24kV पारिस्थितिकी रूप से अनुकूल RMUs के लिए बसबार-साइड ग्राउंडिंग: क्यों और कैसे
ठोस विद्युतयन सहायता और शुष्क हवा विद्युतयन का संयोजन 24 किलोवोल्ट रिंग मेन यूनिट्स के लिए एक विकास की दिशा है। विद्युतयन प्रदर्शन और संकुचन के बीच संतुलन बनाने से, ठोस सहायक विद्युतयन का उपयोग करके फेज-से-फेज या फेज-से-भूमि आयाम में महत्वपूर्ण वृद्धि किए बिना विद्युतयन परीक्षणों को पारित किया जा सकता है। ध्रुव का एनकैप्सुलेशन वैक्यूम इंटरपप्टर और इसके संबद्ध चालकों के विद्युतयन को संबोधित कर सकता है।
24 किलोवोल्ट आउटगोइंग बसबार के लिए, फेज अंतर 110 मिमी पर रखते हुए, बसबार सतह का वल्कनाइजेशन विद्युत क्षेत्र की ताकत और विद्युत क्षेत्र गैर-समानता गुणांक को कम कर सकता है। टेबल 4 विभिन्न फेज अंतर और बसबार विद्युतयन मोटाई के तहत विद्युत क्षेत्र की गणना करती है। यह देखा जा सकता है कि फेज अंतर को 130 मिमी तक उचित रूप से बढ़ाकर और गोल बसबार पर 5 मिमी एपोक्सी वल्कनाइजेशन उपचार लागू करके, विद्युत क्षेत्र की ताकत 2298 किलोवोल्ट/मीटर तक पहुंच जाती है, जो शुष्क हवा द्वारा सहन किए जा सकने वाले 3000 किलोवोल्ट/मीटर की अधिकतम विद्युत क्षेत्र की ताकत की तुलना में एक निश्चित छोटा है।
टेबल 1 विभिन्न फेज अंतर और बसबार विद्युतयन मोटाई के तहत विद्युत क्षेत्र की स्थिति
| Phase Spacing | mm | 110 | 110 | 110 | 120 | 120 | 130 |
| Copper Bar Diameter | mm | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| Vulcanization Thickness | mm | 0 |
2 |
5 | 0 | 5 | 5 |
| Maximum Electric Field Strength in Air Gap under Composite Insulation (Eqmax) | kV/m | 3037.25 | 2828.83 | 2609.73 | 2868.77 | 2437.53 | 2298.04 |
| Insulation Utilization Coefficient (q) | / | 0.48 | 0.55 | 0.64 | 0.46 | 0.60 | 0.57 |
| Electric Field Unevenness Coefficient (f) | / | 2.07 | 1.83 | 1.57 | 2.18 | 1.66 | 1.75 |
सूखी हवा की निम्न विद्युत रोधक शक्ति के कारण, ठोस अनुवरोधन अलगाव के टूटन पर वोल्टेज सहन की समस्या को हल नहीं कर सकता। एक डबल-ब्रेक डिसकनेक्टर दो गैस गैप का उपयोग करके वोल्टेज को प्रभावी रूप से विभाजित करता है। इलेक्ट्रिक फील्ड शील्डिंग और ग्रेडिंग रिंग्स को इसोलेटर और ग्राउंडिंग स्विच के स्थिर संपर्कों जैसे स्थानों पर, जहाँ इलेक्ट्रिक फील्ड केंद्रित होता है, डिजाइन किया गया है, ताकि इलेक्ट्रिक फील्ड की तीव्रता को कम किया जा सके और हवा के गैप के आकार को प्रभावी रूप से कम किया जा सके। चित्र 1 में दिखाया गया है, डबल-ब्रेक मैकेनिज्म नाइलॉन मुख्य धुरी के बढ़ा हुआ घूर्णन के माध्यम से—कार्यरत, अलगाव, और ग्राउंडिंग—ऑपरेशनल स्थितियों को प्राप्त करता है। स्थिर संपर्क पर ग्रेडिंग रिंग 60 मिमी का व्यास रखता है और इपोक्सी वल्कनाइजेशन से उपचारित किया जाता है; 100 मिमी का क्लियरेंस 150 किलोवोल्ट बिजली झटका वोल्टेज का सामना कर सकता है।
अन्य समाधान, जैसे प्रत्येक फेज के लिए उच्च ताकत वाले इंटीग्रल एन्क्लोजर का उपयोग करके लंबवत एकल-फेज व्यवस्था या गैस दबाव को बहुत ही मध्यम रूप से बढ़ाना, 24 किलोवोल्ट विद्युत रोधक आवश्यकताओं को भी पूरा कर सकते हैं। हालांकि, रिंग मेन यूनिट्स (RMUs) की कम लागत की आवश्यकता होती है, और अत्यधिक ऊंची लागत उपयोगकर्ताओं के लिए स्वीकार्य नहीं है। ऑप्टिमाइज्ड डिजाइन और RMU कैबिनेट को मध्यम रूप से चौड़ा करके, कम लागत और संकुचित 24 किलोवोल्ट पर्यावरण-अनुकूल गैस-इन्सुलेटेड RMUs को प्राप्त किया जा सकता है।
पर्यावरण-अनुकूल गैस RMUs में ग्राउंडिंग स्विच व्यवस्था
RMUs में मुख्य परिपथ में ग्राउंडिंग कार्य को प्राप्त करने के दो तरीके हैं:
आउटगोइंग लाइन-साइड इयर्थिंग स्विच (निचला इयर्थिंग स्विच)
बसबार-साइड इयर्थिंग स्विच (ऊपरी इयर्थिंग स्विच)
बसबार-साइड इयर्थिंग स्विच को क्लास E0 के रूप में चुना जा सकता है, जिसके ऑपरेशन के दौरान मुख्य स्विच के साथ समन्वय की आवश्यकता होती है। 2022 में स्टेट ग्रिड द्वारा जारी किए गए 12 किलोवोल्ट रिंग मेन यूनिट्स (बॉक्सों) के लिए स्टैंडर्डाइज्ड डिजाइन स्कीम के अनुसार, तीन-स्थिति स्विचों के बारे में, योजना में निर्दिष्ट किया गया है कि तीन-स्थिति स्विचों को बसबार-साइड व्यवस्था का उपयोग करना चाहिए और उन्हें "बसबार-साइड कंबाइंड फंक्शनल इयर्थिंग स्विच" के रूप में पुनर्विनिर्दिष्ट किया गया है।
पावर सुरक्षा नियमों के अनुसार, ग्राउंडिंग वायर, इयर्थिंग स्विच, और रखरखाव के लिए उपकरण के बीच कोई सर्किट ब्रेकर या फ्यूज कनेक्ट नहीं किया जाना चाहिए। यदि उपकरणों की सीमाओं के कारण इयर्थिंग स्विच और रखरखाव के लिए उपकरण के बीच एक सर्किट ब्रेकर मौजूद है, तो ऐसे मामले में, इयर्थिंग स्विच और सर्किट ब्रेकर दोनों को बंद करने के बाद सर्किट ब्रेकर खुल न सके, इसके लिए उपाय किए जाने चाहिए।
इसलिए, लाइन-साइड इयर्थिंग स्विच सर्किट ब्रेकर के नीचे स्थित है। यह ग्राउंडिंग होने वाली आउटगोइंग केबल से सीधे कनेक्ट होता है, जिससे ग्राउंडिंग बिंदु, इयर्थिंग स्विच, और रखरखाव के लिए उपकरण के बीच कोई सर्किट ब्रेकर या फ्यूज मौजूद नहीं होने की आवश्यकता पूरी होती है। इसके विपरीत, बसबार-साइड इयर्थिंग स्विच सर्किट ब्रेकर के ऊपर स्थित है। इयर्थिंग स्विच और ग्राउंडिंग होने वाली आउटगोइंग केबल के बीच एक वैक्यूम सर्किट ब्रेकर मौजूद होता है—यह सीधे कनेक्ट नहीं होता। क्योंकि इयर्थिंग स्विच और रखरखाव के लिए उपकरण के बीच एक सर्किट ब्रेकर मौजूद होता है, इसलिए इयर्थिंग स्विच और सर्किट ब्रेकर दोनों को बंद करने के बाद सर्किट ब्रेकर को खुलने से रोकने के लिए उपाय किए जाने चाहिए। उदाहरण के लिए, एक लिंक प्लेट के माध्यम से सर्किट ब्रेकर की ट्रिप सर्किट को अलग किया जा सकता है, या यांत्रिक उपाय का उपयोग किया जा सकता है ताकि गलत तरीके से ट्रिपिंग से बचा जा सके, जिससे ग्राउंडिंग पथ का अप्रत्याशित अलगाव से बचा जा सके।
स्टेट ग्रिड स्टैंडर्डाइज्ड डिजाइन स्कीम बसबार-साइड कंबाइंड फंक्शनल इयर्थिंग स्विच के लिए इंटरलॉकिंग आवश्यकताओं को भी निर्दिष्ट करती है। जब बसबार-साइड कंबाइंड फंक्शनल इयर्थिंग स्विच सर्किट ब्रेकर के बंद होने से केबल साइड का ग्राउंडिंग प्राप्त करता है, तो यह दोनों मैकेनिकल और इलेक्ट्रिकल इंटरलॉक्स को शामिल करना चाहिए, ताकि सर्किट ब्रेकर को मैनुअल या इलेक्ट्रिक रूप से खोलने से रोका जा सके।
स्टेट ग्रिड बसबार-साइड तीन-स्थिति आइसोलेशन/ग्राउंडिंग स्विच का उपयोग मुख्य रूप से छोटे सर्किट बनाने (बंद करने) की क्षमता को ध्यान में रखते हुए करता है। SF6-इन्सुलेटेड RMUs में, इयर्थिंग स्विच SF6 की विद्युत रोधक शक्ति का लाभ उठाता है, जो हवा की तुलना में लगभग तीन गुना अधिक होती है और इसकी आर्क-क्वेंचिंग क्षमता हवा की तुलना में लगभग 100 गुना अधिक होती है, क्योंकि इसकी आर्क कूलिंग बेहतर होती है। इस प्रकार, इयर्थिंग स्विच की बंद करने की क्षमता विश्वसनीय रूप से सुनिश्चित की जा सकती है।
इसके विपरीत, पर्यावरण-अनुकूल गैसों की आर्क-क्वेंचिंग क्षमता नहीं होती है और उनकी इन्सुलेशन प्रदर्शन निम्न होता है। इसलिए, बहुत उच्च बंद करने की गति की आवश्यकता होती है। हालांकि, RMU ऑपरेटिंग मैकेनिज्मों में सीमित ऊर्जा होती है और वे उच्च-गति बंद करने के लिए पर्याप्त बल नहीं प्रदान कर सकते। लाइन-साइड इयर्थिंग स्विच का उपयोग करने के लिए बंद करने की गति को बढ़ाना और संपर्कों की आर्क रेजिस्टेंस और इलेक्ट्रोडायनामिक विश्लेषण को सुधारना आवश्यक होगा, जो बड़े ऑपरेटिंग बल और उच्च लागत का कारण बन सकता है। बसबार-साइड इयर्थिंग स्विच, सर्किट ब्रेकर इंटरलॉक समस्या को हल करके, अभी भी विश्वसनीय ग्राउंडिंग को सुनिश्चित कर सकता है, साथ ही अधिक मजबूत बनाने की क्षमता प्रदान करता है।
SF6 और पर्यावरण-अनुकूल गैसों की तकनीकी और उत्पाद विश्लेषण के माध्यम से, 12 किलोवोल्ट पर्यावरण-अनुकूल गैस-इन्सुलेटेड RMUs की इन्सुलेशन और तापमान वृद्धि की आवश्यकताओं को केवल थोड़ा बड़ा आकार के साथ पूरा किया जा सकता है, जो परिपक्व तकनीकी समाधानों को दर्शाता है।
हालांकि, 24 किलोवोल्ट पर्यावरण-अनुकूल गैस-इन्सुलेटेड उत्पादों की संख्या कम है। मुख्य चुनौती उच्च वोल्टेज रेटिंग में है, जो आकार में महत्वपूर्ण वृद्धि का कारण बनती है। अत्यधिक आकार और उच्च मूल्य 24 किलोवोल्ट पर्यावरण-अनुकूल गैस-इन्सुलेटेड RMUs के विकास को सीमित करेगा। एक संतुलित दृष्टिकोण इन्सुलेटिंग गैस के प्रकार, भराव दबाव, एन्क्लोजर आयतन, और सहायक इन्सुलेशन की लागत को ध्यान में रखकर, कम लागत और संकुचित RMUs का डिजाइन करने की आवश्यकता है। इससे ही वास्तविक SF6 की प्रतिस्थापना संभव हो सकती है—जिससे न केवल घरेलू बाजार पर नियंत्रण होगा, बल्कि वैश्विक निर्यात भी संभव होगा, जिससे चीन की कार्बन-निम्न और पर्यावरण-अनुकूल विद्युत उपकरणों को विश्व स्तर पर प्रचारित किया जा सकेगा।
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