जीआईएस केबल टर्मिनेशन का विकास: द्रव-भरे से शुष्क प्रकार के नवाचार तक

पिछले पांच दशकों में उच्च-वोल्टेज बिजली केबलों और गैस-इंसुलेटेड स्विचगियर (जीआईएस) के बीच संबंध में उल्लेखनीय परिवर्तन आया है। शुरुआत में ये जटिल, तेल से भरे इंस्टॉलेशन थे जिनमें व्यापक ऑन-साइट कार्य की आवश्यकता होती थी, लेकिन अब ये कॉम्पैक्ट, ड्राई-टाइप, प्लग-इन सिस्टम में विकसित हो गए हैं जो पहले से कहीं अधिक तेज़, सुरक्षित और विश्वसनीय हैं। यह लेख जीआईएस केबल टर्मिनेशन के विकास का वर्णन करता है, उनके तरल-भरे मूल से लेकर आज की अत्याधुनिक ड्राई तकनीकों तक।

1. शुरुआती दिन: तरल पदार्थ से भरे समापन

कॉम्पैक्ट ड्राई-टाइप प्लग-इन टर्मिनेशन विकसित होने से पहले, ट्रांसफार्मर और स्विचगियर कनेक्शन एयर-इंसुलेटेड या ऑयल-फिल्ड टर्मिनेशन के साथ किए जाते थे।1970 के दशक के उत्तरार्ध में, पहले ऐसे सहायक उपकरण तैयार किए गए जिनमें केबल कम्पार्टमेंट थे जिनमें तेल से भरे जीआईएस या ट्रांसफार्मर टर्मिनेशन थे जिनमें पहले से ढाले गए स्ट्रेस कोन थे।.

परंपरागत द्रव-भरे टर्मिनेशन में तेल या SF₆ से भरा एक सहायक इंसुलेटर (पोर्सिलेन या कंपोजिट) ​​होता था, जिसके ऊपर पहले से ढाला हुआ रबर स्ट्रेस कोन तैयार केबल पर चढ़ा दिया जाता था।केबल और उसके स्ट्रेस कोन तथा सहायक इंसुलेटर के बीच का आयतन तेल या SF₆ जैसे डाइइलेक्ट्रिक द्रव से भरा हुआ था।इस डिजाइन का लंबा और सफल इतिहास रहा है, लेकिन इसमें कुछ महत्वपूर्ण कमियां भी थीं।.

2. द्रव-भरे डिज़ाइनों की चुनौतियाँ

हालांकि द्रव से भरे टर्मिनेशन प्रभावी थे, लेकिन उन्होंने कई लगातार चुनौतियां पेश कीं:

जटिल ऑन-साइट इंस्टॉलेशन
साइट पर ही जीआईएस केबल कंपार्टमेंट को खोलना पड़ा, और हाई-वोल्टेज केबल इंस्टॉलर ने एपॉक्सी इंसुलेटर लगाया और लगे हुए स्ट्रेस कोन और कनेक्टर के साथ केबल को अंदर डाला। इसके बाद, इंसुलेटर को खाली करके उसमें तेल भर दिया गया।ट्रांसफॉर्मर कनेक्शन के लिए प्रक्रिया और भी जटिल थी—ट्रांसफॉर्मर तेल को केबल कंपार्टमेंट से बाहर पंप करके फिर से भरना पड़ता था।.

रिसाव के जोखिम
तरल पदार्थ की उपस्थिति के कारण, किसी भी रिसाव से बचने के लिए टर्मिनेशन को बहुत सावधानीपूर्वक सील करना आवश्यक था, जिससे विद्युत खराबी हो सकती थी।सबसे महत्वपूर्ण बिंदु केबल और टर्मिनेशन बेस प्लेट के बीच का इंटरफ़ेस था, जहाँ सीलिंग सिस्टम को विभिन्न केबल आकारों के अनुरूप होना आवश्यक था।रिसाव के इस संभावित जोखिम के कारण तेल के स्तर या गैस के दबाव की जांच के लिए समय-समय पर निरीक्षण करना आवश्यक था।.

सुरक्षा को खतरा
आंतरिक आर्क की स्थिति में, द्रव से भरे टर्मिनल—विशेषकर तेल से भरे टर्मिनल—आसपास के उपकरणों को गंभीर क्षति पहुंचा सकते हैं और कर्मियों के लिए खतरा पैदा कर सकते हैं।किसी भी प्रकार के रिसाव से बचने और उत्पाद के पूरे जीवनकाल में बेहतर प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए सिस्टम की सीलिंग को पूरी तरह से सही तरीके से किया जाना आवश्यक था।.

जगह की जरूरतें
इन चुनौतियों के बावजूद, इन आंतरिक कनेक्शनों का सबसे बड़ा फायदा यह था कि इन्हें इमारतों के अंदर, बाहर की बजाय, इन्सुलेटेड और सुरक्षित तरीके से स्थापित किया जा सकता था—हालांकि इसके लिए बहुत अधिक जगह की आवश्यकता होती थी।.

3. एक्सएलपीई और ठोस इन्सुलेशन की ओर बदलाव

केबल इन्सुलेशन सामग्रियों के विकास के साथ एक महत्वपूर्ण मोड़ आया। पिछले कुछ दशकों में, केबल इन्सुलेशन की प्रमुख सामग्री संसेचित कागज और तेल से बदलकर क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथिलीन (XLPE) हो गई।इसके अतिरिक्त, केबल सहायक उपकरणों की इन्सुलेशन सामग्री को सिलिकॉन रबर (SIR) जैसे इन्सुलेशन इलास्टोमर जैसी ठोस सामग्री में बदल दिया गया है।.

इस बदलाव ने केबल टर्मिनेशन के डिजाइन की संभावनाओं को मौलिक रूप से बदल दिया। पॉलीमर-इंसुलेटेड केबलों के साथ, तेल के उपयोग के लिए आवश्यक कारक अब मौजूद नहीं रहे।उद्योग ने तरल इन्सुलेशन से जुड़े जोखिमों को खत्म करने के लिए तरल-मुक्त विकल्पों की खोज शुरू की।

4. शुष्क प्रकार के समापन का उदय

द्रव-मुक्त सीलिंग सिरे, जिन्हें ड्राई टर्मिनेशन भी कहा जाता है, हाल ही में उच्च-वोल्टेज प्रणालियों में पेश किए गए थे, लेकिन अब इनका उपयोग एक्सट्रूडेड केबलों के टर्मिनेशन के लिए व्यापक रूप से किया जाता है।.

शुष्क प्रौद्योगिकी के प्रमुख लाभ:

• रिसाव के जोखिमों का निवारण

• आंतरिक आर्क की स्थिति में विस्फोट का खतरा कम हो जाता है

• समय-समय पर द्रव स्तर की जांच करने की कोई आवश्यकता नहीं है।

• हल्का वजन और अधिक कॉम्पैक्ट डिजाइन

जीआईएस टर्मिनेशन के लिए अतिरिक्त उच्च वोल्टेज स्तर (550 केवी) तक कई वर्षों से ड्राई सीलिंग एंड्स का उपयोग किया जाता रहा है, और ऐसे डिज़ाइन अब आम तौर पर स्वीकार्य हैं और ऐसे अनुप्रयोगों के लिए मानक बनते जा रहे हैं।जीआईएस या ट्रांसफार्मर कनेक्शन जैसे इनडोर अनुप्रयोगों के लिए, शुष्क प्रणालियाँ अब मानक बनती जा रही हैं क्योंकि इनके लाभ पारंपरिक द्रव-भरी प्रणालियों की तुलना में कहीं अधिक हैं।.

5. प्लग-इन क्रांति

जीआईएस केबल टर्मिनेशन तकनीक में सबसे महत्वपूर्ण नवाचारों में से एक का विकास रहा है।शुष्क प्लग-इन समाप्ति प्रणालीट्रांसफॉर्मर, जॉइंट बॉक्स और गैस-इंसुलेटेड स्विचगियर को जोड़ने के लिए कॉम्पैक्ट, ड्राई प्लग-इन प्रकार के टर्मिनेशन सिस्टम 1966 से उपलब्ध हैं।.

प्लग-इन डिज़ाइन को क्रांतिकारी क्या बनाता है:

फ़ैक्टरी पूर्व-असेंबली
एपॉक्सी इंसुलेटर (बुशिंग) को जीआईएस निर्माता द्वारा कारखाने में पहले से ही स्थापित कर दिया जाता है।इससे उत्तम स्थापना सुनिश्चित होती है और जीआईएस विभाग में संदूषण का खतरा समाप्त हो जाता है।.

सरलीकृत ऑन-साइट इंस्टॉलेशन
उपकरण बुशिंग को कारखाने में ही शुष्क प्रकार की प्रणालियों के लिए IEC मानकों के अनुसार पहले से स्थापित किया जाता है।साइट पर, केबल इंस्टॉलर बस केबल के सिरे को तैयार करता है और स्ट्रेस कोन और कंडक्टर कनेक्टर वाले प्लग-इन भाग को प्लग इन कर देता है।.

स्थापना समय में कमी
इस प्रणाली में तरल इन्सुलेटिंग सामग्रियों का उपयोग बिल्कुल नहीं होता है, इसलिए पारंपरिक टर्मिनेशन की तुलना में असेंबली का समय काफी कम हो जाता है।प्लग-इन सुविधा के कारण खराबी की स्थिति में केबल को सिस्टम कंपोनेंट से जल्दी और आसानी से डिस्कनेक्ट किया जा सकता है।.

संक्षिप्त परिरूप
प्लग-इन सिस्टम पारंपरिक डिज़ाइन की तुलना में स्थापना समय को 50% तक काफी कम कर देते हैं।चूंकि ये प्रणालियाँ ठोस इन्सुलेटिंग सामग्रियों पर काम करती हैं, इसलिए किसी भी वांछित स्थानिक व्यवस्था को साकार किया जा सकता है—क्षैतिज, ऊर्ध्वाधर और यहाँ तक कि ऊपर या नीचे से कोणीय व्यवस्थाएँ भी संभव हैं।.

उच्च विश्वसनीयता
पूर्वनिर्मित और परीक्षित घटकों का उपयोग उच्च स्तर की सुरक्षा और विश्वसनीयता प्रदान करता है, जबकि संयोजन त्रुटियों को कम से कम किया जाता है।विश्वभर में 145 केवी तक के केबल नेटवर्क में 2,000 से अधिक प्लग-इन सिस्टम उपयोग में हैं।.

6. आंतरिक शंकु बनाम बाहरी शंकु: दो इंटरफ़ेस मानक

जैसे-जैसे ड्राई प्लग-इन तकनीक परिपक्व होती गई, दो अलग-अलग सामान्य डिज़ाइन सामने आए:"inner-cone" और "outer-cone"प्रणालीपारंपरिक द्रव-भरे सीलिंग सिस्टम को समाप्त कर दिया गया है और उसके स्थान पर यांत्रिक दबाव के तहत रबर/एपॉक्सी इंटरफ़ेस का उपयोग किया जा रहा है।.

आंतरिक शंकु प्रणाली:
स्ट्रेस कोन एपॉक्सी इंसुलेटर के अंदर फिट हो जाता है, जिससे एक कॉम्पैक्ट, परिरक्षित इंटरफ़ेस बनता है। यह डिज़ाइन जीआईएस अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और अक्सर मध्यम-वोल्टेज श्रेणियों के लिए मानकीकृत होता है।.

बाह्य शंकु प्रणाली:
स्ट्रेस कोन एपॉक्सी इंसुलेटर के बाहर फिट होता है, जिससे अलग-अलग यांत्रिक और स्थापना संबंधी विशेषताएं मिलती हैं। दोनों प्रणालियों के अपने-अपने समर्थक हैं, और निर्माता विभिन्न वोल्टेज वर्गों और अनुप्रयोगों के लिए अलग-अलग प्रकार विकसित करना जारी रखे हुए हैं।.

7. मानकों की भूमिका: आईईसी 60859 से आईईसी 62271-209 तक

जीआईएस केबल टर्मिनेशन के विकास के साथ-साथ अंतरराष्ट्रीय मानकों का भी विकास हुआ है जो इंटरफेस, आयाम और परीक्षण आवश्यकताओं को परिभाषित करते हैं।

आईईसी 60859 (1986):इस मानक का सबसे पहला संस्करण 1986 में जारी किया गया था।इसमें गैस-अरोधित धातु-संलग्न स्विचगियर के लिए केबल कनेक्शन शामिल थे, जहां केबल टर्मिनेशन तरल-भरे हुए थे।.

आईईसी टीएस 60859 (1999):इस संस्करण में द्रव-भरे और शुष्क प्रकार के दोनों प्रकार के टर्मिनेशन को शामिल किया गया है।.

आईईसी 62271-209 (2007, 2019):वर्तमान मानक जीआईएस से जुड़े द्रव-भरे और एक्सट्रूडेड केबलों के कनेक्शन असेंबली को कवर करता है, जहां केबल टर्मिनेशन द्रव-भरे या शुष्क प्रकार के होते हैं।यह टर्मिनेशन और स्विचगियर के बीच इंटरफेस को निर्दिष्ट करता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि विभिन्न निर्माताओं के घटक परस्पर विनिमय योग्य हैं।.

CIGRE TB 784 (2019):यह तकनीकी ब्रोशर 145 kV तक के GIS और पावर केबलों के लिए एक सामान्य, ड्राई-टाइप प्लग-इन इंटरफ़ेस के लिए मानक डिज़ाइन दिशानिर्देश प्रदान करता है।.

8. आज की परिपक्व शुष्क प्रौद्योगिकी

आज, जीआईएस और 550 केवी तक के ट्रांसफार्मर से कनेक्शन के लिए केबल टर्मिनेशन में ड्राई डिज़ाइन परिपक्व और प्रमुख तकनीक बन चुकी है।जीआईएस और ट्रांसफार्मर से जुड़ने वाले केबल टर्मिनेशन के लिए, अब अधिकांश बाजार ड्राई टेक्नोलॉजी का ही है।.

मानक प्लग-इन टर्मिनेशन डिज़ाइन को 245 kV तक के वोल्टेज स्तर और 1600 mm² तक के केबल क्रॉस-सेक्शन के लिए विस्तारित किया गया है।हाल ही में, 550 kV तक की रेटेड वोल्टेज के लिए EHV आउटडोर टर्मिनेशन के लिए प्लग-इन तकनीक पेश की गई है।.

आधुनिक ड्राई-टाइप जीआईएस टर्मिनेशन के प्रमुख लाभ:

• तरल पदार्थों का उपयोग नहीं - रिसाव के जोखिम और आवधिक निरीक्षणों की आवश्यकता समाप्त।

• कम समय में इंस्टॉलेशन—साइट पर काम कम हो जाता है

• कॉम्पैक्ट डिज़ाइन—सबस्टेशन की बहुमूल्य जगह की बचत करता है

• फैक्ट्री में पहले से ही असेंबली करना—गुणवत्ता सुनिश्चित करना और संदूषण के जोखिम को कम करना

• स्थानिक लचीलापन—किसी भी दिशा में अभिविन्यास संभव

9. अगला कदम: SF₆-मुक्त और टिकाऊ समाधान

जीआईएस केबल टर्मिनेशन का विकास पर्यावरणीय स्थिरता पर नए सिरे से ध्यान केंद्रित करते हुए जारी है। SF₆ गैस, हालांकि एक उत्कृष्ट इन्सुलेटर है, एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है। उद्योग अब शुष्क प्रकार के टर्मिनेशन के साथ SF₆-मुक्त जीआईएस डिज़ाइन विकसित कर रहा है।.

नव गतिविधि:

• नेक्सन्स ने 2023 में 525 kV DC SF₆-मुक्त केबल टर्मिनेशन के लिए विश्व का पहला विद्युत प्रकार परीक्षण हासिल किया।.

• SF₆ गैस के उपयोग को समाप्त करके, केबल टर्मिनेशन ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को 99% या उससे अधिक तक कम कर सकते हैं।.

• ड्राई-टाइप प्लग-इन टर्मिनेशन वाले 420 kV SF₆-मुक्त GIS सबस्टेशनों का डिज़ाइन और कार्यान्वयन अब किया जा रहा है।.

• निर्माता ऐसे टर्मिनल विकसित कर रहे हैं जो फ्लोरोनाइट्राइल-आधारित मिश्रण और वैक्यूम व्यवधान के साथ स्वच्छ हवा जैसी वैकल्पिक गैसों के अनुकूल हों।.

जीआईएस केबल टर्मिनेशन का सफर पावर इंजीनियरिंग के व्यापक विकास को दर्शाता है—1970 के दशक के तरल-भरे, श्रम-प्रधान डिज़ाइनों से लेकर आज के शुष्क, प्लग-इन सिस्टम तक, जो कारखाने में असेंबल किए जाते हैं, कुछ ही घंटों में फील्ड में स्थापित किए जा सकते हैं और दशकों तक रखरखाव-मुक्त सेवा के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।इस तकनीक को कुछ निश्चित लक्ष्यों द्वारा संचालित किया गया है: रिसाव के जोखिम को समाप्त करना, स्थापना समय को कम करना, स्थान बचाना और विश्वसनीयता में सुधार करना।.

जैसे-जैसे उद्योग SF₆-मुक्त समाधानों और उससे भी अधिक वोल्टेज स्तरों की ओर बढ़ रहा है, विकास जारी है। ड्राई प्लग-इन टर्मिनेशन की अवधारणा, जो कभी क्रांतिकारी थी, अब नया मानक बन गई है—यह हमारे विद्युत बुनियादी ढांचे को अधिक सुरक्षित, अधिक विश्वसनीय और अधिक टिकाऊ बनाने में नवाचार की शक्ति का प्रमाण है।1966 में पहले प्लग-इन सिस्टम से लेकर आज के 550 केवी ड्राई टर्मिनेशन तक, जीआईएस केबल एक्सेसरीज ने एक लंबा सफर तय किया है - और यह यात्रा अभी खत्म नहीं हुई है।