SF₆ और सॉलिड-इनसुलेटेड RMUs: आपके पावर डिस्ट्रीब्यूशन सिस्टम के लिए कौन सा बेहतर है

1 रिंग नेटवर्क पावर सप्लाई और रिंग मेन यूनिट्स

शहरीकरण के साथ-साथ, बिजली वितरण में उच्च सुरक्षा की मांग बढ़ती जा रही है, और अधिक से अधिक उपयोगकर्ताओं को दो या अधिक पावर सप्लाई स्रोतों की आवश्यकता होती है। पारंपरिक "रेडियल पावर सप्लाई" विधि केबल इंस्टॉलेशन में कठिनाइयों, फ़ॉल्ट डिटेक्शन की जटिलता, और ग्रिड अपग्रेड और विस्तार की अनुकूलता की कमी जैसी चुनौतियों का सामना करती है। इसके विपरीत, "रिंग नेटवर्क पावर सप्लाई" महत्वपूर्ण लोडों के लिए दो या अधिक पावर स्रोतों की सुविधा प्रदान करती है, वितरण लाइनों को सरल बनाती है, केबल लेआउट को सुगम बनाती है, स्विचगियर की संख्या को कम करती है, फ़ॉल्ट दर को कम करती है, और फ़ॉल्ट स्थानांतरण को सरल बनाती है।

1.1 रिंग नेटवर्क पावर सप्लाई

रिंग नेटवर्क पावर सप्लाई एक व्यवस्था का संदर्भ देता है जहाँ दो या अधिक विभिन्न सबस्टेशनों से या एक ही सबस्टेशन के विभिन्न बसबारों से निकलने वाली लाइनों को एक बंद लूप के रूप में जोड़ा जाता है जिससे पावर वितरण होता है। इसका मुख्य लाभ यह है कि प्रत्येक वितरण शाखा रिंग के दोनों तरफ से पावर प्राप्त कर सकती है। यदि एक तरफ फ़ॉल्ट होता है, तो दूसरी तरफ से पावर प्रदान किया जा सकता है। हालांकि एकल-लूप मोड में संचालित होने पर भी, प्रत्येक शाखा प्रभावी रूप से दो-पावर-स्रोत सुरक्षा स्तर को प्राप्त करती है, जिससे प्रणाली की सुरक्षा में बहुत बड़ी वृद्धि होती है। चीन में, शहरी रिंग नेटवर्क पावर सिस्टम "N−1 सुरक्षा मानक" का पालन करते हैं, जिसका अर्थ है कि यदि N लोडों में से कोई एक फ़ॉल्ट होता है, तो शेष N−1 लोड अविच्छिन्न और बिना लोड शेडिंग के पावर प्राप्त कर सकते हैं।

1.2 रिंग नेटवर्क कनेक्शन कॉन्फ़िगरेशन

(1) मूल रिंग कनेक्शन: एक पावर स्रोत और केबल जो एक रिंग बनाते हैं, जिससे यदि एक केबल खंड फ़ॉल्ट होता है तो अन्य लोडों को लगातार पावर मिलता रहता है (देखें चित्र 1)।

(2) विभिन्न बसबारों से रिंग कनेक्शन: दो पावर स्रोत, आमतौर पर ओपन-लूप मोड में संचालित, जो उच्च सुरक्षा और लचीली संचालन प्रदान करते हैं (देखें चित्र 2)।

(3) सिंगल रिंग कॉन्फ़िगरेशन: विभिन्न सबस्टेशनों या बसबारों से पावर स्रोत; किसी भी केबल खंड पर रखरखाव नहीं करता किसी भी लोड की पावर को रोकता है (देखें चित्र 3)।

(4) डबल रिंग कॉन्फ़िगरेशन: प्रत्येक लोड को दो स्वतंत्र रिंग नेटवर्क से पावर प्रदान किया जाता है, जो अत्यंत उच्च सुरक्षा प्रदान करता है (देखें चित्र 4)।

(5) डुअल-सप्लाई डबल "T" कनेक्शन: दो केबल लाइनें विभिन्न बसबार खंडों से जुड़ी होती हैं, जिससे प्रत्येक लोड दोनों लाइनों से पावर प्राप्त कर सकता है। यह कॉन्फ़िगरेशन डुअल-स्रोत उपयोगकर्ताओं के लिए लगातार पावर सप्लाई सुनिश्चित करती है और विशेष रूप से महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है (देखें चित्र 5)।

1.3 रिंग मेन यूनिट्स और उनकी विशेषताएँ

रिंग मेन यूनिट (RMU) रिंग नेटवर्क पावर सिस्टम में प्रयोग किए जाने वाले स्विचगियर हैं, जिनमें आमतौर पर लोड ब्रेक स्विच, सर्किट ब्रेकर, फ्यूज-स्विच संयोजन, बस कूपलर, मीटिंग डिवाइस, वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर, या इनका कोई संयोजन शामिल होता है। RMUs कॉम्पैक्ट, स्पेस-सेविंग, लागत-प्रभावी, आसान इंस्टॉलेशन, और त्वरित कमीशनिंग की मांग को पूरा करते हैं, "इक्विपमेंट मिनियतूराइजेशन" की मांग को पूरा करते हैं। वे आवासीय समुदायों, सार्वजनिक इमारतों, छोटे और मध्यम उद्यम सबस्टेशनों, द्वितीयक स्विचिंग स्टेशनों, पैड-माउंटेड सबस्टेशनों, और केबल डिस्ट्रीब्यूशन बॉक्स में व्यापक रूप से प्रयोग किए जाते हैं।

1.4 रिंग मेन यूनिट्स के प्रकार

• एयर-इन्सुलेटेड RMUs: हवा का उपयोग इन्सुलेटिंग मीडियम के रूप में करते हैं; ये यूनिट बड़े आकार के होते हैं, अधिक स्थान की आवश्यकता होती है, और पर्यावरणीय स्थितियों के प्रभाव से प्रभावित होते हैं।

• SF₆ RMUs: सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF₆) गैस का उपयोग इन्सुलेशन और आर्क-क्वेंचिंग मीडियम के रूप में किया जाता है। मुख्य स्विच SF₆ से भरे एक धातु के एन्क्लोजर में सील किया जाता है, जबकि ऑपरेटिंग मेकेनिज्म बाहर स्थित होता है। सील्ड डिजाइन पर्यावरणीय प्रभाव को कम करता है और एयर-इन्सुलेटेड यूनिटों की तुलना में बहुत कम फुटप्रिंट देता है। SF₆ RMUs वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से प्रयोग किए जाने वाले प्रकार हैं।

• सोलिड-इन्सुलेटेड RMUs: ठोस इन्सुलेशन सामग्री (जैसे, एपोक्सी रेजिन) का उपयोग स्विचों और सभी लाइव पार्ट्स को एनकैप्सुलेट और कास्ट करने के लिए किया जाता है। यह डिजाइन फेज-टू-फेज और फेज-टू-ग्राउंड इन्सुलेशन दूरियों को कम करता है, SF₆ RMUs के समान कॉम्पैक्ट आयाम प्रदान करता है। इसके अलावा, ये SF₆ उत्सर्जन को रोकते हैं और वर्डरेस ऑपरेशन प्राप्त करने की संभावना होती है।

2 SF₆ रिंग मेन यूनिट्स की सीमाएँ

SF₆ ग्रीनहाउस प्रभाव का एक प्रमुख योगदानकर्ता है। इसके उत्कृष्ट विद्युतीय गुणों—जैसे उच्च डाइएलेक्ट्रिक स्ट्रेंथ, प्रभावी आर्क-क्वेंचिंग, अच्छी थर्मल स्थिरता, और मजबूत इलेक्ट्रोनेगेटिविटी—और नमी, प्रदूषण, और ऊंची ऊंचाई के प्रति इसकी असंवेदनशीलता, इसे संकुचित विद्युत उपकरणों के लिए आदर्श बनाती है, SF₆ को एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस के रूप में माना जाता है। लगभग 80% वैश्विक SF₆ उत्पादन पावर उद्योग में प्रयोग किया जाता है। इंटरगवर्नमेंटल पैनल ऑन क्लाइमेट चेंज (IPCC) और संयुक्त राज्य अमेरिका की वायु प्रदूषण नियंत्रण एजेंसी (EPA) SF₆ को सबसे हानिकारक ग्रीनहाउस गैसों में से एक के रूप में वर्गीकृत करते हैं। EU F-गैस विनियम (2006) विद्युत स्विचगियर के अलावा अधिकांश अनुप्रयोगों में SF₆ का उपयोग प्रतिबंधित करता है, जहाँ विद्युत स्विचगियर के लिए कोई व्यवहार्य विकल्प उपलब्ध नहीं है।

इसके अलावा, SF₆ RMUs उच्च उपयोग की जटिलता और महंगी निवेश की आवश्यकता होती है, विभिन्न सहायक उपकरणों की आवश्यकता होती है:

• SF₆ लीक डिटेक्शन सिस्टम गैस लीक, सांद्रता, ऑक्सीजन स्तर, और नमी सामग्री की निगरानी के लिए।

• SF₆ रिकवरी उपकरण: आर्क विघटन के दौरान, SF₄ जैसे उत्पादों का निर्माण होता है; इसलिए, अंतिम जीवनकाल में, शेष SF₆ को रिकवर किया जाना चाहिए, और विषाक्त उत्पादों को विशेष रूप से ट्रीट किया जाना चाहिए।

• SF₆ परिष्करण सिस्टम गैस को साफ करने और पुनरुपयोग करने के लिए।

• सबस्टेशन में वेंटिलेशन सिस्टम।

SF₆ RMUs का उपयोग करते समय निम्नलिखित उपायों का पालन किया जाना चाहिए:

• SF₆ लीक को कम करें। हालांकि SF₆ RMUs ओवरप्रेशर-सील्ड एन्क्लोजर का उपयोग करते हैं, गैस लीक अनिवार्य है। गैस दबाव की कमी स्विचिंग की सुरक्षा को कम करती है, सीधे पर्यवेक्षकों की सुरक्षा को खतरे में डालती है और उपकरणों के जीवनकाल को कम करती है।

• पर्यवेक्षकों को SF₆ उपकरणों वाले सबस्टेशन में प्रवेश करने से पहले बलपूर्वक वेंटिलेशन करना और विशेष प्रोटेक्टिव गियर पहनना चाहिए।

• संचालन जटिल है, इसलिए संबंधित पर्यवेक्षकों को व्यापक और बार-बार ट्रेनिंग की आवश्यकता होती है।

3 सोलिड-इन्सुलेटेड रिंग मेन यूनिट्स की विशेषताएँ और अनुप्रयोग

SF₆ रिंग मेन यूनिट्स (RMUs) से संबंधित संभावित पर्यावरणीय हानि उनके आगे के विकास को सीमित कर रही है, जिससे SF₆ के विकल्प की खोज विश्व स्तर पर एक प्रमुख शोध ध्यान केंद्र बन गई है। सोलिड-इन्सुलेटेड RMUs का विकास और पेश करना अमेरिका के ईटन कॉर्पोरेशन ने 1990 के अंत में किया था। ये यूनिट्स संचालन के दौरान कोई हानिकारक गैस उत्पादित नहीं करते, पर्यावरण पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता, उच्च सुरक्षा प्रदान करते हैं, और वास्तविक वर्डरेस ऑपरेशन प्राप्त करने में सक्षम हैं।

एक सोलिड-इन्सुलेटेड RMU वैक्यूम इंटरप्टर, डिसकनेक्ट स्विच, ग्राउंडिंग स्विच, मुख्य कंडक्टर, शाखा बसबार, या इनके संयोजन को एपोक्सी रेजिन या अन्य सोलिड इन्सुलेशन सामग्री में एनकैप्सुलेट किया जाता है। ये घटक पूरी तरह से इन्सुलेटेड और पूरी तरह से सील्ड कार्यात्मक मॉड्यूलों में सील किए जाते हैं, जो फिर से संयोजित या विस्तारित किए जा सकते हैं। पर्यवेक्षकों के पहुंच योग्य मॉड्यूलों की बाहरी सतहों पर चालक या अर्धचालक शील्डिंग लेयर लगाए जाते हैं, जो विश्वसनीय ग्राउंडिंग सुनिश्चित करते हैं।

3.1 सोलिड-इन्सुलेटेड रिंग मेन यूनिट्स की विशेषताएँ

(1) पर्यावरण-अनुकूल डिजाइन। ये यूनिट SF₆ का उपयोग इन्सुलेशन या आर्क-क्वेंचिंग मीडियम के रूप में नहीं करते। इसके बजाय, वे स्विचिंग के लिए वैक्यूम इंटरप्टर और प्राथमिक इन्सुलेशन के लिए पर्यावरण-अनुकूल, पुनर्चक्रण योग्य सामग्री का उपयोग करते हैं। घटकों की संख्या को कम करके, वे संचालन के दौरान ऊर्जा उपभोग और फ़ॉल्ट दर को कम करते हैं।