नाइट्रोजन-इंसुलेटेड रिंग मेन यूनिट्स में दोषों की समझ और प्रबंधन

1. गैस प्रणाली की दोष

पर्यावरण-अनुकूल गैस-आइसोलेटेड रिंग मेन यूनिट्स में सबसे महत्वपूर्ण प्रकार का दोष गैस प्रणाली से संबंधित होता है, जो मुख्य रूप से गैस लीकेज और दबाव विकृतियों से संबंधित होता है। नाइट्रोजन-आइसोलेटेड रिंग मेन यूनिट्स में गैस लीकेज मुख्य रूप से सील सामग्री के पुराने होने और वेल्डिंग प्रक्रिया की खामियों से प्राप्त होता है। आँकड़े दर्शाते हैं कि लगभग 65% गैस लीकेज दोष O-रिंग के पुराने होने से संबंधित हैं, जबकि 30% अपर्याप्त वेल्डिंग के कारण होते हैं। गैस लीकेज न केवल आइसोलेशन प्रदर्शन पर प्रभाव डालता है, बल्कि चरम स्थितियों में सुरक्षा संबंधी मुद्दों का भी कारण बन सकता है। जब नाइट्रोजन की सांद्रता बढ़ती है, जिससे वातावरण में ऑक्सीजन का स्तर 19.5% से कम हो जाता है, तो उत्पीड़न हो सकता है, जो कर्मचारियों की सुरक्षा के लिए खतरा बन सकता है।

दबाव विकृतियाँ एक अन्य सामान्य दोष है, जो मुख्य रूप से सोलेनॉइड वाल्व नियंत्रण विफलताओं या सील विफलताओं से होता है। नाइट्रोजन-आइसोलेटेड रिंग मेन यूनिट्स का संचालन दबाव आमतौर पर 0.12 और 0.13 MPa के बीच बनाया जाता है, जिसका रेटेड निरपेक्ष दबाव 0.2 MPa से अधिक नहीं होता। जब दबाव रेटेड मान का 90% (लगभग 0.11 MPa) से कम हो जाता है, तो प्रणाली का आइसोलेशन प्रदर्शन महत्वपूर्ण रूप से कम हो जाता है, जिसके लिए तुरंत फिलिंग या रखरखाव की आवश्यकता होती है। उच्च-वोल्टेज धक्के की स्थितियों में, नाइट्रोजन की डाइएलेक्ट्रिक मजबूती में "घोंसला परिघटन" होता है, जहाँ दबाव और आइसोलेशन मजबूती के बीच का संबंध केवल समान या थोड़ा असमान विद्युत क्षेत्रों में रैखिक होता है, जिससे दबाव नियंत्रण अधिक जटिल हो जाता है।

गैस प्रणाली की दोषों को संबोधित करने के लिए, आधुनिक पर्यावरण-अनुकूल रिंग मेन यूनिट्स में आमतौर पर उन्नत गैस मॉनिटोरिंग प्रणालियाँ लगाई जाती हैं, जिनमें दबाव सेंसर, गैस लीकेज डिटेक्टर और आर्द्रता मॉनिटोरिंग मॉड्यूल शामिल होते हैं। उदाहरण के लिए, वायरलेस सेंसिंग तकनीक का उपयोग करके गैस चेम्बर के अंदर तापमान, दबाव, लीकेज और आर्द्रता की बहु-आयामी वास्तविक समय में निगरानी की जा सकती है, जो दोष चेतावनी की क्षमताओं को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है। व्यावहारिक अनुप्रयोग दर्शाते हैं कि ऐसी मॉनिटोरिंग प्रणालियों को स्थापित करने से गैस लीकेज दोष दर 75% से अधिक कम हो सकती है और उपकरण रखरखाव की चक्र अवधि 3-5 वर्षों तक बढ़ाई जा सकती है।

2. विद्युत क्षेत्र-संबंधी दोष

असमान विद्युत क्षेत्र वितरण से उत्पन्न आंशिक डिस्चार्ज और विद्युत विसर्जन पर्यावरण-अनुकूल गैस-आइसोलेटेड रिंग मेन यूनिट्स में दूसरा प्रमुख दोष है। यह तथ्य के कारण है कि नाइट्रोजन की आइसोलेशन मजबूती SF₆ गैस की केवल एक-तिहाई है। असमान विद्युत क्षेत्रों में, नाइट्रोजन की आइसोलेशन प्रदर्शन में महत्वपूर्ण रूप से गिरावट आती है, जिससे डिस्चार्ज घटनाएँ आसानी से हो सकती हैं।

विद्युत क्षेत्र-संबंधी दोषों के विशिष्ट प्रकट होने में बुशिंग कनेक्शन स्क्रू पर डिस्चार्ज, फ्लैंज के चारों ओर विद्युत क्षेत्र का विकृत होना, और इन्सुलेटर्स पर सतह फ्लैशओवर शामिल हैं। शोध दर्शाता है कि इन दोष बिंदुओं पर अधिकतम विद्युत क्षेत्र तीव्रता 5.4 kV/mm तक पहुँच सकती है, जो सुरक्षा सीमाओं से बहुत अधिक है। उदाहरण के लिए, बोल्ट सिरों पर शील्डिंग कवर लगाने से विद्युत क्षेत्र तीव्रता 2.3 kV/mm तक कम हो सकती है, जिससे डिस्चार्ज का जोखिम महत्वपूर्ण रूप से कम हो जाता है।

विद्युत क्षेत्र दोषों के मुख्य कारण तीन हैं: पहला, नाइट्रोजन की निम्न आइसोलेशन मजबूती (SF₆ की तुलना में लगभग एक-तिहाई), जिसके लिए अधिक सटीक विद्युत क्षेत्र डिजाइन की आवश्यकता होती है; दूसरा, गैस चेम्बर की जटिल आंतरिक संरचना, जो आसानी से विद्युत क्षेत्र संकेंद्रण बिंदु बना सकती है; और तीसरा, पर्यावरण-अनुकूल रिंग मेन यूनिट्स का संकुचित डिजाइन, जो आमतौर पर पारंपरिक उपकरणों की तुलना में छोटी फेज-से-फेज दूरी होती है, जिससे विद्युत क्षेत्र की असमानता बढ़ जाती है। पर्यावरण-अनुकूल रिंग मेन यूनिट्स में, चालक और फेज या ग्राउंड के बीच की हवा की दूरी आमतौर पर 125 mm से अधिक नहीं होती, जो SF₆-आइसोलेटेड यूनिट्स की 350 mm से बहुत कम है, जिससे विद्युत क्षेत्र नियंत्रण विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो जाता है।

विद्युत क्षेत्र समस्याओं को संबोधित करने के लिए डिजाइन का विकास आवश्यक है। समान विभव इन्सुलेशन स्लीव और विद्युत क्षेत्र सिमुलेशन द्वारा बुशिंग आकारों और फ्लैंज डिजाइन का विकास करके आंशिक डिस्चार्ज के जोखिम को कम किया जा सकता है। इसके अलावा, इलेक्ट्रोड फिलेट त्रिज्याओं (R एंगल्स) को बढ़ाना और गोल बसबारों का उपयोग करके विद्युत क्षेत्र की असमानता गुणांक को कम करना भी प्रभावी तरीके हैं। निर्माण के दौरान, यह जरूरी है कि जीवित भागों और इन्सुलेटर्स की सतह विद्युत क्षेत्र तीव्रता मानक आवश्यकताओं को पूरा करे, विशेष रूप से एपोक्सी रेजिन घटकों के आंशिक डिस्चार्ज नियंत्रण को ध्यान में रखें।

3. ऊष्मा वितरण संबंधी समस्याओं से उत्पन्न दोष

पर्यावरण-अनुकूल गैस-आइसोलेटेड रिंग मेन यूनिट्स के सामने आने वाला तीसरा प्रमुख दोष ऊष्मा वितरण की अपर्याप्तता से होने वाला अत्यधिक गर्म होना है। नाइट्रोजन की ऊष्मा वितरण प्रदर्शन SF₆ गैस की तुलना में महत्वपूर्ण रूप से कमजोर है, जो विशेष रूप से उच्च-भार संचालन स्थितियों में प्रमुख होता है। जब धारा 2100 A से अधिक हो जाती है, तो नाइट्रोजन-आइसोलेटेड रिंग मेन यूनिट्स की ऊष्मा वितरण क्षमता अपर्याप्त हो जाती है, जिससे आसानी से आइसोलेशन सामग्री का पुराना होना और कनेक्शन विफलताएँ हो सकती हैं।

ऊष्मा वितरण की अपर्याप्तता के विशिष्ट प्रकट होने में केबल जंक्शन पर गर्मी, बसबार कनेक्शन पर तापमान वृद्धि, और इन्सुलेशन सामग्री का कार्बनाइजेशन शामिल हैं। उदाहरण के लिए, एक गंभीर दुर्घटना में केबल जंक्शन का जलना विश्लेषण किया गया था और यह खराब स्थापना विधियों और ऊष्मा वितरण की अपर्याप्तता के संयोजन के कारण होने का पता चला। लंबी अवधि के संचालन में, गर्मी आइसोलेशन सामग्री की प्रदर्शन को कम करती है, जो एक दुष्प्रभावी चक्र बनाती है जो अंततः शॉर्ट सर्किट या विस्फोट का कारण बनता है।

ऊष्मा वितरण समस्याओं के मुख्य कारण तीन हैं: पहला, नाइट्रोजन की ऊष्मा चालकता SF₆ की तुलना में केवल एक-चौथाई है, जिससे ऊष्मा चालकता कमजोर हो जाती है; दूसरा, पर्यावरण-अनुकूल रिंग मेन यूनिट्स का संकुचित डिजाइन गैस चेम्बर स्थान की सीमा रखता है, जो प्राकृतिक संवहन शीतलन को सीमित करता है; और तीसरा, उच्च-भार संचालन के दौरान उत्पन्न होने वाली ऊष्मा को प्रभावी रूप से वितरित करना कठिन हो जाता है, जिससे स्थानीय तापमान वृद्धि होती है।

हाल के वर्षों में, ऊष्मा वितरण समस्याओं को संबोधित करने के लिए विभिन्न नवीन विकास हुए हैं। रेडिएटिव कूलिंग कोटिंग्स दिन के दौरान रिंग मेन यूनिट्स के सतह तापमान को 30.9°C तक कम कर सकते हैं, जो अच्छी यांत्रिक गुणवत्ता, पुराने होने की प्रतिरोधक्षमता और कोरोजन प्रतिरोधक्षमता प्रदान करते हैं। विकसित स्मार्ट कूलिंग और डीह्यूमिडिफायर उपकरण, पंखों और डीह्यूमिडिफायर्स के समन्वित संचालन के माध्यम से रिंग मेन यूनिट्स के तापमान को 40% और आर्द्रता को 58% तक कम कर सकते हैं, जो ऊष्मा वितरण की अपर्याप्तता की समस्याओं को प्रभावी रूप से समाधान देते हैं। इसके अलावा, गैस चेम्बर वेंटिलेशन डिजाइन का विकास और उच्च-ऊष्मा चालकता वाले इन्सुलेशन सामग्री का उपयोग आम सुधार तकनीकें हैं।

4. यांत्रिक घटकों के दोष

पर्यावरण-अनुकूल गैस-आइसोलेटेड रिंग मेन यूनिट्स में चौथा सामान्य दोष यांत्रिक घटकों का विफल होना है, जिसमें मुख्य रूप से संचालन मैकेनिज्म का फंसन, प्रसारण भागों का धक्का, और सील घटकों का पुराना होना शामिल है। हालांकि गैस चेम्बर की सील्ड डिजाइन नम वातावरण के यांत्रिक घटकों पर प्रभाव को कम करती है, लेकिन लंबे समय तक सील्ड रहने से आंतरिक नमी का जमाव हो सकता है, जो संचालन मैकेनिज्म की विश्वसनीयता पर प्रभाव डाल सकता है।

यांत्रिक दोषों के विशिष्ट प्रकट होने में खुलने या बंद करने में विफलता, स्प्रिंग का फंसन, और प्रसारण ध्रुव नोकों का धक्का शामिल हैं। उदाहरण के लिए, यांत्रिक घटकों के पुराने होने के कारण संचालन मैकेनिज्म का फंसन कई मामलों में दर्ज किया गया है, जो आमतौर पर लंबे समय तक निष्क्रिय रहने या अपर्याप्त रखरखाव के साथ संबंधित होता है। पर्यावरण-अनुकूल उपकरणों में, यांत्रिक दोष गैस चेम्बर के संकुचित आंतरिक स्थान और जटिल घटक व्यवस्था से भी संबंधित हो सकते हैं।

यांत्रिक दोषों के मुख्य कारण तीन हैं: पहला, लंबे समय तक सील्ड रहने से संचालन मैकेनिज्म की ल्यूब्रिकेशन स्थिति प्रभावित हो सकती है; दूसरा, संकुचित डिजाइन यांत्रिक घटकों की स्थापना की कठिनाई और रखरखाव की जटिलता बढ़ाता है; और तीसरा, पर्यावरण-अनुकूल उपकरणों में गैस चेम्बर विकृति जोखिम को संभालने के लिए यांत्रिक मजबूती की अधिक आवश्यकता होती है।

यांत्रिक घटकों के दोषों को संबोधित करने के लिए ल्यूब्रिकेशन रणनीतियों का विकास महत्वपूर्ण है। पोल्युरिया-आधारित ग्रीस (जैसे Kl ग्रीस) का उपयोग करना सिफारिश किया जाता है, जो उत्कृष्ट उच्च और निम्न तापमान की अनुकूलता (-40°C से +120°C), आर्क प्रतिरोधक्षमता और लंबी सेवा जीवन (10 वर्ष से अधिक) प्रदान करता है। इसके अलावा, नियमित रखरखाव (उदाहरण के लिए, हर 3 वर्ष में ग्रीस की बदली) और असंगत ल्यूब्रिकेंट्स (जैसे कैल्शियम-आधारित या सोडियम-आधारित ग्रीस) का बचना भी यांत्रिक दोषों को रोकने के लिए महत्वपूर्ण उपाय हैं।