सुरक्षित 24kV हवा और गैस-आइसोलेटेड गियार का डिज़ाइन

वर्तमान में, चीन की मध्य-वोल्टेज वितरण नेटवर्क अधिकतर 10kV पर संचालित होते हैं। तेजी से आर्थिक विकास के साथ, विद्युत लोड में वृद्धि हुई है, जिससे मौजूदा विद्युत प्रदान करने की विधियों की सीमाएँ दिखाई देने लगी हैं। 24kV उच्च-वोल्टेज स्विचगियर की उत्कृष्ट गुणवत्ता के कारण, इसकी मांग बढ़ने लगी है, क्योंकि यह उच्च लोड क्षमता की मांग को पूरा करने में सक्षम है। राज्य ग्रिड कॉर्पोरेशन के "20kV वोल्टेज स्तर को बढ़ावा देने के बारे में सूचना" के बाद, 20kV वोल्टेज कक्ष का उपयोग तेजी से बढ़ा है।

इस वोल्टेज स्तर के लिए एक महत्वपूर्ण उत्पाद के रूप में, 24kV उच्च-वोल्टेज स्विचगियर की संरचना और अलगाव डिजाइन उद्योग के लिए एक केंद्रबिंदु बन गया है। विद्युत उद्योग मानक "उच्च-वोल्टेज स्विचगियर और नियंत्रण उपकरणों के लिए सामान्य तकनीकी आवश्यकताएँ" (DL/T 593-2006) के अनुसार, स्विचगियर के लिए विशिष्ट अलगाव आवश्यकताएँ स्पष्ट रूप से परिभाषित की गई हैं। 24kV उत्पादों के लिए अलगाव आवश्यकताएँ इस प्रकार हैं:

न्यूनतम हवा की दूरी (फेज-से-फेज, फेज-से-भू): 180mm; शक्ति आवृत्ति धार क्षमता (फेज-से-फेज, फेज-से-भू): 50/65 kV/मिनट, (अलगाव जंक्शन पर): 64/79 kV/मिनट; बिजली की झटका धार क्षमता (फेज-से-फेज, फेज-से-भू): 95/125 kV/मिनट, (अलगाव जंक्शन पर): 115/145 kV/मिनट।

नोट: अंतराल के बाएँ तरफ का डेटा ठोस ग्राउंडिड न्यूट्रल सिस्टमों के लिए लागू होता है, जबकि दाएँ तरफ का डेटा एक आर्क विघटन कुंडली या अनग्राउंडिड सिस्टमों के लिए लागू होता है।

24kV उच्च-वोल्टेज स्विचगियर को अलगाव विधि के आधार पर वायु-अलगाव धातु-विलियन स्विचगियर और SF6 गैस-अलगाव रिंग मेन यूनिट्स में विभाजित किया जा सकता है। 24kV के लिए वायु-अलगाव धातु-विलियन स्विचगियर, विशेष रूप से मिड-माउंट विथड्रेबल टाइप (आगे इसे 24kV मिड-माउंट स्विचगियर के रूप में संदर्भित किया जाएगा), एक महत्वपूर्ण डिजाइन ध्यान केंद्र बन गया है। यह लेख 24kV मिड-माउंट स्विचगियर और SF6 गैस-अलगाव रिंग मेन यूनिट्स की संरचना और अलगाव डिजाइन के बारे में कुछ सुझाव प्रस्तुत करता है, जो संदर्भ और टिप्पणी के लिए प्रस्तुत किए जाते हैं।

1. 24kV मिड-माउंट स्विचगियर का डिजाइन

24kV मिड-माउंट स्विचगियर की तकनीक तीन स्रोतों से आती है: पहला, 12kV KYN28-12 उत्पाद से अलगाव से संबंधित घटकों को सीधे बदलकर अपग्रेड किया जाता है। दूसरा, विदेशी मिड-माउंट उत्पाद जैसे ABB और Eaton Senyuan घरेलू बाजार में प्रवेश करते हैं। तीसरा, चीन के अंदर खुद को विकसित 24kV मिड-माउंट स्विचगियर। तीसरा वर्ग, जो चीन की मौजूदा तकनीकी स्थिति और आवश्यकताओं के लिए विशेष रूप से डिजाइन किया गया है, बाजार में सबसे प्रतिस्पर्धी है। इसलिए, इसके डिजाइन के दौरान, उत्पाद की समग्र संरचना और अलगाव डिजाइन पर पूरी तरह से विचार किया जाना चाहिए, जैसा कि नीचे विस्तार से बताया गया है:

1.1 बराबर ऊंचाई की कैबिनेट संरचना और त्रिकोणीय बसबार व्यवस्था

अधिकांश 12kV मिड-माउंट स्विचगियर एक ऐसी संरचना का उपयोग करते हैं जो सामने ऊंची और पीछे निचली होती है, जिसमें तीन-फेज बसबार त्रिकोणीय (डेल्टा) व्यवस्था में व्यवस्थित होती है, और इंस्ट्रूमेंट कॉम्पार्टमेंट एक अलग-थलग, स्वतंत्र संरचना के रूप में होता है। यदि यह विधि 24kV मिड-माउंट स्विचगियर के लिए उपयोग की जाती है, तो यह स्पष्ट रूप से 180mm की न्यूनतम हवा की दूरी की आवश्यकता को पूरा नहीं कर सकती है। इसलिए, 24kV मिड-माउंट स्विचगियर एक बराबर ऊंचाई की कैबिनेट डिजाइन का उपयोग करना चाहिए, जिसमें इंस्ट्रूमेंट कॉम्पार्टमेंट मुख्य कैबिनेट में एकीकृत होता है।

कैबिनेट की ऊंचाई को 2400mm तक उचित रूप से बढ़ाया जाना चाहिए, जिससे बसबार और सर्किट ब्रेकर कॉम्पार्टमेंट के लिए अधिक स्थान मिलता है। बसबार वाले दीवार बुशिंग्स को त्रिकोणीय व्यवस्था में व्यवस्थित किया जाना चाहिए। यह दृष्टिकोण न केवल हवा की दूरी की आवश्यकताओं को पूरा करता है, बल्कि इलेक्ट्रोमैग्नेटिक बलों को दबाने और सहन करने, बसबार की ताप निकासी को बढ़ाने और अलगाव की विश्वसनीयता को बढ़ाने में भी प्रभावी होता है।

1.2 स्विचगियर की चौड़ाई का विवेकपूर्ण डिजाइन

अलगाव की विश्वसनीयता के दृष्टिकोण से, वायु अलगाव सबसे विश्वसनीय विधि है; जब तक न्यूनतम अलगाव दूरी की गारंटी दी गई हो, अलगाव पूरी तरह से सुनिश्चित किया जा सकता है। एक पूरी तरह से वायु-अलगाव डिजाइन को ध्यान में रखते हुए, 24kV स्विचगियर की सैद्धांतिक चौड़ाई 1020mm होनी चाहिए। हालांकि, वास्तविक उत्पादन में, अधिकांश निर्माताओं द्वारा 1000mm की कैबिनेट चौड़ाई का चयन किया जाता है, जिसके लिए कंपाउंड अलगाव का उपयोग करना आवश्यक होता है। आम तौर पर, बसबारों पर हीट-श्रिंक ट्यूबिंग लगाया जाता है, और फेज-से-फेज और फेज-से-भू के बीच SMC (शीट मोल्डिंग कंपाउंड) अलगाव बाधाएँ लगाई जाती हैं अलगाव को बढ़ाने के लिए।

1.3 समान विद्युत क्षेत्र वितरण के लिए डिजाइन

परीक्षण साबित करता है कि वोल्टेज स्तर जितना ऊंचा होता है, उतना ही शक्ति आवृत्ति धार क्षमता परीक्षण के दौरान स्थानीय विद्युत क्षेत्र की ताकत अधिक होती है, कभी-कभी उल्कापात छाप ध्वनि के साथ। नियमों के अनुसार, जब तक विघटन छाप नहीं होती, परीक्षण उत्तीर्ण माना जाता है। हालांकि, उच्च स्थानीय विद्युत क्षेत्र की ताकत निर्धारित संचालन के दौरान अतिवोल्टेज का सहन करने की क्षमता पर प्रभाव डाल सकती है।

इसलिए, उत्पाद डिजाइन में समान विद्युत क्षेत्र वितरण प्राप्त करने को प्राथमिकता दी जानी चाहिए, स्थानीय क्षेत्र संकेंद्रण से बचा जाना चाहिए। व्यावहारिक अनुभव से, चालकों को आकार देने से समान क्षेत्र प्राप्त करना प्रभावी है। बसबारों के कटे हुए सिरों के लिए, एक फॉर्मिंग मिलिंग कटर का उपयोग करके सिरों को गोल कोनों में मशीन किया जाना चाहिए। संपर्क बॉक्स के अंदर के बसबार सिरों के लिए, पहले उन्हें अर्ध-वृत्ताकार आकार दिया जाना चाहिए, फिर उन्हें गोल कोनों में मिलिंग किया जाना चाहिए। जहां संभव हो, सर्किट ब्रेकर के प्लम बाल्टी संपर्कों के बाहर एक धातु शील्डिंग कवर लगाया जाना चाहिए, या संपर्क बॉक्स के ढालने के दौरान एक धातु शील्डिंग जाल एंबेड किया जाना चाहिए। ये उपाय विद्युत क्षेत्र वितरण को समान बनाने, क्षेत्र शिखरों को दबाने और अलगाव स्तर को आगे बढ़ाने में प्रभावी होते हैं।

1.4 लंबी लाग दूरी वाले अलगाव सामग्री का उपयोग

दीवार बुशिंग्स, संपर्क बॉक्स, और सपोर्ट इंसुलेटर जैसी अलगाव सामग्री को 24kV की अलगाव आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए बड़ी शेड्स और पर्याप्त लाग दूरी होनी चाहिए। विशेष रूप से संपर्क बॉक्स के डिजाइन में, एक धातु शील्डिंग जाल जोड़ा जाना चाहिए, और आंतरिक गुहा जीभ जैसी संरचना का उपयोग किया जाना चाहिए, ताकि ऑपरेशन के दौरान विलेपन और प्रदूषण के संचय को दबाने में असमर्थ वलय जैसी संरचना की समस्याओं से बचा जा सके।

2. 24kV गैस-अलगाव SF6 रिंग मेन यूनिट्स का डिजाइन

विदेशी 24kV गैस-इन्सुलेटेड SF6 रिंग मेन यूनिट्स का शुरुआती विकास हुआ; कंपनियों जैसे सिमेन्स और ABB ने 1980 के दशक की शुरुआत में उन्हें पेश किया। इसका कारण यह है कि कई विदेशी देश 24kV को प्राथमिक मध्य-वोल्टेज वितरण वोल्टेज के रूप में उपयोग करते हैं। उनके उत्पाद तकनीकी रूप से उन्नत, उच्च गुणवत्ता वाले और अत्यधिक विश्वसनीय हैं। घरेलू 24kV गैस-इन्सुलेटेड SF6 रिंग मेन यूनिट्स का विकास केवल हाल के वर्षों में हुआ है। विभिन्न स्थितियों से सीमित, उत्पाद अभी भी शोध, विकास और परीक्षण की अवस्था में हैं।

24kV गैस-इन्सुलेटेड SF6 रिंग मेन यूनिट तकनीक की उन्नत प्रकृति के कारण, उनकी संरचना और इन्सुलेशन डिजाइन को परिपक्व विदेशी अनुभव से लाभ उठाना चाहिए। निम्नलिखित उत्पाद संरचना और इन्सुलेशन डिजाइन पर कुछ सुझाव हैं:

2.1 संरचनात्मक तर्कसंगतता पर ध्यान दें

चूंकि 24kV गैस-इन्सुलेटेड SF6 रिंग मेन यूनिट्स में सभी लाइव भाग और स्विच SF6 गैस से भरे स्टेनलेस स्टील के बक्से में सील किए गए होते हैं, वे संकुचित होते हैं। संरचनात्मक डिजाइन में, इन्सुलेटिंग गैस की इन्सुलेशन ताकत और आर्द्रता को पूरी तरह से ध्यान में रखकर कैबिनेट के आयामों का तर्कसंगत डिजाइन किया जाना चाहिए। यूनिट पूर्ण कार्यक्षमता, आसान ऑपरेशन और सरल संरचना का होना चाहिए।

2.2 कॉन्फ़िगरेशन की विस्तार क्षमता

कॉन्फ़िगरेशन डिजाइन में विस्तार क्षमता होनी चाहिए। कुछ हद तक, उत्पाद की गुणवत्ता और इसकी व्यापक अपनाव की संभावना इसकी कॉन्फ़िगरेशन लचीलेपन पर निर्भर करती है। मानकीकृत, मॉड्यूलर डिजाइन लचीले बाएँ और दाएँ विस्तार की अनुमति देता है।

2.3 इन्सुलेशन डिजाइन की विश्वसनीयता

24kV गैस-इन्सुलेटेड SF6 रिंग मेन यूनिट्स का प्राथमिक जोखिम इन्सुलेशन प्रदर्शन का अवनति है। इन्सुलेशन अवनति के कारण शामिल हैं: SF6 गैस का रिसाव; विभिन्न गैसों (जैसे पानी की भाप) के लिए बहुत ही कुछ प्रवाहनीयता वाले बहुलक इन्सुलेशन या सीलिंग सामग्रियाँ, जो बक्से की आंतरिक दीवारों पर अस्वीकार्य आर्द्रता का कारण बनती हैं; SF6 गैस में आर्द्रता सामग्री की नियंत्रण; और इन्सुलेटिंग घटकों में दरारें।

इन्सुलेशन अवनति को रोकने के लिए, निम्नलिखित उपाय लिए जाने चाहिए, जैसे: गैस कंटेनर को पूर्ण वेल्डिंग के साथ स्टेनलेस स्टील से बनाना, किसी भी सील्ड खुले छोड़ने से बचना; केबल कनेक्शन बुशिंग्स को एपोक्सी कास्ट रेसिन से बनाना और उन्हें कंटेनर के साथ एकीकृत रूप से वेल्ड करना; गैस कंटेनर की सीलिंग को मजबूत करना ताकि पानी की भाप के प्रवाहन को कम किया जा सके; नियमित रूप से SF6 आर्द्रता टेस्टर के साथ आर्द्रता सामग्री को मापना, सील्ड एन्क्लोजर में उचित मात्रा में ड्रायर रखना, और सभी घटकों को निर्दिष्ट तापमान और समय के अनुसार सख्ती से बेक करना; SF6 स्विचगियर को विस्तारित और चार्ज करते समय, चार्जिंग लाइन्स को उच्च शुद्धता वाले N2 या SF6 गैस के साथ साफ करना; और इन्सुलेटिंग घटकों में आंतरिक यांत्रिक तनाव को कम करना ताकि उम्र और दरारों से बचा जा सके। ये उपाय इन्सुलेशन विश्वसनीयता को प्रभावी रूप से सुधारेंगे।

3. निष्कर्ष

हालांकि 24kV उच्च वोल्टेज स्विचगियर की संरचना और इन्सुलेशन डिजाइन 12kV स्विचगियर पर आधारित है, लेकिन आवश्यकताएं बहुत अधिक हैं। इसके अलावा, प्रायोगिक संचालन का अनुभव अपर्याप्त होने के कारण, डिजाइन प्रक्रिया के दौरान सभी प्रभावकारी कारकों को पूरी तरह से ध्यान में रखा जाना चाहिए ताकि उत्पाद मानकों को पूरा किया जा सके।