सर्किट ब्रेकरमा प्रतिरोध स्विचिङ
प्रतिरोध परिवर्तन
प्रतिरोध परिवर्तन एक नियत प्रतिरोध को सर्किट ब्रेकर के संपर्क अंतराल या आर्क से समान्तर में जोड़ने की प्रथा है। यह तकनीक उन सर्किट ब्रेकरों में लागू की जाती है जिनमें संपर्क स्थान में उच्च पोस्ट-आर्क प्रतिरोध होता है, मुख्य रूप से फिर से जलने वाले वोल्टेज और अस्थायी वोल्टेज सर्ग को कम करने के लिए।
विद्युत प्रणालियों में भयानक वोल्टेज झटके दो मुख्य परिस्थितियों से उत्पन्न होते हैं: निम्न गुणांक के इंडक्टिव धाराओं को रोकना और कैपेसिटिव धाराओं को टूटना। ऐसे ओवरवोल्टेज प्रणाली के संचालन के लिए खतरा होता है, लेकिन इन्हें प्रतिरोध परिवर्तन द्वारा प्रभावी रूप से प्रबंधित किया जा सकता है - यह एक प्रतिरोध को ब्रेकर के संपर्कों पर जोड़कर प्राप्त किया जाता है।
प्रारंभिक सिद्धांत में समान्तर प्रतिरोध द्वारा रोकने के दौरान धारा का एक हिस्सा विचलित होता है, जिससे धारा परिवर्तन दर (di/dt) की सीमा निर्धारित होती है और अस्थायी पुनर्स्थापन वोल्टेज की वृद्धि को दबाया जाता है। यह न केवल आर्क के फिर से जलने की संभावना को कम करता है, बल्कि आर्क ऊर्जा को भी अधिक प्रभावी रूप से खोता है। प्रतिरोध परिवर्तन विशेष रूप से अत्यधिक उच्च वोल्टेज (EHV) प्रणालियों में उन अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक है जो स्विचिंग ओवरवोल्टेज के प्रति संवेदनशील होते हैं, जैसे अनलोडेड ट्रांसमिशन लाइनों को डी-एनर्जाइज करना या कैपेसिटर बैंकों को स्विच करना।
जब कोई दोष होता है, तो सर्किट ब्रेकर के संपर्क खुलते हैं, जिससे उनके बीच एक आर्क शुरू होता है। जैसे-जैसे आर्क R द्वारा शंट किया जाता है, आर्क धारा का एक अंश प्रतिरोध के माध्यम से विचलित होता है, जिससे आर्क धारा कम होती है और आर्क चैनल की डी-आयोनाइजेशन दर बढ़ती है।
यह एक स्व-पुनर्स्थापित चक्र ट्रिगर करता है: जैसे-जैसे आर्क प्रतिरोध बढ़ता है, अधिक धारा शंट प्रतिरोध R के माध्यम से बहती है, आर्क को ऊर्जा से अधिक वंचित करती है। यह प्रक्रिया जारी रहती है जब तक धारा आर्क के लिए आवश्यक न्यूनतम धारा के नीचे नहीं गिर जाती (जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है), जिसके बाद आर्क बुझ जाता है और सर्किट ब्रेकर सर्किट को सफलतापूर्वक रोक देता है।
यह तंत्र शंट प्रतिरोध द्वारा धारा वितरण को गतिविधित संरेखित करने पर निर्भर करता है, जो आर्क चैनल में "धारा की क्षय - त्वरित डी-आयोनाइजेशन - बढ़ता आर्क प्रतिरोध" के एक दुष्प्रभावी चक्र में बल देता है। यह आर्क चैनल में विद्युत विशिष्ट प्रतिरोध की तेज वापसी को सक्षम बनाता है - अक्सर धारा शून्य पारित न होने से पहले - जो उच्च आवृत्ति री-इग्निशन ओवरवोल्टेज को दबाने में विशेष रूप से प्रभावी होता है। ऐसी कार्यक्षमता EHV सर्किट ब्रेकरों में कैपेसिटिव धारा रोकने या छोटी इंडक्टिव धारा टूटने के दौरान आवश्यक होती है।
वैकल्पिक रूप से, प्रतिरोध को मुख्य संपर्कों से प्रांतीय संपर्कों पर आर्क को स्थानांतरित करके स्वचालित रूप से लगाया जा सकता है - जैसा कि अक्षीय ब्लास्ट सर्किट ब्रेकरों में देखा जाता है - जो इस कार्य को अत्यंत कम समय में करता है। आर्क पथ को एक धातु के पथ से प्रतिस्थापित करके, प्रतिरोध के माध्यम से बहने वाली धारा सीमित हो जाती है, जिससे आसानी से रोकना संभव होता है।
शंट प्रतिरोध री-इग्निशन वोल्टेज ट्रांसिएंट्स के दोलनीय विकास को दबाने में भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। गणितीय रूप से, यह साबित किया जा सकता है कि दिखाए गए सर्किट में दोलनों की प्राकृतिक आवृत्ति (fn) नियंत्रित की जाती है: एक प्रतिरोधी तत्व जोड़ने से सर्किट के डैम्पिंग विशेषताएं बढ़ जाती हैं, दोलन आयाम को कम करती हैं और वोल्टेज वृद्धि दर को धीमा करती हैं। यह एक LC दोलनीय लूप में एक डिसिपेटिव शाखा जोड़ने के समान है, जो अडाम्प्ड दोलनों को घटित दोलनों में बदल देता है और सर्किट ब्रेकर की रोकने की स्थिरता को बहुत बढ़ाता है।
अक्षीय ब्लास्ट व्यवस्थाओं में, तेज आर्क स्थानांतरण सुनिश्चित करता है कि प्रतिरोध धारा शून्य से पहले लग जाता है, जिससे ट्रांसिएंट प्रक्रिया की शुरुआत में डैम्पिंग नियंत्रण प्रदान किया जाता है। यह डिजाइन विशेष रूप से EHV अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है जिनमें स्विचिंग ओवरवोल्टेज सीमा की आवश्यकता होती है, क्योंकि प्रतिरोध और आर्क का सहयोग रोकने के दौरान इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ऊर्जा के आदेशित विसर्जन को संभव बनाता है।
प्रतिरोध परिवर्तन के कार्यों का सारांश
संक्षेप में, सर्किट ब्रेकर के संपर्कों पर एक प्रतिरोध एक या अधिक निम्नलिखित कार्यों को कर सकता है:
सर्किट ब्रेकर पर RRRV (री-इग्निशन वोल्टेज की वृद्धि की दर) को कम करता है
आर्क धारा को विचलित करके और आर्क चैनल की डी-आयोनाइजेशन दर को त्वरित करके, प्रतिरोध अस्थायी पुनर्स्थापन वोल्टेज (TRV) वृद्धि की दर को दबाता है, जिससे ब्रेकर इंटरप्टर पर विद्युत विशिष्ट प्रतिरोध की वापसी की बोझ को आसान बनाता है।
इंडक्टिव/कैपेसिटिव लोड स्विचिंग के दौरान उच्च आवृत्ति री-इग्निशन वोल्टेज ट्रांसिएंट्स को कम करता है
जब इंडक्टिव धाराओं (जैसे, अनलोडेड ट्रांसफॉर्मर) या कैपेसिटिव धाराओं (जैसे, चार्जिंग केबल) को रोका जाता है, तो शंट प्रतिरोध ऊर्जा विसर्जन के माध्यम से दोलनीय ओवरवोल्टेज आयाम को सीमित करता है, जिससे इंसुलेशन टूटने की संभावना को रोका जाता है।
मल्टी-ब्रेक सर्किट ब्रेकर में TRV वितरण को समान बनाता है
एक से अधिक इंटरप्टिंग गैप वाले ब्रेकरों में, प्रतिरोध वोल्टेज विभाजन के माध्यम से संपर्क अंतरालों पर समान TRV वितरण सुनिश्चित करता है, जिससे किसी एक अंतराल में वोल्टेज संकेंद्रण के कारण री-इग्निशन से बचा जाता है।
प्रतिरोध परिवर्तन की आवश्यकता नहीं होने वाली परिस्थितियाँ
संपर्क स्थान में निम्न पोस्ट-आर्क प्रतिरोध वाले पारंपरिक सर्किट ब्रेकर (जैसे, मध्य/कम वोल्टेज एयर ब्रेकर) को कोई अतिरिक्त शंट प्रतिरोध की आवश्यकता नहीं होती। उनके आर्क चैनल अपने आप में इंटरप्टिंग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त तेजी से डी-आयोनाइज करते हैं बिना किसी बाहरी प्रतिरोध के।
तकनीकी सिद्धांत विश्लेषण
प्रतिरोध परिवर्तन का मुख्य मूल्य "आयम्पेड मैचिंग-ऊर्जा विसर्जन-दोलन डैम्पिंग" के सहयोगी तंत्र में निहित है, जो उपकरणों की सहनशीलता सीमाओं के भीतर स्विचिंग ट्रांसिएंट्स को नियंत्रित करता है। यह तकनीक विशेष रूप से EHV प्रणालियों (110kV और उससे अधिक) में आवश्यक है, जो निम्नलिखित को प्रभावी रूप से संबोधित करती है:
ये समाधान पारंपरिक आर्क विलोपन विधियों की सीमाओं को ट्रांसिएंट ओवरवोल्टेज नियंत्रण में दूर करते हैं।
