ہائی وولٹیج ویکیو مسلا کے ماضی اور حال کا مختصر تاریخ
ہائی وولٹیج خلا کا سرکٹ بریکر: ایک نظرة عالم
مقدمہ
ہائی وولٹیج خلا کے سرکٹ بریکرز (HV VCBs) تрадیشنل SF6 گیس-اینسولیٹڈ سرکٹ بریکرز کے متبادل کے طور پر ظہور کرتے ہوئے آئے ہیں، خصوصی طور پر ایسی اپلیکیشنز میں جہاں فریکوئنٹ سوچنگ اور کم مینٹینس کی لاگت کا اہم رول ہوتا ہے۔ 2014 کے بعد سے، HV VCBs کو ہائی وولٹیج گیس سرکٹ بریکرز کے متبادل کے طور پر زیادہ سے زیادہ قبول کیا گیا ہے، جو SF6 کے استعمال کو ختم کرتے ہوئے ایک سبز اور مستقل حل پیش کرتے ہیں، جو ایک مضبوط گرین ہاؤس گیس ہے۔
خلا سوچنگ گیری کو تقریباً تین دہائیوں سے تقسیم نظاموں میں وسیع طور پر استعمال کیا گیا ہے، بنیادی طور پر فالٹ کرنٹس کو بنانے اور توڑنے اور مختلف قسم کی لود کو سوچنگ کے لئے۔ میڈیم وولٹیج رینج (52 kV تک) میں خلا سوچنگ ٹیکنالوجی کی معیاریات اور کارکردگی ناممکنہ ہے، جس کے باعث یہ تقسیم نظاموں میں غالب ہو گیا ہے۔ تاہم، ٹرانسمیشن وولٹیج لیولز تک خلا سوچنگ ٹیکنالوجی کو بڑھانے کی کوششیں 1960 کی دہائی سے شروع ہوئیں، جب 1980 کے آس پاس جاپان میں پہلے ہائی وولٹیج خلا کے سرکٹ بریکرز کو نصب کیا گیا تھا۔ 2010 تک، تقریباً 10,000 HV VCBs کار کر رہے تھے، بنیادی طور پر صنعتی سیٹنگز میں لیکن یونٹی ایپلیکیشنز میں بھی۔ خلا ٹیکنالوجی کی ترجیح SF6 کے مقابلے میں اس کی فریکوئنٹ سوچنگ آپریشنز کو سنبھالنے اور کم مینٹینس کی ضرورت کے قابلیت کی وجہ سے ہوئی تھی۔
ریاستہائے متحدہ میں، خلا کاپیسٹر بینک سوچنگ چند دہائیوں سے 242 kV تک کے وولٹیج پر استعمال کیا گیا ہے۔ 2008 کے آس پاس، چین اور یورپ میں انٹینس ریسرچ اور ڈیولپمنٹ (R&D) پروگرام HV VCBs کو تیار کرنے کے لئے منصوبہ بند کیے گئے تھے، جس کا مرکزی نقطہ SF6 کے استعمال کو کم کرنا یا ختم کرنا تھا۔ یہ 145 kV تک کے وولٹیج پر کام کرنے والے پروڈکٹس کی متعارف کرانے کی وجہ بنا۔ چین میں، کомерشل ایپلیکیشنز میں HV VCBs کی تیزی سے قبولیت کا انتظام جاری رہے گا، جہاں ہundred کے ساتھ یونٹس 126 kV تک کے وولٹیج لیولز پر خدمات کر رہے ہیں۔ یورپ میں، میدانی ٹیسٹ جاری ہیں تاکہ مارکیٹ میں داخل ہونے سے قبل ٹائپ ٹیسٹ شدہ ڈیوائسز کی کارکردگی کی توثیق کی جا سکے۔
ٹیکنالوجی اور ڈیزائن
تمام HV VCB پروڈکٹس میڈیم وولٹیج خلا انٹرپٹر ٹیکنالوجی پر مبنی ہیں، جس کو سالوں سے ترقی کی گئی ہے۔ یہ ٹیکنالوجی کو بلند وولٹیج لیولز تک بڑھانے کے لئے بنیادی طور پر نئی ٹیکنیکل خصوصیات کی ضرورت نہیں تھی۔ بنیادی چیلنج انٹرپٹر کے جیومیٹری کو بڑھانا ہے تاکہ بلند وولٹیج ریٹنگ کو سنبھالا جا سکے۔ مثال کے طور پر، 52 kV سے زیادہ وولٹیج کو سنبھالنے کے لئے قطر اور کنٹیکٹ گیپ لمبائی کو بڑھایا جانا چاہئے۔ کچھ صورتحالوں میں، 126 kV سے زیادہ وولٹیج کے لئے سلسلہ وار دو خلا گیپ استعمال کیے جاتے ہیں تاکہ معتبر آپریشن کی یقینی کی جا سکے۔
آپریشنل خصوصیات
معمولی کرنٹ ہینڈلنگ: 2,500 A تک کے معمولی کرنٹس کے لئے، HV VCBs اور SF6 سرکٹ بریکرز کے درمیان کوئی مثبت فرق نہیں ہے۔ تاہم، HV VCBs میں بلند کرنٹ ریٹنگ (2,500 A سے زیادہ) کو حاصل کرنا چیلنجنگ ہے کیونکہ کنٹیکٹ سٹرکچر سے گرمی کی تولید اور انٹرپٹر کی محدود گرمی کے منتقلی کی صلاحیت کی وجہ سے ہے۔
مونیٹرنگ: SF6 سرکٹ بریکرز میں انٹرپٹنگ میڈیم کی کوالٹی کو مونیٹر کرنا آسان ہے، کیونکہ HV VCBs میں خلا کی درجہ کو عملی طور پر مونیٹر کرنا مشکل ہے۔
سوچنگ آپریشنز: HV VCBs کو SF6 سرکٹ بریکرز کے مقابلے میں زیادہ سوچنگ آپریشنز کرنے کی صلاحیت ہوتی ہے کیونکہ خلا کنٹیکٹ سسٹم کی آرکنگ کے خلاف اہمیت کی طاقت ہوتی ہے۔ یہ خاص طور پر روزمرہ کی آپریشنز جیسی فریکوئنٹ سوچنگ کے لئے خلا ٹیکنالوجی کو خاص طور پر جذاب بناتا ہے۔
ڈرائیو انرجی: عام طور پر 72.5 kV ریٹنگ پر، خلا سرکٹ بریکر کے لئے درکار ڈرائیو انرجی کم ہوتی ہے—ایک مساوی SF6 سرکٹ بریکر کے لئے درکار انرجی کا تقریباً 20% ہوتا ہے۔ دونوں قسم کے ڈیوائسز کے فزیکل سائز مماثل ہوتے ہیں۔
انٹرپٹر کنفیگریشن: 145 kV سے اوپر، HV VCBs کو سلسلہ وار مزید سے زیادہ انٹرپٹرز کی ضرورت ہوتی ہے، جبکہ SF6 ٹیکنالوجی نے 1994 سے 550 kV تک کے سنگل-بریک سرکٹ بریکرز کو کامیابی سے لاء گیا ہے، جو کئی ممالک میں وسیع طور پر استعمال ہوتے ہیں۔
آرک خصوصیات: HV VCBs میں آرک وولٹیج SF6 سرکٹ بریکرز کے مقابلے میں بہت کم ہوتی ہے، عام طور پر چند ہندسے کے وولٹیج کے مقابلے میں ہنڈرڈوں وولٹیج ہوتے ہیں۔ اضافی طور پر، فالٹ سوچنگ کے دوران آرک کی مدت خلا سوچنگ گیری میں کم ہوتی ہے، جہاں کم سے کم آرکنگ وقت 5–7 ملی سیکنڈ ہوتا ہے جبکہ SF6 سرکٹ بریکرز کا 10–15 ملی سیکنڈ ہوتا ہے۔ یہ HV VCBs کے لئے زیادہ سوچنگ آپریشنز کی تعداد کو بڑھاتا ہے۔
X-ray ایمیشن: 145 kV تک کے ریٹڈ وولٹیج کے ساتھ HV VCBs کے X-ray ایمیشن نارمل آپریشن کے تحت 5 µSv/h کے معیاری حد کے اندر رہتے ہیں۔ SF6 سرکٹ بریکرز X-ray نہیں ایمیٹ کرتے ہیں۔
کھربی خصوصیات
فالٹ کرنٹ انٹرپشن: HV VCBs فالٹ کرنٹس کو بہت ٹیپ ٹرانسینٹ ریکاوری وولٹیج (TRV) کے دیوالے کی شرح کے ساتھ انٹرپٹ کرنے میں مہارت رکھتے ہیں کیونکہ ان کی ڈائی الیکٹرک ریکاوری SF6 سرکٹ بریکرز کی ٹیکنالوجی سے تیز ہوتی ہے۔
بریک ڈاؤن سٹیٹسٹکس: تھیوریٹیکل طور پر خلا گیپس کی بہت بلند بریک ڈاؤن وولٹیجز ہوتی ہیں، تاہم، نسبتاً معتدل وولٹیج پر بریک ڈاؤن کی چھوٹی احتمال ہوتی ہے۔ خلا گیپس کو سپانٹینس لیٹ بریک ڈاؤن بھی ہو سکتی ہے، جو کرنٹ انٹرپشن کے بعد کئی سینٹی میٹر کے بعد ہو سکتی ہے۔ تاہم، ایسے واقعات کی نتائج محدود ہوتے ہیں کیونکہ خلا گیپ فوراً اپنی انسولیشن کو بحال کرتا ہے۔ لیٹ بریک ڈاؤن کے سسٹم کے نتائج کو مکمل طور پر نہیں سمجھا گیا ہے۔
انڈکٹو لود سوچنگ: انڈکٹو لود، جیسے شنٹ ریاکٹر سوچنگ کے ایپلیکیشنز میں، HV VCBs ایک پاور فریکوئنٹی کرنٹ زیرو پر زیادہ تعداد میں دہرائی ہو رہی ری-ایجنشن کا تجربہ کرتے ہیں۔ یہ خلا کی صلاحیت کی وجہ سے ہوتا ہے جو ری-ایجنشن کے بعد کے ہائی فریکوئنٹی کرنٹس کو انٹرپٹ کرنے کی صلاحیت رکھتی ہے۔ ان ری-ایجنشن ٹرانسنٹس کے اثرات کو انٹریکٹنگ ایپاراتس، جیسے RC سنوبر اور میٹل آکسائڈ آریسٹرز پر موجودہ طور پر مطالعہ کیا جا رہا ہے۔
کیپیسٹر بینک سوچنگ: کیپیسٹر بینکس کو سوچنگ کرتے وقت، بہت بلند انراش کرنٹس سے بچنے کا اہمیت ہوتی ہے، کیونکہ وہ پری-سترائیک آرکس کے ذریعے کنٹیکٹ سسٹم کی ڈائی الیکٹرک خصوصیات کو تنزل دیتے ہیں۔ یہ چیلنج HV VCBs اور SF6 سرکٹ بریکرز دونوں کے لئے لاگو ہوتا ہے۔ میٹیگیشن کی سٹریٹجیز میں سیریز ریاکٹرز یا کنٹرولڈ سوچنگ کا استعمال شامل ہے، تاہم HV VCBs کے لئے کنٹرولڈ سوچنگ کے لئے محدود میدانی تجربہ ہے۔
مستقبل کی توقعات اور مارکیٹ کی تصورات
ہائی وولٹیج سوچنگ گیری کے صارفین کے درمیان کیا گیا ایک سروے کے مطابق، خلا سوچنگ گیری کا اہم فائدہ SF6 کی غیر موجودگی ہے، جبکہ بیرونی انسولیشن بھی SF6-فری ہو۔ تاہم، ٹرانسمیشن وولٹیج لیولز پر وسیع خدمات کے تجربے کی عدم موجودگی HV VCBs کے وسیع قبولیت کے لئے ایک اہم روک ہے۔ باوجود اس، خلا ٹیکنالوجی کے ماحولی فوائد اور آپریشنل فوائد اس کے میدان میں مستقل دلچسپی اور ترقی کو چلانے کا باعث ہیں۔
ہائی وولٹیج خلا کے سرکٹ بریکرز (HV VCBs) کے محتمل صارفین کو اکثر کرنٹ چوپنگ کی وجہ سے اوور وولٹیج کی پیداوار اور سوچنگ آپریشنز کے دوران X-ray ایمیشن کی ممکنہ ہونے کا خدشہ ہوتا ہے۔ یہ مسائل HV VCBs کے محفوظ اور معتبر آپریشن کے لئے اہم ہیں، خصوصی طور پر یہ ٹرانسمیشن وولٹیج ایپلیکیشنز کے لئے متعدد طور پر دیکھے جا رہے ہیں۔
X-ray ایمیشن
ایکل براک ڈیوائسز کے لئے، 145 kV تک کے ریٹڈ وولٹیج کے ساتھ HV VCBs کے X-ray ایمیشن نارمل آپریشن کے تحت 5 µSv/h کے معیاری حد سے بہت کم ہوتے ہیں۔ ملٹی براک ڈیوائسز کے X-ray ایمیشن کی سطح بہت کم ہوتی ہے۔ یہ ریگولیٹری کمپلائنس اور سلامتی کے لئے ایک اہم اعتبار ہے، کیونکہ یہ یقینی بناتا ہے کہ HV VCBs کو استعمال کیا جا سکتا ہے بغیر کسی معاون کو یا ماحول کو قابل ذکر ریڈییشن کے خطرے کے۔
پائلٹ پروجیکٹس
زیادہ تر متعلقہ شخصیات نے HV VCB ٹیکنالوجی کے ساتھ عملی تجربہ حاصل کرنے کے لئے پائلٹ پروجیکٹس کو شروع کرنے کی مہم جوئی کو ظاہر کیا ہے۔ ایسے پروجیکٹس یونٹی اور سسٹم آپریٹرز کو حقیقی شرائط میں HV VCBs کی کارکردگی، معتبریت، اور آپریشنل خصوصیات کا جائزہ لینے کی اجازت دے گے۔ سولڈلی ارتھڈ نیٹ ورکز پائلٹ پروجیکٹس کے لئے موصوی ہیں، کیونکہ میڈیم وولٹیج سسٹمز کے نیٹ ورک کی شرائط ٹرانسمیشن وولٹیج نیٹ ورکز کے معاملات کے مقابلے میں ہمیشہ مماثل نہیں ہوتی ہیں، خصوصی طور پر ارتھنگ شرائط کے لحاظ سے۔ یہ رویہ یقینی بنائے گا کہ حاصل کیے گئے تجربے ٹرانسمیشن لیول کے ایپلیکیشنز کے لئے متعلق اور قابل اطلاق ہوں گے۔
معیاریت
موجودہ IEC سرکٹ بریکر معیار، IEC 62271-100، SF6 سوچنگ ٹیکنالوجی پر زور دیتا ہے، جو خلا سوچنگ کی منفرد خصوصیات اور چیلنج کو مکمل طور پر نہیں دیکھتا ہے۔ مثال کے طور پر، سفٹ لائن فالٹ ٹیسٹ جو SF6 کے لئے چیلنجنگ ہوتے ہیں، خلا ٹیکنالوجی کے لئے اتنے کریٹیکل نہیں ہو سکتے ہیں۔ بالعکس، مصنوعی ٹیسٹنگ میں کنٹینیوس ریکاوری وولٹیج کا اطلاق، جو SF6 کے لئے کم ریلیوٹ ہے، خلا انٹرپٹرز میں لیٹ بریک ڈاؤن کی غیر موجودگی کو ظاہر کرنے کے لئے زیادہ اہم ہو سکتا ہے۔ جب HV VCBs کو زیادہ سے زیادہ قبول کیا جائے گا، تو موجودہ معیاروں کو بہتر بنانے یا مکمل کرنے کی ضرورت ہو سکتی ہے تاکہ خلا ٹیکنالوجی کو بہتر طور پر سہارا دیا جا سکے۔
SF6-فری ڈیزائن کے ٹیکنیکل امپلیکیشنز
جب SF6 بیرونی انسولیشن کے طور پر غائب ہو تو، دیگر ٹیکنیکل امپلیکیشنز کو درست کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، متبادل انسولیشن طریقوں کو زیادہ دباؤ، وزن، بڑا فوٹپرنٹ، یا مختلف ڈیزائن کے اعتبارات کی ضرورت ہو سکتی ہے تاکہ کافی انسولیشن کارکردگی کی ضمانت ہو۔ مینوفیکچررز نے اس کے متبادل تیار کرنے کے لئے سرگرمی سے ان متبادل کا جائزہ لیا ہے، لیکن نئی ٹیکنالوجی کو تلاش کیا جا رہا ہے جو تمام وولٹیج ریٹنگ کو کور کرسکے تاکہ SF6 کو کچھ ٹرانسمیشن نیٹ ورک کے ایپلیکیشنز کے لئے ضروری رکھا جا سکے۔
مینوفیکچررز کا تعهد
مینوفیکچررز SF6 ٹیکنالوجی کے متبادل صنعتی طور پر قابل قبول متبادل تیار کرنے اور دستیاب کرنے کے لئے متعهد ہیں۔ جبکہ SF6 کو اس کی بہترین ڈائی الیکٹرک خصوصیات کی وجہ سے ہائی وولٹیج ایپلیکیشنز کے لئے غالب گیس کے طور پر استعمال کیا گیا ہے، SF6 کے ساتھ متعلقہ ماحولی خدشات، خصوصی طور پر اس کی زیادہ گلوبل وارمنگ پوٹنشل کی وجہ سے گرین حل کی تلاش کی گئی ہے۔ HV VCBs ایک ایسے حل کی نمائندگی کرتے ہیں، جو فریکوئنٹ سوچنگ اور کم مینٹینس کی ضرورت والی ایپلیکیشنز کے لئے مستقل متبادل پیش کرتے ہیں۔ تاہم، SF6 سے دور ہونے کا انتقال تدریجی ہوگا، کیونکہ مینوفیکچررز نئی ٹیکنالوجی کو ترقی دے کر اور نئی ٹیکنالوجی کو بہتر بناتے ہوئے پاور انڈسٹری کی متنوع ضروریات کو پورا کرنے کے لئے کام کرتے رہیں گے۔
