मध्य-वोल्टेज फ्यूज | ट्रांसफार्मर के लिए तेज 10 मिलीसेकंड दोष सुरक्षा

मध्य वोल्टेज करंट-लिमिटिंग फ्यूज मुख्य रूप से ट्रांसफॉर्मर और मोटर जैसी लोडों की सुरक्षा के लिए उपयोग किए जाते हैं। फ्यूज एक ऐसा उपकरण है जो जब करंट का मान दी गई सीमा से लंबे समय तक अधिक होता है, तो इसमें डिजाइन किए गए एक या एक से अधिक विशेष घटकों को पिघलाकर सर्किट को बंद कर देता है। करंट-लिमिटिंग फ्यूजों को मध्य वाले करंट मान (6 से 10 गुना रेटेड करंट के बीच की ओवरलोड) को साफ़ करने में कठिनाई हो सकती है, इसलिए उन्हें आमतौर पर स्विचिंग उपकरणों के साथ उपयोग किया जाता है।

मध्य वोल्टेज करंट-लिमिटिंग फ्यूज एक धातु चालक (फ्यूज तत्व) को सर्किट के साथ श्रृंखला में डालकर कार्य करते हैं। जब ओवरलोड या शॉर्ट-सर्किट करंट तत्व से गुजरता है, तो इसके परिणामस्वरूप स्व-गर्मी उत्पन्न होती है, जिससे जब करंट इसके रेटेड मान से अधिक हो जाता है, तो यह पिघल जाता है, इस प्रकार सर्किट खुल जाता है। इस प्रकार, फ्यूजों में अपेक्षाकृत उच्च प्रतिरोध होता है, जिससे रेटेड करंट के तहत अपेक्षाकृत अधिक गर्मी उत्पन्न होती है। उदाहरण के लिए, 125A का फ्यूज लगभग 93W गर्मी उत्पन्न करता है, 160A का फ्यूज 217W, और 200A का फ्यूज 333W। बाजार में, 12kV फ्यूज 355A तक की करंट रेटिंग के साथ उपलब्ध हैं, जिससे और भी अधिक वाट डिसिपेशन होता है।

व्यावहारिक स्विचगियर अनुप्रयोगों में, फ्यूज की रेटेड करंट लोड की लंबी अवधि की ऑपरेटिंग करंट की लगभग 1.25 गुना होनी चाहिए। जब फ्यूज एक तीन-फेज बंद दाबाने वाले कैबिनेट या अलग-अलग इन्सुलेटेड रेजिन-इनकैप्सुलेटेड ट्यूब्स में स्थापित होते हैं, तो फ्यूज कॉम्पार्टमेंट का संकीर्ण स्थान गर्मी को प्रभावी रूप से विसर्जित नहीं कर पाता। 100W से अधिक गर्मी उत्पन्न होने से तापमान अपेक्षाकृत स्वीकार्य सीमा से ऊपर जा सकता है, जिसके लिए फ्यूज क्षमता को डेरेटिंग करना आवश्यक होता है।

इसके अलावा, रिंग मेन यूनिट्स (RMUs) में आकार की सीमाओं के कारण, संक्षिप्त गैस-इन्सुलेटेड RMUs में फ्यूज कॉम्पार्टमेंट का व्यास आमतौर पर लगभग 90 mm होता है, जो 160A तक (आमतौर पर 125A तक) के फ्यूजों को स्थापित करने की अनुमति देता है। यह 1250 kVA तक के ट्रांसफॉर्मरों की सुरक्षा को सीमित करता है। 1250 kVA से बड़े ट्रांसफॉर्मरों के लिए सर्किट ब्रेकर द्वारा सुरक्षा की आवश्यकता होती है। इसी तरह, मोटरों की सुरक्षा के लिए F-C (फ्यूज-कन्टैक्टर) सर्किट का उपयोग आमतौर पर 1250 kW तक के मोटरों तक सीमित होता है। बड़े मोटरों के लिए सर्किट ब्रेकर आधारित नियंत्रण और सुरक्षा की आवश्यकता होती है।

मोटर नियंत्रण अनुप्रयोगों में, F-C संयोजन एक उच्च-वोल्टेज करंट-लिमिटिंग फ्यूज का उपयोग बैकअप सुरक्षा उपकरण के रूप में करता है। एक F-C सर्किट में, जब फ़ॉल्ट करंट वैक्यूम कन्टैक्टर की ब्रेकिंग क्षमता के बराबर या इससे कम होता है, तो समग्र सुरक्षा रिले कार्य करना चाहिए, जिससे कन्टैक्टर करंट को बंद कर देता है। फ्यूज केवल तभी कार्य करता है जब फ़ॉल्ट करंट रिले की सेटिंग से अधिक होता है या वैक्यूम कन्टैक्टर कार्य नहीं करता है।

शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा फ्यूज द्वारा प्रदान की जाती है। फ्यूज आमतौर पर मोटर की फुल-लोड करंट से अधिक रेटेड करंट के साथ चुना जाता है ताकि स्टार्टअप के दौरान इनरश करंट को सहन किया जा सके, लेकिन यह एक ही समय में ओवरलोड सुरक्षा नहीं प्रदान कर सकता। इसलिए, ओवरलोड से सुरक्षा के लिए इनवर्स-टाइम या डिफिनिट-टाइम रिलियो की आवश्यकता होती है। कन्टैक्टर, करंट ट्रांसफॉर्मर, केबल, मोटर और अन्य सर्किट उपकरण लंबे समय तक ओवरलोड या उनकी सहन क्षमता से अधिक लेट-थ्रू ऊर्जा से क्षतिग्रस्त हो सकते हैं।

ओवरलोड, सिंगल-फेजिंग, रोटर लॉक, या बार-बार स्टार्ट के कारण उत्पन्न ओवरकरंट से मोटर की सुरक्षा इनवर्स-टाइम या डिफिनिट-टाइम रिलियों द्वारा प्रदान की जाती है, जो कन्टैक्टर को संचालित करते हैं। कन्टैक्टर की ब्रेकिंग क्षमता से कम फेज-से-फेज या फेज-से-ग्राउंड फ़ॉल्ट के लिए सुरक्षा रिले द्वारा प्रदान की जाती है। कन्टैक्टर की ब्रेकिंग क्षमता से अधिक लेकिन अधिकतम सहन क्षमता तक के फ़ॉल्ट करंट के लिए सुरक्षा फ्यूज द्वारा प्रदान की जाती है।

फ्यूज-संयोजन स्विचगियर मुख्य रूप से ट्रांसफॉर्मर सुरक्षा के लिए उपयोग किया जाता है। आम अनुप्रयोगों में रिंग मेन यूनिट्स (RMUs) में ट्रांसफॉर्मर फीडर सर्किट शामिल हैं, जहाँ एक SF6 लोड स्विच फ्यूजों के साथ जोड़ा जाता है ताकि एक संक्षिप्त, रखरखाव-मुक्त डिजाइन प्राप्त किया जा सके। एक अन्य व्यवस्था ड्रॉ-आउट ट्रॉली समाधान है, जिसमें एक फ्यूज-लोड स्विच संयोजन इकाई मध्य वोल्टेज स्विचगियर (जैसे, मेटल-क्लैड स्विचगियर) में एकीकृत की जाती है, जिससे रखरखाव और फ्यूज रिप्लेसमेंट के लिए सुविधाजनक निकासी की अनुमति मिलती है।

जब संयुक्त उपकरणों का उपयोग ट्रांसफॉर्मर सुरक्षा के लिए किया जाता है, तो रिले सुरक्षा शामिल करके दो-चरणीय सुरक्षा योजना स्थापित की जाती है। ओवरलोड या मध्यम ओवरकरंट की स्थितियों के लिए, रिले लोड स्विच को फ़ॉल्ट को साफ़ करने के लिए ट्रिप कमांड भेजता है। गंभीर शॉर्ट-सर्किट फ़ॉल्ट के लिए, फ्यूज कार्य करता है और स्विच को ट्रिप करने के लिए प्रेरित करता है, इस प्रकार सर्किट को बंद कर देता है।

जब ट्रांसफॉर्मर में एक आंतरिक फ़ॉल्ट जैसे शॉर्ट-सर्किट होता है, तो इसके परिणामस्वरूप आइसोलेटिंग ऑयल गैस में विघटित हो जाता है। जैसे-जैसे फ़ॉल्ट जारी रहता है, आंतरिक दबाव तेजी से बढ़ता है, जो टैंक के फटने या विस्फोट की संभावना बढ़ा सकता है। टैंक की विफलता से बचने के लिए, फ़ॉल्ट को 20 मिलीसेकंड (ms) के भीतर साफ़ किया जाना चाहिए। हालांकि, एक सर्किट ब्रेकर का कुल ब्रेकिंग समय-रिले कार्य करने का समय, आंतरिक ट्रिपिंग समय, और आर्किंग समय-आमतौर पर 60 ms से कम नहीं होता, जो ट्रांसफॉर्मर की प्रभावी सुरक्षा के लिए पर्याप्त नहीं है। इसके विपरीत, करंट-लिमिटिंग फ्यूज अत्यंत तेजी से फ़ॉल्ट बंद करने की क्षमता रखते हैं, जो 10 ms के भीतर फ़ॉल्ट को साफ़ कर सकते हैं, इस प्रकार ट्रांसफॉर्मर के लिए बहुत प्रभावी सुरक्षा प्रदान करते हैं।