सर्ज आरेस्टर्स का उपयोग क्यों करें? महत्वपूर्ण कार्य और लाभ
सर्ज आरेस्टर्स का कार्य
जब बिजली से उत्पन्न ओवरवोल्टेज ओवरहेड पावर लाइनों के माध्यम से एक सबस्टेशन या अन्य इमारतों में प्रवेश करती है, तो यह फ्लैशओवर या तो विद्युत उपकरणों की इन्सुलेशन को छेद सकती है। इसलिए, यदि एक सुरक्षा उपकरण—जिसे सर्ज आरेस्टर कहा जाता है—उपकरण के पावर इनलेट पर समानांतर जोड़ा गया है (जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है), तो जब ओवरवोल्टेज प्रीसेट ऑपरेटिंग स्तर तक पहुंचती है, तो यह तुरंत सक्रिय हो जाता है।
सर्ज आरेस्टर अतिरिक्त ऊर्जा को छोड़ देता है, वोल्टेज सर्ज को सीमित करता है और उपकरणों की इन्सुलेशन की सुरक्षा करता है। जब वोल्टेज सामान्य हो जाती है, तो सर्ज आरेस्टर तेजी से अपनी मूल स्थिति में वापस आ जाता है, जिससे सिस्टम सामान्य पावर सप्लाई जारी रख सकता है।
सर्ज आरेस्टर की सुरक्षा कार्य तीन पूर्व-शर्तों पर आधारित है:
आरेस्टर के वोल्ट-सेकंड विशेषता और सुरक्षित इन्सुलेशन के बीच सही समन्वय।
आरेस्टर का अवशिष्ट वोल्टेज सुरक्षित इन्सुलेशन की आवेश धारण शक्ति से कम होना चाहिए।
सुरक्षित इन्सुलेशन आरेस्टर की सुरक्षा दूरी के भीतर होना चाहिए।
सर्ज आरेस्टर के लिए आवश्यकताएं:
सामान्य संचालन परिस्थितियों में यह छोड़ना नहीं चाहिए, लेकिन ओवरवोल्टेज घटनाओं के दौरान सही और विश्वसनीय रूप से छोड़ना चाहिए।
छोड़ने के बाद यह स्व-पुनर्स्थापन क्षमता रखना चाहिए (यानी उच्च-आवर्त प्रतिरोध अवस्था में वापस आना और अनुगामी धारा बुझाना)।
सर्ज आरेस्टर के प्रमुख पैरामीटर:
निरंतर संचालन वोल्टेज: अनुमत लंबी अवधि का संचालन वोल्टेज। यह सिस्टम के अधिकतम फेज-से-भू वोल्टेज के बराबर या उससे अधिक होना चाहिए।
अंकित वोल्टेज (किलोवोल्ट): अधिकतम अनुमत छोटी अवधि का शक्ति आवृत्ति वोल्टेज (जिसे आग बुझाने वाला वोल्टेज भी कहा जाता है)। आरेस्टर इस वोल्टेज पर काम कर सकता है और इस वोल्टेज पर आग बुझा सकता है, लेकिन इस स्तर पर लंबी अवधि का संचालन नहीं कर सकता। यह आरेस्टर डिजाइन, विशेषताओं और संरचना के लिए एक मौलिक पैरामीटर है।
शक्ति आवृत्ति विरोध क्षमता-सेकंड विशेषता: एक धातु ऑक्साइड (जैसे, ZnO) आरेस्टर की क्षमता का निर्देशन करती है, जो निर्दिष्ट स्थितियों के तहत ओवरवोल्टेज को सहन करने में सक्षम है।
नाममात्र छोड़ने वाली धारा (किलोएम्पियर): आरेस्टर रेटिंग को वर्गीकृत करने के लिए उपयोग की जाने वाली छोड़ने वाली धारा की चोटी की मान। 220 किलोवोल्ट और नीचे के सिस्टमों के लिए, यह 5 किलोएम्पियर से अधिक नहीं होना चाहिए।
अवशिष्ट वोल्टेज: सर्ज धारा के दौरान आरेस्टर के टर्मिनलों पर दिखाई देने वाला वोल्टेज। इसे छोड़ने की घटना के दौरान आरेस्टर द्वारा सहन किए जा सकने वाले अधिकतम वोल्टेज के रूप में भी समझा जा सकता है।
सर्ज आरेस्टर्स के प्रकार और संरचना
सामान्य सर्ज आरेस्टर्स में वाल्व-प्रकार, ट्यूब-प्रकार, सुरक्षा अंतराल और धातु ऑक्साइड आरेस्टर्स शामिल हैं।
(1) वाल्व-प्रकार सर्ज आरेस्टर्स
वाल्व-प्रकार आरेस्टर्स मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित होते हैं: पारंपरिक वाल्व-प्रकार और चुंबकीय-फ्लो वाल्व-प्रकार। पारंपरिक प्रकार में FS और FZ श्रृंखलाएं शामिल हैं; चुंबकीय-फ्लो प्रकार में FCD और FCZ श्रृंखलाएं शामिल हैं।
मॉडल नामकरण में प्रतीक निम्नलिखित का प्रतिनिधित्व करते हैं:
F – वाल्व-प्रकार आरेस्टर;
S – वितरण प्रणालियों के लिए;
Z – सबस्टेशन के लिए;
Y – प्रसारण लाइनों के लिए;
D – घूर्णन मशीनों के लिए;
C – चुंबकीय-फ्लो छोड़ने वाला अंतराल के साथ।
एक वाल्व-प्रकार आरेस्टर फ्लैट स्पार्क अंतरालों और कार्बिड (SiC) रेजिस्टर डिस्कों (वाल्व ब्लॉक) के श्रृंखला में बना होता है, जो एक पोर्सलेन केसिंग के भीतर सील बंद होता है, और बाहरी टर्मिनल बोल्ट्स इंस्टॉलेशन के लिए होते हैं। सिलिकॉन कार्बाइड रेजिस्टर गैर-रेखीय विशेषताओं को प्रदर्शित करता है: यह सामान्य वोल्टेज के तहत उच्च प्रतिरोध का होता है, जो ओवरवोल्टेज के दौरान तेजी से कम हो जाता है।
सामान्य शक्ति आवृत्ति वोल्टेज के तहत, स्पार्क अंतराल अविद्युतीय रहते हैं। जब बिजली का ओवरवोल्टेज होता है, तो स्पार्क अंतराल टूट जाते हैं। SiC ब्लॉक्स का प्रतिरोध तेजी से कम हो जाता है, जिससे उच्च बिजली धारा सुरक्षित रूप से भूमि पर पहुंचती है। सर्ज के बाद, SiC ब्लॉक्स शक्ति आवृत्ति अनुगामी धारा के लिए उच्च प्रतिरोध प्रस्तुत करते हैं, जबकि स्पार्क अंतराल इस धारा को रोकते हैं, जिससे सामान्य सिस्टम संचालन बहाल हो जाता है। यह ऑन-ऑफ व्यवहार एक "वाल्व" के समान होता है—बिजली धारा के लिए खुला और शक्ति आवृत्ति धारा के लिए बंद—इसलिए इसे "वाल्व-प्रकार" आरेस्टर कहा जाता है।
(2) सुरक्षा अंतराल और निक्षेप (ट्यूब-प्रकार) आरेस्टर्स
सुरक्षा अंतराल बिजली सुरक्षा का सबसे सरल रूप है। आमतौर पर गैल्वनाइज्ड गोल इस्पात से बने, ये एक मुख्य अंतराल और एक सहायक अंतराल से बने होते हैं। मुख्य अंतराल एक कोनीय आकार में बना होता है और आर्क विनाश को सुविधाजनक बनाने के लिए क्षैतिज रूप से लगाया जाता है। एक सहायक अंतराल मुख्य अंतराल के नीचे श्रृंखला में जोड़ा जाता है, जिससे विदेशी वस्तुओं द्वारा अंतराल को शॉर्ट करने से गलत ट्रिगरिंग रोकी जा सके। अपनी कमजोर आर्क विनाश क्षमता के कारण, सुरक्षा अंतराल आमतौर पर स्वचालित रिक्लोजिंग उपकरणों के साथ उपयोग किए जाते हैं, जिससे शक्ति सप्लाई की विश्वसनीयता में सुधार होता है।
निक्षेप (ट्यूब-प्रकार) आरेस्टर एक गैस-उत्पादक ट्यूब के भीतर एक स्पार्क अंतराल से बना होता है, जो रॉड और रिंग इलेक्ट्रोड से बना होता है। इसमें दोनों आंतरिक और बाहरी अंतराल शामिल होते हैं। आरेस्टर ट्यूब ऐसे सामग्रियों से बना होता है, जैसे फाइबर-रिनफोर्स्ड फेनोलिक रेजिन, जो गर्मी के तहत बड़ी मात्रा में गैस उत्पन्न करते हैं। जब बिजली का ओवरवोल्टेज होता है, तो दोनों आंतरिक और बाहरी अंतराल टूट जाते हैं, जिससे बिजली धारा भूमि पर निक्षिप्त हो जाती है। इसके बाद शक्टि आवृत्ति धारा एक मजबूत आर्क उत्पन्न करती है, जो ट्यूब दीवार को जलाती है और उच्च दबाव वाली गैस खुले छोर से निकाल देती है, जिससे आर्क तेजी से बुझ जाता है। बाहरी अंतराल फिर अपनी इन्सुलेशन को बहाल करता है, आरेस्टर को सिस्टम से अलग करता है और सामान्य संचालन बहाल हो जाता है।
क्योंकि निक्षेप आरेस्टर शक्ति आवृत्ति धारा के आधार पर गैस उत्पन्न करते हैं, इसलिए अत्यधिक शॉर्ट-सर्किट धारा अत्यधिक गैस उत्पन्न कर सकती है, जो ट्यूब की यांत्रिक शक्ति से अधिक हो सकती है और फटन या विस्फोट का कारण बन सकती है। इसलिए, निक्षेप आरेस्टर आमतौर पर बाहरी स्थापनाओं में उपयोग किए जाते हैं।
(3) अंतराल-रहित धातु ऑक्साइड (जिंक ऑक्साइड) सर्ज आरेस्टर्स
इन्हें वैरिस्टर आरेस्टर्स भी कहा जाता है, ये 1970 के दशक में पेश किए गए एक आधुनिक प्रकार हैं। पारंपरिक सिलिकॉन कार्बाइड वाल्व-प्रकार आरेस्टर्स की तुलना में, अंतराल-रहित धातु ऑक्साइड आरेस्टर्स में कोई स्पार्क अंतराल नहीं होता है और वे सिलिकॉन कार्बाइड के स्थान पर जिंक ऑक्साइड (ZnO) का उपयोग करते हैं। वे ZnO वैरिस्टर डिस्कों से बने होते हैं, जिनके पास उत्कृष्ट गैर-रेखीय वोल्टेज-धारा विशेषताएं होती हैं: सामान्य शक्ति आवृत्ति वोल्टेज के तहत, वे बहुत उच्च प्रतिरोध दिखाते हैं, जो लीक धारा को प्रभावी रूप से दबाते हैं; बिजली ओवरवोल्टेज के दौरान, उनका प्रतिरोध तेजी से कम हो जाता है, जिससे सर्ज धारा का प्रभावी निकास होता है।
धातु ऑक्साइड आरेस्टर्स उत्कृष्ट सुरक्षा विशेषताएं, उच्च निकास क्षमता, कम अवशिष्ट वोल्टेज, कॉम्पैक्ट आकार और आसान इंस्टॉलेशन प्रदान करते हैं। वे अब उच्च और कम वोल्टेज विद्युत उपकरणों दोनों की सुरक्षा के लिए व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।
(4) अंतराल-युक्त धातु ऑक्साइड (जिंक ऑक्साइड) सर्ज आरेस्टर्स
ये ZnO रेजिस्टर डिस्कों से बने होते हैं, जो एक स्पार्क अंतराल के साथ श्रृंखला में जोड़े जाते हैं, जो एक कंपोजिट केसिंग के भीतर होते हैं। अंतराल यूनिट आमतौर पर एक सेरामिक रिंग में घेरे दो डिस्क-आकार के इलेक्ट्रोड्स से बना होता है। वे गैर-प्रभावी रूप से ग्राउंड किए गए न्यूट्रल सिस्टमों के लिए उपयुक्त हैं। एक-फेज-से-भू दोष या आर्क ग्राउंडिंग के दौरान, लंबी अवधि के गंभीर ट्रांसीयंट ओवरवोल्टेज हो सकते हैं, जिनका अंतराल-रहित ZnO आरेस्टर सहन नहीं कर सकते। अंतराल-युक्त ZnO आरेस्टर इस सीमा को दूर करते हैं: एक-फेज ग्राउंडिंग या कम-स्तरीय आर्क ग्राउंडिंग जैसे मध्यम ओवरवोल्टेज के दौरान, श्रृंखला अंतराल निष्क्रिय रहता है, जिससे आरेस्टर सिस्टम से अलग रहता है।
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