सामान्य ग्राउंडिंग प्रणाली का विद्युत वितरण में उपयोग करने से क्या फायदे हैं और किन सावधानियों का पालन किया जाना चाहिए

कॉमन ग्राउंडिंग क्या है?

कॉमन ग्राउंडिंग एक प्रथा है जहाँ एक सिस्टम की कार्यात्मक (फंक्शनल) ग्राउंडिंग, उपकरण सुरक्षा ग्राउंडिंग, और बिजली की रक्षा ग्राउंडिंग एक ही ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड सिस्टम साझा करती है। वैकल्पिक रूप से, यह इसका मतलब हो सकता है कि अनेक विद्युत उपकरणों से ग्राउंडिंग कंडक्टर एक साथ जुड़े होते हैं और एक या अधिक सामान्य ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड से जुड़े होते हैं।

1. कॉमन ग्राउंडिंग के फायदे

• सरल तंत्र जिसमें कम ग्राउंडिंग कंडक्टर होते हैं, जिससे मेंटेनेंस और इंस्पेक्शन आसान हो जाता है।

• अनेक ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोडों को समानांतर रूप से जोड़ने पर उनका समतुल्य ग्राउंडिंग प्रतिरोध अलग-अलग, स्वतंत्र ग्राउंडिंग सिस्टमों के कुल प्रतिरोध से कम होता है। जब इमारत के संरचनात्मक स्टील या रिबार को सामान्य ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जाता है—इसका अंतर्निहित कम प्रतिरोध के कारण—कॉमन ग्राउंडिंग के लाभ और भी अधिक स्पष्ट हो जाते हैं।

• विश्वसनीयता में वृद्धि: अगर एक ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड विफल हो जाता है, तो अन्य इलेक्ट्रोड उसकी जगह ले सकते हैं।

• ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोडों की संख्या कम होने से स्थापना और सामग्री की लागत कम हो जाती है।

• जब एक इन्सुलेशन फेल होकर चेसिस में एक फेज का छोटा सर्किट होता है, तो एक बड़ा दोष धारा बहती है, जिससे सुरक्षा उपकरण तेजी से काम करते हैं। यह भी तब घटता है जब कर्मचारी दोषपूर्ण उपकरण से संपर्क करते हैं।

• बिजली से उत्पन्न अतिरिक्त वोल्टेज के खतरों को कम करता है।

विद्युत रोधी बैक-फ्लैशओवर से बचने के लिए, थ्योरिटिकल रूप से, बिजली सुरक्षा ग्राउंडिंग को इमारत की संरचना, विद्युत उपकरण, और उनके ग्राउंडिंग सिस्टम से सुरक्षित दूरी पर रखा जाना चाहिए। हालांकि, वास्तविक इंजीनियरिंग में, यह अक्सर असंभव होता है। इमारतों में आमतौर पर विस्तृत क्षेत्रों पर विद्युत, डेटा, पानी आदि की आने वाली यूटिलिटी लाइनें होती हैं। विशेष रूप से, जब रियासती बेटों को छिपे हुए बिजली सुरक्षा चालक के रूप में उपयोग किया जाता है, तो बिजली सुरक्षा सिस्टम को इमारत के पाइपिंग, उपकरण केस, या विद्युत सिस्टम ग्राउंडिंग से विद्युतीय रूप से अलग करना लगभग असंभव हो जाता है।

ऐसी स्थितियों में, कॉमन ग्राउंडिंग की सिफारिश की जाती है—ट्रांसफॉर्मर के न्यूट्रल, सभी विद्युत उपकरणों की कार्यात्मक और सुरक्षा ग्राउंड, और बिजली सुरक्षा सिस्टम को एक ही ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड नेटवर्क से जोड़ा जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, ऊंची इमारतों में, विद्युत ग्राउंडिंग को बिजली सुरक्षा सिस्टम से एकीकृत करने से इमारत के आंतरिक स्टील ढांचे का उपयोग करके एक फाराडे केज बनाया जाता है। इस केज से जुड़े सभी आंतरिक विद्युत उपकरण और चालक बिजली से उत्पन्न वोल्टेज अंतर और बैक-फ्लैशओवर से सुरक्षित रहते हैं।

इसलिए, जब इमारत के धातु ढांचे का उपयोग ग्राउंडिंग के लिए किया जाता है, तो अनेक सिस्टमों के लिए कॉमन ग्राउंडिंग न केवल संभव है, बल्कि लाभदायक भी है, जबकि कुल ग्राउंडिंग प्रतिरोध 1 Ω से कम रखा जाता है।

2. कॉमन ग्राउंडिंग के लिए महत्वपूर्ण विचार

ग्राउंडिंग धाराओं की प्रकृति:
ग्राउंड पोटेंशियल राइज (GPR) का जोखिम ग्राउंडिंग धाराओं के परिमाण, अवधि, और आवृत्ति पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, बिजली आरेस्टर या रोड बिजली के दौरान बहुत बड़ी धाराएँ ले सकते हैं, लेकिन ये घटनाएँ लघु और दुर्लभ होती हैं—इसलिए GPR का जोखिम सीमित होता है।

हालांकि, सामान्य ग्राउंडिंग प्रतिरोध सभी जुड़े हुए सिस्टमों की सबसे कठिन आवश्यकता को संतुष्ट करना चाहिए, आदर्श रूप से ≤1 Ω।

ठोस रूप से ग्राउंड किए गए न्यूट्रल के साथ निम्न-वोल्टेज वितरण सिस्टम में, सामान्य ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड सभी जुड़े हुए लोड से निरंतर लीकेज धाराओं को ले सकता है, जो ग्राउंड धाराओं का वृत्त बनाते हैं। अगर ग्राउंडिंग प्रतिरोध सुरक्षित सीमाओं से ऊपर चला जाता है, तो यह उपकरण और कर्मचारियों के लिए खतरा बन सकता है।

इसके अलावा, कंप्यूटरों और संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के व्यापक उपयोग के कारण, फिल्टर ग्राउंडिंग अक्सर आवश्यक होता है। बड़े लाइन-टू-ग्राउंड EMI/RFI फिल्टर भूमि के लिए महत्वपूर्ण क्षमता लीकेज धाराओं का योगदान देते हैं, जो कुल ग्राउंड धारा में योगदान देते हैं।

जुड़े हुए उपकरणों पर ग्राउंड पोटेंशियल राइज का प्रभाव:
एक आंतरिक कॉम्पैक्ट सबस्टेशन यूनिट का उदाहरण लें। परंपरागत रूप से, ट्रांसफॉर्मर न्यूट्रल, धातु एन्क्लोजर, और लोड उपकरण चेसिस को एक सामान्य ग्राउंड से जोड़ा गया था। इसके साथ-साथ, बिजली आरेस्टर को अक्सर एक अलग ग्राउंड दिया जाता था, ताकि डिस्चार्ज के दौरान खतरनाक पोटेंशियल राइज से बचा जा सके।

हालांकि, अगर एक लोड उपकरण में इन्सुलेशन फेल हो जाता है और धारा लीक होती है, तो पूरी दोष लूप धारा सामान्य ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड से गुजरती है, जिससे स्थानीय ग्राउंड पोटेंशियल बढ़ जाता है—और इसलिए स्विचगियर केस का वोल्टेज भी बढ़ जाता है। ऐसी स्थितियों में, यदि मेंटेनेंस कर्मचारी कैबिनेट दरवाजा खोलते हैं, तो वे बिजली के झटके का खतरा उठाते हैं। ऐसी घटनाएँ बार-बार हो चुकी हैं।

इस परिणामस्वरूप, आधुनिक अभ्यास में अक्सर आंतरिक सबस्टेशनों में कार्यात्मक ग्राउंडिंग (उदाहरण के लिए, ट्रांसफॉर्मर न्यूट्रल) को सुरक्षा और बिजली सुरक्षा ग्राउंडिंग से अलग किया जाता है—यह भले ही स्थापना की जटिलता बढ़ाता हो।

3. संबंधित मानक और नियम (चीन)

• वर्तमान चीनी विद्युत उद्योग मानकों के अनुसार:

• क्लास B विद्युत संस्थापनाओं के लिए, अगर वितरण ट्रांसफॉर्मर एक ऐसी इमारत में स्थित नहीं है जिसमें क्लास B उपकरण हैं, और इसका उच्च-वोल्टेज पक्ष एक अग्रांतरित, पीटरसन कोइल (आर्क-सप्रेशन कोइल)-ग्राउंड, या उच्च-प्रतिरोध ग्राउंड सिस्टम में संचालित होता है, तो निम्न-वोल्टेज सिस्टम का कार्यात्मक ग्राउंड ट्रांसफॉर्मर के सुरक्षा ग्राउंड के साथ एक ही ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड साझा कर सकता है, जबकि ग्राउंडिंग प्रतिरोध R ≤ 50/I (Ω) और R ≤ 4 Ω को संतुष्ट करता है।

• क्लास A विद्युत संस्थापनाओं के लिए जो प्रभावी रूप से ग्राउंड सिस्टम में संचालित होती हैं, ट्रांसफॉर्मर का कार्यात्मक ग्राउंड सुरक्षा ग्राउंडिंग ग्रिड के बाहर स्थित होना चाहिए—यानी, कॉमन ग्राउंडिंग की अनुमति नहीं है।

• अगर वितरण ट्रांसफॉर्मर एक ऐसी इमारत में स्थित है जिसमें क्लास B विद्युत संस्थापनाएँ हैं, और इसका उच्च-वोल्टेज पक्ष निम्न-प्रतिरोध ग्राउंडिंग का उपयोग करता है, तो निम्न-वोल्टेज कार्यात्मक ग्राउंड सुरक्षा ग्राउंड के साथ साझा किया जा सकता है यदि:

• ग्राउंडिंग प्रतिरोध R ≤ 2000/I (Ω) को संतुष्ट करता है, और

• इमारत में मुख्य समान पोटेंशियल बंधन (MEB) सिस्टम लागू होता है।

• इसके अलावा, 1 kV से ऊपर के लार्ज ग्राउंडिंग शॉर्ट-सर्किट करंट सिस्टमों के लिए, तेजी से दोष साफ करने की गारंटी के साथ कॉमन ग्राउंडिंग की अनुमति है, लेकिन ग्राउंडिंग प्रतिरोध < 1 Ω होना चाहिए।

• क्लास A संस्थापनाओं में वितरण ट्रांसफॉर्मर की सुरक्षा ग्राउंडिंग जुड़े हुए बिजली आरेस्टर ग्राउंडिंग के साथ एक ही ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड साझा कर सकती है।

4. निष्कर्ष

व्यावहारिक अनुभव दिखाता है कि सार्वजनिक निम्न-वोल्टेज वितरण सिस्टमों में, जहाँ ग्राउंडिंग सिस्टमों का पूर्ण अलगाव अक्सर असंभव होता है, कार्यात्मक, सुरक्षा, और बिजली सुरक्षा ग्राउंडिंग को जोड़ने वाला कॉमन ग्राउंडिंग सुरक्षित, अर्थव्यवस्थिक, स्थापना में सरल, और रखरखाव में आसान होता है।

कॉमन ग्राउंडिंग के संभावित जोखिमों को कम करने के लिए, इंजीनियरों को निम्नलिखित कार्य करने चाहिए:

• इमारत के संरचनात्मक स्टील का पूर्ण उपयोग एक प्राकृतिक ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड के रूप में करें,

• कुल ग्राउंडिंग प्रतिरोध को 1 Ω से कम रखें, और

• सुविधा के सभी भागों में व्यापक समान पोटेंशियल बंधन लागू करें।

ये उपाय प्रभावी रूप से खतरों को कम करते हैं और आधुनिक विद्युत संस्थापनाओं के सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करते हैं।