ہائی وولٹیج ٹرانسمیشن لائنوں کے لیے سرج اریسٹرس کے ڈیزائن کے اصول

1. بنیادی کام کرنے کا اصول: غیر-لکیری وولٹیج-موجودہ خصوصیات

عام آپریٹنگ حالت (اعلی مزاحمت): پاور فریکوئنسی وولٹیج کے تحت، ZnO ریزسٹرس کی مزاحمتی صلاحیت \\(10^{10}-10^{11}Ω·cm\\) تک پہنچ جاتی ہے۔ رساو کرنٹ مائیکرو ایمپیئر کی سطح پر ہے (100 μA سے کم)، سسٹم کے آپریشن میں مداخلت کیے بغیر تقریباً ایک کھلے سرکٹ کے طور پر کام کرتا ہے۔

اوور وولٹیج آپریٹنگ حالت (کم مزاحمت): جب بجلی یا سوئچنگ اوور وولٹیج سے تجاوز کر جائے۔آپریٹنگ وولٹیج (حوالہ وولٹیج)، مزاحمت دس ہزار گنا سے زیادہ تیزی سے گرتی ہے۔ بجلی کا کرنٹ خارج کرنے کے لیے نینو سیکنڈز کے اندر ایک کم{-مزاحمت والا راستہ بنتا ہے (دسیوں سے سینکڑوں کلو ایمپیئر تک)، اور کلیمپبقایا وولٹیجموصلیت کا سامنا کرنے والے سامان کی سطح کے نیچے۔

بحالی کی حالت (اعلی مزاحمت دوبارہ حاصل کریں): اوور وولٹیج کے غائب ہونے کے بعد، ریزسٹرس خود بخود ہائی-مزاحمتی حالت میں واپس آجاتے ہیں اور پاور فریکوئنسی فالو کرنٹ کو کاٹ دیتے ہیں۔ خالی ڈھانچہ بنیادی طور پر موجودہ مسائل کی پیروی کو ختم کرتا ہے۔

2. لائن کا مجموعی ساختی ڈیزائن-ٹائپ MOA

2.1 بنیادی جزو: اسٹیکڈ ZnO ریزسٹر کالم

مواد کی ترکیب: زنک آکسائیڈ 90% سے زیادہ خام مال پر مشتمل ہے، جو بسمتھ، اینٹیمونی، کوبالٹ اور دیگر دھاتی آکسائیڈز کے ساتھ ملا ہوا ہے۔ پولی کرسٹل لائن سیرامکس بنانے کے لیے اس مرکب کو 1000 ڈگری سے اوپر کے درجہ حرارت پر سینٹر کیا جاتا ہے، جس کی اناج کی باؤنڈری پرتیں غیر-لکیری برقی خصوصیات فراہم کرتی ہیں۔

اسمبلی فارم: مختلف پاور گریڈز کی وولٹیج کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے ایک سے زیادہ ریزسٹرس سیریز میں جڑے ہوئے ہیں (مثال کے طور پر، 220 kV سسٹمز کے لیے سینکڑوں ریزسٹرس استعمال کیے جاتے ہیں)۔ کثیر-کالم متوازی کنکشن بڑے کرنٹ اور توانائی جذب کرنے کی صلاحیت کے خلاف مزاحمت کو بہتر بناتا ہے۔

الیکٹروڈس: ایلومینیم یا تانبے سے بنے دھاتی الیکٹروڈ دونوں سروں پر نصب کیے جاتے ہیں تاکہ رابطے کی کم مزاحمت اور یکساں کرنٹ ڈسٹری بیوشن کو یقینی بنایا جا سکے۔

2.2 موصلیت اور سگ ماہی کا نظام

کمپوزٹ ہاؤسنگ: سلیکون ربڑ یا ethylene propylene diene monomer (EPDM) سے بنا، بہترین آلودگی کے خلاف مزاحمت، عمر بڑھنے کے خلاف مزاحمت اور مکینیکل طاقت کو نمایاں کرتا ہے۔ یہ بیرونی موصلیت اور مجموعی طور پر سگ ماہی فراہم کرتا ہے۔

اندرونی موصلیت: فائبر گلاس وائنڈنگ سلنڈر یا ایپوکسی موصلیت کی سلاخیں ریزسٹر کالموں کو سہارا دیتی ہیں، سماکشی کو برقرار رکھتی ہیں اور مکینیکل تناؤ کو برداشت کرتی ہیں۔

سگ ماہی کی ساخت: دونوں سروں پر میٹل اینڈ کیپس ربڑ کی سگ ماہی کی انگوٹھیوں کے ساتھ مل کر نمی کے داخل ہونے اور ریزسٹروں کی کارکردگی میں کمی کو روکنے کے لیے مکمل سیلنگ حاصل کرتی ہیں۔

2.3 معاون اجزاء

بڑھتے ہوئے متعلقہ اشیاء: ٹرانسمیشن ٹاورز پر معطلی کی تنصیب کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے (معطلی یا تناؤ کی قسم)، ہوا کی کمپن اور مختصر-سرکٹ کرنٹ کے تحت مکینیکل استحکام کو یقینی بناتا ہے۔

مانیٹرنگ ڈیوائسز: عمر بڑھنے کے حالات پر نظر رکھنے اور کارروائی کے اوقات کو ریکارڈ کرنے کے لیے سیریز-کنیکٹڈ لیکیج کرنٹ مانیٹر اور آپریشن کاؤنٹرز سے لیس۔

گریڈنگ کے حلقے: الیکٹرک فیلڈ کی تقسیم کو بہتر بنانے، کورونا ڈسچارج کو دبانے اور جزوی خارج ہونے والے مادہ کو کم کرنے کے لیے ہائی-وولٹیج کے اختتام پر انسٹال کیا گیا ہے۔

3. کلیدی ڈیزائن کے پیرامیٹرز اور انتخاب کا معیار

3.1 الیکٹریکل پیرامیٹر ڈیزائن

شرح شدہ وولٹیج (\\(U_r\\)): نظام کے زیادہ سے زیادہ آپریٹنگ وولٹیج سے کم نہیں ہونا چاہیے، تاکہ عام آپریشن کے تحت غیر ارادی کارروائی اور رساو کرنٹ کو کنٹرول کیا جا سکے۔

حوالہ وولٹیج (\\(U_{ref}\\)): وولٹیج 1 ایم اے کرنٹ پر ماپا جاتا ہے۔ عام طور پر \\(U_r ≈ 0.75-0.8U_{ref}\\)، جو ایکٹیویشن کے لیے حد وولٹیج کا تعین کرتا ہے۔

بقایا وولٹیج (\\(U_{res}\\)): بجلی کے تسلسل کے تحت بقایا وولٹیج (8/20 μs) \\(2.2U_r\\) سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے، اور یہ کہ انڈر سوئچنگ امپلس \\(1.8U_r\\) سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے، تاکہ کافی تحفظ کے مارجن کی ضمانت ہو۔

توانائی برداشت کرنے کی صلاحیت: ٹرانسمیشن لائنوں کے زیادہ سے زیادہ بجلی کے کرنٹ (مثلاً 100 kA) اور اوور وولٹیجز کو تبدیل کرنے سے پیدا ہونے والی توانائی کے مطابق ڈیزائن کیا گیا ہے تاکہ تھرمل رن وے ناکامی کو روکا جا سکے۔

3.2 تھرمل ڈیزائن

مزاحموں کی حرارت کی صلاحیت: ایک واحد ریزسٹر کی توانائی کی کثافت 200 J/cm³ سے کم نہیں ہے۔ کثیر-کالم متوازی ترتیب حرارت کو مؤثر طریقے سے پھیلاتا ہے۔

گرمی کی کھپت کا راستہ: مزاحمت کاروں سے الیکٹروڈ اور اینڈ کیپس میں حرارت کی منتقلی، پھر قدرتی کنویکشن کے ذریعے محیطی ہوا میں پھیل جاتی ہے۔ کمپوزٹ ہاؤسنگ کو کم تھرمل مزاحمت کے ساتھ ڈیزائن کیا گیا ہے تاکہ مقامی زیادہ گرمی اور تیز عمر بڑھنے سے بچا جا سکے۔

3.3 موصلیت کوآرڈینیشن ڈیزائن

لائن انسولیٹر کے ساتھ کوآرڈینیشن: اریسٹر کا بقایا وولٹیج لائن انسولیٹروں کے فلیش اوور وولٹیج سے کم ہونا چاہیے، تاکہ گرفتار کرنے والا انسولیٹروں کی حفاظت کے لیے ترجیحی طور پر کام کرے۔

اونچائی اور آلودگی کے لیے تصحیح: سطح سمندر سے 1000 میٹر سے اوپر والے علاقوں کے لیے، بیرونی موصلیت کا فاصلہ بڑھا دیا جاتا ہے۔ بہت زیادہ آلودہ علاقوں کے لیے، بڑے کریپج فاصلے والے مکانات کو اپنایا جاتا ہے۔

4. روایتی اضافے گرفتاریوں کے مقابلے میں فوائد

خالی ڈھانچہ: سیریز کے چنگاری خلا کو ختم کرتا ہے، جس میں نینو سیکنڈ-سطح کی رسپانس اسپیڈ، کوئی فالو کرنٹ، اور گیپ بریک ڈاؤن یا عمر بڑھنے کا کوئی خطرہ نہیں، اس طرح اعلیٰ قابل اعتمادی حاصل ہوتی ہے۔

اعلیٰ غیر- لکیریٹی: ZnO ریزسٹرس کا بہت زیادہ غیر- لکیری گتانک بہتر تحفظ کی کارکردگی کے لیے کم رساو کرنٹ اور بقایا وولٹیج کے زیادہ درست کنٹرول کو یقینی بناتا ہے۔

کمپوزٹ ہاؤسنگ: ٹرانسمیشن لائنوں پر معطلی کی تنصیب کے لیے موزوں، آلودگی کے خلاف مزاحمت، فریکچر مزاحمت اور ہلکے وزن کے فوائد کے ساتھ روایتی چینی مٹی کے برتن کی جگہ لے لیتا ہے۔

5. بنیادی ڈیزائن کے تصورات کا خلاصہ