1.2.23 – 26 Underground (UG) Cables: Construction, Materials, Types और Testing

Underground (UG) Cables: Construction, Materials, Types और Testing की पूरी जानकारी ⚡🏗️

नमस्ते छात्रों! आज के इस lesson में हम Power Electrician के एक बहुत ही महत्वपूर्ण विषय Underground (UG) Cables के बारे में विस्तार से पढ़ेंगे। यह टॉपिक ITI Electrician और Electrical Engineering के छात्रों के लिए बहुत जरूरी है।

🎯 पाठ के उद्देश्य (Objectives):

इस lesson के अंत में आप निम्नलिखित चीज़ें सीख पाएंगे:

  • UG cable को परिभाषित करना (Define UG cable)।
  • UG cables की बनावट (Construction) को समझाना।
  • Cables में इस्तेमाल होने वाले Insulating materials की सूची बनाना।
  • 3-phase सर्विस के लिए इस्तेमाल होने वाले UG cables के प्रकार बताना।
  • Cable joints के प्रकार और उन्हें बिछाने (Laying methods) के तरीके बताना।
  • Cables के Faults और उनके Testing procedures की व्याख्या करना।

1. अंडरग्राउंड (UG) केबल्स क्या हैं? (Under Ground Cables) 🧐

“एक cable जिसे इस तरह तैयार किया गया है कि वह pressure (दबाव) को सहन कर सके और जिसे ज़मीन के स्तर के नीचे (below ground level) बिछाया जा सके, उसे Underground Cable कहते हैं। इसमें आमतौर पर एक या एक से अधिक conductors होते हैं, जिन्हें प्रत्येक conductor पर अलग-अलग insulation के साथ रखा जाता है।”

Electric power को या तो Over-head lines सिस्टम के द्वारा या Underground cable सिस्टम द्वारा transmit (संचारित) या distribute (वितरित) किया जा सकता है। अंडरग्राउंड केबल सिस्टम के कई फायदे हैं, जैसे:

✅ फायदे (Advantages):

  • तूफान या बिजली (storms/lightning) के कारण नुकसान की संभावना बहुत कम होती है। ⛈️
  • रखरखाव का खर्च (Low maintenance cost) कम होता है।
  • Fault (खराबी) होने की संभावना बहुत कम होती है।

❌ नुकसान (Disadvantages):

हालांकि, इनके कुछ मुख्य दोष/नुकसान भी हैं:

  • UG cable सिस्टम की शुरुआती लागत (Initial cost) बहुत अधिक होती है। 💰
  • Joints (जोड़) लगाने का खर्च अधिक होता है।
  • O.H. lines की तुलना में high voltages पर Insulation problems पैदा हो सकती हैं।

📍 UG केबल्स का उपयोग कहाँ किया जाता है?

इन कारणों से UG cables का उपयोग वहां किया जाता है जहां O.H. lines का उपयोग करना व्यावहारिक (impracticable) नहीं है, जैसे:

  1. घनी आबादी वाले क्षेत्र (Thickly populated areas), जहाँ नगर निगम अधिकारी सुरक्षा कारणों से O.H. lines की अनुमति नहीं देते।
  2. प्लांट्स के आस-पास (Around plants)।
  3. सब-स्टेशन्स (Substations) में।
  4. जहाँ रखरखाव की स्थितियाँ (maintenance conditions) O.H. construction की अनुमति नहीं देतीं।

2. UG केबल्स की सामान्य बनावट (General Construction of UG Cables) 🛠️

एक अंडरग्राउंड केबल में मुख्य रूप से एक या एक से अधिक conductors होते हैं, जो उचित insulation से ढके होते हैं और एक protective cover (सुरक्षात्मक आवरण) से घिरे होते हैं।

Cables के लिए आवश्यक ज़रूरतें (Necessity requirements for cables):

सामान्य तौर पर, एक केबल को निम्नलिखित आवश्यक आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए:

  1. केबल्स में इस्तेमाल होने वाला Conductor, उच्च चालकता (high conductivity) वाला tinned stranded copper या aluminium होना चाहिए। (Strands केबल को लचीलापन देते हैं और अधिक करंट ले जा सकते हैं)।
  2. Conductor का आकार (size) ऐसा चुना जाना चाहिए कि वह बिना overheating के आवश्यक load current ले जा सके और voltage drop को स्वीकार्य सीमा के भीतर रख सके।
  3. निर्धारित वोल्टेज के लिए सुरक्षा और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए केबल में Insulation की मोटाई (thickness) उचित होनी चाहिए। 🛡️
  4. केबल को उपयुक्त mechanical protection (यांत्रिक सुरक्षा) प्रदान की जानी चाहिए ताकि वह बिछाने के दौरान होने वाले रफ उपयोग को सहन कर सके।
  5. केबल्स में उपयोग की जाने वाली सामग्री पूरी तरह से रासायनिक और भौतिक रूप से स्थिर (chemical and physical stability) होनी चाहिए।

3. केबल्स की संरचना (Construction of Cables – Fig 1) 🏗️

नीचे दिया गया चित्र (Fig 1) एक 3-core cable की सामान्य बनावट को दर्शाता है। इसके विभिन्न भाग इस प्रकार हैं:

UG Cable Construction Diagram(Note: चित्र में Conductor, Paper Insulation, Lead Sheath, Bedding, Armouring और Serving को दिखाया गया है)

i. कोर्ल्स या कंडक्टर्स (Cores or Conductors): एक केबल में सेवा के प्रकार के आधार पर एक या एक से अधिक core (conductor) हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, चित्र 1 में दिखाया गया 3-conductor केबल 3-phase service के लिए उपयोग किया जाता है। कंडक्टर्स tinned copper या aluminium के बने होते हैं और केबल को लचीलापन (flexibility) देने और high conductivity प्रदान करने के लिए आमतौर पर stranded होते हैं।

ii. इंसुलेशन (Insulation): प्रत्येक core या conductor को insulation की उचित मोटाई प्रदान की जाती है। परत की मोटाई केबल द्वारा सहन किए जाने वाले वोल्टेज पर निर्भर करती है। Insulation के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली सामग्री impregnated paper, varnished cambric या rubber mineral compound हैं। कागज़ की परतों को नुकसान से बचाने के लिए उन पर Petroleum jelly लगाई जाती है।

iii. धात्विक म्यान (Metallic Sheath): मिट्टी और वायुमंडल में नमी (moisture), गैसों या अन्य हानिकारक तरल पदार्थों (acid या alkalies) से केबल की रक्षा के लिए, insulation के ऊपर lead या aluminium की एक धात्विक म्यान (metallic sheath) प्रदान की जाती है। धात्विक म्यान (metallic sheath) लीड   अथव  लीड अलॉय की होती है |💧🚫

 

iv. पेपर बेल्ट (Paper Belt): 📜 यह इम्प्रिग्नेटेड पेपर टेप (impregnated paper tape) की एक परत होती है, जिसे इंसुलेटेड कोरो (insulated cores) के चारों ओर लपेटा जाता है। कोरों के बीच के खाली स्थान को रेशेदार इंसुलेटिंग मटेरियल (जैसे जूट) से भरा जाता है।

v. बेडिंग (Bedding): 🛏️ मेटैलिक शीथ (metallic sheath) के ऊपर जूट या हेसियन टेप (hessian tape) जैसे रेशेदार मटेरियल की एक परत लगाई जाती है। बेडिंग का मुख्य उद्देश्य मेटैलिक शीथ को आर्मरिंग (armouring) के कारण होने वाले मैकेनिकल डैमेज और जंग (corrosion) से बचाना है।

vi. आर्मरिंग (Armouring): 🛡️ बेडिंग के ऊपर गैल्वेनाइज्ड स्टील वायर (galvanized steel wire) या स्टील टेप की एक या दो परतें लगाई जाती हैं। इसका काम केबल को बिछाते समय या इस्तेमाल के दौरान मैकेनिकल इंजरी (mechanical injury) से सुरक्षा प्रदान करना है।

vii. सर्विंग (Serving): 🌫️ आर्मरिंग को वायुमंडलीय स्थितियों (atmospheric conditions) से बचाने के लिए उसके ऊपर जूट जैसी रेशेदार सामग्री की एक और परत चढ़ाई जाती है, जिसे सर्विंग कहते हैं।

नोट: बेडिंग, आर्मरिंग और सर्विंग केवल कंडक्टर के इंसुलेशन और मेटैलिक शीथ को सुरक्षा देने के लिए लगाए जाते हैं।

🧪 केबल्स में उपयोग होने वाले मुख्य इंसुलेटिंग मटेरियल (Insulating Materials Used)

केबल्स में आमतौर पर निम्नलिखित इंसुलेटिंग मटेरियल्स का उपयोग होता है:

  1. रबर (Rubber) 🧤
  2. वल्केनाइज्ड इंडिया रबर (Vulcanized India Rubber – VIR)
  3. इम्प्रिग्नेटेड पेपर (Impregnated paper)
  4. वार्निश कैम्ब्रिक (Varnished cambric)
  5. पॉलीविनाइल क्लोराइड (Polyvinyl chloride – PVC) 🛠️

📊 केबल्स का वर्गीकरण (Classification of Cables)

अंडरग्राउंड सर्विस के लिए केबल्स को मुख्य रूप से दो तरह से बांटा जा सकता है: (i) इंसुलेशन मटेरियल के आधार पर और (ii) वोल्टेज (Voltage) के आधार पर।

वोल्टेज के आधार पर वर्गीकरण (Classification by Voltage):

  • i. लो-टेंशन (L.T.) केबल्स: 1100 V तक ⚡
  • ii. हाई-टेंशन (H.T.) केबल्स: 11,000 V (11 KV) तक
  • iii. सुपर-टेंशन (S.T.) केबल्स: 22 KV से 33 KV तक
  • iv. एक्स्ट्रा हाई-टेंशन (E.H.T.) केबल्स: 33 KV से 66 KV तक
  • v. एक्स्ट्रा सुपर वोल्टेज केबल्स: 132 KV से ऊपर 🚀

🔌 सिंगल कोर लो टेंशन केबल (Single Core Low Tension Cable)

Fig 2 में एक सिंगल कोर L.T. केबल को दिखाया गया है। इसकी बनावट बहुत सरल होती है। इसमें टिन किए हुए फंसे हुए तांबे (tinned stranded copper) या एल्युमीनियम का एक गोलाकार कंडक्टर होता है, जो इम्प्रिग्नेटेड पेपर की परतों से इंसुलेटेड होता है।

🏗️ 3-फेज सर्विस के लिए केबल्स (Cables for 3-Phase Service)

3-फेज पावर सप्लाई के लिए या तो 3-कोर वाले केबल या तीन सिंगल-कोर केबल्स का उपयोग किया जाता है। 66 KV तक के लिए आमतौर पर 3-कोर केबल का उपयोग होता है।

3-फेज सर्विस के लिए मुख्य प्रकार:

  1. बेल्टेड केबल्स (Belted cables): 11 KV तक (विशेष मामलों में 22 KV तक)।
  2. स्क्रीन वाले केबल्स (Screened cables): 22 KV से 66 KV तक।
  3. प्रेशर केबल्स (Pressure cables): 66 KV से ऊपर।

1. बेल्टेड केबल्स (Belted Cables): 🎗️

इनका उपयोग 11 KV तक किया जाता है। जैसा कि Fig 3 में दिखाया गया है, इसमें पेपर बेल्ट और जूट फिलिंग का उपयोग किया जाता है ताकि केबल गोल बनी रहे।

2. स्क्रीन वाले केबल (Screened Cable): 📺

ये केबल 33 KV तक और विशेष मामलों में 66 KV तक उपयोग होते हैं। इसके दो मुख्य प्रकार हैं:

  • H-टाइप केबल्स (H-type cables): इसे सबसे पहले H. Hochstadter ने डिजाइन किया था। इसमें प्रत्येक कोर को इम्प्रिग्नेटेड पेपर से इंसुलेट किया जाता है और फिर एक मेटैलिक स्क्रीन (अक्सर एल्युमीनियम फॉयल) से कवर किया जाता है।

H-Type केबल के फायदे (Advantages of H-Type Cables) 🌟

H-type केबल्स (जैसा कि Fig 4 में दिखाया गया है) के मुख्य लाभ निम्नलिखित हैं:

  • डाइइलेक्ट्रिक (dielectric) में एयर पॉकेट्स (air pockets) या वॉयड्स (voids) बनने की संभावना पूरी तरह खत्म हो जाती है।
  • केबल की मेटालिक स्क्रीन (metallic screen) केबल की गर्मी को बाहर निकालने की शक्ति यानी हीट डिसिपेटिंग पावर (heat dissipating power) को बढ़ा देती है।

(ii) S.L. टाइप केबल्स (S.L. type cables) 🔌

Fig 5 एक 3-कोर S.L. (Separate Lead) टाइप केबल की बनावट (constructional details) को दर्शाता है।

  • यह मूल रूप से H-type केबल की तरह ही होता है, लेकिन इसमें हर कोर की इंसुलेशन (insulation) अपनी खुद की लेड शीथ (lead sheath) से ढकी होती है।
  • इसमें कोई पूरी केबल पर चढ़ी हुई ओवरऑल (overall) लेड शीथ नहीं होती, बल्कि केवल आर्मरिंग (armouring) और सर्विंग (serving) प्रदान की जाती है।

H-type केबल्स के मुकाबले S.L. टाइप केबल्स के दो मुख्य फायदे हैं:

  1. अलग-अलग शीथ (separate sheaths) होने के कारण कोर-टू-कोर ब्रेकडाउन (core-to-core breakdown) की संभावना न्यूनतम हो जाती है।
  2. पूरी केबल पर एक भारी लेड शीथ न होने की वजह से केबल को मोड़ना (bending) आसान हो जाता है।

नुकसान (Disadvantage): इसका मुख्य नुकसान यह है कि S.L. केबल की तीन लेड शीथ, H-केबल की सिंगल शीथ की तुलना में बहुत पतली होती हैं।

3. प्रेशर केबल्स (Pressure cables) 🧪

जब वोल्टेज 66 kV से ऊपर बढ़ जाता है, तो साधारण सॉलिड टाइप केबल्स (solid type cables) अविश्वसनीय (unreliable) हो जाते हैं। इसका कारण यह है कि उनमें वॉयड्स (voids) बनने की वजह से इंसुलेशन टूटने (breakdown of insulation) का खतरा रहता है।

जब ऑपरेटिंग वोल्टेज 66 kV से अधिक हो, तो प्रेशर केबल्स का उपयोग किया जाता है। आमतौर पर दो प्रकार के प्रेशर केबल्स इस्तेमाल होते हैं:

  1. ऑयल फिल्ड केबल्स (Oil filled cables)
  2. गैस प्रेशर केबल्स (Gas pressure cables)

(i) ऑयल फिल्ड केबल्स (Oil filled cables) 🛢️

इस प्रकार के केबल में ऑयल सर्कुलेशन (oil circulation) के लिए चैनल या डक्ट्स (channels/ducts) दिए जाते हैं।

  • दबाव के तहत तेल (Oil under pressure) पेपर इंसुलेशन की परतों को सिकोड़ता है और परतों के बीच बने किसी भी खाली स्थान (voids) में भर जाता है।
  • वॉयड्स खत्म होने के कारण, इन केबल्स का उपयोग 66 kV से 230 kV तक के उच्च वोल्टेज के लिए किया जा सकता है।

ऑयल-फिल्ड केबल्स तीन प्रकार के होते हैं:

  1. सिंगल-कोर कंडक्टर चैनल (Single-core conductor channel): जैसा कि Fig 6 में दिखाया गया है, इसमें तेल का रास्ता कंडक्टर के बीच में होता है।
  2. सिंगल-कोर शीथ चैनल (Single-core sheath channel): इसमें तेल का रास्ता शीथ के पास होता है।
  3. थ्री-कोर फिलर-स्पेस चैनल (Three-core filler-space channels): इसमें तेल के रास्ते फिलर सामग्री के बीच में होते हैं।

(ii) सिंगल-कोर शीथ चैनल (Single-core sheath channel – Fig 7) 📏

इस प्रकार के केबल में कंडक्टर सॉलिड (solid) होता है और पेपर इंसुलेटेड होता है। हालाँकि, तेल के चैनल (oil ducts) मेटालिक शीथ (metallic sheath) के भीतर दिए जाते हैं जिसे ग्रूव्ड शीथ (grooved sheath) कहा जाता है।

(iii) 3-कोर ऑयल-फिल्ड केबल (3-core oil-filled cable – Fig 8) 🏗️

इसमें ऑयल डक्ट्स (oil ducts) फिलर स्पेस (filler space) में स्थित होते हैं।

  • ये चैनल छिद्रित मेटल-रिबन टयूबिंग (perforated metal-ribbon tubing) से बने होते हैं।
  • ये अर्थ पोटेंशियल (earth potential) पर होते हैं।

3-कोर ऑयल-फिल्ड केबल के लाभ 🌟

a. वॉयड्स (Voids) और आयनीकरण (Ionization) का बनना रुक जाता है। b. स्वीकार्य तापमान सीमा (Allowable temperature range) और ढांकता हुआ सामर्थ्य (Dielectric strength) बढ़ जाती है। c. यदि कोई लीकेज (Leakage) होती है, तो लीड शीथ (Lead sheath) के दोष का तुरंत संकेत मिल जाता है और अर्थ फॉल्ट (Earth faults) की संभावना कम हो जाती है।

नुकसान (Disadvantages) ⚠️

 इसकी शुरुआती लागत (Initial cost) बहुत अधिक है और बिछाने की प्रणाली (System of laying) काफी जटिल (Complicated) है।

(iv) गैस प्रेशर केबल्स (Gas Pressure Cables): एक वॉयड (void) के अंदर आयनीकरण (ionization) शुरू करने के लिए आवश्यक वोल्टेज दबाव (pressure) बढ़ने के साथ बढ़ता है। इसलिए, यदि साधारण केबल को पर्याप्त उच्च दबाव (high pressure) के अधीन रखा जाता है, तो आयनीकरण (ionization) को पूरी तरह से समाप्त किया जा सकता है। साथ ही, बढ़ा हुआ दबाव रेडियल संपीड़न (radial compression) पैदा करता है जो किसी भी वॉयड (void) को बंद करने की प्रवृत्ति रखता है। गैस प्रेशर केबल्स का यही मूल सिद्धांत (underlying principle) है।

Fig 9 हॉकस्टैडर, वोगल और बॉडेन (Hockstadter, Vogal and Bowden) द्वारा डिजाइन किए गए बाहरी दबाव केबल (external pressure cable) के सेक्शन को दिखाता है। इस केबल का निर्माण एक सामान्य सॉलिड टाइप केबल के समान होता है, सिवाय इसके कि यह त्रिकोणीय आकार (triangular shape) की होती है और इसकी लीड शीथ (lead sheath) की मोटाई सॉलिड केबल की तुलना में 75% होती है। त्रिकोणीय सेक्शन वजन को कम करता है और कम थर्मल रेजिस्टेंस (low thermal resistance) देता है, लेकिन त्रिकोणीय आकार का मुख्य कारण यह है कि लीड शीथ एक दबाव झिल्ली (pressure membrane) के रूप में कार्य करती है। शीथ को एक पतली धातु की पट्टी (thin metal tape) द्वारा सुरक्षित किया जाता है। केबल को गैस-टाइट स्टील पाइप (gas-tight steel pipe) में बिछाया जाता है।

पाइप को 12 से 15 वायुमंडल (atmospheres) के दबाव पर सूखी नाइट्रोजन गैस (dry nitrogen gas) से भरा जाता है। गैस का दबाव रेडियल संपीड़न (radial compression) पैदा करता है और उन वॉयड्स (voids) को बंद कर देता है जो पेपर इंसुलेशन की परतों के बीच बन सकते हैं।

फायदे (Advantages): ✅

a. ये केबल्स सामान्य केबल की तुलना में अधिक लोड करंट (load current) ले जा सकते हैं। b. ये सामान्य केबल की तुलना में उच्च वोल्टेज (higher voltages) पर काम करते हैं। c. रखरखाव की लागत (Maintenance cost) कम है और नाइट्रोजन गैस आग बुझाने (quenching flame) में मदद करती है।

नुकसान (Disadvantages): ❌

इसकी कुल लागत (overall cost) बहुत अधिक है।

इंसुलेशन के अनुसार केबल्स का वर्गीकरण (Classification of Cables according to Insulation) 🛠️

केबल्स को उनके इंसुलेशन सिस्टम के अनुसार नीचे दिए गए अनुसार वर्गीकृत किया गया है:

  • PVC insulated cables: (पॉली विनाइल क्लोराइड – Poly vinyl chloride)
  • MI cables: (मिनरल इंसुलेशन – Mineral insulation)
  • PILC cables: (पेपर इंसुलेटेड लीड कवर्ड – Paper insulated lead covered)
  • XLPE cables: (क्रॉस लिंक्ड पॉली एथिलीन – Cross linked poly ethylene)
  • PILCDTA cables: (पेपर इंसुलेटेड लीड कवर्ड डबल टेप आर्मर्ड – Paper insulated lead covered double tape armoured)

UG केबल्स बिछाने की विधियाँ (UG Cables Laying Method) 🏗️

भूमिगत केबल (Underground Cable – UG) इंस्टॉलेशन की विश्वसनीयता केबल बिछाने और फिटिंग्स जैसे कि केबल बॉक्स, जॉइंट्स, ब्रांच कनेक्टर्स आदि के जुड़ाव पर निर्भर करती है।

UG केबल्स बिछाने के तरीके (Methods of laying of UG cables):

  1. जमीन में सीधा बिछाना (Laying direct in ground)
  2. डक्ट्स में बिछाना (Laying in ducts)
  3. हवा में रैक्स पर बिछाना (Laying on racks in air)
  4. केबल टनल के अंदर रैक्स पर बिछाना (Laying on racks inside a cable tunnel)
  5. इमारतों या संरचनाओं के साथ बिछाना (Laying along buildings or structures)

केबल्स को संभालते समय सावधानियां (Precautions while handling cables) 🛡️

  1. केबल को फर्श पर घसीटने (dragging) से बचाएं।
  2. केबल में किंकिंग (kinking – गांठ या मोड़) को रोकें।
  3. डक्ट्स में केबल बिछाने के बाद, इसे तुरंत ढक दिया जाना चाहिए या सस्पेंड (suspended) कर दिया जाना चाहिए।

केबल जॉइंटिंग विधियाँ (Cable Jointing Methods) 🔗

इस प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण (steps) शामिल हैं: a. इंसुलेशन हटाने के लिए केबल का सटीक माप (Exact measurement)। b. इंसुलेशन को हटाना (Removal of insulation)। c. मूल इंसुलेशन को उच्च श्रेणी के टेप और स्लीव्स (high grade tapes and sleeves) से बदलना। d. केबल के सिरों और कंडक्टर जॉइंट्स को स्लीव्स/स्प्लिट स्लीव्स के माध्यम से ड्रेसिंग करना। e. कंडक्टर्स के बीच सेपरेटर (separators) प्रदान करना। f. जॉइंट के चारों ओर कास्ट आयरन या कोई अन्य सुरक्षात्मक खोल (protective shell) लगाना और जॉइंट बॉक्स को पिघले हुए बिटुमेन कंपाउंड (molten bitumen compound) से भरना। g. कास्ट आयरन जॉइंट बॉक्स या टेप इंसुलेशन के मामले में जॉइंट में नमी को प्रवेश करने से रोकने के लिए केबल की लीड शीथ में मेटालिक स्लीव्स या ब्रास ग्लैंड्स (brass glands) को प्लंबिंग करना।

स्ट्रेट थ्रू जॉइंट्स (Straight Through Joints) 📏

उचित केबल, केबल एक्सेसरीज और सही जॉइंटिंग तकनीकों के चयन पर जोर दिया जाना चाहिए। PILC केबल के लिए: पेपर इंसुलेटेड लीड शीथेड केबल्स के लिए, स्ट्रेट जॉइंट्स या तो स्लीव जॉइंट्स या क्रिम्पिंग जॉइंट्स (crimping joints) का उपयोग करके 11 KV वोल्टेज ग्रेड तक बनाए जाते हैं। 11 KV से ऊपर, कंपाउंड भरे तांबे या पीतल के स्लीव्स के साथ कास्ट आयरन, फाइबर ग्लास सुरक्षा बक्से उपयोग किए जाते हैं। Fig 10 ऐसा ही एक जॉइंट दिखाता है।

टी जॉइंट (Tee Joint): 📐

ये जॉइंट्स 11 KV तक सीमित होते हैं। ये जॉइंट्स या तो कास्ट रेजिन किट (cast resin kits) या C.I. बॉक्स का उपयोग करके बनाए जाते हैं, जिनमें PILC केबल्स के लिए स्लीव्स हो भी सकते हैं और नहीं भी, और PVC और XLPE केबल्स के लिए कास्ट रेजिन किट उपयोग होते हैं। (Fig 11)

🔌 ट्राइ-फरकेटिंग एंड कनेक्शंस (Tri-furcating end connections)

UG cables को air break switches आदि से जोड़ने के लिए tri-furcating boxes का उपयोग किया जाता है। इन्हें दो प्रकार से उपयोग किया जा सकता है:

  • Cast resin type: इसका उपयोग 1.1 KV तक की क्षमता के लिए किया जाता है।
  • Cast iron type: इसका उपयोग 11 KV और उससे अधिक की क्षमता के लिए किया जाता है। इस प्रकार के बॉक्स को चित्र (Fig 12) में दिखाया गया है।

🥣 कंपाउंड तैयार करने और भरने की विधि (Method of preparing and filling compounds)

केबल जॉइंट्स को सुरक्षित करने के लिए दो मुख्य विधियाँ अपनाई जाती हैं:

  1. हॉट पोरिंग (Hot pouring): 🔥 इसमें एक bituminous compound का उपयोग किया जाता है। इसका melting temperature (पिघलने का तापमान) 90°C होता है और भरने (pouring) का तापमान 180°C – 190°C के बीच रखा जाता है।

  2. कोल्ड पोरिंग कंपाउंड (Cold pouring compound): ❄️ यह विधि PVC cable jointing के लिए cast resin system का उपयोग करके की जाती है। इसे 11 KV ग्रेड केबल्स तक के लिए विकसित किया गया है। इस कंपाउंड में एक resin base और एक polyamino hardener होता है। इन दोनों तरल पदार्थों (liquids) को निर्माता की सिफारिश के अनुसार साइट पर ही मिलाया जाता है।

⚠️ केबल फॉल्ट्स के प्रकार और परीक्षण प्रक्रिया (Types of cable faults and testing procedure)

केबलों में आमतौर पर निम्नलिखित फॉल्ट्स होने की संभावना होती है:

  1. ग्राउंड फॉल्ट (Ground fault): 🌍 जब केबल का insulation खराब (breakdown) हो जाता है, तो करंट केबल के कोर (core) से केबल की lead sheath या सीधे धरती (earth) की ओर बहने लगता है। इसे “Ground Fault” कहा जाता है।

  2. शॉर्ट सर्किट फॉल्ट (Short circuit fault): ⚡ यदि दो कंडक्टरों के बीच का इंसुलेशन खराब हो जाता है, तो उनके बीच करंट बहने लगता है। इसे “short circuit fault” कहा जाता है।

🔍 ग्राउंड और शॉर्ट सर्किट फॉल्ट का पता लगाने के तरीके (Methods for locating ground and short circuit faults)

ग्राउंड और शॉर्ट सर्किट फॉल्ट को ढूंढने के तरीके open circuit faults को ढूंढने के तरीकों से अलग होते हैं।

  • Multi-core cables के मामले में, सबसे पहले प्रत्येक कोर का धरती (earth) के प्रति insulation resistance मापना और कोर के बीच का रेजिस्टेंस मापना उचित होता है।
  • इससे हमें ग्राउंड फॉल्ट की स्थिति में उन कोरों को अलग करने में मदद मिलती है जो अर्थ (earthed) हो गई हैं, और शॉर्ट सर्किट फॉल्ट की स्थिति में उन कोरों को पहचानने में मदद मिलती है जो आपस में जुड़ (shorted) गई हैं।
  • फॉल्ट की स्थिति जानने के लिए Loop tests का उपयोग किया जाता है। ये टेस्ट केवल तभी उपयोग किए जा सकते हैं जब दोषपूर्ण केबल के साथ एक sound cable (सही केबल) मौजूद हो।

📏 मरे लूप टेस्ट (Murray Loop Test)

यह टेस्ट Wheatstone bridge के सिद्धांत (principle) पर काम करता है। इन परीक्षणों का लाभ यह है कि सेटअप ऐसा होता है कि battery circuit का रेजिस्टेंस सर्किट में जुड़ा होता है और परिणाम पर कोई प्रभाव नहीं डालता है। हालाँकि, यदि फॉल्ट रेजिस्टेंस बहुत अधिक है, तो सेंसिटिविटी (sensitivity) पर बुरा असर पड़ता है।

इस सेक्शन में केवल दो प्रकार के टेस्ट, यानी Murray और Varley loop tests का वर्णन किया जा रहा है।

परीक्षण की स्थिति:

  • P, Q: रेजिस्टेंस बॉक्स या स्लाइड वायर द्वारा बनाए गए ratio arms हैं।
  • R, X: केबल कंडक्टर्स द्वारा बनाया गया loop circuit है।
  • G: बैलेंस की स्थिति जानने के लिए एक galvanometer है।

बैलेंस की स्थिति (Under balance conditions) में फॉर्मूला:

$$\frac{X}{R} = \frac{Q}{P} \quad \text{or} \quad \frac{X}{R + X} = \frac{Q}{P + Q}$$

$$\therefore X = \frac{Q}{P + Q}(R + X)$$

यहाँ $(R+X)$ स्वस्थ केबल (sound cable) और दोषपूर्ण केबल (faulty cable) का कुल लूप रेजिस्टेंस है। जब कंडक्टरों का cross-sectional area समान होता है, तो रेजिस्टेंस उनकी लंबाई के अनुपात (proportional) में होता है।

यदि $l_1$ टेस्ट एंड से फॉल्ट की दूरी है और $l$ प्रत्येक केबल की लंबाई है, तो: $$l_1 = \frac{Q}{P + Q} \cdot 2l$$

1. मरे लूप टेस्ट का निष्कर्ष (Murray Loop Test Conclusion) 🔍

ऊपर दिया गया संबंध (relation) यह दर्शाता है कि यदि केबल की लंबाई (length of the cable) ज्ञात हो, तो फॉल्ट की स्थिति (position of the fault) का पता लगाया जा सकता है।

  • बैलेंस कंडीशन (Balance Condition): इसके अलावा, फॉल्ट रेजिस्टेंस (fault resistance) बैलेंस की स्थिति को नहीं बदलता है, क्योंकि इसका रेजिस्टेंस बैटरी सर्किट में प्रवेश करता है। इसलिए, यह केवल ब्रिज सर्किट की संवेदनशीलता (sensitivity) को प्रभावित करता है।
  • चुनौती (Challenge): हालांकि, यदि फॉल्ट रेजिस्टेंस का परिमाण (magnitude) बहुत अधिक है, तो संवेदनशीलता में कमी के कारण बैलेंस की स्थिति प्राप्त करने में कठिनाई हो सकती है। इसके परिणामस्वरूप, फॉल्ट की स्थिति का सटीक निर्धारण (accurate determination) संभव नहीं हो सकता है।
  • समाधान (Solution): ऐसी स्थिति में, फॉल्ट के स्थान पर इंसुलेशन को जलाने (carbonize) के लिए लाइन पर उच्च प्रत्यक्ष (high direct) या प्रत्यावर्ती वोल्टेज (alternating voltage) लागू करके फॉल्ट के रेजिस्टेंस को कम किया जा सकता है।

2. वरली लूप टेस्ट (Varley Loop Test) 🛠️

इस टेस्ट में, हम केबल की ज्ञात लंबाई और इसके प्रति यूनिट लंबाई के रेजिस्टेंस से गणना करने के बजाय, प्रयोगात्मक रूप से (experimentally) कुल लूप रेजिस्टेंस (total loop resistance) निर्धारित कर सकते हैं।

  • कनेक्शन (Connections): ग्राउंड फॉल्ट (ground fault) के लिए आवश्यक कनेक्शन चित्र 14a (Fig 14a) में और शॉर्ट सर्किट फॉल्ट (short circuit fault) के लिए चित्र 14b (Fig 14b) में दिखाए गए हैं। दोनों ही मामलों में समस्या का समाधान एक जैसा है।
  • स्विच का उपयोग (Use of Switch): इस सर्किट में एक सिंगल पोल डबल थ्रो स्विच ‘K’ (single pole double throw switch K) का उपयोग किया जाता है।

A. रेजिस्टेंस का मापन (Measurement of Resistance) 📏

सबसे पहले, स्विच ‘K’ को स्थिति ‘1’ (position ‘1’) पर रखा जाता है और रेजिस्टेंस ‘S’ को बदलकर बैलेंस प्राप्त किया जाता है।

मान लीजिए कि बैलेंस के लिए S का मान $S_1$ है। व्हीटस्टोन ब्रिज (Wheatstone bridge) की चार भुजाएं (four arms) बैलेंस की स्थिति में P, Q, R + X, $S_1$ हैं:

$$\frac{R + X}{S_1} = \frac{P}{Q}$$

यह $R + X$ को निर्धारित करता है, यानी कुल लूप रेजिस्टेंस, क्योंकि P, Q और $S_1$ ज्ञात हैं।

B. फॉल्ट की स्थिति का निर्धारण (Determination of Fault Position) 📍

अब स्विच ‘K’ को स्थिति ‘2’ (position ‘2’) पर फेंक दिया जाता है और ब्रिज को फिर से बैलेंस किया जाता है। मान लीजिए कि बैलेंस के लिए S का नया मान $S_2$ है। अब ब्रिज की चार भुजाएं P, Q, R, $X + S_2$ हैं।

बैलेंस की स्थिति में (At balance): $$\frac{R}{X + S_2} = \frac{P}{Q}$$

इसे हल करने पर: $$\frac{R + X + S_2}{X + S_2} = \frac{P + Q}{Q}$$ या $$X = \frac{(R + X)Q – S_2 P}{P + Q}$$

इसलिए, इस समीकरण (equation) और $R+X$ (2 केबलों का कुल रेजिस्टेंस) के ज्ञात मान से X ज्ञात किया जाता है। X का मान जानने के बाद, फॉल्ट की स्थिति निर्धारित की जाती है।

अब फॉल्ट की दूरी की गणना: $$\frac{X}{R + X} = \frac{l_1}{2l}$$ या $$l_1 = \frac{X}{R + X} 2l$$

जहाँ:

  • $l_1$ = टेस्ट एंड (test end) से फॉल्ट की लंबाई।
  • $l$ = कंडक्टर की कुल लंबाई।

3. महत्वपूर्ण सुधार और सावधानियां (Critical Corrections & Precautions) ⚠️

  1. समान क्रॉस-सेक्शन (Uniform Cross-section): मरे लूप टेस्ट और वरली लूप टेस्ट के समीकरण केवल तभी मान्य होते हैं जब पूरे लूप में केबल का क्रॉस-सेक्शन समान हो।
  2. सुधार (Corrections): यदि दोषपूर्ण केबल (faulty cable) और साउंड केबल (sound cable) के क्रॉस-सेक्शन अलग-अलग हों, या दोषपूर्ण केबल का क्रॉस-सेक्शन उसकी पूरी लंबाई में एक समान न हो, तो सुधार (corrections) लागू किए जाने चाहिए।
  3. तापमान का प्रभाव (Temperature Effect): चूंकि तापमान रेजिस्टेंस के मान को प्रभावित करता है, इसलिए यदि दोनों केबलों का तापमान अलग-अलग हो, तो सुधार आवश्यक है।
  4. केबल जॉइंट्स (Cable Joints): यदि केबलों में बड़ी संख्या में जोड़ (joints) हैं, तो भी सुधार की आवश्यकता हो सकती है।

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आशा है कि यह लेसन आपके लिए मददगार साबित होगा! 😊 यदि आपके कोई प्रश्न हैं, तो कृपया पूछें।

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आशा है कि यह पाठ छात्रों को आसानी से समझ आएगा! 😊 ให้ (HINDI)

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महत्वपूर्ण निर्देश: छात्रों को सलाह दी जाती है कि वे केबल बिछाते समय सुरक्षा मानकों (Safety Standards) का पालन करें। 💡

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मुख्य सारांश (Summary Table)

| केबल का प्रकार | वोल्टेज क्षमता | मुख्य विशेषता | | :— | :— | :— | | H-Type | High Voltage | मेटालिक स्क्रीन फॉर हीट डिसिपेशन | | S.L. Type | High Voltage | प्रत्येक कोर के लिए अलग लेड शीथ | | Oil Filled | 66 kV to 230 kV | वॉयड्स खत्म करने के लिए प्रेशराइज्ड ऑयल | | Pressure Cables | > 66 kV | हाई रिलायबिलिटी और नो ब्रेकडाउन |

Instructor Note: छात्रों को सलाह दी जाती है कि वे Fig 4 से Fig 8 तक के सभी चित्रों का अभ्यास करें क्योंकि परीक्षा में अक्सर इनकी बनावट (Construction) पूछी जाती है। 😊

 

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Instructor Note: यह लेसन छात्रों को केबल की आंतरिक परतों (Layers) और उनकी वोल्टेज क्षमता को याद रखने में मदद करेगा। डायग्राम्स (Fig 2, 3) का संदर्भ जरूर लें।

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