110kV پورسلین کالم SF6 سرکٹ بریکر کے لئے گیس ہیٹنگ ڈیوائس کا ڈیزائن اور نفاذ

ہائی-ولٹ سرکٹ بریکرز بجلی کے نظام میں کنٹرول آپریشنز کی ایک سے زیادہ اہم آلیات ہیں۔ ہائی-ولٹ سرکٹ بریکرز کا آپریشنل حالت بجلی کے نظام کے سیف اور استحکام سے آپریشن کو مستقیماً متاثر کرتا ہے۔ ان میں سے، آؤٹ ڈور پورسلین پوسٹ ٹائپ SF₆ سرکٹ بریکر ہائی-ولٹ سرکٹ بریکرز کی ایک اہم قسم ہے۔ SF₆ کے پاس ایک بلند الیکٹرکل ودھار دانداری، عمدہ آرک-ایکسٹنگش پرفارمنس، اور انسولیشن کی صلاحیت ہوتی ہے۔ تاہم، عملی طور پر، یہ پایا گیا ہے کہ ہیبئی صوبے کے زانگجیاکو باشانگ جیسے شدید سرد علاقوں میں، کم درجہ حرارت آسانی سے لیکوڈ SF₆ گیس کو مائع بناتا ہے، جس کے نتیجے میں SF₆ گیس کا دباؤ کم ہو جاتا ہے۔ یہ سرکٹ بریکر کے لو-پریشر الارم کو تحریک دے سکتا ہے یا تو لوک آؤٹ (سرکٹ بریکر لوک آؤٹ کا مطلب یہ ہے کہ سرکٹ بریکر نہ تو بند ہو سکتا ہے اور نہ کھل سکتا ہے)، جس کے نتیجے میں سرکٹ بریکر کی براکنگ کیپیسٹی اور انسولیشن کی صلاحیت کو ختم کر دیا جاتا ہے۔ اس مسئلے کو حل کرنے کے لئے، یہ مقالہ 110kV پورسلین پوسٹ ٹائپ SF₆ سرکٹ بریکر کے لئے گیس ہیٹنگ ڈیوائس کا ڈیزائن کرتا ہے۔

1 پورسلین پوسٹ ٹائپ SF₆ سرکٹ بریکر کا لو-پریشر الارم اور لوک آؤٹ کا حال

زانگجیاکو کے باشانگ علاقے میں، سرما کے موسم میں درجہ حرارت -30 °C تک پہنچ سکتا ہے۔ باشانگ علاقے کے سب سٹیشنز میں SF₆ سرکٹ بریکروں کے لو-پریشر الارم اور یہاں تک کہ لوک آؤٹ فیلٹ کई بار پیش آئے ہیں۔ صرف ایک مہینے میں، لو-پریشر الارم 30 سے زائد بار پیش آیا اور لوک آؤٹ فیلٹ 10 سے زائد بار پیش آیا، جس نے بجلی کے شبکے کے سیف اور استحکام سے آپریشن کو ایک بڑا محتمل خطرہ پیش کیا۔ تحقیق نے ظاہر کیا ہے کہ 110kV پورسلین پوسٹ ٹائپ SF₆ سرکٹ بریکر کے الارم اور لوک آؤٹ فیلٹ کا اصلی سبب SF₆ گیس ہیٹنگ ڈیوائس کا غائب ہونا ہے۔ کیونکہ SF₆ گیس کیمبر ڈائریکٹ طور پر بیرونی ماحول کے سامنے آتا ہے، جب ماحولی درجہ حرارت کسی معین حد تک کم ہو جاتا ہے، تو SF₆ گیس مائع ہو جاتا ہے، جس کے نتیجے میں گیس کیمبر میں دباؤ مخصوص الارم اور لوک آؤٹ دباؤ کی قیمت سے کم ہو جاتا ہے۔

2 روایتی حل کے مسائل

اب تک، پورسلین پوسٹ ٹائپ SF₆ سرکٹ بریکر کے لو-پریشر الارم اور لوک آؤٹ کے مسائل کو حل کرنے کے لئے کئی طریقوں کا استعمال کیا جا رہا ہے:
(1) سرکٹ بریکر کو اینفلیٹ کرنا تاکہ ٹینک میں گیس کی مولکولوں کی وزن میں اضافہ ہو، جس سے SF₆ گیس کا دباؤ بڑھے۔ تاہم، یہ طریقہ بہت سرد موسم میں لاپروائیبل ہوتا ہے۔ کیونکہ مکمل SF₆ گیس کم درجہ حرارت اور بلند دباؤ کے ماحول میں جلد ہی مائع ہو جاتی ہے، اور یہ دباؤ کو بڑھانے کا مقصد نہیں حاصل کر سکتی ہے۔ سرکٹ بریکر میں SF₆ کا مقررہ دباؤ عام طور پر 0.6 MPa ہوتا ہے، اور -20 °C پر SF₆ کا سیچریٹڈ ویپر دباؤ 0.6 MPa ہوتا ہے۔ جب ماحولی درجہ حرارت کم ہوتا ہے، تو SF₆ کا سیچریٹڈ ویپر دباؤ کم ہو جاتا ہے۔ یعنی، ایک بہت سرد ماحول میں، چاہے سرکٹ بریکر کو اینفلیٹ کر لیا جائے، SF₆ گیس کے سیچریٹڈ ویپر دباؤ کی وجہ سے اینفلیٹ کردہ گیس جلد ہی مائع ہو جائے گی، اور دباؤ کو بڑھانے کا مقصد نہیں حاصل کر سکے گی۔ اس لئے، جب ماحولی درجہ حرارت -20 °C سے کم ہو، تو یہ طریقہ سرکٹ بریکر کے اندر مقررہ دباؤ کو بحال نہیں کر سکتا۔
(2) سرکٹ بریکر کے لوک آؤٹ سرکٹ کو منوالی طور پر منقطع کرنا تاکہ سرکٹ بریکر کو نارمل طور پر بند اور کھل سکے۔ تاہم، یہ طریقہ سرکٹ بریکر کو الیکٹریکل لوک آؤٹ کی حفاظت سے محروم کر دیتا ہے۔ اگر سرکٹ بریکر کے اندر گیس کا دباؤ آرک-ایکسٹنگش یا یہاں تک کہ انسولیشن کی ضرورتوں کو پورا نہ کرے، تو جدید حادثات کا امکان ہے، اور منوالی کی لاگت نسبتاً زیادہ ہوتی ہے۔
(3) سرد علاقوں میں SF₆ سرکٹ بریکر کے آرک-ایکسٹنگش میڈیم کے مائع ہونے کے مسئلے کو حل کرنے کے لئے SF₆ گیس کو گرم کرنے کا طریقہ استعمال کرنا۔ سرکٹ بریکر کی مخصوص ساخت کے مطابق، ایک متناسب ہیٹنگ ڈیوائس کسٹمائز کیا جاتا ہے، اور گریٹنگ کے ذریعے SF₆ گیس کا آپریشنل درجہ حرارت بڑھایا جاتا ہے تاکہ کم درجہ حرارت کے ماحول میں SF₆ گیس کا مائع ہونا روکا جا سکے۔ سرکٹ بریکر کا گیس ہیٹنگ ڈیوائس عام طور پر ماحولی درجہ حرارت کے تبدیل ہونے کے مطابق خود کار طور پر گریٹنگ کی فنکشن کو شروع یا بند کر سکتا ہے۔ آپریشن اور مینٹیننس کے کارکنوں کو اصل ماحولی درجہ حرارت کے مطابق خود کار شروع یا بند کرنے کی درجہ حرارت کی تنظیم کی قیمتیں تعین کر سکتے ہیں۔ منوالی طور پر سرکٹ بریکر کے لوک آؤٹ سرکٹ کو منقطع کرنے کے مقابلے میں، یہ طریقہ آپریشن اور مینٹیننس میں منوالی کی لاگت کو کم کرتا ہے۔ تاہم، گریٹنگ ڈیوائس کی نصب کی لاگت نسبتاً زیادہ ہوتی ہے، اور گریٹل کی استعمال کی شرح نسبتاً کم ہوتی ہے۔

3 پورسلین پوسٹ ٹائپ SF₆ سرکٹ بریکر کے لئے گریٹنگ ڈیوائس

پورسلین پوسٹ ٹائپ SF₆ سرکٹ بریکر کی ساختی خصوصیات کے مطابق، پورسلین پوسٹ ٹائپ SF₆ سرکٹ بریکر کے لئے ایک گریٹنگ ڈیوائس ڈیزائن کیا گیا ہے، جس میں تین حصے شامل ہیں: گریٹنگ ماڈیول، ٹیمپریچر کنٹرول ماڈیول، اور پاور سپلائی ماڈیول۔

3.1 گریٹنگ ماڈیول

گریٹنگ ڈیوائس کی نصب کی جگہ بہت اہم ہے، جو SF₆ گیس کی گریٹنگ کارکردگی کو مستقیماً متاثر کرتی ہے۔ پورسلین پوسٹ ٹائپ سرکٹ بریکر کئی بنیادی یونٹس سے مل کر بنتا ہے، جس میں آرک-ایکسٹنگش چیمبر، سپورٹ پورسلین بوشینگ، آپریشنگ مکینزم، سپورٹ فریم وغیرہ شامل ہیں۔ آرک-ایکسٹنگش چیمبر کے نیچے دو سے زیادہ سپورٹ پورسلین بوشینگ ہوتے ہیں جن میں SF₆ گیس بھری ہوتی ہے۔ سپورٹ پورسلین بوشینگ کا اصلی کام زمین کے خلاف انسولیشن حاصل کرنا ہوتا ہے۔ اس لئے، پورسلین پوسٹ ٹائپ سرکٹ بریکر کا ڈیزائن کرتے وقت، کچھ انسولیشن کا فاصلہ برقرار رکھا جانا چاہئے، اور سرامک میٹریل کی مکینکل استحکام کو یقینی بنایا جانا چاہئے۔ یہ مطلب ہے کہ پورسلین بوشینگ کی بیرونی سطح پر کنڈکٹنگ گریٹنگ ڈیوائس کو نصب نہیں کیا جا سکتا [5]۔ اس مقالہ میں، گریٹنگ کا حصہ ٹرانسمیشن چیمبر کے طور پر منتخب کیا گیا ہے۔ تاہم، ٹرانسمیشن چیمبر کی شکل غیر منظم ہوتی ہے، اور روایتی گریٹنگ ڈیوائس کو فکس کرنا آسان نہیں ہوتا۔ مزید برآں، ٹرانسمیشن چیمبر پورسلین پوسٹ ٹائپ سرکٹ بریکر کے باز میں واقع ہوتا ہے، اور جگہ تنگ ہوتی ہے۔ روایتی گریٹنگ ڈیوائس کا سائز بہت بڑا ہوتا ہے، جس سے سرکٹ بریکر کے ٹرانسمیشن مکینزم کی نارمل آپریشن کو متاثر کیا جا سکتا ہے۔

زانتجیاکو باشانگ علاقے کے پورسلین پوسٹ ٹائپ سرکٹ بریکر کی خصوصیات کے مطابق ایک گریٹنگ ماڈیول ڈیزائن کیا گیا ہے۔ گریٹنگ ماڈیول گریٹنگ ٹیپ اور ریزسٹنس واائر سے مل کر بنتا ہے۔ گریٹنگ ٹیپ انسولیٹنگ سلیکون ربار کا بنیا ہے، اور پیچھے 3M ہیٹ ریزنٹ ایڈھیزیو ہے، جس کا آؤٹلیٹ سامنے ہوتا ہے، جیسا کہ فگر 1 میں دکھایا گیا ہے۔ ریزسٹنس واائر گریٹنگ ٹیپ کے اندر لپیٹا گیا ہے۔ انسولیٹنگ سلیکون ربار سے بنی گریٹنگ ٹیپ اور 3M ہیٹ ریزنٹ ایڈھیزیو بلند درجہ حرارت (ولٹیج AC220V) کو تحمل کر سکتے ہیں، اور گریٹنگ ٹیپ کی شکل اور لمبائی کو سرکٹ بریکر کے ٹرانسمیشن چیمبر کی شکل کے مطابق مسلبی طور پر منتخب کیا جا سکتا ہے۔

فگر 1 گریٹنگ ماڈیول کے سامنے اور پیچھے کی طرف

3.2 ٹیمپریچر کنٹرول ماڈیول

ٹیمپریچر کنٹرول ماڈیول سنسر اور ٹیمپریچر کنٹرولر سے مل کر بنتا ہے۔ خاص طور پر، سنسر پورسلین پوسٹ ٹائپ سرکٹ بریکر کے فیز B کے گریٹنگ ٹیپ پر نصب ہوتا ہے۔ اس کا کام پورسلین پوسٹ ٹائپ سرکٹ بریکر کے ٹرانسمیشن چیمبر کا درجہ حرارت میپ کرنا ہوتا ہے اور اس کو ٹیمپریچر کنٹرولر تک منتقل کرنا ہوتا ہے، جیسا کہ فگر 2 میں دکھایا گیا ہے۔ ٹیمپریچر کنٹرولر ایک JY-260 مائیکروکمپیوٹر ٹیمپریچر کنٹرولر ہوتا ہے۔ اس کا استعمال یہاں کے درجہ حرارت کو وصول کرنے اور دکھانے کے لئے کیا جاتا ہے، اور پری سیٹ ٹیمپریچر تھریشول کے مطابق گریٹنگ ماڈیول کو کنٹرول کرنے کے لئے کیا جاتا ہے، جیسا کہ فگر 3 میں دکھایا گیا ہے۔

فگر 2 ٹیمپریچر سنسر

فگر 3 ٹھرموسٹیٹ

3.3 پاور ماڈیول

پاور ماڈیول میں ٹیمپریچر کنٹرولڈ پاور سپلائی اور فورسڈ-سٹارٹ پاور سپلائی شامل ہیں، جیسا کہ فگر 4 میں دکھایا گیا ہے۔ ان میں سے، ٹیمپریچر کنٹرولڈ پاور سپلائی ٹیمپریچر کنٹرولر کے ذریعے گریٹنگ ماڈیول سے جڑا ہوتا ہے۔ باشانگ علاقے کے ماحولی درجہ حرارت کے مطابق ٹیمپریچر کنٹرولڈ پاور سپلائی کے آپریشنل تھریشول کو تنظیم کیا جاتا ہے، اور ٹیمپریچر کنٹرولڈ پاور سپلائی اس تھریشول کے اندر نارمل طور پر آپریشن کرتا ہے۔ فورسڈ-سٹارٹ پاور سپلائی مستقیماً گریٹنگ ماڈیول سے جڑا ہوتا ہے۔ جب درجہ حرارت ٹیمپریچر کنٹرولڈ پاور سپلائی کے آپریشنل تھریشول سے کم ہوتا ہے، تو فورسڈ-سٹارٹ پاور سپلائی کو فعال کیا جاتا ہے۔

فگر 4 ٹیمپریچر کنٹرولڈ پاور سپلائی

3.4 گریٹنگ ڈیوائس کے آپریشنل موڈز

پورسلین پوسٹ ٹائپ SF₆ سرکٹ بریکر کے گریٹنگ ڈیوائس کے دو گریٹنگ موڈز ہیں۔
(1) ٹیمپریچر کنٹرول موڈ: گریٹنگ ڈیوائس پورسلین پوسٹ ٹائپ سرکٹ بریکر کے فیز B کے گریٹنگ ٹیپ پر نصب سنسر کو استعمال کرتا ہے تاکہ پورسلین پوسٹ ٹائپ سرکٹ بریکر کے ٹرانسمیشن چیمبر کا درجہ حرارت میپ کرے اور اس کو ٹیمپریچر کنٹرولر تک منتقل کرے۔ ٹیمپریچر کنٹرولر پورسلین پوسٹ ٹائپ سرکٹ بریکر کے گریٹنگ ٹیپ کا درجہ حرارت وصول کرتا ہے اور دکھاتا ہے، اور پری سیٹ ٹیمپریچر تھریشول کے مطابق گریٹنگ ماڈیول کو کنٹرول کرتا ہے۔
(2) فورسڈ سٹارٹ موڈ: ٹیمپریچر کنٹرولر کو بائی پاس کرتے ہوئے، ٹرانسمیشن چیمبر کو مستقل طور پر گرم کیا جاتا ہے، اور پورسلین پوسٹ ٹائپ سرکٹ بریکر کے اندر SF₆ گیس کو گرم کیا جاتا ہے۔ اس طرح، پورسلین پوسٹ ٹائپ سرکٹ بریکر کے لو-پریشر الارم کے مسائل اور مائع ہونے والے SF₆ گیس کے باعث براکنگ کیپیسٹی کم ہونے کے مسائل سے بچا جا سکتا ہے۔

4 نتیجہ

زانتجیاکو کے باشانگ علاقے میں شدید سرد موسم میں سرکٹ بریکروں کے لو-پریشر الارم اور یہاں تک کہ لوک آؤٹ کے مسائل کو حل کرنے کے لئے، یہ مقالہ 110kV پورسلین پوسٹ ٹائپ SF₆ سرکٹ بریکر کے لئے ایک گیس ہیٹنگ ڈیوائس ڈیزائن کرتا ہے۔ یہ ڈیوائس سرکٹ بریکر کے سیف اور استحکام سے آپریشن کو یقینی بناتا ہے۔ مزید برآں، یہ نصب کی لاگت کم اور نصب کا وقت کم ہونے کے فوائد کے ساتھ آتا ہے، اور اچھی ترویجی قدر ظاہر کرتا ہے۔