हज़ारों मील दूर तक प्रकाश भेजना – हाई-वोल्टेज केबलों के रहस्य और नवाचार की खोज

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

उच्च-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 होता है, जबकि एल्यूमीनियम अपेक्षाकृत कम कीमत और वजन में हल्का होता है। ये कंडक्टर आमतौर पर लचीलेपन को बढ़ाने के लिए मल्टी-स्ट्रैंड ट्विस्टेड वायर के रूप में होते हैं।

इन्सुलेशन परत हाई-वोल्टेज केबल का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, जो करंट लीकेज को रोकने और कंडक्टर को बाहरी दुनिया से अलग करने में भूमिका निभाता है। आम इन्सुलेटिंग सामग्रियों में क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथिलीन (XLPE), ऑयल पेपर आदि शामिल हैं। XLPE में बेहतरीन विद्युत गुण, गर्मी प्रतिरोध और यांत्रिक शक्ति होती है, और आधुनिक हाई-वोल्टेज केबल में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

परिरक्षण परत को आंतरिक परिरक्षण और बाहरी परिरक्षण में विभाजित किया जाता है। आंतरिक परिरक्षण 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 परिरक्षण केबल पर बाहरी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के हस्तक्षेप को कम कर सकता है, और केबल को बाहरी दुनिया पर विद्युत चुम्बकीय प्रभाव डालने से भी रोक सकता है।

सुरक्षात्मक परत मुख्य रूप से केबल को यांत्रिक क्षति, रासायनिक जंग और पानी के प्रवेश जैसे बाहरी कारकों से होने वाले नुकसान से बचाती है। यह आमतौर पर धातु कवच और बाहरी म्यान से बना होता है। धातु कवच यांत्रिक शक्ति प्रदान कर सकता है, और बाहरी म्यान में जलरोधी और जंग-रोधी कार्य होते हैं।

2. उच्च-वोल्टेज केबलों का वर्गीकरण

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

इन्सुलेटिंग सामग्री के दृष्टिकोण से, ऊपर वर्णित XLPE केबल और ऑयल-पेपर केबल के अलावा, एथिलीन-प्रोपलीन रबर केबल भी हैं। ऑयल-पेपर केबल का एक लंबा इतिहास है, लेकिन उनके उच्च रखरखाव लागत और अन्य कारणों से, उन्हें धीरे-धीरे XLPE केबल 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. उच्च वोल्टेज केबल की विनिर्माण प्रक्रिया

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

कंडक्टर के निर्माण के लिए सबसे पहले तांबे या एल्यूमीनियम के कच्चे माल को खींचना, मोड़ना और अन्य प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है ताकि कंडक्टर की आयामी सटीकता और यांत्रिक गुणों को सुनिश्चित किया जा सके। घुमाव प्रक्रिया के दौरान, कंडक्टर की चालकता में सुधार करने के लिए स्ट्रैंड के स्ट्रैंड को बारीकी से व्यवस्थित किया जाना चाहिए।

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

परिरक्षण परत आमतौर पर धातु के तार बुनाई या धातु टेप लपेटकर बनाई जाती है। आंतरिक और बाहरी ढाल की विनिर्माण प्रक्रिया थोड़ी अलग है, लेकिन दोनों को परिरक्षण परत की अखंडता और अच्छे विद्युत कनेक्शन को सुनिश्चित करने की आवश्यकता है।

अंत में, सुरक्षात्मक परत के उत्पादन में धातु कवच का बिछाना और बाहरी आवरण का बाहर निकालना शामिल है। धातु कवच को केबल पर कसकर फिट होना चाहिए, और बाहरी आवरण के बाहर निकालने 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 चाहिए। उच्च इन्सुलेशन प्रतिरोध प्रभावी रूप से वर्तमान रिसाव को रोक सकता है, कम ढांकता हुआ नुकसान संचरण 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 सके।

यांत्रिक गुणों के संदर्भ में, केबल में पर्याप्त तन्य शक्ति, झुकने की त्रिज्या और प्रभाव प्रतिरोध होना चाहिए। स्थापना और संचालन के दौरान, केबल को खिंचाव, झुकने और बाहरी बल के 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। केबल संचालन के दौरान गर्मी उत्पन्न करेगा, खासकर जब उच्च भार के तहत चल रहा हो। इसलिए, केबल में अच्छा ताप 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। XLPE केबल में अपेक्षाकृत अच्छा ताप प्रतिरोध होता है और यह उच्च तापमान पर लंबे समय तक काम कर सकता है।
5. उच्च वोल्टेज केबलों की स्थापना और रखरखाव

स्थापना के संदर्भ में, सबसे पहले यह सुनिश्चित करने के लिए पथ की योजना बनाना है कि केबल बिछाने का मार्ग 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 उपकरणों 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 छीलना, साफ करना, जोड़ना और इन्सुलेट करना आवश्यक है। प्रत्येक चरण को प्रक्रिया आवश्यकताओं के अनुसार सख्ती से किया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि जोड़ के विद्युत और यांत्रिक गुण आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

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

6. उच्च वोल्टेज केबल की विफलता और पता लगाना

उच्च-वोल्टेज केबल की सामान्य विफलताओं में इन्सुलेशन टूटना, कंडक्टर का वियोग और जोड़ की विफलता शामिल है। इन्सुलेशन टूटना इन्सुलेशन की उम्र बढ़ने, आंशिक डिस्चार्ज या बाहरी ओवरवोल्टेज के कारण हो सकता है। कंडक्टर का वियोग आमतौर पर यांत्रिक बाहरी बल या दीर्घकालिक अधिभार के कारण होता है। जोड़ की विफलता खराब जोड़ निर्माण प्रक्रिया या संचालन के दौरान अत्यधिक गर्मी के कारण हो सकती है।

इन दोषों का पता लगाने के लिए, कई पहचान विधियाँ हैं। आंशिक डिस्चार्ज का पता लगाना एक आम तौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधि है। केबल में आंशिक डिस्चार्ज द्वारा 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 पता लगाया जा सके कि केबल में स्थानीय ओवरहीटिंग जैसी समस्याएँ हैं या नहीं।
7. विद्युत प्रणालियों में उच्च-वोल्टेज केबलों का अनुप्रयोग और विकास प्रवृत्ति

बिजली व्यवस्था में, शहरी बिजली ग्रिड परिवर्तन, बड़े बिजलीघरों की आउटगोइंग लाइनों, पनडुब्बी केबल ट्रांसमिशन और अन्य क्षेत्रों में उच्च वोल्टेज केबल का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। शहरी बिजली ग्रिड 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 बिजलीघरों 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 प्रवृत्तियाँ दिखाई हैं। एक है उच्च वोल्टेज स्तरों वाले केबलों का अनुसंधान और विकास और अनुप्रयोग। लंबी दूरी की बिजली संचरण की मांग में वृद्धि के साथ, अल्ट्रा-हाई वोल्टेज केबलों का विकास एक फोकस बन जाएगा। दूसरा है केबलों की बुद्धिमत्ता। केबल में सेंसर और अन्य उपकरणों को एकीकृत करके, केबल की ऑपरेटिंग स्थिति और गलती चेतावनी की वास्तविक समय की निगरानी प्राप्त की जा सकती है, जिससे केबल की ऑपरेटिंग विश्वसनीयता में सुधार होता है। तीसरा है पर्यावरण के अनुकूल केबलों का विकास। जैसे-जैसे पर्यावरण संरक्षण के लिए लोगों की आवश्यकताएं बढ़ती हैं, कम प्रदूषण वाले, पुनर्चक्रण योग्य केबल सामग्रियों का अनुसंधान और विकास भविष्य की विकास दिशा होगी।