ڈی سی کیبلز کے مواد اور موصلیت کی خصوصیات: موثر اور قابل اعتماد توانائی کی ترسیل کو چالو کرنا

AC کیبلز میں الیکٹرک فیلڈ اسٹریس ڈسٹری بیوشن یکساں ہے، اور کیبل کی موصلیت کے مواد کا فوکس ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ پر ہوتا ہے، جو درجہ حرارت سے متاثر نہیں ہوتا ہے۔ اس کے برعکس، DC کیبلز میں تناؤ کی تقسیم موصلیت کی اندرونی تہہ میں سب سے زیادہ ہوتی ہے اور یہ موصلیت کے مواد کی مزاحمتی صلاحیت سے متاثر ہوتی ہے۔ موصلیت کا مواد منفی درجہ حرارت کے گتانک کو ظاہر کرتا ہے، یعنی جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے، مزاحمتی صلاحیت کم ہوتی جاتی ہے۔

جب ایک کیبل چلتی ہے تو، بنیادی نقصانات درجہ حرارت میں اضافے کا باعث بنتے ہیں، جس کی وجہ سے موصلیت کے مواد کی مزاحمت میں تبدیلی آتی ہے۔ یہ، بدلے میں، موصلیت کی پرت کے اندر برقی میدان کے دباؤ کا سبب بنتا ہے۔ دوسرے الفاظ میں، موصلیت کی اسی موٹائی کے لیے، درجہ حرارت بڑھنے کے ساتھ ہی بریک ڈاؤن وولٹیج کم ہو جاتا ہے۔ تقسیم شدہ پاور اسٹیشنوں میں ڈی سی ٹرنک لائنوں کے لیے، دفن شدہ کیبلز کے مقابلے محیطی درجہ حرارت میں اتار چڑھاو کی وجہ سے موصلیت کے مواد کی عمر بڑھنے کی شرح نمایاں طور پر تیز ہوتی ہے، جو کہ ایک اہم نکتہ ہے۔

کیبل کی موصلیت کی تہوں کی پیداوار کے دوران، نجاست لامحالہ متعارف کرائی جاتی ہے۔ ان نجاستوں میں نسبتاً کم موصلیت کی مزاحمت ہوتی ہے اور یہ موصلیت کی تہہ کی شعاعی سمت کے ساتھ غیر مساوی طور پر تقسیم ہوتی ہیں۔ اس کے نتیجے میں مختلف مقامات پر حجم کی مزاحمتی صلاحیت مختلف ہوتی ہے۔ DC وولٹیج کے تحت، موصلیت کی تہہ کے اندر برقی فیلڈ بھی مختلف ہوگی، جس کی وجہ سے سب سے کم حجم کی مزاحمت والے علاقوں کی عمر تیزی سے بڑھ جائے گی اور ناکامی کے ممکنہ پوائنٹس بن جائیں گے۔

AC کیبلز اس رجحان کی نمائش نہیں کرتی ہیں۔ سادہ الفاظ میں، AC کیبل کے مواد پر دباؤ یکساں طور پر تقسیم کیا جاتا ہے، جبکہ DC کیبلز میں، موصلیت کا دباؤ ہمیشہ کمزور ترین پوائنٹس پر مرکوز ہوتا ہے۔ لہذا، AC اور DC کیبلز کے لیے مینوفیکچرنگ کے عمل اور معیارات کو مختلف طریقے سے منظم کیا جانا چاہیے۔

کراس سے منسلک پولی تھیلین (XLPE)انسولیٹڈ کیبلز AC ایپلی کیشنز میں ان کی عمدہ ڈائی الیکٹرک اور فزیکل خصوصیات کے ساتھ ساتھ ان کی اعلی قیمت کارکردگی کے تناسب کی وجہ سے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں۔ تاہم، جب ڈی سی کیبلز کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تو انہیں خلائی چارج سے متعلق ایک اہم چیلنج کا سامنا کرنا پڑتا ہے، جو خاص طور پر ہائی وولٹیج ڈی سی کیبلز میں اہم ہے۔ جب پولیمر کو DC کیبل کی موصلیت کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تو موصلیت کی تہہ کے اندر مقامی ٹریپس کی ایک بڑی تعداد اسپیس چارجز کے جمع ہونے کا سبب بنتی ہے۔ موصلیت کے مواد پر خلائی چارجز کا اثر بنیادی طور پر دو پہلوؤں سے ظاہر ہوتا ہے: الیکٹرک فیلڈ ڈسٹورشن اور نان الیکٹرک فیلڈ ڈسٹورشن اثرات، یہ دونوں ہی موصلیت کے مواد کے لیے انتہائی نقصان دہ ہیں۔

خلائی چارج سے مراد میکروسکوپک مواد کی ساختی اکائی کے اندر برقی غیر جانبداری سے زیادہ اضافی چارج ہے۔ ٹھوس چیزوں میں، مثبت یا منفی خلائی چارجز مقامی توانائی کی سطحوں کے پابند ہوتے ہیں، جو پولرائزیشن کے اثرات پابند پولرون کی شکل میں فراہم کرتے ہیں۔ اسپیس چارج پولرائزیشن اس وقت ہوتی ہے جب ڈائی الیکٹرک مواد میں مفت آئن موجود ہوتے ہیں۔ آئن کی حرکت کی وجہ سے، منفی آئن مثبت الیکٹروڈ کے قریب انٹرفیس پر جمع ہوتے ہیں، اور مثبت آئن منفی الیکٹروڈ کے قریب انٹرفیس پر جمع ہوتے ہیں۔ AC الیکٹرک فیلڈ میں، مثبت اور منفی چارجز کی منتقلی پاور فریکوئنسی برقی میدان میں تیز رفتار تبدیلیوں کے ساتھ نہیں رہ سکتی، لہذا اسپیس چارج کے اثرات نہیں ہوتے ہیں۔ تاہم، ڈی سی الیکٹرک فیلڈ میں، برقی میدان مزاحمتی صلاحیت کے مطابق تقسیم کرتا ہے، جس سے خلائی چارجز بنتے ہیں اور برقی میدان کی تقسیم متاثر ہوتی ہے۔ XLPE موصلیت مقامی ریاستوں کی ایک بڑی تعداد پر مشتمل ہے، جس سے خلائی چارج اثرات خاص طور پر شدید ہوتے ہیں۔

XLPE موصلیت کیمیاوی طور پر کراس لنکڈ ہے، جو ایک مربوط کراس لنکڈ ڈھانچہ تشکیل دیتی ہے۔ ایک غیر قطبی پولیمر کے طور پر، کیبل خود کو ایک بڑے کپیسیٹر سے تشبیہ دی جا سکتی ہے۔ جب ڈی سی ٹرانسمیشن رک جاتا ہے، تو یہ ایک کپیسیٹر کو چارج کرنے کے مترادف ہے۔ اگرچہ کنڈکٹر کور گراؤنڈ ہے، لیکن موثر خارج ہونے والا مادہ نہیں ہوتا ہے، جس سے کیبل میں DC توانائی کی ایک قابل ذکر مقدار خلائی چارجز کے طور پر محفوظ رہتی ہے۔ AC پاور کیبلز کے برعکس، جہاں خلائی چارجز ڈائی الیکٹرک نقصانات کے ذریعے منتشر ہوتے ہیں، یہ چارجز کیبل میں خرابیوں پر جمع ہوتے ہیں۔

وقت گزرنے کے ساتھ، بجلی کی مسلسل رکاوٹوں یا موجودہ طاقت میں اتار چڑھاو کے ساتھ، XLPE موصل کیبلز زیادہ سے زیادہ اسپیس چارجز جمع کرتی ہیں، جو موصلیت کی تہہ کی عمر کو تیز کرتی ہیں اور کیبل کی سروس لائف کو کم کرتی ہیں۔