12kV سولڈ انسیلیٹڈ رنگ مین یونٹس میں ٹیمپریچر کے اٹھنے کا تحقیق اور بہتری
صلب ملایم رنگین کمان یونٹ (RMU) ایک نوآور توزیع کاری ہے جس میں بیرونی صلب ملایم سیل، ملایم باس بار اور کثیف مجموعی یونٹ کا تکنالوجی شامل ہے۔ اس کے سوچ اور اعلیٰ وولٹیج زندہ کامپوننٹس پوری طرح اپوکسی رزین میں دفن ہوتے ہیں، جو زندہ حصوں اور زمین، اور فیز کے درمیان بنیادی ملایم کے طور پر کام کرتا ہے۔ SF₆ گیس-ملایم ڈھانچوں کے ساتھ ماحولیاتی دوستانہ متبادل کے طور پر، 12kV صلب ملایم RMU کئی فائدے فراہم کرتا ہے لیکن اس کی گرمی کے منتشر ہونے کی خصوصیات کم ہوتی ہیں۔
مطالعہ شدہ 12kV صلب ملایم RMU میں، اہم موصل لوپ اپوکسی اور سلیکون ربار کے مادوں میں دفن ہوتے ہیں۔ حالانکہ الگ کرنے والے سوچ کو ہوا کا ملایم استعمال کیا جاتا ہے، لیکن یہ ایک بہت محدود، بند خلا میں رہتا ہے جس کی گرمی کے منتشر ہونے کی حالت بہت کمزور ہوتی ہے۔ اس کی وجہ سے یہ بہت زیادہ گرمی کے حد سے اوپر جانے کے لیے مائل ہوتا ہے۔ لمبے عرصے تک بلند گرمی کے معرض رہنے سے ڈھانچے کے بننے والے مواد کی شکل بدلتی ہے اور حرارتی قدیمی ہوتا ہے۔ یہ تنزل اس کے ملایم کارکردگی کو کم کرتا ہے، جس کی وجہ سے کل مصنوع کی کوالٹی اور قابلیت کم ہو جاتی ہے۔ شدید صورتحالوں میں، یہ برقی حادثات کو جنم دے سکتا ہے، جس کی وجہ سے معمولی آپریشن متاثر ہو جاتا ہے۔
گرمی کے اٹھنے کے معاملے کی حیثیت اور حل کی مشکلات کو دیکھتے ہوئے، یہ مسئلہ تحقیق کا مرکزی نقطہ بن گیا۔ ڈھانچے کی بهتری کو مستقل طور پر عمل میں لایا گیا تاکہ گرمی کے اٹھنے کی حد میں اضافہ کیا جائے، اس طرح مصنوع کے لمبے عرصے تک مستحکم آپریشن کی ضمانت دی جا سکے۔ صلب ملایم RMU کا ملایم بنیادی طور پر ہوا اور صلب ملایم کے ملکہ کا استعمال کرتا ہے۔ ابتدائی ڈیزائن پر مبنی پروٹو ٹائپ کو گرمی کے اٹھنے کی تحقیق کے ٹیسٹ کا مشاہدہ کیا گیا۔ کلیدی ٹیسٹ پوائنٹ کے معلومات جدول 1 میں دکھائی گئی ہیں۔
|
نمبر |
نقطہ میپنگ کی جگہ |
معیار (K) |
توازن ٹیمپریچر (°C) |
ٹیمپریچر اٹھنا (K) |
معیار سے فاصلہ (K) |
تبصرہ |
|
1 |
A فیز الگ کرنے والا کنائی پیوٹ |
65.0 |
86.1 |
73.0 |
-8.0 |
تجاوز |
|
2 |
A فیز الگ کرنے والا کنائی کا نوک |
65.0 |
78.2 |
65.1 |
-1.1 |
تجاوز |
|
3 |
B فیز الگ کرنے والا کنائی پیوٹ |
65.0 |
86.4 |
73.3 |
-8.3 |
تجاوز |
|
4 |
B فیز الگ کرنے والا کنائی کا نوک |
65.0 |
88.0 |
74.9 |
-9.9 |
تجاوز |
|
5 |
C فیز الگ کرنے والا کنائی پیوٹ |
65.0 |
80.6 |
67.5 |
-2.5 |
تجاوز |
|
6 |
C فیز الگ کرنے والا کنائی کا نوک |
65.0 |
81.6 |
68.5 |
-3.5 |
تجاوز |
جدول 1 کے مطابق، ابتدائی ڈیزائن پر مبنی پروٹو ٹائپ پر گرمی کے اٹھنے کا ٹیسٹ کرنے سے پتہ چلا ہے کہ الگ کرنے والے کنائی کے پیوٹ اور نوک دونوں پر گرمی کے اٹھنے کی حدیں بہت زیادہ تھیں۔ اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے، درج ذیل دو پہلوؤں پر توجہ مرکوز کی گئی:
- میگنتو ٹھرمیل کوپلنگ سیمولیشن (ANSOFT کا استعمال کرتے ہوئے): موصل کنٹیکٹ کے طریقوں، غیر منظم موصل کی شکل، اور موصل کی سیکشن کے علاقے کو بہتر بنانے کے لیے میگنتو ٹھرمیل کوپلنگ سیمولیشن کی جاتی ہے۔ اس سے اندر کی گرمی کم ہوتی ہے کیونکہ یہ جول گرما کی پیداوار کو کم کرتا ہے۔
- کابینہ سطح کی ٹھرمیل سیمولیشن (ICEPAK کا استعمال کرتے ہوئے): موثر گرمی کے منتشر ہونے کے راستے قائم کرنے کے لیے کابینہ سطح کی ٹھرمیل سیمولیشن کی جاتی ہے، موصل کے خود کے گرمی کے منتشر ہونے کے کوائف کو بڑھاتی ہے، اور پیدا ہونے والی گرمی کو موثر طور پر منتشر کرتی ہے۔ یہ رویہ موصل لوپ کی گرمی کو کم کرنے کے لیے گرمی کو روکنے اور منتشر کرنے کے دو طریقے کا استعمال کرتا ہے۔
میگنتو ٹھرمیل کوپلنگ سیمولیشن
چونکہ لاگو کردہ کرنٹ 1000A سے کم تھا، اس سیمولیشن نے صرف موصل راستے میں لوپ ریزسٹنس کے ذریعے پیدا ہونے والی جول گرما کو مدل کیا۔ مدل کردہ ٹیمپریچر کی تقسیم جول گرما کے اثرات کو مستقیماً ظاہر کرتی ہے، جس میں گرمی کے منتشر ہونے کے طریقے کیلیں یا کنویکشن کے مسائل کو شامل نہیں کرتی ہے۔ اس کی وجہ سے نتائج موصل کی ساخت کے ٹیمپریچر کی تقسیم کے اثرات کے لیے موزوں ہیں۔ کلیدی مصنوع کے ٹیکنیکل پیرامیٹرز کو جدول 2 میں درج کیا گیا ہے۔
|
نمبر |
پیرامیٹر کا نام |
قدر |
|
1 |
ریٹڈ وولٹیج (kV) |
12 |
|
2 |
ریٹڈ کرنٹ (A) |
700 |
|
3 |
A فیز لوپ ریزسٹنس (μΩ) |
190 (فرضی) |
|
4 |
B فیز لوپ ریزسٹنس (μΩ) |
190 (فرضی) |
|
5 |
C فیز لوپ ریزسٹنس (μΩ) |
190 (فرضی) |
سیمولیشن کے نتائج
شکل 1 میں ملایم ماڈیول کی میگنتو ٹھرمیل کوپلنگ ٹیمپریچر کی تقسیم دکھائی گئی ہے۔ شکل 2 میں داخلی موصل راستے کی کل میگنتو ٹھرمیل کوپلنگ ٹیمپریچر کی تقسیم دکھائی گئی ہے۔ ANSOFT سافٹوئیر کا استعمال کرتے ہوئے میگنتو ٹھرمیل کوپلنگ سیمولیشن سے پتہ چلا ہے کہ زیادہ گرمی پیدا ہونے کی اہم جگہیں الگ کرنے والے کنائی کے نوک اور سٹیشنری کنٹیکٹ کے ساتھ کنٹیکٹ پوائنٹس تھیں۔ خاص طور پر B فیز کا الگ کرنے والا کنائی مسلسل بلند ٹیمپریچر کا مظاہرہ کرتا ہے۔ ساختی بہتری کی ضرورت ہے تاکہ کنٹریکشن ریزسٹنس کو کم کیا جا سکے اور موصل کی سیکشن کا علاقہ یکساں کیا جا سکے۔
کابینہ سطح کی ٹھرمیل سیمولیشن
ICEPAK سافٹوئیر کا استعمال کرتے ہوئے کابینہ سطح کی ٹھرمیل سیمولیشن کرنے سے کرنٹ کے بہاؤ کے بعد موصل راستوں سے گرمی کے منتشر ہونے کی تقسیم اور شکلیں، اور کیس کے اثرات کی وجہ سے گرمی کے منتشر ہونے کا اثر معلوم ہوا۔
ٹیکنیکل کیفیات
گرمی کے اٹھنے کا معیار GB/T 11022-2011 "اعلیٰ وولٹیج سوچ گیری اور کنٹرول گیری کے معیارات کے عام مشخصات" کے مطابق ہے۔ متعلقہ معیارات کے مطابق:
- ٹچ کیے جاسکنے والے کیس کی زیادہ سے زیادہ ٹیمپریچر: 70°C (محیط سے 30 K اوپر کی زیادہ سے زیادہ گرمی کا اٹھنا)۔
- نامتناسب کیس کی زیادہ سے زیادہ ٹیمپریچر: 80°C (محیط سے 40 K اوپر کی زیادہ سے زیادہ گرمی کا اٹھنا)۔
- زیادہ سے زیادہ موصل کی ٹیمپریچر: 115°C (محیط سے 75 K اوپر کی زیادہ سے زیادہ گرمی کا اٹھنا)۔
- زیادہ سے زیادہ کنٹیکٹ کی ٹیمپریچر: 105°C (محیط سے 65 K اوپر کی زیادہ سے زیادہ گرمی کا اٹھنا)۔
گرمی کے اٹھنے کے ٹیسٹ کے لیے عام طور پر ریٹڈ کرنٹ کا 1.1 گنا کرنٹ استعمال کیا جاتا ہے تاکہ سورج کی کرن کے اثرات کو شمار کیا جا سکے۔
سافٹوئیر کی سیٹنگز
ابتدائی ٹیمپریچر: 20°C؛ تین فیز کرنٹ کے فیز کے زاویے: 0°, 120°, -120°۔
سیمولیشن کے نتائج
کابینہ سطح کی ٹھرمیل سیمولیشن کے نتائج (شکل 4) سے پتہ چلا ہے کہ بند کیس کے اوپری پلیٹ اور ملایم ماڈیول کے اوپری حصے کے درمیان کم فاصلہ کی وجہ سے کابینہ کے اوپری حصے کا موثر گرمی کے منتشر ہونے کا علاقہ بہت محدود ہے۔ اس کی وجہ سے گرمی اوپر میں تیزی سے جمع ہوتی ہے، جس کی وجہ سے گرمی کو منتشر کرنا مشکل ہوتا ہے، جس کی وجہ سے موصل کی گرمی کا اٹھنا مستقل طور پر بلند رہتا ہے۔ بند کیس کے اندر زیادہ گرمی کے منتشر ہونے کا خلا فراہم کرنے کے لیے کابینہ کی لمبائی بڑھائی گئی اور اس کے اندر کی سطحوں پر گرمی کو منتشر کرنے والی کوٹنگ لگائی گئی ہے۔
ڈھانچے کی بہتری کے بعد گرمی کے اٹھنے کا ٹیسٹ
سیمولیشن کے مطالعے اور ابتدائی گرمی کے اٹھنے کے ٹیسٹ کے نتائج کے بعد، کابینہ اور کچھ کمپوننٹس پر تبدیلیاں کی گئیں۔ اس کے بعد ایک نیا گرمی کا اٹھنے کا ٹیسٹ کیا گیا (جدول 4 ملاحظہ کریں)۔
