विद्युत धारा सीमितक और उनके प्रकार

फ़ॉल्ट करंट लिमिटर का परिचय

हाल के समय में, ऊर्जा की बढ़ती मांग के साथ, विद्युत उत्पादन और प्रसारण के मजबूत विकास को बड़ा महत्व मिला है और यह एक मौलिक आवश्यकता बन गया है। हालांकि, किसी भी विद्युत उत्पादन प्रणाली में, शॉर्ट सर्किट एक सबसे लगातार और चुनौतियों से भरा समस्या है, और इसका प्रभाव उत्पादन के पैमाने के साथ बढ़ता जा रहा है। शॉर्ट या फ़ॉल्ट करंट द्वारा उत्पन्न समस्याएं बहुआयामी हैं:

• उपकरणों पर थर्मल तनाव: विद्युत उपकरणों पर असहनीय थर्मल तनाव पड़ता है, जो घटकों के प्रारंभिक ध्वस्त होने, क्षति और असफलता का कारण बन सकता है।

• इलेक्ट्रो-डाइनामिक व्याघात: सर्किट के भीतर बहुत सारे इलेक्ट्रो-डाइनामिक बल उपकरणों के सामान्य कार्य को विघटित करते हैं, जिससे उनकी सटीकता और विश्वसनीयता प्रभावित होती है।

• तकनीकी और आर्थिक बाधाएं: सर्किट को क्षति से बचाने के लिए अधिक कुशल सर्किट ब्रेकर की आवश्यकता होती है। यह मांग न केवल तकनीकी चुनौतियां प्रस्तुत करती है, बल्कि इससे बड़ी आर्थिक सीमाएं भी लगती हैं।

• सुरक्षा खतरे: सुरक्षा संबंधी चिंताएं सबसे तीव्र समस्याओं में से एक हैं, क्योंकि शॉर्ट सर्किट कर्मचारियों के जीवन और विद्युत ढांचे की पूर्णता के लिए एक सीधा खतरा बनता है।

• वोल्टेज ट्रांसिएंट की जटिलताएं: शॉर्ट सर्किट ट्रांसिशन के दौरान वोल्टेज ट्रांसिएंट की समस्या को बढ़ाते हैं, जिससे उन्हें और अधिक महत्वपूर्ण और प्रबंधन में कठिन बनाते हैं।

इन चुनौतियों को देखते हुए, शॉर्ट सर्किट को संबोधित करने के लिए अधिक उन्नत और सटीक प्रणालियों का विकास आवश्यक हो गया है। यह लेख फ़ॉल्ट करंट के प्रभाव को कम करने के लिए प्रस्तावित और लागू किए गए कई दृष्टिकोणों का अध्ययन करेगा।

दृष्टिकोण

निम्नलिखित विधियाँ या तो सक्रिय रूप से शोध में हैं या पहले से ही व्यावहारिक उपयोग में हैं, उनके विशिष्ट विशेषताओं और अनुप्रयोगों पर निर्भर:

• करंट लिमिटिंग रिएक्टर (CLR): फ़ॉल्ट करंट को सीमित करने में इसकी प्रभावशीलता के लिए व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त है।

• सॉलिड स्टेट करंट लिमिटर: एक उभरती हुई तकनीक जो बहुत उम्मीद दिखाती है लेकिन अभी भी शोध और विकास की शुरुआती चरणों में है।

• सुपरकंडक्टिंग करंट लिमिटर: ये उपकरण सुपरकंडक्टर्स की विशिष्ट गुणों का उपयोग करके करंट को सीमित करते हैं, और सॉलिड-स्टेट लिमिटर्स की तरह, विकास की शुरुआती चरणों में हैं।

• फ्यूज: एक पारंपरिक लेकिन विश्वसनीय विधि जो सर्किट की रक्षा करने के लिए करंट को एक निश्चित सीमा से अधिक होने पर टूटने के लिए उपयोग की जाती है।

• सबस्टेशन में बसबार स्प्लिटिंग: एक व्यावहारिक दृष्टिकोण जो सबस्टेशन के विद्युत व्यवस्था को बदलकर फ़ॉल्ट करंट को कम करने में मदद करता है।

• उच्च इम्पीडेंस ट्रांसफॉर्मरों का उपयोग: ये ट्रांसफॉर्मर सर्किट में इम्पीडेंस बढ़ाने के लिए उपयोग किए जा सकते हैं, जिससे फ़ॉल्ट करंट का परिमाण सीमित हो जाता है।

• न्यूक्लियर रिएक्टरों का उपयोग करंट लिमिटिंग के लिए: यद्यपि एक असामान्य दृष्टिकोण, शोध न्यूक्लियर रिएक्टरों की वर्तमान-सीमित तकनीकों में योगदान देने की क्षमता का अध्ययन कर रहा है।

इन तकनीकों में से, सॉलिड-स्टेट और सुपरकंडक्टिंग उपकरणों का उपयोग अभी भी विकास की चरणों में है। जब किसी प्रणाली को शॉर्ट-सर्किट समस्याओं को संबोधित करने के लिए लागू किया जाता है, तो दो महत्वपूर्ण विचारों को ध्यान में रखा जाना चाहिए:

सबस्टेशन और वितरण नेटवर्क में फ़ॉल्ट करंट नियंत्रण के लिए रणनीतियाँ

सीमित करंट रिएक्टरों की स्थिति और मात्रा

विद्युत इंजीनियरिंग के क्षेत्र में दो महत्वपूर्ण प्रश्न सबस्टेशन और वितरण नेटवर्क में सीमित करंट रिएक्टरों की इष्टतम स्थिति और फ़ॉल्ट करंट को प्रभावी रूप से प्रबंधित करने के लिए आवश्यक रिएक्टरों की आदर्श संख्या के बारे में हैं। इन निर्णयों के लिए विद्युत प्रणाली के विशेषताओं, लोड की आवश्यकताओं और संभावित फ़ॉल्ट परिदृश्यों का व्यापक ज्ञान आवश्यक है।

करंट लिमिटिंग रिएक्टर (CLR)

करंट लिमिटिंग रिएक्टर फ़ॉल्ट करंट प्रबंधन के लिए सबसे लागत-कुशल और व्यावहारिक समाधानों में से एक है। इसका सबस्टेशन की विश्वसनीयता पर न्यूनतम प्रभाव होता है, जिससे इसे कई विद्युत प्रणालियों के लिए एक अनुकूल विकल्प बनाता है। हालांकि, इसके कुछ नुकसान भी हैं। CLRs का भौतिक हार्डवेयर आमतौर पर बड़ा होता है, जो सबस्टेशन में बड़ा स्थान घेर लेता है। इसके अलावा, CLRs की उपस्थिति वोल्टेज स्थिरता की गिरावट का कारण बन सकती है, जिसे ध्यान से निगरानी और प्रबंधित किया जाना चाहिए।

सॉलिड स्टेट फ़ॉल्ट करंट लिमिटर

सॉलिड स्टेट फ़ॉल्ट करंट लिमिटर अभी शोध और विकास की चरणों में हैं। ये वितरण प्रणालियों में आसानी से एकीकृत किए जा सकने का लाभ प्रदान करते हैं। हालांकि, उनकी उच्च लागत एक प्रमुख बाधा बनती है, जो उनके व्यापक लागू को रोकती है। शोधकर्ता उनकी लागत को कम करने और उनकी प्रदर्शन को सुधारने के लिए सक्रिय रूप से काम कर रहे हैं, ताकि वे व्यावसायिक उपयोग के लिए अधिक व्यावहारिक बन सकें।

फ्यूज

फ्यूज बहुत प्रभावी और कुशल करंट-इंटररप्टिंग उपकरण हैं, जो उन्हें करंट लिमिटर के रूप में उपयोग करने के लिए उपयुक्त बनाते हैं। वे सस्ते और स्थापित करने में आसान हैं। हालांकि, उनकी प्रभावशीलता उनकी रेटेड क्षमता से सीमित होती है। उदाहरण के लिए, सामान्य फ्यूज 40 kV और 200 A करंट तक का संचालन करने के लिए डिजाइन किए जा सकते हैं, जो उन्हें उच्च वोल्टेज और उच्च करंट की स्थितियों में उपयोग करने से सीमित करता है। हाई-रप्चरिंग कैपेसिटी (HRC) फ्यूज बेहतर प्रदर्शन प्रदान करते हैं, लेकिन उनके अपने सीमाएं हैं।

बसबार फ़ॉल्ट करंट लिमिटर

बस कपलर सर्किट ब्रेकर को बसबार फ़ॉल्ट करंट लिमिटर के रूप में उपयोग किया जा सकता है, लेकिन वे आमतौर पर एक अस्थायी या आपातकालीन प्रतिक्रिया समाधान के रूप में माने जाते हैं। उनकी संचालन विशेषताओं और सीमाओं के कारण उन्हें सबस्टेशन में एक स्थायी वस्तु के रूप में डिजाइन नहीं किया गया है।

न्यूट्रल रिएक्टर का उपयोग

न्यूट्रल रिएक्टर फ़ॉल्ट करंट मिटिगेशन के लिए एक और व्यावहारिक विकल्प प्रस्तुत करते हैं, विशेष रूप से जब भू या ग्राउंड करंट से निपटा जा रहा हो। उनका डिजाइन और संचालन उन्हें भू-संबंधित विद्युत समस्याओं से संबंधित विशिष्ट फ़ॉल्ट परिदृश्यों में विशेष रूप से प्रभावी बनाता है।

करंट लिमिटिंग रिएक्टरों के प्रकार और विशेषताएं

करंट लिमिटिंग रिएक्टर एक व्यापक रूप से लागू किया गया समाधान है और इसे दो मुख्य प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:

ड्राय-टाइप CLR

ड्राय-टाइप CLRs वायु-कोर रिएक्टर हैं जिनमें कॉपर वाइंडिंग होती है। लोहे के कोर का उपयोग रिएक्टर के प्रदर्शन को बिगाड़ने वाले संतृप्ति के खतरे के कारण बचा दिया जाता है। ये रिएक्टर उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं जहां पर्यावरणीय स्थितियां अपेक्षाकृत साफ और सूखी होती हैं।

ऑयल-टाइप CLR

ऑयल-टाइप CLRs अपने ड्राय-टाइप समकक्षों की तरह बुनियादी कार्यक्षमता के संबंध में बहुत सामान हैं। हालांकि, उनका मुख्य विभेदक उनके अनुप्रयोग की गुंथी है। ऑयल-टाइप CLRs विशेष रूप से अत्यधिक प्रदूषित पर्यावरणों में उपयोग के लिए डिजाइन किए गए हैं। इन रिएक्टरों में उपयोग किए जाने वाले ऑयल का डाइएलेक्ट्रिक अच्छा तुलनात्मक रूप से वायु-कोर रिएक्टरों की तुलना में अधिक होता है, जो कठिन स्थितियों में बेहतर इन्सुलेशन और सुरक्षा प्रदान करता है।

फ़ॉल्ट करंट लिमिटिंग रिएक्टरों की सामान्य विशेषताएं

आवृत्ति और वोल्टेज: ये रिएक्टर आवृत्ति और वोल्टेज की एक अपेक्षाकृत संकीर्ण सीमा के भीतर कार्य करने के लिए डिजाइन किए गए हैं। उनकी प्रदर्शन विशेषताएं विशिष्ट विद्युत प्रणाली के पैरामीटरों के लिए अनुकूलित होती हैं।

स्थापना की लचीलेपन: अनुप्रयोग की आवश्यकताओं पर निर्भर, उन्हें अंदर या बाहर दोनों जगहों पर स्थापित किया जा सकता है। यह लचीलेपन विभिन्न सबस्टेशन और वितरण नेटवर्क सेटअप में अधिक अनुकूलन की अनुमति देता है।

शॉर्ट-सर्किट क्षमता: वे उन विद्युत प्रणालियों में एकीकृत किए जाने के लिए इंजीनियरिंग किए गए हैं, जिनमें वे फ़ॉल्ट स्थितियों के दौरान प्रभावी करंट-लिमिटिंग क्षमता प्रदान करते हैं।

ट्रांसिएंट स्थिरता और करंट लिमिट रिएक्टर

ट्रांसिएंट स्थिरता विद्युत वैद्युत प्रत्यावर्ती धारा (AC) पावर प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। यह एक पावर प्रणाली के अनेक सिंक्रोनस मशीनों की एक फ़ॉल्ट के बाद एक दूसरे के साथ सिंक्रोनिज़्म बनाए रखने की क्षमता का संदर्भ देती है। उदाहरण के लिए, एक विद्युत ग्रिड में जिसमें अनेक सिंक्रोनस मोटर जुड़े हों, ट्रांसिएंट स्थिरता निर्धारित करती है कि ये मोटर एक अचानक