विद्युत केबलों की संरचना और कार्य

बिजली केबल की मूल संरचना परतों में डिज़ाइन की जाती है, जिसमें प्रत्येक परत बिजली उत्पादन स्रोत से अंतिम उपयोगकर्ता तक विद्युत ऊर्जा के सुरक्षित, कुशल और विश्वसनीय संचरण को सुनिश्चित करने के लिए विशिष्ट कार्य करती है। यह मॉड्यूलर डिज़ाइन केबलों को कम वोल्टेज वितरण से लेकर अति उच्च वोल्टेज संचरण तक विभिन्न आवश्यकताओं के अनुकूल होने और स्थापना और दीर्घकालिक संचालन के दौरान यांत्रिक, रासायनिक और पर्यावरणीय तनावों का सामना करने में सक्षम बनाता है।

इसकी विस्तृत संरचना और कार्य निम्न प्रकार हैं:

1. चालक (चालक कोर)

कार्य: यह विद्युत ऊर्जा संचारित करने, धारा प्रवाहित करने और केबल की धारा वहन क्षमता और चालकता दक्षता निर्धारित करने के लिए मुख्य चैनल के रूप में कार्य करता है।
सामग्री और प्रक्रियाएँ: ये आम तौर पर उच्च चालकता वाले एनील्ड कॉपर (कम प्रतिरोधकता, अच्छी लचीलता) या हार्ड-ड्रॉन एल्युमिनियम कंडक्टरों से बने होते हैं। लचीलता और मजबूती के बीच संतुलन बनाए रखने के लिए, कंडक्टरों को अक्सर कई पतले तारों को नियमित रूप से एक के ऊपर एक रखकर बनाया जाता है। इनके अनुप्रस्थ काट के आकार को इस तरह अनुकूलित किया जाता है कि वे इन्सुलेशन स्थान को अच्छी तरह से भर दें और ऊष्मा का बेहतर अपव्यय करें।

2. परिरक्षण परतें

कार्य: अर्धचालक परतों की यह जोड़ी एक "संतुलन प्रणाली" बनाती है, जो मध्यम और उच्च-वोल्टेज केबलों में समान विद्युत क्षेत्र वितरण सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

कंडक्टर शील्ड: कंडक्टर की सतह पर कसकर उकेरा गया, यह फंसे हुए कंडक्टर के भीतर सूक्ष्म अनियमितताओं और अंतरालों को भरता है, जिससे कोरोना डिस्चार्ज और स्थानीय विद्युत ट्रीइंग को रोका जा सकता है।

इन्सुलेशन शील्ड: इन्सुलेशन परत की बाहरी सतह पर कसकर फिट की गई, यह विद्युत क्षेत्र को एकसमान बनाती है और बाहरी धात्विक शील्ड परत में एक सहज संक्रमण प्रदान करती है।

सामग्री: दोनों ही क्रॉसलिंकेबल अर्धचालक पदार्थ हैं, जिनकी आयतन प्रतिरोधकता को आमतौर पर 10² से 10⁵ Ω·cm की सीमा के भीतर नियंत्रित किया जाता है।

3. इन्सुलेशन परत

कार्य: यह विद्युत पृथक्करण प्रदान करता है, परिचालन वोल्टेज और अतिवोल्टेज को सहन कर खराबी या रिसाव को रोकता है।

सामग्री: मुख्यधारा की सामग्री हैक्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथिलीन (XLPE)एथिलीन प्रोपलीन रबर (ईपीआर) का उपयोग मध्यम वोल्टेज और उच्च लचीलेपन वाले अनुप्रयोगों में किया जाता है। पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी) का उपयोग मुख्य रूप से निम्न वोल्टेज वितरण नेटवर्क में किया जाता है।

4. धात्विक ढाल परत

कार्य: फॉल्ट करंट, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक शील्डिंग और ग्राउंडिंग सुरक्षा के लिए एक मार्ग प्रदान करता है।

प्रपत्र:तांबे की टेपपरिरक्षण, तांबे के तार की बुनी हुई परिरक्षण, या नालीदार धातु की परतें (जो एक रेडियल जल अवरोधक का कार्य भी प्रदान करती हैं)।

5. भरने वाली परत

कार्य: संरचनात्मक स्थिरता बनाए रखने के लिए मल्टी-कोर केबलों में मौजूद रिक्त स्थानों को भरता है, और अतिरिक्त कुशनिंग और नमी से सुरक्षा प्रदान करता है।

सामग्री: गैर-आर्द्रताजनक सामग्री जैसे पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) रिपकॉर्ड या जल-अवरोधक रस्सियाँ।

6. भीतरी आवरण

कार्य: यह धातु की सुरक्षात्मक परत को जंग से बचाता है और प्रारंभिक रूप से पानी और नमी से सुरक्षा प्रदान करता है।

सामग्री: एक्सट्रूडेड पॉलीइथिलीन (PE) या पॉलीविनाइल क्लोराइड (PVC) की परतें। जिन अनुप्रयोगों में जल अवरोधन की अच्छी क्षमता की आवश्यकता होती है, उनमें अक्सर एल्युमीनियम-पॉलीइथिलीन लेमिनेटेड परतों का उपयोग किया जाता है।

7. कवच परत

कार्य: प्रत्यक्ष दफन के दौरान कुचलने, स्थापना के दौरान खींचने और पनडुब्बी बिछाने के दौरान तनाव से यांत्रिक सुरक्षा प्रदान करता है।

प्रकार: स्टील टेप कवच (मुख्य रूप से संपीडन प्रतिरोध के लिए) या स्टील वायर कवच (तन्यता शक्ति के लिए)।

8. बाहरी आवरण

कार्य: सुरक्षा की सबसे बाहरी परत, पर्यावरणीय क्षरण के प्रति प्रतिरोधी।

सामग्री: पीवीसी या पीई आवरण सामग्री, जिसमें ज्वाला-रोधी, हैलोजन-मुक्त और कम धुआं उत्पन्न करने वाली विशेष आवरण सामग्री विकसित करने की संभावना है।

9. विशेष निर्माण

जलरोधक संरचना: नालीदार धातु की परतें या जल-अवरोधक पाउडर/टेप/जेल।

अग्निरोधक संरचना: सिरेमिकयुक्त सिलिकॉन रबर, अभ्रक टेप, या कम धुआं वाले शून्य-हैलोजन (LSZH) पदार्थ।

स्मार्ट इंटीग्रेशन: कुछ केबल तापमान मापन या संचार के लिए ऑप्टिकल फाइबर इकाइयों को एकीकृत करते हैं।

10. संरचना का उदाहरण (उच्च-वोल्टेज सिंगल-कोर केबल)

कॉपर कंडक्टर → कंडक्टर शील्ड → एक्सएलपीई इन्सुलेशन → इन्सुलेशन शील्ड → नालीदार धात्विक शील्ड → पीई आंतरिक आवरण → स्टील वायर आर्मर → बाहरी आवरण।

11. सारांश

पावर केबल एक सटीक इंजीनियरिंग द्वारा निर्मित सिस्टम उत्पाद है। प्रत्येक परत के लिए सामग्रियों का चयन और प्रक्रियाओं का कार्यान्वयन केबल की संचरण क्षमता, सेवा जीवन और सुरक्षा स्तर को गहराई से प्रभावित करता है। आधुनिक केबल प्रौद्योगिकी उच्च वोल्टेज स्तर, अधिक क्षमता, उच्च विश्वसनीयता, बढ़ी हुई बुद्धिमत्ता और बेहतर पर्यावरणीय स्थिरता की दिशा में विकसित हो रही है।