GIS के विकास की प्रवृत्तियाँ

उच्च-वोल्टेज स्विचगियर का मॉड्यूलरीकरण

प्रत्येक घटक और हिस्से के लिए लिए गए नानोकरण उपायों और समग्र नानोकरण व्यवस्था के कारण, उच्च-वोल्टेज स्विचगियर का आकार लगातार घट रहा है। स्विचगियर की विभिन्न प्रकार की संयोजन, लचीली संयोजन विधियाँ और बहुत संक्षिप्त संरचनाएँ होती हैं। गैस-अवरुद्ध धातु-संवृत स्विचगियर (GIS) अधिकांश उच्च-वोल्टेज विद्युत उपकरणों और सुरक्षा निगरानी उपकरणों को शामिल करता है, जो मूल रूप से अलग विद्युत उपकरणों के कार्यों को एक इकाई में एकीकृत करता है। इस प्रकार, GIS के डिजाइन और उत्पादन स्तर को गैस-अवरुद्ध धातु-संवृत स्विचगियर के स्तर के रूप में माना जा सकता है।

गैस-अवरुद्ध धातु-संवृत स्विचगियर (GIS) 1960 के मध्य में एक नया प्रकार का विद्युत उपकरण उभरा था। यह दोनों संवृत और मॉड्यूलर है, इसलिए इसका छोटा फुटप्रिंट होता है, कम जगह लेता है, बाहरी पर्यावरण से प्रभावित नहीं होता, शोर या रेडियो इंटरफेरेंस नहीं उत्पन्न करता, और सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन के साथ कम रखरखाव की आवश्यकता होती है, इसलिए इसका महत्वपूर्ण विकास हुआ है। इसके पेश करने के बाद से, यह लगातार उच्च वोल्टेज, बड़ी क्षमता और नानोकरण की ओर विकसित हो रहा है। इंडोनेशिया में वर्षों के संचालन अनुभव और लगातार डिजाइन सुधारों के माध्यम से, GIS ने उच्च वोल्टेज और बड़ी क्षमता के साथ-साथ लगातार नवाचार किया है।

सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF6) गैस की मूल विशेषताएँ और आर्क-क्वेंचिंग सिद्धांत

हाल के वर्षों में, SF6 गैस सर्किट ब्रेकरों के लिए आर्क-क्वेंचिंग माध्यम के रूप में तेजी से विकसित हुई है। SF6 गैस मूल रूप से विद्युत अवरोधक गैस के रूप में जानी जाती थी, जिसकी अवरोधक शक्ति हवा की तुलना में कई गुना अधिक होती है। यह बहुत मजबूत आर्क-क्वेंचिंग क्षमताओं का दावा करती है, और चालक आर्क से अवरोधक में अत्यंत तेजी से परिवर्तन होता है। इसलिए, उच्च-वोल्टेज सर्किट ब्रेकरों में, SF6 गैस दोनों आर्क-क्वेंचिंग माध्यम और अवरोधक माध्यम के रूप में कार्य कर सकती है। SF6 गैस की सबसे उल्लेखनीय विशेषताएँ निम्नलिखित हैं:

उत्कृष्ट मूल गुण

शुद्ध SF6 गैस एक रंगहीन, गंधहीन, गैर-विषाक्त और गैर-प्रज्वलनशील हैलोजन यौगिक गैस है। सामान्य तापमान पर, अर्थात् 20°C और 0.1MPa पर, इसका घनत्व हवा का पाँच गुना होता है। SF6 गैस का ऊष्मा-स्थानांतरण गुणांक, जिसमें द्रवित प्रभाव शामिल है, हवा का 1.6 गुना होता है।

विशिष्ट थर्मोकेमिकल गुण
प्रयोग दिखाते हैं कि SF6 गैस का विघटन तापमान हवा की तुलना में कम होता है, जबकि आवश्यक विघटन ऊर्जा अधिक होती है। इस परिणामस्वरूप, SF6 गैस विघटन के दौरान बहुत अधिक ऊर्जा अवशोषित करती है, जो आर्क पर एक मजबूत शीतलन प्रभाव डालती है। SF6 गैस मुक्त इलेक्ट्रॉनों के लिए आकर्षित होती है। इसलिए, गर्म क्षेत्र में, वास्तव में केवल बहुत कम चालकता या कोई चालकता होती है, लेकिन इसकी ऊष्मा-स्थानांतरण गुणांक बहुत अधिक होती है। SF6 गैस एक अपेक्षाकृत कम तापमान वाले क्षेत्र (2000 - 2500K) में तेजी से विघटित होती है। जब SF6 गैस आर्क-श्रृंखला क्षेत्र में विघटित होती है, तो यह आर्क से बहुत अधिक ऊष्मा अवशोषित करती है, जिससे SF6 गैस की उत्कृष्ट आर्क-क्वेंचिंग क्षमताएँ होती हैं। SF6 गैस में, जब आर्क विद्युत धारा शून्य के पास पहुँचती है, तो केवल एक बहुत ही नरम आर्क कोर उच्च तापमान का होता है, और इसके आसपास गैर-चालक परतें होती हैं।

इस परिणामस्वरूप, जब धारा शून्य से गुजरती है, तो आर्क अंतराल की विद्युत अवरोधक शक्ति तेजी से बढ़ती है और विद्युत अवरोधक शक्ति की बढ़ती गति से आगे निकल जाती है। SF6 गैस में, बहुत कम धारा स्तरों पर भी एक बहुत ही नरम आर्क कोर बना रहता है। यह सर्किट ब्रेकर विच्छेदन के लिए एक बहुत ही वांछनीय विशेषता है, क्योंकि यह धारा शून्य से गुजरते समय एक अच्छे चालक से एक अवरोधक में तेजी से परिवर्तन की आवश्यकता को पूरा करता है। ठीक इन विशेषताओं के कारण, छोटी धाराओं को विच्छेदित करते समय भी, आर्क कोर शून्य तक लगातार बना रहता है और लगातार संकुचित होता रहता है। यह बलपूर्वक धारा विच्छेदन, अर्थात् धारा चोटी को रोकता है, और इस प्रकार स्विचिंग ओवरवोल्टेज की घटना को कम करता है।

मजबूत इलेक्ट्रोनिगेटिविटी

इलेक्ट्रोनिगेटिविटी अणुओं या विघटित परमाणुओं की ऋणात्मक आयन बनाने की प्रवृत्ति को संदर्भित करती है। SF6 में इलेक्ट्रोन अवशोषण की मजबूत क्षमता होती है, जिसे इलेक्ट्रोनिगेटिविटी कहा जाता है। SF6 और इसके विघटन से बने हैलोजन अणु और परमाणु आर्क में इलेक्ट्रोनों को शक्तिशाली रूप से अवशोषित करके ऋणात्मक आयन बनाते हैं। क्योंकि ऋणात्मक आयनों का द्रव्यमान इलेक्ट्रोनों की तुलना में बहुत अधिक होता है, इलेक्ट्रिक फील्ड के प्रभाव में ऋणात्मक आयनों की गति इलेक्ट्रोनों की तुलना में बहुत धीमी होती है। इलेक्ट्रिक फील्ड में गति के दौरान, ऋणात्मक आयन आसानी से धनात्मक आयनों के साथ फिर से संयोजित होकर निष्क्रिय अणु बनाते हैं। इसलिए, अंतरिक्ष चालकता के विलुप्त होने की प्रक्रिया अत्यंत तेजी से होती है। यह घटना आयनीकरण अंतरिक्ष में एक बहुत ही शक्तिशाली शीतलन क्षमता के समान प्रभाव देती है, जिससे आर्क धारा के शून्य के निकट अंतरिक्ष चालकता में बहुत तेजी से परिवर्तन होता है। यह विशेषता, आर्क को बहुत ही नरम कोर बनाने की विशेषता के साथ, आर्क समय स्थिरांक को बहुत तेजी से कम करती है। इस प्रकार, मजबूत इलेक्ट्रोनिगेटिविटी SF6 को उत्कृष्ट अवरोधक गुण देती है।

आर्क-क्वेंचिंग माध्यम की मूल आवश्यकताएँ न केवल उच्च विद्युत अवरोधक शक्ति होनी चाहिए, बल्कि विद्युत अवरोधक शक्ति की उच्च पुनर्प्राप्ति गति भी होनी चाहिए। इसके अलावा, यह एक महत्वपूर्ण विशेषता होनी चाहिए: आर्क धारा शून्य से गुजरते समय एक बहुत ही कम तापीय समय स्थिरांक। SF6 गैस, एक आर्क-क्वेंचिंग माध्यम के रूप में, इन विशेषताओं का सामना करती है। यह न केवल गैस फ्लो के दबाव ढाल से बने एंट्रोपिक शीतलन प्रभाव पर निर्भर करती है, बल्कि मुख्य रूप से SF6 गैस की विशिष्ट थर्मोकेमिकल गुण और मजबूत इलेक्ट्रोनिगेटिविटी पर निर्भर करती है, जो SF6 गैस को विशेष रूप से मजबूत आर्क-क्वेंचिंग क्षमताएँ देती हैं। ठीक इसलिए, SF6 गैस की उत्कृष्ट आर्क-क्वेंचिंग और अवरोधक गुण और इसकी रासायनिक स्थिरता और गैर-विषाक्तता के कारण, SF6 गैस का उपयोग विद्युत प्रसार और रूपांतरण, ट्रांसफॉर्मर, फ्यूज, और कंटैक्टर जैसे क्षेत्रों में लगातार विस्तारित हो रहा है।

गैस-अवरुद्ध धातु-संवृत स्विचगियर (GIS) SF6 सर्किट ब्रेकरों पर आधारित आगे विकसित हुआ है। GIS धातु के एंक्लोजर के अंदर सर्किट ब्रेकर, डिसकनेक्टर, ग्राउंडिंग स्विच, वोल्टेज और करंट ट्रांसफॉर्मर, सर्ज आरेस्टर, और कनेक्टिंग बसबार को शामिल करता है और इसे उत्कृष्ट आर्क-क्वेंचिंग और अवरोधक गुणों वाले SF6 गैस से भर देता है, जो फेज के बीच और ग्राउंड के बीच अवरोधक के रूप में कार्य करता है। इसके संवृत और मॉड्यूलर प्रकृति के कारण, यह कम जगह लेता है, कम स्थान लेता है, बाहरी पर्यावरण से प्रभावित नहीं होता, शोर या रेडियो इंटरफेरेंस नहीं उत्पन्न करता, सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन के साथ कम रखरखाव की आवश्यकता होती है, इसलिए इसका महत्वपूर्ण विकास हुआ है।

त्रि-फेज संवृत GIS की संरचना

त्रि-फेज संवृत GIS में, मुख्य-सर्किट के तीन फेज के घटक एक साझा ग्राउंडिंग बाहरी एंक्लोजर में स्थापित होते हैं, जो एपोक्सी-रेजिन डाक्ट इंसुलेटरों द्वारा समर्थित और अवरुद्ध होते हैं। यह प्रकार का GIS संक्षिप्त संरचना का होता है, जिसमें बाहरी एंक्लोजरों की संख्या कम होती है, जिससे सामग्री का महत्वपूर्ण संचय होता है। इसके अलावा, बंदन बिंदुओं की संख्या कम होने और बंदन लंबाई कम होने के कारण, गैस लीकेज दर कम होती है। इसके अलावा, यह संचालन के दौरान परिपथित धारा को भी कम करता है और रखरखाव कार्य को सरल बनाता है। त्रि-फेज संवृत GIS का सामान्य आकार संक्षिप्त होता है, घटक कम होते हैं, बाहरी एंक्लोजरों पर कम धारा होती है, और स्थापना चक्र छोटा होता है। हालाँकि, इसका दोष असमान आंतरिक विद्युत क्षेत्र है, जिसमें परस्पर फेज-से-फेज प्रभाव होता है, जिससे फेज-से-फेज फ्लैशओवर की संभावना बढ़ती है।

त्रि-फेज संवृत प्रकार को त्रि-फेज-साझा-टैंक प्रकार भी कहा जाता है। त्रि-फेज बसबार एक त्रिकोणीय पैटर्न में बेलन के भीतर इंसुलेटरों के माध्यम से निश्चित किए जाते हैं। GIS का प्रत्येक कार्यात्मक इकाई कई कक्षों से बनी होती है। कक्ष विभाजन न केवल सामान्य संचालन की आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए, बल्कि आंतरिक दोष की स्थिति में आर्क को सीमित करना भी चाहिए। विभिन्न कक्ष विभिन्न गैस दबाव की अनुमति देते हैं। उदाहरण के लिए, डिसकनेक्टर कक्ष, आर्क-क्वेंचिंग प्रभाव को ध्यान में रखते हुए, लगभग 0.6 MPa का गैस दबाव आवश्यक होता है, जबकि अन्य कक्षों का दबाव अपेक्षाकृत कम होता है।

उच्च-वोल्टेज स्विचगियर के लिए बुद्धिमत्ता की मुख्य प्रौद्योगिकियाँ

बुद्धिमान उच्च-वोल्टेज स्विचगियर की प्रौद्योगिकी विषय अत्यंत व्यापक है। इसकी मुख्य प्रौद्योगिकियाँ निम्नलिखित हैं:

• स्विचिंग संचालन बुद्धिमत्ता: खोलने और बंद करने के उपकरणों की संचालन स्थिति की निगरानी और निदान;

• द्वितीयक नियंत्रण बुद्धिमत्ता: वितरित आर्किटेक्चर, नेटवर्क-संपर्कित प्रौद्योगिकी और व्यापक निगरानी प्रौद्योगिकी का उपयोग करके सिग्नल अधिग्रहण - सेंसर प्रौद्योगिकी, जैसे रोगोव्स्की वायु-कोर टोरोइडल कोइल्स के लिए भार-संयुक्त वोल्टेज और करंट सेंसर, स्ट्रोक सेंसर, और गैस घनत्व सेंसर;

• अवरोधक प्रदर्शन निगरानी: आंशिक ड