उच्च वोल्टता पारित रेखाओं और कंपोजिट इनसुलेटर्स की व्यापक समीक्षा: चुनौतियाँ डिज़ाइन और अनुप्रयोग

1 उच्च-वोल्टेज प्रसारण लाइनों की विशेषताएँ और घटक

1.1 उच्च-वोल्टेज प्रसारण लाइनों की विशेषताएँ

उच्च-वोल्टेज प्रसारण लाइनें अपने सापेक्ष निम्न लागत के कारण विशिष्ट होती हैं, क्योंकि उन्हें छोटी मात्रा में जानकारी की आवश्यकता होती है। इनमें आमतौर पर दो चालक उपयोग किए जाते हैं, एक धनात्मक ध्रुव से जुड़ा होता है और दूसरा ऋणात्मक ध्रुव से जुड़ा होता है। डीसी प्रसारण लाइनें टिकाऊ होती हैं और लंबी दूरी पर धारा प्रसारित कर सकती हैं। चीन के कुछ उच्च-वोल्टेज प्रसारण सुविधाओं में, एसी प्रसारण भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो विशेष रूप से दैनिक जीवन में स्पष्ट है।

1.2 उच्च-वोल्टेज प्रसारण लाइनें इलेक्ट्रिकल डिजाइन का एक प्रमुख घटक

बुनियादी डिजाइन कार्य में, निर्माण के लिए आवश्यक इंजीनियरिंग ड्राइंग्स को ध्यान से तैयार किया जाना चाहिए और कार्य प्रक्रियाओं के अनुसार अनुसरण किया जाना चाहिए। निर्माण योजनाओं के लिए कच्चे माल का चयन, साथ ही निर्माण मार्ग, विधियों और संबंधित स्टोरेज चुनौतियों का विनियमित डिजाइन, बिजली लाइनों के सामान्य संचालन, कार्यक्षमता की वृद्धि और निर्माण कार्य की प्रभावशीलता को सुनिश्चित करता है।

2 अत्यधिक उच्च-वोल्टेज प्रसारण लाइनों का विकास स्थिति

साधारण लाइनों की तुलना में, अत्यधिक उच्च-वोल्टेज (UHV) लाइनों में बाह्य लाइन इन्सुलेशन स्तर, पावर इंजीनियरिंग तकनीकें और लाइन सुरक्षा उपाय जैसी उच्च आवश्यकताएँ होती हैं। यदि UHV प्रसारण लाइनों का बाह्य इन्सुलेशन स्तर मानक नहीं है या सुरक्षा उपाय पर्याप्त नहीं हैं, तो प्रदूषण फ्लैशओवर, ओवरवोल्टेज और ब्रेकडाउन जैसी गड़बड़ियाँ बढ़ जाएंगी। इसलिए, UHV प्रसारण लाइनों पर जटिल इन्सुलेटरों का उपयोग आवश्यक है और आधुनिक ग्रिड निर्माण का अनिवार्य भाग है।

3 UHV प्रसारण लाइनों में जटिल इन्सुलेटरों की समस्याएँ

3.1 इंटरफेस ब्रेकडाउन

जटिल इन्सुलेटरों की विद्युत क्षति की समस्याएँ मुख्य रूप से बिजली झटकों से होती हैं, जो सभी क्षतियों का अधिकांश हिस्सा लेती हैं। हालांकि सामग्री लगातार सुधार रही है, फिर भी इंटरफेस क्षति की दोहराव वाली समस्या बनी रहती है। उत्पादन के दौरान, कोर रोड और शीथ दोनों में महत्वपूर्ण छिलकने की घटनाएँ देखी जाती हैं, और शीथ और रोड व्यास के इंटरफेस में अपघटन हो सकता है, जो इंटरफेस क्षति का कारण बन सकता है और इन्सुलेटरों की उपयोग की अवधि पर प्रभाव डाल सकता है। इंटरफेस फेलर की संभावना को कम करने के लिए उत्पादों का लगातार सुधार और सुधार आवश्यक है।

3.2 कोर रोड ब्रिटल फ्रैक्चर

कोर रोड ब्रिटल फ्रैक्चर UHV प्रसारण लाइनों में जटिल इन्सुलेटर दोषों का एक सामान्य प्रकार है। कोर रोड ब्रिटल फ्रैक्चर की प्रक्रिया के दौरान, एसिड अपघटन के कारण, कोर रोड के फाइबर धीरे-धीरे टूटते हैं, और छोटे भार के तहत पूरे कोर रोड का फ्रैक्चर हो सकता है। मुख्य कारण निम्न हैं:

पहले, यह आमतौर पर उच्च वोल्टेज के अंतिम क्षेत्र तीव्रता के उच्च स्तर के स्थानों पर होता है। ग्रेडिंग रिंग को उलटने से जटिल सामग्री इन्सुलेटरों का ब्रिटल फ्रैक्चर हो सकता है। इस समस्या को हल करने के लिए, ग्रेडिंग रिंगों का डिजाइन और प्रक्रिया ऐसा किया जाना चाहिए कि चुंबकीय क्षेत्र तीव्रता निर्धारित स्तर तक पहुंचे, सामग्री के ब्रिटल फ्रैक्चर को प्रभावी रूप से रोके।

दूसरा, जब शीथ या छोरी तल क्षति होती है, तो दरारें हो सकती हैं। हालांकि, नए बोरॉन-मुक्त फाइबर एसिड-रेसिस्टेंट कोर रोड्स का उपयोग समग्र एसिड-रेसिस्टेंस में महत्वपूर्ण सुधार करता है, जो इस मुद्दे को बहुत कम करता है। ध्यान देने योग्य है कि सभी फाइबर कोर रोड्स में उत्कृष्ट एसिड-रेसिस्टेंस विशेषताएँ नहीं होती हैं; इसलिए, प्रदर्शन मूल्यांकन और चयन आवश्यक है। हालांकि ब्रिटल फ्रैक्चर संचालन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं, उनकी होने की संभावना कम है और विभिन्न हस्तक्षेपों से उन्हें कम किया जा सकता है।

3.3 अपशिष्ट समस्याएँ

कुछ समय के उपयोग के बाद, इन्सुलेटरों में तापमान और सतह डिस्चार्ज कारकों के कारण अपशिष्ट समस्याएँ हो सकती हैं। हालांकि सिलिकॉन रबर सामग्रियाँ लंबे अपशिष्ट चक्र की होती हैं, प्रारंभिक संचालन अपशिष्ट पर्यावरणीय प्रदूषण और सामग्री फॉर्म्युलेशन तकनीक के कारण हो सकती है। जबकि अधिकांश क्षेत्र सिलिकॉन जेल के माध्यम से अच्छी स्थिति और विशेषताएँ बनाए रख सकते हैं, अपशिष्ट अनिवार्य है। इन्सुलेटरों के सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए, प्रारंभिक परीक्षण आवश्यक है। इसलिए, जटिल सामग्री इन्सुलेटरों का नियमित निरीक्षण आवश्यक है ताकि आगे का अपशिष्ट रोका जा सके।

3.4 यांत्रिक समस्याएँ

जटिल सामग्री इन्सुलेटरों में उपयोग के दौरान यांत्रिक प्रदर्शन में महत्वपूर्ण कमी होती है। वर्तमान में, आंतरिक प्लग-टाइप इन्सुलेटर उपयोग किए जा रहे हैं, लेकिन जोड़ने की विधियों के लिए उनकी आवश्यकताएँ उच्च होती हैं, और किनारे-रोल्ड इन्सुलेटर डिजाइन की तुलना में क्रीप स्लोप में महत्वपूर्ण अंतर होता है।

4 UHV लाइनों के लिए इन्सुलेटर स्ट्रिंग की लंबाई और न्यूनतम हवा की अंतराल दूरी का निर्धारण

4.1 UHV लाइन डिजाइन में विद्युत इन्सुलेशन दूरी का विचार

1000kV एसी UHV लाइनों के लिए इन्सुलेशन मेल की आवश्यकताएँ विभिन्न स्थितियों, जैसे विद्युत आवृत्ति, स्विचिंग ओवरवोल्टेज और बिजली ओवरवोल्टेज के तहत सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करनी चाहिए। इन्सुलेटरों का विद्युत आवृत्ति फ्लैशओवर इन्सुलेटर स्ट्रिंग के लिए प्राथमिक नियंत्रण कारक है। बाह्य इन्सुलेशन संरचनाएँ आमतौर पर प्रदूषण टोलरेंस पर आधारित गणना की जाती हैं, मौजूदा इंजीनियरिंग अनुभव से संयुक्त, ऊंचाई और बर्फ के कवरेज जैसे कारकों का ध्यान रखते हुए। स्विचिंग ओवरवोल्टेज के लिए, 1.6p.u. और 1.7p.u. के ओवरवोल्टेज गुणांक लिए जाते हैं; जब प्रणाली का उच्चतम संचालन वोल्टेज 1100kV हो, यदि स्विचिंग ओवरवोल्टेज इन्सुलेटर टुकड़ों की संख्या को नियंत्रित नहीं कर सकता और गणना की गई मान 50% से कम हो, तो इन्सुलेटर स्ट्रिंग के लिए आवेश डिस्चार्ज वोल्टेज का खतरा होता है। UHV प्रणालियों में, बिजली ओवरवोल्टेज संचालन वोल्टेज से सीधे संबंध नहीं रखता है, और उच्च बाह्य इन्सुलेशन स्तर बिजली ओवरवोल्टेज को निर्धारण कारक नहीं बनाता है।

4.2 इन्सुलेटर स्ट्रिंग की लंबाई

प्रदूषित स्थितियों में, इन्सुलेटर स्ट्रिंग की लंबाई प्रदूषण रोधी विधियों का उपयोग करके निर्धारित की जाती है। यह शामिल है: (1) वायुमंडलीय स्थितियों में विभिन्न इन्सुलेटरों के प्रदूषण फ्लैशओवर वोल्टेज को मापना, विभिन्न इन्सुलेटरों के 50% प्रदूषण फ्लैशओवर वोल्टेज और नमक घनत्व के बीच संबंध प्राप्त करना; (2) इन्सुलेटरों की टोलरेंस वोल्टेज को मापना; (3) घुलनशील नमकों के नमक घनत्व को संशोधित और गणना करना; (4) इन्सुलेटरों की सतह प्रदूषण पर राख-नमक अनुपात के प्रभाव को कैलिब्रेट करना; (5) ऊपरी और निचली सतहों की असमानता को संशोधित करना; (6) ऊंची ऊंचाई पर ऊंचाई संशोधन करना; और (7) अधिकतम कार्य वोल्टेज की स्थितियों में इन्सुलेटर खंडों की संख्या की गणना करना।

4.3 UHV लाइनों के लिए न्यूनतम हवा की अंतराल दूरी का निर्धारण

4.3.1 सामान्य संचालन के लिए न्यूनतम इन्सुलेटर टुकड़ों की संख्या की गणना

यह पेपर UHV प्रसारण लाइनों के लिए न्यूनतम क्लियरेंस का चयन करने की मुख्य वैज्ञानिक समस्या पर केंद्रित है, एकल-सर्किट प्रसारण लाइनों को शोध का विषय बनाकर। यह विद्युत आवृत्ति वोल्टेज और बिजली प्रभावों के तहत प्रसारण टावर आयामों पर हवा की अंतराल दूरी के प्रभाव का अध्ययन करता है, मापी गई हवा की अंतराल दूरी का उपयोग करके प्रसारण टावरों का न्यूनतम क्लियरेंस निर्धारित करता है, और इन्सुलेटर अपशिष्ट पर प्रसारण टावर संरचनाओं पर प्रभाव का ध्यान रखता हुआ, इन्सुलेटर अपशिष्ट को ध्यान में रखते हुए प्रसारण टावरों के लिए न्यूनतम क्लियरेंस प्रस्तावित करता है।

4.3.2 स्विचिंग ओवरवोल्टेज अंतराल का निर्धारण

यह स्विचिंग ओवरवोल्टेज संचालन के लिए सांख्यिकीय मेल गुणांक का निर्धारण करना शामिल है, जो व्यक्तिगत हवा की अंतराल दूरी के कार्य पल्स डिस्चार्ज वोल्टेज U50% की गणना पर आधारित है।

इनमें, Us स्विचिंग ओवरवोल्टेज को दर्शाता है, kV में मापा जाता है; Z एक स्थिरांक है, इसलिए इसे 2.45 पर सेट किया जाता है; एकल हवा की अंतराल दूरी के लिए, σ1 को 0.06 पर सेट किया जाता है; इनमें, σm एकाधिक हवा की अंतराल दूरियों का विचरण है, जो 0.024 पर सेट किया जाता है। इसलिए:

इसलिए, लाइन हवा की अंतराल दूरी के ऑपरेशनल ओवरवोल्टेज के लिए सांख्यिकीय समन्वय गुणांक kck