जब ट्रांसमिशन लाइनें संरक्षित सबस्टेशनों से भारी शुल्क वाले प्रत्यक्ष-भूपर्ण या लंबी दूरी के वितरण वातावरण में फैली होती हैं, तो अकेले विद्युत प्रदर्शन विनिर्देश अपर्याप्त होते हैं।तारों को भारी यांत्रिक तनाव का सामना करना पड़ता है, जिसमें स्थापना के दौरान तन्य भार, भारी वाहन यातायात से क्रशिंग बल और भूगर्भीय शिफ्ट के प्रभाव शामिल हैं।
स्थायित्व प्रदर्शन पर यह रिपोर्ट YJV62 और YJV72 केबलों (35kV और उससे अधिक) की संरचनात्मक इंजीनियरिंग विशेषताओं का विश्लेषण करती है।मध्यम वोल्टेज वितरण और सबस्टेशन नेटवर्क के मुख्य घटकों के रूप में स्थापित करने वाले यांत्रिक और भौतिक सिद्धांतों का विवरण.
संरचनात्मक विश्लेषणः दोहरे परत के कवच की यांत्रिक विशेषताएं
YJV62/YJV72 केबलों की एक विशिष्ट विशेषता (संरचनात्मक क्रॉस-सेक्शन देखें) उनकी दो-परत कवच सुरक्षा प्रणाली है। यह डिजाइन अतिरंजित नहीं है;प्रत्येक कवच परत एक विशिष्ट यांत्रिक कार्य करता है.
आंतरिक परत: मोटी स्टील तार (तन्यता संरक्षण)
प्राथमिक कार्य:तन्य शक्ति के लिए मुख्य भारवाहक तत्व के रूप में कार्य करता है।
अभियांत्रिकी सिद्धांतःकेबलों को गहरे खांचे या ऊर्ध्वाधर शाफ्ट में स्थापित करने के दौरान भारी तन्यता बल का सामना करना पड़ता है। मोटी स्टील तार परत इस अक्षीय भार को सहन करती है,इस प्रकार तांबे के कंडक्टरों के तन्यता विरूपण को रोकने; ऐसा विकृति अन्यथा विद्युत प्रतिरोध को बढ़ाएगा और केबल को स्थायी क्षति का कारण होगा।
अनुप्रयोग की आलोचनात्मकताःलंबी दूरी के क्षैतिज खींचने और ऊर्ध्वाधर प्रतिष्ठानों (रिसर्स) के लिए एक अनिवार्य आवश्यकता जिसमें महत्वपूर्ण ऊंचाई परिवर्तन शामिल हैं।
बाहरी संरचनाः स्टील टेप (साइड प्रोटेक्शन)
प्राथमिक कार्य:पार्श्व दबाव का प्रतिरोध।
अभियांत्रिकी सिद्धांतःएक बार दफन होने के बाद, केबल को स्थैतिक मिट्टी के दबाव और गतिशील भार दोनों के अधीन किया जाता है (जैसे कि उथले ट्रकों को उथले खांचे पर चलाने के लिए) । स्टील टेप परत रेडियल सुरक्षा प्रदान करती है,केबल की परिधि के चारों ओर बाहरी दबाव को वितरित करना ताकि XLPE इन्सुलेशन के विरूपण को रोका जा सके जो अन्यथा 35kV वोल्टेज स्तर पर इन्सुलेशन टूटने का कारण बन सकता है.
अनुप्रयोग की आलोचनात्मकताःसड़क के नीचे, रेलवे क्रॉसिंग पर और भारी औद्योगिक क्षेत्रों में सीधे दफन किए गए प्रतिष्ठानों के लिए एक आवश्यक विशेषता।
अनुप्रयोग परिदृश्यः यांत्रिक विशेषताओं को बुनियादी ढांचे की आवश्यकताओं के साथ मिलान करना
YJV62/YJV72 केबल विशेष रूप से उच्च तनाव वाले वातावरण के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। इन परिदृश्यों में अनुपयुक्त केबलों का उपयोग करने से विनाशकारी विफलता हो सकती है।
ए. सबस्टेशन आने वाली और जाने वाली लाइनें
सबस्टेशन घने, जटिल केबल लेआउट और उच्च दोष धाराओं के जोखिम की विशेषता है।दो-परत धातु कवच संरचना भीड़भाड़ वाले केबल खाई के भीतर महत्वपूर्ण विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण (रेडियल विद्युत क्षेत्र को बंद) और भौतिक सुरक्षा प्रदान करती है, यह सुनिश्चित करता है कि भारी शॉर्ट सर्किट विद्युत चुम्बकीय बल खराबी की घटना के दौरान केबलों के भौतिक विरूपण या टूटने का कारण नहीं बनते हैं।
B. भारी-कर्तव्य प्रत्यक्ष दफन / लंबी दूरी की शक्ति संचरण
खुले इलाके में 35kV लाइन बिछाने के लिए कंक्रीट नलिकाओं का उपयोग करना आर्थिक रूप से संभव नहीं है। प्रत्यक्ष दफन के लिए केबलों की आवश्यकता होती है जो मिट्टी के ढहने, जड़ों के प्रवेश और कृंतकों के नुकसान का सामना करते हैं।बाहरी स्टील टेप संरचना आवश्यक कवच सुरक्षा प्रदान करता है, जिससे केबल चट्टानी बैकफिल के साथ प्रत्यक्ष संपर्क को सहन कर सके और जमीन के ढलान के कारण होने वाले निरंतर झुकने के तनाव का सामना कर सके।
सी. सड़क और पुल क्रॉसिंग
गतिशील यातायात भार तीव्र, चक्रात्मक पार्श्व दबाव उत्पन्न करता है।एक दो-स्तरीय कवच डिजाइन (मोटी स्टील तार या स्टील टेप का उपयोग करके) क्षैतिज दिशात्मक ड्रिलिंग (एचडीडी) प्रतिष्ठानों और सड़क पार अनुप्रयोगों के लिए न्यूनतम तकनीकी मानक का प्रतिनिधित्व करता है.
मुख्य अभियांत्रिकी सिद्धांतः 35kV पर थर्मल और इलेक्ट्रोडायनामिक विशेषताएं
35kV पर संचालन कम वोल्टेज प्रणालियों में पाए जाने वाले विद्युत तनावों से कहीं अधिक उत्पन्न करता है। YJV62/YJV72 प्रणाली उन्नत सामग्री विज्ञान के माध्यम से इस चुनौती का समाधान करती हैः
- एक्सएलपीई डाईलेक्ट्रिक शक्तिः क्रॉस-लिंक्ड पॉलीथीन (एक्सएलपीई) इन्सुलेशन विशेष रूप से 35kV पर आंशिक डिस्चार्ज का अनुभव किए बिना उच्च विद्युत क्षेत्र ढाल का सामना करने के लिए इंजीनियर किया गया है,इन्सुलेशन के अंदर हवा के छोटे-छोटे अंतराल भी "इलेक्ट्रिक ट्रींग" को ट्रिगर कर सकते हैंइन केबलों का उपयोग एक मोटी इन्सुलेशन परत बनाने के लिए एक सटीक एक्सट्रूज़न प्रक्रिया का उपयोग करता है, जिससे इस तरह के वायु अंतराल को प्रभावी ढंग से समाप्त किया जाता है।
- अर्धचालक परत: आरेख में तांबे के कंडक्टर के ऊपर और धातु की ढाल के नीचे स्थित काला पदार्थ की एक परत दिखाई गई है; यह अर्धचालक ढाल परत है।इसका कार्य विद्युत क्षेत्र को समरूप करना और विद्युत क्षेत्र तनाव एकाग्रता के बिंदुओं को रोकना हैअन्यथा, ऐसे तनाव एकाग्रता बिंदुओं से वायु आयनिकरण हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप XLPE (क्रॉस-लिंक्ड पॉलीथीन) इन्सुलेशन अंदर से बाहर तक गिर सकता है।
- क्षमतात्मक चार्जिंग करंटः 35 केवी के वोल्टेज पर, केबल एक बड़े कैपेसिटर की तरह व्यवहार करता है। इंजीनियरों को क्षमतात्मक चार्जिंग करंट को ध्यान में रखना चाहिए क्योंकि, लंबी दूरी की बिजली संचरण के दौरान,यह धारा पर्याप्त हो सकती है, इस प्रकार केबल की प्रभावी धारा-वाहक क्षमता को कम करना। XLPE इन्सुलेशन और अर्धचालक परतों के सटीक ज्यामितीय डिजाइन का उद्देश्य इस डाइलेक्ट्रिक हानि को कम करना है।
साइट पर स्थापना और भूवैज्ञानिक आकस्मिकता मैनुअल
35kV बख्तरबंद केबलों को बिछाने के लिए भारी मशीनरी का उपयोग करना और भौतिक स्थापना विनिर्देशों का सख्ती से पालन करना आवश्यक है। साइट इंजीनियरों को निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिएः
- तनाव की गणनाः अधिकतम अनुमेय खींचने के तनाव से अधिक होना सख्ती से निषिद्ध है।यह सीमा आमतौर पर कंडक्टर के क्रॉस सेक्शन क्षेत्र और स्टील के तार की तन्यता शक्ति के आधार पर गणना की जाती है; इससे अधिक होने से तांबे के कंडक्टर का स्थायी तन्यता विकृति हो सकती है।
- झुकने की त्रिज्या सीमाएं: कवच परत में मोटी इस्पात तारों और इस्पात टेप के उपयोग के कारण,न्यूनतम झुकने त्रिज्या केबल व्यास से कम से कम 20 गुना (और खींचने की प्रक्रिया के दौरान कम से कम 25 गुना) पर सख्ती से बनाए रखा जाना चाहिएएक छोटे से त्रिज्या के साथ एक मोड़ को मजबूर करने से स्टील टेप को अंदर की ओर घुमाया जा सकता है, एक्सएलपीई इन्सुलेशन परत को कुचलने और केबल को अपने नामित 35kV प्रदर्शन विनिर्देशों को पूरा करने में असमर्थ बना सकता है।
- खाई के बिस्तर और थर्मल रूप से स्थिर बैकफिलः
- चट्टान पर केबलों की प्रत्यक्ष बिछावन सख्ती से निषिद्ध है; रेत या स्क्रीन की गई मिट्टी की कम से कम 100 मिमी मोटी बिछावन परत स्थापित की जानी चाहिए।
- उच्च वोल्टेज ट्रांसमिशन परियोजनाओं में, आसपास की मिट्टी का थर्मल प्रतिरोध महत्वपूर्ण है।गर्मी के संचय को रोकने के लिए थर्मल स्थिर बैकफिल सामग्री का प्रयोग किया जाना चाहिए (जिससे विद्युत प्रतिरोध बढ़ सकता है और केबल सेवा जीवन कम हो सकता है).
- केबलों के ऊपर कंक्रीट सुरक्षा स्लैब या चेतावनी टेप लगाएं।
- केबल जोड़ों की गंभीरताः 35 केवी प्रणालियों के लिए, क्षेत्र जोड़ (केबल कनेक्शन बिंदु) सबसे कमजोर कड़ी हैं। स्थापना के दौरान पर्यावरण की स्थिति को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए,और संयुक्त विधानसभा के दौरान आर्द्रता के स्तर को निर्दिष्ट सीमाओं से नीचे रहना चाहिएतारों के हटाने के बिंदु पर विद्युत क्षेत्र के वितरण को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने के लिए योग्य कर्मियों द्वारा तनाव शंकु (या तनाव राहत शंकु) स्थापित किए जाने चाहिए।
- शीथ कनेक्शन और ग्राउंडिंगः मोटे स्टील के तारों और स्टील के टेपों को अंत में विश्वसनीय रूप से जोड़ा और ग्राउंड किया जाना चाहिए।35kV कंडक्टरों द्वारा कवच में प्रेरित परिसंचारी धाराओं को ओवरहीटिंग को रोकने के लिए ठीक से प्रबंधित किया जाना चाहिए.
इंजीनियरिंग FAQ
- प्रश्न: केवल स्टील के टेपों के बजाय मोटी स्टील के तारों का उपयोग क्यों किया जाता है?
उत्तर: स्टील के टेप पार्श्व दबाव (क्रशिंग) के प्रति उत्कृष्ट प्रतिरोध प्रदान करते हैं, लेकिन उनकी तन्यता शक्ति बहुत कम है। 35kV केबल भारी होते हैं और अक्सर स्थापना के दौरान लंबी दूरी की खींच की आवश्यकता होती है।मोटी इस्पात तार संरचनात्मक ढांचे के रूप में कार्य करते हैं, स्थापना के दौरान केबल के वजन को सहन करता है और आंतरिक केबल कोर को नुकसान से बचाता है। - प्रश्न: क्या YJV62/YJV72 केबलों को ऊर्ध्वाधर शाफ्ट में लगाया जा सकता है?
उत्तर: हाँ, लेकिन इस तरह के संयंत्रों में महत्वपूर्ण तन्य भार शामिल है। स्टील तार कवच संरचना विशेष रूप से इस उद्देश्य के लिए डिज़ाइन किया गया है।केबलों को नियमित अंतराल पर अपने वजन का समर्थन करने के लिए ठीक से सुरक्षित (क्लैम्प) किया जाना चाहिएक्लैंपों को बाहरी पीवीसी शीट को क्षतिग्रस्त नहीं करना चाहिए; अन्यथा, नमी घुस सकती है और स्टील टेप तक पहुंच सकती है, जिससे तेजी से जंग होती है। - डबल-लेयर बख्तरबंद गर्मी फैलाव को कैसे प्रभावित करता है?
उत्तर: धातु की परतों में अच्छी ताप चालकता होती है, जिससे रेडियल हीट डिस्पैशन में आसानी होती है।यदि कई बख्तरबंद केबलों को निकट निकटता में रखा जाता है, जैसे कि जब केबल नलिकाओं के भीतर कसकर बंडल किया जाता है, तो आपसी हीटिंग प्रभाव होता हैइस प्रकार, वर्तमान-वाहक क्षमता (नामित धारा) को समूह में केबलों की संख्या और आसपास की मिट्टी के थर्मल प्रतिरोध के आधार पर घटाया जाना चाहिए।
