10kV आउटडोर वैक्यूम सर्किट ब्रेकर की इन्सुलेशन प्रदर्शन विश्लेषण

परिचय

वाक्यों का विरोधक एक वाक्यों के विभाजक में सबसे महत्वपूर्ण घटक है। इसमें बड़ी विरोधन क्षमता, अधिक ऑपरेशन की क्षमता, उत्कृष्ट आर्क-निर्मूलन प्रदर्शन, प्रदूषण नहीं, और छोटा आकार जैसे कई फायदे हैं। जैसे-जैसे वाक्यों के विभाजक उच्च वोल्टेज स्तर की ओर विकसित हो रहे हैं, बाहरी वाक्यों के विरोधकों के आंतरिक और बाहरी इन्सुलेशन प्रदर्शन पर गहन शोध की आवश्यकता बढ़ रही है।

विरोधक के अंदर की विद्युत क्षेत्र वितरण वाक्यों के विभाजक के इन्सुलेशन प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है। असमान विद्युत क्षेत्र वितरण वाक्यों के बीच की खाली जगह के विस्तार का कारण बन सकता है, जिसके परिणामस्वरूप विभाजक का खुलना विफल हो सकता है। वाक्यों के विरोधक के अंदर ग्रेडिंग शील्ड की स्थापना करके आंतरिक विद्युत क्षेत्र वितरण को समान बनाया जा सकता है, जिससे वाक्यों के विरोधक की संरचना अधिक विवेकपूर्ण और संकुचित हो जाती है।

हालांकि, शील्ड का जोड़ना विरोधक के अंदर के विद्युत क्षेत्र वितरण में भी परिवर्तन लाता है। विरोधक के इन्सुलेशन प्रदर्शन की सटीक सत्यापन और शील्ड के विद्युत क्षेत्र वितरण पर प्रभाव का विश्लेषण करने के लिए, बाहरी वाक्यों के विभाजक के विद्युत क्षेत्र का संख्यात्मक विश्लेषण करना उत्पाद की विश्वसनीयता की पुष्टि करने का एक महत्वपूर्ण चरण है।

इसलिए, यह पेपर घरेलू स्विच उत्पादन उद्योगों द्वारा स्वतंत्र रूप से विकसित और निर्मित नए प्रकार के 10kV बाहरी उच्च-वोल्टेज AC वाक्यों के विभाजक की इन्सुलेशन संरचना का विश्लेषण और डिजाइन करता है।

जब वाक्यों के विभाजक का इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र विश्लेषण किया जाता है, तो मॉडल की सीमाओं पर वोल्टेज लगाया जाता है, और मॉडल की संरचना के अनुसार टेट्राहेड्रल मेशिंग तत्वों का उपयोग किया जाता है। ग्रिड का मेशिंग बुद्धिमत्ता से किया जाता है। चूंकि वाक्यों के विभाजक में अक्ष-सममित संरचना होती है, तो वाक्यों के विरोधक को त्रि-आयामी निर्देशांक प्रणाली के X-अक्ष के अनुदिश काटा जाता है। बुद्धिमत्ता से मेशिंग का उपयोग करने का लाभ यह है कि ग्राफ के वक्रता में बड़े बदलाव वाले क्षेत्रों में ग्रिड विभाजन बहुत घना होता है, जबकि अधिक नियमित संरचना वाले क्षेत्रों में ग्रिड घनत्व अपेक्षाकृत कम होता है।

विभाजक के संपर्क के दो कार्य अवस्थाओं, अर्थात् विभाजन और बंद करने की स्थितियों, और विभाजन की प्रक्रिया के दौरान संपर्कों के विभिन्न खुले दूरी के आधार पर, वाक्यों के विरोधक पर विद्युत क्षेत्र विश्लेषण क्रमशः किया जाता है। विद्युत क्षेत्र वितरण की विशेषताओं और क्षेत्र ताकत के संकेंद्रण के बिंदुओं का निर्धारण किया जाता है। क्षेत्र ताकत के संकेंद्रण के बिंदु इस पेपर के विश्लेषण के महत्वपूर्ण क्षेत्र हैं। विभिन्न भिन्न परिस्थितियों के तहत प्राप्त किए गए विद्युत क्षेत्र के परिणामों की तुलना की जाती है।

आकृति 1 वाक्यों के विरोधक का आंतरिक विस्तृत संरचना आरेख

आकृति 1 - स्थिर अंतिम कवर प्लेट; 2 - मुख्य शील्डिंग कवर; 3 - संपर्क; 4 - बेलोस; 5 - गतिशील अंतिम कवर प्लेट; 6 - स्थिर चालक रॉड; 7 - इन्सुलेटिंग हाउसिंग; 8 - गतिशील चालक रॉड

गणना के परिणाम और विश्लेषण

यह पेपर निर्धारित बिजली चालक टेढ़ी टकराव टिकाऊ वोल्टेज के तहत अलग-अलग विभाजन बिंदुओं के बीच के इन्सुलेशन प्रदर्शन की जांच करता है। विभाजक के स्थिर संपर्क पर 125 kV का उच्च वोल्टेज लगाया जाता है, और गतिशील संपर्क पर 0 का शून्य संभावित लगाया जाता है। संपर्क खुले दूरी 50%, 80% और 100% के रूप में विभाजक के पूरे संभावित वितरण प्राप्त किए जाते हैं। संभावित का इकाई V है, और विद्युत क्षेत्र ताकत की इकाई V/m है।

वाक्यों के विरोधक में शील्डिंग कवर की उपस्थिति के कारण, विद्युत क्षेत्र विकृति रोकी जाती है, जिसके परिणामस्वरूप संपर्क के निकट क्षेत्र में बहुत समान और सममित वोल्टेज वितरण होता है। शील्डिंग कवर पर तैरता संभावित लगभग 60 kV है।

• वाक्यों के विरोधक का 50% संपर्क खुले दूरी पर संभावित वितरण

• वाक्यों के विरोधक का 80% संपर्क खुले दूरी पर संभावित वितरण

•  वाक्यों के विरोधक का 100% संपर्क खुले दूरी पर संभावित वितरण

आकृति 2 में, (a) - (c) उपरोक्त तीन अलग-अलग संपर्क खुले दूरियों के तहत वाक्यों के विरोधक में विद्युत क्षेत्र ताकत वितरण के रंगीन नक्शे हैं।

50% संपर्क खुले दूरी पर वाक्यों के विभाजक के लिए, अधिकतम विद्युत क्षेत्र ताकत शील्डिंग कवर के अंत में दिखाई देती है, जिसका मान 25.4 kV/mm है। इस समय, संपर्कों के बीच की विद्युत क्षेत्र ताकत पिछले दो खुले दूरियों की तुलना में बहुत अधिक होती है। ग्रेडिंग शील्डिंग कवर संपर्क के निकट वोल्टेज को एक ढलान वितरण देता है, और विद्युत क्षेत्र ताकत समान रूप से वितरित होती है, जिसके बीच संपर्कों की तुलना में अधिक विद्युत क्षेत्र ताकत होती है।

जब वाक्यों के विभाजक के संपर्क खुले दूरियाँ 80% और 100% होती हैं, तो अधिकतम विद्युत क्षेत्र ताकत क्रमशः 21.2 kV/mm और 18.1 kV/mm होती हैं। संपर्क के निकट वोल्टेज एक ढलान वितरण दिखाता है, और विद्युत क्षेत्र ताकत समान रूप से वितरित होती है।

• वाक्यों के विरोधक का 50% संपर्क खुले दूरी पर विद्युत क्षेत्र रंगीन नक्शा

• वाक्यों के विरोधक का 80% संपर्क खुले दूरी पर विद्युत क्षेत्र रंगीन नक्शा

• वाक्यों के विरोधक का 100% संपर्क खुले दूरी पर विद्युत क्षेत्र रंगीन नक्शा

आकृतियों से स्पष्ट है कि जब बाहरी इन्सुलेटिंग माध्यम निरंतर और समान हो, तो वाक्यों के विरोधक में अधिक विद्युत क्षेत्र वितरण ताकत के क्षेत्र मुख्य रूप से गतिशील और स्थिर संपर्कों के अंतिम सतहों और शील्डिंग कवर के ऊपरी और निचले सिरों पर केंद्रित होते हैं। इन इन्सुलेशन-हानिकारक क्षेत्रों में इन्सुलेशन टूटने की संभावना अधिक होती है। इसलिए, उत्पाद के वास्तविक डिजाइन में, गतिशील और स्थिर संपर्कों के अंतिम सतहों की वक्रता बढ़ाकर और शील्डिंग कवर के दोनों सिरों के तेज कोनों को गोल करके, बिंदुओं पर विद्युत क्षेत्र वितरण को सुधार किया जा सकता है, जहाँ विद्युत क्षेत्र ताकत संकेंद्रित होती है।

वाक्यों के विरोधक की बाहरी सतह पर विद्युत क्षेत्र ताकत अपेक्षाकृत कम होती है। आकृति से स्पष्ट है कि वाक्यों के विरोधक के सिरे के निकट वाक्यों के विरोधक के केरामिक हाउसिंग के क्षेत्रों और विरोधक के अंतिम कवर प्लेटों के निकट, सतह के अन्य स्थानों की तुलना में विद्युत क्षेत्र ताकत के मान अधिक होते हैं।

जब वाक्यों के विभाजक के संपर्क बंद होते हैं, तो 125 kV का उच्च वोल्टेज केंद्रीय चालक पर लगाया जाता है, और अनंत-दूर सीमा पर संभावित 0 को सेट किया जाता है। लोडिंग के बाद, गणना दिखाती है कि विभाजक के अंदर और बाहर विद्युत क्षेत्र ताकत बहुत कम होती है, जिसका अधिकतम विद्युत क्षेत्र ताकत 0.8 kV/mm है। विद्युत क्षेत्र ताकत समान रूप से वितरित होती है, और संपर्कों के निकट वोल्टेज संपर्कों के केंद्रित ढलान वितरण प्रवृत्ति दिखाता है।

• (a) वाक्यों के विरोधक का 50% संपर्क खुले दूरी पर विद्युत क्षेत्र रंगीन नक्शा

• (b) वाक्यों के विरोधक का 80% संपर्क खुले दूरी पर विद्युत क्षेत्र रंगीन नक्शा

• (c) वाक्यों के विरोधक का 100% संपर्क खुले दूरी पर विद्युत क्षेत्र रंगीन नक्शा

निष्कर्ष

10kV बाहरी उच्च-वोल्टेज AC वाक्यों के विभाजक के विद्युत क्षेत्र के विश्लेषण और अनुसंधान के माध्यम से, विभिन्न सीमा परिस्थितियों के तहत विभाजक के विद्युत क्षेत्र ताकत और संभावित के बदलाव प्राप्त किए गए हैं। उपरोक्त परिणामों से स्पष्ट है कि ANSYS का उपयोग करके वस्तु के प्रोटोटाइप का सटीक सिमुलेशन और सीमा-तत्व विधि का उपयोग करके विद्युत क्षेत्र और संभावित की संख्यात्मक गणना करके, वाक्यों के विरोधक के अंदर विद्युत क्षेत्र और संभावित के बदलाव की सटीक गणना की जा सकती है।