विद्युत पारेषण आणि वितरण वाहिन्यांसाठी मनोरे (Tower) किंवा खांब उभारले जातात. मनोरे व खांब जमिनीत रोवलेले असल्याने भूविभवाला (Earth potential) असतात. मात्र त्यावरील तारेचा विद्युत भार २४० V पासून ६९० kV पर्यंत असू शकतो. अशा भारित वाहीतारा, मनोरे/खांब यांच्या संपर्कात येऊन भूदोष होऊ नये, यासाठी निरोधक (Insulators) वापरले जातात. फार पूर्वीपासून निरोधक प्रामुख्याने सिरॅमिक – चिनी मातीचे (Porcelain) वा काचेचे बनविले जात आहेत. १९६० च्या दशकात सिरॅमिकरहित निरोधक वापरण्यास सुरुवात झाली. मात्र १९८० नंतर यांचा बऱ्याच प्रमाणात वापर सुरू झाला.
निरोधक : विद्युत वाहिन्यांत किंवा उपकेंद्रांत साधारणत: दोन प्रकारचे निरोधक वापरले जातात. आ. १ मध्ये चकती निरोधकाच्या (Disk Insulators) एकसर (Series) मांडणीतील संच दाखविला आहे. आ. २ मध्ये एकसंध निरोधक दाखविला आहे.
निरोधकावर असलेल्या विद्युत वाहकाच्या व्होल्टता पातळीवरून निरोधकाचे आकारमान / संख्या ठरविली जाते. संबंधित व्होल्टता पातळीमध्ये जास्तीत जास्त (क्षणिक का असेना – Transient) व्होल्टतेत किती वाढ होते, त्याप्रमाणे भारित वाहक आणि त्याखालील भूसंपर्कित संरचना (Structure) यामध्ये सरळ अंतर किती ठेवावे याबद्दल आंतरराष्ट्रीय मानके आहेत (IEC 61936-1: 2010).
तसेच वाहिनी किंवा उपकेंद्र ज्या ठिकाणी आहे तेथील प्रदूषणाची पातळी किती आहे, यावरून निरोधकाचे एकत्रित वक्रभागाचे अंतर (Creepage Distance) किमान किती असावे याबद्दलही आंतरराष्ट्रीय मानके आहेत (IEC 60815- 2008). समुद्रकिनारी किंवा औद्योगिक वसाहतींमध्ये धूळ /धूर याचे प्रदूषण अधिक असल्याने अशा विभागात हे अंतर जास्त – ३१ मिमी / kV ठेवणे आवश्यक असते, तर समुद्रापासून दूर, जास्त पाऊस व वारा असणाऱ्या कमी प्रदूषणाच्या विभागात १६ मिमी /kV ठेवणे शक्य होते. या निकषांप्रमाणे आवश्यक तितके चकती निरोधक एकसर पद्धतीने जोडले जातात. मात्र एकसंध निरोधकाचे बाबतीत आकारमान वरील निकषांप्रमाणे ठरविले जाते. साहजिकच भिन्न व्होल्टता पातळीसाठी निरनिराळे निरोधक बनविले जातात.
सिरॅमिक निरोधक : वातावरणातील प्रदूषणामुळे निरोधकांच्या पृष्ठभागावर धूळ साठते. त्यामुळे त्याच्या निरोधक गुणधर्मात फरक पडत नाही. मात्र वातावरणातील आर्द्रता (जसे हिवाळ्यातीळ धुके) त्या धुळीवर जमा झाल्याने, आर्द्रतामिश्रित धुळीतून विद्युत प्रवाहाची गळती सुरू होते, परिणामत: निरोधन कमी झाल्याने स्फुल्लिंग (Flashover) होऊन प्रवाह खंडित होतो. समुद्रकिनारी असलेल्या वाहिनीच्या बाबतीत निरोधकावर क्षाराचे थर साठतात आणि तेथेही वर उल्लेख केल्याप्रमाणे स्फुल्लिंग होतात. काच किंवा सिरॅमिक (Porcelain) निरोधक हे आर्द्रताग्राही (Hydrophilic) असल्याने त्यावर पाणी पडले की, पाण्याचे पटल (Film) तयार होते आणि ते धूळ किंवा क्षाराबरोबर मिसळून स्फुल्लिंग होतात. सिरॅमिकरहित निरोधकच्या झालरी (Sheds) या सिलिकॉन रबराच्या असतात. सिलिकॉन रबर हे आर्द्रतारोधी (Hydrophobic) आहे. त्यावर पाणी पडले की, ओलाव्यामुळे पाण्याचे मणी (Bead) तयार होतात. पाण्याचे पटल न झाल्याने निरोधन गुणधर्मात फरक न पडल्याने स्फुल्लिंग टाळता येतात. सिरॅमिकरहित निरोधकाच्या अन्य गुणधर्माबरोबर हा एक महत्त्वाचा गुणधर्म आहे.
सिरॅमिकरहित निरोधकाची रचना : आ. ३ मध्ये सिरॅमिकरहित निरोधकाची रचना दाखविली आहे. केंद्रस्थानी काचतंतूने प्रबलित प्लॅस्टिक दांडा (Fiberglass reinforced plastic rod) असतो. त्यामुळे निरोधकास यांत्रिक बळ मिळते. दांड्यावर बहुवारिक (Polymer) आवरण असते. या आवरणामुळे दांडा बाहेरील वातावरणापासून पूर्णत: संरक्षित राहतो. आवरणावर सिलिकॉन रबराच्या झालरी असतात. निरोधकाच्या संपूर्ण लांबीवर विद्युत क्षेत्र (Electric field) भिन्न असते. भारित वाहकाच्या जवळच्या भागात विद्युत क्षेत्र अधिकतम असते. श्रेणीकरण कडे (Grading ring) बसविल्यामुळे विद्युत क्षेत्र (Electric field) काही प्रमाणात कमी होते. श्रेणीकरण कड्याचे आकारमान आणि बसविण्याची जागा याचा विद्युत क्षेत्रावर परिणाम होत असतो. त्यामुळे त्याचे योग्य नियोजन करावे लागते. एका बाजूस भारित वाहकाच्या जोडणीसाठी आणि दुसऱ्या बाजूस मनोऱ्यास जोडणीसाठी योजी (Connector) बसविले जातात.
सिरॅमिकरहित निरोधकाची उपयुक्तता :
- सिलिकॉन रबरच्या आर्द्रतारोधी झालरींमुळे, ज्या ठिकाणी प्रदूषण अधिक आहे आणि धुके पडते अशा ठिकाणी सिरॅमिकरहित निरोधकामुळे स्फुल्लिंग आणि त्यामुळे होणारा विद्युत पुरवठ्यातील आकस्मिक खंड टाळता येतो.
- सिरॅमिक निरोधकांची अधिकतम व्होल्टता-वाढ सहन करण्याची क्षमता (Withstand voltage) प्रदूषित वातावरणांत कमी होते. सिरॅमिकरहित निरोधकाचे बाबतीत असे होत नसते.
- स्फुल्लिंग व्होल्टता पातळी (Flashover voltage) सिरॅमिकरहित निरोधकाचे बाबतीत काचेच्या निरोधकांपेक्षा अधिक असल्याचे आढळले,
वरील बाबींमुळे दिल्ली आणि त्याच्या परिसरातील सुमारे ७३,००० सिरॅमिक निरोधक संच बदलून तेथे सिरॅमिकरहित निरोधक बसविले गेले.
- निरोधक नियमितपणे स्वच्छ करण्याची गरज नसते, त्यामुळे देखभालीचा खर्च वाचतो.
- सिरॅमिकरहित निरोधकाचे वजन सिरॅमिक निरोधकापेक्षा खूपच कमी असते, त्यामुळे संबंधित मनोऱ्यावर भार कमी झाल्याने मनोऱ्याचे संकल्पन (Design) मितव्ययी / किफायतशीर होते. २२० kV वाहिनीसाठी लागणाऱ्या सिरॅमिक निरोधक संचाचे वजन सुमारे ८० किग्रॅ. असते. तर सिरॅमिकरहित निरोधकाचे केवळ ६ किग्रॅ. इतके असते. ४०० kV वाहिनीचे बाबतीत अनुक्रमे १३८ किग्रॅ. आणि १२ किग्रॅ. असे येते.
- यांत्रिक बळ (Mechanical strength) आणि वजन यांचे गुणोत्तर सिरॅमिकरहित निरोधकाचे बाबतीत अधिक असल्याने पारेषण तारमार्गांत दोन मनोऱ्यांमधील अंतर (प्रांतर लांबी) अधिक ठेवता येते.
- वजन कमी असल्याने वाहतूक आणि बांधकामात सुविधा आणि खर्चाची बचत होते.
- सिरॅमिक निरोधकाची समाज कंटकांकडून किंवा आंदोलनात तोडफोड होऊ शकते. हा धोका सिरॅमिकरहित निरोधकाचे बाबतीत नसतो. तसेच हाताळणीमध्ये तोडफोड होत नाही.
- सिरॅमिकरहित निरोधक वापरून उभारलेली वाहिनी सौंदर्यानुभवाच्या दृष्टीने (Aesthetically) अधिक सुंदर दिसते.
सिरॅमिकरहित निरोधकाच्या मर्यादा :
- सिरॅमिक निरोधक गेले सुमारे १०० वर्ष वापरात आहेत, त्यामुळे त्यांचे बाबतीत प्रदीर्घ अनुभव आहे. त्यामानाने सिरॅमिकरहित निरोधक सुमारे ४०- ४५ वर्षे वापरात आहेत, त्यामुळे त्यांच्याबाबतीत संचालनाचा अनुभव कमी आहे.
- सिरॅमिक चकती निरोधकांची संख्या विशिष्ट व्होल्टता पातळीनुसार बांधकामाच्या जागीसुद्धा कमी – जास्त करता येते. मात्र सिरॅमिकरहित निरोधकाचे बाबतीत विशिष्ट व्होल्टता पातळीनुसार ते कारखान्यांत त्याप्रमाणे बनवावे लागतात.
- सिरॅमिकरहित निरोधकात बिघाड झाल्यास तो शोधणे अवघड असते.
- ऑस्ट्रेलियात पॉवरलिंक या कंपनीच्या काही वाहिन्यांवर सिरॅमिकरहित निरोधकाचे, पक्ष्यांनी चोची मारून त्याचे टवके उडाल्याची उदाहरणे आहेत. हे प्रकार प्रामुख्याने पाणवठ्यानजिकच्या मनोऱ्यांवर आढळले. निरोधकांवर ॲल्युमिनियम सल्फेट मिश्रित पाणी शिंपडून याचे प्रमाण कमी करता येते.
संदर्भ :
- International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland; IEC 60815:2008, Selection and dimensioning of high-voltage insulators intended for use in polluted conditions.
- International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland;IEC 61936-1:2010, Power installations exceeding 1 kV a.c.
- J. A. (Tony) Gillespie, Glenn Stapleton;Experience with Non-Ceramic Insulators on Transmission Lines in Australia, INMR (Transmission & Distribution Technical Journal) Publication, 30th November 2019.
- Muhsin Tunay Gençoglu The Comparison of Ceramic and Non-Ceramic Insulators; e-Journal of New World Sciences Academy, Elazig Turkey; 2007, Volume: 2, Number: 4.
समीक्षक : व्ही. व्ही. जोशी