لیکن ڈھونڈنے پر اسٹراہائی ولٹیج گیس کے ذریعے عایق ترانسپورٹ معدات

برائے کاروباری ترقیات کی مطابقت کے لئے، ہمارا کمپنی نے ایک معین علاقے میں گرڈ کی تعمیر کی خرابیوں پر تحقیق کو بڑھا دیا ہے اور بلند مقامات میں ڈی سی ایل ایچ ٹرانسمیشن اور تبدیلی کے منصوبوں کے لئے آپریشنل اور مینٹینس کی حمایت فراہم کی ہے۔ یہ کام یو ایچ وی ٹرانسمیشن کی معدات کی طرز کو نصب کرنے اور بہتر بنانے کے ذریعے کیا گیا ہے۔ تعمیر کے مقام کا کل رقبہ 2,541.22 مربع میٹر ہے، جس میں صاف زمین کا رقبہ 2,539.22 مربع میٹر ہے۔ تعمیر کے مقام پر، اوپر سے نیچے تک، مٹی کی قسمیں چھٹی کی طرح مٹی، لوئس، قدیم زراعت کی زمین، اور رسیلے مٹی - چار لایروں کی بنیادی زمین ہیں۔ جیولوجی پیچیدہ ہے اور اسے لمبے عرصے سے بلند مقامات کے اثرات کا سامنا کرنا پڑا ہے، جس سے ٹرانسمیشن لائن کی خرابی کی امکان ہوتی ہے۔

اس سیاق و سباق میں، ہمارا کمپنی نے منصوبے کے حسابات کو کیا ہے اور یہ تعین کیا ہے کہ منصوبے کا بنائی کا تناسب 61.48% ہے، اور زیر زمین پانی کا سطح 8.8 سے 8.9 میٹر کے درمیان ہے، جو منصوبے کے کونکریٹ کے ساختوں کے لئے کچھ حد تک کیروزیو کا باعث ہے۔ ہمارا کمپنی اس کے علاوہ 110 کیلواٹ ٹرانسمیشن اور تبدیلی کے منصوبے پر توجہ مرکوز کرتا ہے، اور تعمیر کا پیمانہ جدول 1 میں دکھایا گیا ہے۔

جدول 1: یو ایچ وی گیس-اینسولیٹڈ ٹرانسمیشن منصوبے کا تعمیر کا پیمانہ

اس کے علاوہ، ہماری کمپنی کو UHV گیس سے محفوظ ترانسفر معدات کے دباؤ تحمل کی حد پر غور کرنے کی ضرورت ہے اور پوسٹ انسلیٹرز اور بیسن شکل کے انسلیٹرز کو معقول طور پر استعمال کرنا چاہئے تاکہ ترانسفورمرز کے لمبے عرصے تک مستقیم کارکردگی کی ضمانت ہو۔

1. کنٹیکٹ ریزسٹنس ماڈل کی ترقی
کیونکہ یہ منصوبہ کے آپریشن کے دوران کرنٹ کیریئر کنڈکٹرز کے ذریعے اوور لوڈنگ کرنٹ کا وقوع عام ہوتا ہے، لہذا کنڈکٹنگ سپاٹس کی تشکیل سے بچنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ سپاٹ علاقہ کے فہم کو بڑھا کر اور کرنٹ پاتھ کی قبضت کے مسلک کو گرفت میں لانے سے حاصل کیا جا سکتا ہے [1]۔ اس طرح، سائٹ پر مشاہدہ کو مضبوط کر کے آس پاس کے کرنٹ لائنز کے تبدیلیوں کو سمجھنے سے زمین کی سطح، زمین کرنٹ، پاور سرس اور ریموٹ وائرلیس پوائنٹس کا خرد کی سطح پر تجزیہ کیا جا سکتا ہے، جس سے کنٹیکٹ سطحوں پر ہونے والے نامساوی مسائل کو مکمل طور پر سمجھا جا سکتا ہے، جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔

کنٹیکٹ ماڈل قائم کرتے ہوئے، یہ مقالہ UHV گیس سے محفوظ ترانسفر معدات کے استعمال کے ساتھ مل کر ایک کنٹیکٹ سپاٹ کی فعلی قبضت ریزسٹنس کو یوں تعریف کرتا ہے:
Re = (ρ₁ + ρ₂) / 4α,
جہاں: Re ایک کنٹیکٹ سپاٹ کی قبضت ریزسٹنس ظاہر کرتا ہے؛ ρ₁ اور ρ₂ کنٹیکٹ کرنے والے مواد کی ریزسٹیوٹی ہیں؛ اور α کنٹیکٹ سپاٹ کی رداس کو ظاہر کرتا ہے۔

اس طرح، کنٹیکٹ ریزسٹنس کی مقدار کو سٹریپ شکل کے کنٹیکٹ فنگرز کے کنٹور پر مبنی ایک تصحيح کے طریقے سے درست طور پر تجزیہ کیا جا سکتا ہے۔ مزید برآں، کنٹیکٹ علاقے میں انسولیشن ترانسفر معدات کے مواد کے پیرامیٹروں کو جانچ کر، کنکشن کے لئے کون سا مواد استعمال کیا جانا چاہئے یہ معلوم کیا جا سکتا ہے، جیسا کہ جدول 2 میں دکھایا گیا ہے۔

UHV گیس کے ساتھ ملایا ہوا نقل و حمل تکنالوجی کی دباؤ برداشت کی حد 1,000 kV ہے، جس کی زیادہ سے زیادہ دباؤ برداشت کی قوت 1,683 kV ہے، یہ طاقت کی نقل کی سلامتی کو یقینی بناتا ہے۔ اس کی نقل کرنے کی صلاحیت 500 kV EHV نقل کی صلاحیت کی 2.4 سے 5 گنا ہو سکتی ہے۔ خالص SF₆ گیس کو عایق کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جس کا بھرنا کا دباؤ 0.3–0.4 MPa ہوتا ہے۔ دوسرے نسل کے GIL (گیس کے ساتھ ملایا ہوا لائن) کے ساتھ، گیس کے مخلوط کا استعمال کیا جاتا ہے جس میں حجم کے اعتبار سے 20% SF₆ اور 80% N₂ ہوتا ہے، جس کا بھرنا کا دباؤ 0.7–0.8 MPa ہوتا ہے۔ الٹرنیٹیولی، خشک اور صاف کمپریسڈ ہوا کو بھی عایق کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے، جس کا بھرنا کا دباؤ 1–1.5 MPa ہوتا ہے۔ لہذا، UHV گیس کے ساتھ ملایا ہوا نقل و حمل تکنالوجی کے پروجیکٹ میں مستقر کارکردگی کی یقینی بنانے کے لئے عایق گیس کا انتخاب آن سائٹ کی حالت کے مطابق کیا جانا چاہئے۔ آپریشنل گیس کا دباؤ بھی مناسب طور پر بڑھا سکتا ہے، اور اوور ہیڈ انストالیشن کے طریقے کو اپنانے سے یقینی بنایا جا سکتا ہے کہ تکنالوجی موجودہ UHV ولٹیج لیول کے لئے موزوں ہو۔

پرسنل کو UHV گیس کے ساتھ ملایا ہوا نقل و حمل تکنالوجی کے میں مرکزی مواد کے جوائنٹس کی کنکشن کی حالت پر بھی نظر رکھنی چاہئے تاکہ ان کی برداشت کی صلاحیت میں اضافہ ہو۔ مرکزی ساختی اجزا کے نازکی کا حساب بھی لگایا جانا چاہئے:
λ₀ = kL₀ / r,
جہاں: λ₀ متصل شدہ مرکزی حصے کی نازکی کو ظاہر کرتا ہے؛ k تصحیح کیفیت ہے؛ L₀ UHV گیس کے ساتھ ملایا ہوا نقل و حمل تکنالوجی کے مرکزی حصے کی لمبائی ہے؛ اور r مرکزی حصے کا گریشن ریڈیس ہے۔

2.UHV گیس کے ساتھ ملایا ہوا نقل و حمل تکنالوجی کے کاربردی اقدامات

2.1 بس ڈکٹ اور کنڈکٹر کے دباؤ کی تصدیق
UHV گیس کے ساتھ ملایا ہوا نقل و حمل تکنالوجی کے کاربردی کے دوران، پائپ ٹائپ بس ڈکٹ کی دباؤ کی حالت کو بھی درنظر لیا جانا چاہئے۔ داخلی دباؤ 0.6 MPa ہے، اور بس ڈکٹ کی مرکزی اونچائی 7.7 میٹر ہے۔ موجودہ آؤٹ ڈور نقل و حمل نظام میں، دو سپورٹس کے درمیان زیادہ سے زیادہ اسپین 12 میٹر ہے۔ کنڈکٹر پر عمل کرنے والا باہر کا بال 0.6 MPa ہے، اور دونوں کمپوننٹس کے لئے مجاز دباؤ 110 MPa ہے۔ اس کے علاوہ، نقل و حمل نظام تین راستے کے سپورٹ انسولیٹرز اور کنڈکٹرز کے ذریعے فکس کیا جاتا ہے۔

پہلے، بس ڈکٹ کا باہر کا قطر 500 ملی میٹر ہے، اور کنڈکٹر کا باہر کا قطر 160 ملی میٹر ہے۔ اگر داخلی دباؤ موجود ہے تو، باہر کا قطر غیر متغیر رہنا چاہئے، اور دیوار کی معمولی گنجائش کو مناسب طور پر بڑھایا جانا چاہئے—5 ملی میٹر سے 20 ملی میٹر تک۔ پرائمری دباؤ کی تنش-گنجائش کے تبدیلی کے منحنی کے مطابق، بس ڈکٹ کا ابتدائی دباؤ 18.45 MPa پایا گیا ہے، جو میٹریل کے مجاز دباؤ کا 16.71% ہے؛ کنڈکٹر کا ابتدائی دباؤ 3.45 MPa ہے، جو اس کے مجاز دباؤ کا 3.71% ہے۔ یہ ظاہر کرتا ہے کہ، جب باہر کا قطر غیر متغیر رہتا ہے تو، دیوار کی گنجائش دباؤ کے جواب کو بہت زیادہ متاثر کرتی ہے، خاص طور پر پائپ کے پہلے میں دباؤ کو۔ داخلی دباؤ پائپ لائن ساخت کے دباؤ کی قدروں کو تبدیل کرتا ہے—خاص طور پر پتلی دیوار والی پائپوں کے لئے—and GIL کے امتیازی طریقوں کو استعمال کیا جا سکتا ہے تا یقینی بنایا جا سکے کہ دباؤ بس ڈکٹ اور کنڈکٹر کو کیسا متاثر کرتا ہے۔

دوسرا، UHV گیس کے ساتھ ملایا ہوا نقل و حمل تکنالوجی میں دباؤ برداشت کرنے والی پائپ لائنز—جیسے دباؤ پائپ لائنز اور ہائی ولٹیج رائزروں—آپریشنل کارکردگی کو متاثر کرتی ہیں۔ پتلی دیوار والی دباؤ برداشت کرنے والی پائپ لائن ساخت کے دباؤ کی تحلیل کو نیچے دی گئی فارمولے کے ذریعے کیا جانا چاہئے تاکہ پائپ کے طولی کراس سیکشن پر مداری عادی دباؤ σₜ کا حساب لگایا جا سکے:
σₜ = ρD / (2δ),
جہاں: ρ پائپ کا داخلی دباؤ ہے؛ D پائپ کا اندر کا قطر ہے؛ اور δ پائپ کی دیوار کی گنجائش ہے۔ ولٹیج لیول کے تبدیل ہونے کے ساتھ، زیادہ ولٹیج لیول کے لئے بڑے قطر کے بوشنگز کو ترجیح دی جاتی ہے، جبکہ کم ولٹیج لیول کے لئے چھوٹے قطر کے بوشنگز کافی ہوتے ہیں۔

2.2 گیس کے الیکٹریکل کنٹیکٹ کے خصوصیات کی وضاحت
UHV گیس کے ساتھ ملایا ہوا نقل و حمل تکنالوجی کے لئے، استعمال ہونے والی اہم گیسوں میں SF₆، نائٹروجن-آکسیجن کے مخلوط، اور N₂ شامل ہیں۔ ان گیسوں کے بارے میں تحقیق کو مضبوط کیا جانا چاہئے تاکہ ان کے الیکٹریکل کنٹیکٹ کے خصوصیات کے فرق کو سمجھا جا سکے۔ سٹریپ ٹائپ کنٹیکٹ فنگروں کے لئے، SF₆ کو عایق کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے تاکہ اس کی بہترین آرک کو ختم کرنے اور عایق کرنے کی خصوصیات کو مکمل طور پر استعمال کیا جا سکے۔ کل کنٹیکٹ ریزسٹنس (Rₜ) کو کرنٹ کیریئر ساخت کی الیکٹریکل رویوں کو بیان کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے:
Rₜ = Rₚ + R꜀₁ + R꜀₂,
جہاں: Rₚ بلک ریزسٹنس ہے؛ R꜀₁ اوپر والے الیکٹروڈ کا کنٹیکٹ ریزسٹنس ہے؛ اور R꜀₂ نیچے والے الیکٹروڈ کا کنٹیکٹ ریزسٹنس ہے۔ یہ سمجھا جاتا ہے کہ SF₆ کی الیکٹریکل عایقیت گیس کے دباؤ پر منحصر ہوتی ہے—جب دباؤ زیادہ ہوتا ہے تو، عایقیت بھی زیادہ ہوتی ہے۔

2.3 الیکٹریکل فیلڈ گیپ ڈیزائن کی بہتری
اس پروجیکٹ میں، اندر کی الیکٹریکل فیلڈ کچھ حد تک غیر یکساں ہے، جس کی غیر یکساں کیفیت تقریباً 1.7 ہے۔ اگر علاقے میں بجلی کی چمعی کی تحمل کی شرائط موجود ہیں تو، یہ ترانسفر لائنوں پر دباؤ کو بڑھا دے گی، جس کی چمعی کیفیت 1.25 ہے۔ پہلے، علاقے کی پاور فریکوئنسی اور بجلی کی چمعی کی تحمل کی شرائط کے مطابق، پیک ویلیو کو 1.6–1.7 کے رینج میں تصدیق کیا جانا چاہئے تاکہ UHV گیس کے ساتھ ملایا ہوا نقل و حمل تکنالوجی کے بے دخل کارکردگی کی یقینی بنائی جا سکے۔

کوآکسیل سلنڈرکل ساخت کو سمجھ کر، علاقے میں الیکٹریکل فیلڈ کی طاقت E(x) کا حساب لگایا جا سکتا ہے تاکہ بہتری کی ضرورت والی سینریوں کو شناخت کیا جا سکے:
E(x) = U / [x · ln(R/r)],
جہاں: x کنڈکٹر اور انسلوشن کے درمیان فاصلہ ہے؛ U الیکٹروڈ پر لاگو کی گئی ولٹیج ہے؛ R انسلوشن کا اندر کا رداس ہے؛ اور r مرکزی کنڈکٹر کا باہر کا رداس ہے۔ یہ ممکنہ طور پر مرکزی کنڈکٹر کی سطح کی تلف کو میکسیمم فیلڈ کی طاقت کے تحت جانچنے کی اجازت دیتا ہے۔ الیکٹریکل فیلڈ کی سلامتی کو کنٹرول کیا جانا چاہئے، اور مکینکل کارکردگی کو بہتر بنایا جانا چاہئے۔

الیکٹریکل فیلڈ کی انفراسٹرکچر کی سیٹ اپ کے دوران، بنیادی سطح پر UHV گیس کے ساتھ ملایا ہوا نقل و حمل تکنالوجی کی حقیقی برداشت کی صلاحیت کی تصدیق کی جانی چاہئے، اور دباؤ کے حسابات کو مکمل کیا جانا چاہئے:
P = A × F,
جہاں: P میکینکل کی برداشت کی صلاحیت ہے؛ A ترانسفر ٹاور کا سیکشنل علاقہ ہے؛ اور F میٹریل کی طاقت ہے۔ اس کے علاوہ، اگر بنیاد سیلٹی کلے سے بنی ہے تو، اوور ہیڈ لائن کی نصبی کے قبل بنیاد کو گھٹا دیا جانا چاہئے۔

پروڈکٹ ساخت اور مینوفیکچرنگ کی صلاحیتوں کو مد نظر رکھتے ہوئے بہتر ڈیزائن کے ذریعے، بجلی کی چمعی کی شرائط کے تحت ہائی عایقیت کی یقینی بنائی جا سکتی ہے۔ دوسرا، اگر گیس کا کمپارٹمنٹ لمبا ہے تو، UHV گیس کے ساتھ ملایا ہوا نقل و حمل تکنالوجی کی نصبی مشکل ہو سکتی ہے۔ ایسے ماحول میں، مقامی آپریشنل گیس کا دباؤ 0.4–0.5 MPa کے ذریعے فیلڈ کی طاقت کے ڈیزائن کے ذریعے تعین کیا جا سکتا ہے، تاکہ کنڈکٹو کے ذرات کو الیکٹریکل فیلڈ کے تحت نرمال طور پر کام کرنے کی اجازت دی جا سکے بغیر کسی مخصوص گیس کے گیپ کی کورونا کی تحریک یا خرابی کی وجہ سے۔

آخر کار، UHV گیس-اینسولیٹڈ معدنی تجهیزات کی خاص شرائط کے بنیاد پر، کنڈکٹر راڈ کا بیرونی قطر 130 ملی میٹر ہونا چاہئے، اور کوپن کا درونی قطر 480 ملی میٹر ہونا چاہئے۔ پلاگ ان سیکشن پر بھی دھیان دیا جانا چاہئے: دیوار کی موٹائی کو 30-40 ملی میٹر پر رکھنا چاہئے، اور کلیرینس کم از کم 1 ملی میٹر ہونا چاہئے۔ اگر پلاگ ان علاقے کا بیرونی چامفر ریڈیس 5 ملی میٹر پر رکھا جائے تو، برقی میدان کی طاقت کی تبدیلی کو بہتر طور پر سمجھا جا سکتا ہے—چامفر کے قریب زیادہ میدان کی طاقت بڑے رداس کے مطابق ہوتی ہے، جبکہ کم میدان کی طاقت چھوٹے رداس کے مطابق ہوتی ہے۔ مقامی برقی میدان کی تركز کو کنٹرول کرنے کے تحت، فاصلے میں زیادہ میدان کی طاقت کو روکا جانا چاہئے، UHV گیس-اینسولیٹڈ معدنی تجهیزات کے لیے ابتدائی برقی کنکشن ڈیزائن کو ممکن بناتا ہے اور برقی میدان کی سگنل تقسیم کی ضروریات کو پورا کرتا ہے۔

2.4 معقول انسولیٹر ڈیزائن
UHV گیس-اینسولیٹڈ معدنی تجهیزات میں انسولیٹرز زمین کے ساتھ کام کرتے ہیں، اس لیے ان کی فلاشر وولٹیج فاصلے کی بریک ڈاؤن وولٹیج سے کم ہوتی ہے، جس سے وہ برقی انسولیشن کا ضعیف نقطہ بن جاتا ہے۔ اس لیے، فاصلے کو مضبوط بنانے کی ضرورت ہوتی ہے، اور رعد کی ضرب کی حالت میں میدان کی طاقت کو سمجھنا ضروری ہوتا ہے تاکہ انسولیٹر کے حصے کو صحیح طور پر ڈیزائن کیا جا سکے۔

2.4.1 انسولیٹر میدان کی طاقت کو مضبوط کنٹرول
پروجیکٹ کی تعمیر کی شرائط کے مطابق، ہماری کمپنی نے انسولیٹر کی سطح پر فلاشر کے مظاہر پر مطالعہ کیا ہے، جس میں انسولیٹر کے مادے، ساخت، اور سطحی شارژ کے اثرات شامل ہیں۔ میٹل پارٹیکل کے آلودگی کو بھی روکنا ضروری ہے۔ UHV گیس-اینسولیٹڈ معدنی تجهیزات کی معقول ساخت کو SF₆ گیس، انسولیٹنگ مصنوعات، اور میں ڈالے گئے حصوں کے ذریعے ضمانت دی جاتی ہے۔ ماضی کے انسولیٹر ڈیزائن کے تجربے کو استعمال کرتے ہوئے، آپریشن کے دوران میدان کی طاقت کو عام آپریشن کے برقی میدان کے فاصلے کی نصف تک محدود کیا جا سکتا ہے۔ صرف SF₆-اینسولیٹڈ معدنی تجهیزات کے لیے، آپریشن کا گیس دباؤ 0.4-0.5 MPa پر رکھا جا سکتا ہے۔

عمودی میدان کی طاقت (Eₛ) کا حساب نکالا جا سکتا ہے:
Eₛ = 45.5p + 1.7,
جہاں p گیس کا دباؤ ہے۔ اس طرح، معدنی تجهیزات کی تحمل کی وولٹیج کے مطابق، مرکزی کنڈکٹر کی سطح پر ڈیزائن میدان کی طاقت کو 19.9-24.5 kV/mm کے اندر کنٹرول کیا جا سکتا ہے، جبکہ انسولیٹر کی سطح پر میدان کی طاقت 10 kV/mm سے زیادہ نہیں ہونی چاہئے۔ انسولیٹرز کو برقی میدان کے اندر داخل کرنے سے UHV کے اثرات کے تحت میدان کی طاقت کی ناگہانی اضافے کو روکا جا سکتا ہے، جس سے انسولیشن کی خرابی کا خطرہ کم ہوتا ہے اور پروجیکٹ میں UHV گیس-اینسولیٹڈ معدنی تجهیزات کو لمبے عرصے تک استعمال کرنے کی ضرورت پیدا ہوتی ہے۔

2.4.2 بہتر بنائی گئی بیسن طرز کا انسولیٹر ڈیزائن
پروجیکٹ کے پیچیدہ خطے کی وجہ سے اور برقی میدان کی محاکاة کی ضرورت کی وجہ سے، بیسن طرز کا انسولیٹر ڈیزائن کو مضبوط بنانے کی ضرورت ہے—خصوصاً شیلڈنگ الیکٹروڈ کو چھوڑنے کی وجہ سے۔ یہ ساخت انسولیٹر کی بالا وولٹیج کنڈکٹر کی جانب سے برقی میدان کی طاقت کی نگرانی کو ممکن بناتی ہے۔ اگر میدان کی طاقت زیادہ ہے تو، کمیٹ سطح پر زیادہ سے زیادہ قدر 12.7 kV/mm اور کنکیو سطح پر 13 kV/mm پر پائی جاتی ہے؛ ان حدود کو عبور کرنا غیر معمولی آپریشن کی نشاندہی کرتا ہے۔ اگر انسولیٹر کے قریب برقی میدان کی طاقت زیادہ ہے تو، زیادہ سے زیادہ پاور فریکوئنسی آپریشن کا وولٹیج 3.4 kV/mm سے کم رکھا جانا چاہئے۔ بیسن طرز کے انسولیٹرز پر شیلڈنگ الیکٹروڈ کو لگانے سے برقی میدان کی محاکاة کو مزید بہتر بنایا جا سکتا ہے۔

پچھلے برقی کنکشن کے طریقوں کے مطابق، شیلڈنگ الیکٹروڈ کے سائز کو دھیان سے کنٹرول کیا جانا چاہئے، اور برقی پلاگ ان کنکٹر کو بیسن طرز کے انسولیٹر کے چامفر پر رکھا جانا چاہئے تاکہ اس کا الیکٹروڈ شیلڈنگ کا اثر زیادہ ہو سکے، جس سے UHV گیس-اینسولیٹڈ معدنی تجهیزات کا برقی میدان کا تقسیم بہتر ہو سکے۔

3. نتیجہ
پاور انجنیئرنگ کی کمپنیوں کی کلیہ ترقی کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، ہماری کمپنی کو UHV گیس-اینسولیٹڈ معدنی تجهیزات پر مزید تحقیق کو مضبوط بنانے کی ضرورت ہے۔ خاص شرائط کے مطابق، مسائل کا تجزیہ کیا جانا چاہئے اور کنٹاکٹ ریزسٹنس کے ماڈل کی تشکیل، باس ڈکٹ اور کنڈکٹر کے استرس کی تصدیق، گیس کی برقی کنٹاکٹ کی خصوصیات کی واضحیت، برقی میدان کے فاصلے کی ڈیزائن کی بہتری، اور انسولیٹرز کی معقول ڈیزائن کے ذریعے مسئلے کا حل کیا جا سکتا ہے—جس سے معدنی تجهیزات کی عمر میں اضافہ ہو سکتا ہے۔