شہری بجلی کے جال کے لیے مناسب ذیلی اسٹیشنز کی طرح کیسے ڈیزائن کریں؟

اہم شہری ذیلی اسٹیشن ڈیزائن کی پابندیاں: جگہ، حفاظت اور خوبصورتی

بلند کثافت والے ماحول میں جگہ کی پابندیوں پر قابو پانا

شہری سب اسٹیشنز کے لیے جگہ ہمیشہ قیمتی ہوتی ہے، خاص طور پر جب بڑے شہروں میں زمین کی قیمتیں حالیہ اربن لینڈ انسٹی ٹیوٹ کے اعداد و شمار کے مطابق فی ایکڑ نو ملین ڈالر سے زیادہ ہو جاتی ہیں۔ گیس انسلیٹڈ سوئچ گیئر روایتی ایئر انسلیٹڈ نظاموں کے مقابلے میں تقریباً دو تہائی جگہ کی ضرورت کو کم کر دیتا ہے، جس کی وجہ سے گھنی آبادی والے علاقوں میں بجلی کی بنیادی ڈھانچہ کی تنصیب کے لیے یہ عملی طور پر ضروری ہو جاتا ہے۔ ماڈولر طریقہ کار انجینئرز کو ٹرانسفارمرز اور دیگر سامان کو عمودی طور پر اوپر کی طرف چڑھانے کی اجازت دیتا ہے، بجائے کہ انہیں افقی طور پر پھیلانے کے۔ پری فیبریکیٹڈ سب اسٹیشن یونٹس زیر زمین سروس رومز یا عمارتوں کے درمیان تنگ پیچھے کی گلیوں جیسی تنگ جگہوں پر کام کرتے وقت کام کو کافی تیز کر دیتے ہیں۔ تمام سامان کی ذہین پوزیشننگ یہ یقینی بناتی ہے کہ مرمت کے کام کے لیے ہر چیز کے اردگرد کافی جگہ موجود ہو، جبکہ روزانہ کے آپریشنز بے رُکاوٹ جاری رہیں۔

بہترین زمینی کنکشن (ارتھنگ) اور قدم/چھونے کے ولٹیج کے کنٹرول کے ذریعے حفاظت کو یقینی بنانا

مناسب زمینی نظام قدم/چھون کے جھٹکوں کو خرابی کے دوران 5 وولٹ سے کم رکھتے ہیں، جو IEEE 80-2013 کے معیارات کے مطابق ہے۔ اس کا ایک تہہ وار طریقہ درج ذیل پر مشتمل ہے:

• گہرائی تک ڈرائیو کردہ الیکٹروڈ جو کم مزاحمت والی مٹی کی تہوں تک پہنچتے ہیں
• تمام دھاتی ساختوں کا ہم جھٹکہ بندھن (Equipotential bonding)
• کرشنڈ راک کی سطحی تہہ (0.15 میٹر گہرائی) جو رابطہ مزاحمت کو بڑھاتی ہے

زمینی گرڈ کی سالمیت کی مسلسل نگرانی کوروزن کی ناکامیوں کو روکتی ہے—جو سبسٹیشن کی غیر موجودگی کے 17% وجوہات ہیں (EPRI 2023)۔ ایکٹیویٹڈ حفاظتی نظام شہری مقامات میں بند ماحول میں آرک فلیش کے خطرات کو 92% تک کم کرتے ہیں، جیسا کہ 2024 کی برقی حفاظتی رپورٹ میں تصدیق کی گئی ہے۔

مقامی انتظامیہ کی بصری ہم آہنگی اور شور کم کرنے کی ضروریات کو پورا کرنا

شہری انتظامیہ سبسٹیشن کے شور کی سطح کو ملکیت کی سرحدوں پر 55 ڈی بی(ای) سے کم رکھنے کا حکم دیتی ہے، جو عالمی صحت تنظیم (WHO) کے رہنمائی نوٹس کے مطابق ہے۔ اس کو درج ذیل کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے:

• کم شور ٹرانسفارمر (<65 ڈی بی) جن میں آواز کو کم کرنے والے گھیرے لگے ہوتے ہیں
• مرکب مواد سے بنے آواز کے رکاوٹی نظام
• آواز کی گونج یا شور کو بڑھانے سے روکنے کے لیے منصوبہ بندی شدہ تهویہ کا ڈیزائن

جمالياتی اندراج میں سبز دیواریں، آس پاس کی عمارتوں کے مطابق معماری کلیڈنگ، اور اعلیٰ وولٹیج لائنز کو زمین کے نیچے لے جانا شامل ہے۔ شکاگو کا ریور بینک سبسٹیشن کامیاب بصیرتی کم کرنے کی ایک مثال ہے— اس کی تهویہ کی ساختیں عوامی فن کی تنصیبات کے طور پر بھی کام کرتی ہیں جبکہ N+1 بار بار استعمال کی صلاحیت برقرار رکھی جاتی ہے۔

جی آئی ایس بمقابلہ اے آئی ایس: شہری مقامات کے لیے بہترین سبسٹیشن ٹیکنالوجی کا انتخاب

کیوں گیس انسلیٹڈ سوئچ گیئر (GIS) جگہ کی کمی والے سبسٹیشن ڈیزائن میں غالب ہے

گیس انسلیٹڈ سوئچ گیئر واقعی ان شہری علاقوں میں بہترین کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے جہاں ریل اسٹیٹ کی قیمتیں فی ایکڑ نو ملین ڈالر سے تجاوز کر جاتی ہیں۔ ہوا سے عزل شدہ سوئچ گیئر کے مقابلے میں SF6 سے مسدود کمرے والی مُدمج ڈیزائن تقریباً ستر فیصد کم جگہ لیتی ہے، جو اس وقت بہت اہم ہوتا ہے جب سبسٹیشنز کو ان جگہوں میں فٹ کرنا ہو جو پہلے کے معیاری سائز کا صرف تیس فیصد ہوتی ہیں۔ اس کا ایک اور بڑا فائدہ یہ ہے کہ GIS کو ہوا میں موجود دھول یا قریبی ساحل سے آنے والے نمک سے کوئی نقصان نہیں پہنچتا، اس لیے فیکٹریوں کے قریب یا ساحلی خطوں میں خرابیاں تقریباً چالیس فیصد کم وقوع پذیر ہوتی ہیں۔ مرمت کے حوالے سے، یہ نظام عام AIS سامان کے مقابلے میں تین گنا زیادہ عرصہ—یعنی دس سال سے زیادہ—بغیر چیک اپ کے کام کر سکتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ طویل مدتی بنیادوں پر تقریباً دو نقطہ ایک ملین ڈالر کی بچت ہوتی ہے، حالانکہ ابتدائی لاگت عام طور پر بیس سے تیس فیصد زیادہ ہوتی ہے۔ ان تمام وجوہات کی بنا پر، زیادہ تر انجینئرز بڑے شہروں، میٹرو ہبز اور اسپتالوں کے لیے بجلی کے نظام کی منصوبہ بندی کرتے وقت قابل اعتمادی کو کبھی بھی متاثر نہ ہونے دینے کی ضرورت کو مدِنظر رکھتے ہوئے پہلے GIS کو ترجیح دیتے ہیں۔

جب ہوا سے عزل شدہ سوئچ گیئر (AIS) شہری دوبارہ تنصیب کے لیے قابلِ استعمال ہوتا رہتا ہے

ہوا سے عزل شدہ سوئچ گیئر اب بھی قدیم شہری گرڈز پر کام کرتے وقت حقیقی دنیا کے درجہ حرارت کے اطلاقات رکھتا ہے جہاں موجودہ ترتیب چیزوں کو منسلک کرنے میں آسانی فراہم کرتی ہے۔ جب 100 سال سے زائد عرصے سے قائم ان پرانی ذیلی اسٹیشنوں کو وسعت دینے کا جائزہ لیا جاتا ہے، خاص طور پر 11 سے 33 کلو واٹ وولٹ کی حد میں، تو حالیہ مطالعات کے مطابق گزشتہ سال کی گرڈ جدید کاری کے تحقیقی کام کے مطابق AIS (ہوا سے عزل شدہ) سامان کو نصب کرنا GIS (گیس عزل شدہ) نظاموں کو اپ گریڈ کرنے کے مقابلے میں تقریباً 40 فیصد کم لاگت والا ہوتا ہے۔ AIS کا باہر ہونا انجینئرز کو تمام نظام کو مکمل طور پر بند کیے بغیر اجزاء کو مرحلہ وار اپ گریڈ کرنے کی اجازت دیتا ہے، جو ان علاقوں میں بہت اہم ہے جہاں بجلی کی کمپنیوں کو بجلی کی فراہمی روکنے کی صرف مختصر مدت کی اجازت ہوتی ہے، شاید صرف چار گھنٹے کے لیے۔ یقیناً، GIS سخت موسمی حالات کے خلاف بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے، لیکن AIS وہاں بھی کافی حد تک مؤثر ہے جہاں دھول اور گندگی مستقل مسائل نہ ہوں، بشرطیکہ باقاعدہ دیکھ بھال سے چیزوں کو صاف رکھا جائے۔ اور جب مختلف کام کے مراحل کے درمیان منتقلی کے دوران عارضی بجلی کے حل کو قائم کیا جا رہا ہو تو AIS اجزاء کی سادہ ترین ڈیزائن کی وجہ سے عملے GIS کے اختیارات کے مقابلے میں تقریباً دو تہائی تیزی سے تمام نظام کو دوبارہ چالو کر سکتے ہیں۔

شہری ذیلی اسٹیشن کے لیے بجلی اور حرارتی ترتیب کی بہترین کارکردگی

زیر زمین کیبل کا اندراج، الیکٹرو میگنیٹک تداخل کا ازالہ، اور من coordinated زمینی نظام

آج کل شہری بجلی کے ذیلی اسٹیشنز میں زیادہ سے زیادہ تعداد میں زیرِ زمین کیبلنگ کا رجوع کیا جا رہا ہے، کیونکہ اب اوپر سے گزرنے والی لائنز کے لیے جگہ ہی نہیں بچی، اور نہ ہی کوئی بھی شخص ان بدنما کھمبوں کو شہری منظر نامے میں گڑھے ہوئے دیکھنا چاہتا ہے۔ لیکن اس کا ایک سنگین پہلو یہ ہے کہ تمام ان کیبلز کو زیرِ زمین چلانے سے شدید الیکٹرومیگنیٹک تداخل (EMI) پیدا ہو سکتا ہے، جو نازک کنٹرول سسٹمز اور مواصلاتی آلات کو خراب کر سکتا ہے۔ اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے، انجینئرز کو خاص طور پر شیلڈڈ کیبلز لگانے کی ضرورت ہوتی ہے، بجلی کے فیزوں کو مناسب طریقے سے متوازن رکھنا ہوتا ہے جب وہ لگائے جاتے ہیں، اور ڈیٹا کیبلز کو بجلی کی لائنز سے جسمانی طور پر علیحدہ رکھنا ہوتا ہے۔ ایک اور بالکل اہم پہلو صحیح گراؤنڈنگ کا حصول ہے۔ ذیلی اسٹیشن میں تمام دھاتی اجزاء — جیسے کیبل کے ڈھانچے، پائپ نیٹ ورک، اور حتیٰ کہ سٹیل کا ڈھانچہ خود بھی — کو ایک بڑے جامع گراؤنڈنگ نیٹ ورک میں آپس میں جوڑ دینا چاہیے۔ یہ ترتیب کسی بھی خطرناک بجلی کی غلطی کو محفوظ طریقے سے دور بہانے میں مدد دیتی ہے اور IEEE 80-2013 میں درج چھوئے جانے اور قدم رکھنے کے ولٹیجز سے متعلق سخت سلامتی معیارات کو پورا کرتی ہے۔

بند یا زیر زمین نصب شدہ سبسٹیشن کنفیگریشنز کے لیے حرارتی انتظام کی حکمت عملیاں

حرارتی کنٹرول جگہ کی پابندیوں والے، بند یا زیر زمین سبسٹیشنز میں غیر قابلِ تصفیہ ہے—جہاں حرارت کا اکٹھا ہونا عزل کے تخریب کو تیز کرتا ہے اور آلات کی عمر کو مختصر کرتا ہے۔ مؤثر حکمت عملیاں درج ذیل ہیں:

• غیر فعال حل: حرارت جذب کرنے والی دیوار کی لائننگ، حرارتی ماس کا اندراج، اور کمپیوٹیشنل فلو ڈائنامکس (CFD) ماڈلنگ کے ذریعے ہوا کے بہاؤ کے راستوں کو بہتر بنانا
• فعال خرد کرنا: درمیانے وولٹیج کے آلات کے لیے جبری ہوا کے نظام؛ زیادہ لوڈ والے علاقوں کے لیے مائع سے خرد کیے گئے ٹرانسفارمرز
  پیشگی حرارتی نگرانی—موجودہ IoT سینسرز اور AI پر مبنی غیر معمولی صورتحال کا پتہ لگانے والے نظام کے استعمال سے—گرم مقامات کو روکتا ہے اور اثاثوں کی عمر کو غیر منظم ماحول کے مقابلے میں 50% تک بڑھا دیتا ہے۔

مستقبل کے لیے تیار شہری سبسٹیشنز: پیمانے میں بڑھانے کی صلاحیت، ذہانت، اور قابل تجدید توانائی کے لیے تیاری

شہری بجلی کے گرڈز کو برقی گاڑیوں (EV) سے بڑھتی ہوئی طلب، مقامی توانائی کی پیداوار اور آب و ہوا کے چیلنجز کے ساتھ قدم سازی برقرار رکھنے کی ضرورت ہے۔ جدید ذیلی اسٹیشن (substation) کے ڈیزائن اب ماڈولر اجزاء پر مشتمل ہیں جو بجلی کی فراہمی کرنے والے اداروں کو صلاحیت کو ایک ساتھ مکمل طور پر تعمیر کرنے کے بجائے مرحلہ وار بڑھانے کی اجازت دیتے ہیں۔ اس سے برقی گاڑیوں کے چارجنگ اسٹیشنز، چھوٹے مقامی بجلی کے نیٹ ورکس یا حال ہی میں ترقی یافتہ رہائشی علاقوں کو بغیر بڑے خلل کے منسلک کرنا آسان ہو جاتا ہے۔ سمارٹ ٹیکنالوجی کو بھی اب اِنٹیگریٹ کیا جا رہا ہے، جس میں مصنوعی ذہانت (AI) اور انٹرنیٹ سے منسلک سینسرز کا استعمال آلات کی ممکنہ خرابی کی پیشگوئی کرنے، بجلی کے لوڈ کو حقیقی وقت میں متوازن رکھنے اور مسائل کو فوری طور پر علیحدہ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے تاکہ بجلی کی کٹوتیاں کم سے کم وقت تک جاری رہیں۔ ہوا اور سورج جیسے تجدید پذیر توانائی کے ذرائع کے لیے خاص ترتیبات ان کی غیر یقینی نوعیت سے نمٹنے میں مدد دیتی ہیں، جبکہ گرڈ کے دوران بجلی کے بہاؤ کے آگے پیچھے ہونے کے باوجود ولٹیج کو مستحکم رکھا جاتا ہے۔ یہ ایڈاپٹیشنز یقینی بناتی ہیں کہ جب صاف توانائی کی عرضی زیادہ ہو تو ہم اس کا کم سے کم ضیاع کریں۔ آگے دیکھتے ہوئے، وہ شہر جو قابلِ توسیع بنیادی ڈھانچے، سمارٹ نگرانی کے نظام اور سبز توانائی کے لیے لچکدار ڈھانچے میں سرمایہ کاری کریں گے، وہ اپنے بجلی کے نیٹ ورکس کے لیے مضبوط ترین بنیادیں تیار کریں گے۔

فیک کی بات

شہری ذیلی اسٹیشنز میں گیس عزل شدہ سوئچ گیئر (GIS) کے استعمال کا بنیادی فائدہ کیا ہے؟

GIS کو ہوا عزل شدہ سوئچ گیئر (AIS) کے مقابلے میں تکریبًا 70% کم جگہ کی ضرورت ہوتی ہے، جس کی وجہ سے یہ گھنی آبادی والے شہری ماحول کے لیے مثالی ہے۔

شہری ذیلی اسٹیشنز حفاظت کو کیسے یقینی بناتے ہیں؟

ناکامیوں کو روکنے کے لیے بہترین زمینی نظام، ہم پوٹینشل بانڈنگ اور مستقل نگرانی کے ذریعے، اور قوسی جھلک (arc-flash) کے خطرات کو کم کرنے کے لیے ایکسانٹ حفاظتی نظاموں کے استعمال کے ذریعے۔

ذیلی اسٹیشنز میں حرارتی انتظام کے لیے کون سی حکمت عملیاں استعمال کی جاتی ہیں؟

حرارتی انتظام کی حکمت عملیوں میں غیر فعال حل جیسے حرارتی ماس انٹیگریشن، فعال تھنڈنگ سسٹمز، اور IoT سینسرز کے ذریعے پیشگی حرارتی نگرانی شامل ہیں۔