पावर सिस्टम में दोष के प्रकार

विद्युत प्रणाली की दोष: परिभाषा और वर्गीकरण

विद्युत प्रणाली में दोष को ऐसी असामान्यता या दोष के रूप में परिभाषित किया जाता है जो विद्युत धारा को उसके इंटेंडेड फ़्लो पथ से विचलित करता है। जब दोष होता है, तो यह असामान्य संचालन परिस्थितियाँ बनाता है, मुख्य रूप से चालकों के बीच इंसुलेशन शक्ति को कम करके। इस इंसुलेशन की गिरावट से विद्युत प्रणाली के घटकों को गंभीर नुकसान हो सकता है, सामान्य विद्युत आपूर्ति को बाधित कर सकता है और सुरक्षा खतरों को उत्पन्न कर सकता है।

विद्युत प्रणाली के दोषों को मुख्य रूप से दो मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है:

• ओपन सर्किट दोष: यह प्रकार का दोष तब होता है जब विद्युत परिपथ में एक टूट या असंततता होती है, जिससे धारा का सामान्य फ़्लो रोक दिया जाता है। यह खराब चालक, ढीले कनेक्शन, या विद्युत घटकों की विफलता के कारण हो सकता है।

• शॉर्ट सर्किट दोष: शॉर्ट सर्किट दोष में, दो या अधिक चालकों के बीच एक अनिच्छित निम्न-रोध पथ होता है, जिससे बड़ी मात्रा में धारा बहती है। यह इंसुलेशन टूटने, चालकों के शारीरिक संपर्क, या उपकरणों की विफलता के कारण हो सकता है।

इन विद्युत प्रणाली के दोषों के विभिन्न उपप्रकार और प्रदर्शन नीचे दिए गए चित्र में दिखाए गए हैं।

विद्युत प्रणाली के दोषों के कारण और वर्गीकरण

विद्युत प्रणाली के दोष अनेक प्राकृतिक विकारों के कारण हो सकते हैं। गर्जना, उच्च वेग वाले पवन, और भूकंप जैसी घटनाएँ दोषों को ट्रिगर कर सकती हैं। गर्जना, अपने तीव्र विद्युत डिस्चार्ज के साथ, इंसुलेशन को क्षतिग्रस्त कर सकती है और सामान्य धारा फ़्लो को बाधित कर सकती है। उच्च-गति वाले पवन विद्युत लाइनों को गिरा सकते हैं या चालकों को झूलने और अन्य वस्तुओं से संपर्क करने का कारण बन सकते हैं, जबकि भूकंप इंफ्रास्ट्रक्चर को विस्थापित कर सकते हैं, जिससे चालक टूट जाते हैं और विद्युत घटकों को क्षतिग्रस्त होने का कारण बनते हैं।

दोष विभिन्न दुर्घटनाओं के कारण भी हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक पेड़ विद्युत लाइनों पर गिरना, एक वाहन समर्थन संरचना से टकराना, या एक विमान विद्युत इंफ्रास्ट्रक्चर में टकराना, विद्युत प्रणाली में बाधाओं का कारण बन सकता है। ये अप्रत्याशित घटनाएँ चालक, इंसुलेटर, या विद्युत नेटवर्क के अन्य महत्वपूर्ण भागों को तुरंत क्षतिग्रस्त कर सकती हैं, जिससे दोष होते हैं।

1. ओपन सर्किट दोष

एक ओपन सर्किट दोष मुख्य रूप से तब होता है जब एक या दो चालक विफल होते हैं। चूंकि यह प्रकार का दोष विद्युत लाइन के साथ श्रृंखला में होता है, इसे श्रृंखला दोष भी कहा जाता है। ओपन सर्किट दोष विद्युत प्रणाली की विश्वसनीयता पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं, जो अक्सर विद्युत आपूर्ति में बाधाएँ और जुड़े हुए उपकरणों को नुकसान पहुँचाते हैं।

ओपन सर्किट दोष को निम्नलिखित प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:

• ओपन कंडक्टर दोष: यह तब होता है जब विद्युत परिपथ में एक चालक टूट जाता है या असंतत हो जाता है, जिससे उस विशेष पथ में धारा का फ़्लो बाधित हो जाता है।

• दो चालक ओपन दोष: इस परिदृश्य में, प्रणाली के दो चालक विफल होते हैं, जिससे विद्युत फ़्लो को एक अधिक गंभीर बाधा पहुँचती है। यह प्रकार का दोष असंतुलित परिस्थितियाँ उत्पन्न कर सकता है और प्रणाली के शेष घटकों पर अतिरिक्त दबाव डाल सकता है।

• तीन चालक ओपन दोष: यह सबसे दुर्लभ और गंभीर ओपन सर्किट दोष है, जिसमें तीन-फेज प्रणाली में सभी तीन चालक विफल होते हैं। इससे विद्युत प्रसारण का पूर्ण नुकसान होता है और विद्युत ग्रिड और जुड़े हुए लोडों के लिए दूर-पहुँच वाले परिणाम हो सकते हैं।

ओपन सर्किट दोषों की विभिन्न संरचनाएँ नीचे दिए गए चित्र में दिखाई गई हैं, जो यह दर्शाता है कि ये दोष विद्युत प्रणाली में कैसे प्रदर्शित होते हैं।

2. शॉर्ट-सर्किट दोष

एक शॉर्ट-सर्किट दोष तब होता है जब विद्युत लाइन, विद्युत ट्रांसफार्मर, या अन्य परिपथ तत्वों के भीतर विभिन्न फेज के चालक एक दूसरे से संपर्क कर लेते हैं। यह अनिच्छित कनेक्शन एक या दो फेजों में बड़ी मात्रा में धारा का फ़्लो करने का कारण बनता है। शॉर्ट-सर्किट दोषों को दो मुख्य श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: सममित और असममित दोष।

सममित दोष

सममित दोष वे होते हैं जो विद्युत प्रणाली के सभी तीन फेजों को शामिल करते हैं। यह चमत्कारिक है, इन दोषों ने दोष घटना के बाद भी संतुलन की स्थिति बनाई रखी है। सममित दोष अधिकतर जनरेटरों के टर्मिनल पर होते हैं। इस प्रकार के दोषों की शुरुआत विभिन्न कारणों से हो सकती है, जैसे दोष के दौरान चालकों के बीच बने विद्युत आर्क का प्रतिरोध या ग्राउंडिंग प्रणाली में निम्न फुटिंग प्रतिरोध।

सममित दोषों को दो विशिष्ट प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: लाइन-टू-लाइन-टू-लाइन दोष और तीन-फेज लाइन-टू-ग्राउंड दोष।

a. लाइन – लाइन – लाइन दोष

लाइन-टू-लाइन-टू-लाइन (L-L-L) दोष उनकी संतुलित प्रकृति से विशिष्ट होते हैं। दोष होने के बाद भी, विद्युत प्रणाली अपनी सममिति बनाए रखती है। यद्यपि इन दोषों की घटना अपेक्षाकृत दुर्लभ होती है, L-L-L दोष शॉर्ट-सर्किट दोषों के सबसे गंभीर प्रकारों में से एक होते हैं। वे प्रणाली में सबसे बड़ी दोष धाराएँ उत्पन्न करते हैं, जो सर्किट ब्रेकरों की रेटिंग आवश्यकताओं को निर्धारित करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। सर्किट ब्रेकरों की इन अत्यधिक बड़ी मात्रा की धाराओं को सुरक्षित और प्रभावी रूप से अवरुद्ध करने की क्षमता L-L-L दोषों के विशेषताओं से प्रत्यक्ष रूप से संबद्ध है, जो विद्युत प्रणाली के डिजाइन और सुरक्षा में एक महत्वपूर्ण विचार हैं।

b. L–L–L–G (तीन-फेज लाइन-टू-ग्राउंड दोष)

एक तीन-फेज लाइन-टू-ग्राउंड (L–L–L–G) दोष विद्युत प्रणाली के सभी तीन फेजों को शामिल करता है। इस दोष परिदृश्य में, सभी तीन फेजों और प्रणाली के ग्राउंड के बीच एक कनेक्शन बनाया जाता है। यद्यपि कुछ अन्य दोष प्रकारों की तुलना में इस दोष की घटना की संभावना कम होती है, L–L–L–G दोष विद्युत प्रणाली विश्लेषण में महत्वपूर्ण होता है। सांख्यिकीय रूप से, इस दोष की घटना की संभावना लगभग 2 से 3 प्रतिशत होती है। यह अपेक्षाकृत कम संभावना निहित होने पर भी, जब L–L–L–G दोष होता है, तो यह बड़ी मात्रा में दोष धाराएँ उत्पन्न कर सकता है और विद्युत प्रणाली में व्यापक बाधाएँ पैदा कर सकता है, जिसके लिए मजबूत सुरक्षा उपाय और प्रणाली डिजाइन और संचालन में ध्यान देना आवश्यक होता है।

असममित दोष

असममित दोष को विद्युत प्रणाली में एक स्थिति के रूप में परिभाषित किया जाता है जो असममित धाराएँ उत्पन्न करती है, जहाँ तीन फेजों में धाराओं की मात्रा और फेज एक दूसरे से बहुत अलग होते हैं। यह प्रकार का दोष आमतौर पर एक या दो फेजों को शामिल करता है, जैसे लाइन-टू-ग्राउंड (L-G), लाइन-टू-लाइन (L-L), या डबल लाइन-टू-ग्राउंड (L-L-G) दोष। इन दोषों के परिणामस्वरूप, विद्युत प्रणाली असंतुलित हो जाती है, जो विभिन्न संचालन समस्याओं और उपकरणों को नुकसान पहुँचाने का कारण बन सकता है।

असममित दोषों को मुख्य रूप से तीन विशिष्ट प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:

• सिंगल लाइन-टू-ग्राउंड (L–G) दोष

• लाइन-टू-लाइन दोष (L–L)

• डबल लाइन-टू-ग्राउंड (L–L–G) दोष

सभी प्रकार के विद्युत प्रणाली के दोषों में, असममित दोष सबसे अधिक घटित होने वाले होते हैं।

1. सिंगल लाइन-टू-ग्राउंड (L–G) दोष

एक सिंगल लाइन-टू-ग्राउंड दोष तब होता है जब एक चालक ग्राउंड से संपर्क कर लेता है या न्यूट्रल चालक से संपर्क कर लेता है। यह प्रकार का दोष अत्यधिक प्रचलित है, जो विद्युत प्रणालियों में घटित होने वाले सभी दोषों का 70-80 प्रतिशत शामिल करता है। इसकी उच्च घटना की आवृत्ति इसे विद्युत प्रणाली के ऑपरेटरों और इंजीनियरों के लिए एक महत्वपूर्ण चिंता का विषय बनाती है, जिन्हें इसके संभावित प्रभावों को प्रणाली की स्थिरता और विश्वसनीयता पर कम करने के लिए प्रभावी सुरक्षा उपाय लागू करने की आवश्यकता होती है।

3. डबल लाइन-टू-ग्राउंड (L-L-G) दोष

एक डबल लाइन-टू-ग्राउंड दोष में, दो चालक एक साथ एक दूसरे और ग्राउंड से संपर्क कर लेते हैं। यह दोष परिदृश्य एक जटिल विद्युत पथ बनाता है जो विद्युत प्रणाली के सामान्य संचालन को बाधित करता है। यद्यपि सिंगल लाइन-टू-ग्राउंड दोषों की तुलना में डबल लाइन-टू-ग्राउंड दोष अधिक दुर्लभ होते हैं, फिर भी वे प्रणाली की स्थिरता और उपकरणों की संपूर्णता के लिए महत्वपूर्ण खतरे पैदा कर सकते हैं। सांख्यिकीय रूप से, डबल लाइन-टू-ग्राउंड दोष की घटना की संभावना लगभग 10% होती है। यह अपेक्षाकृत कम लेकिन गिनती में नगण्य संभावना विद्युत प्रणालियों में व्यापक सु