SF6 धूम्रकेतु को कैसे निष्कासित करता है

SF6 (सल्फर हेक्साफ्लोराइड) आर्क बुझाने की क्रिया कैसे काम करती है

1. SF6 के भौतिक और रासायनिक गुण

• उच्च अवरोधक शक्ति: SF6 अणुओं में एक मजबूत नकारात्मक विद्युत ऋणात्मकता होती है, जो उन्हें तेजी से स्वतंत्र इलेक्ट्रॉनों को पकड़ने की अनुमति देती है, जिससे नकारात्मक आयन बनते हैं। ये नकारात्मक आयन धीमी गति से चलते हैं और आयनन का कारण बनने की कम संभावना होती है, जिससे SF6 गैस की उच्च अवरोधक शक्ति बनती है। यह SF6 को हवा या रिक्त स्थान की तुलना में अवरोधक के रूप में बहुत बेहतर बनाता है।

• उच्च ऊष्मा धारिता: SF6 का बड़ा अणु भार (लगभग 146) होता है और यह उच्च ऊष्मा धारिता और ऊष्मा चालकता प्रदर्शित करता है। जब आर्क उत्पन्न होता है, तो SF6 गैस एक बड़ी मात्रा में ऊष्मा को अवशोषित कर सकती है, आर्क को तेजी से ठंडा करती है और उसका तापमान कम करती है।

• रासायनिक स्थिरता: SF6 सामान्य तापमान पर बहुत स्थिर होता है, लेकिन उच्च तापमान (जैसे, आर्किंग के दौरान) पर यह निम्न फ्लोराइन यौगिकों (जैसे, SF4, S2F10, आदि) में विघटित हो जाता है। जब आर्क बुझ जाता है, तो ये विघटन उत्पाद फिर से SF6 में एकीकृत हो जाते हैं, गैस की अवरोधक गुणवत्ता को वापस बहाल करते हैं।

2. SF6 आर्क बुझाने के मूल सिद्धांत

आर्क का उत्पादन और बुझाना: जब सर्किट ब्रेकर खुलता है, तो संपर्क अलग हो जाते हैं, और विद्युत धारा संपर्कों के बीच के छोटे फाटक के माध्यम से प्रवाहित होती है, आर्क बनाती है। आर्क की उपस्थिति स्थानीय उच्च तापमान उत्पन्न करती है, जिससे संपर्क सामग्री वाष्पित होती है और बड़ी संख्या में स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन उत्पन्न होते हैं, जो आर्क को बनाए रखते हैं।

SF6 गैस की भूमिका:

• आर्क का तेजी से ठंडा करना: SF6 गैस उच्च ऊष्मा धारिता की होती है और आर्क द्वारा उत्पन्न ऊष्मा को तेजी से अवशोषित कर सकती है, आर्क का तापमान तेजी से गिर जाता है। जैसे-जैसे तापमान गिरता है, आर्क में आवेशित कणों (इलेक्ट्रॉन और आयन) की गतिज ऊर्जा कम होती जाती है, आर्क की ऊर्जा का निर्वहन होता है।

• आयनन का दबाव: SF6 अणु आर्क से स्वतंत्र इलेक्ट्रॉनों को तेजी से पकड़ सकते हैं, नकारात्मक आयन बनाते हैं। ये नकारात्मक आयन धीमी गति से चलते हैं और आयनन प्रक्रिया को जारी रखने की कम संभावना होती है, इस प्रकार आर्क के निरंतर विकास को रोकते हैं।

• अवरोधक शक्ति का वापसी: जब आर्क बुझ जाता है, तो SF6 गैस तेजी से अपनी अवरोधक गुणवत्ता को वापस बहाल करती है। एयर की तुलना में अधिक अवरोधक शक्ति के कारण, संपर्कों के बीच की अवरोधक शक्ति तेजी से बहाल हो जाती है, आर्क को फिर से जलाने से रोकती है।

3. SF6 आर्क बुझाने की विस्तृत प्रक्रिया

• आर्क निर्माण का प्रारंभिक चरण: जब सर्किट ब्रेकर के संपर्क अलग होना शुरू होता है, तो विद्युत धारा उनके बीच के छोटे फाटक के माध्यम से प्रवाहित होती है, आर्क बनाती है। आर्क का तापमान तेजी से कई हजार डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है, संपर्क सामग्री वाष्पित होती है और बड़ी संख्या में स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन उत्पन्न होते हैं।

• SF6 गैस का ठंडा करने का प्रभाव: जैसे-जैसे आर्क बनता है, SF6 गैस तेजी से आर्क द्वारा उत्पन्न ऊष्मा को अवशोषित करती है, आर्क का तापमान गिर जाता है। साथ ही, SF6 अणु आर्क से स्वतंत्र इलेक्ट्रॉनों को पकड़ते हैं, नकारात्मक आयन बनाते हैं, जो आयनन प्रक्रिया को दबाते हैं।

• आर्क का विलोपन: जैसे-जैसे आर्क का तापमान गिरता है, आर्क में आवेशित कणों की ऊर्जा धीरे-धीरे कम होती जाती है, आर्क का पूर्ण विलोपन होता है। इस समय, SF6 गैस तेजी से अपनी अवरोधक गुणवत्ता को वापस बहाल करती है, संपर्कों के बीच की अवरोधक शक्ति बढ़ जाती है और आर्क को फिर से जलाने से रोकती है।

• आर्क के बाद का बहालीकरण: जब आर्क बुझ जाता है, तो SF6 के विघटन उत्पाद (जैसे, SF4, S2F10, आदि) तेजी से फिर से SF6 में एकीकृत हो जाते हैं, गैस की मूल रासायनिक संरचना और अवरोधक गुणवत्ता को वापस बहाल करते हैं। यह प्रक्रिया बहुत तेजी से होती है, आमतौर पर कुछ मिलीसेकंड में।

4. SF6 आर्क बुझाने के फायदे

• तेजी से आर्क विलोपन: SF6 गैस आर्क को लगभग तुरंत बुझा सकती है, आमतौर पर विद्युत धारा के शून्य पार निकट होता है। यह आर्क की अवधि को कम करता है, संपर्कों को नुकसान पहुंचाने से बचाता है।

• अवरोधक का तेजी से बहालीकरण: जब आर्क बुझ जाता है, तो SF6 गैस तेजी से अपनी अवरोधक शक्ति को वापस बहाल करती है, आर्क को फिर से जलाने से रोकती है और विद्युत धारा को विश्वसनीय रूप से रोकती है।

• उच्च वोल्टेज और उच्च धारा के लिए उपयुक्त: SF6 की उच्च अवरोधक शक्ति और उत्कृष्ट आर्क बुझाने की प्रदर्शनशीलता इसे उच्च वोल्टेज और उच्च धारा के अनुप्रयोगों, जैसे अत्यधिक उच्च वोल्टेज (UHV) प्रसारण प्रणालियों, के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाती है।

• आग का खतरा नहीं: SF6 गैस अग्निशम है, तेल भरे सर्किट ब्रेकरों में होने वाले आग के खतरे को दूर करती है, इसलिए इसे विद्युत प्रणालियों में उपयोग करना सुरक्षित होता है।

5. SF6 आर्क बुझाने के अनुप्रयोग

• उच्च वोल्टेज सर्किट ब्रेकर: SF6 गैस उच्च वोल्टेज सर्किट ब्रेकरों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है, विशेष रूप से 110kV और उससे ऊपर कार्य करने वाली प्रणालियों में, जिनमें UHV और अत्यधिक उच्च वोल्टेज (EHV) प्रसारण प्रणालियाँ शामिल हैं। SF6 सर्किट ब्रेकर उत्कृष्ट टुकड़ने की प्रदर्शनशीलता, संपीड़ित डिजाइन और लंबे सेवा जीवन की पेशकश करते हैं, जो आवश्यक ऑपरेशनों और उच्च धारा टुकड़ने के लिए आदर्श होते हैं।

• लोड स्विच और अलगावक: सर्किट ब्रेकरों के अलावा, SF6 गैस लोड स्विच और अलगावक में भी उपयोग की जाती है, जो विश्वसनीय अवरोधक और आर्क बुझाने की क्षमता प्रदान करती है।

• GIS (गैस-अवरोधित स्विचगियर): GIS प्रणालियों में, SF6 गैस बंद स्विचगियर में अवरोधक माध्यम के रूप में कार्य करती है, उच्च घनत्व वाले विद्युत कनेक्शन और विश्वसनीय अवरोधक प्रदान करती है।

सारांश

SF6 गैस अपनी उच्च अवरोधक गुणवत्ता, उच्च ऊष्मा धारिता और अवरोधक शक्ति के तेजी से बहालीकरण का लाभ उठाकर आर्क को बुझाती है। यह कुशल आर्क बुझाने की प्रक्रिया SF6 सर्किट ब्रेकर को उच्च वोल्टेज विद्युत प्रणालियों के लिए आवश्यक घटक बनाती है, सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करती है। SF6 विद्युत प्रसारण और वितरण प्रणालियों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है, जहाँ इसकी आर्क को तेजी से बुझाने और फिर से जलाने से रोकने की क्षमता प्रणाली की स्थिरता और सुरक्षा बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण होती है।