मध्य-वोल्टेज स्विचगियरको सुरक्षा र विश्वसनीयता सुनिश्चित गर्ने विश्लेषण

विद्युत प्रणाली संचालनमा नेपाली विशेषज्ञको रूपमा काम गर्दा म बुझेको छु जसको लागि मध्य-वोल्टेज (MV) स्विचगियर वितरण, मापन र सुरक्षा मा एक महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। यसको संचालन सुरक्षा र विश्वसनीयता निश्चित गर्न आवश्यक छ—कुनै असफलता इन्टिर पूर्ण विद्युत प्रणालीलाई गम्भीर रूपमा ह्रास गर्न सक्छ। विश्वसनीयता बढाउनका लागि, हामीले डिझाइन स्तरको अनुकूलनलाई प्राथमिकता दिनुपर्छ, जसले MV स्विचगियरलाई त्यसको कार्य गर्न र ग्रिड स्थिरता सुरक्षित गर्न सक्षम बनाउँछ।

1. मध्य-वोल्टेज स्विचगियरको परिभाषा

मेरो अनुभवमा, MV स्विचगियर GB 3906–2020 AC Metal-Clad Switchgear and Controlgear for Rated Voltages from 3.6 kV to 40.5 kV मा वर्णित धातु ढाँचामा स्विचगियर र नियन्त्रण उपकरणलाई ल्याउँछ: यसको धातु ढाँचाले आउने/जाने वाले चालकहरू भन्दा बाहिर अन्य सबै उपकरणहरूलाई पूर्ण रूपमा घेर्छ।

विद्युत प्रणालीमा, MV स्विचगियर उत्पादन, प्रसारण र वितरण चरणहरूमा स्विचिङ, मापन, वितरण र सुरक्षा गर्ने मुख्य कार्यहरू गर्छ। संचालन दौरान, म ग्रिडको आवश्यकतामा आधारित यसको विन्यास समायोजन गर्छु—उपकरणहरू/फीडरहरूलाई जोड्न वा अलग गर्न स्थिरता बनाएको रहन। जब ग्रिड उपकरणहरू वा लाइनहरूमा दोष भएको देखिन्छ, म MV स्विचगियर प्रयोग गरेर तुरुन्तै दोषित भागलाई अलग गर्छु, अन्य अप्रभावित क्षेत्रहरूलाई निरन्तर विद्युत आपूर्ति वातावरण बनाएको रहन।

2. MV स्विचगियरको विश्वसनीयता निश्चित गर्ने महत्त्व

MV स्विचगियर विद्युत प्रणालीमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। चीनको ग्रिड विस्तार र जटिलता बढ्दै गएको र ग्रिडहरूले सामाजिक आवश्यकता भएको भारी लोडहरू लिन गएको छ। मेरो अनुभवमा, MV स्विचगियरको विश्वसनीयता निश्चित गर्ने गर्दा यसले वितरण, मापन र सुरक्षा गर्न सक्षम हुन्छ, जसले समग्र ग्रिड स्थिरता बनाएको रहन।

MV स्विचगियरमा कुनै सुरक्षा घटना वा संचालन असफलता वितरण प्रणालीलाई अस्थिर बनाउँछ, जसले विद्युत आपूर्ति रोक्न सक्छ। गम्भीर अवस्थामा, यसले व्यापक आपत्काल ल्याउन सक्छ, जसले सामाजिक उत्पादनको लागि महत्त्वपूर्ण आर्थिक नुकसान ल्याउँछ। त्यसैले, म विभिन्न दिशाहरूको माध्यम बाट MV स्विचगियरको विश्वसनीयता बढाउनको आवश्यकता जोर दिन्छु, जसले स्थिर कार्य र ग्रिड समर्थन निश्चित गर्छ।

3. MV स्विचगियरको विश्वसनीयता बढाउने रणनीतिहरू
3.1 ढाँचाको वैज्ञानिक डिझाइन

वैज्ञानिक ढाँचाको डिझाइन MV स्विचगियरको विश्वसनीयता सुनिश्चित गर्नको आधारभूत छ, जसलाई म अभियान्त्रिक अभियानमा प्राथमिकता दिन्छु। उदाहरणका लागि:

• बसबार चेम्बरको अनुकूलन: पारम्परिक बसबार चेम्बर डिझाइनमा शाखा बसबारमा इन्सुलेटरहरू प्रयोग गरिन्छ, तर समय गत इन्सुलेटरहरूमा धूल जम्दै जाने ले फ्लैशओवर जोखिम ल्याउँछ। म D-टाइप मुख्य बसबारहरू प्रयोग गर्छु—यिनी उच्च बल र टेन्सिल रोधी छन् जसले इन्सुलेटरको आवश्यकता निकाल्छ, र यसले प्रदूषण र सुरक्षा समस्यालाई हल गर्छ।

• बुशिङ डिझाइन: बसबार चेम्बरमा तीन-पार्सेल एकीकृत बुशिङ डिझाइन लागू गर्ने ले एडी धारा प्रभाव रोक्ने, विद्युत क्षेत्रको एकसमानता बढाउने, र क्रीपेज दूरी बढाउने र इन्सुलेशन विश्वसनीयता बढाउने लागू छ।

यी डिझाइन अनुकूलन उद्योगको सर्वश्रेष्ठ व्यवहारमा लागू छ, जसले MV स्विचगियरलाई वास्तविक संचालनमा सुरक्षा र प्रदर्शन आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्षम बनाउँछ।

3.2 इन्सुलेशन ढाँचाको वैज्ञानिक डिझाइन

मध्य-निम्न वोल्टेज स्विचगियरको सुरक्षा र विश्वसनीयता बढाउनका लागि इन्सुलेशन डिझाइनलाई मजबूत गर्न आवश्यक छ। वास्तविक डिझाइनमा, इन्सुलेशन आवश्यकताहरू पूरा गर्ने गर्दा, डिझाइन खर्च र पर्यावरण संरक्षण जस्ता अन्य कारकहरूलाई पनि विचार गर्नुपर्छ।

3.2.1 इन्सुलेशन गैसहरूको वैज्ञानिक चयन

मध्य-वोल्टेज स्विचगियरमा, SF₆ गैस प्रमुख इन्सुलेशन माध्यम रहेको छ। तर यो निर्बुद्धिक छ र यसको GWP (Global Warming Potential) अत्यधिक उच्च छ। CO₂ एक ग्रीनहाउस गैस हो जसको GWP उच्च छ, तर SF₆ गैसको GWP CO₂को 23,900 गुना छ, जसले यसको प्राकृतिक वातावरणमा अत्यधिक हानि देखाउँछ। अन्यथा, अनिर्बुद्धिक अवस्थाको अन्तर्छेदन आवश्यकता छैन भने, डिझाइन मार्ग बाट N₂ वा शुष्क हवा द्वारा SF₆ गैसलाई प्रतिस्थापन गर्न सकिन्छ। N₂ र शुष्क हवाको इन्सुलेशन प्रदर्शन SF₆ गैसको 30% पुग्छ। N₂, शुष्क हवा र SF₆ गैसको प्रदर्शन तुलना टेबल 1 मा दिइएको छ।

टेबल 1 देखाउँछ, N₂ र शुष्क हवा ग्रीनहाउस गैसहरू छैन, जसले पारिस्थितिक वातावरणलाई कुनै धमकी दिन्छ। यी गैसहरूको उच्च उत्पात तापमान छ, जसले सामान्य उपयोगमा तरलीकरण चिन्ता निकाल्छ, यदि अत्यधिक ठंडो क्षेत्रहरूमा पनि। ध्यान दिनुपर्छ, N₂, हवाको मुख्य घटक छ, जसको रासायनिक गुण त्यादिन्छ। तर अत्यधिक उच्च N₂ सान्द्रता ऑक्सीजन विरह गर्दै अस्फुटन गर्न सक्छ। N₂ गैस रूपमा इन्सुलेशन डिझाइन गर्दा, वेंटिलेशन र सुरक्षा उपकरणहरू संरचना गर्नुपर्छ। तर शुष्क हवा गैस रूपमा इन्सुलेशन डिझाइन गर्दा यी समस्याहरू नहुन्छ। विस्तृत तुलना गर्दा, शुष्क हवा गैस SF₆ गैसको बाट स्विचगियर इन्सुलेशन डिझाइनमा प्रतिस्थापन गर्न सकिन्छ।

शुष्क हवा गैस रूपमा इन्सुलेशन डिझाइन गर्दा, न्यूनतम हवा फाटकको डिझाइन विचार गर्नुपर्छ। नियमित मानकहरू अनुसार, 12 kV रेटेड वोल्टेजका लागि, फेजहरू र फेज र भूमिबीचको न्यूनतम हवा फाटक 125 mm हुनुपर्छ। यदि संघनन परीक्षण पार गरिन्छ, न्यूनतम हवा फाटक 125 mm भन्दा थोरै छोटो हुन सक्छ। शुष्क हवा गैस रूपमा इन्सुलेशन डिझाइन गर्दा, न्यूनतम हवा फाटकलाई योग्य रूपमा घटाउन सकिन्छ।

3.2.2 गैस फाटकमा भेदन वोल्टेज बढाउन

डिझाइन प्रक्रियामा, मध्य-निम्न वोल्टेज स्विचगियरको सुरक्षा र विश्वसनीयता निश्चित गर्न, गैस फाटकमा भेदन वोल्टेज बढाउन आवश्यक छ, जसको विशिष्ट विधिहरू यस प्रकार हुन्छन्:

• मध्य-निम्न वोल्टेज स्विचगियरको विद्युत क्षेत्र वितरण बढाउन। यसलाई वास्तविक परिस्थितिमा इलेक्ट्रोड आकार अनुकूलन गर्दा वा अवकाश चार्जहरूको पूर्ण उपयोग गर्दा विद्युत क्षेत्र एकसमानता बढाउन सकिन्छ। यदि विद्युत क्षेत्र एकसमानता अत्यधिक खराब छ, तब बाधाहरू थप्न एक विकल्प छ।

• शुष्क हवाको आयनीकरण प्रक्रिया दबाउन। मध्य-वोल्टेज स्विचगियरमा उच्च दबाब लगाउन शुष्क हवाको आयनीकरण प्रक्रियालाई दुर्बल बनाउन सकिन्छ। वा, मध्य-वोल्टेज स्विचगियरमा उच्च विज्ञान लगाउन यी तिर्यक देखिन्छ।

उच्च दबाब वा उच्च विज्ञान प्रयोग गर्दा, गैस टङ्कीको बल अत्यधिक उच्च छ, र वास्तविक उपयोगमा लीक समस्याहरू आउन सक्छ, जसले गम्भीर परिणाम ल्याउन सक्छ। त्यसैले, वास्तविक डिझाइनमा, इलेक्ट्रोड आकार अनुकूलन गर्दा र अत्यधिक असमान विद्युत क्षेत्रमा बाधाहरू थप्न गैस फाटकमा भेदन वोल्टेज बढाउन सकिन्छ।

3.3 घटकहरूको वैज्ञानिक चयन

मध्य-वोल्टेज स्विचगियरको मुख्य घटकहरू, जस्तै वैक्यूम सर्किट ब्रेकर, वैक्यूम इंटरअप्टर, र कंटाक्टहरू, उपकरणको संचालन सुरक्षा र विश्वसनीयतालाई प्रत्यक्ष रूपमा प्रभावित गर्छ, जसलाई तपाईंको गुणस्तर नियन्त्रण आवश्यक छ।

ABB स्विचगियरलाई उदाहरण गर्दा, यसको वैक्यूम इंटरअप्टरहरू दृढ रूपमा शिपिङ गर्दा पूर्व परीक्षणहरू गरिन्छ: ऑटोमेटिक उच्च वोल्टेज परीक्षण इन्सुलेशन बल प्रमाणित गर्छ, र स्पाइरल मैग्नेट्रन उपकरण निष्क्रिय गैस भरिएको टङ्कीको अन्दरी दबाब माप्ने गर्छ। निर्धारित अलगाव अवधि पछि, दोस्रो दबाब परीक्षण गरिन्छ, र नतिजाहरूलाई तुलना गरेर गुटाउने गुणस्तर मानक भएको पुष्टि गर्छ।

निर्माणमा, ABB वैक्यूम इंटरअप्टरहरूको लागि दृढ वातावरण र प्रक्रिया नियन्त्रण आवश्यक छ। कलोरEmagको जर्मन फेक्टरीमा उत्पादित गरिएको, यी उपकरणहरू रेजियनल मध्य-वोल्टेज स्विचगियर उद्योगहरू द्वारा व्यापक रूपमा वितरण गरिन्छ। घटकहरूको लागि उच्च प्रदर्शन धातुहरू जस्तै Cu-Cr र W-C-Ag प्राथमिकता दिइन्छ जसले दीर्घकालिक देखासो निश्चित गर्छ।संगठित शुद्ध रूमहरूमा एकल बारमा गुटाउने र विकिरण गर्ने प्रक्रिया: 800°C उच्च तापमानमा, उच्च विज्ञान पहिले प्राप्त गरिन्छ, त्यसपछि एकसाथ वेल्डिङ र गुटाउन गरिन्छ जसले प्रक्रिया विश्वसनीयता निश्चित गर्छ।

वैक्यूम इंटरअप्टरहरूको R&D विकास निरन्तर प्रदर्शन अनुकूलन देखाउँछ: शुरुआती असेम्बलीहरू वातावरणमा खुला थिए, जसले इन्सुलेशन विभाजनहरूमा अकेलै आइसोलेशन गर्थे। त्यसपछि इन्सुलेशन स्लीवहरू इंटरअप्टरहरू र कंटाक्टहरूमा लगाउन विद्युत क्षेत्र सन्तुलन गर्ने, त्यसपछि इंटरअप्टरहरू र कंटाक्टहरूमा एकीकृत ढाल गर्ने जसले फेज-फेज इन्सुलेशन र प्रभावित रोधी बढाउने, र पर्यावरण सहज उपकरणहरू लगाउने जसले प्रदर्शन र पर्यावरण समावेशी गर्छ।

3.4 डिझाइन प्रमाणीकरण परीक्षणको वैज्ञानिक योजना

मध्य-वोल्टेज स्विचगियरको डिझाइन पूरा भएपछि, प्रयोगात्मक प्रमाणीकरण एक