उच्च वोल्टेज SF6 सर्किट ब्रेकर में कंटैक्ट नज़्ज़ल एब्लेशन

उच्च वोल्टेज SF6 सर्किट ब्रेकर नोजल की जांच और रखरखाव

1. पृष्ठभूमि और पारंपरिक जांच विधियाँ

उच्च वोल्टेज SF6 सर्किट ब्रेकर शॉर्ट सर्किट और ओवरलोड से सर्किट की सुरक्षा के लिए विद्युत प्रणालियों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। उनकी विश्वसनीयता और सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, निर्माताओं द्वारा आमतौर पर मुख्य संपर्क, आर्क संपर्क और गैस नोजल के नियमित विघटन और दृश्य जांच की आवश्यकता होती है। इन जांचों का उद्देश्य इन घटकों की खराबी की स्थिति का मूल्यांकन करना और यह निर्धारित करना होता है कि प्रतिस्थापन की आवश्यकता है या नहीं।

ऐतिहासिक रूप से, ये जांच कई मानदंडों पर आधारित रही हैं:

• समय अंतराल: उदाहरण के लिए, एकल-दबाव SF6 डेड-टैंक सर्किट ब्रेकर के 12 वर्ष के उपयोग के बाद संपर्कों की जांच करने की सिफारिश की जाती है।

• विद्युत संचालन: उदाहरण के लिए, 2000 विद्युत संचालनों के बाद जांच की सिफारिश की जाती है।

• फ़ॉल्ट संचालन: उदाहरण के लिए, 10 रेटेड शॉर्ट-सर्किट ब्रेकर संचालनों के बाद जांच की सिफारिश की जाती है।

• संयुक्त मानदंड: कभी-कभी ऊपर दिए गए कारकों का संयोजन एक अधिक समग्र मूल्यांकन के लिए उपयोग किया जाता है।

हालांकि, समय के साथ, ये समय-आधारित और संचालन-गिनती-आधारित जांच विधियाँ कुछ सीमाएँ दिखाई दी हैं। जबकि ये जांचें उपकरणों की सुरक्षा को सुनिश्चित करने में मदद करती हैं, वे हमेशा संपर्कों और नोजलों की वास्तविक खराबी की स्थिति को सटीक रूप से प्रतिबिंबित नहीं करती हैं। इसके अलावा, ये जांच लागतदायी, असंगत और ऑन-साइट आंतरिक जांच के दौरान संभावित जोखिम का सामना कर सकती हैं, जो उपकरणों की क्षति का कारण बन सकता है।

2. आर्किंग का सर्किट ब्रेकर पैरामीटर्स पर प्रभाव

आर्किंग एक जटिल तापीय और विद्युतीय प्रक्रिया है जो सर्किट ब्रेकर के प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है। शॉर्ट-सर्किट धारा के विच्छेद के दौरान, आर्किंग नोजल एब्लेशन के माध्यम से ब्रेकर के पैरामीटर्स पर प्रभाव डाल सकती है। नोजल एब्लेशन आर्क के उच्च तापमान के कारण नोजल सामग्री के अपघटन को संदर्भित करता है। यह प्रक्रिया ब्रेकर की विच्छेद क्षमता पर दोहरा प्रभाव डालती है:

• चैम्बर दबाव में वृद्धि: जैसे-जैसे नोजल एब्लेट होता है, नोजल थ्रोट का अनुप्रस्थ क्षेत्र बढ़ता है, जिससे ब्रेकर चैम्बर में दबाव बढ़ जाता है। यह बढ़ा हुआ दबाव आर-पुनर्ज्वलन को दबाकर आर्क के विनाश को तेज करने में मदद करता है।

• नोजल थ्रोट अनुप्रस्थ क्षेत्र में वृद्धि: नोजल थ्रोट का विस्तार अधिक गैस को आर्क क्षेत्र में प्रवाहित होने देता है, जो अधिक ताप ले जाता है और आर्क तापमान को कम करता है। हालांकि, यह आर्क ऊर्जा को वितरित करता है, जिससे ब्रेकर की स्व-ब्लास्ट क्षमता कमजोर हो सकती है।

इस प्रकार, नोजल एब्लेशन प्रक्रिया एक स्व-ब्लास्ट सर्किट ब्रेकर की विच्छेद क्षमता पर दोनों सकारात्मक और नकारात्मक प्रभाव डालती है। जब ब्रेकर एक शॉर्ट-सर्किट धारा को विच्छेदित करता है, तो नोजल एब्लेशन आर्क कॉलम की ऊर्जा का एक भाग हटा देता है, नोजल स्थान में गैस के द्रव्यमान में वृद्धि करता है, और आर्क संपर्कों के चारों ओर गैस के घनत्व को बढ़ाता है, जिससे आर-पुनर्ज्वलन की संभावना कम हो जाती है।

3. नोजल एब्लेशन तीव्रता का अनुमान और इसका महत्व

नोजल एब्लेशन के ब्रेकर प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव को देखते हुए, एब्लेशन तीव्रता (यानी, नोजल थ्रोट व्यास में वृद्धि) का अनुमान लगाना और एब्लेट होने वाले द्रव्यमान की गणना करना एक महत्वपूर्ण कार्य है। नोजल एब्लेशन का सटीक अनुमान रखरखाव कर्मियों को ब्रेकर के स्वास्थ्य को बेहतर ढंग से समझने और भविष्य के रखरखाव के लिए सूचित निर्णय लेने में मदद करता है।

एब्लेशन तीव्रता निम्नलिखित विधियों से अनुमानित की जा सकती है:

• दृश्य जांच: ब्रेकर को विघटित करके नोजल पर खराबी की निगरानी करना। यद्यपि यह विधि सीधी है, लेकिन यह लागतदायी है और ऊपर दिए गए जोखिम शामिल होते हैं।

• गैर-अन्तर्निहित निरीक्षण तकनीकें: इन्फ्रारेड थर्मोग्राफी और अल्ट्रासोनिक टेस्टिंग जैसी उन्नत गैर-अन्तर्निहित निरीक्षण तकनीकों का उपयोग ब्रेकर रखरखाव के लिए बढ़ रहा है। ये तकनीकें उपकरण को विघटित किए बिना नोजल एब्लेशन और अन्य संभावित समस्याओं का मूल्यांकन करने में मदद करती हैं।

• डेटा विश्लेषण और पूर्वानुमान मॉडलिंग: ब्रेकर के ऐतिहासिक संचालन डेटा का विश्लेषण करके और इसे आर्क भौतिकी मॉडलों के साथ संयोजित करके, पूर्वानुमान मॉडल नोजल एब्लेशन तीव्रता का अनुमान लगा सकते हैं। यह दृष्टिकोण अनावश्यक विघटन जांचों को कम करता है और रखरखाव की दक्षता में सुधार करता है।

4. भविष्य की विकास दिशाएँ

उच्च वोल्टेज SF6 सर्किट ब्रेकरों के रखरखाव की दक्षता और विश्वसनीयता को बढ़ावा देने के लिए, भविष्य की रखरखाव रणनीतियाँ स्थिति निगरानी और बुद्धिमत्ता-आधारित निदान तकनीकों पर अधिक निर्भर कर सकती हैं। ब्रेकर के संचालन पैरामीटर्स (जैसे धारा, वोल्टेज और तापमान) की वास्तविक समय में निगरानी, उन्नत डेटा विश्लेषण एल्गोरिदम के साथ संयोजित करके, नोजल एब्लेशन और महत्वपूर्ण घटकों के समग्र स्वास्थ्य का एक सटीक पूर्वानुमान प्रदान कर सकती है। यह दृष्टिकोण अनावश्यक जांचों और मरम्मतों को कम कर सकता है, उपकरणों की लंबाई को बढ़ा सकता है, और रखरखाव की लागत को कम कर सकता है।

इसके अलावा, सामग्री विज्ञान में प्रगति अधिक ताप-संरक्षी और एब्लेशन-संरक्षी नोजल सामग्रियों के विकास पर ध्यान केंद्रित करेगी। नए सामग्रियों का उपयोग ब्रेकर की विश्वसनीयता और विच्छेद क्षमता में सुधार कर सकता है, नोजल एब्लेशन के नकारात्मक प्रभावों को कम कर सकता है।

उच्च वोल्टेज सर्किट ब्रेकरों में नोजल एब्लेशन की मापन विधि

1. नोजल एब्लेशन मापन के सिद्धांत

1.1 दबाव सिग्नल और नोजल एब्लेशन के बीच संबंध

अनुसंधान ने दिखाया है कि नोजल एब्लेशन, जो नोजल थ्रोट व्यास को बढ़ाता है, सर्किट ब्रेकर में गैस प्रवाह के विशेषताओं को बदल देता है। यह परिवर्तन दबाव वितरण पर प्रभाव डालता है, जिससे दबाव सिग्नलों में विकल्प होते हैं, जो दबाव सेंसर द्वारा पकड़े जा सकते हैं। विशेष रूप से, नोजल एब्लेशन दो प्राथमिक प्रभावों का कारण बनता है:

• दबाव वेवफॉर्म में परिवर्तन: नोजल व्यास की वृद्धि गैस प्रवाह प्रतिरोध को बदलती है, जिससे दबाव वेवफॉर्म का आकार बदल जाता है।

• स्पेक्ट्रल विशेषताओं में परिवर्तन: नोजल एब्लेशन दबाव सिग्नलों की स्पेक्ट्रल विशेषताओं, विशेष रूप से उच्च आवृत्ति सीमा में, पर भी प्रभाव डालता है।

दबाव सिग्नल विशेषताओं के विश्लेषण द्वारा, नोजल एब्लेशन की विस्तार का अप्रत्यक्ष अनुमान लगाया जा सकता है।

1.2 दबाव सेंसरों की स्थापना और मापन

सटीक दबाव सिग्नल प्राप्त करने के लिए, दबाव सेंसरों को सर्किट ब्रेकर की संरचना और मापन आवश्यकताओं के आधार पर विभिन्न बिंदुओं पर स्थापित किया जा सकता है:

• एकल-पोल मापन: प्रत्येक पोल के नीचे एक वाल्व होता है, जिसका उपयोग दबाव सेंसरों को जोड़ने के लिए किया जा सकता है। यह सेटअप एकल पोल से दबाव तरंगों का मापन करने की अनुमति देता है, जो बहु-पोल सिग्नल सुपरपोजिशन की हस्तक्षेप रोकता है।

• तीन-पोल मापन: मानक संचालन के दौरान, तीन पोल कोपर ट्यूबों द्वारा जोड़ा जाता है, जिसमें एक मुख्य फिलिंग वाल्व सर्किट ब्रेकर के आधार में स्थित होता है, जो तीनों पोलों को जोड़ता है। यदि मुख्य फिलिंग वाल्व को दबाव सेंसर के जोड़ने का बिंदु के रूप में उपयोग किया जाता है, तो मापा गया सिग्नल तीन व्यक्तिगत दबाव सिग्नलों का सुपरपोजिशन होगा।

सटीक मापन की सुनिश्चितता के लिए, उच्च संवेदनशील पायरोइलेक्ट्रिक दबाव सेंसरों का उपयोग किया जाता है, जिनमें उपयुक्त चार्ज एम्प्लिफायर लगाए जाते हैं। दबाव डेटा स्विचिंग संचालन की शुरुआत से छठे दोलन तक रिकॉर्ड किया जाता है। शुद्ध दबाव सिग्नल को विश्लेषण की आवश्यकताओं के आधार पर फिल्टरिंग के साथ या बिना फिल्टरिंग के प्रोसेस किया जा सकता है।

• अफिल्टर्ड सिग्नल: अफिल्टर्ड सिग्नल पर सीधे फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म (FFT) लगाया जाता है ताकि इसकी आवृत्ति क्षेत्र विशेषताओं का विश्लेषण किया जा सके।

• फिल्टर्ड सिग्नल: 100 Hz लो-पास फिल्टर का उपयोग उच्च आवृत्ति शोर को हटाने के लिए किया जाता है, जिससे केवल निम्न आवृत्ति घटक बचते हैं।

आकृति 1 और 2 दबाव इतिहास और स्पेक्ट्रम को दर्शाती हैं, जो दबाव सिग्नल विशेषताओं का दृश्य प्रतिनिधित्व करती हैं।

2. मशीन लर्निंग का उपयोग करके नोजल की स्थिति वर्गीकरण

निदान की सटीकता को बढ़ाने के लिए, यह अध्ययन k-Nearest Neighbors (k-NN) विधि आधारित एक मशीन लर्निं