உயர் மின்னழுத்த ஸ்விட்ச்கியர்: மின் வலையமைப்பு நவீனமயமாக்கலுக்கான சமீபத்திய தொழில்நுட்பங்கள்

SF6-இல்லா உயர் மின்னழுத்த ஸ்விட்ச்கியர்: ஒழுங்குமுறை இணக்கத்தை ஊக்குவிக்கும் டிரைவிங் சுற்றுச்சூழல் மாற்று தீர்வுகள்

SF6 காலாவதியாக்கலுக்குப் பின்னால் உள்ள ஒழுங்குமுறை மற்றும் சுற்றுச்சூழல் காரணிகள்

உலகம் முழுவதும் உள்ள ஒழுங்குமுறைகள், சல்பர் ஹெக்ஸாஃப்ளுவரைடு (SF6) என்ற வாயுவை மின்சார அமைப்புகளில் பயன்படுத்துவதிலிருந்து நிறுவனங்களை விலக்க வைக்கின்றன, ஏனெனில் இந்த வாயு பூமிக்கு மிகவும் ஹானிகரமானது. இது வழக்கமான கார்பன் டை ஆக்ஸைடை விட 23,500 மடங்கு அதிகமாக வளிமண்டலத்தை சூடுபடுத்துகிறது என்பதை நாம் குறிப்பிட வேண்டும். ஐரோப்பிய ஒன்றியம் தனது F-வாயு விதிமுறைகளை சமீபத்தில் புதுப்பித்துள்ளது, மேலும் 2030ஆம் ஆண்டுக்குள் அனைத்து புதிய உயர் மின்னழுத்த உபகரணங்களிலும் SF6 ஐ முற்றிலுமாக பயன்படுத்தாமல் இருக்க வேண்டும் என விரும்புகிறது. மேலும் என்ன வியப்பாக இருக்கிறது? பதினைந்துக்கும் மேற்பட்ட நாடுகள் இதேபோன்ற சட்டங்களை உருவாக்குவதில் ஈடுபட்டுள்ளன. இந்த ஒழுங்குமுறை ஊக்குவிப்பு, பசுமை மாற்றத்தை நோக்கி பல கார்ப்பரேட் நிறுவனங்கள் கூறிவரும் கருத்துகளுடன் பொருந்துகிறது. தற்போது, மின்சார விநியோக நிறுவனங்களில் எட்டு வீதம் ஏறக்குறைய அனைத்தும் SF6 க்கு மாற்று தீர்வுகளை ஆராய்ந்து வருகின்றன, ஏனெனில் இந்த விதிமுறைகளை மீறினால் அவை பெரும் அபராதங்களைச் சந்திக்க நேரிடும் (கடந்த ஆண்டு போனெமன் நிறுவனத்தின் ஆய்வின்படி, ஒரு சம்பவத்திற்கு அபராதமாக $740,000 வரை விதிக்கப்படலாம்). சுற்றுச்சூழல் அடிப்படையில் சிந்தித்துப் பாருங்கள்: ஒரு டன் SF6 கசிவு ஏற்பட்டால், அது ஐம்பது கார்கள் ஒரு முழு ஆண்டு முழுவதும் உருவாக்கும் மாசுப்படுத்தலுக்கு சமமாகும். எனவே, தடையின்றி காலநிலை மாற்றத்தின் தாக்கத்தைக் குறைக்க விரும்பும் மின்சார வலையமைப்புகளை இயக்கும் அனைவருக்கும் சுற்றுச்சூழலுக்கு ஏற்ற சுஇட்ச்கியர் தீர்வுகளைக் கண்டறிவது மிகவும் அவசியமாகும்.

சமீபத்திய உயர் மின்னழுத்த ஸ்விட்ச்கியரில் திண்ம-காப்பிடப்பட்ட மற்றும் சுத்த-காற்று மின்காப்பு தொழில்நுட்பங்கள்

இரண்டு நிரூபிக்கப்பட்ட, வணிக ரீதியாக பயன்பாட்டில் உள்ள தொழில்நுட்பங்கள் SF6ஐ இல்லாமல் செயல்திறனை பாதிக்காமல் நீக்குகின்றன:

திட மின்காப்பு அமைப்புகளில், கடத்திகள் முழுமையாக வெற்றிட வார்ப்பு பாலிமர் பொருளால் சுற்றப்படுகின்றன. இந்த வடிவமைப்பு வாயு கசிவுகளுக்கான எந்தவொரு வாய்ப்பையும் நீக்குகிறது, மேலும் 40 கிலோஅம்பியருக்கு மேற்பட்ட குறைபாட்டு மின்னோட்டங்களை ஏற்றுக்கொள்ள முடியும். தூய காற்று மாற்று வழிகளுக்காக, தயாரிப்பாளர்கள் சாதாரண வளிமண்டல வாயுக்களை 'ஃப்ளுரோகீட்டோன்ஸ்' எனப்படும் ஒரு பொருளுடன் கலக்கின்றனர். இந்தக் கலவைகள் மிக உயர் மின்னழுத்த பயன்பாடுகளுக்குத் தேவையான வலுவான மின்காப்பு பண்புகளை உருவாக்குகின்றன, இதனால் 420 கிலோவோல்ட் அளவிலான மின்னழுத்தங்களிலும் கூட உபகரணங்கள் நம்பகமாக இயங்க முடிகிறது. நிறுவனங்கள் SF6 வாயுவை அடிப்படையாகக் கொண்ட பாரம்பரிய அமைப்புகளிலிருந்து இந்த தூய காற்று அமைப்புகளுக்கு மாறும்போது, அவை ஒவ்வொரு ஆண்டும் தோராயமாக 200 டன் கார்பன் சமமான வெளியேற்றங்களைச் சேமிக்கின்றன. இரு அணுகுமுறைகளும் முழு வாழ்நாள் முழுவதும் பராமரிப்பு செலவுகளை தோராயமாக 30% குறைக்கின்றன என்பதால், நிதிப் பலன்களும் மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கவையாகும். இது கடினமான வாயு மேலாண்மைப் பணிகள் – தொடர்ந்து கசிவுகளைச் சரிபார்த்தல் அல்லது பயன்படுத்தப்பட்ட SF6 வாயுவை மீட்டெடுத்தல் போன்றவை – தேவையில்லாததால், நீண்டகாலத்தில் நேரமும் பணமும் சேமிக்கப்படுகின்றன.

நகர்ப்புற ஐரோப்பிய மின் வலையமைப்புகளில் உண்மை உலக செயல்பாடு

ஐரோப்பா முழுவதும், பெரிய நகரங்கள் SF6-இல்லாத ஸ்விட்ச்கியர்களை இடங்கள் குறைவாகவும், தேவைகள் அதிகமாகவும் இருக்கும் உண்மையான சூழல்களில் சோதனை செய்து வருகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, லண்டனை எடுத்துக்கொள்ளலாம். இந்த நகரம் நிதித் துறையின் 132 kV கிரிட்டில் உள்ள முக்கிய சப்ஸ்டேஷன்களை இயக்குவதற்காக ஃப்ளுரோகீட்டோன் மற்றும் காற்றை இணைத்து உருவாக்கப்பட்ட 'ப்ளூ GIS' தொழில்நுட்பத்தை அறிமுகப்படுத்தியுள்ளது. இது ஏன் சுவாரஸ்யமானது? அவர்கள் சேவையில் எந்தவொரு தடையும் ஏற்படாமல் SF6 வெளியேற்றங்களை முற்றிலும் நீக்கியுள்ளனர். அதே நேரத்தில், பெர்லினில் உள்ள உள்ளூர் அதிகாரிகள் ஜெர்மனியின் கடுமையான TA Luft ஒழுங்குமுறைகளை நிறைவேற்றும் 'ஏர்ப்ளஸ்' அமைப்புகளை நிறுவியுள்ளனர். இந்த அமைப்புகள் சுற்றுச்சூழல் தரத்தரம் மற்றும் சப்ஸ்டேஷன் இடத்தை ஏறக்குறைய பாதி குறைக்கும் திறனையும் கொண்டுள்ளன. இரண்டு திட்டங்களும் ஒரு சதுர கிலோமீட்டருக்கு 500 MW ஐ விட அதிகமான ஏற்ற அடர்த்தியைக் கையாளும் திறனைக் கொண்டுள்ளன. பெரிய படத்தைப் பார்த்தால், இந்தத் திட்டங்களில் மட்டுமே சுமார் 20 ஆண்டுகளில் மொத்தம் 1.2 மில்லியன் டாலர் சேமிப்பு ஏற்படும் என இயக்குநர்கள் மதிப்பிட்டுள்ளனர். இந்த எண்ணிக்கை கார்பன் வரி தண்டனைகளைத் தவிர்த்தல், பராமரிப்பு பணிகளில் குறைந்த செலவு, மற்றும் உபகரணங்களை மாற்றுவதற்கு முன்பாக அவற்றின் பயன்பாட்டு ஆயுளை அதிகரித்தல் போன்ற பல காரணிகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது.

டிஜிட்டல் மயமாக்கப்பட்ட உயர் மின்னழுத்த ஸ்விட்ச்கியர்: முன்கூட்டியே பராமரிப்பை மற்றும் மின் வலையின் தகட்டுத்தன்மையை ஊக்குவித்தல்

தோல்வியின் செலவு: திடீர் மின்சார தடைகள் எவ்வாறு டிஜிட்டல் ஏற்றுக்கொள்ளுதலை வேகப்படுத்துகின்றன

பொனிமான் நிறுவனத்தின் கடந்த ஆண்டு வெளியிட்ட அறிக்கையின்படி, பயன்பாட்டு நிறுவனங்களுக்கு திடீர் சேவை நிறுத்தங்களின் சராசரி செலவு ஒவ்வொரு முறையும் சுமார் 740,000 டாலர்களாக உள்ளது. இந்த எண்ணிக்கை செயல்பாடு நின்று போன பகுதிகளைச் சரிசெய்வதிலிருந்து தண்டனைகளைச் செலுத்துவது, மின்சாரம் இழந்த வாடிக்கையாளர்களுக்கு இழப்பீடு வழங்குவது, மேலும் சேவை தடைகளின் போது இழக்கப்படும் வருவாயை ஈடுகட்டுவது வரை அனைத்தையும் உள்ளடக்கியது. பழைய உபகரணங்கள் இன்றும் பல்வேறு துறைகளில் இத்தகைய சங்கிலி விளைவு தோற்றுவிக்கும் தவறுகளுக்கு முக்கிய காரணங்களில் ஒன்றாக தொடர்ந்து உள்ளன, இது வணிக செயல்பாடுகளையும், சமூக பாதுகாப்பையும் ஆபத்தில் ஆழ்த்துகிறது. இந்தக் காரணத்தினால், பல நிறுவனங்கள் முன்கூட்டியே கணிக்கும் தொழில்நுட்பங்களை மட்டும் கவனித்துக் கொள்ளவில்லை; அவற்றில் அதிக முதலீடு செய்து வருகின்றன. இந்த அமைப்புகள், பிரச்சனைகள் ஏற்பட்ட பின்னர் அவற்றைச் சரிசெய்யும் மரபுவழி அணுகுமுறைகளுடன் ஒப்பிடும்போது, பராமரிப்புச் செலவுகளை சுமார் 25 முதல் 30 சதவீதம் வரை குறைக்க முடியும். மேலும், சில சந்தர்ப்பங்களில் திடீர் நிறுத்தங்களை கிட்டத்தட்ட பாதியாகக் குறைக்க உதவுகின்றன. துறை முழுவதும், உண்மை நேர தரவுகளைச் சேகரிக்கும் சென்சார்களுடன் கூடிய ஸ்மார்ட் ஸ்விட்ச்களை நிறுவுவதில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றம் ஏற்பட்டுள்ளது. இது வலையமைப்பின் நிலைத்தன்மையை உறுதிப்படுத்துவதோடு, ஒழுங்குமுறை அதிகாரிகளால் விதிக்கப்படும் அமைப்பின் தடுப்புத்தன்மைக்கான அதிகரித்து வரும் கடுமையான தேவைகளையும் பூர்த்தி செய்கிறது.

IoT சென்சார்கள், எஜ் பகுப்பாய்வு, மற்றும் உயர் மின்னழுத்த ஸ்விட்ச்கியர் அமைப்புகளில் டிஜிட்டல் டுவின்ஸ்

இன்றைய உயர் மின்னழுத்த ஸ்விட்ச்கியர் பல்வேறு அளவுகளைக் கண்காணிக்கும் IoT சென்சார்களுடன் வழங்கப்படுகிறது — இவை வெப்பநிலை மாற்றங்கள், பகுதி மின்னிறக்க நிகழ்வுகள், இயந்திர தேய்மான இடங்கள், மேலும் SF6 அமைப்புகள் பயன்படுத்தப்படாத போது வாயு அடர்த்தி மட்டங்கள் ஆகியவற்றையும் கண்காணிக்கின்றன. இந்த எஜ் பகுப்பாய்வு (edge analytics) தரவுகளை உபகரணத்தின் அருகிலேயே உடனடியாக செயலாக்குகிறது; இதனால் தவறுகள் கிட்டத்தட்ட உடனேயே கண்டறியப்படுகின்றன, மேலும் மெதுவான கிளவுட் செயலாக்கத்தைக் காத்திருக்காமலேயே மின்னியல் தடை (tripping) முடிவுகள் உண்மை நேரத்தில் எடுக்கப்படுகின்றன. இங்கு மற்றொரு முக்கிய மாற்றம் ‘டிஜிட்டல் ட்வின்ஸ்’ (digital twins) ஆகும். இவை உண்மையான இயற்பியல் கொள்கைகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு உண்மையான உபகரணங்களின் மாதிரி வர்ச்சுவல் பிரதிகளை உருவாக்குகின்றன. பராமரிப்பு குழுக்கள், வெப்பம் எவ்வாறு குவிகிறது, தவறுகள் எங்கு பரவலாம், அல்லது ஏற்றம் முழு அமைப்பில் எவ்வாறு பரவும் என்பதை உண்மையில் செயல்பாட்டிற்கு வருவதற்கு முன்பே இம்மாதிரிகளின் மூலம் சிமுலேஷன்களை இயக்கலாம். பின்னர் அவர்கள் இந்த மாதிரிகள் கூறும் கூறுகளின் காலப்போக்கில் ஏற்படும் தேய்மானத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டு தங்கள் பராமரிப்புத் திட்டங்களை மாற்றிக் கொள்ளலாம். இதன் விளைவு என்ன? பெரும்பாலான சந்தர்ப்பங்களில் உபகரணங்களின் ஆயுள் தோராயமாக 40% அதிகரிக்கிறது; தவறுகள் பாரம்பரிய முறைகளை விட தோராயமாக 40% வேகமாக நீக்கப்படுகின்றன; மேலும் இந்த வலையமைப்புகள் இயற்பியல் சேதத்திலிருந்து முதல் சைபர் தாக்கங்கள் வரை அனைத்து வகையான அச்சுறுத்தல்களுக்கும் மிகவும் வலுவானவையாக மாறுகின்றன.

நகர்ப்புற மின் வலையமைப்புகள் மற்றும் வலையமைப்பு மேம்பாட்டு தொழில்நுட்பங்களுக்கான சிறிய அளவிலான வாயு-காப்பிடப்பட்ட சுஇட்ச்கியர் (GIS)

இடம் குறைவாக உள்ள நகரங்களில் இடம் சிக்கனமான GIS பயன்பாட்டு போக்குகள்

டைனமிக் லைன் ரேட்டிங் மற்றும் சரியாக தகவமைக்கப்பட்ட பாதுகாப்பு திட்டங்களுக்கு GIS ஒரு ஊக்குவிப்பானாக செயல்படுதல்

இன்றைய GIS தளங்கள் வெறும் இடத்தை திறம்பட மேலாண்மை செய்வதை மட்டுமே செய்வதில்லை; அவை உண்மையில் கிரிட் மேம்பாட்டு தொழில்நுட்பங்கள் (GETs) எனப்படும் அடித்தளத்தை உருவாக்குகின்றன. இந்த அமைப்புகள் சென்சார்களை நிறுவ தயாராக உள்ள சீல் செய்யப்பட்ட பிரிவுகளுடன் வழங்கப்படுகின்றன, இதனால் டைனமிக் லைன் ரேட்டிங் (DLR) அமைப்புகளுக்கு தேவையான விரிவான இயக்க தரவுகளைச் சேகரிக்கும் சிறிய IoT கருவிகளை நிறுவுவது எளிதாகிறது. இந்த DLR அமைப்புகள் உயிரின் தற்போதைய வெப்பநிலையை, தற்போதைய வானிலை நிலைகளை மற்றும் காற்று வேகத்தை ஒன்றிணைத்தால், புதிய நில உரிமைகள் அல்லது கூடுதல் உபகரணங்கள் ஏதும் தேவையின்றி மின் கடத்தல் திறனை 15% முதல் 30% வரை அதிகரிக்க முடியும். மேலும், GIS அமைப்புகள் ஸ்மார்ட் பாதுகாப்பு மெக்கானிசம்களையும் ஆதரிப்பதில் மற்றொரு பெரிய நன்மை உள்ளது. பீடர்கள் தாமாகவே தங்களை மாற்றிக் கொள்கின்றன, குறிப்பாக வலையமைப்பின் அமைப்பு மாறும்போது – எ.கா., பீடர்கள் மீண்டும் கட்டமைக்கப்படும்போது அல்லது டிஸ்டிரிபியூட்டட் எனர்ஜி ரிசோர்ஸஸ் (DER) தீவுகள் எதிர்பாராத இடத்தில் தோன்றும்போது. இது பழைய ஸ்டேட்டிக் அமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது குறைபாடுகளை நீக்கும் நேரத்தை கணிசமாகக் குறைக்கிறது – சூழ்நிலைகளைப் பொறுத்து தோராயமாக 40% வரை. இங்கு நாம் காணும் நிகழ்வு, GIS அமைப்புகள் வெறும் உபகரணங்களை கொண்டிருக்கும் ஒரு கட்டமைப்பிலிருந்து, கிரிட் நிலைத்தன்மையை பராமரிக்க உதவும் உண்மையான வேலைக்கார அமைப்பாக மாறுவதையே ஆகும்; இது புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் ஆதாரங்களை சுலபமாக ஒருங்கிணைக்க வழிவகுக்கிறது.

தேவையான கேள்விகள்

மின் அமைப்புகளில் SF6 ஏன் கட்டுப்பாட்டிற்கு உட்படுத்தப்படுகிறது?

SF6 இன் மிக அதிக உலகளாவிய சூடாக்கும் திறன் (GWP) காரணமாக, இது கார்பன் டை ஆக்ஸைடை விட 23,500 மடங்கு அதிகமாக உள்ளது. சுற்றுச்சூழல் பாதிப்பைத் தடுக்க மேலும் நிலையான மாற்று வழிகளை ஊக்குவிக்கும் ஒழுங்குமுறைகள் வழங்கப்பட்டு வருகின்றன.

உயர் மின்னழுத்த சுஇட்ச்கியரில் SF6 ஐ மாற்றும் தொழில்நுட்பங்கள் எவை?

SF6 ஐ மாற்றும் இரண்டு முக்கிய தொழில்நுட்பங்கள் திட-மின்காப்பு அமைப்புகள் மற்றும் சுத்த-காற்று மின்காப்பு அமைப்புகள் ஆகும்; இவை இரண்டும் சுற்றுச்சூழலுக்கு குறிப்பிடத்தக்க அளவில் குறைந்த தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன.

முன்கூட்டியே பராமரிப்பு அமைப்புகள் பயனிலை நிறுவனங்களுக்கு எவ்வாறு நன்மை பயக்கின்றன?

முன்கூட்டியே பராமரிப்பு அமைப்புகள் பராமரிப்புச் செலவுகளை 25 முதல் 30 சதவீதம் வரை குறைக்கின்றன, மேலும் எதிர்பாராத நிறுத்தங்களைத் தடுக்கின்றன; இதனால் மின் வலையின் நம்பகத்தன்மை மற்றும் செயல்திறன் மேம்படுகின்றன.

நவீன மின் வலைகளில் GIS இன் பங்கு என்ன?

GIS இடத்தை திறமையாக மேலாண்மை செய்வதில் உதவுகிறது, வீச்சு மாறும் கம்பி தரவரையை (Dynamic Line Rating) ஆதரிக்கிறது, மேலும் ஸ்மார்ட் பாதுகாப்பு திட்டங்களை செயல்படுத்துகிறது; இவை மின் வலையின் நிலைத்தன்மை மற்றும் தகவமைப்புத் திறனை, குறிப்பாக நகர்ப்புற சூழல்களில், மேம்படுத்துகின்றன.