सबस्टेशन में आउटडोर हाई-वोल्टेज डिसकनेक्टर में सपोर्ट ब्रैकेट के क्रैकिंग का विश्लेषण
सबस्टेशन के उपकरणों की संचालन स्थिति और विश्वसनीयता सीधे बिजली ग्रिड की सुरक्षा और स्थिरता पर प्रभाव डालती है। अधिकांश सबस्टेशन उपकरण शुद्ध ताम्र, कार्बन स्टील और स्टेनलेस स्टील जैसे विभिन्न सामग्रियों से बने धातु घटकों से मिलकर बने होते हैं। लंबी अवधि के संचालन के दौरान, इन धातु सामग्रियों की प्रदर्शन गिरावट अक्सर उपकरणों की विफलता का कारण बनती है, जो सबस्टेशन के सुरक्षित और स्थिर संचालन के लिए महत्वपूर्ण खतरे पैदा करती है।
आउटडोर हाई-वोल्टेज डिसकनेक्टर एक प्रमुख उदाहरण हैं। उनका सही कार्यकरण न केवल सबस्टेशन पावर सप्लाई की विश्वसनीयता, सुरक्षा और स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण है, बल्कि उनकी विफलता पूरे बिजली ग्रिड के ढहने को भी ट्रिगर कर सकती है। इसलिए, सबस्टेशन के आम उपकरणों की विफलताओं के मूल कारणों का सक्रिय विश्लेषण करना और लक्ष्य-संकेंद्रित संरक्षण उपाय प्रस्तावित करना बहुत महत्वपूर्ण है।
1. आउटडोर हाई-वोल्टेज डिसकनेक्टर का परिचय
एक निश्चित 330 kV सबस्टेशन के आउटडोर हाई-वोल्टेज डिसकनेक्टर पूर्व के एक हाई-वोल्टेज स्विचगियर प्लांट द्वारा निर्मित प्रारंभिक-मॉडल GW4-श्रृंखला उत्पाद हैं। वे दो स्तंभों के साथ एक आधार, सपोर्ट ब्रैकेट, इंसुलेटर, और एक मुख्य चालक संघटन से बने होते हैं। मुख्य चालक संघटन में फ्लेक्सिबल कनेक्टर, टर्मिनल क्लैंप, चालक रोड, कंटैक्ट, कंटैक्ट फिंगर, स्प्रिंग, और बारिश शील्ड शामिल होते हैं।
सितंबर 2017 में, नियमित रखरखाव के दौरान, ऑपरेटरों ने पाया कि कुछ आउटडोर डिसकनेक्टरों के सपोर्ट ब्रैकेटों में विभिन्न डिग्री की फिसलन थी, जिसके साथ गंभीर रूप से कोरोजन थी। यह मैनुअल संचालन के दौरान गंभीर सुरक्षा खतरे का कारण बना। इसके परिणामस्वरूप, फिसलन की रूपरेखा का मैक्रोस्कोपिक परीक्षण किया गया। इसके अलावा, सपोर्ट ब्रैकेट के क्लैंप-साइड और टर्मिनल-साइड से एकत्रित प्रदूषकों पर माइक्रोस्कोपिक मेटलोग्राफिक विश्लेषण किया गया। इसके अलावा, स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग सपोर्ट ब्रैकेट, चालक रोड, और संबंधित प्रदूषकों के रासायनिक घटकों के व्यापक विश्लेषण के लिए किया गया।
2. सपोर्ट ब्रैकेट की फिसलन का परीक्षण परिणाम
2.1 मैक्रोस्कोपिक रूपरेखा
डिसकनेक्टर सपोर्ट ब्रैकेट की सतही कोटिंग उतर गई थी, जिससे गंभीर रूप से कोरोजन दिखाई दी। ब्रैकेट और चालक रोड के बीच अव्यवहित रूप से कोरोजन उत्पाद देखे गए। फिसलन ब्रिटल फ्रैक्चर की विशेषताएं दिखाती थी, जिसमें फ्रैक्चर सतहों पर चेव्रन ("हेरिंगबोन") पैटर्न दिखाई दिए। फिसलन की उत्पत्ति और फैलाव के क्षेत्र अंधेरा या गहरा धुंधला दिखाई दिए।
डिफ्लेक्शन मापन ने टर्मिनल-बोर्ड साइड पर 3.0 mm और क्लैंप साइड पर 2.0 mm की विकृति की पुष्टि की, जिससे ब्रैकेट की संरचना में महत्वपूर्ण विकृति की पुष्टि हुई।
2.2 माइक्रोस्कोपिक रूपरेखा
माइक्रोस्कोपिक मेटलोग्राफिक विश्लेषण ने सपोर्ट ब्रैकेट के क्लैंप साइड पर 1.1-3.3 mm और टर्मिनल-बोर्ड साइड पर 3.2-3.5 mm की प्रदूषक परत की मोटाई दिखाई दी।
2.3 स्पेक्ट्रल विश्लेषण
सपोर्ट ब्रैकेट, चालक रोड, और प्रदूषकों के स्पेक्ट्रोमीट्रिक विश्लेषण ने निम्नलिखित प्रमुख निष्कर्ष दिए (देखें टेबल 1):
सपोर्ट ब्रैकेट में 94.3% एल्युमिनियम था, जो इस बात की दिशा में संकेत करता है कि यह एक कास्ट एल्युमिनियम इंटीग्रेट था।
चालक रोड में 92.7% ताम्र था, साथ ही ट्रेस तत्व, जो इसे एक ताम्र इंटीग्रेट ट्यूब के रूप में पुष्टि करता है।
प्रदूषकों में भी 94.3% एल्युमिनियम था।
गीले वायुमंडलीय स्थितियों में, एल्युमिनियम (ब्रैकेट से) और ताम्र (चालक रोड से) एक गैल्वेनिक कपल बनाते हैं, जो एक रासायनिक (गैल्वेनिक) कोरोजन अभिक्रिया ट्रिगर करते हैं। यह प्रक्रिया एल्युमिनियम-आयन-रिच कोरोजन उत्पाद उत्पन्न करती है - जो सामग्री की अवक्षय और अंततः फिसलन का मुख्य प्रदूषक माना जाता है।
| नमूना नाम | तत्व सामग्री | |||||
| Al | Zn | Mn | Cu | Fe | Si | |
| आइसोलेटर सपोर्ट | 94.3 | 0.33 | 0.39 | 2.64 | 0.76 | -- |
| चालक रड | 6.12 | 0.26 | < 0.017 | 92.66 | < 0.028 | 0.936 |
| दुष्प्रभावक | 94.3 | 0.34 | 0.28 | 2.51 | 0.61 | 1.13 |
3. कारण विश्लेषण और सुरक्षात्मक उपाय
3.1 समर्थन ब्रैकेट के दरार के कारणों का विश्लेषण
सामान्यतया, धातु सामग्री की विफलता दो श्रेणियों के कारकों के कारण हो सकती है:
आंतरिक कारक: सामग्री की गुणवत्ता और निर्माण प्रक्रियाओं से संबंधित;
बाह्य कारक: यांत्रिक भार, समय, तापमान और पर्यावरणीय माध्यम जैसी सेवा स्थितियों से संबंधित।
3.1.1 आंतरिक कारक विश्लेषण
विद्युत ग्रिड परियोजनाओं में, धात्विक घटकों को तैनाती से पहले आमतौर पर कठोर गुणवत्ता निरीक्षण—जिसमें सामग्री संरचना और अपेक्षित सेवा जीवन शामिल है—से गुज़रना पड़ता है। क्षेत्र अनुभव दर्शाता है कि बाहरी उच्च-वोल्टेज डिस्कनेक्टर कठोर वातावरण में संचालित होते हैं, और उनकी विश्वसनीयता मुख्य रूप से बाह्य सेवा स्थितियों द्वारा निर्धारित होती है, न कि आंतरिक सामग्री दोषों द्वारा। इसलिए, इस डिस्कनेक्टर के समर्थन ब्रैकेट में देखी गई दरार का कारण सामग्री की खराब गुणवत्ता नहीं है, बल्कि मुख्य रूप से पर्यावरणीय उजागर होने के कारण है।
3.1.2 बाह्य कारक विश्लेषण
330 kV उपस्टेशन उत्तर-पश्चिमी क्षेत्र में स्थित है जिसमें एक विशिष्ट समशीतोष्ण अर्ध-शुष्क जलवायु है—जो शुष्क वायु, प्रचुर सूर्यप्रकाश और बड़े दैनिक एवं वार्षिक तापमान परिवर्तन के लिए जानी जाती है। सर्दियाँ लंबी और ठंडी होती हैं जिनमें न्यून वर्षा होती है, जबकि गर्मियाँ छोटी लेकिन गर्म होती हैं।
डिस्कनेक्टर का एल्युमीनियम मिश्र धातु समर्थन ब्रैकेट लगातार इस कठोर वायुमंडलीय वातावरण के संपर्क में रहा है, जिसमें तेज़ हवाओं, तापीय चक्रण, बर्फ के जमाव और अवसरकारी वर्षा के अधीन है—ऐसी स्थितियाँ तनाव संक्षारण दरार (SCC) के लिए अत्यधिक अनुकूल हैं।
SCC का अर्थ है किसी तनाव वाले धातु घटक का एक संक्षारक वातावरण में भंगुर तोड़। इसके घटित होने के लिए दो आवश्यक शर्तें होती हैं: तनन तनाव और एक विशिष्ट संक्षारक माध्यम।
इस मामले में:
तनन तनाव ब्रैकेट के तल के केंद्र रेखा के दोनों ओर नीचे की ओर और केंद्र में ऊपर की ओर मौजूद है, जिसके परिणामस्वरूप तनाव वितरण असमान है।
इस असमान भारण धातु में प्लास्टिक विकृति और विस्थापन स्लिप को उत्प्रेरित करता है, SCC के आरंभ, प्रसार और अंततः टूटने को तेज करता है।
ब्रैकेट ढलवां एल्युमीनियम मिश्र धातु से बना है। नमी और वायु में तैरते धूल के कणों की उपस्थिति में जो घुलनशील प्रदूषक बनाते हैं, गैल्वेनिक और दरार संक्षारण आसानी से होता है—विशेष रूप से क्लैंप-पक्ष की दरार में, जहां पानी या बर्फ जम सकता है।
तनाव और संक्षारण का सहप्रभाव अंततः दरार के लिए अग्रणी था।
मैक्रोस्कोपिक रूप से, SCC तोड़ के सतह आमतौर पर संक्षारण के कारण काले या धूसर-काले दरार मूल और प्रसार क्षेत्र दिखाते हैं, जबकि अचानक भंगुर तोड़ के क्षेत्र त्रिज्या पैटर्न या चेव्रोन ("हेरिंगबोन") निशान दिखाते हैं—जो डिस्कनेक्टर ब्रैकेट के अवलोकित तोड़ मॉर्फोलॉजी से बिल्कुल मेल खाते हैं। इससे यह मजबूती से पुष्टि होती है कि विफलता तंत्र तनाव संक्षारण दरार था।
3.2 ब्रैकेट दरार के खिलाफ सुरक्षात्मक निराकरण उपाय
उपस्टेशनों में सबसे अधिक मात्रा में उपकरण प्रकार के रूप में, बाहरी डिस्कनेक्टर लंबे समय तक खुले वातावरण में संचालन करते समय महत्वपूर्ण जोखिम का सामना करते हैं—विशेष रूप से बढ़ते अनुपस्थिति उपस्थिति वाले उपस्टेशनों के तेजी से तैनाती के साथ, जो उच्च विश्वसनीयता की मांग करते हैं। निम्नलिखित चार सुरक्षात्मक रणनीतियों का प्रस्ताव किया गया है:
3.2.1 सुरक्षात्मक आवरण स्थापित करें
चूंकि बाहरी डिस्कनेक्टर वायुमंडलीय परिस्थितियों के सीधे संपर्क में होते हैं—और विशेष रूप से चरम जलवायु (उदाहरण के लिए, अल्पाइन ठंड, उच्च ताप, तटीय लवणता या बर्फ जमने वाले क्षेत्र) में संवेदनशील होते हैं—आइसोलेशन शील्ड या सुरक्षात्मक आवरण स्थापित करने से एक नियंत्रित सूक्ष्म-वातावरण बन सकता है, जो संक्षारण को काफी हद तक कम करता है।
3.2.2 नियमित निरीक्षण बढ़ाएं
चूंकि असमान तनाव वितरण के साथ कठोर पर्यावरणीय परिस्थितियों के संयोजन ने SCC को उत्प्रेरित किया, ऑपरेटरों को महत्वपूर्ण घटकों—विशेष रूप से आधार समर्थन और क्लैंपिंग संरचनाओं—के दृश्य और यांत्रिक निरीक्षण को तीव्र करना चाहिए ताकि विकृति, संक्षारण या दरार के प्रारंभिक संकेतों का पता लगाया जा सके और माध्यमिक क्षति या सुरक्षा घटनाओं को रोका जा सके।
3.2.3 संक्षारण निगरानी मजबूत करें
उपस्टेशन उपकरण की स्थिति निगरानी रखरखाव प्रभावकारिता में सुधार करने का एक कुशल साधन मात्र नहीं है, बल्कि पूर्ण जीवन चक्र संपत्ति प्रबंधन की एक आधारशिला भी है। बाहरी डिस्कनेक्टर और उनके अनुलग्नकों के लिए अवधि और लक्षित मूल्यांकन के लिए उन्नत संक्षारण जांच और वास्तविक समय निगरानी प्रौद्योगिकियों को सक्रिय रूप से तैनात किया जाना चाहिए।
3.2.4 उच्च-प्रदर(2) सुझाई गई संरक्षण कार्यवाही में अलगाव आवरणों का स्थापन, उच्च प्रदर्शन वाले रसायनिक रोपण लेपों का इस्तेमाल, नियमित जाँचों को बढ़ावा देना, और प्रणालीगत रसायनिक रोपण निगरानी का लागू करना शामिल है। विशिष्ट स्थलों के लिए, उप-स्टेशन उपकरणों के सुरक्षित, स्थिर और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करने के लिए एक व्यापक स्थल-विशिष्ट रसायनिक रोपण नियंत्रण रणनीति विकसित की जानी चाहिए।
