110 किलोवोल्ट सबस्टेशन के निर्माण में GIS उपकरणों की स्थापना प्रौद्योगिकी पर शोध

गैस इन्सुलेटेड स्विचगियर (GIS) में सर्किट ब्रेकर, डिसकनेक्टर, ग्राउंडिंग स्विच, करंट ट्रांसफॉर्मर, वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर, सर्ज आरेस्टर, बसबार, कनेक्टर और आउटलेट टर्मिनल शामिल हैं। अधिक विश्वसनीयता, सुरक्षा और अपेक्षाकृत कम स्थान ग्रहण के साथ, यह उच्च-वोल्टेज सबस्टेशन के डिजाइन और निर्माण में व्यापक रूप से प्रयोग किया जाता है। शहरी और घनी आबादी वाले क्षेत्रों में, GIS अपनी संकुचित संरचना और उत्कृष्ट इन्सुलेशन प्रदर्शन के कारण पसंदीदा विकल्प है।

हालांकि, 110 kV वर्ग की सबस्टेशनों में GIS उपकरणों की स्थापना के दौरान कई चुनौतियाँ होती हैं। ये शामिल हैं: सटीक उपकरण स्थापना, जटिल विद्युत कनेक्शन, और सिस्टम कमीशनिंग और परीक्षण। इसके अलावा, सबस्टेशनों का इंजीनियरिंग डिजाइन उपकरणों के संचालन और रखरखाव के लिए स्थान भी ध्यान में रखना चाहिए, सुनिश्चित करते हुए कि सभी विद्युत घटक सुरक्षित रूप से संचालित हो सकें और भविष्य में आसानी से अपग्रेड या रखरखाव किया जा सके।

110 kV सबस्टेशनों में GIS उपकरणों की स्थापना की आवश्यकताएँ

IEC 62271 - 203 प्रमाणित GIS उपकरणों के मुख्य फायदे उनके संकुचित डिजाइन और उत्कृष्ट विद्युत प्रदर्शन में निहित हैं, जो सीमित स्थान में उच्च-वोल्टेज धारा के प्रसार और वितरण को संभालने में सक्षम हैं। इसलिए, 110 kV सबस्टेशनों में स्थापना के दौरान, उपकरण कॉन्फिगरेशन, स्थानिक लेआउट, और मौजूदा सिस्टमों के साथ संगतता पर सटीक विचार किया जाना चाहिए।

पहले, स्थापना से पहले, पूर्व-निर्धारित स्थापना स्थान की आयामों को मापा जाना चाहिए, और यह सुनिश्चित किया जाना चाहिए कि यह स्थान उपकरणों के संचालन के लिए तापमान, आर्द्रता, और भूकंप प्रदर्शन जैसी पर्यावरणीय आवश्यकताओं को पूरा कर सके। यह चरण बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि IEC 62271 - 203 प्रमाणित GIS उपकरणों का प्रदर्शन स्थापना पर्यावरण से बहुत प्रभावित होता है।

दूसरे, विद्युत स्थापना योजना के लिए ध्यान से योजना बनाई जानी चाहिए, जिससे सुनिश्चित किया जा सके कि सभी विद्युत कनेक्शन निर्माता की विनिर्देशों के अनुसार और राष्ट्रीय ग्रिड के सुरक्षा मानकों के अनुसार किए जाएँ। यह शामिल है: IEC 62271 - 203 प्रमाणित GIS उपकरणों के लिए ग्राउंडिंग सिस्टम, केबल मार्ग, और सुरक्षा सिस्टम का डिजाइन और लेआउट। प्रत्येक पहलू को सटीक रूप से लागू किया जाना चाहिए, ताकि किसी भी संभावित सुरक्षा जोखिम से बचा जा सके।

GIS उपकरणों की स्थापना प्रौद्योगिकी
उपकरण यातायात और तैयारी

यातायात के दौरान, GIS उपकरण—जो भारी धातु के आवरण (आमतौर पर कई टन) और संवेदनशील विद्युत घटकों से बने होते हैं—के लिए 3-60 Hz की आवृत्ति में विपथन नियंत्रण और त्वरण ≤0.3g (गुरुत्वाकर्षण त्वरण) की आवश्यकता होती है। यातायात प्रोटोकॉल विद्युत उपकरण मानकों का पालन करना चाहिए, ताकि संवेदनशील घटकों को झटके से बचाया जा सके और पूर्व-स्थापना विफलता दर को कम किया जा सके।

पैकेजिंग में विपथन-प्रतिरोधी और जल-प्रतिरोधी सामग्री का उपयोग किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, मुख्य स्विचों को निर्माता विनिर्देशों के अनुसार ≥10 सेमी मोटी फोम से पूरी तरह से लपेटा जाना चाहिए और कठोर PVC शेल्स से मजबूत किया जाना चाहिए। डिसिकेंट को आंतरिक आर्द्रता ≤40% रखना चाहिए, ताकि आर्द्रता का प्रवेश रोका जा सके।

स्टोरेज शर्तें -10°C और 40°C के बीच तापमान नियंत्रण और सापेक्ष आर्द्रता ≤70% की आवश्यकता होती है, ताकि धातु और इन्सुलेशन सामग्रियों की सुरक्षा की जा सके। स्टोरेज क्षेत्रों को विद्युत चुंबकीय हस्तक्षेप, धूल, और अपघटक तत्वों से बचाना चाहिए। दिया गया है कि GIS उपकरणों का वजन अक्सर 25 टन से अधिक होता है, उठाने के उपकरणों की क्षमता ≥30-टन होनी चाहिए, जिसकी स्थिरता निर्माण आवश्यकताओं को पूरा करती हो। हैंडलिंग की गति 2 m/min से अधिक नहीं होनी चाहिए, ताकि प्रभाव के नुकसान से बचा जा सके।

स्थापना से पूर्व ऑन-साइट परीक्षण महत्वपूर्ण है, जिसमें इन्सुलेशन प्रतिरोध, ग्राउंडिंग प्रतिरोध, और फेज चेक शामिल हैं। सभी परिणाम मानकों के अनुसार होने चाहिए, ताकि उपकरणों का प्रदर्शन डिजाइन विनिर्देशों को पूरा कर सके। यातायात और तैयारी के लिए तकनीकी आवश्यकताएँ टेबल 1 में विस्तार से दी गई हैं। इसके अलावा, 145kV सर्किट ब्रेकर की कीमत प्राप्ति और कुल परियोजना लागत मूल्यांकन का एक महत्वपूर्ण कारक है।

उपकरण हैंडलिंग और स्थानांतरण
जब GIS उपकरणों को स्थानांतरित किया जाता है, तो सामान्य उठाने के उपकरणों की डिजाइन लोड उपकरणों के स्व-वजन से 25% से अधिक ऊपर होती है, ताकि चलाने की प्रक्रिया के दौरान सुरक्षा मार्जिन की गारंटी दी जा सके। उदाहरण के लिए, जब GIS मॉड्यूल का वजन 20 टन हो, तो उपयोग किए जाने वाले क्रेन की उठाने की क्षमता कम से कम 25 टन की होनी चाहिए। इसके साथ-साथ, क्रेन की स्थिरता का मूल्यांकन किया जाना चाहिए, ताकि ऑपरेशन के दौरान लोड विचलन के कारण वह गिर न जाए। GIS उपकरणों के वास्तविक यातायात के दौरान, यातायात की गति 2 m/min से अधिक नहीं होनी चाहिए। यह अतिरिक्त गति से उत्पन्न होने वाले विपथन और संभावित नुकसान को कम कर सकता है। प्रत्येक चलाने से पहले, यह जाँचना आवश्यक है कि पथ पर पर्याप्त स्थान और स्थिर समर्थन सतह है, ताकि असमान भूमि पर ऑपरेशन के कारण उपकरण झुक या गिर न जाएं। स्थानांतरण प्रक्रिया में, सटीकता एक महत्वपूर्ण कारक है। GIS उपकरणों की स्थापना में स्थानीय विचलन को ±5mm के भीतर नियंत्रित किया जाना चाहिए, ताकि उपकरणों के इंटरफेस का सही कनेक्शन और सिस्टम की पूर्णता सुनिश्चित की जा सके। इस सटीकता को आमतौर पर उच्च-प्रेक्षण लेजर डिस्टेंस मीटर और इलेक्ट्रोनिक लेवल का उपयोग करके सुनिश्चित किया जाता है। स्थापना बिंदु पर तैयारी कार्य शामिल है: भूमि की समतलता का मापन, जिसका मानक है कि प्रति वर्ग मीटर 3mm से अधिक ऊँचाई का अंतर नहीं होना चाहिए। GIS उपकरणों की स्थापना के लिए पर्यावरणीय आवश्यकता यह है कि स्थापना क्षेत्र में वायु में 0.5 μm से अधिक व्यास वाले कणों की संख्या प्रति घन मीटर 352,000 से अधिक नहीं होनी चाहिए। इसलिए, स्थापना स्थल पर आमतौर पर एक अस्थायी क्लीनरूम वातावरण बनाया जाता है, और उच्च-क्षमता वाले भूमिगत वायु (HEPA) फिल्टरों का उपयोग वायु गुणवत्ता को बनाए रखने और स्थापना प्रक्रिया के दौरान धूल और कणों को उपकरणों में प्रवेश से रोकने के लिए किया जाता है। उपकरण हैंडलिंग और स्थानांतरण के लिए तकनीकी आवश्यकताएँ टेबल 2 में दी गई हैं।

घटकों का संयोजन

घटकों के जोड़ों को बहुत उच्च सीलिंग प्रदर्शन होना चाहिए, ताकि गैस का रिसाव रोका जा सके। GIS उपकरणों के लिए, SF₆ गैस का वार्षिक रिसाव दर 0.5% से अधिक नहीं होनी चाहिए। यह आंकड़ा उपकरणों की इन्सुलेशन ताकत और आर्क-रेजिस्टेंस क्षमता से सीधे संबंधित है। इस आवश्यकता को पूरा करने के लिए, संयोजन प्रक्रिया में उपयोग किए जाने वाले सीलिंग गार्ड की सामग्री को उत्कृष्ट ताप-प्रतिरोधी और दबाव-प्रतिरोधी गुणों का होना चाहिए। इसके अलावा, गार्ड की संपीड़न सेटिंग 35% - 50% होनी चाहिए, ताकि लंबे समय तक सीलिंग प्रभावी रहे।

घटकों के संयोजन के विशिष्ट ऑपरेशन के दौरान, सभी कनेक्शन बिंदुओं को निर्माता द्वारा निर्दिष्ट टोक़ के अनुसार टोक़ व्रेन्च से गाँठना चाहिए। उदाहरण के लिए, मुख्य रूप से धारा वहन करने वाले कनेक्टिंग बोल्टों के लिए, टोक़ 100 - 120 N·m होना चाहिए, ताकि विद्युत कनेक्शन की स्थिरता और विश्वसनीयता सुनिश्चित की जा सके।

विद्युत कनेक्शन

विद्युत कनेक्शन का प्राथमिक कार्य यह सुनिश्चित करना है कि सभी चालक घटक और कनेक्शन बिंदु पर्याप्त विद्युत चालकता और यांत्रिक स्थिरता प्रदर्शित करें। कनेक्शन प्रक्रिया के दौरान, सभी विद्युत कनेक्शन बिंदुओं पर टोक़ निर्माता द्वारा निर्दिष्ट आवश्यकताओं का पालन करना चाहिए, ताकि मजबूत और लंबे समय तक स्थिर कनेक्शन सुनिश्चित किए जा सकें। सभी बोल्ट और संपर्क सतहों को उचित विधि से सफाई और पूर्व-संस्करण की आवश्यकता होती है, जो आमतौर पर ऑक्साइड लेयर्स को हटाने और चालक लुब्रिकंट को लगाने से संपर्क प्रतिरोध को कम किया जाता है।

संपर्क प्रतिरोध का मापन विद्युत कनेक्शन के गुणवत्ता नियंत्रण में एक महत्वपूर्ण चरण है। कनेक्शन बिंदुओं पर संपर्क प्रतिरोध माइक्रो-ओहम स्तर से अधिक नहीं होना चाहिए, जिसके विशिष्ट मान जोड़ के प्रकार और आकार के आधार पर निर्धारित किए जाते हैं [5]। इस मानक को पूरा करने के लिए, प्रत्येक कनेक्शन बिंदु को प्रिसिजन रिसिस्टेंस टेस्टर का उपयोग करके परीक्षण किया जाना चाहिए, ताकि सभी कनेक्शन निर्दिष्ट प्रतिरोध की सीमा के भीतर रहें।

उच्च-वोल्टेज परिवेश में, विद्युत इन्सुलेशन विद्युत कनेक्शन का एक महत्वपूर्ण पहलू है। प्रत्येक कनेक्शन बिंदु और इन्सुलेटिंग घटक को कम से कम 1.5 गुना नॉर्मल संचालन वोल्टेज का सामना करना चाहिए। 110 kV GIS उपकरणों के लिए, यह कम से कम 165 kV का सामना करना चाहिए। सभी विद्युत कनेक्शनों के लिए जल-प्रतिरोधी और आर्द्रता-प्रतिरोधी उपचार आवश्यक हैं, विशेष रूप से बाहरी या आर्द्र परिवेश में संचालित होने वाले सबस्टेशन सुविधाओं के लिए। जोड़ और टर्मिनल उपकरणों को IP65 या उच्च सुरक्षा ग्रेडिंग वाली सीलिंग प्रौद्योगिकियों का उपयोग करना चाहिए, ताकि जल और प्रदूषक विद्युत सिस्टम में प्रवेश से रोका जा सके। विद्युत कनेक्शन के लिए महत्वपूर्ण तकनीकी आवश्यकताएँ टेबल 3 में दी गई हैं।

कमीशनिंग परीक्षण

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