हज़ारों मील तक प्रकाश भेजना - हाई-वोल्टेज केबलों के रहस्य और नवीनता की खोज

आधुनिक बिजली प्रणालियों में, उच्च-वोल्टेज केबल एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। शहरों में भूमिगत बिजली ग्रिडों से लेकर पहाड़ों और नदियों के पार लंबी दूरी की ट्रांसमिशन लाइनों तक, उच्च-वोल्टेज केबल विद्युत ऊर्जा का कुशल, स्थिर और सुरक्षित संचरण सुनिश्चित करते हैं। यह लेख उनकी संरचना, वर्गीकरण, विनिर्माण प्रक्रिया, प्रदर्शन विशेषताओं, स्थापना और रखरखाव सहित उच्च-वोल्टेज केबलों से संबंधित विभिन्न प्रौद्योगिकियों का गहराई से पता लगाएगा।
1. उच्च वोल्टेज केबलों की बुनियादी संरचना

हाई-वोल्टेज केबल मुख्य रूप से कंडक्टर, इन्सुलेशन परतों, परिरक्षण परतों और सुरक्षात्मक परतों से बने होते हैं।

कंडक्टर करंट के लिए ट्रांसमिशन चैनल है और आमतौर पर तांबे या एल्यूमीनियम से बना होता है। तांबे में अच्छी चालकता और लचीलापन है, जबकि एल्यूमीनियम अपेक्षाकृत कम लागत और वजन में हल्का है। लचीलेपन को बढ़ाने के लिए ये कंडक्टर आमतौर पर मल्टी-स्ट्रैंड ट्विस्टेड तारों के रूप में होते हैं।

इन्सुलेशन परत हाई-वोल्टेज केबल का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, जो वर्तमान रिसाव को रोकने और कंडक्टर को बाहरी दुनिया से अलग करने में भूमिका निभाती है। सामान्य इंसुलेटिंग सामग्रियों में क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथाइलीन (XLPE), ऑयल पेपर आदि शामिल हैं। XLPE में उत्कृष्ट विद्युत गुण, गर्मी प्रतिरोध और यांत्रिक शक्ति है, और आधुनिक उच्च-वोल्टेज केबलों में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

परिरक्षण परत को आंतरिक परिरक्षण और बाहरी परिरक्षण में विभाजित किया गया है। आंतरिक ढाल का उपयोग विद्युत क्षेत्र को एक समान बनाने और स्थानीय निर्वहन को इन्सुलेशन परत को नुकसान पहुंचाने से रोकने के लिए किया जाता है; बाहरी ढाल केबल पर बाहरी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के हस्तक्षेप को कम कर सकती है, और केबल को बाहरी दुनिया पर विद्युत चुम्बकीय प्रभाव पड़ने से भी रोक सकती है।

सुरक्षात्मक परत मुख्य रूप से केबल को यांत्रिक क्षति, रासायनिक संक्षारण और पानी के घुसपैठ जैसे बाहरी कारकों से होने वाली क्षति से बचाती है। यह आमतौर पर धातु कवच और बाहरी आवरण से बना होता है। धातु कवच यांत्रिक शक्ति प्रदान कर सकता है, और बाहरी आवरण में जलरोधक और जंग-रोधी कार्य होते हैं।

2. उच्च वोल्टेज केबलों का वर्गीकरण

वोल्टेज स्तर के अनुसार, उच्च-वोल्टेज केबलों को मध्यम-वोल्टेज केबल (आमतौर पर 3-35kV), उच्च-वोल्टेज केबल (35-110kV), अल्ट्रा-हाई-वोल्टेज केबल (110-500kV) और अल्ट्रा-हाई में विभाजित किया जा सकता है। -वोल्टेज केबल (500kV से ऊपर)। विभिन्न वोल्टेज स्तरों के केबल संरचनात्मक डिजाइन, इन्सुलेशन आवश्यकताओं आदि में भिन्न होते हैं।

इन्सुलेशन सामग्री के दृष्टिकोण से, ऊपर उल्लिखित एक्सएलपीई केबल और ऑयल-पेपर केबल के अलावा, एथिलीन-प्रोपलीन रबर केबल भी हैं। ऑयल-पेपर केबलों का एक लंबा इतिहास है, लेकिन उनकी उच्च रखरखाव लागत और अन्य कारणों से, उन्हें धीरे-धीरे एक्सएलपीई केबलों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है। एथिलीन प्रोपलीन रबर केबल में अच्छा लचीलापन और मौसम प्रतिरोध होता है, और यह कुछ विशेष अवसरों के लिए उपयुक्त है।
3. हाई-वोल्टेज केबल की विनिर्माण प्रक्रिया

हाई-वोल्टेज केबल का निर्माण एक जटिल और नाजुक प्रक्रिया है।

कंडक्टरों के निर्माण के लिए सबसे पहले कंडक्टर की आयामी सटीकता और यांत्रिक गुणों को सुनिश्चित करने के लिए तांबे या एल्यूमीनियम कच्चे माल को खींचने, मोड़ने और अन्य प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। घुमाने की प्रक्रिया के दौरान, कंडक्टर की चालकता में सुधार के लिए धागों के धागों को बारीकी से व्यवस्थित किया जाना चाहिए।

इन्सुलेशन परत को बाहर निकालना प्रमुख चरणों में से एक है। एक्सएलपीई इन्सुलेशन परत के लिए, एक्सएलपीई सामग्री को उच्च तापमान पर बाहर निकाला जाता है और कंडक्टर पर समान रूप से लपेटा जाता है। एक्सट्रूज़न प्रक्रिया के दौरान, इन्सुलेशन परत की गुणवत्ता और मोटाई की एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए तापमान, दबाव और एक्सट्रूज़न गति जैसे मापदंडों को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए।

परिरक्षण परत आमतौर पर धातु के तार की बुनाई या धातु टेप लपेटकर बनाई जाती है। आंतरिक और बाहरी ढालों की निर्माण प्रक्रियाएँ थोड़ी भिन्न होती हैं, लेकिन दोनों को परिरक्षण परत की अखंडता और अच्छे विद्युत कनेक्शन को सुनिश्चित करने की आवश्यकता होती है।

अंत में, सुरक्षात्मक परत के उत्पादन में धातु कवच बिछाना और बाहरी आवरण को बाहर निकालना शामिल है। धातु कवच को केबल पर कसकर फिट होना चाहिए, और बाहरी आवरण के बाहर निकलने से बुलबुले और दरार जैसे दोषों के बिना एक चिकनी उपस्थिति सुनिश्चित होनी चाहिए।
4. उच्च-वोल्टेज केबलों की प्रदर्शन विशेषताएँ

विद्युत प्रदर्शन के संदर्भ में, उच्च-वोल्टेज केबलों में उच्च इन्सुलेशन प्रतिरोध, कम ढांकता हुआ नुकसान और अच्छा वोल्टेज प्रतिरोध होना आवश्यक है। उच्च इन्सुलेशन प्रतिरोध प्रभावी ढंग से वर्तमान रिसाव को रोक सकता है, कम ढांकता हुआ नुकसान ट्रांसमिशन के दौरान विद्युत ऊर्जा के नुकसान को कम करता है, और अच्छा वोल्टेज प्रतिरोध यह सुनिश्चित करता है कि केबल उच्च-वोल्टेज वातावरण में सुरक्षित रूप से काम कर सकता है।

यांत्रिक गुणों के संदर्भ में, केबल में पर्याप्त तन्य शक्ति, झुकने वाली त्रिज्या और प्रभाव प्रतिरोध होना चाहिए। स्थापना और संचालन के दौरान, केबल को खिंचाव, झुकने और बाहरी बल प्रभाव के अधीन किया जा सकता है। यदि यांत्रिक गुण अपर्याप्त हैं, तो केबल को नुकसान पहुंचाना आसान है।

थर्मल प्रदर्शन भी एक महत्वपूर्ण पहलू है. ऑपरेशन के दौरान केबल गर्मी उत्पन्न करेगी, खासकर जब उच्च भार के तहत चल रही हो। इसलिए, केबल में अच्छा गर्मी प्रतिरोध होना चाहिए और इन्सुलेशन उम्र बढ़ने जैसी समस्याओं के बिना एक निश्चित तापमान सीमा के भीतर सामान्य रूप से काम करने में सक्षम होना चाहिए। एक्सएलपीई केबल में अपेक्षाकृत अच्छा गर्मी प्रतिरोध होता है और यह उच्च तापमान पर लंबे समय तक काम कर सकता है।
5. हाई-वोल्टेज केबलों की स्थापना और रखरखाव

स्थापना के संदर्भ में, पहली बात यह सुनिश्चित करने के लिए पथ की योजना बनाना है कि केबल बिछाने का पथ उचित और सुरक्षित है। बिछाने की प्रक्रिया के दौरान, केबल के अत्यधिक खिंचाव, झुकने और बाहर निकलने से बचने के लिए सावधानी बरतनी चाहिए। लंबी दूरी की केबल बिछाने के लिए, आमतौर पर निर्माण में सहायता के लिए केबल कन्वेयर जैसे उपकरण का उपयोग किया जाता है।

केबल जोड़ों का उत्पादन स्थापना प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण कड़ी है। जोड़ की गुणवत्ता सीधे केबल की परिचालन विश्वसनीयता को प्रभावित करती है। जोड़ बनाते समय, केबल को हटाना, साफ करना, कनेक्ट करना और इंसुलेट करना आवश्यक होता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि जोड़ के विद्युत और यांत्रिक गुण आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, प्रत्येक चरण को प्रक्रिया आवश्यकताओं के अनुसार सख्ती से पूरा करने की आवश्यकता है।

उच्च-वोल्टेज केबलों के दीर्घकालिक स्थिर संचालन के लिए रखरखाव कार्य आवश्यक है। नियमित निरीक्षण से तुरंत पता लगाया जा सकता है कि केबल का स्वरूप क्षतिग्रस्त है या शीथ क्षतिग्रस्त है। साथ ही, कुछ परीक्षण उपकरणों का उपयोग केबल के इन्सुलेशन प्रदर्शन और आंशिक डिस्चार्ज का परीक्षण करने के लिए भी किया जा सकता है। यदि समस्याएँ पाई जाती हैं, तो उन्हें समय पर मरम्मत या प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए।

6. हाई-वोल्टेज केबलों की विफलता और पता लगाना

हाई-वोल्टेज केबलों की सामान्य विफलताओं में इन्सुलेशन टूटना, कंडक्टर का वियोग, और संयुक्त विफलता शामिल हैं। इन्सुलेशन टूटना इन्सुलेशन उम्र बढ़ने, आंशिक निर्वहन, या बाहरी ओवरवॉल्टेज के कारण हो सकता है। कंडक्टर वियोग आमतौर पर यांत्रिक बाहरी बल या दीर्घकालिक अधिभार के कारण होता है। जोड़ की विफलता खराब जोड़ निर्माण प्रक्रिया या ऑपरेशन के दौरान गंभीर हीटिंग के कारण हो सकती है।

इन दोषों का पता लगाने के लिए, कई पहचान विधियाँ हैं। आंशिक निर्वहन का पता लगाना आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधि है। केबल में आंशिक डिस्चार्ज से उत्पन्न सिग्नल का पता लगाकर यह निर्धारित किया जा सकता है कि केबल के अंदर इन्सुलेशन दोष हैं या नहीं। झेलने योग्य वोल्टेज परीक्षण केबल की झेलने योग्य वोल्टेज क्षमता का पता लगा सकता है और संभावित इन्सुलेशन समस्याओं का पता लगा सकता है। इसके अलावा, इन्फ्रारेड थर्मल इमेजिंग तकनीक केबल की सतह पर तापमान वितरण का पता लगा सकती है, ताकि यह पता लगाया जा सके कि केबल में स्थानीय ओवरहीटिंग जैसी समस्याएं हैं या नहीं।
7. विद्युत प्रणालियों में उच्च-वोल्टेज केबलों का अनुप्रयोग और विकास की प्रवृत्ति

बिजली प्रणालियों में, उच्च-वोल्टेज केबलों का व्यापक रूप से शहरी पावर ग्रिड परिवर्तन, बड़े बिजली स्टेशनों की आउटगोइंग लाइनों, पनडुब्बी केबल ट्रांसमिशन और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। शहरी बिजली ग्रिडों में, सीमित स्थान के कारण, भूमिगत केबलों के उपयोग से जगह की बचत हो सकती है और शहर की सुंदरता में सुधार हो सकता है। बड़े बिजली स्टेशनों की आउटगोइंग लाइनों को दूर के सबस्टेशनों तक बिजली पहुंचाने के लिए उच्च-वोल्टेज केबलों के उपयोग की आवश्यकता होती है। पनडुब्बी केबल ट्रांसमिशन क्रॉस-सी पावर ट्रांसमिशन का एहसास कर सकता है और द्वीपों और तटीय क्षेत्रों के लिए स्थिर बिजली आपूर्ति प्रदान कर सकता है।

बिजली प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास के साथ, उच्च-वोल्टेज केबलों ने भी कुछ विकास रुझान दिखाए हैं। एक उच्च वोल्टेज स्तर वाले केबलों का अनुसंधान और विकास और अनुप्रयोग है। लंबी दूरी की विद्युत पारेषण की मांग में वृद्धि के साथ, अल्ट्रा-हाई वोल्टेज केबलों के विकास पर ध्यान केंद्रित किया जाएगा। दूसरा है केबलों की बुद्धिमत्ता। सेंसर और अन्य उपकरणों को केबल में एकीकृत करके, केबल की परिचालन स्थिति और गलती की चेतावनी की वास्तविक समय की निगरानी प्राप्त की जा सकती है, जिससे केबल की परिचालन विश्वसनीयता में सुधार होता है। तीसरा है पर्यावरण अनुकूल केबलों का विकास। जैसे-जैसे पर्यावरण संरक्षण के लिए लोगों की आवश्यकताएं बढ़ती हैं, कम प्रदूषण, पुनर्चक्रण योग्य केबल सामग्री का अनुसंधान और विकास भविष्य की विकास दिशा होगी।