लो-वोल्टेज वैक्यूम सर्किट ब्रेकर के फायदे और अनुप्रयोग

कम वोल्टेज वैक्यूम सर्किट ब्रेकर: फायदे, अनुप्रयोग और तकनीकी चुनौतियाँ

उनके कम वोल्टेज रेटिंग के कारण, कम वोल्टेज वैक्यूम सर्किट ब्रेकर मध्य वोल्टेज प्रकार की तुलना में छोटा संपर्क अंतराल रखते हैं। इस छोटे अंतराल में, अक्षांशीय चुंबकीय क्षेत्र (AMF) की तुलना में अनुप्रस्थ चुंबकीय क्षेत्र (TMF) उच्च शॉर्ट-सर्किट धाराओं को रोकने के लिए बेहतर होता है। जब बड़ी धाराओं को रोका जाता है, तो वैक्यूम आर्क संकीर्ण आर्क मोड में एकत्रित होने की प्रवृत्ति दिखाता है, जहाँ स्थानीय अपघटन क्षेत्र संपर्क सामग्री के क्वथन बिंदु तक पहुंच सकता है।

उचित नियंत्रण के बिना, संपर्क सतह पर गर्म इलाकों से अत्यधिक धातु भाप उत्सर्जित होती है, जो धारा शून्य के बाद अस्थायी विकास वोल्टेज (TRV) के तहत संपर्क अंतराल के डाइएलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन का कारण बन सकती है, जिससे रोकने में विफलता होती है। वैक्यूम इंटरप्टर के अंदर अनुप्रस्थ चुंबकीय क्षेत्र—आर्क स्तंभ के लंबवत—लगाने से संकीर्ण आर्क को संपर्क सतह पर तेजी से घूमने के लिए विवश किया जाता है। यह स्थानीय अपघटन को बहुत कम करता है, धारा शून्य पर अत्यधिक तापमान बढ़ने से रोकता है, और इस प्रकार ब्रेकर की रोकने की क्षमता को बहुत बढ़ाता है।

वैक्यूम सर्किट ब्रेकर के फायदे:

• संपर्क को रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती

• लंबा संचालन जीवन, जिसमें विद्युतीय जीवन लगभग यांत्रिक जीवन के बराबर होता है

• वैक्यूम इंटरप्टर को किसी भी दिशा में स्थापित किया जा सकता है

• शांत संचालन

• आग या विस्फोट का कोई खतरा नहीं; आर्क पूरी तरह से बंद वैक्यूम चेम्बर के अंदर समाविष्ट रहता है, जिससे वे कोयला खदान जैसे खतरनाक, विस्फोट-रोधी पर्यावरण के लिए उपयुक्त होते हैं

• संपर्क तापमान, धूल, आर्द्रता, नमक की मेह, या ऊंचाई जैसी आसपास की पर्यावरणीय स्थितियों से प्रदर्शन प्रभावित नहीं होता

• बहुत छोटे वैक्यूम अंतराल पर उच्च वोल्टेज सहन करने की क्षमता

• धारा रोकने को आम तौर पर पहले धारा शून्य पार पर पूरा किया जाता है

• पर्यावरण-अनुकूल और आसानी से पुनर्चक्रित किया जा सकता है

कम वोल्टेज वैक्यूम सर्किट ब्रेकर नियमित वायु सर्किट ब्रेकर (ACBs) की तरह ही व्यापक संरक्षण, विस्तृत मापन क्षमता, और अधिक मात्रा में निदानात्मक विशेषताएँ साझा करते हैं। हालाँकि, वे उच्च विद्युतीय और यांत्रिक टिकाऊपन, अधिक रेटेड शॉर्ट-सर्किट ब्रेकिंग संचालन, मजबूत आर्क-मिट्टी क्षमता, और वास्तविक "शून्य आर्क फ्लैश" प्रदर्शन जैसी उत्कृष्ट फायदे प्रदान करते हैं।

इन विशेषताओं के कारण वे तीव्र पर्यावरण और उच्च वोल्टेज, निम्न आवृत्ति प्रणालियों जैसे AC690V और 1140V के लिए विशेष रूप से उपयुक्त होते हैं, जो TN, TT, और IT विन्यासों में सामान्यतः पाए जाते हैं—जो फोटोवोल्टाइक और पवन ऊर्जा अनुप्रयोगों में आम होते हैं। वे ट्रांसमिशन नुकसान को कम करने वाली उच्च वोल्टेज संग्राहक प्रणालियों को सक्षम करते हैं। लाइन संरक्षण के अलावा, ये ब्रेकर मोटरों (GB50055 की आवश्यकताओं को पूरा करने) और जनरेटरों (GB755 मानकों को पूरा करने) की रक्षा भी कर सकते हैं, जिससे उपयोगकर्ताओं को एक सुरक्षित, अधिक विश्वसनीय, और व्यापक कम वोल्टेज वितरण संरक्षण समाधान प्रदान किया जाता है।

क्यों कम वोल्टेज अनुप्रयोगों में वैक्यूम सर्किट ब्रेकर व्यापक रूप से इस्तेमाल नहीं किए जाते?

मुख्य कारण संचालन तंत्र की ऊर्जा की महत्वपूर्ण मांग में निहित है:

कम वोल्टेज सर्किट ब्रेकर आम तौर पर हल्के और छोटे घटकों वाले संचालन तंत्र का उपयोग करते हैं। इसके विपरीत, वैक्यूम सर्किट ब्रेकर, विशेष रूप से उच्च-ब्रेकिंग-क्षमता वाले अनुप्रयोगों के लिए, बहुत अधिक संचालन ऊर्जा की आवश्यकता होती है। उनके छोटे संपर्क अंतराल के कारण, आर्क को बुझाने के लिए तीव्र ऊर्जा की आवश्यकता होती है। दोष रोकने के दौरान विद्युत चुंबकीय बलों का सामना करने के लिए, उच्च संपर्क दबाव आवश्यक है। उदाहरण के लिए:

• 31.5kA वैक्यूम ब्रेकर को लगभग 3200N संपर्क बल की आवश्यकता होती है।

• संपर्क के ध्वस्त होने के बाद उचित दबाव बनाए रखने के लिए 4mm का संपर्क यात्रा आवश्यक है।

• इस प्रकार, संपर्क एंगेजमेंट से लेकर पूर्ण बंद करने तक की कुल आवश्यक ऊर्जा वायु सर्किट ब्रेकर की तुलना में बहुत अधिक होती है।

विशिष्ट ऊर्जा आवश्यकताएँ शामिल हैं:

• 40kA ब्रेकर के लिए 45 जूल (संपर्क बल: 4200N)

• 50kA ब्रेकर के लिए 63 जूल (संपर्क बल: 6200N)

इस प्रकार, इन मांगों को पूरा करने के लिए संचालन तंत्र को बहुत ही मजबूत बनाना आवश्यक है। 100kA कम वोल्टेज अनुप्रयोग के लिए, वैक्यूम इंटरप्टर द्वारा आवश्यक ऊर्जा सामान्य कम वोल्टेज संचालन तंत्रों की क्षमता से अधिक होती है।

पूर्ण अपग्रेड की आवश्यकता होती है—बड़े ऊर्जा संचयन स्प्रिंग, स्प्रिंग की विस्तार दौर, आदि। कुछ मौजूदा तंत्रों में न्यूनतम संपीड़न (उदाहरण के लिए, केवल 25mm) होता है, और यहाँ स्प्रिंग की कठोरता बढ़ाने से भी पर्याप्त ऊर्जा नहीं मिल सकती है। इसके बजाय, लंबे स्ट्रोक वाले तंत्रों की आवश्यकता होती है। मध्य वोल्टेज वैक्यूम ब्रेकर में देखा जाता है कि कैम-चालित स्प्रिंग अक्सर 50mm से अधिक विस्तारित होते हैं, जो पर्याप्त ऊर्जा संचयन की सुविधा प्रदान करते हैं। इसके अलावा, उच्च बलों का सामना करने के लिए संचालन तंत्र की समग्र यांत्रिक मजबूती, कठोरता, और दृढ़ता को बढ़ाना आवश्यक है।