फोटोवोल्टिक संयंत्र के लिए एरियल केबल कैसे चुनें?

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फोटोवोल्टिक संयंत्र के लिए हवाई केबल का चयन ऐसी सुविधाओं के डिजाइन और कुशल संचालन में एक महत्वपूर्ण पहलू है. एरियल कंडक्टर का सही आकार सीधे सुरक्षा पर प्रभाव डालता है, ऊर्जा हानि, परिचालन लागत, और दीर्घकालिक लाभप्रदता.

फोटोवोल्टिक संयंत्रों को उनकी क्षमता और उपभोग विधि के आधार पर केंद्रीकृत और वितरित फोटोवोल्टिक संयंत्रों में विभाजित किया गया है. केंद्रीकृत संयंत्रों की क्षमता अधिक होती है और वे आमतौर पर 35kV/110kV या इससे अधिक के वोल्टेज स्तर का उपयोग करके ग्रिड से जुड़े होते हैं, नजदीकी 35kV/110kV सबस्टेशन तक पहुँचना. 35kV/110kV सबस्टेशन आम तौर पर शहर लोड केंद्रों में स्थित होते हैं, फोटोवोल्टिक संयंत्र से एक निश्चित दूरी पर. लागत कम करने और दक्षता में सुधार करने के लिए, नंगे हवाई केबल आमतौर पर संयंत्र को सबस्टेशन से जोड़ने के लिए उपयोग किया जाता है.

फोटोवोल्टिक संयंत्र को डिजाइन करते समय और केबलों का चयन करते समय, छोटे क्रॉस-सेक्शन वाले नंगे कंडक्टर का उपयोग करने से अलौह धातुओं की खपत कम हो जाती है, इस प्रकार निवेश लागत कम हो जाती है. वहीं दूसरी ओर, यदि बड़े क्रॉस-सेक्शन वाले कंडक्टर का उपयोग किया जाता है, प्रति इकाई लंबाई प्रतिरोध कम हो जाता है, जो सक्रिय ऊर्जा हानि को कम करता है, वोल्टेज गिरना, और विद्युत ऊर्जा हानि, परिणामस्वरूप परिचालन लागत कम हो रही है. ग्रिड में घाटे को कम करना और फोटोवोल्टिक संयंत्र की आर्थिक दक्षता में सुधार करना, ऊर्जा उत्पादन राजस्व को अधिकतम करना, कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शन का सही ढंग से चयन करना आवश्यक है.

कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शन के चयन के लिए तीन आवश्यक शर्तें

ओवरहेड कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शन के चयन से लोगों की सुरक्षा सुनिश्चित होनी चाहिए, विश्वसनीय बिजली आपूर्ति, उन्नत प्रौद्योगिकी, और उचित अर्थव्यवस्था. तकनीकी तौर पर, चयन को निम्नलिखित तीन आवश्यक आवश्यकताओं को पूरा करना होगा:

यांत्रिक प्रतिरोध स्थिति

लंबी अवधि के ऑपरेशन के दौरान, कंडक्टर विभिन्न बाहरी ताकतों के अधीन होगा, जैसे लाइन तनाव, कंडक्टर का अपना वजन, हवा, और बर्फ का भार जमा हो गया. कंडक्टर के संचालन की सुरक्षा और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए, इसके लिए पर्याप्त यांत्रिक प्रतिरोध होना आवश्यक है. विनियम बताते हैं कि बिजली लाइनों के यांत्रिक प्रतिरोध को सुनिश्चित करना, कंडक्टर का क्रॉस-सेक्शन निम्नलिखित तालिका में दर्शाए गए मानों से कम नहीं होना चाहिए:

कंडक्टर प्रकार	आवासीय क्षेत्रों के माध्यम से	गैर-आवासीय क्षेत्रों के माध्यम से
एल्यूमिनियम और एल्यूमिनियम मिश्र धातु ब्रेडेड केबल	35	25
स्टील कोर ब्रेडेड केबल	25	16
तांबे का तार	16	16

तापन की स्थिति

जब चालक से विद्युत धारा प्रवाहित होती है, यह प्रतिरोध के कारण गर्म हो जाता है. अधिक गरम होने के कारण कंडक्टर को जलने या समय से पहले बूढ़ा होने से बचाने के लिए, और इसके सुरक्षित और विश्वसनीय दीर्घकालिक संचालन को सुनिश्चित करना, इसे तापमान वृद्धि की स्थितियों को भी पूरा करना होगा. वह है, कंडक्टर के माध्यम से बहने वाली अधिकतम निरंतर लोड धारा अनुमत दीर्घकालिक सुरक्षित निरंतर धारा से कम होनी चाहिए. मानक 25°C के परिवेशी तापमान के लिए दीर्घकालिक सुरक्षित सतत धारा स्थापित करता है, जैसा कि निम्नलिखित तालिका में दिखाया गया है:

क्रॉस सेक्शन / mm of	35	50	70	95	120	150	185	240	300	400	500
एलजे	170	215	265	325	375	440	500	610	680	830	980
एलजीजे	170	220	275	335	380	445	515	610	700	800	–
एलजेजीक्यू	–	–	–	–	–	–	510	610	710	845	966

कोरोना प्रभाव की स्थिति

उच्च वोल्टेज हवाई लाइनों में, आसपास के विद्युत क्षेत्र की तीव्रता अधिक है. यह आंशिक या पूर्ण निर्वहन की घटना को प्रेरित कर सकता है, बढ़ती ऊर्जा हानि, संचार हस्तक्षेप उत्पन्न करना, और उपकरण ऑक्सीकरण में तेजी लाना. कोरोना के प्रभाव से बचने के लिए, कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शन को बढ़ाकर आसपास की हवा में विद्युत क्षेत्र की तीव्रता को कम किया जाना चाहिए. जब वोल्टेज स्तर 60kV से नीचे हो, ए पूर्ण कोरोना प्रभाव कम परिचालन वोल्टेज और कम विद्युत क्षेत्र की तीव्रता के कारण ऐसा नहीं होता है. तथापि, जब वोल्टेज स्तर 110kV के बराबर या उससे अधिक हो, कोरोना प्रभाव से बचने के लिए न्यूनतम आवश्यक कंडक्टर क्रॉस-सेक्शन इस प्रकार है:

नाममात्र वोल्टेज / के.वी	110	220	330
न्यूनतम कंडक्टर क्रॉस-सेक्शन	एलजीजे-70	एलजीजे-300	एलजीजे-2×240

कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शन का चयन करने की विधि 1: आर्थिक धारा घनत्व विधि

कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शन को चुनने में मितव्ययिता पर विचार करते समय, मुख्य रूप से लाइन निर्माण में निवेश और वार्षिक परिचालन लागत का हिसाब देना आवश्यक है, जो मुख्यतः ऊर्जा हानियों पर आधारित हैं. कंडक्टर चयन की आर्थिक व्यवहार्यता सुनिश्चित करना, यह आर्थिक वर्तमान घनत्व पर आधारित होना चाहिए. समग्र लाभ के सिद्धांतों पर व्यापक रूप से विचार करने के बाद (निवेश, परिचालन लागत, निवेश वसूली दर, मूल्यह्रास दर), कंडक्टर के एक इकाई क्रॉस-सेक्शन के अनुरूप सबसे किफायती धारा को आर्थिक धारा घनत्व कहा जाता है. यह कंडक्टर सामग्री से संबंधित है, लाइन का उपयोग गुणांक, और निवेश की राशि. व्यवहार में, यह कंडक्टर सामग्री के आधार पर निर्धारित किया जाता है, अधिकतम लोड उपयोग के घंटे, और नाममात्र वोल्टेज, जैसा कि तालिका में दिखाया गया है. आर्थिक धारा घनत्व के अनुसार चयनित क्रॉस-सेक्शन को आर्थिक क्रॉस-सेक्शन कहा जाता है, के रूप में परिभाषित:

एसजे = आईमैक्स / जे

• एसजे: आर्थिक पार अनुभाग
• जे: आर्थिक वर्तमान घनत्व
• आईमैक्स: सामान्य परिस्थितियों में कंडक्टर का अधिकतम ऑपरेटिंग करंट

टी(अधिकतम)/एच	2000	3000	4000	5000	6000	7000
के एलजे कंडक्टर 10 केवी या उससे कम	1.44	1.18	1.00	0.86	0.76	0.66
LGJ के कंडक्टर 10 केवी या उससे कम	1.70	1.38	1.18	1.00	0.88	0.78
एलसीजे के कंडक्टर 35 केवी या अधिक	1.86	1.50	1.26	1.08	0.94	0.84

फोटोवोल्टिक संयंत्र के लिए हवाई केबल का चयन करने का उदाहरण

वास्तविक परिदृश्य

एक के लिए फोटोवोल्टिक केबल समाधान, 35kV एरियल लाइन में, डबल सर्किट के साथ स्टील कोर एल्यूमीनियम ब्रेडेड केबल का उपयोग किया जाता है, की लंबाई के साथ 15 किमी और अधिकतम भार 16 अंत में मेगावाट. औसत शक्ति कारक है 0.9, और अधिकतम स्वीकार्य वोल्टेज ड्रॉप 5% सामान्य परिस्थितियों में अनुमति है. कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शन का चयन करना आवश्यक है.

चयन योजना

कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शन का चयन आर्थिक वर्तमान घनत्व के आधार पर किया जाएगा, और फिर इसे तीन आवश्यक शर्तों और स्वीकार्य वोल्टेज ड्रॉप के अनुसार सत्यापित किया जाएगा.

अधिकतम प्रचालन धारा:

इमैक्स = (पी / 2) / (1.732 × UN × cosθ) = (16000 / 2) / (1.732 × 35 × 0.9) = 146.63 ए

अधिकतम ऑपरेटिंग करंट के साथ (आईमैक्स) का 146.63 ए और टीएमएक्स का 2000 घंटे, तालिका इंगित करती है कि आर्थिक वर्तमान घनत्व (जे) है 1.65 ए/मिमी². इसलिए, आर्थिक क्रॉस-सेक्शन है:

एसजे = आईमैक्स / जे = 146.63 / 1.65 = 88.87 mm of

निकटतम क्रॉस-सेक्शन का चयन किया गया है: LGJ-95 ड्राइवर, पैरामीटर आरओ के साथ + जेएक्सओ = 0.332 + j0.4 Ω/किमी और एक दीर्घकालिक सुरक्षित निरंतर धारा 335 ए.

सत्यापन

1. यांत्रिक प्रतिरोध:
   एस = 95 mm of > और = 25 mm of
   आवश्यकताओं को पूरा करता है.
2. तापन की स्थिति:
   चूंकि डबल सर्किट लाइन एकल सर्किट में काम कर सकती है, लाइन में करंट बढ़ जाता है, अधिक गर्मी पैदा करना. यह सबसे महत्वपूर्ण परिचालन परिदृश्य है. तापमान सत्यापन में, संचालन के इस तरीके पर विचार किया जाना चाहिए:
   इमैक्स = 2 × 146.63 ए = 293.26 ए < मैं = 335 ए
   आवश्यकताओं को पूरा करता है.
3. कोरोना प्रभाव की स्थिति:
   चूंकि लाइन है 35 के.वी, कोरोना प्रभाव की स्थिति की पुष्टि करना आवश्यक नहीं है.
4. वोल्टेज घटाव:
   Δयू = (पी × आर + क्यू × एक्स) × एल / यू = 1.80 के.वी
   यू% = 1.80 / 35 = 5.15% > 5%
   आवश्यकताओं को पूरा नहीं करता, इसलिए कंडक्टर का क्रॉस-सेक्शन बढ़ाया जाना चाहिए. LGJ-120 कंडक्टर का चयन किया गया है, पैरामीटर आरओ के साथ + जेएक्सओ = 0.236 + j0.421 Ω/किमी और एक दीर्घकालिक सुरक्षित निरंतर धारा 380 ए.

नया सत्यापन:

1. यांत्रिक प्रतिरोध:
   एस = 120 mm of > और = 25 mm of
   आवश्यकताओं को पूरा करता है.
2. तापन की स्थिति:
   इमैक्स = 2 × 146.63 ए = 293.26 ए < मैं = 380 ए
   तालिका से पता चलता है कि LGJ-120 कंडक्टर में अधिकतम सुरक्षित करंट है 380 ए विफलता मोड में, कंडक्टर में अधिकतम धारा से अधिक, इसलिए यह आवश्यकताओं को पूरा करता है.
3. कोरोना प्रभाव की स्थिति:
   चूंकि लाइन है 35 के.वी, कोरोना प्रभाव की स्थिति की पुष्टि करना आवश्यक नहीं है.
4. वोल्टेज घटाव:
   Δयू = (पी × आर + क्यू × एक्स) × एल / यू = 1.60 के.वी
   यू% = 1.60 / 35 = 4.57% < 5%
   आवश्यकताओं को पूरा करता है.

इसलिए, चयनित एरियल कंडक्टर LGJ-120 उपयुक्त है.

निष्कर्ष

का उचित चयन एक फोटोवोल्टिक संयंत्र में केबल सुरक्षा और दक्षता दोनों सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है. तीन मुख्य मानदंडों पर विचार करके- यांत्रिक प्रतिरोध, गरम करना, और कोरोना स्थितियां-यह गारंटी है कि कंडक्टर भौतिक और थर्मल मांगों का सामना करेगा, ऊर्जा हानि को न्यूनतम करना और परिचालन लागत को अनुकूलित करना.

आर्थिक वर्तमान घनत्व पद्धति का उपयोग प्रारंभिक निवेश और दीर्घकालिक लागत को संतुलित करने की अनुमति देता है. तकनीकी आवश्यकताओं को पूरा करने और वोल्टेज ड्रॉप से ​​बचने के लिए कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शन को समायोजित करके, स्थापना का कुशल और लागत प्रभावी संचालन सुनिश्चित किया जाता है, इसके प्रदर्शन और स्थायित्व को अधिकतम करना.