिक प्रदर्शन परीक्षणों में, T-टाइप पिस्टन संरचना की ताकत और दीर्घावधि, और सर्किट ब्रेकर के यांत्रिक संचालन की विश्वसनीयता को भी पूरी तरह से मान्यता प्राप्त हुई है।

SONCAP प्रमाणीकरण का सफल प्राप्त करना न केवल ABB के 252kV डेड टैंक SF6 सर्किट ब्रेकर आर्क-क्वेंचिंग चेम्बर प्रणाली की उच्च गुणवत्ता और विश्वसनीयता को साबित करता है, बल्कि इसके नाइजीरिया की विद्युत ग्रिड में व्यापक उपयोग के लिए भी एक मजबूत गारंटी प्रदान करता है।

नाइजीरिया की विद्युत ग्रिड में उपयोग

इस उन्नत आर्क-क्वेंचिंग चेम्बर प्रणाली वाले 252kV डेड टैंक SF6 सर्किट ब्रेकर का नाइजीरिया के कई महत्वपूर्ण विद्युत प्रसारण परियोजनाओं में सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है। इन परियोजनाओं में, सर्किट ब्रेकर ने उत्कृष्ट प्रदर्शन दिखाया है।

संचालन के दौरान, डुअल-ब्रेक सीरीज आर्क-क्वेंचिंग डिजाइन ने बहुत से शॉर्ट-सर्किट फ़ॉल्टों को प्रभावी ढंग से संभाला है, जिससे फ़ॉल्ट का तेजी से विच्छेदन हुआ और विद्युत ग्रिड पर न्यूनतम प्रभाव पड़ा। T-टाइप पिस्टन दबाव बेलन संरचना ने स्थिर रूप से उच्च-गति SF6 गैस फ़्लो उत्पन्न किया, जिससे सर्किट ब्रेकर ने आर्क-क्वेंचिंग का कार्य एक छोटे समय में पूरा किया। PTFE-संकुलित कार्बन फाइबर नोजल भी अच्छा प्रदर्शन दिखाते रहे हैं, और बहुत से संचालनों के बाद भी कोई महत्वपूर्ण इरोजन या क्षति नहीं हुई है।

इन सर्किट ब्रेकरों के विश्वसनीय संचालन के कारण, नाइजीरिया की विद्युत ग्रिड की सुरक्षा और स्थिरता में बहुत बड़ा सुधार हुआ है। सर्किट ब्रेकर फ़ॉल्ट के कारण होने वाले बिजली के अवरोध बहुत कम हो गए हैं, जिससे नाइजीरिया में औद्योगिक उत्पादन और लोगों की दैनिक जीवन के लिए एक अधिक स्थिर बिजली की आपूर्ति प्रदान की गई है। साथ ही, सर्किट ब्रेकरों की लंबी उपयोगकाल और कम रखरखाव की आवश्यकता ने स्थानीय विद्युत विभाग के संचालन और रखरखाव की लागत को कम किया है, जो नाइजीरिया के विद्युत उद्योग के टिकाऊ विकास के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

निष्कर्ष

ABB द्वारा डिजाइन किया गया 252kV डेड टैंक SF6 सर्किट ब्रेकर आर्क-क्वेंचिंग चेम्बर प्रणाली, जिसमें उन्नत डुअल-ब्रेक सीरीज आर्क-क्वेंचिंग, T-टाइप पिस्टन दबाव बेलन संरचना, और PTFE-संकुलित कार्बन फाइबर नोजल शामिल है, नाइजीरिया के उच्च-वोल्टेज विद्युत प्रसारण के लिए एक उत्कृष्ट समाधान प्रदान करता है। SONCAP प्रमाणीकरण प्राप्त करने से इसका स्थानीय मानकों का पालन सुनिश्चित होता है, और इसका नाइजीरिया की विद्युत ग्रिड में सफल उपयोग इसकी उच्च विश्वसनीयता और उत्कृष्ट प्रदर्शन की पुष्टि करता है। यह डिजाइन मामला