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

आधुनिक बिजली प्रणालियों में, उच्च-वोल्टेज केबल 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 विद्युत ऊर्जा का कुशल, स्थिर और सुरक्षित संचरण सुनिश्चित करते हैं। यह लेख उच्च-वोल्टेज केबलों से संबंधित विभिन्न तकनीकों, जैसे उनकी संरचना, वर्गीकरण, निर्माण प्रक्रिया, प्रदर्शन विशेषताएँ, स्थापना और रखरखाव, का गहन अध्ययन करेगा।
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 धारा का संचरण चैनल होता है और आमतौर पर तांबे या एल्यूमीनियम से बना होता है। तांबे में अच्छी चालकता और लचीलापन होता है, जबकि एल्यूमीनियम अपेक्षाकृत कम लागत वाला और वजन में हल्का होता है। ये कंडक्टर आमतौर पर लचीलेपन को बढ़ाने के लिए बहु-स्ट्रैंड मुड़े हुए तारों के रूप में होते हैं।

इंसुलेशन परत उच्च-वोल्टेज केबल का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, जो करंट लीकेज को रोकने और कंडक्टर को बाहरी दुनिया से अलग रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। आम इंसुलेटिंग सामग्रियों में क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथाइलीन (XLPE), ऑयल पेपर आदि शामिल हैं। XLPE में उत्कृष्ट विद्युत गुण, ऊष्मा प्रतिरोध और यांत्रिक शक्ति होती है, और इसका उपयोग आधुनिक उच्च-वोल्टेज केबलों में व्यापक रूप से किया जाता है।

परिरक्षण परत को आंतरिक परिरक्षण और बाहरी परिरक्षण में विभाजित किया गया है। आंतरिक परिरक्षण का उपयोग विद्युत क्षेत्र को एकसमान बनाने और स्थानीय डिस्चार्ज को इन्सुलेशन परत को नुकसान पहुँचाने 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 संक्षारण और जल प्रवेश जैसे बाहरी कारकों से होने वाले नुकसान से बचाती है। यह आमतौर पर धातु कवच और बाहरी आवरण से बनी होती है। धातु कवच यांत्रिक शक्ति प्रदान कर सकता है, और बाहरी आवरण में जलरोधी और संक्षारण-रोधी गुण होते हैं।

2. उच्च-वोल्टेज केबलों का वर्गीकरण

वोल्टेज स्तर के अनुसार, उच्च-वोल्टेज केबलों को मध्यम-वोल्टेज केबलों (सामान्यतः 3-35kV), उच्च-वोल्टेज केबलों (35-110kV), अति-उच्च-वोल्टेज केबलों (110-500kV) और अति-उच्च-वोल्टेज केबलों (500kV से ऊपर) में विभाजित किया जा सकता है। विभिन्न वोल्टेज स्तरों के केबलों की संरचनात्मक डिज़ाइन, इन्सुलेशन आवश्यकताएँ आदि अलग-अलग होती हैं।

इंसुलेटिंग सामग्रियों के दृष्टिकोण से, ऊपर उल्लिखित XLPE केबल और ऑयल-पेपर केबल के अलावा, एथिलीन-प्रोपलीन रबर केबल भी हैं। ऑयल-पेपर केबल का एक लंबा इतिहास रहा है, लेकिन उच्च रखरखाव लागत और अन्य कारणों से, इन्हें 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 निर्माण प्रक्रिया

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

कंडक्टरों के निर्माण के लिए सबसे पहले तांबे या एल्युमीनियम के कच्चे माल को खींचना, मोड़ना और अन्य प्रक्रियाओं से गुजरना पड़ता है ताकि कंडक्टर की आयामी सटीकता और यांत्रिक गुण सुनिश्चित हो सकें। घुमाने की प्रक्रिया के दौरान, कंडक्टर की चालकता में सुधार के लिए तारों के तारों को बारीकी से व्यवस्थित किया जाना चाहिए।

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

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

अंत में, सुरक्षात्मक परत के निर्माण में धातु कवच बिछाना और बाहरी आवरण को बाहर निकालना शामिल है। धातु कवच केबल पर पूरी तरह से फिट होना चाहिए, और बाहरी आवरण को बाहर निकालने से यह सुनिश्चित होना चाहिए कि यह बिना किसी बुलबुले और दरार जैसे दोषों के एक चिकनी उपस्थिति प्रदान करे।
4. उच्च-वोल्टेज केबलों की प्रदर्शन विशेषताएँ

विद्युत प्रदर्शन के संदर्भ में, उच्च-वोल्टेज केबलों में उच्च इन्सुलेशन प्रतिरोध, कम परावैद्युत हानि और अच्छा वोल्टेज प्रतिरोध होना आवश्यक है। उच्च इन्सुलेशन प्रतिरोध प्रभावी रूप से धारा रिसाव को रोक सकता है, कम परावैद्युत हानि संचरण के दौरान विद्युत ऊर्जा की हानि को कम करती 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 क्षमता होनी चाहिए। स्थापना और संचालन के दौरान, केबल में खिंचाव, झुकने और बाहरी बल के प्रभाव का सामना करना पड़ सकता है। यदि यांत्रिक गुण अपर्याप्त हैं, तो केबल को नुकसान पहुँचना आसान है।

तापीय प्रदर्शन भी एक महत्वपूर्ण पहलू है। केबल संचालन के दौरान, विशेष रूप से उच्च भार के तहत, ऊष्मा उत्पन्न करेगी। इसलिए, केबल में अच्छा ताप प्रतिरोध होना चाहिए और एक निश्चित तापमान सीमा के भीतर इन्सुलेशन के पुराने होने जैसी समस्याओं के बिना 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 आवश्यक है कि केबल बिछाने का मार्ग उचित और सुरक्षित हो। बिछाने की प्रक्रिया के दौरान, केबल के अत्यधिक खिंचाव, झुकाव और बाहर निकलने से बचने के लिए सावधानी बरतनी चाहिए। लंबी दूरी की केबल बिछाने के लिए, निर्माण में सहायता के लिए आमतौर पर केबल कन्वेयर जैसे उपकरणों का उपयोग किया जाता है।

केबल जोड़ों का निर्माण स्थापना प्रक्रिया की एक महत्वपूर्ण कड़ी है। जोड़ की गुणवत्ता सीधे केबल की संचालन विश्वसनीयता को प्रभावित करती है। जोड़ बनाते समय, केबल को छीलना, साफ़ करना, जोड़ना और इंसुलेट करना आवश्यक है। प्रत्येक चरण को प्रक्रिया की आवश्यकताओं के अनुसार सख्ती से पूरा किया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि जोड़ के विद्युत और यांत्रिक गुण आवश्यकताओं के अनुरूप हों।

उच्च-वोल्टेज केबलों के दीर्घकालिक और स्थिर संचालन के लिए रखरखाव कार्य आवश्यक है। नियमित निरीक्षण से तुरंत पता लगाया जा सकता है कि केबल की बनावट क्षतिग्रस्त है या आवरण क्षतिग्रस्त है। साथ ही, केबल के इन्सुलेशन प्रदर्शन और आंशिक डिस्चार्ज 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 केबलों की विफलता और पता लगाना

उच्च-वोल्टेज केबलों की सामान्य विफलताओं में इंसुलेशन का टूटना, कंडक्टर का टूटना और जोड़ का टूटना शामिल है। इंसुलेशन का टूटना इंसुलेशन की उम्र बढ़ने, आंशिक डिस्चार्ज या बाहरी ओवरवोल्टेज के कारण हो सकता है। कंडक्टर का टूटना आमतौर पर यांत्रिक बाहरी बल या लंबे समय तक ओवरलोड के कारण होता है। जोड़ का टूटना खराब जोड़ निर्माण प्रक्रिया या संचालन के दौरान अत्यधिक गर्मी के कारण हो सकता है।

इन दोषों का पता लगाने के लिए, कई पहचान विधियाँ हैं। आंशिक डिस्चार्ज डिटेक्शन एक सामान्यतः प्रयुक्त 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। सहनशील वोल्टेज परीक्षण केबल की सहनशील 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 समस्याएँ हैं या नहीं।
7. विद्युत प्रणालियों में उच्च-वोल्टेज केबलों का अनुप्रयोग और विकास प्रवृत्ति

बिजली प्रणालियों में, शहरी पावर ग्रिड परिवर्तन, बड़े बिजलीघरों की आउटगोइंग लाइनों, पनडुब्बी केबल ट्रांसमिशन और अन्य क्षेत्रों में उच्च-वोल्टेज केबलों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। शहरी पावर 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 बिजलीघरों की आउटगोइंग लाइनों को दूर स्थित सबस्टेशनों तक बिजली पहुँचाने के लिए उच्च-वोल्टेज केबलों के उपयोग की आवश्यकता होती है। पनडुब्बी केबल ट्रांसमिशन समुद्र पार बिजली संचरण को साकार 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 स्तर वाले केबलों का अनुसंधान, विकास और अनुप्रयोग। लंबी दूरी के विद्युत संचरण की बढ़ती माँग के साथ, अल्ट्रा-हाई वोल्टेज केबलों का विकास एक प्रमुख केंद्र बन जाएगा। दूसरा है केबलों की बुद्धिमत्ता। केबल में सेंसर और अन्य उपकरणों को एकीकृत करके, केबल की परिचालन स्थिति और दोष चेतावनी की वास्तविक समय निगरानी प्राप्त की जा सकती है, जिससे केबल की परिचालन विश्वसनीयता में सुधार होता है। तीसरा है पर्यावरण के अनुकूल केबलों का विकास। जैसे-जैसे पर्यावरण संरक्षण के लिए लोगों की आवश्यकताएँ बढ़ती हैं, कम प्रदूषण वाली, पुनर्चक्रण योग्य केबल सामग्रियों का अनुसंधान और विकास भविष्य की विकास दिशा होगी।