मध्य-वोल्टेज स्विचगियर की सुरक्षा और विश्वसनीयता सुनिश्चिति का विश्लेषण

मैं एक पेशेवर हूँ जो विद्युत प्रणाली संचालन में लगा हुआ हूँ, मध्य-वोल्टेज (MV) स्विचगियर की भूमिका को विद्युत वितरण, मापन और सुरक्षा में महत्वपूर्ण मानता हूँ। इसके संचालन की सुरक्षा और विश्वसनीयता को सुनिश्चित करना आवश्यक है—किसी भी गड़बड़ी से पूरी विद्युत प्रणाली को गंभीर रूप से बाधित हो सकता है। विश्वसनीयता को बढ़ाने के लिए, हमें डिजाइन स्तर की अनुकूलन पर ध्यान देना चाहिए, जिससे MV स्विचगियर अपनी कार्यप्रणाली को पूरा कर सके और ग्रिड स्थिरता को सुरक्षित कर सके।

1. मध्य-वोल्टेज स्विचगियर की परिभाषा

मेरे अनुभव में, MV स्विचगियर GB 3906—2020 AC Metal-Clad Switchgear and Controlgear for Rated Voltages from 3.6 kV to 40.5 kV में परिभाषित धातु-कवरित स्विचगियर को संदर्भित करता है: यह उपकरण धातु के केसिंग द्वारा पूरी तरह से ढका होता है, छोड़कर आगत/निकासी चालकों को।

विद्युत प्रणालियों में, MV स्विचगियर की महत्वपूर्ण फलक हैं: उत्पादन, प्रसारण और वितरण के चरणों में स्विचिंग, मापन, विद्युत वितरण और सुरक्षा। संचालन के दौरान, मैं ग्रिड की मांगों के आधार पर इसकी व्यवस्था को समायोजित करता हूँ—उपकरण/फीडर को जोड़ना या अलग करना ग्रिड की स्थिरता बनाए रखने के लिए। जब ग्रिड उपकरणों या लाइनों में दोष होता है, तो मैं MV स्विचगियर का उपयोग करके तुरंत दोषपूर्ण भाग को अलग करता हूँ, जिससे अप्रभावित क्षेत्रों को अविच्छिन्न विद्युत प्रदान किया जा सके।

2. MV स्विचगियर की विश्वसनीयता सुनिश्चित करने का महत्व

MV स्विचगियर विद्युत प्रणालियों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। चीन के ग्रिड के विस्तार और जटिलता के साथ, ग्रिड अब सामाजिक मांगों को पूरा करने के लिए भारी लोड वहन करता है। मेरे अनुभव से, केवल MV स्विचगियर की विश्वसनीयता सुनिश्चित करके ही यह विद्युत वितरण, मापन और सुरक्षा को प्रभावी रूप से प्रबंधित कर सकता है, जिससे समग्र ग्रिड स्थिरता बनी रहती है।

MV स्विचगियर में किसी भी सुरक्षा घटना या संचालन विफलता के कारण वितरण प्रणाली अस्थिर हो जाएगी, जिससे विद्युत प्रदान को बाधित होगा। गंभीर मामलों में, यह व्यापक बिजली आउटेज का कारण बन सकता है, जिससे सामाजिक उत्पादन के लिए बड़ी आर्थिक हानि हो सकती है। इसलिए, मैं विविध उपायों के माध्यम से MV स्विचगियर की विश्वसनीयता को बढ़ाने पर जोर देता हूँ, जिससे स्थिर कार्यप्रणाली और ग्रिड समर्थन सुनिश्चित हो।

3. MV स्विचगियर की विश्वसनीयता को बढ़ाने के रणनीतियाँ
3.1 एन्क्लोजर संरचना का विज्ञानी डिजाइन

एन्क्लोजर का विज्ञानी डिजाइन MV स्विचगियर की विश्वसनीयता को सुनिश्चित करने का मूलभूत है, जिसे मैं अभियांत्रिकी अभियान में प्राथमिकता देता हूँ। उदाहरण के लिए:

• बसबार चैंबर ऑप्टिमाइजेशन: पारंपरिक बसबार चैंबर डिजाइन में शाखा बसबार पर इन्सुलेटर का उपयोग किया जाता है, लेकिन समय के साथ इन्सुलेटर पर धूल का इकट्ठा होना फ्लैशओवर के खतरे का कारण बन सकता है। मैं D-टाइप मुख्य बसबार का उपयोग करता हूँ—उनकी अधिक ताकत और टेंशन प्रतिरोधक्षमता इन्सुलेटर की आवश्यकता को दूर करती है, जिससे प्रदूषण से संबंधित सुरक्षा समस्याओं का समाधान होता है।

• बुशिंग डिजाइन: बसबार चैंबर में तीन-प्रकार के एकीकृत बुशिंग डिजाइन का उपयोग करने से ईडी इफेक्ट को रोका जा सकता है, इलेक्ट्रिक फील्ड की समानता में सुधार होता है और क्रीपेज दूरी में वृद्धि होती है, जिससे इन्सुलेशन विश्वसनीयता बढ़ती है।

इन डिजाइन ऑप्टिमाइजेशन उद्योग की सर्वश्रेष्ठ प्रथाओं के अनुरूप हैं, जिनसे MV स्विचगियर वास्तविक संचालन में सुरक्षा और प्रदर्शन की आवश्यकताओं को पूरा करता है।

3.2 इन्सुलेशन संरचना का विज्ञानी डिजाइन

मध्य-निम्न वोल्टेज स्विचगियर की सुरक्षा और विश्वसनीयता को बढ़ाने के लिए, इन्सुलेशन डिजाइन को मजबूत करना आवश्यक है। वास्तविक डिजाइन में, इन्सुलेशन की आवश्यकताओं को पूरा करने के अलावा, डिजाइन लागत और पर्यावरण संरक्षण जैसे कारकों को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए।

3.2.1 इन्सुलेटिंग गैसों का विज्ञानी चयन

मध्य-वोल्टेज स्विचगियर में, SF₆ गैस मुख्य इन्सुलेटिंग माध्यम रही है। हालांकि, यह न केवल जहरीली है, बल्कि इसका GWP (ग्लोबल वार्मिंग पोटेंशियल) अत्यंत उच्च है। CO₂ एक ग्रीनहाउस गैस है जिसका GWP उच्च है, लेकिन SF₆ गैस का GWP CO₂ का 23,900 गुना है, जो इसके प्राकृतिक पर्यावरण पर गंभीर हानि को दर्शाता है। गैर-महत्वपूर्ण बंद करने की आवश्यकताओं वाले मध्य-निम्न वोल्टेज स्विचगियर के लिए, डिजाइन में, हम N₂ या शुष्क हवा का उपयोग करके SF₆ गैस को प्रतिस्थापित करने का प्रयास कर सकते हैं। N₂ और शुष्क हवा का इन्सुलेशन प्रदर्शन SF₆ गैस का 30% हो सकता है। N₂, शुष्क हवा और SF₆ गैस के प्रदर्शन की तुलना टेबल 1 में दिखाई गई है।

टेबल 1 से पता चलता है कि N₂ और शुष्क हवा ग्रीनहाउस गैस नहीं हैं, जो पारिस्थितिक पर्यावरण के लिए कोई खतरा नहीं पैदा करते। ये गैसें निम्न उबालने के बिंदु के साथ आती हैं, जिससे सामान्य उपयोग के दौरान, भले ही अत्यंत ठंडे क्षेत्रों में, द्रवीकरण की चिंता नहीं होती। विशेष रूप से, N₂, हवा का मुख्य घटक है, जिसके रासायनिक गुण स्थिर हैं। हालांकि, अत्यधिक उच्च N₂ सांद्रता ऑक्सीजन की कमी के कारण दम घुटने का कारण बन सकती है। N₂ को इन्सुलेटिंग गैस के रूप में डिजाइन करते समय, वेंटिलेशन और सुरक्षा उपकरणों की व्यवस्था की जानी चाहिए। इसके विपरीत, शुष्क हवा का उपयोग करके ऐसी समस्याओं को टाला जा सकता है। व्यापक तुलना के द्वारा, शुष्क हवा का उपयोग करके स्विचगियर इन्सुलेशन डिजाइन में SF₆ को प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

शुष्क हवा को इन्सुलेटिंग गैस के रूप में उपयोग करते समय, न्यूनतम हवा की फाटक का डिजाइन ध्यान में रखा जाना चाहिए। अनुसंधान और मानकों के अनुसार, 12 kV के निर्धारित वोल्टेज के लिए, फेज और फेज से भूमि तक के बीच की न्यूनतम हवा की फाटक 125 mm होनी चाहिए। यदि तरलीकरण परीक्षण पारित होता है, तो न्यूनतम हवा की फाटक 125 mm से थोड़ी छोटी हो सकती है। शुष्क हवा को इन्सुलेटिंग गैस के रूप में उपयोग करके न्यूनतम हवा की फाटक को उचित रूप से कम किया जा सकता है।

3.2.2 गैस फाटक में विद्युत तोड़ने की वोल्टेज को बढ़ाना

डिजाइन प्रक्रिया के दौरान, मध्य-निम्न वोल्टेज स्विचगियर की सुरक्षा और विश्वसनीयता को सुनिश्चित करने के लिए, गैस फाटक में विद्युत तोड़ने की वोल्टेज को बढ़ाना चाहिए, जिसके लिए निम्नलिखित विधियाँ हैं:

• मध्य-निम्न वोल्टेज स्विचगियर में विद्युत क्षेत्र के वितरण को सुधारना। यह वास्तविक स्थितियों के आधार पर इलेक्ट्रोड आकारों को अनुकूलित करके या स्थानिक आवेशों का पूरी तरह से उपयोग करके विद्युत क्षेत्र की समानता को सुधार कर सकता है। यदि विद्युत क्षेत्र की समानता अत्यंत खराब है, तो बाधाओं को जोड़ना भी एक विकल्प है।

• शुष्क हवा के आयनन प्रक्रिया को दबाना। मध्य-वोल्टेज स्विचगियर में उच्च दबाव का उपयोग करके शुष्क हवा के आयनन प्रक्रिया को कम किया जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, मध्य-वोल्टेज स्विचगियर में उच्च विशुद्धता का उपयोग करके भी यही प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है।

उच्च दबाव या उच्च विशुद्धता का उपयोग करते समय, गैस टैंक की ताकत अत्यंत उच्च होनी चाहिए, और वास्तविक उपयोग में रिसाव की समस्याएँ आ सकती हैं, जो गंभीर परिणाम हो सकते हैं। इसलिए, वास्तविक डिजाइन में, इलेक्ट्रोड आकार को सुधारना और अत्यंत असमान विद्युत क्षेत्रों में बाधाओं को जोड़ना गैस फाटक में विद्युत तोड़ने की वोल्टेज को बढ़ाने के लिए अधिक व्यावहारिक विधियाँ हैं।

3.3 घटकों का विज्ञानी चयन

मध्य-वोल्टेज स्विचगियर के मुख्य घटक, जिनमें वैक्यूम सर्किट ब्रेकर, वैक्यूम इंटरप्टर और कंटैक्ट शामिल हैं, उपकरण की संचालन सुरक्षा और विश्वसनीयता को प्रत्यक्ष रूप से प्रभावित करते हैं, जिसके लिए गंभीर गुणवत्ता नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

ABB स्विचगियर के उदाहरण को लें। इसके वैक्यूम इंटरप्टर गंभीर प्रेषण परीक्षणों से गुजरते हैं: स्वचालित उच्च-वोल्टेज परीक्षण इन्सुलेशन ताकत को सत्यापित करते हैं, जबकि स्पाइरल मैग्नेट्रॉन उपकरण निष्क्रिय गैस से भरे टैंक के अंदर के दबाव को मापते हैं। निर्धारित अलगाव काल के बाद, दूसरा दबाव परीक्षण किया जाता है, और परिणामों की तुलना की जाती है ताकि सीलिंग प्रदर्शन मानकों को पूरा किया जा सके।

निर्माण में, ABB वैक्यूम इंटरप्टर के लिए गंभीर पर्यावरण और प्रक्रिया नियंत्रण की आवश्यकता होती है। ये CalorEmag के जर्मन फैक्ट्री में निर्मित होते हैं, फिर क्षेत्रीय मध्य-वोल्टेज स्विचगियर उद्योगों द्वारा पेशेवर रूप से एसेंबल किए जाते हैं और एकत्रित रूप से प्रदान किए जाते हैं। घटक सामग्रियों के लिए उच्च प्रदर्शन वाले इंटरलॉक्स जैसे Cu-Cr और W-C-Ag का प्राथमिक उपयोग किया जाता है ताकि दीर्घावधि की लंबाई सुनिश्चित की जा सके।एसेंबली विशेष शुद्धता रूम में "एक बार सीलिंग और विस्तार" प्रक्रिया का उपयोग करके की जाती है: 800°C के उच्च तापमान पर, पहले उच्च विशुद्धता प्राप्त की जाती है, फिर साथ ही वेल्डिंग और सीलिंग की जाती है ताकि प्रक्रिया की विश्वसनीयता सुनिश्चित की जा सके।

वैक्यूम इंटरप्टर के अनुसंधान और विकास का विकास लगातार प्रदर्शन अनुकूलन को दर्शाता है: प्रारंभिक एसेंबली व