24kV सुखी हवा इन्सुलेटेड रिंग मेन यूनिट का डिजाइन समाधान
सोलिड इन्सुलेशन एसिस्ट + ड्राई एयर इन्सुलेशन का संयोजन 24kV RMUs के विकास की दिशा प्रतिबिंबित करता है। इन्सुलेशन की आवश्यकताओं और कॉम्पैक्टनेस के बीच संतुलन बनाने और सोलिड एसिस्टेंट इन्सुलेशन का उपयोग करके, फेज-से-फेज और फेज-से-ग्राउंड आयाम में बहुत बढ़ाने के बिना इन्सुलेशन परीक्षण पारित किया जा सकता है। पोल कॉलम को एनकैप्सुलेट करके वैक्यूम इंटरप्टर और इसके कनेक्टिंग कंडक्टर्स के लिए इन्सुलेशन को स्थिर किया जा सकता है।
24kV आउटगोइंग बसबार फेज स्पेसिंग 110mm रखने से, बसबार सतह को एनकैप्सुलेट करके इलेक्ट्रिक फील्ड तीव्रता और गैर-समानता गुणांक को कम किया जा सकता है। टेबल 4 विभिन्न फेज स्पेसिंग और बसबार इन्सुलेशन मोटाई के तहत इलेक्ट्रिक फील्ड की गणना करती है। यह दिखाता है कि फेज स्पेसिंग को 130mm तक उचित रूप से बढ़ाने और गोल बार बसबार पर 5mm एपोक्सी एनकैप्सुलेशन लगाने से इलेक्ट्रिक फील्ड तीव्रता 2298 kV/m होती है। यह ड्राई एयर की अधिकतम टोलरेंस तीव्रता (3000 kV/m) से नीचे एक निश्चित मार्जिन बनाए रखता है।
टेबल 4: विभिन्न फेज स्पेसिंग और बसबार इन्सुलेशन मोटाई के तहत इलेक्ट्रिक फील्ड स्थितियाँ
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फेज स्पेसिंग (mm) |
110 |
110 |
110 |
120 |
120 |
130 |
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तांबे की बार का व्यास (mm) |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
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एनकैप्सुलेशन मोटाई (mm) |
0 |
2 |
5 |
0 |
5 |
5 |
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वायु अंतराल में अधिकतम इलेक्ट्रिक फील्ड तीव्रता (Eqmax) (kV/m) |
3037.25 |
2828.83 |
2609.73 |
2868.77 |
2437.53 |
2298.04 |
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इन्सुलेशन उपयोग गुणांक (q) |
0.48 |
0.55 |
0.64 |
0.46 |
0.60 |
0.57 |
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फील्ड गैर-समानता गुणांक (f) |
2.07 |
1.83 |
1.57 |
2.18 |
1.66 |
1.75 |
ड्राई एयर की इन्सुलेशन ताकत कम होने के कारण, सोलिड इन्सुलेशन अकेले आइसोलेटिंग गैप के लिए वोल्टेज टोलरेंस समस्या को हल नहीं कर सकता। डुअल-इसोलेशन-ब्रेक कॉन्फिगरेशन दो गैस गैप पर वोल्टेज को प्रभावी रूप से वितरित करता है। आइसोलेशन और ग्राउंडिंग स्थिर संपर्कों जैसे केंद्रित फील्ड क्षेत्रों पर ग्रेडिंग रिंग्स (फील्ड शील्ड्स) डिजाइन किए जाते हैं ताकि फील्ड तीव्रता को कम किया जा सके और वायु गैप आयाम को कम किया जा सके। चित्र 3 में दिखाया गया है, एक सुदृढ़ नाइलॉन मुख्य धुरी डुअल-ब्रेक मेकेनिज्म को घुमाती है ताकि ऑपरेशनल, आइसोलेशन और ग्राउंडिंग स्थितियाँ प्राप्त की जा सकें। स्थिर संपर्कों पर 60mm व्यास और एपोक्सी एनकैप्सुलेशन वाले ग्रेडिंग रिंग्स 100mm क्लियरेंस को 150kV लाइटनिंग इम्पल्स टोलरेंस वोल्टेज टोलरेंस के लिए देते हैं।
अन्य दृष्टिकोण, जैसे लंबवत फेज-सेग्रेगेटेड लेआउट, उच्च ताकत वाले एकल-फेज एलोय टैंक का उपयोग, या गैस दबाव को उचित रूप से बढ़ाना, 24kV टोलरेंस की आवश्यकताओं को भी पूरा कर सकते हैं। हालांकि, RMUs को कम लागत की आवश्यकता होती है, और अत्यधिक ऊंची लागत उपयोगकर्ताओं के लिए स्वीकार्य नहीं होती। ऑप्टिमाइज्ड डिजाइन के माध्यम से, जैसे कि RMU की चौड़ाई को उचित रूप से बढ़ाना, 24kV इको-गैस इन्सुलेटेड RMUs के लिए कम लागत और छोटे आकार का लक्ष्य प्राप्त किया जा सकता है।
1. इको-गैस RMUs में ग्राउंडिंग स्विचों की व्यवस्था
दो मुख्य सर्किट विधियाँ ग्राउंडिंग कार्यों को लागू कर सकती हैं:
- आउटगोइंग साइड ग्राउंडिंग स्विच (निचला ग्राउंडिंग स्विच)
- बसबार साइड ग्राउंडिंग स्विच (ऊपरी ग्राउंडिंग स्विच), वैकल्पिक रूप से E0 रेटेड, जिसके लिए ग्राउंडिंग ऑपरेशन के लिए मुख्य स्विच के साथ समन्वय की आवश्यकता होती है।
स्टेट ग्रिड की "12kV RMU (कैबिनेट) स्टैंडर्डाइज्ड डिजाइन स्कीम" 2022 एडिशन निर्दिष्ट करता है कि सभी तीन-स्थिति स्विच (आइसोलेट, कनेक्ट, ग्राउंड) बसबार साइड व्यवस्था का उपयोग करें, जिसे "बसबार साइड कंबाइंड फंक्शन ग्राउंडिंग स्विच" कहा जाता है।
पावर सुरक्षा नियमों के अनुसार, ग्राउंडिंग कंडक्टर/ग्राउंडिंग स्विच और रखरखाव के लिए उपकरण के बीच कोई सर्किट ब्रेकर (CB) या फ्यूज नहीं हो सकता। डिजाइन की सीमाओं के कारण ग्राउंडिंग स्विच और उपकरण के बीच CB होने पर, उपाय लिए जाने चाहिए ताकि CB ग्राउंडिंग स्विच और CB दोनों बंद होने के बाद खुल न सके। इसलिए:
- एक लाइन साइड ग्राउंडिंग स्विच, CB के नीचे स्थित, सीधे ग्राउंडिंग आउटगोइंग केबल से जुड़ा, नियम को प्राकृतिक रूप से पूरा करता है क्योंकि इसके और उपकरण के बीच कोई CB नहीं होता।
- एक बसबार साइड ग्राउंडिंग स्विच, CB के ऊपर स्थित, ग्राउंडिंग आउटगोइंग केबल के बीच वैक्यूम CB होता है, जो निर्देशित जुड़ाव की आवश्यकता को उल्लंघन करता है। ग्राउंडिंग स्विच और CB दोनों बंद होने के बाद, CB खुलने को रोकने के उपाय लिए जाने चाहिए। उदाहरण के लिए, ब्लॉकिंग प्लेट के माध्यम से CB ट्रिप सर्किट को डिसकनेक्ट करना या अप्रत्याशित CB खुलने और ग्राउंडिंग की हानि को रोकने के लिए मैकेनिकल इंटरलॉक्स का उपयोग करना।
राष्ट्रीय ग्रिड मानक भी निर्दिष्ट करता है कि जब कंबाइंड फंक्शन ग्राउंडिंग स्विच CB (बंद) का उपयोग करके केबल साइड को ग्राउंड कर रहा हो, तो मैकेनिकल और इलेक्ट्रिकल इंटरलॉक्स लागू किए जाने चाहिए ताकि CB को मैन्युअल या इलेक्ट्रिकल रूप से खोलने से रोका जा सके।
राष्ट्रीय ग्रिड मानक में बसबार साइड आइसोलेटिंग-ग्राउंडिंग तीन-स्थिति स्विच का चयन करने का प्रमुख कारण ग्राउंडिंग/ग्राउंडिंग मेकिंग क्षमता है:
- SF6 RMUs: SF6 वायु की तुलना में लगभग 3 गुना अधिक इन्सुलेशन ताकत और लगभग 100 गुना अधिक आर्क-क्वेंचिंग क्षमता होती है क्योंकि यह शीतलन में बेहतर होता है, जो ग्राउंडिंग स्विच की मेकिंग क्षमता को सुनिश्चित करता है।
- इको-गैस RMUs: इको-गैसों में आर्क-क्वेंचिंग क्षमता की अभाव होती है और इन्सुलेशन भी बिगड़ा होता है। आवश्यक मेकिंग क्षमता प्राप्त करने के लिए बहुत उच्च बंद करने की गति की आवश्यकता होती है। हालांकि, मानक RMU ऑपरेटिंग मेकेनिज्म ऐसी गति के लिए ऊर्जा की कमी होती है। लाइन साइड ग्राउंडिंग स्विच का उपयोग करने के लिए उच्च-गति वाले मेकेनिज्म, मजबूत आर्क-रेसिस्टेंट संपर्क, और बल विश्लेषण की आवश्यकता होती है, जो लागत और जटिलता में वृद्धि करता है। बसबार साइड ग्राउंडिंग स्विच, जो CB इंटरलॉकिंग समाधान की आवश्यकता होती है, मजबूत मेकिंग क्षमता प्रदान करते हैं और ग्राउंडिंग की विश्वसनीयता को सुनिश्चित करते हैं।
SF6 और इको-गैस तकनीक और उत्पादों का विश्लेषण दिखाता है कि 12kV इको-गैस RMUs न्यूनतम आकार की वृद्धि के साथ इन्सुलेशन और तापमान वृद्धि की आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं, जो एक परिपक्व तकनीकी समाधान है।
इसके विपरीत, 24kV इको-गैस इन्सुलेटेड उत्पाद अभी भी सीमित हैं। मुख्य चुनौती बहुत उच्च वोल्टेज स्तर है जो बहुत बड़े आकार और उच्च लागत का कारण बनता है, जो विकास को रोकता है। इन्सुलेटिंग गैस प्रकार, भराव दबाव, गैस टैंक आयतन, और एसिस्टेंट इन्सुलेशन की लागत जैसे कारकों को संतुलित करना उच्च लागत और छोटे RMUs के डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है। SF6 को सफलतापूर्वक प्रतिस्थापित करने से न केवल घरेलू बाजार को पकड़ा जा सकता है, बल्कि यह ग्लोबल रिच को भी संभव बनाता है, जिससे चीन के कम-कार्बन, पर्यावरण-अनुकूल उत्पादों को विश्व स्तर पर प्रोत्साहन मिलेगा।
