सिमुलेटेड पर्यावरण में आउटडोर वैक्यूम सर्किट ब्रेकर्स का व्यवहार
बाहरी वैक्यूम सर्किट ब्रेकर मुख्य रूप से मध्य उच्च वोल्टेज (MHV) खंड में प्रयोग किए जाते हैं। वे वितरण क्षेत्र, विशेष रूप से 11kV और 33kV ग्रिड में एक महत्वपूर्ण घटक के रूप में कार्य करते हैं। इन ब्रेकरों के निर्माण में विभिन्न प्रकार की संयुक्त वस्तुओं का उपयोग किया जाता है। उनमें से, वैक्यूम इंटरपप्टर सबसे महत्वपूर्ण घटक है। बाहरी सर्किट ब्रेकर के लिए, वैक्यूम इंटरपप्टर आमतौर पर चीनी-कांच के आवरण में रखा जाता है।
इन ब्रेकरों को फाइबरग्लास-सुसज्जित रेसिन-डाला ऑपरेटिंग रोड्स के माध्यम से ऑपरेटिंग मेकेनिज्म से जोड़ा जाता है, जो अपनी बारी में धातु-स्टील से बने एक सामान्य गैंग ऑपरेटिंग रोड से जुड़े होते हैं। बाहरी वैक्यूम सर्किट ब्रेकर के ऑपरेटिंग मेकेनिज्म में आमतौर पर एक स्प्रिंग-प्रकार की डिजाइन का उपयोग किया जाता है, जो शीट स्टील के एनक्लोजर में रखा जाता है। विभिन्न सामग्रियों के उपयोग के कारण, इन सामग्रियों की संगतता, डिजाइन और कारीगरी का मूल्यांकन करना आवश्यक है, जहाँ ब्रेकर काम करने के लिए निर्धारित हैं। यह मूल्यांकन बिना किसी त्रुटि के प्रदर्शन की गारंटी देता है और इस प्रकार उनके हिस्से के विद्युत नेटवर्क की स्थिरता को सुनिश्चित करता है।
सर्किट ब्रेकर के लिए पर्यावरणीय परीक्षण, विशेष रूप से कम-तापमान और उच्च-तापमान परीक्षण, IEC 62271 - 100[1] के धारा 6.101.3 के तहत शामिल हैं। ठंडे-वोल्ट क्लाइमेट के लिए, न्यूनतम और अधिकतम मूल्यों के लिए पसंदीदा तापमान श्रेणी -50°C से +40°C है, जबकि बहुत गर्म क्लाइमेट के लिए यह -5°C से +50°C है। 1000 मीटर तक की ऊंचाई पर, कम-तापमान परीक्षण के लिए पसंदीदा न्यूनतम वातावरणीय तापमान -10°C, -25°C, -30°C, और -40°C हैं। बाहरी अनुप्रयोगों में, वैक्यूम सर्किट ब्रेकर के डिजाइन में तेजी से तापमान परिवर्तनों को ध्यान में रखना आवश्यक है। भारत में, कश्मीर, हिमाचल प्रदेश, उत्तराखंड, और सिक्किम जैसे क्षेत्रों में कई स्थानों पर ऐसे तापमान परिवर्तन होते हैं।
तापमान -25°C तक गिर सकता है। ऐसे स्थानों पर, ठंडे परिस्थितियों से संबंधित समस्याएँ विंड चिल और स्नो ब्लिझार्ड जैसी घटनाओं की आवृत्ति से बढ़ जाती हैं। गर्मियों में, भारत के कई हिस्सों में तापमान 50°C तक पहुंच सकता है। बहुत कम या बहुत उच्च तापमान वाले देशों में सर्किट ब्रेकर निर्यात करने वाले निर्माताओं को इन चरम जलवायु परिस्थितियों के तहत अपने उत्पादों के प्रदर्शन का निर्धारण करना चाहिए।
यह पेपर IEC 62271 - 100 के अनुसार अनुकूलित पर्यावरणीय परिस्थितियों के तहत 36 kV-वर्ग के बाहरी वैक्यूम सर्किट ब्रेकर (VCBs) के प्रदर्शन में गहरा गोता लगाता है। यहाँ चर्चा किए गए परीक्षण (a) कम-तापमान परीक्षण और (b) उच्च-तापमान परीक्षण शामिल हैं। इसके अलावा, पेपर 36 kV-वर्ग के बाहरी VCB के ऑपरेटिंग समय, पोलों के बीच समय अंतर, और ऑपरेटिंग मेकेनिज्म का चार्जिंग समय का अध्ययन करता है।
कम-तापमान परीक्षण
बाहरी VCBs के कम-तापमान परिस्थितियों में प्रदर्शन की समझ प्राप्त करने के लिए, IEC - 62271 - 100 में निर्दिष्ट प्रक्रिया को एक संदर्भ के रूप में अपनाया गया था। यह IEC मानक निर्दिष्ट करता है कि एक सामान्य ऑपरेटिंग मेकेनिज्म वाले एकल-आवरण सर्किट ब्रेकरों के लिए, तीन-फेज परीक्षण किए जाने चाहिए। अस्वतंत्र पोलों वाले बहु-आवरण सर्किट ब्रेकरों के लिए, एक पूर्ण पोल का परीक्षण किया जा सकता है। जहाँ परीक्षण सुविधाओं की सीमाएं मौजूद होती हैं, बहु-आवरण सर्किट ब्रेकरों को निम्नलिखित विकल्पों में से एक या अधिक का उपयोग करके परीक्षण किया जा सकता है, जब तक कि परीक्षण सेटअप में सर्किट ब्रेकर की यांत्रिक ऑपरेटिंग स्थितियाँ सामान्य स्थितियों से अधिक अनुकूल न हों:
परीक्षण के दौरान, सर्किट ब्रेकर की किसी भी रखरखाव, भाग की प्रतिस्थापना, या फिर से समायोजन की अनुमति नहीं है। जब तक सर्किट ब्रेकर की डिजाइन में एक गर्मी का स्रोत आवश्यक नहीं हो, सर्किट ब्रेकर के लिए तरल या गैस की आपूर्ति परीक्षण हवा के तापमान पर होनी चाहिए।
ब्रेकर के निम्नलिखित संचालन विशेषताओं का परीक्षण किया जाना चाहिए:
बंद करने का समय
खोलने का समय
पोलों के बीच समय अंतर
एक पोल के इकाइयों के बीच समय फैलाव (यदि बहु-पोल परीक्षित हो)
ऑपरेटिंग डिवाइस का फिर से चार्जिंग समय
नियंत्रण सर्किट की खपत
ट्रिपिंग डिवाइस की खपत और शंट रिलीज़ की रिकॉर्डिंग
बंद और खोलने की कमांड इंपल्स की अवधि
संभव होने पर टाइटनेस परीक्षण
संभव होने पर गैस दबाव
मुख्य सर्किट का प्रतिरोध
समय-यात्रा चार्ट
इन विशेषताओं को निम्नलिखित में रिकॉर्ड किया जाना चाहिए:
VCBs के लिए दबाव-बदले गए पैरामीटर लागू नहीं होते क्योंकि कंटैक्टर वैक्यूम बोतलों में स्थित होता है और यह वैक्यूम इंटरपप्टर असेंबली बाहरी अनुप्रयोग के लिए हवा-इन्सुलेटेड चीनी-कांच के आवरण में एनकैप्सुलेटेड होती है।
कम-तापमान परीक्षण के लिए परीक्षण अनुक्रम IEC 62271 - 100 के धारा 6.101.3.3 में परिभाषित है। प्रारंभिक संचालन विशेषताएं [1.4] 20 ± 5°C पर सर्किट ब्रेकर को रखने के बाद विशेषताएं प्राप्त की जाती हैं। प्रारंभिक परीक्षण के बाद सर्किट ब्रेकर को बंद स्थिति में रखा जाता है और तापमान तापमान श्रेणी के अनुसार न्यूनतम वातावरणीय हवा तापमान तक घटा दिया जाता है। ब्रेकर 24 घंटे तक बंद स्थिति में रखा जाता है और एंटी-कंडेंसेशन हीटर चालू रहते हैं। 24 घंटे के बाद सर्किट ब्रेकर को अंकित पावर वोल्टेज मानों पर खोला और बंद किया जाता है। खोलने और बंद करने का समय रिकॉर्ड किया जाता है ताकि कम-तापमान संचालन विशेषताएं स्थापित की जा सकें। फिर एंटी-कंडेंसेशन हीटर की आपूर्ति निर्माता द्वारा निर्दिष्ट समय (t₁) के लिए छोड़ दी जाती है, जो दो घंटे की न्यूनतम सीमा होती है। इस अंतराल के दौरान, अलार्म स्वीकार्य हैं लेकिन लॉकआउट स्वीकार्य नहीं हैं। समय t₁ के बाद ब्रेकर को खोला जाता है और खोलने का समय रिकॉर्ड किया जाता है। संभव होने पर, यांत्रिक यात्रा विशेषताएं भी मापी जाती हैं ताकि अवरोधन क्षमता का मूल्यांकन किया जा सके।
ब्रेकर 24 घंटे तक खुली स्थिति में रहेगा, इसके बाद ब्रेकर को बंद और खोला जाएगा। फिर 50 CO ऑपरेशन किए जाते हैं, जिनमें पहले तीन CO ऑपरेशन किसी देरी के बिना किए जाते हैं। शेष CO ऑपरेशन C - tₑ - O - tₑ के रूप में किए जाते हैं। समय tₑ ऑपरेशनों के बीच की अवधि है। प्रत्येक चक्र या अनुक्रम के लिए 3-मिनट का अंतराल दिया जाएगा। 50 CO ऑपरेशनों के पूरा होने के बाद जलवायु परीक्षण चेम्बर का तापमान 10 K/घंटे की दर से बढ़ाया जाता है। अंतराल के दौरान, C - tₑ - O - tₑ और O - tₑ - C - tₑ - O ऑपरेशन इस प्रकार किए जाते हैं कि ब्रेकर ऑपरेशन अनुक्रमों के बीच 30 मिनट की अवधि के लिए बंद और खुली स्थिति में रहता है। सर्किट ब्रेकर वातावरणीय तापमान पर स्थिर होने के बाद 20 ± 5°C पर संचालन विशेषताओं का दोहरा माप किया जाता है 20 ± 5°C पर प्रारंभिक विशेषताओं की तुलना के लिए।
CPRI लगभग दस वर्षों से 36 kV तक के मध्य-उच्च वोल्टेज (MHV) स्विचगियर पर कम-और उच्च-तापमान परीक्षण कर रहा है। चित्र 1 उच्च-और कम-तापमान परीक्षण के लिए परीक्षण चेम्बर में स्थापित बाहरी 36 kV वैक्यूम सर्किट ब्रेकर (VCB) की एक आम परीक्षण व्यवस्था दिखाता है।
36 kV-वर्ग के बाहरी VCB के लिए कम-और उच्च-तापमान परीक्षण के दौरान प्राप्त प्रयोगशाला परिणाम प्रस्तुत किए गए हैं। परीक्षित VCBs स्प्रिंग ऑपरेटिंग मेकेनिज्म से सुसज्जित थे।
उच्च-तापमान परीक्षण +55°C पर किया गया था, और कम-तापमान परीक्षण -10°C और -25°C पर किए गए थे। VCB के प्रदर्शन का विश्लेषण करने के लिए निम्नलिखित विशेषताएं जांची गई थीं:
बंद और खोलने का समय (संचालन समय)：बंद करने का समय उस समय का अंतराल परिभाषित किया जाता है जब सर्किट ब्रेकर खुली स्थिति में होता है, बंद करने की सर्किट को ऊर्जा दी जाती है, और सभी पोलों में कंटैक्टर छूते हैं।सर्किट ब्रेकर के खोलने का समय उस समय का अंतराल परिभाषित किया जाता है जब सर्किट ब्रेकर बंद स्थिति में होता है, खोलने की रिलीज़ को ऊर्जा दी जाती है, और सभी पोलों में आर्किंग कंटैक्टर अलग हो जाते हैं।
आयतनिक डेटा प्राप्त करने के लिए, सभी तीन पोलों के संचालन समयों का औसत मूल्य तुलना के लिए विचार किया जाता है। क्योंकि पोलों के बीच समय फैलाव की तुलना की गई है, व्यक्तिगत पोलों के अधिकतम और न्यूनतम समय के बीच का अधिकतम परिवर्तन स्वचालित रूप से प्रतिनिधित्व किया जाता है।
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