પવન ઉર્જા પ્રણાલીઓ માટે કેબલ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા

પવન ઉર્જા પ્રણાલીઓ માટે કેબલ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા

સ્વચ્છ ઉર્જા તરફના સંક્રમણમાં પવન ઉર્જા એક મહત્વપૂર્ણ આધારસ્તંભ બની ગઈ છે. ઉંચા પવન ટર્બાઇન અને તેમના ફરતા રોટર બ્લેડ પાછળ એક જટિલ વિદ્યુત માળખાકીય સુવિધા રહેલી છે જે ઉત્પન્ન થતી વીજળીના સલામત અને કાર્યક્ષમ વિતરણને સુનિશ્ચિત કરે છે. સૌથી મહત્વપૂર્ણ ઘટકોમાંનું એક કેબલ છે. પવન ઉર્જા પ્રણાલીઓ માટેના કેબલ્સ ફક્ત "સામાન્ય વિદ્યુત વાહક" ​​નથી, પરંતુ ખાસ કરીને આત્યંતિક પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ, કંપન, ગતિશીલ ગતિવિધિ અને ઓફશોર ટર્બાઇનમાં ખારા પાણીના સંપર્કનો સામનો કરવા માટે રચાયેલ છે. આ લેખ પવન ઉર્જા પ્રણાલીઓ માટે ડિઝાઇનથી લઈને ગુણવત્તા પરીક્ષણ સુધીની કેબલ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાની શોધ કરે છે.

૧. વિન્ડ ટર્બાઇન માટે એપ્લિકેશન આવશ્યકતાઓને સમજો

ઉત્પાદન શરૂ થાય તે પહેલાં, કેબલ ઉત્પાદકો કેબલના સ્થાન અને કાર્યના આધારે જરૂરિયાતોનું વિશ્લેષણ કરે છે. પવન ઉર્જા પ્રણાલીઓમાં, કેબલને સામાન્ય રીતે ઘણી શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે: નેસેલ (જનરેટર હાઉસિંગ) ની અંદરના કેબલ, ટાવર પરના કેબલ, પિચ અને યાવ સિસ્ટમ માટેના કેબલ (બ્લેડ એંગલ અને ટર્બાઇન ઓરિએન્ટેશન), અને ટર્બાઇન અને સબસ્ટેશન વચ્ચેના કેબલ (ઇન્ટર-એરે અને નિકાસ કેબલ, ખાસ કરીને ઓફશોર વિન્ડ ફાર્મમાં).

દરેક શ્રેણીની અલગ અલગ જરૂરિયાતો હોય છે. ટાવર્સમાંથી પસાર થતા કેબલ્સને યાંત્રિક ભાર અને ઘર્ષણનો સામનો કરવો પડે છે. પિચ/યાવ કેબલ્સને વારંવાર વળાંક અને ટોર્સિયનનો સામનો કરવો પડે છે. આઉટડોર કેબલ્સને યુવી, ઓઝોન, ભેજ અને તાપમાનના ફેરફારોનો સામનો કરવો પડે છે. ઓફશોર એપ્લિકેશન્સમાં, દરિયાઈ પાણીના કાટ સામે પ્રતિકાર અને પાણીના પ્રવેશ સામે રક્ષણ ખાસ કરીને કડક જરૂરિયાતો છે. આ વિશ્લેષણ તબક્કો કંડક્ટર ડિઝાઇન, ઇન્સ્યુલેશન સામગ્રી, સ્ક્રીન પ્રકાર, બખ્તર અને બાહ્ય જેકેટ પસંદગી નક્કી કરે છે.

2. ટેકનિકલ ડિઝાઇન: કંડક્ટર, ઇન્સ્યુલેશન અને કેબલ સ્ટ્રક્ચર

જરૂરિયાતોનું મેપિંગ થયા પછી, એન્જિનિયરિંગ ટીમ કેબલ સ્પષ્ટીકરણો વિકસાવે છે. વાહક સામગ્રીની પસંદગી સામાન્ય રીતે કોપર (Cu) અને એલ્યુમિનિયમ (Al) વચ્ચે હોય છે. કોપરમાં ઉચ્ચ વાહકતા અને સારી લવચીકતા હોય છે, જે તેને નિયંત્રણ કેબલ્સ, ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેશન કેબલ્સ અને ગતિશીલ કેબલ્સ માટે સામાન્ય બનાવે છે. એલ્યુમિનિયમ હળવા અને વધુ આર્થિક હોય છે, જેનો ઉપયોગ ઘણીવાર ટ્રાન્સમિશન માટે મોટા-વિભાગના પાવર કેબલ્સમાં થાય છે.

અન્ય મહત્વપૂર્ણ પરિમાણોમાં શામેલ છે:
- વર્તમાન વહન ક્ષમતા નક્કી કરવા માટે કંડક્ટર ક્રોસ-સેક્શનલ એરિયા (mm²).
– નોમિનલ વોલ્ટેજ (દા.ત. LV કેબલ્સ માટે 0,6/1 kV, MV માટે 6–35 kV).
- કંડક્ટર ફ્લેક્સિબિલિટી ક્લાસ, ખાસ કરીને ડાયનેમિક કેબલ્સ માટે.
- XLPE (ક્રોસ-લિંક્ડ પોલિઇથિલિન), EPR/HEPR, અથવા ખાસ PVC જેવી ઇન્સ્યુલેશન સામગ્રી.
- ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રોને નિયંત્રિત કરવા માટે MV કેબલ માટે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક કવચ (સ્ક્રીન).
- યાંત્રિક સુરક્ષા માટે બખ્તર (સ્ટીલ વાયર અથવા સ્ટીલ ટેપ, અથવા એલ્યુમિનિયમ વાયર બખ્તર), ખાસ કરીને ભૂગર્ભ/દરિયાઈ કેબલ.
- ઘર્ષણ અને હવામાન પ્રતિકાર માટે બાહ્ય જેકેટ (દા.ત. PE, LSZH, અથવા પોલીયુરેથીન/PU).

આ ડિઝાઇન ઉદ્યોગના ધોરણો અને પ્રમાણપત્ર આવશ્યકતાઓ, જેમ કે IEC/EN, અને ટર્બાઇન ઉત્પાદક (OEM) ના ચોક્કસ સ્પષ્ટીકરણોનું પાલન કરતી હોવી જોઈએ.

3. વાયર ડ્રોઇંગ પ્રક્રિયા

ભૌતિક ઉત્પાદનનો તબક્કો સામાન્ય રીતે તાંબા અથવા એલ્યુમિનિયમના સળિયાના સ્વરૂપમાં કાચા ધાતુના પદાર્થોથી શરૂ થાય છે. ત્યારબાદ સળિયાને જરૂરી નાના વાયર વ્યાસ બનાવવા માટે ડાઈની શ્રેણી દ્વારા દોરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાને વાયર ડ્રોઇંગ કહેવામાં આવે છે.

દોરતી વખતે, વાયર પ્લાસ્ટિક વિકૃતિમાંથી પસાર થાય છે અને ગરમ થઈ શકે છે, જેના કારણે લુબ્રિકેશન અને તાપમાન નિયંત્રણની જરૂર પડે છે. તાંબા માટે, વાયરને નરમ અને ઓછા બરડ બનાવવા માટે ઘણીવાર એનલીંગ પ્રક્રિયા (નિયંત્રિત ગરમી) નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાનું અંતિમ પરિણામ સમાન વ્યાસના બારીક વાયર છે, જે વાહક રચનાના મૂળભૂત તત્વો છે.

૪. કંડક્ટર રચના (સ્ટ્રેન્ડિંગ)

પછી દોરેલા વાયરોને સ્ટ્રેન્ડિંગ પ્રક્રિયા દ્વારા એક જ વાહકમાં જોડવામાં આવે છે. બે સામાન્ય અભિગમો છે:
– કોન્સેન્ટ્રિક સ્ટ્રેન્ડિંગ, વાયરને સ્તરોમાં વર્તુળમાં ગોઠવવામાં આવે છે.
- દોરડામાં સ્ટ્રેન્ડિંગ, વધુ લવચીક, વારંવાર હલનચલન/કંપન કરતી એપ્લિકેશનો માટે યોગ્ય.

વિન્ડ ટર્બાઇન કેબલ માટે, ગતિશીલ વિભાગો માટે વધુ લવચીક સ્ટ્રેન્ડિંગ પસંદ કરવામાં આવે છે, જેમ કે પિચ સિસ્ટમનો માર્ગ. આ પ્રક્રિયામાં, સ્ટ્રેન્ડિંગ મશીન વાયરને ચોક્કસ પિચ (કોઇલ લંબાઈ) સાથે ટ્વિસ્ટ કરે છે અને વણાટ કરે છે. મજબૂત છતાં લવચીક વાહક માટે યોગ્ય પિચ મહત્વપૂર્ણ છે. એકવાર વાહક પૂર્ણ થઈ જાય, પછી વાહકતા સ્પષ્ટીકરણોને પૂર્ણ કરે છે તેની ખાતરી કરવા માટે સામાન્ય રીતે વિદ્યુત પ્રતિકાર પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે.

5. ઇન્સ્યુલેશન એક્સટ્રુઝન: કંડક્ટરને કોટિંગ અને રક્ષણ

ત્યારબાદ કંડક્ટર ઇન્સ્યુલેશન એક્સટ્રુઝન લાઇનમાં પ્રવેશ કરે છે, જે એક્સ્ટ્રુડરનો ઉપયોગ કરીને પોલિમર મટિરિયલથી કંડક્ટરને કોટિંગ કરવાની પ્રક્રિયા છે. પવન ઉર્જા પ્રણાલીઓ માટે સામાન્ય ઇન્સ્યુલેશન સામગ્રી XLPE અથવા EPR છે કારણ કે તેમની ગરમી પ્રતિકાર અને સારા ડાઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો છે.

MV કેબલ્સમાં, ઇન્સ્યુલેશન પ્રક્રિયામાં અનેક સ્તરો શામેલ હોઈ શકે છે:
1. વાહક સપાટી પર વિદ્યુત ક્ષેત્રને સરળ બનાવવા માટે વાહક સ્ક્રીન (અર્ધવર્તી).
2. મુખ્ય ઇન્સ્યુલેશન તરીકે ઇન્સ્યુલેશન લેયર (XLPE/EPR).
3. ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડને નિયંત્રિત કરવા અને મેટલ સ્ક્રીનના ઇન્સ્ટોલેશનને સરળ બનાવવા માટે ઇન્સ્યુલેશન સ્ક્રીન (સેમિકોન્ડક્ટિવ).

ઇન્સ્યુલેશનની જાડાઈને નિયંત્રિત કરવી ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. ખૂબ પાતળા થવાથી વોલ્ટેજ બ્રેકડાઉનનું જોખમ રહે છે, જ્યારે ખૂબ જાડા થવાથી ખર્ચ વધે છે અને કેબલ ઓછી લવચીક બને છે. એક્સટ્રુઝન પછી ઠંડક ધીમે ધીમે કરવામાં આવે છે, ઘણીવાર સામગ્રીમાં ખામીઓ (ખાલી જગ્યાઓ, પરપોટા અથવા માઇક્રોક્રેક્સ) અટકાવવા માટે તાપમાન-નિયંત્રિત પાણીના કુંડનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

6. સ્ક્રીન અને શીલ્ડ ઇન્સ્ટોલ કરવું

MV કેબલ્સ અને કેટલાક સંવેદનશીલ નિયંત્રણ કેબલ્સ માટે, ટેપ અથવા વાયરના સ્વરૂપમાં ધાતુ (સામાન્ય રીતે તાંબાની) સ્ક્રીનનો ઉપયોગ થાય છે. સ્ક્રીન ફોલ્ટ કરંટ માટે માર્ગ તરીકે કાર્ય કરે છે અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક કવચ તરીકે કાર્ય કરે છે. અસંખ્ય ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો સાથે પવન ટર્બાઇન વાતાવરણમાં સ્થિત કેબલ્સ માટે, કવચ દખલ ઘટાડવામાં મદદ કરે છે.

સ્ક્રીન ઇન્સ્ટોલેશન પ્રક્રિયા ટેપિંગ અથવા બ્રેડિંગ મશીનનો ઉપયોગ કરીને હાથ ધરવામાં આવે છે. વણાટની ઘનતા, ટેપ ઓવરલેપ અને સ્ક્રીન સાતત્યનું પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે જેથી ખાતરી કરી શકાય કે તે સલામતી અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સુસંગતતા (EMC) જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે.

૭. આર્મરિંગ: ગંભીર પરિસ્થિતિઓ માટે યાંત્રિક રક્ષણ

ઉચ્ચ યાંત્રિક તાણના જોખમમાં રહેલા કેબલ માટે - જેમ કે ભૂગર્ભ અથવા સબમરીન કેબલ - બખ્તર ઉમેરવામાં આવે છે. ઓફશોર સિસ્ટમ્સમાં, બખ્તર લગભગ હંમેશા જરૂરી હોય છે કારણ કે કેબલને ઇન્સ્ટોલેશન તણાવ, અસર અને એન્કર અથવા સમુદ્રતળના ઘર્ષણથી સંભવિત નુકસાનનો સામનો કરવો જ જોઇએ.

બખ્તર આ હોઈ શકે છે:
- ઉચ્ચ તાણ શક્તિ માટે સ્ટીલ વાયર આર્મર (SWA).
- દબાણ સામે રક્ષણ માટે સ્ટીલ ટેપ આર્મર (STA).
- ગેલ્વેનિક કાટનું જોખમ ઘટાડવા માટે ચોક્કસ ડિઝાઇનમાં એલ્યુમિનિયમ વાયર બખ્તર.

બખ્તર એક ખાસ મશીનનો ઉપયોગ કરીને સ્થાપિત કરવામાં આવે છે જે વાયર/ટેપને સતત વાઇન્ડ કરે છે. ત્યારબાદ, બખ્તરને અંતર્ગત સ્તરોને નુકસાન ન થાય તે માટે સામાન્ય રીતે બેડિંગ સ્તર ઉમેરવામાં આવે છે.

8. બાહ્ય જેકેટ બહાર કાઢવું: હવામાન, યુવી અને રાસાયણિક પ્રતિકાર

આગળનો તબક્કો બાહ્ય જેકેટ (આવરણ) નું બહાર કાઢવાનું છે. વિન્ડ ટર્બાઇનમાં, બાહ્ય જેકેટ ટકી શકે તેવું હોવું જોઈએ:
- યુવી કિરણોત્સર્ગ (ખાસ કરીને દરિયા કિનારા પર),
- ઓઝોન અને ભારે હવામાન,
- ઉચ્ચ ભેજ અને ઘનીકરણ,
- નેસેલમાં ચોક્કસ તેલ અને લુબ્રિકન્ટ્સ,
- કંપન અથવા ઘર્ષણને કારણે ઘર્ષણ.

જેકેટ સામગ્રી ઘણીવાર સારા હવામાન પ્રતિકાર માટે PE (પોલિઇથિલિન), બંધ જગ્યાઓમાં આગ સલામતી માટે LSZH (લો સ્મોક ઝીરો હેલોજન) અથવા ગતિશીલ એપ્લિકેશનોમાં ઉચ્ચ ઘર્ષણ પ્રતિકાર માટે PU હોય છે. આ તબક્કે માર્કિંગ (કેબલ કોડ, કદ, વોલ્ટેજ, ઉત્પાદનનું વર્ષ અને ધોરણ) પણ લાગુ કરવામાં આવે છે.

9. ગુણવત્તા પરીક્ષણ અને પ્રમાણપત્ર

પવન ઉર્જા પ્રણાલીઓ માટેના કેબલ્સને શ્રેણીબદ્ધ ફેક્ટરી પરીક્ષણો (નિયમિત પરીક્ષણો અને પ્રકાર પરીક્ષણો)માંથી પસાર થવું આવશ્યક છે. કેટલાક સામાન્ય પરીક્ષણોમાં શામેલ છે:
- કંડક્ટર પ્રતિકાર પરીક્ષણ અને પરિમાણીય તપાસ.
- ઇન્સ્યુલેશન તૂટેલું નથી તેની ખાતરી કરવા માટે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પરીક્ષણ (હાઇપોટ).
- ઇન્સ્યુલેશનમાં સૂક્ષ્મ ખામીઓ શોધવા માટે આંશિક ડિસ્ચાર્જ ટેસ્ટ (માત્ર MV).
- ગતિશીલ કેબલ માટે તાણ, બેન્ડિંગ, ટોર્સિયન અને થાક પરીક્ષણો.
- થર્મલ એજિંગ ટેસ્ટ, યુવી પ્રતિકાર, અને પાણી/ભેજ પ્રતિકાર.
- સબમરીન કેબલ માટે: પાણીના પ્રવેશ પરીક્ષણ, કાટ પ્રતિકાર, અને ક્યારેક દબાણ પરીક્ષણ.

જો કેબલ કોઈ ચોક્કસ પ્રોજેક્ટ માટે બનાવાયેલ હોય, તો ઉત્પાદક કાચા માલની શોધક્ષમતા દસ્તાવેજો, પરીક્ષણ અહેવાલો અને જરૂરી ધોરણો અનુસાર પાલનના પ્રમાણપત્રો પણ તૈયાર કરે છે.

૧૦. પેકેજિંગ, સંગ્રહ અને પ્રોજેક્ટ સાઇટ પર ડિલિવરી

પરીક્ષણ પાસ કર્યા પછી, કેબલને વધુ પડતા વળાંકને રોકવા માટે ચોક્કસ વ્યાસના લાકડાના અથવા સ્ટીલના ડ્રમ પર ઘા કરવામાં આવે છે. લાંબા કેબલ માટે, જેમ કે ઓફશોર નિકાસ કેબલ, કેરોયુઝલ સિસ્ટમવાળા ખાસ જહાજોનો ઉપયોગ કરીને પણ શિપિંગ કરી શકાય છે. કેબલના વિકૃતિને રોકવા માટે સંગ્રહ માટે તાપમાન, સીધા સૂર્યપ્રકાશના સંપર્ક અને ડ્રમની સ્થિતિ પર પણ કાળજીપૂર્વક ધ્યાન આપવાની જરૂર છે.

ઓન-સાઇટ કેબલ હેન્ડલિંગ અને ખેંચવાની પ્રક્રિયાઓ તેના જીવનકાળ માટે મહત્વપૂર્ણ છે. જો બેન્ડિંગ ત્રિજ્યા ઓળંગાઈ જાય, તણાવ ઓળંગાઈ જાય, અથવા જો કેબલનો છેડો યોગ્ય રીતે સુરક્ષિત ન હોય, જેનાથી ભેજ કેબલ સ્ટ્રક્ચરમાં પ્રવેશી શકે, તો અત્યાધુનિક કેબલ્સને પણ નુકસાન થઈ શકે છે.

પેનટઅપ

પવન ઉર્જા પ્રણાલીઓ માટેની કેબલ ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં મટિરિયલ એન્જિનિયરિંગ, સખત ગુણવત્તા નિયંત્રણ અને ટર્બાઇનના ઓપરેટિંગ વાતાવરણને અનુરૂપ ડિઝાઇનનો સમાવેશ થાય છે. વાયર ડ્રોઇંગ, સ્ટ્રેન્ડિંગ, ઇન્સ્યુલેશન એક્સટ્રુઝન, સ્ક્રીન ઇન્સ્ટોલેશન, આર્મરિંગ અને બાહ્ય જેકેટથી લઈને, દરેક પગલું એ સુનિશ્ચિત કરવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે કે કેબલ સુરક્ષિત રીતે, કાર્યક્ષમ રીતે અને ટકાઉ રીતે ઊર્જાનું પ્રસારણ કરી શકે. જેમ જેમ દરિયા કિનારા અને દરિયા કિનારાના પવન ફાર્મનો વિસ્તાર થતો જશે, તેમ તેમ વધુ વિશ્વસનીય, લવચીક અને વધુ પ્રતિરોધક કેબલની જરૂરિયાત વધતી રહેશે - જે કેબલ ટેકનોલોજીને પવન ઉર્જાની ભાવિ સફળતાની ચાવી બનાવશે.