ग्लास बनाम पोर्सिलेन सस्पेंशन इंसुलेटर: ट्रांसमिशन इंजीनियरों के लिए एक व्यावहारिक चयन गाइड

जब एक परियोजना टीम एक नई उच्च वोल्टेज लाइन के लिए इंसुलेटर स्ट्रिंग निर्दिष्ट करने के लिए बैठती है, तो कांच और चीनी मिट्टी के बीच का विकल्प जल्दी से हल हो जाता है, अक्सर आदत, क्षेत्रीय सम्मेलन, या पिछले काम पर खरीद प्रबंधक द्वारा प्राप्त स्रोत के आधार पर। यह जरूरी नहीं कि गलत हो. दोनों सामग्रियां एक शताब्दी से भी अधिक समय से सेवा में हैं, और दोनों ही ट्रांसमिशन वातावरण की एक विस्तृत श्रृंखला में विश्वसनीय रूप से प्रदर्शन करना जारी रखती हैं। समस्या यह है कि उनके बीच वास्तविक इंजीनियरिंग व्यापार को समझे बिना डिफॉल्ट करने से लागत में वृद्धि, अप्रत्याशित रखरखाव का बोझ और कभी-कभी उन उपकरणों का समय से पहले प्रतिस्थापन होता है जो दशकों तक चलना चाहिए था।

यह मार्गदर्शिका सामग्री, यांत्रिक और विद्युत प्रदर्शन, दोष व्यवहार, दीर्घकालिक उम्र बढ़ने और व्यावहारिक स्थितियों को देखते हुए वास्तव में निर्णय लेने वाले किसी व्यक्ति के परिप्रेक्ष्य से तुलना के माध्यम से काम करती है जो वास्तव में पैमाने को एक या दूसरे तरीके से झुकाती है।

फ़्लास सस्पेंशन इंसुलेटर स्ट्रिंग ट्रांसमिशन टॉवर

प्रत्येक सामग्री वास्तव में क्या है?

पोर्सिलेन इंसुलेटर काओलिन, फेल्डस्पार और क्वार्ट्ज के मिश्रण से निर्मित होते हैं, जिन्हें नियंत्रित उच्च तापमान पर तब तक जलाया जाता है जब तक कि सामग्री एक कठोर, चिकनी सिरेमिक बॉडी में परिवर्तित न हो जाए। इसका परिणाम यांत्रिक रूप से मजबूत उत्पाद है, जिसका संपीड़न शक्ति मान लगभग 70,000 किलोग्राम/सेमी² है, जो कांच से काफी अधिक है। चीनी मिट्टी के बरतन संपीड़ित लोडिंग को बहुत अच्छी तरह से संभालते हैं, जो बताता है कि यह स्टेशन पोस्ट इंसुलेटर, लाइन पोस्ट इंसुलेटर और इसी तरह की संरचनाओं के लिए मानक क्यों बना हुआ है जहां नीचे या पार्श्व संपीड़न बल हावी हैं।

कठोर ग्लास इंसुलेटर एक अलग विनिर्माण प्रक्रिया से गुजरते हैं। ग्लास डिस्क को गर्म किया जाता है और फिर नियंत्रित क्वेंच बाथ में तेजी से ठंडा किया जाता है, जो बाहरी सतह परत में संपीड़न तनाव और कोर में तन्य तनाव उत्पन्न करता है। यह टेम्परिंग प्रक्रिया कांच को लगभग 140 केवी/सेमी की ढांकता हुआ ताकत देती है, जो चीनी मिट्टी के 60 केवी/सेमी से काफी अधिक है। परिणामी डिस्क उच्च {{7}वोल्टेज और अतिरिक्त {8}उच्च {{9}वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनों पर उपयोग किए जाने वाले कैप {{5}और {{6}पिन सस्पेंशन स्ट्रिंग्स के लिए उपयुक्त है, जहां संपीड़न भार के बजाय तन्य भार डिजाइन को नियंत्रित करता है।

यांत्रिक शक्ति: संख्याओं को ध्यानपूर्वक पढ़ना

पहली नज़र में, यांत्रिक डेटा विरोधाभासी लगता है। चीनी मिट्टी के बरतन में कहीं बेहतर संपीड़न शक्ति होती है। कड़े कांच में कहीं बेहतर तन्य शक्ति होती है, जिसका मान चीनी मिट्टी के 500 किग्रा/सेमी² की तुलना में लगभग 35,000 किग्रा/सेमी² होता है। विशेष रूप से सस्पेंशन इंसुलेटर के लिए, तन्य प्रदर्शन मायने रखता है क्योंकि डिस्क एक स्ट्रिंग में लटकती है और तनाव के माध्यम से कंडक्टर के वजन और हवा के भार को अपने नीचे ले जाती है। ग्लास उस तुलना में व्यापक अंतर से जीतता है।

संख्याएँ जिस चीज़ को पकड़ नहीं पातीं वह है परिवर्तनशीलता। 25 से 30 वर्षों के बाद सेवा से हटाए गए इंसुलेटर की जांच करने वाले शोध में पाया गया कि चीनी मिट्टी के बरतन इकाइयों की अवशिष्ट यांत्रिक शक्ति एक निर्माता से दूसरे निर्माता में काफी भिन्न होती है। कुछ ने मूल रेटेड मूल्यों से केवल मामूली गिरावट दिखाई। अन्य में पर्याप्त कमी देखी गई। उन्हीं अध्ययनों से ग्लास इंसुलेटर ने अपनी रेटेड तन्यता ताकत के आसपास बहुत कम फैलाव दिखाया, जो दशकों के बाहरी प्रदर्शन के बाद भी मूल डिजाइन मूल्यों के करीब रहे। एक लंबी परियोजना समयावधि में कई आपूर्तिकर्ताओं के साथ काम करने वाले खरीद प्रबंधकों के लिए, उस स्थिरता का वास्तविक मूल्य है।

दोष का पता लगाना: वह तर्क जो अक्सर इसका निर्णय करता है

यह वह जगह है जहां ग्लास इंसुलेटर अपना सबसे आकर्षक लाभ रखते हैं, और यह एक ऐसा लाभ है जिसे क्षेत्र के इंजीनियर तुरंत समझ जाते हैं।

जब एक सख्त ग्लास डिस्क विफल हो जाती है, चाहे विद्युत पंचर, यांत्रिक अधिभार, या थर्मल तनाव से, डिस्क पूरी तरह से टूट जाती है। कांच का खोल गिर जाता है, केवल धातु की टोपी और डोरी को एक साथ पकड़ने वाली पिन रह जाती है। क्योंकि टेम्पर्ड ग्लास शमन प्रक्रिया से अवशिष्ट आंतरिक तनाव को संग्रहीत करता है, कोई भी फ्रैक्चर पूरी डिस्क में तेजी से फैलता है। डोरी नहीं गिरती. टोपी और पिन लाइन को पकड़ने के लिए पर्याप्त अवशिष्ट शक्ति बनाए रखते हैं। लेकिन गायब डिस्क नियमित गश्त के दौरान जमीन से या हेलीकॉप्टर से स्पष्ट रूप से दिखाई देती है।

चीनी मिट्टी के बरतन अलग तरह से व्यवहार करते हैं। एक विफल चीनी मिट्टी की डिस्क बाहर से पूरी तरह से बरकरार दिखाई दे सकती है। विफलता डिस्क के मुख्य भाग के माध्यम से आंतरिक रूप से होती है, बिना किसी बाहरी संकेत के कि इन्सुलेशन से समझौता किया गया है। सेवा में शून्य मूल्य वाले पोर्सिलेन इंसुलेटर का पता लगाने का एकमात्र विश्वसनीय तरीका विद्युत रूप से इसका परीक्षण करना है, या तो मीटर के साथ इन्सुलेशन प्रतिरोध को मापकर या स्ट्रिंग के सक्रिय होने पर लाइव लाइन वोल्टेज डिटेक्शन टूल का उपयोग करके। दोनों तरीकों के लिए स्ट्रिंग के करीब काम करने वाले प्रशिक्षित कर्मियों की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है ऊंचा जोखिम, विशेष उपकरण और प्रति निरीक्षण चक्र महत्वपूर्ण लागत।

दूरदराज के इलाकों को पार करने वाली ट्रांसमिशन लाइनों के लिए, जहां निरीक्षण दल कभी-कभार ही आते हैं और जहां एक दोषपूर्ण स्ट्रिंग का महीनों तक पता नहीं चल पाता है, यह अंतर बहुत मायने रखता है। पहाड़ी क्षेत्रों, रेगिस्तानी गलियारों, या नदी पार करने वाली रेखाएं जहां पहुंच मुश्किल है, कांच के लिए उपयुक्त हैं क्योंकि दोषपूर्ण डिस्क बिना किसी सक्रिय परीक्षण के खुद को पहचान लेती हैं।

उम्र बढ़ना और लंबी अवधि का प्रदर्शन

दोनों सामग्री पुरानी हैं, लेकिन उनकी उम्र अलग-अलग है, और उस अंतर को समझने से जीवनचक्र लागत गणना पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।

चीनी मिट्टी के बरतन धीमी दरार वृद्धि नामक प्रक्रिया के अधीन हैं, जहां सिरेमिक बॉडी में सूक्ष्म फ्रैक्चर निरंतर यांत्रिक और थर्मल लोडिंग के तहत धीरे-धीरे बढ़ते हैं। दशकों से, इससे यांत्रिक शक्ति में प्रगतिशील कमी आ सकती है जिसे डिस्क के बाहर से पता नहीं लगाया जा सकता है। विद्युत शक्ति भी कम हो सकती है क्योंकि चीनी मिट्टी के बरतन का शरीर सूक्ष्म छिद्रों के माध्यम से नमी को अवशोषित करता है, विशेष रूप से पुराने इंसुलेटर में जहां भट्ठी प्रक्रिया आधुनिक मानकों की तुलना में कम नियंत्रित होती है। पुराने चीनी मिट्टी के बरतन पर स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके अनुसंधान ने निर्माताओं के बीच महत्वपूर्ण सूक्ष्म संरचनात्मक अंतर की पुष्टि की है, कुछ पुराने नमूनों में यांत्रिक और विद्युत दोनों मापदंडों में औसत दर्जे की गिरावट देखी गई है।

ग्लास इंसुलेटर इस उम्र बढ़ने के तंत्र को साझा नहीं करते हैं। क्योंकि कड़ा हुआ ग्लास गैर-छिद्रपूर्ण होता है, शरीर में नमी का अवशोषण अनिवार्य रूप से शून्य होता है। कड़े कांच के यांत्रिक और विद्युत गुण समय के साथ इस तरह से स्थिर रहते हैं कि चीनी मिट्टी के बरतन पूरी तरह से मेल नहीं खा सकते हैं। लंबी सेवा में ग्लास के साथ प्राथमिक चिंता सतह संदूषण संचय है, विशेष रूप से औद्योगिक या तटीय वातावरण में जहां वायुजनित संदूषक डिस्क सतह पर जमा होते हैं और गीले मौसम के दौरान रिसाव वर्तमान पथ बनाते हैं।

संदूषण प्रदर्शन और पर्यावरण

हल्के से मध्यम प्रदूषित वातावरण में, प्रदूषण प्रदर्शन में कांच और चीनी मिट्टी के बीच अंतर मामूली है। दोनों यथोचित रूप से अच्छी तरह से पानी बहाते हैं, और दोनों सतह पर जमाव जमा करते हैं जो बारिश के दौरान बह जाता है।

अत्यधिक प्रदूषित वातावरण में, कांच एक विशिष्ट नुकसान प्रस्तुत करता है। ग्लास डिस्क की चिकनी, सपाट सतह नमी को समान रूप से संघनित करने और संचित संदूषण के संपर्क में रहने की अनुमति देती है, जिससे चीनी मिट्टी के डिस्क की खुरदरी, अधिक जटिल सतह की तुलना में अधिक निरंतर प्रवाहकीय फिल्म बनती है। चीनी मिट्टी के बरतन की सतह प्रोफ़ाइल, इसके पेटीकोट और पसलियों के साथ, बारिश के पानी को इस तरह से रोकती है जो प्रवाहकीय फिल्म को बाधित कर सकती है और रिसाव धारा को कम कर सकती है।

यह वास्तव में वह जगह है जहां एक तीसरी सामग्री का उल्लेख किया जाना चाहिए। सिलिकॉन रबर शेड के साथ फाइबरग्लास रॉड के चारों ओर निर्मित कंपोजिट पॉलिमर इंसुलेटर, भारी दूषित स्थितियों में ग्लास और चीनी मिट्टी के बरतन दोनों से बेहतर प्रदर्शन करते हैं क्योंकि सिलिकॉन रबर स्वाभाविक रूप से हाइड्रोफोबिक होता है। सिलिकॉन रबर की सतह पर पानी एक सतत फिल्म के बजाय मोती बनाता है, जो प्रवाहकीय सतह परत को रोकता है जो प्रदूषण फ्लैशओवर का कारण बनता है। तटीय औद्योगिक क्षेत्रों, भारी कीटनाशकों के उपयोग वाले कृषि क्षेत्रों, या सीमेंट संयंत्रों और रासायनिक सुविधाओं के पास से गुजरने वाली लाइनों के लिए, पॉलिमर तकनीक एक अंतर को बंद कर देती है जिसे न तो कांच और न ही चीनी मिट्टी के बरतन पूरी तरह से संबोधित करते हैं।पॉलिमर बिजली गिरफ़्तारसमान सिलिकॉन रबर हाउसिंग तकनीक का उपयोग करके समान सिद्धांत का पालन किया जाता है, यही कारण है कि उन्होंने ऐसे वातावरण में बड़े पैमाने पर पुराने चीनी मिट्टी के बर्तनों में रखे गए सर्ज सुरक्षा उपकरणों को बदल दिया है जहां सतह संदूषण एक लगातार चिंता का विषय है।

विक्ट्री पॉलिमर लाइटनिंग अरेस्टर

चयन निर्णय वास्तव में कैसा दिखता है

निम्नलिखित स्थितियाँ इसी ओर इशारा करती हैंग्लास सस्पेंशन इंसुलेटरबेहतर विकल्प के रूप में:

220 केवी और उससे ऊपर की लाइनें, विशेष रूप से 500 केवी और उससे अधिक पर, जहां कड़े ग्लास की उच्च ढांकता हुआ ताकत अस्थायी ओवरवॉल्टेज स्थितियों के तहत सार्थक अतिरिक्त मार्जिन प्रदान करती है। दूरस्थ या कठिन {{3} से {{4}पहुंच स्पैन, जहां ग्लास का स्व-रिपोर्टिंग विफलता मोड लाइन के जीवन पर निरीक्षण श्रम लागत को कम कर देता है। ऐसी परियोजनाएं जहां विभिन्न खरीद चरणों में कई आपूर्तिकर्ताओं का उपयोग किया जाएगा, जहां कांच की सख्त यांत्रिक शक्ति वितरण मिश्रित विनिर्माण मूल से प्राप्त चीनी मिट्टी के बरतन की तुलना में अधिक सुसंगत प्रदर्शन प्रदान करता है। मौजूदा ग्लास स्ट्रिंग्स पर प्रतिस्थापन कार्यक्रम, जहां यांत्रिक विनिमेयता के लिए मूल सामग्री से मेल खाने की आवश्यकता होती है।

पोर्सिलेन निम्नलिखित स्थितियों में अधिक उपयोगी है: कंप्रेसिव लोडिंग से जुड़े अनुप्रयोग, जिसमें पोस्ट इंसुलेटर और स्टेशन उपकरण शामिल हैं, जहां पोर्सिलेन की कंप्रेसिव ताकत का लाभ मायने रखता है। वितरण वोल्टेज स्तर जहां कांच की ढांकता हुआ ताकत का लाभ डिजाइन मार्जिन के लिए कम प्रासंगिक है। मध्यम प्रदूषण और नियमित निरीक्षण कार्यक्रम वाले क्षेत्रों में लाइनें, जहां शून्य मूल्य चीनी मिट्टी के बरतन का पता लगाने से जुड़ी निरीक्षण लागत को सामान्य रखरखाव बजट के भीतर प्रबंधित किया जा सकता है। ऐसी परियोजनाएं जहां मौजूदा आपूर्ति श्रृंखला, परीक्षण प्रोटोकॉल और रखरखाव कार्यबल चीनी मिट्टी के बरतन के आसपास बनाए गए हैं और जहां स्विचिंग सामग्री से संक्रमण लागत आएगी।

ट्रांसमिशन वोल्टेज स्तर पर ग्लास सस्पेंशन इंसुलेटर कुछ खरीद निर्णयों में से एक का प्रतिनिधित्व करते हैं जहां सामग्री की पसंद का 40 साल की परिसंपत्ति जीवन में रखरखाव लागत पर प्रत्यक्ष और मापने योग्य प्रभाव पड़ता है। यह इतना लंबा है कि प्रति वर्ष अतिरिक्त निरीक्षण लागत के कुछ प्रतिशत अंक एक महत्वपूर्ण बजट रेखा में जमा हो जाते हैं।

हार्डवेयर अनुकूलता

एक व्यावहारिक बिंदु जिसे सामग्री चयन के दौरान कभी-कभी नजरअंदाज कर दिया जाता है वह यह है कि ग्लास और चीनी मिट्टी की टोपी {{0}और {{1}पिन सस्पेंशन डिस्क आमतौर पर एक ही बॉल {{2}और {{3}) सॉकेट युग्मन आयामों का उपयोग करते हैं, जो आईईसी 60305 के तहत मानकीकृत हैं। इसका मतलब है कि स्ट्रिंग, सिद्धांत रूप में, एक ही स्ट्रिंग के भीतर ग्लास और चीनी मिट्टी के डिस्क को मिला सकती है, और यदि यांत्रिक वर्ग रेटिंग मेल खाती है तो किसी भी सामग्री की प्रतिस्थापन डिस्क दूसरे के लिए स्थानापन्न हो सकती है। यह विनिमेयता स्पेयर पार्ट्स प्रबंधन को सरल बनाती है और कार्यात्मक हार्डवेयर को रिटायर किए बिना प्रतिस्थापन के आधार पर सामग्रियों के बीच स्विच करना आसान बनाती है।

कांच और चीनी मिट्टी के असेंबलियों दोनों में उपयोग किए जाने वाले धातु के ढक्कन और पिन गर्म डिप गैल्वनाइज्ड लचीले लोहे या लचीले लोहे के होते हैं, और उन्हें डिस्क सामग्री से स्वतंत्र रूप से निर्दिष्ट किया जाता है। संपूर्ण स्ट्रिंग्स की सोर्सिंग करने वाले खरीदारों को यह पुष्टि करनी चाहिए कि हार्डवेयर विनिर्देश, विशेष रूप से बॉल व्यास और सॉकेट आयाम, मालिकाना आयामों के बजाय आईईसी मानकों के अनुरूप हैं जो भविष्य में सोर्सिंग विकल्पों को सीमित कर देंगे।

सारांश

ग्लास और पोर्सिलेन सस्पेंशन इंसुलेटर दोनों दुनिया भर में ट्रांसमिशन अनुप्रयोगों में मजबूत ट्रैक रिकॉर्ड के साथ परिपक्व, सिद्ध प्रौद्योगिकियां हैं। उनके बीच चुनाव यह सवाल नहीं है कि कौन सी सामग्री पूर्ण रूप से बेहतर है। यह एक सवाल है कि कौन सी सामग्री किसी दिए गए प्रोजेक्ट के विशिष्ट ऑपरेटिंग वातावरण, निरीक्षण व्यवस्था, वोल्टेज स्तर और खरीद बाधाओं में फिट बैठती है।

ग्लास उच्च ढांकता हुआ ताकत, बेहतर तन्यता ताकत स्थिरता, पारदर्शी दोष का पता लगाने और अधिक स्थिर दीर्घकालिक - प्रदान करता है। चीनी मिट्टी के बरतन बेहतर संपीड़न शक्ति, स्वच्छ वातावरण में डिस्क सतह पर कम नमी संवेदनशीलता और एक गहरा वैश्विक विनिर्माण आधार प्रदान करते हैं जो प्रतिस्पर्धी कीमतों पर बहुत बड़ी खरीद मात्रा का समर्थन कर सकते हैं।

अधिकांश आधुनिक उच्च वोल्टेज ट्रांसमिशन परियोजनाओं के लिए, विशेष रूप से 220 केवी और उससे अधिक पर, और विशेष रूप से उन लाइनों पर जहां निरीक्षण पहुंच सीमित है, ग्लास तकनीकी रूप से मजबूत विकल्प है। वितरण बुनियादी ढांचे और कंप्रेसिव लोड अनुप्रयोगों के लिए, चीनी मिट्टी के बरतन एक अच्छा और लागत प्रभावी उत्तर बना हुआ है। जो इंजीनियर और खरीद दल किसी एक पर डिफॉल्ट करने के बजाय दोनों सामग्रियों को समझते हैं, वे ही ट्रांसमिशन इंफ्रास्ट्रक्चर के साथ समाप्त होते हैं जो बिना किसी अप्रिय आश्चर्य के अपने पूर्ण सेवा जीवन के दौरान डिजाइन के अनुसार प्रदर्शन करता है।