LTB विरुद्ध DTB विरुद्ध GIS: उच्च वोल्टता सर्किट ब्रेकर की तुलना

उच्च-वोल्टेज सर्किट ब्रेकर का मूलभूत अर्थ, सादे शब्दों में, यह है कि सामान्य परिस्थितियों में, इसका उपयोग सर्किट, फीडर, या विशिष्ट लोड—जैसे ट्रांसफॉर्मर या कैपेसिटर बैंक से जुड़े—खोलने (इंटररप्ट, ट्रिप) और बंद करने (मेक, रीक्लोज) के लिए किया जाता है। जब पावर सिस्टम में फ़ॉल्ट होता है, तो संरक्षण रिले सर्किट ब्रेकर को लोड करंट या शॉर्ट-सर्किट करंट को इंटररप्ट करने के लिए सक्रिय करते हैं, जिससे पावर सिस्टम का सुरक्षित संचालन सुनिश्चित होता है। 

उच्च-वोल्टेज सर्किट ब्रेकर एक प्रकार का उच्च-वोल्टेज स्विचिंग डिवाइस है—जिसे आमतौर पर "उच्च-वोल्टेज स्विच" भी कहा जाता है—और यह एक सबस्टेशन की मुख्य उपकरणों में से एक है। हालांकि, उच्च-वोल्टेज सबस्टेशनों की गंभीर सुरक्षा आवश्यकताओं के कारण, कर्मचारी आमतौर पर सबस्टेशन में प्रवेश करके इन उपकरणों के निकट या शारीरिक रूप से इन तक पहुंच नहीं पाते। दैनिक जीवन में, आमतौर पर दूर से ही उच्च-वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनें दिखाई देती हैं और ऐसे स्विचों को देखने या छूने का अवसर बहुत कम मिलता है।

तो, उच्च-वोल्टेज सर्किट ब्रेकर वास्तव में कैसा दिखता है? आज, हम आम वर्गीकरण और सर्किट ब्रेकर के संरचनात्मक प्रकारों पर थोड़ा विस्तार से चर्चा करेंगे। दैनिक जीवन में मिलने वाले निम्न-वोल्टेज स्विचों के विपरीत, जो आमतौर पर केवल हवा का उपयोग आर्क-क्वेंचिंग मीडियम के रूप में करते हैं, उच्च-वोल्टेज सर्किट ब्रेकरों में विद्युत सुरक्षा, इन्सुलेशन की ताकत, और प्रभावी आर्क विनाश के लिए बहुत उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता होती है, और इसलिए इनके लिए विशेष आर्क-क्वेंचिंग मीडियम की आवश्यकता होती है। (इन्सुलेशन मीडियम के बारे में अधिक विवरणों के लिए, कृपया हमारे आगामी लेखों को देखें।)

उच्च-वोल्टेज सर्किट ब्रेकरों के लिए दो मुख्य वर्गीकरण विधियाँ हैं:

1. आर्क-क्वेंचिंग मीडियम के आधार पर वर्गीकरण:

(1) ऑयल सर्किट ब्रेकर: इसे बल्क-ऑयल और मिनिमम-ऑयल टाइप में और विभाजित किया जा सकता है। दोनों में, कंटैक्ट ऑयल में खुलते और बंद होते हैं, जिसमें ट्रांसफॉर्मर ऑयल का उपयोग आर्क-क्वेंचिंग मीडियम के रूप में किया जाता है। सीमित प्रदर्शन के कारण, ये प्रकार बड़े पैमाने पर फेज़-आउट कर दिए गए हैं।

(2) SF₆ या पर्यावरण-अनुकूल गैस सर्किट ब्रेकर: इनमें सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF₆) या अन्य पर्यावरण-अनुकूल गैसों का उपयोग इन्सुलेशन और आर्क-क्वेंचिंग मीडियम के रूप में किया जाता है।

(3) वैक्यूम सर्किट ब्रेकर: कंटैक्ट वैक्यूम में खुलते और बंद होते हैं, जहाँ आर्क विनाश वैक्यूम की स्थितियों में होता है।

(4) सॉलिड-क्वेंच सर्किट ब्रेकर: इनमें ठोस आर्क-क्वेंचिंग सामग्री का उपयोग किया जाता है, जो आर्क की उच्च तापमान पर विघटित होकर गैस उत्पन्न करती है, जो आर्क को विनष्ट करती है।

(5) कंप्रेस्ड-एयर सर्किट ब्रेकर: इनमें उच्च दबाव वाली कंप्रेस्ड हवा का उपयोग आर्क को बाहर निकालने के लिए किया जाता है।

(6) मैग्नेटिक-ब्लो सर्किट ब्रेकर: इनमें हवा में चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग आर्क को आर्क चूट में ले जाने, फैलाने, ठंडा करने और विनष्ट करने के लिए किया जाता है।

वर्तमान में, उच्च-वोल्टेज सर्किट ब्रेकर मुख्य रूप से गैसों—जैसे SF₆ या पर्यावरण-अनुकूल विकल्पों—का उपयोग इन्सुलेशन और आर्क-क्वेंचिंग मीडियम के रूप में करते हैं। मध्य-वोल्टेज स्तर पर, वैक्यूम सर्किट ब्रेकर बाजार में आधिपत्य रखते हैं। वैक्यूम तकनीक 66 kV और 110 kV वोल्टेज स्तरों तक फैल चुकी है, जहाँ वैक्यूम सर्किट ब्रेकर पहले से ही विकसित और तैनात किए गए हैं।

2. स्थापना स्थान के आधार पर वर्गीकरण:

इंडोर-टाइप और आउटडोर-टाइप।

इसके अलावा, भू से संबंधित इन्सुलेशन विधि के आधार पर, उच्च-वोल्टेज सर्किट ब्रेकरों को तीन संरचनात्मक प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:

1) लाइव-टैंक सर्किट ब्रेकर (LTB):
इसे सिर्फ LTB भी कहा जाता है। परिभाषा के अनुसार, यह एक सर्किट ब्रेकर है, जिसमें इंटररप्टर चैंबर भू से इन्सुलेटेड एन्क्लोजर में स्थित होता है। संरचनात्मक रूप से, इसमें पोस्ट-टाइप इन्सुलेटर डिजाइन होता है। इंटररप्टर उच्च संभावित पर होता है, पोर्सलेन या कंपोजिट इन्सुलेटर में बंद रहता है, और सपोर्ट इन्सुलेटर के माध्यम से भू से इन्सुलेटेड रहता है।

मुख्य फायदे: अधिक वोल्टेज रेटिंग प्राप्त करने के लिए, एक से अधिक इंटररप्टर यूनिट्स को श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है और सपोर्ट इन्सुलेटर की ऊंचाई बढ़ाई जा सकती है। यह अपेक्षाकृत कम लागत वाला है।

LTB पर आधारित उपकरण एयर-इन्सुलेटेड स्विचगियर (AIS) बनाते हैं, और AIS से बनाए गए सबस्टेशन को AIS सबस्टेशन कहा जाता है। ये कम निवेश और सरल रखरखाव की पेशकश करते हैं, लेकिन बड़े भू-क्षेत्र की आवश्यकता होती है और अक्सर रखरखाव की आवश्यकता होती है। ये ग्रामीण या पहाड़ी क्षेत्रों के लिए अच्छे होते हैं, जहाँ जगह अधिक, पर्यावरणीय शर्तें अनुकूल होती हैं, और बजट सीमित होता है।

2) डेड-टैंक सर्किट ब्रेकर (DTB):
इसे डीटीबी भी कहा जाता है। इसकी परिभाषा एक सर्किट ब्रेकर के रूप में है, जिसमें इंटररप्टर चैंबर भू से जुड़े धातु के टैंक में बंद होता है। चालक मार्ग बुशिंग्स के माध्यम से बाहर निकलता है।

महत्वपूर्ण रूप से, LTB और DTB के बीच मूल अंतर भू से जुड़ने में है: DTB में, टैंक भू संभावित पर होता है।

फायदे में शामिल हैं: बुशिंग्स पर डायरेक्ट करंट ट्रांसफॉर्मर (CTs) को सीधे इंटीग्रेट किया जा सकता है, संक्षिप्त संरचना, LTB की तुलना में बहुत कम भू-क्षेत्र, बेहतर पर्यावरणीय उत्तेजिता (कठिन परिस्थितियों के लिए उपयुक्त), और निम्न केंद्र भार—जो बेहतर भूकंप प्रदर्शन का परिणाम है। मुख्य दोष है उच्च लागत।

DTB पर आधारित स्विचगियर को हाइब्रिड गैस-इन्सुलेटेड स्विचगियर (HGIS) कहा जाता है, और इससे बना सबस्टेशन HGIS सबस्टेशन कहलाता है।

3) पूरी तरह से बंद संयुक्त संरचना – गैस-इन्सुलेटेड धातु-बंद स्विचगियर, जिसे उच्च-वोल्टेज अनुप्रयोगों में आमतौर पर GIS (गैस-इन्सुलेटेड स्विचगियर) कहा जाता है। यह शब्द ऐसे उपकरणों को व्यापक रूप से कवर करता है। सर्किट ब्रेकर घटक स्वयं को भी GCB (गैस-इन्सुलेटेड सर्किट ब्रेकर) कहा जा सकता है।

जबकि DTB के समान इंटररप्टर बंद होता है, GIS इसमें अंतर है कि यह न केवल सर्किट ब्रेकर बल्कि अन्य आवश्यक सबस्टेशन घटकों—जैसे डिसकनेक्टर, अर्थिंग स्विच, इंस्ट्रूमेंट ट्रांसफॉर्मर, सर्ज आरेस्टर, और बसबार—को भी शामिल करता है, सभी भू से जुड़े धातु के एन्क्लोजर में बंद रहते हैं, जो दबाव वाली SF₆ (या वैकल्पिक इन्सुलेशन गैस) से भरे होते हैं। बाहरी ओवरहेड लाइनों के साथ कनेक्शन बुशिंग्स या विशेष गैस कंपार्टमेंट्स के माध्यम से किया जाता है।

इस तरह से बनाए गए सबस्टेशन को GIS सबस्टेशन (या IEEE मानकों के अनुसार गैस-इन्सुलेटेड सबस्टेशन) कहा जाता है। GIS शहरी क्षेत्रों में उपयुक्त है, जहाँ भू-क्षेत्र महंगा होता है, या बड़े हाइड्रोपावर या परमाणु संयंत्र जैसी महत्वपूर्ण सुविधाओं के लिए, जहाँ अत्यधिक विश्वसनीयता की आवश्यकता होती है।

अब, उच्च-वोल्टेज सर्किट ब्रेकर प्रकारों—LTB, DTB, GCB—और संबंधित सबस्टेशन विन्यासों—AIS, HGIS, GIS—के बीच के अंतर स्पष्ट हो गए होंगे।