विद्युत स्विचगीयर
विद्युत शक्ति प्रणाली में विद्युत परिपथ को जोड़ने/तोड़ने वाली स्विचों, फ्यूजों, तथा परिपथ त्रोटक आदि को सम्मिलित रूप से वैद्युत स्विचगीयर (switchgear) कहते हैं। इनका उपयोग विद्युत शक्ति प्रणाली को नियंत्रित करने, संरक्षित करने तथा विलगित करने (isolate) के लिए किया जाता है। विद्युत परिपथ को तोड़ने की आवश्यकता मुख्यतः दो कारणों से होती है-
विद्युत स्विचगीयर बहुत महत्वपूर्ण हैं क्योंकि इनका सम्बन्ध विद्युत प्रदाय (electricity supply) की उपलब्धता, विश्वसनीयता तथा उपकरणों की सुरक्षा से जुड़ा है।इलेक्ट्रिक पावर सिस्टम में, स्विचगियर विद्युत डिस्कनेक्ट स्विच, फ्यूज या सर्किट ब्रेकर का संयोजन होता है जो विद्युत उपकरणों को नियंत्रित करने, संरक्षित करने और अलग करने के लिए उपयोग किया जाता है। स्विचगियर का उपयोग काम को करने की अनुमति देने के लिए उपकरणों को डी-एनर्जीज करने के लिए किया जाता है और दोषों को नीचे की ओर साफ़ करने के लिए किया जाता है। इस प्रकार के उपकरण सीधे बिजली की आपूर्ति की विश्वसनीयता से जुड़े हुए हैं।
सबसे शुरुआती केंद्रीय पावर स्टेशनों ने सरल खुले चाकू स्विच का इस्तेमाल किया, जो संगमरमर या एस्बेस्टोस के पैनलों को इन्सुलेट करने पर लगाए गए थे।बिजली के स्तर और वोल्टेज तेजी से बढ़े, मैन्युअल रूप से संचालित स्विच को डी-एनर्जीकृत सर्किट के अलगाव के अलावा किसी अन्य चीज़ के लिए खतरनाक बनाते हैं। तेल से भरे उपकरण ने आर्क ऊर्जा को निहित और सुरक्षित रूप से नियंत्रित करने की अनुमति दी। 20 वीं शताब्दी की शुरुआत तक, एक स्विचगियर लाइन-अप तेल सर्किट ब्रेकर का उपयोग करके विद्युतीय रूप से संचालित स्विचिंग तत्वों के साथ धातु-संलग्न संरचना होगी। आज, तेल से भरे उपकरण को बड़े पैमाने पर एयर-विस्फोट, वैक्यूम, या एसएफ 6 उपकरण द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है,स्वचालित धाराओं द्वारा बड़े धाराओं और बिजली के स्तर को सुरक्षित रूप से नियंत्रित करने की अनुमति देता है।
उच्च वोल्टेज स्विचगियर का आविष्कार 1 9वीं शताब्दी के अंत में ऑपरेटिंग मोटर और अन्य इलेक्ट्रिक मशीनों के लिए किया गया था। समय के साथ प्रौद्योगिकी में सुधार हुआ है और अब इसका उपयोग 1,100 केवी तक वोल्टेज के साथ किया जा सकता है.
आमतौर पर, सबस्टेशन में स्विचगियर बड़े पावर ट्रांसफार्मर के उच्च और निम्न वोल्टेज दोनों पक्षों पर स्थित होते हैं। ट्रांसफार्मर के निम्न वोल्टेज पक्ष पर स्विचगियर एक इमारत में स्थित हो सकता है, जिसमें वितरण सर्किट के लिए मध्यम-वोल्टेज सर्किट ब्रेकर, मीटरींग, नियंत्रण और सुरक्षा उपकरण के साथ-साथ हो सकता है। औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए, एक ट्रांसफॉर्मर और स्विचगियर लाइन-अप को एक आवास में जोड़ा जा सकता है, जिसे यूनिटीकृत सबस्टेशन कॉम्पोनेंट कहा जाता है
एक स्विचगियर में 2 प्रकार के घटक होते हैं:
विद्युत संचालन घटकों, जैसे स्विचेस, सर्किट ब्रेकर, फ़्यूज़, और बिजली गिरफ्तार करने वाले, जो विद्युत शक्ति के प्रवाह को आचरण या बाधित करते हैं।
नियंत्रण पैनल जैसे नियंत्रण पैनल, वर्तमान ट्रांसफार्मर, संभावित ट्रांसफार्मर, सुरक्षात्मक रिले, और संबंधित सर्किट्री, जो बिजली संचालन घटकों की निगरानी, ​​नियंत्रण और सुरक्षा करते हैं।
स्विचगियर के बुनियादी कार्यों में से एक सुरक्षा है, जो अप्रभावित सर्किटों को सेवा बनाए रखते हुए शॉर्ट सर्किट और ओवरलोड गलती धाराओं में बाधा डालती है। स्विचगियर बिजली आपूर्ति से सर्किट का अलगाव भी प्रदान करता है। स्विचगियर का उपयोग एक से अधिक स्रोत लोड को खिलाने के लिए सिस्टम उपलब्धता को बढ़ाने के लिए भी किया जाता है।
इतिहास
प्रारंभिक स्विचगियर (लगभग 1 9 10)
स्विचगियर्स बिजली उत्पादन के रूप में पुराने हैं। पहले मॉडल बहुत आदिम थे: सभी घटकों को बस दीवार पर तय किया गया था। बाद में वे लकड़ी के पैनलों पर चढ़ गए थे। अग्नि सुरक्षा के कारणों के लिए, लकड़ी को स्लेट या संगमरमर द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था। इससे आगे सुधार हुआ, क्योंकि स्विचिंग और मापने वाले उपकरणों को सामने से जोड़ा जा सकता था, जबकि तारों की पीठ पीछे थी। [3]
कम वोल्टेज के लिए स्विचगियर पूरी तरह से एक इमारत के भीतर संलग्न किया जा सकता है। उच्च वोल्टेज (लगभग 66 केवी से अधिक) के लिए, स्विचगियर आमतौर पर बाहर घुड़सवार होता है और हवा द्वारा इन्सुलेट किया जाता है, हालांकि इसके लिए बड़ी मात्रा में स्थान की आवश्यकता होती है। गैस-इन्सुलेटेड स्विचगियर एयर इन्सुलेटेड उपकरण की तुलना में अंतरिक्ष बचाता है, हालांकि उपकरण की लागत अधिक है। तेल इन्सुलेट स्विचगियर एक तेल फैलाने का खतरा प्रस्तुत करता है।
स्विच को मैन्युअल रूप से संचालित किया जा सकता है या मोटर ड्राइव को रिमोट कंट्रोल की अनुमति देने के लिए किया जा सकता है।
सर्किट ब्रेकर प्रकार
एक स्विचगियर एक साधारण ओपन-एयर आइसोलेटर स्विच हो सकता है या इसे किसी अन्य पदार्थ द्वारा इन्सुलेट किया जा सकता है। एक प्रभावी हालांकि स्विचगियर का अधिक महंगा रूप गैस-इन्सुलेटेड स्विचगियर (जीआईएस) है, जहां कंडक्टर और संपर्क दबावित सल्फर हेक्साफ्लोराइड गैस (एसएफ 6) द्वारा इन्सुलेट किए जाते हैं। अन्य सामान्य प्रकार तेल या वैक्यूम इन्सुलेट स्विचगियर हैं।
स्विचगियर संलग्नक के भीतर उपकरणों का संयोजन उन्हें हजारों एएमपीएस की गलती धाराओं को बाधित करने की अनुमति देता है। एक सर्किट ब्रेकर (एक स्विचगियर संलग्नक के भीतर) प्राथमिक घटक है जो गलती धाराओं में बाधा डालता है। जब सर्किट ब्रेकर संपर्क को अलग करता है (सर्किट को डिस्कनेक्ट करता है) को चाप का क्वेंचिंग सावधानीपूर्वक डिजाइन की आवश्यकता होती है। सर्किट तोड़ने वाले इन छह प्रकारों में आते हैं:
तेल
एक तेल से भरे उच्च वोल्टेज सर्किट ब्रेकर का कटवे मॉडल
तेल सर्किट ब्रेकर चाप के रास्ते के साथ तेल के एक जेट को विस्फोट करने के लिए कुछ तेल के वाष्पीकरण पर भरोसा करते हैं। आर्मिंग द्वारा जारी वाष्प में हाइड्रोजन गैस होती है। खनिज तेल हवा की तुलना में बेहतर इन्सुलेट संपत्ति है। जब भी तेल में मौजूदा वाहक संपर्कों को अलग किया जाता है, सर्किट ब्रेकर में चाप संपर्कों को अलग करने के पल में शुरू किया जाता है, और इस चाप के कारण तेल को ज्यादातर हाइड्रोजन गैस में वाष्पीकरण और विघटित किया जाता है और अंततः हाइड्रोजन बबल बनाता है विद्युत चाप। चाप के चारों ओर यह अत्यधिक संपीड़ित गैस बुलबुला चक्र के शून्य क्रॉसिंग तक पहुंचने के बाद चाप के फिर से हड़ताली रोकता है। तेल सर्किट ब्रेकर सर्किट ब्रेकर के सबसे पुराने प्रकार में से एक है।
वायु
एयर सर्किट ब्रेकर चाप को बढ़ाने के लिए संपीड़ित हवा (पफ) या चाप के चुंबकीय बल का उपयोग कर सकते हैं। चूंकि टिकाऊ चाप की लंबाई उपलब्ध वोल्टेज पर निर्भर है, विस्तारित चाप अंततः खुद को समाप्त कर देगा। वैकल्पिक रूप से, संपर्कों को तेजी से एक छोटे से सीलबंद कक्ष में घुमाया जाता है, जिससे विस्थापित हवा की बच निकलने से चाप निकलती है।
सर्किट तोड़ने वाले आमतौर पर सभी मौजूदा प्रवाह को बहुत तेज़ी से समाप्त करने में सक्षम होते हैं: आम तौर पर डिवाइस की उम्र और निर्माण के आधार पर 30 एमएस और 150 एमएस के बीच।
गैस
मुख्य लेख: सल्फर हेक्साफ्लोराइड सर्किट ब्रेकर
गैस (एसएफ 6) सर्किट ब्रेकर कभी-कभी चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके चाप को फैलाते हैं, और फिर विस्तारित चाप को बुझाने के लिए एसएफ 6 गैस की ढांकता हुआ ताकत पर भरोसा करते हैं।
संकर
मुख्य लेख: हाइब्रिड स्विचगियर मॉड्यूल
हाइब्रिड स्विचगियर एक प्रकार है जो पारंपरिक वायु-इन्सुलेटेड स्विचगियर (एआईएस) और एसएफ 6 गैस-इन्सुलेटेड स्विचगियर (जीआईएस) प्रौद्योगिकियों के घटकों को जोड़ता है। यह एक कॉम्पैक्ट और मॉड्यूलर डिज़ाइन द्वारा विशेषता है, जिसमें एक मॉड्यूल में कई अलग-अलग फ़ंक्शंस शामिल हैं।
शून्य स्थान
वैक्यूम इंटरप्टर्स के साथ सर्किट ब्रेकर में न्यूनतम आर्मिंग विशेषताएं होती हैं (क्योंकि संपर्क सामग्री के अलावा अन्य आयोनिज़ करने के लिए कुछ भी नहीं है), इसलिए जब यह एक छोटी राशि (<2-8 मिमी) तक फैला हुआ होता है तो आर्क चाप जाता है। शून्य वर्तमान के पास चाप प्लाज्मा को बनाए रखने के लिए पर्याप्त गर्म नहीं है, और वर्तमान बंद हो जाता है; अंतराल वोल्टेज के उदय का सामना कर सकते हैं। वैक्यूम सर्किट ब्रेकर का उपयोग अक्सर आधुनिक माध्यम-वोल्टेज स्विचगियर में 40,500 वोल्ट तक किया जाता है। अन्य प्रकारों के विपरीत, वे डीसी दोषों में बाधा डालने के लिए स्वाभाविक रूप से अनुपयुक्त हैं। उच्च डीसी वोल्टेज तोड़ने के लिए वैक्यूम सर्किट ब्रेकर अनुपयुक्त हैं कारण यह है कि डीसी के साथ कोई "वर्तमान शून्य" अवधि नहीं है। प्लाज्मा चाप संपर्क सामग्री को गठबंधन जारी रखकर खुद को खिला सकता है।
कार्बन डाइऑक्साइड (CO2)
ब्रेकर्स जो सल्फर हेक्साफ्लोराइड (एसएफ 6) ब्रेकर के समान सिद्धांतों पर इन्सुलेटिंग और आर्क बुझाने वाले मध्यम कार्य के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करते हैं। चूंकि एसएफ 6 एक ग्रीन हाउस गैस सीओ 2 की तुलना में अधिक शक्तिशाली है, एसएफ 6 से सीओ 2 में स्विच करके उत्पाद जीवन चक्र के दौरान ग्रीन हाउस गैस उत्सर्जन 10 टन तक कम करना संभव है। [4]
सुरक्षात्मक सर्किटरी
सर्किट तोड़ने वाले और फ्यूज
सर्किट तोड़ने वाले और फ़्यूज़ डिस्कनेक्ट होते हैं जब वर्तमान पूर्व निर्धारित सुरक्षित स्तर से अधिक हो जाता है। हालांकि वे असंतुलित धाराओं जैसे अन्य महत्वपूर्ण दोषों को समझ नहीं सकते हैं- उदाहरण के लिए, जब एक ट्रांसफार्मर संपर्क को घुमाता है। अपने आप से, सर्किट ब्रेकर और फ़्यूज़ शॉर्ट सर्किट और विद्युत मांग के उच्च स्तर के बीच अंतर नहीं कर सकते हैं।
वर्तमान योजना प्रसारित मेर्ज़-प्राइस
विभेदक संरक्षण किर्चहॉफ के वर्तमान कानून पर निर्भर करता है, जिसमें कहा गया है कि एक सर्किट नोड में प्रवेश करने या छोड़ने वाले धाराओं का योग शून्य के बराबर होना चाहिए। अंतर संरक्षण को लागू करने के लिए इस सिद्धांत का उपयोग करके, प्रवाहकीय पथ के किसी भी भाग को नोड माना जा सकता है। प्रवाहकीय पथ एक ट्रांसमिशन लाइन हो सकता है, एक ट्रांसफार्मर की घुमावदार, एक मोटर में घुमावदार, या एक वैकल्पिक के स्टेटर में घुमावदार हो सकता है। संरक्षण का यह रूप सबसे अच्छा काम करता है जब प्रवाहकीय पथ के दोनों सिरों एक दूसरे के शारीरिक रूप से करीब होते हैं। इस योजना का आविष्कार चार्ल्स हेस्टरमैन मेर्ज़ और बर्नार्ड प्राइस द्वारा ग्रेट ब्रिटेन में किया गया था। [5]
एक ट्रांसफार्मर, स्टेटर, या अन्य डिवाइस की प्रत्येक घुमाव के लिए दो समान वर्तमान ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जाता है। वर्तमान ट्रांसफार्मर घुमाव के विपरीत सिरों के आसपास रखा जाता है। दोनों सिरों के माध्यम से वर्तमान समान होना चाहिए। एक सुरक्षात्मक रिले धाराओं में किसी भी असंतुलन का पता लगाता है, और डिवाइस को अलग करने के लिए सर्किट ब्रेकर का दौरा करता है। एक ट्रांसफार्मर के मामले में, प्राथमिक और माध्यमिक दोनों पर सर्किट ब्रेकर खुलेंगे।
दूरी रिले
लंबी ट्रांसमिशन लाइन के अंत में एक शॉर्ट सर्किट सामान्य लोड के समान दिखाई देता है, क्योंकि ट्रांसमिशन लाइन की बाधा दोष को चालू करती है। एक दूरी रिले ट्रांसमिशन लाइन पर वोल्टेज और वर्तमान की तुलना करके एक गलती का पता लगाता है। वोल्टेज ड्रॉप के साथ एक बड़ा प्रवाह एक गलती इंगित करता है।
वर्गीकरण
स्विचगियर के कई अलग-अलग वर्गीकरण किए जा सकते हैं: [6]
वर्तमान रेटिंग से।
रेटिंग को बाधित करके (अधिकतम शॉर्ट सर्किट वर्तमान केएआईसी कि डिवाइस सुरक्षित रूप से बाधित हो सकता है)
सर्किट ब्रेकर गलती धाराओं को खोल और बंद कर सकते हैं
लोड-ब्रेक / लोड-मेक स्विच सामान्य सिस्टम लोड धाराओं को स्विच कर सकते हैं
Isolators बंद डिस्क डिस्कनेक्टर्स हैं जो सर्किट तोड़ने के बाद संचालित किया जाना है, या फिर अगर लोड वर्तमान बहुत छोटा है
वोल्टेज वर्ग द्वारा:
कम वोल्टेज (1 केवी एसी से कम)
मध्यम वोल्टेज (1 केवी एसी से लगभग 75 केवी एसी)
उच्च वोल्टेज (लगभग 75 केवी से 230 केवी एसी)
अतिरिक्त उच्च वोल्टेज, अति उच्च वोल्टेज (230 केवी से अधिक)
माध्यम को इन्सुलेट करके:
वायु
गैस (एसएफ 6 या मिश्रण)
तेल
शून्य स्थान
कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2)
निर्माण प्रकार से:
इंडोर (आगे आईपी (प्रवेश सुरक्षा) वर्ग या एनईएमए संलग्नक प्रकार द्वारा वर्गीकृत)
घर के बाहर
औद्योगिक
उपयोगिता
समुद्री
ड्रा-आउट तत्व (कई टूल के बिना हटाने योग्य)
फिक्स्ड तत्व (बोल्ट फास्टनरों)
लाइव-सामने
मृत-सामने
खुला
धातु से जुड़ा हुआ (एमई) - एक स्विचगियर असेंबली पूरी तरह से शीट धातु के साथ सभी तरफ और शीर्ष पर संलग्न है।
मेटल-क्लैड (एमसी) - धातु-संलग्न स्विचगियर की एक और अधिक महंगी विविधता जिसमें निम्नलिखित विशेषताएं हैं: मुख्य स्विचिंग और हटाने योग्य प्रकार की बाधा डिवाइस; अलग डिब्बे के लिए धातु बाधाओं को ग्राउंड किया गया और सभी प्रमुख सर्किट और हिस्सों को घेर लिया; यांत्रिक इंटरलॉक्स; इन्सुलेट बस कंडक्टर और अन्य विशेषताएं। [8] [9]डिवाइस को बाधित करके:ऑपरेटिंग विधि से:वर्तमान के प्रकार से:आवेदन द्वारा:एक सिंगल लाइन-अप कई अलग-अलग प्रकार के उपकरणों को शामिल कर सकता है, उदाहरण के लिए, एयर-इन्सुलेटेड बस, वैक्यूम सर्किट ब्रेकर, और मैन्युअल रूप से संचालित स्विच सभी क्यूबिकल्स की एक ही पंक्ति में मौजूद हो सकते हैं।
स्विचगियर के रेटिंग, डिज़ाइन, विनिर्देश और विवरण मानकों की एक भीड़ द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। उत्तरी अमेरिका में ज्यादातर आईईईई और एएनएसआई मानकों का उपयोग किया जाता है, बाकी दुनिया में से अधिकांश आईईसी मानकों का उपयोग करते हैं, कभी-कभी स्थानीय राष्ट्रीय डेरिवेटिव या विविधताओं के साथ।
सुरक्षास्विचगियर के सुरक्षित संचालन अनुक्रमों को सुनिश्चित करने में सहायता के लिए, फंसे हुए कुंजी इंटरलॉकिंग ऑपरेशन के पूर्वनिर्धारित परिदृश्य प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, यदि किसी दिए गए समय में आपूर्ति के दो स्रोतों में से केवल एक को कनेक्ट करने की अनुमति है, तो इंटरलॉक योजना की आवश्यकता हो सकती है कि पहला स्विच बंद करने के लिए पहला स्विच खोला जाना चाहिए जो दूसरे स्विच को बंद करने की अनुमति देगा। जटिल योजनाएं संभव हैं।
इंडोर स्विचगियर का भी आंतरिक आर्क कंटेंटेशन (उदाहरण के लिए, आईईसी 62271-200) के लिए परीक्षण किया जा सकता है। यह परीक्षण उपयोगकर्ता सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण है क्योंकि आधुनिक स्विचगियर बड़ी धाराओं को बदलने में सक्षम है। [13]
स्विचगियर अक्सर सिस्टम की स्थिति का आकलन करने के लिए थर्मल इमेजिंग का उपयोग करके निरीक्षण किया जाता है और होने से पहले असफलताओं की भविष्यवाणी करता है। अन्य तरीकों में आंशिक निर्वहन (पीडी) परीक्षण, या तो फिक्स्ड या पोर्टेबल टेस्टर्स का उपयोग करके, और सतह के घुड़सवार ट्रांसड्यूसर (तेल उपकरण के लिए) या बाहरी स्विचयार्ड में उपयोग किए जाने वाले अल्ट्रासोनिक डिटेक्टरों का उपयोग करके ध्वनिक उत्सर्जन परीक्षण शामिल है। स्विचगियर के लिए केबलों के लिए लगाए गए तापमान सेंसर स्थायी रूप से तापमान निर्माण की निगरानी कर सकते हैं। एसएफ 6 उपकरण हमेशा दबाव के नुकसान की चेतावनी के लिए अलार्म और इंटरलॉक्स के साथ लगाए जाते हैं, और अगर दबाव बहुत कम हो जाता है तो ऑपरेशन को रोकने के लिए।
उच्च गलती के स्तर से जुड़े खतरों की बढ़ती जागरूकता के परिणामस्वरूप नेटवर्क ऑपरेटर पृथ्वी स्विच और ब्रेकिंग ब्रेकर्स के लिए बंद दरवाजे के संचालन को निर्दिष्ट करते हैं। ऑपरेटिंग के दौरान कई यूरोपीय बिजली कंपनियों ने स्विच रूम से ऑपरेटरों पर प्रतिबंध लगा दिया है। रिमोट रैकिंग सिस्टम उपलब्ध हैं जो एक ऑपरेटर को एक सुरक्षात्मक चाप फ़्लैश खतरे के सूट पहनने की आवश्यकता के बिना एक दूरस्थ स्थान से स्विचगियर रैक करने की अनुमति देता है। स्विचगियर सिस्टम को निरंतर रखरखाव और सर्विसिंग की आवश्यकता होती है ताकि उपयोग करने के लिए सुरक्षित रहें और इस तरह के उच्च वोल्टेज प्रदान करने के लिए पूरी तरह अनुकूलित हो। [14]।
ER. OM PRAKASH