તેલ અને ગેસથી ભરેલા ઉચ્ચ વોલ્ટેજ કેબલની ડિઝાઇન અને એપ્લિકેશન

અંડરગ્રાઉન્ડ હાઈ વોલ્ટેજ કેબલનો ઉપયોગ ઘણા વર્ષોથી વીજળીના પ્રસારણ માટે કરવામાં આવે છે અને વર્ષોથી ઘણી વિવિધ તકનીકો વિકસાવવામાં આવી છે.

ઇન્સ્યુલેટેડ ગેસ અને ઓઇલ પાઇપલાઇન્સમાં તકનીકી, પર્યાવરણીય અને ઓપરેશનલ લાક્ષણિકતાઓ હોય છે જે તેમને ખૂબ જ સારો વિકલ્પ બનાવે છે જ્યારે મર્યાદિત જગ્યામાં ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ટ્રાન્સમિશનની જરૂર હોય, ઉદાહરણ તરીકે જ્યારે તેનો ઉપયોગ કરવો અશક્ય હોય. ઓવરહેડ પાવર લાઇનો.

વોલ્ટેજ 400 kV માટે સ્પેનમાં ઉચ્ચ વોલ્ટેજ કેબલ

ગેસ અને ઓઇલ ઇન્સ્યુલેટેડ ટ્રાન્સમિશન કેબલ્સ (ઉચ્ચ દબાણવાળા ગેસ અને ઓઇલ કેબલ્સ) એ ઓવરહેડ લાઇન માટે સલામત અને લવચીક વિકલ્પ છે અને સમાન પાવર ટ્રાન્સમિશન પ્રદાન કરતી વખતે ઘણી ઓછી જગ્યા લે છે.

તેઓ લેન્ડસ્કેપ પર ઓછી અથવા કોઈ અસર કરતા નથી અને તેમના ન્યૂનતમ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઉત્સર્જનનો અર્થ એ છે કે તેનો ઉપયોગ ઇમારતોની નજીક અથવા તો ત્યાં પણ થઈ શકે છે, તેલ અને ગેસથી ભરેલા ઉચ્ચ વોલ્ટેજ કેબલને વિશાળ શ્રેણીના એપ્લિકેશન માટે ધ્યાનમાં લઈ શકાય છે.

ચુંબકીય સંકેત B જે આવા માળખાની નજીક માપી શકાય છે તે ખૂબ જ ઓછું છે, સમકક્ષ ઓવરહેડ લાઇન કરતાં ઘણું ઓછું છે. પાઈપોથી 5 મીટરના અંતરે તે 1 μT કરતા ઓછું છે.

તેઓ ભૂગર્ભ ઓવરહેડ લાઇન ચાલુ રાખવા, પાવર સ્ટેશનોને પાવર ગ્રીડ સાથે જોડવા અથવા મોટા ઔદ્યોગિક પ્લાન્ટોને સામાન્ય ગ્રીડ સાથે જોડવાના કોમ્પેક્ટ માર્ગ તરીકે પ્રદાન કરવા માટે યોગ્ય છે.

જ્યારે વધેલા દબાણ સાથે કેબલમાં ઉપયોગ થાય છે, ત્યારે કેબલ ઇન્સ્યુલેશનની ડાઇલેક્ટ્રિક તાકાત નોંધપાત્ર રીતે વધે છે, અને તેની જાડાઈ અને તે મુજબ, ખર્ચમાં ઘટાડો થાય છે. તેલ- અથવા ગેસથી ભરેલા કેબલમાં વધેલા દબાણ ઇન્સ્યુલેશનની અંદર હોલો કોર અથવા કેબલની સાથેના અન્ય નળીઓ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે અને જો કેબલ સ્ટીલની નળીમાં મૂકવામાં આવે તો તે ઇન્સ્યુલેશનની બહાર લાગુ થાય છે.

ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ગેસથી ભરેલા કેબલ સાથે કેબલ લાઇનનું બાંધકામ

ગેસથી ભરેલા કેબલ્સ પાણીથી અમલમાં મૂકાયેલા ઇન્સ્યુલેશનનો ઉપયોગ કરે છે, જેના સ્તરમાં દબાણ હેઠળ એક નિષ્ક્રિય ગેસ હોય છે, જે સારી વિદ્યુત લાક્ષણિકતાઓ અને ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા (નાઇટ્રોજન, SF6 ગેસ, વગેરે) ધરાવે છે. હવાને નાઇટ્રોજન અથવા SF6 ગેસ સાથે બદલવાથી ઇન્સ્યુલેશનનું ઓક્સિડેશન ટાળે છે.

દબાણની તીવ્રતા અનુસાર, કેબલને નીચા (0.7 - 1.5 એટીએમ), મધ્યમ (3 એટીએમ સુધી) અને ઉચ્ચ (12 - 15 એટીએમ) દબાણ સાથે અલગ પાડવામાં આવે છે. પ્રથમ બે પ્રકારના કેબલ મુખ્યત્વે 10 — 35 kV માટે ત્રણ-તબક્કાના બનેલા હોય છે, અને ઉચ્ચ-દબાણવાળા કેબલ્સ — 110 — 330 kV માટે સિંગલ-ફેઝ હોય છે.

110 kV માટે સિંગલ-કોર તેલથી ભરેલી કેબલ હોલો કોરની મધ્યમાં એક તેલ-સંચાલન ચેનલ સાથે અને 500 kV વોલ્ટેજ માટે - કોરમાં કેન્દ્રીય ચેનલ અને રક્ષણાત્મક આવરણ હેઠળની ચેનલો સાથે બનાવવામાં આવે છે.

ત્રણ તબક્કામાં તેલથી ભરેલી ડિઝાઇન

દબાણમાં વધારો કરવા માટે તેના પર રિઇન્ફોર્સિંગ મેટલ સ્ટ્રિપ્સ લગાવીને રક્ષણાત્મક શેલને મજબૂત કરવાની જરૂર છે, જે યોગ્ય કોટિંગ્સ દ્વારા કાટથી સુરક્ષિત છે, તેમજ ગેલ્વેનાઈઝ્ડ સ્ટીલ વાયરના બખ્તર દ્વારા.

તેલથી ભરેલી કેબલથી બનેલી આધુનિક ઉચ્ચ વોલ્ટેજ લાઇનનો મુખ્ય ગેરલાભ એ ખૂબ જ ખર્ચાળ અને જટિલ સહાયક સાધનોની જરૂરિયાત છે, જેમ કે: સપ્લાય ટેન્ક, પ્રેશર ટેન્ક, સ્ટોપ, કપ્લર્સ અને એન્ડ કનેક્ટર્સ.

સપ્લાય ટાંકી અને પ્રેશર ટાંકી ધરાવતા સપ્લાય ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરીને ગર્ભાધાન રચનાના જથ્થામાં ફેરફારનું વળતર હાથ ધરવામાં આવે છે. ફીડ ટાંકીઓ એ સુનિશ્ચિત કરે છે કે દબાણમાં થોડો ફેરફાર સાથે કેબલની અંદર અથવા બહાર મોટી માત્રામાં તેલ આપવામાં આવે છે અને પ્રેશર ટાંકી તેલના જથ્થામાં કોઈપણ ફેરફાર સાથે કેબલમાં દબાણ જાળવી રાખે છે.

તેલ વર્તમાન-વહન વાયરની કેન્દ્રિય ચેનલ સાથે કેબલ સાથે ફરે છે. કેબલ લાઇનને અલગ મેક-અપ ભાગોમાં બુશિંગ્સને મર્યાદિત કરીને વિભાજિત કરવામાં આવે છે.

તેલથી ભરેલી કેબલની સૌથી મજબૂત હરીફ દબાણયુક્ત ગેસ કેબલ છે. તેલથી ભરેલા ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ગેસથી ભરેલા કેબલની તુલનામાં, તેને નીચા લાઇન બાંધકામ ખર્ચની જરૂર છે, તેને જટિલ સહાયક સાધનોની જરૂર નથી, અને તે ઇન્સ્ટોલેશન અને ઓપરેશન બંનેમાં ખૂબ જ સરળ છે.

ગેસથી ભરેલા કેબલ્સ સાથે ત્રણ-તબક્કાની લાઇનની સ્થાપના

તેલથી ભરેલા કેબલ્સની તુલનામાં ગેસથી ભરેલા કેબલનો મુખ્ય ફાયદો એ છે કે ગેસ સાથેની કેબલ લાઇનને સપ્લાય કરવાની સરળતા, ઢાળવાળા અને ઊભા માર્ગો પર કેબલ નાખવાની શક્યતા.

વોલ્ટેજ 10 — 35 kV માટે ગેસથી ભરેલા કેબલનો સૌથી વધુ ઉપયોગ થાય છે.110 kV અને તેનાથી વધુના વોલ્ટેજ પર, તેલથી ભરેલા કેબલોની સરખામણીમાં ગેસથી ભરેલા કેબલમાં આવેગ શક્તિ ઓછી હોય છે અને થર્મલ પ્રતિકાર વધારે હોય છે. તેથી, આ કેબલનો ઉપયોગ આપણા દેશમાં ભાગ્યે જ 110 kV અને તેથી વધુના વોલ્ટેજ પર થાય છે.

યુરોપિયન દેશોમાં, તેનાથી વિપરિત, ગેસથી ભરેલા કેબલ (ગેસ-ઇન્સ્યુલેટેડ ટ્રાન્સમિશન લાઇન્સ, જીઆઇએલ) કરતાં તેલ ભરેલા કેબલ (ઓઇલ ફિલ્ડ કેબલ)નો ઉપયોગ ઓછો થાય છે.

લગભગ 70 ના દાયકામાં યુરોપમાં આ તકનીક લાગુ થવાનું શરૂ થયું. તે ખાસ કરીને શહેરી વાતાવરણમાં ઉચ્ચ વોલ્ટેજ નેટવર્કને દફનાવવાની શક્યતા પૂરી પાડવા માટે રચાયેલ છે. હાલમાં, 500 kV સુધીના વોલ્ટેજ માટે ગેસથી ભરેલા કેબલનો ઉપયોગ કરીને ઘણા પૂર્ણ થયેલા પ્રોજેક્ટ્સ છે.

ગેસથી ભરેલા કેબલનો ફાયદો એ છે કે દબાણમાં કટોકટીના ઘટાડાની સ્થિતિમાં સલામતીનું પ્રમાણમાં મોટું માર્જિન છે, જે દબાણ ઘટે ત્યારે તેને તરત જ ડિસ્કનેક્ટ થવા દે છે.

ગેસથી ભરેલી કેબલ ડિઝાઇન

પ્રેશર ઓઈલ હેઠળ સ્ટીલની પાઈપલાઈનમાં કેબલ્સ એ ત્રણ સિંગલ-કોર કેબલ હોય છે જેમાં ખનિજ અથવા સિન્થેટીક ઓઈલ (લીડ શીથ વગર) થી ગર્ભિત પેપર ઇન્સ્યુલેશન હોય છે, જે 15 એટીએમ સુધી પ્રેશર ઓઈલ સાથે સ્ટીલની પાઈપલાઈનમાં સ્થિત હોય છે.

સામાન્ય રીતે, વધુ ચીકણું તેલનો ઉપયોગ ઇન્સ્યુલેશનને ગર્ભિત કરવા માટે થાય છે, અને ઓછા ચીકણા તેલનો ઉપયોગ પાઇપલાઇન ભરવા માટે થાય છે. દબાણયુક્ત તેલ સાથે સ્ટીલની પાઇપલાઇન્સમાં આવી કેબલ લાઇનનો ઉપયોગ 110 - 220 kV ના વોલ્ટેજ માટે થાય છે.

ઇન્સ્યુલેશનને મેટલાઇઝ્ડ પેપર અથવા છિદ્રિત કોપર સ્ટ્રીપ્સથી બનેલી સ્ક્રીનથી આવરી લેવામાં આવે છે, જેના પર સીલિંગ કોટિંગ લાગુ કરવામાં આવે છે - પોલિઇથિલિન આવરણ કે જે પરિવહન દરમિયાન કેબલમાં ભેજને પ્રવેશતા અટકાવે છે.

બે અથવા ત્રણ અર્ધ-ગોળાકાર કાંસ્ય અથવા તાંબાના વાયરને સીલિંગ કોટિંગ પર સર્પાકાર રીતે લાગુ કરવામાં આવે છે, જે કેબલને નળીમાં ખેંચવાની સુવિધા આપવા માટે રચાયેલ છે, વધુમાં, તેઓ તબક્કાઓને એકબીજાથી ચોક્કસ અંતરે રાખે છે, જે સુધારે છે. તેલનું પરિભ્રમણ અને પાઇપલાઇન સાથે કેબલ સ્ક્રીનના વિદ્યુત સંપર્કની ખાતરી કરે છે.

સ્ટીલ ટ્યુબ, જે કેબલમાં દબાણ જાળવી રાખે છે, તે યાંત્રિક નુકસાન સામે વિશ્વસનીય રક્ષણ છે. ઇન્સ્યુલેશન પર તેલનું દબાણ પોલિઇથિલિન આવરણ દ્વારા સ્થાનાંતરિત થાય છે.

ઓવરહેડથી કેબલ સંક્રમણ

ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ કેબલનો નબળો બિંદુ સામાન્ય રીતે કનેક્ટર્સ છે. ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ કેબલ લાઇનના વિકાસમાં મુખ્ય કાર્યોમાંનું એક એ કનેક્ટરનું નિર્માણ છે જે ઇન્સ્ટોલેશન માટે અનુકૂળ છે અને તેની ઇલેક્ટ્રિકલ તાકાત છે જે કેબલ કરતા ઓછી નથી.

કેબલ લાઇનના છેડે એન્ડ કનેક્ટર્સ ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે, અને સેમી-સ્ટોપ કનેક્ટર્સ લાઇનના દર 1 - 1.5 કિમી પર ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે (તેઓ પાઇપલાઇનના અડીને આવેલા ભાગો વચ્ચે તેલના મુક્ત વિનિમયને અટકાવે છે).

પાઈપલાઈનમાં પ્રીસેટ ઓઈલ પ્રેશર ઓટોમેટિક ઓપરેટિંગ યુનિટ દ્વારા જાળવવામાં આવે છે જે જ્યારે દબાણ ઘટે છે ત્યારે પાઈપલાઈનને ઓઈલ સપ્લાય કરે છે અને જ્યારે દબાણ વધે ત્યારે વધારાનું ઓઈલ દૂર કરે છે.

તેલથી ભરેલા કેબલના કનેક્ટર્સમાં, વર્તમાન વહન કરતા વાયરનું વિદ્યુત જોડાણ અને કેબલની તેલ ચેનલોનું જોડાણ થાય છે.

કોરોને એકસાથે દબાવવામાં આવે છે અને હોલો સ્ટીલ ટ્યુબ દ્વારા ઓઇલ ચેનલની સાતત્યની ખાતરી કરવામાં આવે છે (તેલની હાજરીને કારણે વેલ્ડિંગ અથવા બ્રેઝિંગની મંજૂરી નથી).

ગ્રાઉન્ડ કવચ (ટીનવાળી કોપર વેણી) બુશિંગની સમગ્ર લંબાઈ સાથે લાગુ કરવામાં આવે છે, અને બુશિંગની બહાર મેટલ હાઉસિંગમાં બંધ કરવામાં આવે છે.

તેલ ભરેલી ઉચ્ચ વોલ્ટેજ કેબલની કેબલ બુશીંગ

પ્રેશરાઇઝ્ડ ગેસ સ્ટીલ પાઇપલાઇનમાં કેબલ્સ અગાઉની ડિઝાઇનથી અલગ પડે છે માત્ર તેમાં ખનિજ અથવા કૃત્રિમ તેલને બદલે, પાઇપલાઇન સંકુચિત નિષ્ક્રિય ગેસ, સામાન્ય રીતે લગભગ 12-15 એટીએમના દબાણે નાઇટ્રોજનથી ભરેલી હોય છે. આવા કેબલનો ફાયદો એ લાઇન સપ્લાય સિસ્ટમના નોંધપાત્ર સરળીકરણ અને ખર્ચમાં ઘટાડો છે.

કેબલ ઇન્સ્યુલેશન માત્ર ઔદ્યોગિક ફ્રિક્વન્સી વોલ્ટેજના સતત સંપર્કમાં જ નહીં, પણ ઇમ્પલ્સ વોલ્ટેજના સંપર્કમાં આવે છે, કારણ કે કેબલ સીધા ઓવરહેડ લાઇન અથવા ખુલ્લા સબસ્ટેશન અને સ્વીચગિયર્સના ઇલેક્ટ્રિકલ સાધનો સાથે જોડાયેલા હોય છે જે અસરોને સમજે છે. વાતાવરણીય તરંગો. 

તેલથી ભરેલા કેબલની આવેગ શક્તિ ગેસથી ભરેલા કેબલ કરતા વધારે હોય છે, તેમાં તેલ અથવા ગેસના દબાણના મૂલ્યોને ધ્યાનમાં લીધા વિના. કોઈપણ પ્રકારની કેબલ માટે, પેપર સ્ટ્રીપ્સની જાડાઈને ઘટાડીને ઇમ્પલ્સ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ વધારી શકાય છે, એટલે કે. તેમની વચ્ચેના અંતરને ઘટાડીને. તેલથી ભરેલા કેબલ અથવા બાહ્ય ગેસના દબાણ હેઠળના કેબલ, જ્યાં ઇન્સ્યુલેશનમાં ગાબડાઓ ગર્ભિત સંયોજનથી ભરેલા હોય છે, તેમાં સૌથી વધુ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ હોય ​​છે.

ભૂગર્ભ મેનીફોલ્ડ (ટનલ) માં ગેસથી ભરેલા ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ કેબલને સરળતાથી કેબલ વચ્ચે ખસેડી શકાય છે, પરંતુ આ પ્રકારના ઇન્સ્ટોલેશનને લગભગ કોઈ જાળવણીની જરૂર નથી.

હાઇ-પ્રેશર ગેસ અને ઓઇલ-ઇન્સ્યુલેટેડ કેબલ પાઇપલાઇન્સે તેમની તકનીકી વિશ્વસનીયતા ઘણા દાયકાઓથી સાબિત કરી દીધી છે, કારણ કે તેઓ તેમની ખૂબ સારી ટ્રાન્સમિશન લાક્ષણિકતાઓ ઉપરાંત, ઓપરેશનમાં અને ભંગાણની સ્થિતિમાં પણ અસાધારણ સલામતી પ્રદાન કરે છે.

ઓપરેશન દરમિયાન કેબલ લાઇનના ઇન્સ્યુલેશનની સ્થિતિ નિવારક પરીક્ષણો દ્વારા તપાસવામાં આવે છે, જે ઇન્સ્યુલેશનની અખંડિતતાના ગંભીર ઉલ્લંઘન અને તેમાં ખામીઓ (તબક્કો ગ્રાઉન્ડિંગ, વાયર બ્રેક્સ, વગેરે) ને ઓળખવાનું શક્ય બનાવે છે. ઇન્સ્યુલેશન પ્રતિકાર, લિકેજ કરંટ, ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન કોણ, વગેરે માપો.

એ નોંધવું જોઇએ કે કેબલ લાઇનના ઇન્સ્યુલેશન માટે, નિવારક પરીક્ષણો એ ઇન્સ્યુલેશનમાં ખામીયુક્ત ફોલ્લીઓ શોધવા માટેની એકમાત્ર પદ્ધતિ છે, કારણ કે કેબલ લાઇન નિરીક્ષણ અને નિવારક સમારકામ માટે અગમ્ય છે. તેથી, કેબલ લાઇનના ઇન્સ્યુલેશનના નિવારક પરીક્ષણે કેબલના ઇન્સ્યુલેશનમાં ખામીઓને ઝડપથી ઓળખવી જોઈએ અને તેથી નેટવર્કની કટોકટીને ઘટાડવી જોઈએ.

લેખ ઉપરાંત - સિમેન્સ ગેસ ટ્રાન્સમિશન લાઇન વિકસાવી રહી છે

નવી લાઇન સિસ્ટમ દીઠ પાંચ ગીગાવોટ (જીડબલ્યુ) પાવર ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે. જર્મનીનું ફેડરલ મિનિસ્ટ્રી ઑફ ઇકોનોમિક અફેર્સ એન્ડ એનર્જી આ ડેવલપમેન્ટ પ્રોજેક્ટ માટે 3.78 મિલિયન યુરો આપી રહ્યું છે.

સીધા વર્તમાન વિદ્યુત વાયરો હાલની ગેસ-ઇન્સ્યુલેટેડ ટ્રાન્સમિશન લાઇન (TL)ની ટેક્નોલોજી પર આધારિત હશે, જેમાં બે કેન્દ્રિત એલ્યુમિનિયમ પાઈપોનો સમાવેશ થાય છે. વાયુઓના મિશ્રણનો ઉપયોગ ઇન્સ્યુલેટીંગ માધ્યમ તરીકે થાય છે. અત્યાર સુધી, ગેસ-ઇન્સ્યુલેટેડ કેબલ લાઇન માત્ર વૈકલ્પિક પ્રવાહ માટે જ ઉપલબ્ધ હતી.

જો 2050 સુધીમાં જર્મનીની 80% વીજળીની માંગ નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતો દ્વારા પૂરી કરવી હોય તો ટ્રાન્સમિશન નેટવર્કનું વિસ્તરણ જરૂરી છે.

વીજળી ઉત્પન્ન કરી પવન ચક્કી દેશના ઉત્તરીય ભાગમાં અને જર્મનીના દરિયાકાંઠે, જર્મનીના દક્ષિણ ભાગમાં નૂર કેન્દ્રો સુધી શક્ય તેટલી અસરકારક રીતે પરિવહન કરવું પડશે.DC ટ્રાન્સમિશન આ માટે શ્રેષ્ઠ અનુકુળ છે કારણ કે AC ટ્રાન્સમિશનની તુલનામાં તેના ઓછા વિદ્યુત નુકસાનને કારણે.

હાઈ વોલ્ટેજ ડાયરેક્ટ કરંટ (HVDC) નો ઉપયોગ કરીને નેટવર્ક ડેવલપમેન્ટ ઓવરહેડ ટ્રાન્સમિશન લાઈનો અને ગેસ-ઈન્સ્યુલેટેડ ડાયરેક્ટ કરંટ ટ્રાન્સમિશન લાઈનોનો ઉપયોગ કરીને અમુક વિસ્તારોમાં ભૂગર્ભમાં નાખવામાં આવે છે તે થ્રી-ફેઝ ટેક્નોલોજી કરતાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછા સંસાધનોનો ઉપયોગ કરીને સાકાર કરી શકાય છે.

"જર્મનીના નવા વીજળી માળખામાં સંક્રમણ માટે ભૂગર્ભ ડાયરેક્ટ કરંટ ટ્રાન્સમિશન આવશ્યક છે, કારણ કે તેનો વિકાસ શરૂઆતમાં જર્મનીમાં થશે. બાદમાં, અન્ય EU દેશો અથવા વિશ્વભરના અન્ય દેશોની પૂછપરછ તદ્દન શક્ય બનશે. કોઈ પણ સંજોગોમાં, સીધી વર્તમાન ગેસ ટ્રાન્સમિશન લાઇનના વિકાસ સાથે, જર્મની ભાવિ ટ્રાન્સમિશન સિસ્ટમ્સની ડિઝાઇનમાં અગ્રણી ભૂમિકા ભજવશે," સિમેન્સ એનર્જી મેનેજમેન્ટ ખાતે ગેસ ટ્રાન્સમિશન સિસ્ટમ્સ માટે જવાબદાર ડેનિસ ઇમામોવિકે જણાવ્યું હતું.