उच्च वोल्टेज केबल टर्मिनेशन महत्वपूर्ण संक्रमण बिंदु होते हैं जहाँ भूमिगत या परिरक्षित बिजली केबल ओवरहेड लाइनों, ट्रांसफार्मर, स्विचगियर या अन्य विद्युत उपकरणों से जुड़ते हैं। 35kV से लेकर 500kV और उससे अधिक वोल्टेज पर काम करने वाले ये परिष्कृत घटक तीव्र विद्युत तनाव को सहन करने, विश्वसनीय इन्सुलेशन प्रदान करने, वायुरोधी सीलिंग बनाए रखने और दशकों तक पर्यावरणीय प्रभावों का सामना करने में सक्षम होते हैं। इनका प्रदर्शन और दीर्घायु पूरी तरह से कई संरचनात्मक तत्वों की सटीक इंजीनियरिंग पर निर्भर करता है, जिनमें से प्रत्येक को सावधानीपूर्वक चयनित सामग्रियों से बनाया जाता है। यह लेख उच्च वोल्टेज केबल टर्मिनेशन बनाने वाली प्रमुख संरचनाओं और उन्हें कार्यशील बनाने वाली सामग्रियों का विश्लेषण करता है।
कंडक्टर कनेक्शन सिस्टम: विद्युत का हृदय
प्रत्येक टर्मिनेशन के मूल में वह कनेक्शन होता है जो संपूर्ण लोड करंट को वहन करता है।
1. संरचना और कार्य:
कंडक्टर कनेक्शन सिस्टम में टर्मिनल लग या कनेक्टर शामिल होता है जो केबल के खुले कंडक्टर से जुड़ता है, साथ ही बाहरी उपकरणों से कनेक्शन को सुरक्षित करने के लिए संबंधित हार्डवेयर भी शामिल होता है। इस घटक को कंडक्टर के वजन, तापीय विस्तार और शॉर्ट-सर्किट स्थितियों से उत्पन्न यांत्रिक बलों को सहन करते हुए कम प्रतिरोध वाला विद्युत संपर्क प्रदान करना चाहिए।
2. सामग्री:
कनेक्टर के ढांचे आमतौर पर उच्च चालकता वाले तांबे या एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से निर्मित होते हैं, जिन्हें केबल कंडक्टर सामग्री से मेल खाने और गैल्वेनिक संक्षारण को रोकने के लिए चुना जाता है।
चालकता बढ़ाने, ऑक्सीकरण को रोकने और दीर्घकालिक संपर्क स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए कनेक्टर की सतहों पर टिन, चांदी या निकल जैसी परत चढ़ाई जाती है।
अति उच्च वोल्टेज अनुप्रयोगों के लिए, कनेक्टर्स में अनुकूलित शक्ति-से-चालकता अनुपात वाले विशेष मिश्र धातुओं को शामिल किया जा सकता है।
कुछ डिज़ाइनों में, टर्मिनल में एक ऊपरी भाग शामिल होता है जो बाहरी कनेक्शन बनाने के लिए इन्सुलेटिंग संरचना के ऊपर उभरा हुआ होता है, जिसे अक्सर एक इन्सुलेटिंग प्लेट के माध्यम से सुरक्षित किया जाता है जो यांत्रिक समर्थन प्रदान करती है।
मुख्य इन्सुलेशन संरचना: प्राथमिक परावैद्युत अवरोध
इन्सुलेशन प्रणाली को दशकों तक विद्युत अखंडता बनाए रखते हुए पूर्ण परिचालन वोल्टेज का सामना करना चाहिए।
1. संरचना और कार्य:
मुख्य इन्सुलेशन आवरण कंडक्टर को चारों ओर से घेरता है और लाइव कंडक्टर तथा ग्राउंड के बीच प्राथमिक विद्युत अवरोध प्रदान करता है। आधुनिक टर्मिनलों में, यह कई रूपों में पाया जाता है: पूर्व-ढाले लोचदार आवरण, हीट-श्रिंक ट्यूबिंग सिस्टम, या कई इन्सुलेट परतों वाली मिश्रित संरचनाएं।
2. सामग्री:
सिलिकॉन रबर: प्री-मोल्डेड और कोल्ड-श्रिंक टर्मिनेशन के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला सिलिकॉन उत्कृष्ट हाइड्रोफोबिसिटी (जल विकर्षण), स्व-नवीकरणीय सतह गुण और अत्यधिक तापमान (-50°C से +200°C) पर उत्कृष्ट प्रदर्शन प्रदान करता है।
ईपीडीएम (एथिलीन प्रोपिलीन डायीन मोनोमर): यह कई अनुप्रयोगों के लिए उत्कृष्ट यांत्रिक शक्ति, मौसम प्रतिरोध और किफायती प्रदर्शन प्रदान करता है। कुछ प्लग-इन टर्मिनेशन में स्ट्रेस कोन घटकों के लिए आयातित ईपीडीएम का उपयोग किया जाता है, जिसे उच्च दबाव इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा तैयार किया जाता है।
पॉलीइथिलीन/ईवीए मिश्रण: हीट-श्रिंक टर्मिनेशन में उपयोग किए जाने वाले ये उच्च आणविक बहुलक मिश्रण अच्छे इन्सुलेशन गुण और ट्रैकिंग प्रतिरोध प्रदान करते हैं।
एपॉक्सी रेज़िन: कठोर इन्सुलेशन प्रणालियों के लिए, विशेष रूप से स्विचगियर टर्मिनेशन में, एपॉक्सी रेज़िन असाधारण यांत्रिक शक्ति और आयामी स्थिरता प्रदान करता है। 220kV जीआईएस टर्मिनेशन में, एक शंक्वाकार एपॉक्सी रेज़िन इन्सुलेटिंग सिलेंडर प्राथमिक इन्सुलेशन संरचना बनाता है।
अति उच्च वोल्टेज अनुप्रयोगों (500 केवी और उससे ऊपर) के लिए, तरल सिलिकॉन रबर इंजेक्शन-मोल्डेड स्ट्रेस कोन प्रसंस्करण के दौरान अपनी कम चिपचिपाहट, उत्कृष्ट प्रवाह विशेषताओं और कम मोल्डिंग दबाव आवश्यकताओं के कारण बेहतर प्रदर्शन प्रदान करते हैं।
तनाव नियंत्रण प्रणाली: क्षेत्र प्रबंधन घटक
किसी भी टर्मिनेशन का सबसे अधिक विद्युत तनाव वाला क्षेत्र वह होता है जहां केबल शील्ड समाप्त होती है - उचित तनाव नियंत्रण के बिना, केंद्रित विद्युत क्षेत्र इन्सुलेशन को तेजी से नष्ट कर देगा।
1. संरचना और कार्य:
तनाव नियंत्रण प्रणालियाँ विद्युत क्षेत्र वितरण को प्रबंधित करती हैं, जिससे शील्ड कट पर संकेंद्रण को रोका जा सके और टर्मिनेशन के साथ सुचारू वोल्टेज ग्रेडिंग सुनिश्चित की जा सके। इसके लिए तीन प्राथमिक दृष्टिकोण मौजूद हैं:
आकारित तनाव शंकुओं का उपयोग करके ज्यामितीय तनाव नियंत्रण, जो धीरे-धीरे इन्सुलेशन की मोटाई बढ़ाते हैं।
उच्च परावैद्युत स्थिरांक (हाई-के) वाली सामग्रियों का उपयोग करके अपवर्तक तनाव नियंत्रण, जो क्षेत्र को संधारित्रित रूप से वर्गीकृत करती हैं।
ऐसे पदार्थों का उपयोग करके गैर-रेखीय प्रतिरोधक नियंत्रण जिनकी चालकता लागू वोल्टेज के साथ बदलती है।
2. सामग्री:
पूर्व-निर्मित स्ट्रेस कोन: उच्चतम वोल्टेज श्रेणियों के लिए प्रवाहकीय या अर्ध-प्रवाहकीय ईपीडीएम यौगिकों, या तरल सिलिकॉन रबर से निर्मित।
हाई-के स्ट्रेस कंट्रोल ट्यूब: ये विशेष रूप से तैयार किए गए पॉलिमर से बने होते हैं जिनमें उच्च पारगम्यता वाले फिलर्स भरे होते हैं।
तनाव ग्रेडिंग परतें: उन्नत टर्मिनेशन में गैर-रेखीय चालन गुणांक वाली अर्ध-चालक सामग्री की परतें शामिल होती हैं जो स्वचालित रूप से क्षेत्र की स्थितियों के अनुकूल हो जाती हैं।
उच्च पारगम्यता वाली सामग्री की परतें: खुले इन्सुलेशन आवरण के ऊपर लगाई जाने वाली ये सामग्रियां टर्मिनेशन की पूरी लंबाई में वोल्टेज को समान रूप से वितरित करती हैं।
3M की कोल्ड श्रिंक तकनीक में, तनाव नियंत्रण सामग्री को टर्मिनेशन बॉडी में ही एकीकृत किया जाता है, जिसमें या तो हाई-के तनाव नियंत्रण ट्यूब या अनुरूप हाई-के यौगिक डिजाइन में निर्मित होते हैं।
बाह्य इन्सुलेशन और पर्यावरण संरक्षण
बाहरी सतहों के लिए, बाहरी सतह को मौसम, प्रदूषण और गंदगी से सुरक्षा प्रदान करनी चाहिए।
1. संरचना और कार्य:
बाहरी आवरण में वेदर शेड या स्कर्ट शामिल होते हैं जो रिसाव की दूरी बढ़ाते हैं और पानी को बहा देते हैं, साथ ही आंतरिक घटकों को सील करने वाली बाहरी सुरक्षात्मक ट्यूब या जैकेट भी होती है। गीली या प्रदूषित स्थितियों में फ्लैशओवर को रोकने के लिए बाहरी टर्मिनेशन में कई स्कर्ट लगे होते हैं।
2. सामग्री:
कोल्ड-श्रिंक और प्री-मोल्डेड टर्मिनेशन के लिए सिलिकॉन रबर, जो उत्कृष्ट यूवी प्रतिरोध, ट्रैकिंग प्रतिरोध और हाइड्रोफोबिक रिकवरी प्रदान करता है।
ईपीडीएम उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है जिनमें उन्नत यांत्रिक मजबूती की आवश्यकता होती है।
टर्मिनेशन संरचना के भीतर यांत्रिक सहायता प्रदान करने वाली कठोर छड़ों के लिए ग्लासफाइबर-प्रबलित एपॉक्सी राल जैसी मिश्रित सामग्री का उपयोग किया जाता है।
स्कर्ट के निर्माण के लिए सिलिकॉन रबर, ईपीडीएम और विशेष रूप से तैयार की गई ऊष्मा-सिकुड़ने योग्य सामग्री सहित जल-प्रतिरोधी सामग्री का उपयोग किया जाता है।
3M के क्यूटी-तृतीय टर्मिनेशन में, सिलिकॉन रबर सामग्री बेहतर ट्रैक-प्रतिरोधी गुण प्रदान करती है, जिससे प्रदर्शन से समझौता किए बिना छोटे डिजाइन बनाना संभव हो पाता है।
सीलिंग और इंटरफ़ेस घटक
दीर्घकालिक विश्वसनीयता नमी के प्रवेश को रोकने और अंतरसतही अखंडता को बनाए रखने पर निर्भर करती है।
1. संरचना और कार्य:
सीलिंग सिस्टम में केबल एंट्री पर मैस्टिक सील, फ्लेंज इंटरफेस पर ओ-रिंग और फिलर सामग्री शामिल होती है जो आंतरिक स्थानों से हवा और नमी को बाहर रखती है।
2. सामग्री:
मैस्टिक सीलिंग स्ट्रिप्स: ये लचीले यौगिक होते हैं जो केबल के न्यूट्रल या ग्राउंड स्ट्रैप के चारों ओर सील करते हैं और गति को समायोजित करने के लिए स्थायी रूप से प्लास्टिक बने रहते हैं।
सिलिकॉन ग्रीस या यौगिक: सूक्ष्म छिद्रों को भरने और स्थापना घर्षण को कम करने के लिए महत्वपूर्ण इंटरफेस पर लगाया जाता है।
शुष्क, विकृत होने योग्य भराव सामग्री: जैसे कि मैस्टिक जो घटकों के बीच की खाली जगहों को अच्छी तरह से भर देता है, जिससे हवा के बुलबुले बनने से रोका जा सकता है जहां आंशिक रिसाव शुरू हो सकता है।
सेल्फ-फ्यूजिंग सिलिकॉन रबर टेप: कुछ टर्मिनेशन डिज़ाइनों में अतिरिक्त सीलिंग के लिए इंसुलेटर के ऊपरी भाग पर लगाया जाता है।
धातु के घटक और कवच
धातु के पुर्जे यांत्रिक सहारा, ग्राउंडिंग कनेक्शन और कुछ डिज़ाइनों में, संपीड़न स्प्रिंग सिस्टम प्रदान करते हैं।
1. संरचना और कार्य:
धातु के घटकों में एंड प्लेट, माउंटिंग फ्लैंज, स्ट्रेस कोन पर दबाव बनाए रखने के लिए स्प्रिंग तंत्र और ग्राउंडिंग कनेक्शन शामिल हैं।
2. सामग्री:
एल्युमिनियम मिश्र धातु: इनका उपयोग फ्लैंज, एंड प्लेट और एम्बेडेड पार्ट्स के लिए किया जाता है। 220kV टर्मिनेशन में, शंक्वाकार एल्युमिनियम पार्ट्स को एपॉक्सी इंसुलेशन में एम्बेड किया जाता है, और थ्रेडेड इंसर्ट के लिए सुपर-हार्ड एल्युमिनियम का उपयोग किया जाता है।
स्टेनलेस स्टील: स्प्रिंग और जंग-रोधी हार्डवेयर के लिए।
तांबा: ग्राउंड ब्रेडेड तारों और शील्डिंग कनेक्शनों के लिए।
स्प्रिंग तंत्र: प्लग-इन टर्मिनेशन में, स्प्रिंग स्ट्रेस कोन और एपॉक्सी हाउसिंग के बीच निरंतर दबाव बनाए रखते हैं, जिससे समय के साथ सामग्री में होने वाले किसी भी प्रकार के शिथिलन को दूर किया जा सकता है।
विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए वैकल्पिक संरचनाएं
1. स्टिफ़नर रॉड सिस्टम:
स्वयं-सहायक सिरों या जिन्हें बेहतर यांत्रिक शक्ति की आवश्यकता होती है, उनके लिए सुरक्षात्मक ट्यूब के अंदर इन्सुलेशनकारी मिश्रित सामग्रियों (आमतौर पर ग्लासफाइबर-प्रबलित एपॉक्सी राल) से बनी कठोर छड़ों के सेट लगाए जाते हैं, जो सिरे के अक्ष के समानांतर फैले होते हैं। ये छड़ें, अंतिम प्लेटों के साथ मिलकर, कठोरता प्रदान करती हैं और संपीड़न, तनाव और झुकने वाले बलों के प्रति प्रतिरोध प्रदान करती हैं।
2. ऊष्मारोधी अंत प्लेटें:
टर्मिनलों में ऊपरी और निचली इन्सुलेटिंग प्लेटें शामिल हो सकती हैं जो सुरक्षात्मक ट्यूब को बंद करती हैं, यांत्रिक सहायता प्रदान करती हैं और टर्मिनल कनेक्शन को सुरक्षित करती हैं। ये आमतौर पर एपॉक्सी राल से बनी होती हैं।
उच्च वोल्टेज केबल टर्मिनेशन सामग्री इंजीनियरिंग की उत्कृष्ट कृतियाँ हैं, जिनमें प्रत्येक संरचनात्मक तत्व को विशिष्ट कार्यों को पूरा करने के लिए सटीक रूप से डिज़ाइन और निर्मित किया जाता है। कंडक्टर कनेक्शन प्रणाली सावधानीपूर्वक लेपित धातुओं के माध्यम से विश्वसनीय धारा प्रवाह सुनिश्चित करती है। मुख्य इन्सुलेशन, चाहे वह सिलिकॉन रबर, ईपीडीएम या एपॉक्सी राल हो, प्राथमिक परावैद्युत अवरोध प्रदान करता है। तनाव नियंत्रण प्रणालियाँ—ज्यामितीय आकार, उच्च पारगम्यता वाली सामग्री या गैर-रेखीय प्रतिरोधी यौगिकों का उपयोग करके—शील्ड टर्मिनेशन पर विद्युत क्षेत्र को नियंत्रित करती हैं। बाहरी आवरण और सुरक्षात्मक आवरण आंतरिक घटकों को पर्यावरण से बचाते हैं। सीलिंग प्रणालियाँ नमी के प्रवेश को रोकती हैं। और धातु के घटक यांत्रिक सहायता और ग्राउंडिंग प्रदान करते हैं।
इस जटिल संरचना—इनमें प्रयुक्त संरचनाओं और सामग्रियों—को समझने से इंजीनियरों, इंस्टालरों और रखरखाव कर्मियों को ग्रिड के इन महत्वपूर्ण घटकों की जटिलता का एहसास होता है। 500kV टर्मिनेशन में उपयोग होने वाले लिक्विड सिलिकॉन रबर स्ट्रेस कोन से लेकर प्लग-इन डिज़ाइन में आयातित ईपीडीएम और आधुनिक कोल्ड श्रिंक तकनीक के एकीकृत नमस्ते-K स्ट्रेस कंट्रोल तक, सामग्री का चयन ही प्रदर्शन को निर्धारित करता है। इन तत्वों का सफल एकीकरण ऐसे टर्मिनेशन का निर्माण करता है जो सबसे कठिन परिस्थितियों में भी दशकों तक विश्वसनीय रूप से कार्य करने में सक्षम होते हैं—यही उच्च वोल्टेज इंजीनियरिंग में उत्कृष्टता का वास्तविक मापदंड है।
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10kV कोल्ड श्रिंक टर्मिनेशन
इंटीग्रल प्रीफैब्रिकेटेड (ड्राई) केबल टर्मिनेशन
शुष्क वाई-मध्यवर्ती जोड़
35kV कोल्ड श्रिंक इंटरमीडिएट जॉइंट
10kV कोल्ड श्रिंक इंटरमीडिएट जॉइंट
पोर्सलेन स्लीव टर्मिनेशन
वेल्डिंग स्प्लिस
हीट-श्रिंकेबल केबल एक्सेसरीज़
शुष्क प्रकार जीआईएस (प्लग-इन) समाप्ति
कम्पोजिट स्लीव टर्मिनेशन
सुरक्षात्मक ग्राउंडिंग बॉक्स
डायरेक्ट ग्राउंडिंग बॉक्स
मध्यवर्ती जोड़
35kV कोल्ड श्रिंक टर्मिनेशन
