उच्च वोल्टेज भूमिका विभाजकको अतीत र वर्तमानको संक्षिप्त इतिहास

उच्च वोल्टेज भूमिका विरामकर्ता: एक सारांश

परिचय

उच्च वोल्टेज भूमिका विरामकर्ता (HV VCBs) ने पारंपरिक SF6 गैस-अवरोधी विरामकर्ताओं के लिए एक व्यावहारिक विकल्प के रूप में उभरा है, विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों में जहाँ अक्सर विच्छेदन और कम रखरखाव की लागत महत्वपूर्ण होती है। 2014 से, HV VCBs को उच्च वोल्टेज गैस विरामकर्ताओं के विकल्प के रूप में बढ़ते हुए अपनाया गया है, जो SF6, एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस के उपयोग को रोककर एक हरित और टिकाऊ समाधान प्रदान करता है।

भूमिका स्विचगियर तीन दशक से वितरण प्रणालियों में व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है, जिसका मुख्य उद्देश्य फ़ॉल्ट धाराओं को बनाना और टूटना और विभिन्न प्रकार के लोडों को स्विच करना है। मध्य वोल्टेज स्तर (52 kV तक) में भूमिका स्विचिंग तकनीक की विश्वसनीयता और प्रदर्शन असाधारण रहा है, जिससे इसका वितरण प्रणालियों में आधिपत्य हो गया है। हालांकि, ट्रांसमिशन वोल्टेज स्तरों तक भूमिका स्विचिंग तकनीक को विस्तारित करने की कोशिश 1960 के दशक से शुरू हो गई थी, जब 1980 के आसपास जापान में पहले उच्च वोल्टेज भूमिका विरामकर्ता इनस्टॉल किए गए थे। 2010 तक, लगभग 10,000 HV VCBs प्रचालन में थे, जो मुख्य रूप से औद्योगिक सेटिंग्स में लेकिन उपयोगकर्ता अनुप्रयोगों में भी थे। भूमिका तकनीक की SF6 पर अधिक पसंद उसकी अक्सर विच्छेदन ऑपरेशनों को संभालने और कम रखरखाव की आवश्यकता के कारण थी।

संयुक्त राज्य अमेरिका में, भूमिका कैपेसिटर बैंक स्विच 242 kV तक के वोल्टेज पर दो दशक से उपयोग किए जा रहे हैं। 2008 के आसपास, चीन और यूरोप में तीव्र अनुसंधान और विकास (R&D) कार्यक्रम उच्च वोल्टेज भूमिका विरामकर्ताओं को विकसित करने के लिए शुरू किए गए, जिनका ध्यान SF6 के उपयोग को कम करने या उसे खत्म करने पर था। इससे 145 kV तक कार्य करने वाले उत्पादों का परिचय हुआ। चीन में, व्यावसायिक अनुप्रयोगों में HV VCBs की तेजी से अपनाव की अपेक्षा है, जहाँ 126 kV तक के वोल्टेज स्तरों पर सेवा में सैकड़ों यूनिट पहले से ही लगे हुए हैं। यूरोप में, बाजार में प्रवेश से पहले टाइप-टेस्ट डिवाइसों के प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए क्षेत्रीय परीक्षण चल रहे हैं।

तकनीक और डिजाइन

सभी HV VCB उत्पाद अच्छी तरह से स्थापित मध्य वोल्टेज भूमिका विरोधी तकनीक पर आधारित हैं, जिसे वर्षों से सुधारा गया है। इस तकनीक को उच्च वोल्टेज स्तरों तक विस्तारित करने के लिए कोई मौलिक रूप से नई तकनीकी विशेषताएं आवश्यक नहीं थीं। मुख्य चुनौती विरोधी की ज्यामिति को उच्च वोल्टेज रेटिंगों को संभालने के लिए स्केल करने में है। उदाहरण के लिए, 52 kV से अधिक वोल्टेज संभालने के लिए व्यास और संपर्क गैप लंबाई बढ़ानी होगी। कुछ मामलों में, 126 kV से अधिक वोल्टेज के लिए, विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करने के लिए श्रृंखला में दो भूमिका गैप का उपयोग किया जाता है।

संचालन विशेषताएं

• सामान्य धारा संभालन: 2,500 A तक की सामान्य धाराओं के लिए, HV VCBs और SF6 विरामकर्ताओं के बीच कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं है। हालांकि, 2,500 A से अधिक की धारा रेटिंग (HV VCBs) प्राप्त करना चुनौतीपूर्ण है क्योंकि संपर्क संरचना से उत्पन्न होने वाली गर्मी और विरोधी की सीमित गर्मी स्थानांतरण क्षमता के कारण।

• मॉनिटरिंग: SF6 विरामकर्ताओं में विरोधी माध्यम की गुणवत्ता की निगरानी करना आसान है, क्योंकि HV VCBs में विद्यमान भूमिका को सेवा के दौरान व्यावहारिक रूप से मॉनिटर नहीं किया जा सकता है।

• स्विचिंग ऑपरेशन: HV VCBs SF6 विरामकर्ताओं की तुलना में अधिक संख्या में स्विचिंग ऑपरेशन कर सकते हैं, क्योंकि भूमिका संपर्क प्रणाली की अधिक लंबी अवधि के लिए आर्किंग का सामना करने की क्षमता होती है। यह भूमिका तकनीक को दैनिक ऑपरेशन जैसे अनुप्रयोगों के लिए विशेष आकर्षक बनाता है, जिसमें अक्सर स्विचिंग की आवश्यकता होती है।

• ड्राइव ऊर्जा: एक सामान्य 72.5 kV रेटिंग पर, भूमिका विरामकर्ता के लिए आवश्यक ड्राइव ऊर्जा बहुत कम है - लगभग 20% एक समतुल्य SF6 विरामकर्ता की तुलना में। दो प्रकार के उपकरणों का शारीरिक आकार तुलनात्मक रूप से एक समान है।

• विरोधी कॉन्फ़िगरेशन: 145 kV से अधिक पर, HV VCBs श्रृंखला में एक से अधिक विरोधी की आवश्यकता हो सकती है, जबकि SF6 तकनीक ने 1994 से 550 kV तक एकल-ब्रेक सर्किट ब्रेकर का सफलतापूर्वक लागू किया है, जो कई देशों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

• आर्क विशेषताएं: HV VCBs में आर्क वोल्टेज बहुत कम होता है, जो आमतौर पर दहाई वोल्ट के बीच होता है, जबकि SF6 में सैकड़ों वोल्ट होते हैं। इसके अलावा, फ़ॉल्ट स्विचिंग के दौरान आर्क की अवधि भूमिका स्विचगियर में छोटी होती है, जिसका न्यूनतम आर्किंग समय 5-7 ms है, जबकि SF6 विरामकर्ताओं के लिए 10-15 ms है। यह HV VCBs के लिए अधिक संभावित स्विचिंग ऑपरेशन का परिणाम है।

• X-रे उत्सर्जन: 145 kV तक की रेटिंग वाले HV VCBs नियमित संचालन स्थितियों में 5 µSv/h की मानकीकृत सीमा के भीतर X-रे उत्सर्जित करते हैं। SF6 विरामकर्ता X-रे उत्सर्जित नहीं करते हैं।

विद्युतीय विशेषताएं

• फ़ॉल्ट धारा विरोध: HV VCBs फ़ॉल्ट धाराओं को विरोध करने में अत्यधिक शीघ्र ट्रांसीयंट रिकवरी वोल्टेज (TRV) के दर के कारण उत्कृष्ट हैं, जिसका विद्युत विरोधी पुनर्स्थापन शीघ्र होता है, जो SF6 विरामकर्ताओं से तेज है।

• ब्रेकडाउन सांख्यिकी: भूमिका गैप सैद्धांतिक रूप से बहुत उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज का रखते हैं, लेकिन सापेक्ष रूप से मध्यम वोल्टेज पर ब्रेकडाउन की एक छोटी संभावना होती है। भूमिका गैप में स्वतः देर से ब्रेकडाउन हो सकता है, जो धारा विरोध के बाद कई सैकड़ों मिलीसेकंड तक हो सकता है। हालांकि, ऐसी घटनाओं के परिणाम सीमित हैं क्योंकि भूमिका गैप तुरंत अपने विद्युत विरोधी को पुनर्स्थापित कर देता है। देर से ब्रेकडाउन के प्रणाली प्रभाव अभी तक पूरी तरह से समझे नहीं गए हैं।

• संधारित्र बैंक स्विचिंग: कैपेसिटर बैंकों को स्विच करते समय, बहुत उच्च इनरश करंट को टालना महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह संपर्क प्रणाली के विद्युत विरोधी गुणों को प्रारंभिक आर्क के माध्यम से घटा सकता है। यह चुनौती HV VCBs और SF6 विरामकर्ताओं दोनों के लिए लागू होती है। नियंत्रित स्विचिंग या श्रृंखला रिएक्टर का उपयोग करके इसे कम किया जा सकता है, हालांकि HV VCBs के लिए इसका क्षेत्रीय अनुभव सीमित है।

भविष्य की प्रतिक्रिया और बाजार की धारणा

उच्च वोल्टेज स्विचगियर के उपयोगकर्ताओं के बीच किए गए एक सर्वेक्षण से पता चला कि भूमिका स्विचगियर का मुख्य लाभ SF6 की अनुपस्थिति है, जब तक कि बाहरी विद्युत विरोधी भी SF6-मुक्त हो। हालांकि, ट्रांसमिशन वोल्टेज स्तरों पर व्यापक सेवा अनुभव की कमी HV VCBs के व्यापक अपनाव के लिए एक महत्वपूर्ण रुकावट है। इसके बावजूद, भूमिका तकनीक के पर्यावरणीय लाभ और संचालन लाभ इस क्षेत्र में निरंतर रुचि और विकास को बढ़ावा दे रहे हैं।

उच्च वोल्टेज भूमिका विरामकर्ता (HV VCBs) के संभावित उपयोगकर्ता अक्सर विच्छेदन ऑपरेशन के दौरान धारा चोपिंग के कारण ओवरवोल्टेज उत्पादन और X-रे उत्सर्जन की संभावना के बारे में चिंता व्यक्त करते हैं। ये मुद्दे HV VCBs के सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन के लिए महत्वपूर्ण हैं, विशेष रूप से जब वे ट्रांसमिशन वोल्टेज अनुप्रयोगों के लिए विचार किए जा रहे हैं।

X-रे उत्सर्जन

एकल-ब्रेक उपकरणों के लिए, 145 kV तक रेटिंग वाले HV VCBs का X-रे उत्सर्जन नियमित संचालन स्थितियों में 5 µSv/h की मानकीकृत सीमा से बहुत कम रहता है। बहु-ब्रेक उपकरणों में X-रे उत्सर्जन का स्तर और भी कम होता है। यह नियमन और सुरक्षा के लिए एक महत्वपूर्ण विचार है, क्योंकि यह सुनिश्चित करता है कि HV VCBs को उपयोग करने पर कर्मचारियों या पर्यावरण के लिए महत्वपूर्ण रेडिएशन जोखिम नहीं होता।

पायलट परियोजनाएं

बड़े प्रतिशत के प्रतिनिधियों ने HV VCB तकनीक के साथ व्यावहारिक अनुभव प्राप्त करने के लिए पायलट परियोजनाओं की शुरुआत करने में एक मजबूत रुचि व्यक्त की। ऐसी परियोजनाएं उपयोगकर्ताओं और प्रणाली ऑपरेटरों को वास्तविक स्थितियों में HV VCBs के प्रदर्शन, विश्वसनीयता और संचालन विशेषताओं का मूल्यांकन करने की अनुमति देगी। ठोस रूप से ग्राउंड किए गए नेटवर्कों को इन पायलट परियोजनाओं के लिए सिफारिश की जाती है, क्योंकि मध्य वोल्टेज प्रणालियों में नेटवर्क स्थितियाँ ट्रांसमिशन वोल्टेज नेटवर्कों की तुलना में हमेशा तुलनीय नहीं होती, विशेष रूप से ग्राउंडिंग स्थितियों के लिए। यह दृष्टिकोण यह सुनिश्चित करेगा कि प्राप्त किए गए अनुभव ट्रांसमिशन-स्तरीय अनुप्रयोगों के लिए संबंधित और लागू होंगे।

मानकीकरण

वर्तमान IEC सर्किट ब्रेकर मानक, IEC 62271-100, SF6 स्विचिंग तकनीक पर बहुत ध्यान केंद्रित करता है, जो भूमिका स्विचिंग की विशिष्ट विशेषताओं और चुनौतियों को पूरी तरह से संबोधित नहीं कर सकता है। उदाहारण के लिए, जो परीक्षण दायित्व SF6 के लिए चुनौतीपूर्ण हैं, जैसे कि छोटी लाइन फ़ॉल्ट परीक्षण, भूमिका तकनीक के लिए इतने महत्वपूर्ण नहीं हो सकते हैं। इसके विपरीत, संश्लेषित परीक्षण में निरंतर रिकवरी वोल्टेज का उपयोग, जो SF6 के लिए कम रिलेवेंट है, भूमिका विरोधी में देर से