110 किलोवोल्ट उच्च वोल्टता GIS स्विचगियर पर आधारित स्मार्ट बॉक्स टाइप सबस्टेशन का डिज़ाइन शोध

GIS आधारित वितरण उपकरणों का चयन और सेटअप

वर्तमान में, आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले वितरण उपकरणों में बाहरी खुले प्रकार के हवा-प्रतिरोधी स्विचगियर, परंपरागत आंतरिक GIS, स्टील-संरचित आंतरिक GIS, और बाहरी हाइब्रिड GIS शामिल हैं। यह अध्ययन इंडोनेशिया के सबस्टेशनों पर ध्यान केंद्रित करता है ताकि बुद्धिमत्ता-युक्त पूर्व-निर्मित सबस्टेशनों के लिए वितरण उपकरणों का सेटअप पूरा किया जा सके। इंडोनेशिया के अधिकांश सबस्टेशन जटिल भूगोल और कम लोड घनत्व वाले क्षेत्रों में स्थित हैं। वर्तमान योजना के अनुसार, क्षेत्रीय विद्युत ग्रिड विकास रणनीति अधिकांशतः मौजूदा 110 kV लाइनों का उपयोग करके छोटे क्षमता वाले सबस्टेशन बनाने पर केंद्रित है। इस आधार पर, वोल्टेज स्तर को धीरे-धीरे कम किया जाएगा ताकि निवेश की दक्षता को बढ़ाया जा सके, उपकरणों का उपयोग बढ़ाया जा सके, और 35 kV सबस्टेशनों की भूमिका को कम किया जा सके। इंडोनेशिया के विद्युत ग्रिड में सबस्टेशन बड़े पैमाने पर हैं, जिनमें उच्च निवेश और उपकरण की लागत तथा लंबा निर्माण समय होता है, जिसके कारण उपकरण चयन और वितरण उपकरण सेटअप में आगे की अनुकूलन की आवश्यकता होती है।

बाहरी हाइब्रिड GIS में सर्किट ब्रेकर और डिसकनेक्टर एकीकृत होते हैं, परंपरागत बसबार का उपयोग करते हुए। यह व्यवस्था फ्लेंज की संख्या और बाहरी उपकरणों को कम कर सकती है, जिससे लक्ष्य क्षेत्र में भू-उपयोग की दक्षता बढ़ सकती है। इसके अलावा, हाइब्रिड GIS दृष्टिकोण इंस्टॉलेशन और विस्तार की कठिनाई को कम कर सकता है, जो पहाड़ी और पहाड़ी क्षेत्रों में उपकरणों की इंस्टॉलेशन और रखरखाव में सहायता प्रदान करता है।

इंडोनेशिया में तुलनात्मक रूप से आर्द्र जलवायु होती है और उच्च तापमान वाले दिनों की संख्या अधिक होती है, इसलिए बुद्धिमत्ता-युक्त नियंत्रण के लिए तंग वातावरणीय आवश्यकताएं होती हैं। इंडोनेशिया में, बुद्धिमत्ता-युक्त नियंत्रण केबिनेट आमतौर पर 5% - 95% की आपेक्षिक आर्द्रता और -5 - 55°C के वातावरणीय तापमान की आवश्यकता होती है, जिसमें जमाव की अनुमति नहीं होती। बाहरी नियंत्रण केबिनेटों के ठंडे करने, आर्द्रता को कम करने और जमाव को रोकने के लिए, यह अध्ययन केबिनेट द्वारों के दाहिने ओर एयर-कंडीशनर इंस्टॉल करने की विधि का उपयोग करता है।

मुख्य विद्युत तारबंदी के संबंध में, इसकी परिचालन के दौरान उसकी विश्वसनीयता, आर्थिक दक्षता, परिचालन और सुरक्षा को सुनिश्चित करना आवश्यक है। 110 kV विद्युत तारबंदी के लिए, अक्सर खंडित तारबंदी या पुल-प्रकार की तारबंदी का उपयोग किया जाता है। पुल-प्रकार की तारबंदी में कम सर्किट ब्रेकर और कम निवेश होता है, लेकिन इसकी विश्वसनीयता खंडित तारबंदी से कम होती है, और उसके बाद के संशोधन और विस्तार की कठिनाई अधिक होती है। इसलिए, यह अध्ययन बसबार को खंडित करने के लिए सर्किट ब्रेकर का उपयोग करता है। इस खंडित तारबंदी विधि के साथ, जब बसबार का एक खंड विफल होता है, तो शेष खंड आमतौर पर विद्युत प्रदान कर सकते हैं, जिससे विश्वसनीय सेवा सुनिश्चित होती है। एकल बसबार खंडित तारबंदी तुलनात्मक रूप से सरल है, जिसमें कम उपकरण घटक होते हैं, और यह उच्च विश्वसनीयता और परिचालन दक्षता प्रदान करती है। सुधारित बुद्धिमत्ता-युक्त सबस्टेशन की संरचना चित्र 1 में दिखाई गई है।

सबस्टेशन के भीतरी ट्रांसफार्मर, जो महत्वपूर्ण उपकरण हैं, स्थिति निरीक्षण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। निवेश लागत और अनुप्रयोग स्थितियों को ध्यान में रखते हुए, यह अध्ययन तेल में ऑन-लाइन घुले हुए गैस निगरानी उपकरण और ऑन-लाइन आयरन कोर ग्राउंडिंग करंट निगरानी उपकरण का उपयोग करता है। पहला, लगभग 200,000 RMB प्रति सेट की कीमत पर, मुख्य ट्रांसफार्मर के आंतरिक अवरोधन की निगरानी के लिए इस्तेमाल किया जाता है, जबकि दूसरा वास्तविक समय में आयरन कोर ग्राउंडिंग करंट की निगरानी के लिए है। दोनों प्रौद्योगिकियाँ तुलनात्मक रूप से परिपक्व और व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं।

बुद्धिमत्ता-युक्त मुख्य ट्रांसफार्मर प्राथमिक और द्वितीयक उपकरणों को एकीकृत करता है, जिससे यह स्थिति अनुभव और परिचालन स्थिति मूल्यांकन कर सकता है। दैनिक रखरखाव और निगरानी शिफ्ट को सुविधाजनक बनाने और रखरखाव कार्य भार को कम करने के लिए, मुख्य ट्रांसफार्मर के लिए प्राकृतिक तेल-परिपाक हवा-से ठंडा करने की विधि का चयन किया गया है।

हाइब्रिड GIS में सर्किट ब्रेकर, स्विच, और वर्तनी ट्रांसफार्मर एक सिंगल एंटिटी में एकीकृत होते हैं, जिससे उपकरणों की संख्या कम हो जाती है और पुनर्निर्माण प्रक्रिया आसान हो जाती है। इसके अलावा, बाहरी हाइब्रिड GIS में कम उपकरण और फ्लेंज होते हैं, जो उच्च विश्वसनीयता और रोगनुकूलता प्रदान करते हैं, जिससे यह लक्ष्य क्षेत्र में अच्छा प्रदर्शन करता है। हाइब्रिड GIS बे उपकरणों का निर्धारित वोल्टेज 126 kV और निर्धारित विद्युत 2000 A है। प्रत्येक हाइब्रिड GIS बे उपकरण सेंसर, बुद्धिमत्ता-युक्त नियंत्रण केबिनेट, और SF₆ गैस स्थिति निगरानी उपकरण से युक्त होता है। ये उपकरण गैस स्थिति और उपकरणों की परिचालन स्थिति का निरीक्षण कर सकते हैं, जिससे उच्च वोल्टेज स्विचों के लिए डिजिटल माप, सूचना विनिमय, और स्थिति जांच की सुविधाएं संभव होती हैं।

वितरण उपकरणों और सामान्य व्यवस्था का अनुकूलन

मूल बुद्धिमत्ता-युक्त सबस्टेशन डिजाइन में, बुद्धिमत्ता-युक्त टर्मिनल केबिनेट और हाइब्रिड GIS नियंत्रण-संग्रहण केबिनेट की व्यवस्था प्रत्येक बे के लिए दो केबिनेट आवंटित करने के अनुसार थी। हालांकि, यह दृष्टिकोण बहुत सारे केबल-क्रॉसिंग लूपों का उत्पादन करता है, जो दैनिक रखरखाव के लिए अनुकूल नहीं है। इसलिए, बुद्धिमत्ता-युक्त टर्मिनल और हाइब्रिड GIS मेकेनिज्म के द्वितीयक परिपथों को एकीकृत किया जा सकता है। नियंत्रण पैनल, इंटरलॉकिंग लूप, अ-ट्रिपिंग लूप, और नॉन-इन-फेज लूप को बुद्धिमत्ता-युक्त टर्मिनल में एकीकृत करके एक समग्र डिजाइन प्राप्त किया जा सकता है।

बुद्धिमत्ता-युक्त नियंत्रण केबिनेटों का अनुकूलन मुख्य रूप से तीन पहलुओं में शामिल है: (1) परिपथ को सरल बनाना दृढ़ वायरिंग लॉजिक को स्थानीय टर्मिनल सॉफ्टवेयर लॉजिक से बदलकर; (2) बुद्धिमत्ता-युक्त टर्मिनल और सबस्टेशन घटना-आधारित ऑब्जेक्ट प्रौद्योगिकी के माध्यम से बे-से-बे संचार सक्षम करना; (3) बुद्धिमत्ता-युक्त टर्मिनल और सर्किट ब्रेकर नियंत्रण परिपथों के एकीकृत डिजाइन का उपयोग करके दबाव इंटरलॉकिंग लूप जैसी अतिरिक्त सुविधाओं को कम करना। इन परिपथ सुधारों के अलावा, मूल नियंत्रण-संग्रहण केबिनेटों में बुद्धिमत्ता-युक्त टर्मिनलों की व्यवस्था को बनाए रखा जाता है, और बुद्धिमत्ता-युक्त नियंत्रण-संग्रहण केबिनेटों और संबंधित उपकरणों के बीच की कनेक्शन को अनुकूलित किया जाता है।

इस अध्ययन में प्रस्तावित डिजाइन योजना मॉड्यूलर पूर्व-निर्मित केबिन मॉडल का उपयोग करती है। सबस्टेशन की व्यवस्था लक्ष्य क्षेत्र की प्राकृतिक स्थिति और इंजीनियरिंग आवश्यकताओं पर आधारित होनी चाहिए, और सुरक्षा, विश्वसनीयता, पर्यावरण-अनुकूल, आग सुरक्षा, और सुविधाजनक परिचालन और रखरखाव की विशेषताएं होनी चाहिए। लक्ष्य क्षेत्र में, 110 kV वितरण उपकरण और मुख्य ट्रांसफार्मर उत्तर से दक्षिण की ओर व्यवस्थित होते हैं। परिवहन की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, सबस्टेशन के भीतर एक गोलाकार आग-लड़ाई वाला मार्ग स्थापित किया जाता है, और स्थान पर उपकरणों की इंस्टॉलेशन एक न्यूनतम व्यवस्था का उपयोग करती है। इस व्यवस्था के माध्यम से, 18% भू-क्षेत्र बचाया जा सकता है। वितरण उपकरणों की डिजाइन योजना में सामान्य व्यवस्था चित्र 2 में दिखाई गई है।

वितरण आयामों के अनुकूलन के संबंध में

अनुसंधान में प्रस्तावित डिजाइन योजना हाइब्रिड GIS उपकरणों को दो पंक्तियों में व्यवस्थित करती है, और 110 kV वितरण उपकरण बाहरी एल्युमिनियम-मैग्नीशियम लोहे के सपोर्ट ट्यूब बसबार का उपयोग करते हैं। मानक खंड बे व्यवस्था आमतौर पर दोनों छोरों पर नरम कंडक्ट बसबार की रेखीय व्यवस्था की होती है, जो अधिक अक्षीय अंतर का उपयोग करती है। हाइब्रिड GIS उपकरणों के एकीकरण के कारण, इसकी व्यवस्था अधिक संकुचित होती है। अनुसंधान में खंड बे का अक्षीय आयाम 8 मीटर सेट किया गया है, जो पहले से 2 मीटर कम है। मानक दीर्घाक्षीय लंबाई 39 मीटर है। दीर्घाक्षीय आयाम को अनुकूलित करने के लिए, प्रस्तावित योजना एकीकृत उपकरणों का उपयोग करती है, आगमन लाइन संरचना हटाती है, और बसबार फ्रेमवर्क को संशोधित करती है, जिससे दीर्घाक्षीय अंतर का उपयोग कम हो जाता है। इन दो सुधारों के माध्यम से, योजना में दीर्घाक्षीय आयाम 25.2 मीटर है, जो मानक लंबाई से 13.8 मीटर कम है, जिससे उपकरणों द्वारा ग्रहण किए गए अंतर काफी कम हो जाता है।

बुद्धिमत्ता-युक्त पूर्व-निर्मित सबस्टेशनों का प्रदर्शन और लागत विश्लेषण

पूर्व-निर्मित सबस्टेशन का निर्माण पूरा होने के बाद, संबंधित कमीशनिंग कदमों को कार्यान्वित किया जाना चाहिए ताकि प्रत्येक उपकरण की कार्यक्षमता डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा कर सके और उपकरणों और सॉफ्टवेयर के बीच सामान्य संचार संभव हो सके। प्रयोग रिकॉर्ड करता है और विश्लेषण करता है कि पूर्व-निर्मित सबस्टेशन में प्रत्येक स्विच के विद्युत, वोल्टेज मान, सक्रिय शक्ति, ट्रांसफार्मर तापमान, और शक्ति गुणांक जैसे डेटा को सुनिश्चित करता है ताकि सबस्टेशन उपकरणों का स्थिर परिचालन सुनिश्चित किया जा सके। इनमें से, ट्रांसफार्मर के तापमान मान विभिन्न समयावधियों में चित्र 3 में दिखाए गए हैं।

चित्र 3(a) को देखकर, पाया जाता है कि फेज A, फेज B, और फेज C के तापमान मान सभी एक अपेक्षाकृत स्थिर अवस्था में