220kv हाई-वोल्टेज डिस्कनेक्ट स्विच में बार-बार होने वाले पोर्सिलेन इंसुलेटर फ्रैक्चर के कारणों का एनालिसिस
पावर सिस्टम में, 220kV वोल्टेज लेवल के इक्विपमेंट बड़े पैमाने पर फैले हुए हैं, और उनकी ऑपरेशनल स्टेबिलिटी सीधे ग्रिड सिक्योरिटी पर असर डालती है। बड़े मेंटेनेंस डेटा के एनालिसिस से पता चलता है कि हाई वोल्टेज डिस्कनेक्ट स्विच इक्विपमेंट में पोस्ट इंसुलेटर (पोर्सिलेन इंसुलेटर) का फ्रैक्चर खास तौर पर 220kV सिस्टम में ज़्यादा होता है। यह घटना अचानक नहीं होती, बल्कि इक्विपमेंट के मैकेनिकल स्ट्रक्चर, मटीरियल प्रॉपर्टीज़ और बाहरी लोड एनवायरनमेंट सहित कई वजहों से होती है।
स्ट्रक्चरल स्ट्रेस कंसंट्रेशन और बेंडिंग लोड का असर
220kV इक्विपमेंट में आमतौर पर मल्टी-सेक्शन पोर्सिलेन इंसुलेटर पोस्ट होते हैं, जिससे इसकी कुल ऊंचाई काफी बढ़ जाती है। कम वोल्टेज लेवल की तुलना में, ऑपरेशन के दौरान पोस्ट पर ज़्यादा लीवर टॉर्क लगता है। हाई-वोल्टेज डिस्कनेक्ट स्विच के खुलने और बंद होने के दौरान, सेंटर ऑफ़ ग्रेविटी में बदलाव और मैकेनिज्म के मूवमेंट से होने वाले इम्पैक्ट लोड के कारण इंसुलेटर के फ्लैंज रूट पर बहुत ज़्यादा स्ट्रेस कंसंट्रेशन होता है।
लीवर आर्म इफ़ेक्ट: पोर्सिलेन पोस्ट जितना ऊंचा होगा, ऊपर कंडक्टर टेंशन या हवा के डिफ्लेक्शन फोर्स से बेस पर उतना ही ज़्यादा बेंडिंग मोमेंट बनेगा।
ग्लू बॉन्डिंग प्रोसेस: अगर फ्लैंज और पोर्सिलेन कंपोनेंट के बीच सीमेंट एडहेसिव लेयर में फ्लेक्सिबल बफरिंग की कमी है, तो टेम्परेचर में बदलाव से होने वाला थर्मल एक्सपेंशन और कॉन्ट्रैक्शन अंदरूनी स्ट्रेस को निकलने से रोक सकता है।
मटीरियल की नाजुकता और मैन्युफैक्चरिंग डिफेक्ट्स के बीच संबंध
पोर्सिलेन कंपोनेंट्स, एक आम नाजुक मटीरियल के तौर पर, अंदरूनी डिफेक्ट्स के प्रति बहुत सेंसिटिव होते हैं। कुछ ऑपरेटिंग हाई-वोल्टेज डिस्कनेक्टिंग स्विच क्वार्ट्ज पोर्सिलेन का इस्तेमाल करते हैं, जिसमें बेंडिंग स्ट्रेंथ कम होती है।
सिलिका और एल्यूमिना पोर्सिलेन के बीच परफॉर्मेंस में अंतर
रिसर्च से पता चलता है कि पहले इस्तेमाल होने वाले पोर्सिलेन इंसुलेटर में Al₂O₃ कंटेंट 30% से कम था, जिसके कारण मैकेनिकल टफनेस काफी नहीं थी।
अंदरूनी स्ट्रेस: प्रोडक्शन के दौरान फायरिंग प्रोसेस का गलत कंट्रोल पोर्सिलेन कंपोनेंट्स के अंदर माइक्रो-क्रैक छोड़ सकता है।
डिग्रेडेशन रेट: लंबे समय तक तेज़ इलेक्ट्रिक फील्ड और मैकेनिकल फोर्स कपलिंग के तहत, क्वार्ट्ज़ पोर्सिलेन में क्रैक फैलने की दर एल्यूमिना पोर्सिलेन की तुलना में बहुत ज़्यादा होती है।
ऑपरेटिंग माहौल और इंस्टॉलेशन में बदलाव का मिला-जुला असर
ट्यूबलर बसबार के इंस्टॉलेशन के तरीके का इंसुलेटर की लाइफ पर बहुत असर पड़ता है। अगर कम्पेनसेटिंग रेगुलेटर फेल हो जाता है, तो बसबार के थर्मल एक्सपेंशन और कॉन्ट्रैक्शन से पैदा होने वाला एक्सियल थ्रस्ट सीधे हाई-वोल्टेज डिस्कनेक्टिंग स्विच के सपोर्ट पर असर करेगा।
तेज़ हवा, भूकंप या बर्फ़बारी जैसे खराब मौसम की वजह से हाई-फ़्रीक्वेंसी, कम एम्प्लिट्यूड वाले वाइब्रेशन हो सकते हैं। यह फटीग लोड एक मुख्य वजह है जिससे 220kV पोर्सिलेन इंसुलेटर में छिपी हुई दरारें अचानक फ्रैक्चर में बदल जाती हैं। लंबे समय तक इस हाई डायनामिक स्ट्रेस के संपर्क में आने वाले सपोर्ट धीरे-धीरे फ्लैंज के किनारों पर पोर्सिलेन को फटीग कर देंगे, जिससे आखिरकार एक खास ऑपरेशन के दौरान पूरी तरह से फेल हो जाएगा।
