10kV वैक्यूम सर्किट ब्रेकर का अनुप्रयोग

वेक्यूम की इनसुलेशन विशेषताएँ

वेक्यूम में बहुत शक्तिशाली इनसुलेशन गुण होते हैं। वेक्यूम सर्किट ब्रेकर में, गैस बहुत ही दुर्लभ होती है, और गैस के अणुओं का माध्य स्वतंत्र पथ बहुत लंबा होता है, जिससे आपसी टकराव की संभावना बहुत कम रहती है। इसलिए, टकराव के कारण होने वाला आयनन वेक्यूम फास में ब्रेकडाउन का मुख्य कारण नहीं होता। बजाय इसके, उच्च-तीव्रता वाले विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में इलेक्ट्रोड से निकलने वाले धातु अणुओं के कारण इनसुलेशन फेल होता है।

वेक्यूम फास में इनसुलेशन की ताकत न केवल फास के आकार और विद्युत क्षेत्र की समानता से संबंधित होती है, बल्कि इलेक्ट्रोड सामग्री और इसकी सतह की स्थिति से भी गहराई से प्रभावित होती है। जब वेक्यूम फास अपेक्षाकृत छोटा होता है (2-3 मिलीमीटर की सीमा में), तो यह उच्च-दबाव वाली हवा और SF6 गैस से अधिक इनसुलेशन गुण होते हैं। इसी कारण वेक्यूम सर्किट ब्रेकर में कंटेक्ट फास आमतौर पर बड़ा नहीं होता।

इलेक्ट्रोड सामग्री का ब्रेकडाउन वोल्टेज पर प्रभाव मुख्य रूप से सामग्री की यांत्रिक ताकत (टेंशनल स्ट्रेंथ) और धातु सामग्री के पिघलने के बिंदु से प्रतिबिंबित होता है। टेंशनल स्ट्रेंथ और पिघलने का बिंदु जितना ऊँचा होगा, वेक्यूम में इलेक्ट्रोड की इनसुलेशन ताकत उतनी ही ऊँची होगी।

प्रयोगों ने दिखाया है कि वेक्यूम का स्तर जितना ऊँचा होगा, गैस फास का ब्रेकडाउन वोल्टेज उतना ही ऊँचा होगा। लेकिन 10⁻⁴ टोर से ऊपर, यह लगभग निरंतर रहता है। इसलिए, वेक्यूम आर्क-मिटटिंग चेम्बर की इनसुलेशन ताकत को बनाए रखने के लिए, वेक्यूम का स्तर 10⁻⁴ टोर से नीचे नहीं होना चाहिए।

वेक्यूम में आर्क का निर्माण और विनाश

वेक्यूम आर्क, पहले से अध्ययन किए गए गैस आर्क डिस्चार्ज घटनाओं से बहुत अलग होते हैं। गैस का आयनन आर्क उत्पादन का मुख्य कारण नहीं होता। बजाय इसके, वेक्यूम आर्क डिस्चार्ज कंटेक्ट इलेक्ट्रोड से निकलने वाले धातु वाष्प में बनता है। इसके अलावा, आर्क की विशेषताएँ बंद करने वाले विद्युत की मात्रा पर निर्भर करती हैं। आमतौर पर, हम उन्हें निम्न-विद्युत वेक्यूम आर्क और उच्च-विद्युत वेक्यूम आर्क में विभाजित करते हैं।

निम्न-विद्युत वेक्यूम आर्क: जब वेक्यूम में कंटेक्ट टूटते हैं, तो उच्च घनत्व वाले कैथोड स्पॉट्स जो विद्युत और ऊर्जा के साथ बनते हैं, बन जाते हैं। इन कैथोड स्पॉट्स से बहुत सारा धातु वाष्प उत्पन्न होता है, जहाँ धातु अणुओं और आवेशित कणों का घनत्व बहुत ऊँचा होता है, और आर्क इस परिवेश में जलता है। इसके साथ ही, आर्क कॉलम में धातु वाष्प और आवेशित कण लगातार बाहर विस्तारित होते रहते हैं, और इलेक्ट्रोड नए कणों को उत्पन्न करते रहते हैं ताकि आर्क को टिकाए रखा जा सके। जब विद्युत शून्य से गुजरता है, तो आर्क की ऊर्जा कम हो जाती है, इलेक्ट्रोड का तापमान घटता है, वाष्पीकरण का प्रभाव कम हो जाता है, आर्क कॉलम में कणों का घनत्व कम हो जाता है, और अंत में, जब विद्युत शून्य से गुजरता है, कैथोड स्पॉट्स लुप्त हो जाते हैं, जिससे आर्क विनष्ट हो जाता है। कभी-कभी, यदि वाष्पीकरण का प्रभाव आर्क कॉलम के विस्तार की दर को नहीं बनाए रख पाता, तो आर्क अचानक विनष्ट हो जाता है, जिससे विद्युत का चूर्णन हो जाता है।

उच्च-विद्युत वेक्यूम आर्क: जब बड़ी विद्युत को टूटाने की कोशिश की जाती है, तो वेक्यूम आर्क की ऊर्जा बढ़ जाती है, और एनोड भी गंभीर रूप से गर्म हो जाता है, जिससे एक मजबूत आर्क कॉलम बनता है। इसके साथ ही, इलेक्ट्रोडाइनामिक बल का प्रभाव अधिक उभरता है। इसलिए, उच्च-विद्युत वेक्यूम आर्कों के लिए, कंटेक्ट के बीच का चुंबकीय क्षेत्र वितरण आर्क की स्थिरता और आर्क-मिटटिंग प्रदर्शन पर निर्णायक प्रभाव डालता है। यदि विद्युत बहुत बड़ा हो, और सीमा विद्युत को टूटाने की सीमा से अधिक हो, तो बंद करने में विफलता होती है। इस समय, कंटेक्ट गंभीर रूप से गर्म हो जाते हैं, और विद्युत शून्य से गुजरने के बाद भी वाष्पीकरण जारी रहता है, और इलेक्ट्रिकल इनसुलेटर को बहाल करना कठिन हो जाता है, जिससे विद्युत को टूटाना असंभव हो जाता है।

सर्किट ब्रेकर की संरचना और कार्य सिद्धांत

zw27-12 के उदाहरण से, इसकी संरचना और कार्य सिद्धांत को निम्नलिखित रूप से विस्तार से समझाया गया है।

सर्किट ब्रेकर का मुख्य शरीर इनसुलेशन सिस्टम, नलिकाएँ, और आवरण सहित एक चालक पथ से बना होता है। इसमें तीन-फेज सामान्य बॉक्स संरचना होती है। चालक पथ आगमन और निकासी चालक रॉड, आगमन और निकासी इनसुलेशन सपोर्ट, चालक क्लैंप, लचीले कनेक्शन, और वेक्यूम आर्क-मिटटिंग चेम्बर से बना होता है। यह तंत्र इलेक्ट्रिक ऊर्जा संचय और इलेक्ट्रिक खोलने-बंद करने की सुविधा देता है, साथ ही मैनुअल ऑपरेशन की सुविधा भी होती है। पूरी संरचना बंद करने के स्प्रिंग, ऊर्जा संचय सिस्टम, ओवर-करंट ट्रिप डिवाइस, खोलने-बंद करने के कोइल, मैनुअल खोलने-बंद करने की सिस्टम, सहायक स्विच, और ऊर्जा संचय संकेतक जैसे घटकों से बनी होती है।

वेक्यूम सर्किट ब्रेकर उस घटना का उपयोग करता है जब उच्च-वेक्यूम वातावरण में विद्युत शून्य से गुजरता है, प्लाज्मा तेजी से विस्तारित हो जाता है, जिससे आर्क विनष्ट हो जाता है और विद्युत को टूटाने का लक्ष्य पूरा हो जाता है।

सर्किट ब्रेकर की डिबगिंग

खुलने की दूरी और ओवर-ट्रैवल

सर्किट ब्रेकर की खुलने की दूरी और ओवर-ट्रैवल की माप: सर्किट ब्रेकर के खुले और बंद स्थिति में मापे गए x-मानों का अंतर सर्किट ब्रेकर की खुलने की दूरी होती है, और मापे गए y-मानों का अंतर सर्किट ब्रेकर की ओवर-ट्रैवल होती है। इसका समायोजन इनसुलेटिंग ऑपरेटिंग रॉड या मैकेनिकल शाफ्ट और मुख्य शाफ्ट के बीच के कनेक्टिंग रॉड को लंबा या छोटा करके किया जाता है।

खोलने-बंद करने की मैकेनिज्म की समायोजन

• रोकिंग आर्म और हाफ-शाफ्ट के बीच का एंगेजमेंट 1.5-2.5mm होना चाहिए, जिसे स्क्रू से समायोजित किया जा सकता है।

• जब ट्रांसमिशन स्लीव अधिकतम कोण पर घूमता है, तो रोकिंग आर्म और हाफ-शाफ्ट के बीच 1.5-2mm का अंतर होना चाहिए। यह सुनिश्चित करता है कि जब ट्रांसमिशन स्लीव बंद स्थिति में वापस आता है, तो रोकिंग आर्म हाफ-शाफ्ट पर ऑटोमैटिकली लॉक हो जाता है, और इसे स्क्रू से समायोजित किया जा सकता है।

• सहायक स्विच का कन्वर्जन सही और विश्वसनीय होना चाहिए, जिसे सहायक स्विच के टॉगल आर्म की स्थिति और लीवर की लंबाई को समायोजित करके प्राप्त किया जा सकता है।

• ऊर्जा संचय की प्रक्रिया के दौरान, जब रैकेट अंतिम दांत के उच्चतम बिंदु पर पहुँचता है, तो यह सुनिश्चित किया जाना चाहिए कि ऊर्जा संचय स्लीव पर टॉगल आर्म ट्रैवल स्विच के कंटेक्ट को विश्वसनीय रूप से स्विच कर सके ताकि मोटर की विद्युत आपूर्ति कट जाए। इसे ट्रैवल स्विच की ऊपर-नीचे, आगे-पीछे की स्थिति को समायोजित करके प्राप्त किया जा सकता है।

• खोलने-बंद करने के स्प्रिंग की प्री-स्ट्रेच लंबाई को समायोजित करें ताकि सर्किट ब्रेकर का विश्वसनीय खोलना-बंद करना सुनिश्चित किया जा सके और खोलने-बंद करने की गति निर्धारित मान पर पहुँच जाए।

सर्किट ब्रेकर की नियंत्रण सर्किट

ग्रामीण विद्युत ग्रिड में अधिकांश 35kV मानकीकृत सबस्टेशन में, नियंत्रण बसबार को बंद करने की बसबार से अलग करने का सिद्धांत अपनाया जाता है। पहाड़ी क्षेत्रों में आमतौर पर बारिश, बिजली और तेज हवा के कारण बहुत से ट्रिपिंग और स्विच के बंद करने की संख्या बढ़ जाती है, जिससे स्विच के बंद करने की कुंडलियाँ बहुत आसानी से जल जाती हैं। यहाँ, मैं नियंत्रण सर्किट में एक छोटे से सुधार का सुझाव देता हूँ।

सर्किट ब्रेकर के ऊर्जा संचय ट्रैवल स्विच के एक जोड़े के आम रूप से खुले कंटेक्ट और सर्किट ब्रेकर के सहायक आम रूप से बंद कंटेक्ट और बंद करने की कुंडली के बीच श्रृंखला में जोड़ें। इस प्रकार, जब सर्किट ब्रेकर ऊर्जा संचयित नहीं होता (ऊर्जा संचयित नहीं होता), तो बंद करने की क्रिया को नहीं किया जा सकता। यह सुनिश्चित करता है कि बिना ऊर्जा संचयित होने के बंद करने की क्रिया नहीं की जा सकती, जिससे बंद करने की सर्किट चालू रहने और बंद करने की कुंडली जलने की स्थिति से बचा जा सकता है।

इसके साथ, वायरिंग की प्रक्रिया के दौरान, ऊर्जा संचय ट्रैवल स्विच के कंटेक्ट पर बंद करने की बसबार और नियंत्रण बसबार के ध्रुवों को संगत रखना आवश्यक है। यह सुनिश्चित करता है कि स्विच ऊर्जा संचय के दौरान बंद करने की सर्किट में चार्जिंग के कारण ट्रैवल स्विच को छेद नहीं किया जा सकता, जिससे नियंत्रण फ्यूज फ्यूज या नियंत्रण एयर स्विच ट्रिप हो सकता है। यह बिंदु इंटीग्रेटेड ऑटोमेटेड सबस्टेशन में विशेष ध्यान देने वाला है।

संचालन, रखरखाव और परीक्षण परीक्षण

वेक्यूम सर्किट ब्रेकरों में छोटा आर्किंग समय, उच्च इनसुलेशन ताकत, और अपेक्षाकृत लंबा विद्युत जीवन होता है। छोटी कंटेक्ट खुलने की दूरी और ओवर-ट्रैवल, और न्यूनतम संचालन ऊर्जा के साथ, ये लंबा यांत्रिक जीवन भी उपभोग करते हैं। दैनिक संचालन के दौरान, रखरखाव की जरूरत बहुत कम होती है। मुख्य रूप से, यह आवश्यक है कि यांत्रिक भागों की खराबी की जाँच की जाए, ताकि फास्टनर ढीले न हों, इनसुलेशन सतह के धूल को साफ किया जाए, और गतिशील भागों पर कुछ ग्रीस ल