ٹیکنیکل فیچرز ایپلی کیشن اور 500kV ڈرائی ٹائپ شنٹ ریاکٹرز کے معیار برزیل میں

1 فنکشنل تیکنالوجیک اور ریفرنسز آف سٹینڈرڈز آف 500kV ڈرائی - ٹائپ شنٹ ریاکٹرز
1.1 تیکنالوجیک فنکشنل

500kV ڈرائی - ٹائپ شنٹ ریاکٹر، جو ایک اوائل-فری پاور ڈیوائس اے ہائی ولٹیج ٹرانسمیشن سسٹم کے لئے، نیو انسلیشن، نیو ہیٹ ڈسپیشن، آپٹیمائزڈ الیکٹرو میگنیٹک ڈیزائن، اور ماجولر سٹرکچر جیسے کئی کور فیچرز کو بھیجا ہے۔ ان فضیلوں نے ٹریڈیشنل اوائل-ایمرسڈ ریاکٹرز کو بہتر بنایا ہے اور نیو تیکنالوجیک سٹینڈرڈ دیمنڈز کو بھی پیدا کیا ہے۔

• نیو انسلیشن: ایپوکسی ریسن کاسٹنگ اور نانوکامپوزائٹ (نینو-SiO₂ پارٹیکلز سے ایپوکسی بریک ڈاؤن استحکام کو ~40% اور پارشل ڈسچارج اینشل ولٹیج کو 25% سے بڑھا دیا گیا ہے) کا استعمال کرتے ہوئے، یہ انسلیشن اور پارشل ڈسچارج ریزسٹنس کو بہتر بناتا ہے۔ یہ بریکترو کے ذریعے انسلیشن لیولز اور پارشل ڈسچارج ٹیسٹ میتھڈز کو دوبارہ تعریف کرنے کی ضرورت پیدا کرتا ہے۔

• نیو ہیٹ ڈسپیشن: ایک کمپوزائٹ سٹرکچر (ملٹی-چینل فورسڈ ائیر کولنگ + فیز-چینج میٹریئل-آسان ہیٹ ڈسپیشن) ہاٹ-سپاٹ ٹیمپریچر رائز کو 60K کے اندر رکھتا ہے (IEC لمیٹس سے کافی کم، فائنائٹ ایلیمنٹ اینالیسس اور ایکسپیریمنٹس کے ذریعے وریفائیڈ)۔ نیو ٹیمپریچر-رائز ٹیسٹ میتھڈز/لمیٹس کی ضرورت ہے۔

• آپٹیمائزڈ الیکٹرو میگنیٹک ڈیزائن: ملٹی-لیئر سٹیگرڈ وائنڈنگ اور گریڈینٹ انسلیشن الیکٹرک فیلڈ ڈسٹریبیوشن کو بہتر بناتے ہیں، شارٹ-سروس ریزسٹنس کو بہتر بناتے ہیں۔ فائنائٹ ایلیمنٹ اینالیسس میں وائنڈنگز میں میکسیمم الیکٹرک فیلڈ سٹرینگتھ کو ~20% کم کیا گیا ہے۔ سٹینڈرڈز میں الیکٹرک فیلڈ ڈسٹریبیوشن اور شارٹ-سروس ریزسٹنس کے ایوالیویشن میتھڈز شامل کرنے کی ضرورت ہے۔

• ماجولر سٹرکچر: ایک جیسے بیسک یونٹس کو سیریل کنکشن میں جوڑ کر بنایا گیا ہے، جس سے منیفیکچرنگ، ٹرانسپورٹیشن، اور آن-سائٹ انسلیشن آسان ہوتا ہے۔ سٹینڈرڈز میں انٹر-ماجول کنکشن ریلیابلٹی اور آورال پرفارمانس کنسسٹنسی کے ٹیسٹ ریکوائرمنٹس کی ضرورت ہے۔

1.2 ریفرنس اور فارمولیشن آف تیکنالوجیک سٹینڈرڈز

برازیل میں 500kV ڈرائی - ٹائپ شنٹ ریاکٹر ٹیکنالوجی کا اطلاق کرتے ہوئے، تیکنالوجیک سٹینڈرڈز کا ایک کی کردار رہا ہے۔ ریسرچ ٹیم نے برازیل کے الیکٹریکل سٹینڈرڈ ABNT NBR 5356 - 6 ٹرانسفورمر پارت 6: ریاکٹرز میں گہرائی سے مطالعہ کیا، اور انٹرنیشنل سٹینڈرڈز جیسے IEC 60076 - 6 پاور ٹرانسفورمرز - پارت 6: ریاکٹرز اور IEEE Std C57.12.90 - 2021 سٹینڈرڈ ٹیسٹ پروسدیجرز فور لیکوئڈ-ایمرسڈ ڈسٹریبیوشن، پاور، اور ریگیولیٹنگ ٹرانسفورمرز کو ملایا کر برازیل کے کنٹیکسٹ کے لئے 500kV ڈرائی - ٹائپ شنٹ ریاکٹر کی تیکنالوجیکل سپیسیفیکیشن تیار کی۔

سپیسیفیکیشن فارمولیشن کے دوران کی کی فوکس:

• انسلیشن لیول: برازیل کے گرڈ کے لئے مخصوص کیا گیا، انسلیشن ریکوائرمنٹس کو بڑھا دیا گیا ہے (لائٹننگ امپلیس ودھ سٹینڈ ولٹیج: 1550kV؛ آپریشنل امپلیس ودھ سٹینڈ ولٹیج: 1175kV - چین کے سٹینڈرڈز سے زیادہ لیکن گرڈ کے لئے مناسب)۔ NBR5356 - 6 کے مطابق سوئچنگ امپلیس ٹیسٹ Tz ≥ 1000 μs اور Td ≥ 200 μs۔

• ٹیمپریچر رائز اور ہیٹ ڈسپیشن: برازیل کے ہائی-ٹیمپ اینوائرونمنٹ کے لئے، ایوریج ٹیمپریچر رائز لمیٹ کو 60K سے 50K تک ٹائٹن کردیا گیا ہے (نیو کولنگ ڈیزائن کے ذریعے، سیفٹی کو بہتر بنایا گیا ہے)۔ کمپوزائٹ کولنگ سٹرکچر کے لئے ٹرمیل ایمیج اینالیسس اور لانگ-ٹرم ٹیمپریچر مانیٹرنگ شامل کی گئی ہے۔

• لوسس ریکوائرمنٹس اور کیلکیولیشن: برازیل کے سٹینڈرڈز کے مطابق ڈیزائن کیا گیا ہے، 0.3% انٹرفیئرنس لوسس لمیٹ کے ساتھ۔ IEEE Std C57.12.90 - 2021 Annex B.2 کے ذریعے 50Hz-60Hz لوسس کنورژن مودل بنایا گیا ہے، فریکوئنسیز کے درمیان صحتیہ اور قابل مقایسه لوسس کیلکیولیشن کو یقینی بناتا ہے۔

• اینوائرونمنٹل اڈاپٹیبلٹی: برازیل کے گرم اور نم اینوائرونمنٹ کے لئے، سیلف-سیلنگ، پولیوشن-فلیش اوور، اور یووی ریزسٹنس کی ریکوائرمنٹس شامل کی گئی ہیں تاکہ لمبے عرصے تک کی ریلیابلٹی کو بہتر بنایا جا سکے۔ ایکسیلیریٹڈ ایجنگ اور ہیٹ-ہیم سائیکل ٹیسٹس جیسے ٹیسٹ فارمولیٹ کیے گئے ہیں۔

2 برازیل میں 500kV ڈرائی - ٹائپ شنٹ ریاکٹرز کا ایپلیکیشن پریکٹس
2.1 ٹیکنالوجی انٹروڈکشن اور سٹینڈرڈ اڈاپٹیشن کی چیلنجز

برازیل کے پاور سسٹم میں 500kV ڈرائی - ٹائپ شنٹ ریاکٹر ٹیکنالوجی کا ایپلیکیشن کئی چیلنجز کا سامنا کرتا ہے، جن کے حل کی ضرورت ہوتی ہے:

• ٹیکنالوجیک سٹینڈرڈز کے فرق: برازیل کے ABNT NBR 5356 - 6 ٹرانسفورمر پارت 6: ریاکٹرز اور چین کے GB/T 1094.6 - 2017 پاور ٹرانسفورمرز - پارت 6: ریاکٹرز کے سٹرکچر مشابہ ہیں لیکن مخصوص ریکوائرمنٹس اور ایمپلیمنٹیشن ڈیٹیلز میں فرق ہے۔ دونوں IEC 60076 - 6 کو ریفرنس کرتے ہیں لیکن نیشنل نیڈز کے لئے لوکلائزڈ ہیں، انسلیشن لیولز، ٹیمپریچر-رائز لمیٹس، اور لوسس کیلکیولیشن میتھڈز میں فرق ہوتا ہے۔ ان فرق کو ٹیکنالوجی اڈاپٹیشن کے دوران دیکھنے کی ضرورت ہوتی ہے۔

• کلایمیٹ اڈاپٹیبلٹی: برازیل کا ٹروپیکل کلایمیٹ (مثال کے طور پر، سلواینیا ریجن: سالانہ اوسط ٹیمپریچر >25°C، ریلیٹیو ہیمیڈٹی ≥80%) ہیٹ ڈسپیشن اور انسلیشن کی زیادہ درخواست پیدا کرتا ہے۔ ایسا گرم اور نم ماحول ٹریڈیشنل پاور ایکوپمنٹ کی انسلیشن اور سروس لائف کو سخت چیلنجز کا سامنا کرتا ہے۔

• گرڈ کاریکٹر اڈاپٹیبلٹی: برازیل کا 500kV گرڈ چین کے سیم-لیول گرڈز کے مقابلے میں ولٹیج فلکچویشن ~15% زیادہ ہے، مختلف ہارمونک اینوائرونمنٹ کے ساتھ۔ ریاکٹرز کو زیادہ ولٹیج اڈاپٹیبلٹی اور اینٹی-ہارمونک پرفارمانس کی ضرورت ہوتی ہے۔

• لوکلائزڈ آپریشن اینڈ مینٹیننس (O&M) نیڈز: لمبے عرصے تک کے ریلیبل آپریشن کے لئے، لوکلائزڈ O&M کیپبلٹیز/ہیبٹس کو دیکھا جانا چاہئے، جس میں ٹیکنالوجیکل ٹریننگ، سپیئر پارٹس سپلائی، اور لوکلائزڈ سروسز شامل ہیں۔

2.2 تیکنالوجیک سٹینڈرڈز کا ایڈجسٹمنٹ اور اننوویشن

اوپر کے چیلنجز کو حل کرنے کے لئے، یہ ریسرچ اننوویٹیو میجرز کو لیا، سب سے زیادہ اہمیت کے ساتھ پراجیکٹ سے پہلے تیکنالوجیک سٹینڈرڈز اور سپیسیفیکیشنز کو نیو ڈرائی-ٹائپ ریاکٹر کے ایکٹوئل استعمال اور ٹیسٹنگ کے مطابق ایڈجسٹ کیا گیا ہے۔ یہ ٹیکنالوجیک اڈاپٹیشن کے مسئلے کو حل کرتا ہے اور مشابہ پراجیکٹس کے لئے ایک کی ریفرنس فراہم کرتا ہے۔

کی تیکنالوجیک سٹینڈرڈ میڈیفیکیشنز:

• پارشل ڈسچارج ٹیسٹ کینسل کرنا: خشک طرز کے ریاکٹروں پر بیرونی کورونا تداخل ان کے داخلی پارشل ڈسچارجز سے بہت زیادہ ہوتا ہے۔ کوئی متعارف تداخل پارشل ڈسچارج کے لیے ٹیسٹنگ طریقوں/معیار نہ ہونے کے ساتھ، اور NBR 5356 - 11 - 2016 کے صرف کم وولٹیج کے خشک طرز کے ٹرانسفورمرز (بیرونی تداخل کے بغیر) پر لاگو ہونے کے علاوہ IEEE C57.21 کے تحت خشک طرز کے شنٹ ریاکٹروں کو ایسے ٹیسٹوں سے مستثنیٰ کرتے ہوئے، 500kV خشک طرز کے ریاکٹروں کا پارشل ڈسچارج ٹیسٹ کینسل کر دیا گیا ہے۔

• اینسیولیشن کو بہتر بنانے اور ٹیسٹنگ وقت کو معاوضہ کرنا: برزیل کے معیارات کے مطابق، آسانی کے لحاظ سے برقرداری کی قابلیت 1550kV اور آپریشنل کی قابلیت 1175kV ہے۔ ریاکٹروں کی امپیڈنس کی وجہ سے، سوئچنگ کے لیے ٹیسٹنگ وقت کے پیرامیٹرز کو Td ≥ 120 μs اور Tz ≥ 500 μs تک تبدیل کردیا گیا ہے۔

• گرمی کو ختم کرنے کی کوشش: برزیل کے گرم، گندھے موسم کے لیے، کلاس H (180°C) کی انسیولیشن ( روایتی ڈیزائن کے مقابلے میں گرمی کی تحمل کی قابلیت کو 30°C تک بڑھا کر) کا استعمال کرتے ہوئے ایک نیا کامیاب گرمی کو ختم کرنے کا ڈھانچہ تیار کیا گیا ہے۔ حرارتی محاکات کے مطابق گرم مقامات کی گرمی کی مقدار 60K (ڈیزائن کی حدود کے نیچے) کے اندر رہتی ہے۔

• نقصان کی حساب لگانے کی طریق کو معاوضہ کرنا: ایک ریاکٹر کا نقصان اس کے وائنڈنگ کے ڈی سی مقاومت کے نقصان (Pdc) اور وائنڈنگ کے اضافی نقصان (Pa) پر مشتمل ہوتا ہے۔ ایک مخصوص ریاکٹر کے ڈھانچے کے لیے، Pdc اور Pa دونوں کا تعلق کرنٹ کے مربع کے ساتھ ہوتا ہے۔ ٹرانسپوزڈ کنڈکٹرز کا استعمال کرتے ہوئے، اور صرف کچھ چھوٹے کنڈکٹنگ میٹل کمپوننٹس (جیسے کنیکٹرز) کے ساتھ جوڑ کے مقامات (غیر میگنیٹک) پر، اضافی نقصان DC نقصان کا کم حصہ ہوتا ہے۔ ٹیسٹنگ کے نتائج کے مطابق پروٹوٹائپ کا اضافی نقصان ~9%–12% ہے، لہذا نقصان کی حساب لگانے کا فارمولا مندرجہ ذیل ہے:

• ولٹیج کی معاوضہ کی قابلیت کو بہتر بنانے کی کوشش: الیکٹرومیگنیٹک ڈیزائن کو بہتر بنانے کے ذریعے، معدات کی ولٹیج کی معاوضہ کی قابلیت کو برزیل کے برقی نظام کی بڑی ولٹیج کی تیز تبدیلیوں کو معاوضہ کرنے کے لیے بڑھا دیا گیا ہے۔ اس کے علاوہ، معدات کی ہارمونک کے خلاف کارکردگی کو بہتر بنایا گیا ہے، اور خصوصی وائنڈنگ ڈیزائن کے ذریعے ہارمونک میڈز کو کم کر دیا گیا ہے۔

3 عملی اثرات اور ٹیکنیکل معیارات کا جائزہ
3.1 عملی اثرات کا تجزیہ

سیلوینیا سب سٹیشن پر استعمال کے ذریعے، 500kV خشک طرز کے شنٹ ریاکٹر نے بہترین کارکردگی ظاہر کی۔ CEPRI - EETC03 - 2022 - 0880 (E) ٹیسٹ رپورٹ کے مطابق، کلیدی اشارے:

• نقصان کا سطح: میسر کیا گیا نقصان: 58.367kW @ 80°C (60kW کی حد کے نیچے)، نقصان کی حساب لگانے/کنٹرول کے طریقوں کو صحیح ثابت کرتا ہے۔

• آواز کا کنٹرول: میسر کیا گیا شور: 57dB(A) (80dB(A) کی ضرورت کے بہت نیچے)، آواز کو کنٹرول کرنے کے مرکوز ڈیزائن کی وجہ سے۔

• گرمی کا اضافہ: اوسط گرمی کا اضافہ: 22.9K؛ گرم مقام کا اضافہ: 26.5K (دونوں ڈیزائن کی حدود کے نیچے)، برزیل کے موسم کے لیے نیا تبریدی ڈیزائن کی صحیحیت کو ثابت کرتا ہے۔

• الیکٹریکل کارکردگی: ٹیسٹ (آسانی/آپریشنل کی) میں بہتر کارکردگی ظاہر کی گئی۔ ABNT NBR 5356 - 4/IEC 60076 - 4 پیرامیٹرز (T1, Td, Tz) کا استعمال کرتے ہوئے آپریشنل کی کے لیے، ریاکٹر کی امپیڈنس کو معاوضہ کرتے ہوئے۔

یہ برزیل کے برقی نظام میں ریاکٹر کی قابلیت/بہتری کو ثابت کرتے ہیں، خصوصاً توانائی کی کارکردگی/محیطی حفاظت میں، تکاملی ترقی کو معاونت کرتے ہیں۔ نتائج سائنسی، آگے کی جانب مائل ٹیکنیکل سپیسیفکیشن کو بھی صحیح ثابت کرتے ہیں۔

3.2 ٹیکنیکل معیارات کو معاوضہ کرنے کا جائزہ

عملی/آپریشن کے مبنی پر، ٹیم نے معاوضہ کی تجویز پیش کی ہے:

• نقصان کی حد: 500kV/20Mvar ریاکٹر کی نقصان کی حد 60kW @ 80°C سے کم کر کے 58kW @ 80°C کر دی گئی ہے؛ نقصان کی حساب لگانے کے لیے 75°C کا استعمال کریں۔

• آواز کے معیارات: معیارات کو معاوضہ کریں (مثال کے طور پر، رہائشی علاقوں کے قریب کے سب سٹیشنز کے لیے 75dB(A))؛ مختلف ولٹیجز (مثال کے طور پر، 600kV) کے تحت آواز کو معاوضہ کریں۔

• گرمی کا اضافہ کی حد: اوسط گرمی کا اضافہ کی حد 60K سے کم کر کے 50K کر دی گئی ہے؛ کلاس B کی انسیولیشن (130°C گرمی کا اشارہ، 60/90°C اوسط/گرم مقام کا اضافہ) کا استعمال کریں۔

• انسیولیشن کا تناسب: آسانی کی قابلیت کو 1600kV (برزیل میں متعدد آسانی کی وجہ سے) تک بڑھا دیا گیا ہے؛ نیوٹرل پوائنٹ کی انسیولیشن کے لیے 140kV پاور فریکوئنسی کا خشک برقرداری کا استعمال کریں۔ ٹیسٹ فریکوئنسی (≥48Hz، ریٹڈ کا 80%) اور مدت (≥60s) کو تعریف کریں۔

• محیطی معاوضہ: بحری خطوط کے لیے سالٹ فوگ کی معاوضہ کی ضرورت کو شامل کریں؛ EMF کے اثر کو معاوضہ کریں، درمیانی فاصلہ تعریف کریں۔ ڈیزائن میں شیلڈز، پولیوشن/یو وی کوٹنگ کا استعمال کریں۔

یہ تجویزیں ریاکٹروں کی کارکردگی/اعتماد کو بڑھاتی ہیں، مستقبل کے معیارات کی رہنما کرتی ہیں، اور برزیل کے برقی نظام کی کارکردگی، اعتماد اور تکاملی ترقی کو معاونت کرتی ہیں۔