12kV मध्य वोल्टेज स्विचगियर का महत्त्वपूर्ण मूल्य और स्मार्ट सबस्टेशन में नवीन अनुप्रयोग

स्मार्ट ग्रिड और अक्षय ऊर्जा के समावेश के तेजी से विकास के साथ मध्य वोल्टेज (MV) स्विचगियर, उप-स्टेशनों में पावर वितरण के मुख्य उपकरण के रूप में, अपनी विश्वसनीयता, बुद्धिमत्ता और स्थान की दक्षता के माध्यम से पावर सिस्टम की स्थिरता को निर्धारित करता है। यह लेख मध्य वोल्टेज स्विचगियर की मुख्य प्रौद्योगिकियों, परिदृश्य-विशिष्ट समाधानों और उप-स्टेशनों में व्यावहारिक लाभों में गहराई से दखल देता है।

उप-स्टेशन परिदृश्यों के मुख्य आवश्यकताएँ

1. उच्च विश्वसनीयता की आवश्यकताएँ

उप-स्टेशन पावर वितरण और सिस्टम सुरक्षा में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। मध्य वोल्टेज स्विचगियर से संबंधित मुख्य बिंदु:

• MV स्विचगियर का संचालन: उच्च लोड और अक्सर विद्युत स्विचिंग के तहत स्थिर लंबी अवधि के प्रदर्शन की गारंटी देना चाहिए।
• फेल रेट तुलना:

• पारंपरिक मध्य वोल्टेज स्विचगियर: ~1.2 फेल/यूनिट/वर्ष
• बुद्धिमान मध्य वोल्टेज स्विचगियर: ~0.3 फेल/यूनिट/वर्ष
  • मैकेनिकल इंडुरेंस: 10,000 से 20,000 से अधिक ऑपरेशन तक बढ़ता है।
  • शॉर्ट-सर्किट इंटरप्ट आवश्यकताएँ:
• 12kV सिस्टम: आमतौर पर 31.5kA-40kA
• अक्षय ऊर्जा परियोजनाएँ: 63kA या अधिक की आवश्यकता हो सकती है

2. जटिल पर्यावरणों के लिए अनुकूलता

शहरों, औद्योगिक क्षेत्रों, या दूरस्थ क्षेत्रों में उप-स्टेशन मध्य वोल्टेज स्विचगियर पर विशिष्ट चुनौतियाँ डालते हैं:

• उच्च ऊंचाई: विद्युत अंतर की संशोधन (उदाहरण के लिए, 5000 मीटर ऊंचाई पर 12kV सिस्टम के लिए अंतर 125mm से 161mm तक बढ़ाना चाहिए)।
• प्रदूषित क्षेत्र: घासी दूरी को बढ़ाना चाहिए (उदाहरण के लिए, III वर्ग प्रदूषण के लिए ≥25mm/kV)।
• समुद्र तटीय क्षेत्र: साल्ट स्प्रे टेस्ट पास करना चाहिए (उदाहरण के लिए, 1000-घंटे CASS टेस्ट)।
• उच्च तापमान और आर्द्रता: बुद्धिमान डीह्यूमिडिफिकेशन सिस्टम आवश्यक हैं।

3. बुद्धिमत्ता अपग्रेड की मांग

डिजिटल रूपांतरण MV स्विचगियर में बुद्धिमान कार्यों की मांग बढ़ाता है:

• IEC 61850 संचार प्रोटोकॉल का समर्थन डेटा साझाकरण और दूरस्थ नियंत्रण के लिए।
• स्थिति मॉनिटोरिंग (तापमान, विद्युत, मैकेनिकल स्थिति), दोष पूर्वानुमान और दूरस्थ निदान रखरखाव की लागत को कम करते हैं।

• अध्ययन दिखाते हैं कि बुद्धिमान मॉनिटोरिंग सिस्टम:
  • मैन्युअल इंस्पेक्शन की आवृत्ति को 70% तक कम कर सकते हैं।
  • उपकरण की लंबाई तक 3 गुना बढ़ा सकते हैं।
  • वार्षिक रखरखाव की लागत 35% तक कम कर सकते हैं।

4. सुरक्षा संरक्षण और भूकंप की आवश्यकताएँ

मध्य वोल्टेज स्विचगियर के लिए दृढ़ सुरक्षा मानक:

• "पांच-रोकथाम" इंटरलॉक सिस्टम: महत्वपूर्ण त्रुटियों (उदाहरण के लिए, लोड के तहत सर्किट ब्रेकर चलाना) को रोकता है।
• आंतरिक आर्क संरक्षण: दबाव रिलीफ चैनल शिखर दबाव को ≤48kPa तक सीमित करते हैं।
• भूकंप डिजाइन: उच्च-तीव्रता भूकंप (उदाहरण के लिए, 9-डिग्री भूकंप तीव्रता पर विकृति ≤1.2mm) को सहन करना चाहिए।

5. स्थान की सीमाएँ और लेआउट अनुकूलन

     कुशल स्थान उपयोग के लिए मॉड्यूलर डिजाइन:

• ठोस-इन्सुलेटेड पोल का उपयोग करने वाले आधुनिक MV स्विचगियर फुटप्रिंट को 37.5% तक कम करता है और मुख्य सर्किट रिजिस्टेंस को 40% से अधिक कम करता है।        

मुख्य प्रौद्योगिक समाधान

1. मेटल-एनक्लोज्ड मध्य वोल्टेज स्विचगियर (KYN28 द्वारा प्रतिनिधित्व)

• संरचनात्मक लाभ: अलग-अलग आर्मर्ड कंपार्टमेंट (सर्किट ब्रेकर, बसबार, केबल) दोष के प्रसार को रोकते हैं।
• पर्यावरणीय अनुकूलता: IP4X या उच्च सुरक्षा ग्रेड, प्रदूषित और आर्द्रता वाले क्षेत्रों के लिए उपयुक्त।
• बाजार का हिस्सा: बाजार को नियंत्रित करता है (>60%), उप-स्टेशनों का मुख्य चुनाव।

2. मध्य वोल्टेज स्विचगियर के लिए बुद्धिमान नियंत्रण सिस्टम

• मुख्य कार्य:

• IEC 61850 के साथ संगत इंटीग्रेटेड माइक्रोप्रोसेसर-आधारित संरक्षण रिले।
• AI एल्गोरिदम का उपयोग करके वास्तविक समय में मानकीकरण (उदाहरण के लिए, सर्किट ब्रेकर की मैकेनिकल इंडुरेंस 100,000 ऑपरेशन तक)।
  • केस इफेक्ट: एक स्टेट ग्रिड परियोजना ने फेल रेट 30% तक कम किया और रखरखाव की लागत 20% तक कम की।

3. मध्य वोल्टेज स्विचगियर में सुरक्षा संरक्षण

• "पांच-रोकथाम" इंटरलॉक मैकेनिज्म: सुरक्षित संचालन अनुक्रम को लागू करता है।
• आर्क फ्लैश संरक्षण: इंटीग्रेटेड दबाव रिलीफ चैनल और आर्क बुझाने वाले सिस्टम।   

सामान्य अनुप्रयोग परिदृश्य और केस स्टडीज

1. केस 1: शहरी उपयोग उप-स्टेशन अपग्रेड
   • चुनौती: उच्च लोड विकास के साथ पुराने उप-स्टेशन का विस्तार।
   • समाधान:

• 4000A रेटेड करंट के साथ गैस-इन्सुलेटेड स्विचगियर (GIS) का तैनात किया, 30% स्थान बचाया।
• दूरस्थ प्रबंधन के लिए क्लाउड प्लेटफॉर्म का लागू किया।
  • परिणाम: पावर सप्लाई की विश्वसनीयता 15% तक बढ़ी; आउटेज अवधि 40% तक कम हुई।

2. केस 2: अक्षय ऊर्जा संयंत्र ग्रिड कनेक्शन (विंड फार्म)

• चुनौती: कठिन पर्यावरण (उच्च नमकी मिस्ट, तापमान की उतार-चढ़ाव) दोष का कारण बनता है।
• समाधान:

• IP54 सुरक्षा और बिल्ट-इन हीटर के साथ बढ़ाया गया मेटल-एनक्लोज्ड MV स्विचगियर।
• स्थिर विंड पावर के लिए कैपेसिटिव लोड स्विचिंग मॉड्यूल।
  • परिणाम: ग्रिड कनेक्शन सफलता दर 15% तक बढ़ी; ऑपरेशनल कोस्ट 10% तक कम हुए।

भविष्य की रुझान: हरित समाधान और डिजिटल ट्विन

1. हरित मध्य वोल्टेज स्विचगियर
   • SF₆ को फेस आउट करना, शुष्क हवा या नाइट्रोजन-इन्सुलेटेड हाइब्रिड प्रौद्योगिकी का उपयोग करना।
   • नए इन्सुलेशन सामग्री ऊर्जा की दक्षता 20% तक बढ़ाते हैं।

2. MV स्विचगियर के लिए डिजिटल ट्विन इंटीग्रेशन

• प्री-इनस्टॉलेशन टेस्टिंग के लिए बिल्डिंग इन्फार्मेशन मॉडेलिंग (BIM) का उपयोग करना।
• वास्तविक समय की डेटा मिररिंग लोड वितरण को अनुकूलित करती है और लंबाई बढ़ाती है।