मूल तर्क
जबकि घरेलू शहरी परियोजनाएं आम तौर पर 10%-20% क्षमता मार्जिन की अनुमति देती हैं, अफ्रीकी वितरण नेटवर्क को 20%-30% तक वृद्धि की आवश्यकता होती है। यह अत्यधिक रूढ़िवादी डिज़ाइन के कारण नहीं है, बल्कि लोड विशेषताओं, ग्रिड स्थितियों, जलवायु और संचालन और रखरखाव की वास्तविकताओं के संयोजन द्वारा निर्धारित एक अनिवार्य इंजीनियरिंग बाधा है। इसके पाँच प्राथमिक कारण हैं:
1. तीव्र शहरी भार वृद्धि और नियोजन डेटा की भारी कमी
कई अफ्रीकी शहरों में भूमि के विकास के अनुक्रमण के संबंध में व्यापक भार सर्वेक्षण और डेटा का अभाव है।
तेजी से शहरीकरण के कारण आवासीय क्षेत्रों और छोटे पैमाने के वाणिज्यिक/औद्योगिक क्षेत्रों में भार में अनियंत्रित वृद्धि होती है, जिसमें वास्तविक भार अक्सर प्रारंभिक योजना पूर्वानुमानों से अधिक होता है;
व्यावसायिक संस्थाओं और छोटे कारखानों से नए बिजली कनेक्शन अनुरोधों में वृद्धि हुई है; हालाँकि, क्षमता विस्तार और रेट्रोफिटिंग चक्र लंबे होते हैं, जिससे एक इकाई के चालू होने के बाद अल्पावधि में ट्रांसफार्मर की क्षमता बढ़ाना मुश्किल हो जाता है;
यदि केवल 10% मार्जिन की अनुमति दी जाती है, तो संचालन के केवल 2-3 वर्षों के भीतर निरंतर ओवरलोडिंग होती है। 20%-30% मार्जिन ट्रांसफार्मर की सेवा जीवन को बढ़ाता है और साइट पर रेट्रोफिटिंग की आवश्यकता को कम करता है।
2. उच्च तापमान वाले वातावरण के परिणामस्वरूप वास्तविक क्षमता में कमी आती है (एक महत्वपूर्ण कारक)
आईईसी ट्रांसफार्मर रेटेड क्षमताओं को परिवेश के तापमान +40 डिग्री के आधार पर कैलिब्रेट किया जाता है। कई अफ़्रीकी शहरों में, चरम गर्मियों में परिवेश का तापमान 45-50 डिग्री तक पहुँच जाता है:
प्रत्येक 1 डिग्री के लिए जब परिवेश का तापमान 40 डिग्री से अधिक हो जाता है, तेल में डूबे ट्रांसफार्मर की आउटपुट क्षमता लगभग 1% कम हो जाती है;
यदि गर्मियों में परिवेश का तापमान 50 डिग्री है, तो ट्रांसफार्मर प्रभावी रूप से लगभग 10% की क्षमता व्युत्पन्न से गुजरता है;
नाममात्र रूप से, एक ट्रांसफार्मर को 20 एमवीए पर रेट किया जा सकता है, लेकिन उच्च तापमान में इसकी वास्तविक उपयोग करने योग्य क्षमता केवल 18 एमवीए है। 20%-30% मार्जिन के बिना, ट्रांसफार्मर को पीक अवधि के दौरान सीधे ओवरलोडिंग का सामना करना पड़ता है, जिससे वाइंडिंग ओवरहीटिंग, त्वरित इन्सुलेशन उम्र बढ़ने और विफलता प्रेरित ट्रिपिंग का काफी अधिक जोखिम होता है।
3. ग्रिड वोल्टेज में उतार-चढ़ाव और अधिभार श्रृंखला प्रभाव
अफ़्रीका में अपस्ट्रीम 33kV ग्रिड अक्सर कमज़ोर होते हैं, अक्सर कम वोल्टेज से पीड़ित होते हैं:
जब वोल्टेज गिरता है, तो ट्रांसफार्मर की तरफ करंट समान सक्रिय पावर लोड के लिए बढ़ जाता है;
करंट बढ़ने से वाइंडिंग में अधिक गर्मी उत्पन्न होती है, जो प्रभावी रूप से ट्रांसफार्मर की क्षमता का अधिक उपभोग करती है;
गर्मी के चरम भार (उच्च तापमान द्वारा संचालित) के साथ मेल खाने वाला कम वोल्टेज ट्रांसफार्मर की उपलब्ध क्षमता पर दोहरा दबाव डालता है।
4. एन-1 आकस्मिक आवश्यकताएँ (दोहरी मुख्य ट्रांसफार्मर विन्यास)
अफ्रीका में शहरी वितरण सबस्टेशन आमतौर पर एन-1 कॉन्फ़िगरेशन में दो मुख्य ट्रांसफार्मर के साथ काम करते हैं: यदि एक विफल हो जाता है या रखरखाव के लिए ऑफ़लाइन ले जाया जाता है, तो दूसरे को अस्थायी रूप से सबस्टेशन के अधिकांश महत्वपूर्ण भार को वहन करना होगा।
उदाहरण: 2 × 16 एमवीए ट्रांसफार्मर
सामान्य परिस्थितियों में, प्रत्येक 60-70% भार वहन करता है;
यदि एक इकाई ऑफ़लाइन हो जाती है, तो शेष इकाई को लगभग पूरा सबस्टेशन भार वहन करना होगा; पहले से 20-30% मार्जिन आरक्षित किए बिना, ट्रांसफार्मर को आकस्मिकता के दौरान गंभीर अधिभार का सामना करना पड़ेगा, संभावित रूप से बिजली आउटेज का दायरा बढ़ जाएगा।
नोट: यह अल्पकालिक आपातकालीन अधिभार को संदर्भित करता है; हालाँकि इसे अनिश्चित काल तक कायम नहीं रखा जा सकता है, उपकरण को इसका सामना करने में सक्षम होना चाहिए।
5. कमजोर ओ एंड एम क्षमताएं और समय पर रखरखाव/रोटेशन के लिए शर्तों का अभाव
घरेलू सेटिंग्स में, ओवरलोड के शुरुआती संकेतों को तेजी से प्रेषण, लोड शेडिंग या त्वरित ट्रांसफार्मर प्रतिस्थापन के माध्यम से संबोधित किया जा सकता है।
अफ़्रीकी परियोजनाओं में व्यावहारिक बाधाओं में शामिल हैं:
स्पेयर पार्ट्स, परिवहन और उठाने के संसाधनों की कमी; ट्रांसफार्मर प्रतिस्थापन चक्र आसानी से महीनों तक चल सकता है;
साइट पर ओ एंड एम कर्मियों की कमी, जिससे सटीक लोड प्रेषण मुश्किल हो जाता है;
अक्सर ओवरलोड चेतावनी जारी होने के बाद भी लोड को तेजी से कम करने का कोई तरीका नहीं होता है;
बड़ा मार्जिन आरक्षित करके प्रभावी ढंग से व्यापार किया जाता हैपरिचालन दोष सहनशीलता के लिए उपकरण क्षमता, जिससे बिजली कटौती का जोखिम कम हो जाता है.
अनुपूरक नोट: 30% के बजाय 20% की निचली सीमा का उपयोग कब किया जा सकता है?
लोड प्रोफाइल परिपक्व और स्थिर है, जिसमें औद्योगिक और वाणिज्यिक मांग का अनुपात कम है;
साइट कम ऊंचाई पर है, अधिकतम परिवेश का तापमान 43 डिग्री से कम या उसके बराबर है;
लोड डेटा का गहन सर्वेक्षण किया गया है, और शहरी विकास पूर्वानुमानित और नियंत्रित है।
अपर्याप्त मार्जिन के जोखिम
1. गर्मी के चरम के दौरान निरंतर ओवरलोडिंग और रेटेड तेल तापमान से ऊपर लंबे समय तक संचालन से इन्सुलेशन में तेजी से गिरावट और समय से पहले ट्रांसफार्मर की विफलता होती है;
2. एन-1 आकस्मिकता के कारण एकल मुख्य ट्रांसफार्मर पर गंभीर ओवरलोडिंग हो जाती है, जिससे सुरक्षा यात्राएं शुरू हो जाती हैं और 11 केवी ग्राहकों के लिए बड़े पैमाने पर बिजली कटौती होती है;
3. वोल्टेज और गिर जाता है, जिससे 11kV बसबार वोल्टेज स्वीकार्य सीमा से बाहर हो जाता है और डाउनस्ट्रीम ग्राहक उपकरण को नुकसान पहुँचता है;
4. कमीशनिंग के 2-4 साल बाद अतिरिक्त ट्रांसफार्मर की जबरन स्थापना, जिसके परिणामस्वरूप सिविल कार्यों और उपकरणों के लिए उच्च माध्यमिक लागत होती है।
संदर्भ तुलना
चीनी शहरी वितरण नेटवर्क: 10%-20% मार्जिन (अनुकूल पर्यावरणीय परिस्थितियाँ, सटीक लोड पूर्वानुमान, मजबूत ओ एंड एम);
अफ्रीकी उष्णकटिबंधीय शहरी वितरण नेटवर्क: 20%-30% मार्जिन (उच्च तापमान, गलत पूर्वानुमान, कमजोर ग्रिड बुनियादी ढांचा, सीमित ओ एंड एम क्षमताएं)।
परियोजना नियोजन में,हेनान ज़िनटेलॉन्गपर्यावरण व्युत्पन्न, एन -1 आकस्मिक परिदृश्यों और दीर्घकालिक भार वृद्धि के लिए संचयी रूप से लेखांकन करके अफ्रीका में 33/11 केवी परियोजनाओं के लिए विशिष्टताओं की गणना करता है। वे केवल नेमप्लेट रेटिंग में प्रतिशत वृद्धि लागू करने के बजाय 20%-30% का प्रभावी आरक्षित मार्जिन सुनिश्चित करने के लिए ट्रांसफार्मर की वास्तविक उपयोग करने योग्य क्षमता को सत्यापित करते हैं।
