500kV ड्राय-टाइप शंकु प्रतिरोधकों के तकनीकी विशेषताएँ और ब्राजील में उनके अनुप्रयोग और मानक
1 तकनीकी विशेषताएँ और 500kV ड्राय-टाइप शंट रिएक्टरों के मानक संदर्भ
1.1 तकनीकी विशेषताएँ
500kV ड्राय-टाइप शंट रिएक्टर, अति-उच्च वोल्टेज प्रसारण प्रणालियों के लिए एक ऑयल-फ्री पावर उपकरण, जिसमें उन्नत आइसोलेशन, नवीन गर्मी विसरण, अनुकूलित विद्युत चुंबकीय डिजाइन और मॉड्यूलर संरचना जैसी मुख्य विशेषताएँ हैं। ये लाभ, पारंपरिक ऑयल-आधारित रिएक्टरों की तुलना में बेहतर हैं, और नए तकनीकी मानक आवश्यकताओं को बढ़ावा देते हैं।
उन्नत आइसोलेशन: एपॉक्सी रेजिन कास्टिंग और नैनोकॉम्पोजिट (नैनो-SiO₂ कणों से एपॉक्सी ब्रेकडाउन स्ट्रेंथ में ~40% और आंशिक डिस्चार्ज शुरुआती वोल्टेज में 25% वृद्धि) का उपयोग करके, यह आइसोलेशन और आंशिक डिस्चार्ज प्रतिरोध को बढ़ाता है। इस ब्रेकथ्रू से मानकों में आइसोलेशन स्तरों और आंशिक डिस्चार्ज परीक्षण विधियों को पुनर्विनिर्मित करने की आवश्यकता होती है।
नवीन गर्मी विसरण: एक संयुक्त संरचना (बहु-चैनल बलपूर्वक हवा की ठंडक + फेज-चेंज मैटेरियल-सहायित गर्मी विसरण) गर्म-स्थान तापमान वृद्धि को 60K (IEC सीमाओं से बहुत कम, सीमित तत्व विश्लेषण और प्रयोगों द्वारा सत्यापित) भीतर रखती है। मानकों में नए तापमान-वृद्धि परीक्षण विधियों/सीमाओं की आवश्यकता है।
अनुकूलित विद्युत चुंबकीय डिजाइन: बहु-स्तरीय विस्थापित वाइंडिंग और ग्रेडिएंट आइसोलेशन विद्युत क्षेत्र वितरण को अनुकूलित करते हैं, जिससे छोटे-सर्किट प्रतिरोध में सुधार होता है। सीमित तत्व विश्लेषण वाइंडिंग में अधिकतम विद्युत क्षेत्र ताकत में ~20% कमी दिखाता है। मानकों में विद्युत क्षेत्र वितरण और छोटे-सर्किट प्रतिरोध की मूल्यांकन विधियों को जोड़ना चाहिए।
मॉड्यूलर संरचना: एक ही बुनियादी इकाइयों से श्रृंखलित रूप से जुड़े, जो निर्माण, परिवहन और साइट पर स्थापना को आसान बनाता है। मानकों में इंटर-मॉड्यूल कनेक्शन विश्वसनीयता और कुल प्रदर्शन संगतता के परीक्षण आवश्यकताओं की जरूरत है।
1.2 तकनीकी मानकों का संदर्भ और निर्माण
ब्राजील में 500kV ड्राय-टाइप शंट रिएक्टर तकनीक के अनुप्रयोग में, तकनीकी मानकों ने एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। शोध टीम ने ब्राजील के विद्युत मानक ABNT NBR 5356 - 6 ट्रांसफॉर्मर भाग 6: रिएक्टर में गहरा अध्ययन किया, और अंतर्राष्ट्रीय मानकों जैसे IEC 60076 - 6 पावर ट्रांसफॉर्मर - भाग 6: रिएक्टर और IEEE Std C57.12.90 - 2021 पावर, डिस्ट्रिब्यूशन और रेगुलेटिंग ट्रांसफॉर्मर के लिए मानक परीक्षण प्रक्रियाएँ को जोड़कर, ब्राजील के संदर्भ में फिट एक 500kV ड्राय-टाइप शंट रिएक्टर तकनीकी विनिर्देश विकसित किया।
विनिर्देश निर्माण के दौरान मुख्य ध्यान केंद्र:
आइसोलेशन स्तर: ब्राजील की ग्रिड के लिए टेलियोग बिजली का बिजली विस्तार उच्च (भीषण बिजली का सहन वोल्टेज: 1550kV; संचालन बिजली का सहन वोल्टेज: 1175kV - चीनी मानकों से अधिक लेकिन ग्रिड-उपयुक्त)। NBR5356 - 6 के अनुसार, स्विचिंग बिजली परीक्षण Tz ≥ 1000 μs और Td ≥ 200 μs।
तापमान वृद्धि और गर्मी विसरण: ब्राजील के उच्च-तापमान वातावरण के लिए, औसत तापमान वृद्धि सीमा 60K से 50K (नवीन ठंडक डिजाइन से, सुरक्षा को बढ़ावा देता है) तक को तंग किया गया। संयुक्त ठंडक संरचना के लिए थर्मल इमेजिंग विश्लेषण और लंबे समय तक तापमान निगरानी जोड़ा गया।
हानि की आवश्यकताएँ और गणना: ब्राजील के मानकों के अनुसार 0.3% इंटरफिरेंस हानि सीमा के साथ डिजाइन किया गया। IEEE Std C57.12.90 - 2021 Annex B.2 का उपयोग करके, 50Hz-60Hz हानि परिवर्तन मॉडल बनाया गया, जिससे आवृत्तियों पर यथार्थ और तुलनीय हानि गणना सुनिश्चित होती है।
पर्यावरणीय अनुकूलता: ब्राजील के गर्म और आर्द्र जलवायु के लिए, लंबे समय तक की विश्वसनीयता को बढ़ाने के लिए एंटी-सोल्ट-फॉग, एंटी-पोल्लूशन-फ्लैशओवर और एंटी-यूवी आवश्यकताएँ जोड़ी गई। त्वरित उम्र बढ़ाने और आर्द्र-गर्म चक्र परीक्षण जैसे परीक्षण निर्मित किए गए।
2 ब्राजील में 500kV ड्राय-टाइप शंट रिएक्टरों का अनुप्रयोग अभ्यास
2.1 प्रौद्योगिकी अपनाने और मानक अनुकूलन में चुनौतियाँ
ब्राजील की बिजली प्रणाली में 500kV ड्राय-टाइप शंट रिएक्टर तकनीक के अनुप्रयोग में बहुत सी चुनौतियाँ होती हैं, जिनके लिए इन महत्वपूर्ण मुद्दों के समाधान की आवश्यकता होती है:
तकनीकी मानकों का अंतर: ब्राजील का ABNT NBR 5356 - 6 ट्रांसफॉर्मर भाग 6: रिएक्टर और चीन का GB/T 1094.6 - 2017 पावर ट्रांसफॉर्मर - भाग 6: रिएक्टर संरचनात्मक रूप से समान हैं लेकिन विशिष्ट आवश्यकताओं और लागू करने की विवरणों में अंतर है। दोनों IEC 60076 - 6 का संदर्भ लेते हैं लेकिन राष्ट्रीय आवश्यकताओं के अनुसार स्थानीयकृत हैं, जिसमें आइसोलेशन स्तर, तापमान-वृद्धि सीमाएँ और हानि-गणना विधियाँ भिन्न हैं। इन अंतरों को प्रौद्योगिकी अनुकूलन के दौरान सावधानी से संभालना चाहिए।
जलवायु अनुकूलता: ब्राजील की उष्णकटिबंधीय जलवायु (उदाहरण के लिए, सिल्वानिया क्षेत्र: वार्षिक औसत तापमान >25°C, सापेक्ष आर्द्रता ≥80%) उच्च गर्मी-विसरण और आइसोलेशन की मांग लगाती है। ऐसा गर्म और आर्द्र वातावरण पारंपरिक बिजली उपकरणों के आइसोलेशन और सेवा जीवन को गंभीर चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।
ग्रिड-विशेषताओं की अनुकूलता: ब्राजील के 500kV ग्रिड में वोल्टेज दोलन चीन के समान-स्तरीय ग्रिडों की तुलना में ~15% अधिक होते हैं, और अलग हार्मोनिक परिवेश होता है। रिएक्टरों को मजबूत वोल्टेज अनुकूलता और एंटी-हार्मोनिक प्रदर्शन की आवश्यकता होती है।
स्थानीय संचालन और रखरखाव (O&M) की आवश्यकताएँ: लंबे समय तक विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करने के लिए, स्थानीय O&M क्षमताओं/रीतियों को ध्यान में रखना चाहिए, जिसमें तकनीकी प्रशिक्षण, अतिरिक्त भागों की आपूर्ति और स्थानीय सेवाएँ शामिल हैं।
2.2 तकनीकी मानकों का समायोजन और नवीनता
उपरोक्त चुनौतियों का समाधान करने के लिए, यह शोध नवीन उपायों का उपयोग किया, जिसमें सबसे महत्वपूर्ण नए ड्राय-टाइप रिएक्टर के वास्तविक उपयोग और परीक्षण के आधार पर परियोजना के पूर्व तकनीकी मानकों और विनिर्देशों को समायोजित करना था। यह तकनीकी अनुकूलन की समस्याओं का समाधान किया और समान परियोजनाओं के लिए एक महत्वपूर्ण संदर्भ प्रदान किया।
मुख्य तकनीकी मानक संशोधन:
आंशिक डिस्चार्ज परीक्षण को रद्द करें: ड्राय-टाइप रिएक्टरों पर बाह्य कोरोना हस्तक्षेप उनके आंतरिक आंशिक डिस्चार्ज से बहुत अधिक होता है। बाह्य हस्तक्षेप आंशिक डिस्चार्ज के लिए कोई परिपक्व परीक्षण विधियाँ/मानक नहीं हैं, और NBR 5356 - 11 - 2016 केवल कम-वोल्टेज ड्राय-टाइप ट्रांसफॉर्मर (कोई बाह्य हस्तक्षेप नहीं) और IEEE C57.21 ड्राय-टाइप शंट रिएक्टरों को ऐसे परीक्षणों से छूट देता है, 500kV ड्राय-टाइप रिएक्टरों के लिए आंशिक डिस्चार्ज परीक्षण को रद्द किया गया है।
आइसोलेशन और परीक्षण समय का समायोजन: ब्राजील के मानकों के अनुसार, भीषण बिजली सहन वोल्टेज 1550kV और संचालन बिजली सहन वोल्टेज 1175kV है। रिएक्टर इम्पीडेंस के कारण, स्विचिंग बिजली परीक्षण समय पैरामीटर Td ≥ 120 μs और Tz ≥ 500 μs तक समायोजित किए गए हैं।
गर्मी विसरण को बढ़ावा दें: ब्राजील के गर्म और आर्द्र जलवायु के लिए, कक्षा H (180°C) आइसोलेशन (पारंपरिक डिजाइनों की तुलना में गर्मी विरोधी क्षमता में 30°C वृद्धि) का उपयोग करके एक नया संयुक्त गर्मी विसरण संरचना विकसित की गई है। थर्मल सिमुलेशन दिखाते हैं कि गर्म-स्थान तापमान वृद्धि 60K (डिजाइन सीमाओं से नीचे) भीतर रहती है।
हानि गणना विधि का समायोजन: एक रिएक्टर की हानि इसकी वाइंडिंग की डीसी प्रतिरोध हानि (Pdc) और वाइंडिंग की अतिरिक्त हानि (Pa) से बनी होती है। एक दिए गए रिएक्टर संरचना के लिए, Pdc और Pa दोनों धारा के वर्ग के अनुपात में होते हैं। ट्रांसपोज्ड कंडक्टरों का उपयोग करके, और केवल कुछ छोटे चालक धातु घटकों (जैसे कनेक्टर) के साथ जोड़ के बिंदुओं पर (गैर-चुंबकीय), अतिरिक्त हानि DC हानि का एक कम प्रतिशत है। परीक्षण परिणाम दिखाते हैं कि प्रोटोटाइप की अतिरिक्त हानि ~9%-12% है, इसलिए हानि गणना सूत्र निम्नलिखित है:
वोल्टेज अनुकूलता को बढ़ावा देना: विद्युत चुंबकीय डिजाइन को अनुकूलित करके, उपकरण की वोल्टेज अनुकूलता की सीमा बढ़ाई गई, जिससे ब्राजील के बिजली ग्रिड में बड़े वोल्टेज दोलनों का सामना किया जा सके। साथ ही, उपकरण की एंटी-हार्मोनिक प्रदर्शन को सुधारा गया, और विशेष वाइंडिंग डिजाइन के माध्यम से हार्मोनिक मोड घटाए गए।
3 व्यावहारिक प्रभावों और तकनीकी मानकों का मूल्यांकन
3.1 व्यावहारिक प्रभावों का विश्लेषण
सिल्वानिया सबस्टेशन पर अनुप्रयोग के माध्यम से, 500kV ड्राय-टाइप शंट रिएक्टर ने उत्कृष्ट प्रदर्शन दिखाया। CEPRI-EETC03-2022-0880 (E) परीक्षण रिपोर्ट के अनुसार, मुख्य संकेतक:
हानि स्तर: मापी गई हानि: 58.367kW @ 80°C (60kW सीमा से कम), जो प्रभावी हानि गणना/नियंत्रण विधियों की पुष्टि करता है।
शोर नियंत्रण: मापा गया शोर: 57dB(A) (80dB(A)
