ప్రధాన వేగం రైల్వే బజాజు వ్యవస్థలకు నిత్య భూ కనెక్షన్ పద్ధతులు

రైల్వే పవర్ సిస్టమ్‌లు ప్రధానంగా ఆటోమేటిక్ బ్లాక్ సిగ్నలింగ్ లైన్‌లు, ద్వారా-ఫీడర్ పవర్ లైన్‌లు, రైల్వే సబ్‌స్టేషన్‌లు మరియు డిస్ట్రిబ్యూషన్ స్టేషన్‌లు మరియు ప్రవేశ పవర్ సరఫరా లైన్‌లతో కూడి ఉంటాయి. ఇవి సిగ్నలింగ్, కమ్యూనికేషన్లు, రోలింగ్ స్టాక్ సిస్టమ్‌లు, స్టేషన్ ప్రయాణికుల నిర్వహణ మరియు పరిరక్షణ సదుపాయాలు వంటి కీలక రైల్వే ఆపరేషన్‌లకు విద్యుత్ సరఫరా చేస్తాయి. జాతీయ పవర్ గ్రిడ్ యొక్క అవిభాజ్య భాగంగా, రైల్వే పవర్ సిస్టమ్‌లు విద్యుత్ పరికర ఇంజనీరింగ్ మరియు రైల్వే మౌలిక సదుపాయాల రెండింటికీ సంబంధించిన ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి.

సాంప్రదాయిక వేగం గల రైల్వే పవర్ సిస్టమ్‌ల కోసం తటస్థ భూమి పద్ధతులపై పరిశోధనను బలోపేతం చేయడం—రూపకల్పన, నిర్మాణం మరియు ఆపరేషన్ సమయంలో వీటిని సమగ్రంగా పరిగణనలోకి తీసుకోవడం—రైల్వే పవర్ సరఫరా యొక్క భద్రతా మరియు విశ్వసనీయతను పెంచడానికి చాలా ప్రాముఖ్యత కలిగి ఉంటుంది.

1. రైల్వే పవర్ సిస్టమ్‌లలో తటస్థ భూమి పద్ధతుల సమీక్ష

రైల్వే పవర్ సిస్టమ్‌లలో తటస్థ భూమి పద్ధతి సాధారణంగా ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌ల భూమి కాన్ఫిగరేషన్‌ను సూచిస్తుంది—ఇది వోల్టేజ్ స్థాయి, ఒక్క దశ భూమి దోష ప్రవాహం, ఓవర్‌వోల్టేజ్ స్థాయిలు మరియు రిలే రక్షణ పథకాలకు దగ్గరగా సంబంధించిన పనితీరు (పని) భూమి. ఇది సాధారణంగా కింది వాటిలో వర్గీకరించవచ్చు:

• నాన్-సాలిడ్ గ్రౌండెడ్ సిస్టమ్స్: గ్రౌండ్ చేయనివి, ఆర్క్-సప్రెషన్ కాయిల్ (పీటర్సెన్ కాయిల్) గ్రౌండెడ్, మరియు హై-రెసిస్టెన్స్ గ్రౌండెడ్ సిస్టమ్స్;

• సాలిడ్ గ్రౌండెడ్ సిస్టమ్స్: ప్రత్యక్ష భూమి మరియు తక్కువ ప్రతిఘటన భూమి.

జాతీయ గ్రిడ్ నుండి రైల్వేలకు సరఫరా చేయబడే పవర్ సాధారణంగా గ్రౌండ్ చేయని తటస్థ కాన్ఫిగరేషన్‌ను అనుసరిస్తుంది. రైల్వే సబ్‌స్టేషన్‌లు మరియు డిస్ట్రిబ్యూషన్ స్టేషన్‌ల నుండి ఫీడర్ సర్క్యూట్‌లు సాధారణంగా ప్రవేశ పవర్ బస్ తర్వాత కానీ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ ముందు ఉన్న ద్వితీయ బస్‌బార్ నుండి నేరుగా తీసుకోబడతాయి, అందువల్ల గ్రౌండ్ చేయని తటస్థ సిస్టమ్‌ను కూడా ఉపయోగిస్తాయి. ద్వారా-ఫీడర్ లైన్‌ల కోసం, వోల్టేజ్-రెగ్యులేటింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ యొక్క భూమి పద్ధతిని వాస్తవ అవసరాల ఆధారంగా ఎంచుకోవచ్చు.

తక్కువ ప్రతిఘటన భూమిని సాధారణంగా ఉపయోగించే హై-స్పీడ్ రైల్వే పవర్ సిస్టమ్‌లకు భిన్నంగా, సాంప్రదాయిక వేగం గల రైల్వే సిస్టమ్‌లు ప్రధానంగా గ్రౌండ్ చేయని తటస్థ కాన్ఫిగరేషన్‌లను ఉపయోగిస్తాయి. ఈ విధానం కొన్ని ప్రయోజనాలను అందించినప్పటికీ, అభివృద్ధి చెందుతున్న భద్రతా ప్రమాణాలు మరియు కొనసాగుతున్న సాంకేతిక నవీకరణలు ప్రస్తుత ఆపరేషన్ సందర్భంలో భూమి వ్యూహాల పునరాలోచనకు కారణమవుతాయి.

2. గ్రౌండ్ చేయని తటస్థ సిస్టమ్‌ల ప్రయోజనాలు మరియు పరిమితులు

రైల్వే పవర్ డిజైన్ కోడ్ (TB 10008–2015) ప్రకారం, పవర్ సరఫరా విశ్వసనీయత మరియు ప్రాజెక్ట్-నిర్దిష్ట పరిస్థితుల ఆధారంగా ద్వారా-ఫీడర్ లైన్‌ల కాన్ఫిగరేషన్‌ను నిర్ణయించాలి, ఓవర్‌హెడ్-కేబుల్ మిశ్రమ లైన్‌లు లేదా పూర్తిగా భూమి కింద ఉన్న కేబుల్ లైన్‌లను ఉపయోగించవచ్చు.

బడ్జెట్ పరిమితులు మరియు సాంకేతిక సాధ్యత కారణంగా, ప్రస్తుతం పనిచేస్తున్న సాంప్రదాయిక వేగం గల రైల్వే ద్వారా-ఫీడర్ లైన్‌లు ప్రధానంగా ఓవర్‌హెడ్ కండక్టర్‌లు లేదా ఓవర్‌హెడ్-ప్రధాన మిశ్రమ కాన్ఫిగరేషన్‌లపై ఆధారపడుతున్నాయి. అందువల్ల, వాటి తటస్థ భూమి పథకాలు సాధారణంగా ఇన్సులేటెడ్-తటస్థ (గ్రౌండ్ చేయని) లేదా చిన్న-కరెంట్ భూమి సిస్టమ్‌లను అనుసరిస్తాయి. రైల్వే పవర్ మేనేజ్‌మెంట్ రూల్స్ యొక్క ఆర్టికల్ 69 ప్రకారం, ఇటువంటి సిస్టమ్‌లలో ఒక్క దశ భూమి దోషాలను త్వరగా పరిష్కరించాలి, అనుమతించబడిన దోష ఆపరేషన్ సమయం సాధారణంగా 2 గంటలు మించకూడదు.

2023 జనవరి నుండి అక్టోబర్ వరకు ఒక ప్రత్యేక రైల్వే బ్యూరో సెగ్మెంట్ నుండి ఆపరేషన్ డేటా 152 పవర్ ట్రిప్‌లను నమోదు చేసింది, వీటిలో 15 పరికరాల వైఫల్యాలు (2 అంతర్గత బాధ్యత కారణంగా, 13 బాహ్య కారణాల కారణంగా). గమనించదగిన విషయం ఏమిటంటే, పర్యావరణ ప్రమాదాలు—ప్రత్యేకించి వెజిటేషన్ అక్రమ ప్రవేశం—ఓవర్‌హెడ్ లైన్ స్థిరత్వానికి ప్రధాన ముప్పుగా ఉన్నాయి. ఒక సంఘటనలో, చెట్టు కొమ్మలు క్లియరెన్స్ ప్రాంతంలోకి ప్రవేశించి, సైడ్ కండక్టర్‌లో ఒక దశ నుండి భూమికి ఆంశిక కనెక్షన్‌ను కలిగించాయి. ఈ దోషం 2 గంటల విండోలోపే గుర్తించబడి పరిష్కరించబడింది, రైలు ఆపరేషన్‌లపై ప్రభావం చూపకుండా మరియు కాస్కేడింగ్ వైఫల్యాలను నివారించడంలో సహాయపడింది. ప్రస్తుత సాంకేతిక పరిస్థితుల కింద, గ్రౌండ్ చేయని తటస్థ సిస్టమ్‌లు సాధారణ ప్రయోజనాలను అందిస్తాయని ఇది చూపిస్తుంది.

అయితే, కేబుల్ లైన్‌లు వేర్వేరు సవాళ్లను సృష్టిస్తాయి. ఓవర్‌హెడ్ లైన్‌లతో పోలిస్తే, పవర్ కేబుల్‌లు తక్కువ ఇన్సులేషన్ మార్జిన్‌లు మరియు ఓవర్‌వోల్టేజ్ సహించే సామర్థ్యం పరిమితంగా ఉంటాయి. గ్రౌండ్ చేయని సిస్టమ్‌లో ఒక్క దశ భూమి దోషం సమయంలో, ఆరోగ్యకరమైన దశ వోల్టేజ్‌లు సాధారణ దశ-నుండి-భూమి స్థాయిల కంటే ఎక్కువగా ఉంటాయి—రేఖ-నుండి-రేఖ వోల్టేజ్‌కు చేరుకోవచ్చు—దోషం కాని దశలలో బహుళ-పాయింట్ ఇన్సులేషన్ విచ్ఛిన్నం యొక్క ప్రమాదాన్ని పెంచుతుంది. అంతేకాకుండా, కేబుల్ సిస్టమ్‌లలో కెపాసిటివ్ భూమి దోష కరెంట్‌లు సాపేక్షంగా పెద్దవిగా ఉంటాయి, దీని వల్ల దోష స్థానం వద్ద ఇన్సులేషన్ వేగంగా పాడవుతుంది మరియు దశ-నుండి-దశ క్షురములుగా మారే అధిక అవకాశం ఉంటుంది.

కేబుల్‌లు సాధారణంగా భూమి కింద పెట్టడం, కండుయిట్ ల

ఒక్క ప్రదేశంలోని భూ-ఫాల్ట్ కెప్సీటీవ్ విద్యుత్ కరెంట్ ≤ 10 A అయితే, అనగాండిత వ్యవస్థను ఉపయోగించవలసి ఉంటుంది.

అన్నింటికి వ్యతిరేకంగా, హై-స్పీడ్ రైల్వే డిజైన్ కోడ్ (TB 10621–2014) భూ-ఫాల్ట్ కెప్సీటీవ్ కరెంట్ ≤ 30 A అయితే అనగాండిత నితార్ల వ్యవస్థను అనుమతిస్తుంది, నితార్-గ్రౌండ్ కోసం రియాక్టర్ ద్వారా కంపెన్సేషన్ ఇవ్వబడుతుంది.

ప్రామాణిక రైల్వే విద్యుత్ ప్రయోజనాల హైందవిలోని లెక్కల ఆధారంగా, 10 A, 30 A, 60 A, 100 A, మరియు 150 A కరెంట్లకు సంబంధించిన ప్రామాణిక అల్మీనియం-కోర్ కేబుల్ల (70 mm² మరియు 95 mm² క్రాస్-సెక్షన్లు) గరిష్ఠ అనుమతించబడిన కేబుల్ పొడవులను టేబుల్ 1 లో సమాచారంగా ఇవ్వబడింది. ఈ విలువలు నిజమైన కేబుల్ పొడవు ఆధారంగా యోగ్య గ్రౌండింగ్ విధానం ఎంచుకోవడానికి మార్గదర్శకంగా ఉపయోగించవచ్చు.

నిత్యం ద్వారా గ్రౌండింగ్ చేసుకోవడం వల్ల ప్రశ్నలను వేగంగా తుదిరువుతుంది. జీరో-సీక్వెన్స్ ప్రొటెక్షన్ 0.2–2.0 సెకన్లలో ప్రశ్నను అతిరిక్తంగా చేయడం ద్వారా రెండవ కృత్రిమంగా ఉండే విద్యుత్ ఘటనల సంభావ్యతను తగ్గిస్తుంది, విద్యుత్ ఉపకరణాల ఆస్త్రాధార నమోదాన్ని మరియు పనికాలాన్ని రక్షిస్తుంది.

4. ప్రామాణిక నిత్య గ్రౌండింగ్ విధానాల పోల్చుకునే పద్ధతులు

4.1 అనగ్రౌండెడ్ నిత్య వ్యవస్థ

అనగ్రౌండెడ్ నిత్య పద్ధతి ఒక ఫేజ్ గ్రౌండ్ ప్రశ్నలో ఎయర్ కండక్టర్లను అధికారం చేసుకునే లైన్లలో 1-2 గంటల ప్రదేశంలో శక్తి ప్రదానం కొనసాగడానికి అవకాశం ఇస్తుంది. కానీ, కేబుల్లతో ప్రాధాన్యం ఉన్న లైన్లలో, ఈ పద్ధతి ప్రశ్నలను పెంచడానికి ప్రవేశపెట్టుతుంది.

4.2 అర్క్-సప్రెషన్ కాయిల్ ద్వారా నిత్య గ్రౌండింగ్

అనగ్రౌండెడ్ నిత్య వ్యవస్థతో పోల్చినప్పుడు, ఈ పద్ధతి అర్క్-సప్రెషన్ కాయిల్ యొక్క ఇండక్టివ్ కరెంట్‌ని యొక్క ప్రత్యామ్నాయం ద్వారా కెపాసిటివ్ కరెంట్‌ని ఖాతాదార్యం చేయడం ద్వారా, గ్రౌండ్-ఫాల్ట్ కరెంట్‌ని స్వయంగా నిర్వహించగల స్థాయికి తగ్గిస్తుంది, అందువల్ల ఆర్క్-ప్రారంభిక అతిరిక్త వోల్టేజ్‌ను తగ్గిస్తుంది. ఇది కూడా 1-2 గంటల ప్రదేశంలో ఒక ఫేజ్ గ్రౌండ్ ప్రశ్నలో శక్తి ప్రదానం కొనసాగడానికి అవకాశం ఇస్తుంది, మరియు ఒక ఫేజ్ ప్రశ్నను రెండు ఫేజ్ల మధ్య ప్రశ్నకు మార్చడం నుండి రోక్ చేసుకోతుంది. కానీ, ఈ పద్ధతి గ్రౌండ్-ఫాల్ట్ ప్రొటెక్షన్‌కు ఎక్కువ అవసరాలను వేసుకోతుంది, ప్రశ్నాస్తమైన లైన్ను గుర్తించలేదు, రెజనెన్స్‌కు ప్రవేశపెట్టుతుంది, మరియు లైన్‌లో అవశేష చార్జీలను ప్రభావకరంగా బయటకు చేరువుతుంది.

4.3 తక్కువ రెఝిస్టెన్స్ ద్వారా నిత్య గ్రౌండింగ్

కేబుల్లతో ప్రాధాన్యం ఉన్న లైన్లలో, తక్కువ రెఝిస్టెన్స్ గ్రౌండింగ్ పద్ధతి ఒక ఫేజ్ గ్రౌండ్ ప్రశ్నలో ఆర్క్-గ్రౌండ్ అతిరిక్త వోల్టేజ్‌ని కార్యకరంగా నియంత్రిస్తుంది, వ్యవస్థ రెజనెన్స్ అతిరిక్త వోల్టేజ్‌ని దండించుతుంది, బాగా కరెంట్-పరిమితి మరియు వోల్టేజ్-తగ్గించు ప్రభావాలను ప్రదానం చేసుకోతుంది, మరియు సంబంధిత జీరో-సీక్వెన్స్ అతిరిక్త కరెంట్ ప్రొటెక్షన్ ప్రదర్శనను ప్రదానం చేసుకోతుంది, ఫాల్ట్ వేగంగా తుదిరువుతుంది. కానీ, ఈ పద్ధతి చేప లైన్ విభాగాల్లో అధిక ట్రిప్పింగ్ ప్రస్తుతం విద్యుత్ వ్యవస్థ పనికి ప్రభావం చేసుకోతుంది, శక్తి ప్రదాన సామర్థ్యాన్ని దుర్బలం చేసుకోతుంది, మరియు ఉపకరణాల పరికరణ కష్టాన్ని చాలా వరకూ పెంచుతుంది.

5. రైల్వే విద్యుత్ వ్యవస్థల కోసం నిత్య గ్రౌండింగ్ పద్ధతుల చర్చ

(1) ఆటోమేటిక్ ట్ర్యాకింగ్ అర్క్-సప్రెషన్ కాయిల్ ఉపకరణాల ఉపయోగాన్ని పెంచండి. ఈ పద్ధతి విద్యుత్ వ్యవస్థలో త్రాంసీయెంట్ గ్రౌండ్ ప్రశ్నలను స్వయంగా తుదిరువుతుంది, అందువల్ల ట్రిప్పుల సంఖ్యను తగ్గిస్తుంది. ప్రశ్న అలర్ట్ సిగ్నల్ ప్రదానం చేయబడినప్పుడు, ఆటోమేటిక్ ట్ర్యాకింగ్ అర్క్-సప్రెషన్ కాయిల్ సంబంధిత పూరక కరెంట్‌ని ఉత్పత్తి చేసుకుంటుంది, అందువల్ల పవర్ లైన్‌ని మళ్లీ పూరకం చేయవచ్చు. ఇది మూడు ఫేజ్ల మధ్య షార్ట్-సర్కిట్ ప్రశ్నల సంఖ్యను తగ్గిస్తుంది, వ్యవస్థ స్థిరతను మరియు భద్రతను నిర్ధారిస్తుంది. అలాగే, అర్క్-సప్రెషన్ ఉపకరణం కొన్ని నిర్దిష్ట అర్క్-సప్రెషన్ క్రిటికల్ విలువ ఉంటుంది, గ్రౌండ్-ఫాల్ట్ కరెంట్ ఈ క్రిటికల్ విలువను దాటుకోతే, అర్క్-సప్రెషన్ ఉపకరణం ప్రభావంలో వోల్టేజ్ పునరుత్పత్తి వేగం పెరిగించుతుంది, అందువల్ల అర్క్ స్వయంగా నిర్వహించబడుతుంది, అర్క్ మళ్లీ ప్రారంభమవ్వడానికి సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తుంది, అందువల్ల విద్యుత్ ప్రశ్నలను తగ్గిస్తుంది, మరియు స్థిరమైన నిత్య గ్రౌండింగ్ పనికి ప్రభావకరంగా మద్దతు ఇస్తుంది.

(2) ప్రామాణిక వేగం తుడిపోయే ఫీడర్ మరియు ఆటోమేటిక్ బ్లాక్ సిగ్నలింగ్ లైన్ల పునర్వ్యవస్థాపన సమయంలో, కేబుల్లు—ఎయర్ కండక్టర్లను మార్చినప్పుడు—ప్రముఖ భాగం ఉంటే, బాక్స్-టైప్ రీయాక్టర్లను ఉపయోగించి మధ్యంతర లేదా విభజిత పూరకం చేయడానికి అవగాహన చేయండి కుదిరిన కెపాసిటివ్ కరెంట్ పరిస్థితులలో ఇండక్టివ్ రీయాక్టివ్ శక్తికి పూరకం చేయడానికి. టేబుల్ 2 లోని లెక్కింపు ఫలితాల ప్రకారం, పని కపాసిటెన్స్ విలువలు 70 మిమీ² అల్యూమినియం-కోర్ కేబుల్ కోసం 0.22 μF/కిలోమీటర్, 95 మిమీ² అల్యూమినియం-కోర్ కేబుల్ కోసం 0.24 μF/కిలోమీటర్. అలాగే, డిస్ట్రిబ్యూషన్ రూమ్లకు అనుకూలత మార్పులను ప్రాథమికంగా పరిగణించండి, మరియు డిస్ట్రిబ్యూషన్ రూమ్లలో దరిమానుల నిత్య గ్రౌండింగ్ పద్ధతులను లెక్కింపు డేటా ఆధారంగా సవరించండి.

అత్యంత వ్యత్యాసపు సందర్భాలలో, సిస్టమ్‌ను గ్రౌండ్ చేయబడలేదని మరియు హై-స్పీడ్ రెల్వే మాన్ధారికి అనుగుణమైన సింగిల్-కోర్ కేబుల్‌ను ఉపయోగించినట్లయితే, ఒక ఫేజ్ గ్రౌండ్ ఫాల్ట్ 2 గంటల అనుమతించబడిన విండోలో తొలిగించబడదు. ఇది కేబుల్‌కు నిరంతరం థర్మల్ నష్టాన్ని కల్పిస్తుంది. అద్దంగా, సింగిల్-కోర్ కేబుల్ నశ్వరం అయినట్లయితే, దాని ప్రభావం ఆసన్న ఫేజీల్ పై సహజంగా తక్కువ ఉంటుంది, ప్రొటెక్టివ్ ట్రిపింగ్ ను ప్రారంభించలేదు, ఇది సిస్టమ్ ఫేల్యర్‌లకు సులభంగా లీడ్ అవుతుంది.

6. నిష్కలం

సాధారణ వేగం గల రెల్వే పవర్ సిస్టమ్‌లో, న్యూట్రల్ గ్రౌండింగ్ పద్ధతి ఎంపిక సిస్టమ్ పనిచేయడం యొక్క భద్రత మరియు స్థిరతను చెప్పించే ప్రభావం ఉంటుంది. న్యూట్రల్ గ్రౌండింగ్ యోజనను తప్పుగా ఎంచుకున్నట్లయితే, ద్వితీయ ఫాల్ట్‌లు మరియు కాస్కేడింగ్ ఘటనలకు సులభంగా లీడ్ అవుతుంది. లెక్కింపు మరియు పోరోక్త విశ్లేషణ ద్వారా, న్యూట్రల్ గ్రౌండింగ్ పద్ధతి యొక్క సమగ్రమైన మరియు యుక్తియతో ఎంచుకునేది ఫాల్ట్‌లను చుట్టుకుంటుంది, పరికరాల ఇన్స్యులేషన్‌ని సంరక్షిస్తుంది, నమ్మకంగా ట్రాక్షన్ పవర్ సరఫరాని ఉంటుంది, మరియు పనికర్మలు మరియు రెల్వే పనిచేయడం యొక్క భద్రతను పెంచుతుంది.