विद्युत अतिरिक्त वोल्टेज संरक्षण
किसी भी विद्युत पावर सिस्टम में असामान्य वोल्टेज से पीड़ित होने की संभावना हमेशा रहती है। ये असामान्य वोल्टेज विभिन्न कारणों से हो सकते हैं, जैसे कि भारी लोड का अचानक बंद होना, बिजली की चमक, स्विचिंग धक्के आदि। ये वोल्टेज तनाव पावर सिस्टम के विभिन्न उपकरणों और इन्सुलेटरों के इन्सुलेशन को नुकसान पहुंचा सकते हैं। हालांकि, सभी वोल्टेज तनाव इतने मजबूत नहीं होते कि सिस्टम के इन्सुलेशन को नुकसान पहुंचा सकें, फिर भी इन वोल्टेजों को विद्युत पावर सिस्टम के चालक प्रक्रिया को सुचारू रूप से सुनिश्चित करने के लिए टालना चाहिए।
ये सभी प्रकार के विनाशकारी और गैर-विनाशकारी असामान्य वोल्टेज वोल्टेज ओवरप्रोटेक्शन के माध्यम से सिस्टम से दूर किए जाते हैं।
वोल्टेज सर्ज
पावर सिस्टम पर लगाए गए वोल्टेज तनाव, आमतौर पर अस्थायी प्रकृति के होते हैं। अस्थायी वोल्टेज या वोल्टेज सर्ज को एक बहुत छोटे समय में वोल्टेज का अचानक बढ़ना एक ऊंचे परिसीमा तक परिभाषित किया जाता है।
वोल्टेज सर्ज अस्थायी प्रकृति के होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे बहुत छोटे समय तक मौजूद रहते हैं। पावर सिस्टम में ये वोल्टेज सर्ज बिजली की चमक और सिस्टम के स्विचिंग धक्कों के कारण होते हैं। लेकिन पावर सिस्टम में वोल्टेज इन्सुलेशन फेल, आर्किंग ग्राउंड और रिझोनेंस आदि के कारण भी हो सकता है।
स्विचिंग सर्ज, इन्सुलेशन फेल, आर्किंग ग्राउंड और रिझोनेंस के कारण पावर सिस्टम में वोल्टेज सर्ज दिखाई देते हैं, जो मात्रा में बहुत बड़े नहीं होते। ये वोल्टेज आमतौर पर नॉर्मल वोल्टेज स्तर का दोगुना भी नहीं पार करते। आमतौर पर, पावर सिस्टम के विभिन्न उपकरणों के लिए ठीक इन्सुलेशन ये वोल्टेजों से किसी भी नुकसान को रोकने के लिए पर्याप्त होता है। लेकिन बिजली के कारण पावर सिस्टम में होने वाले वोल्टेज बहुत ऊंचे होते हैं। यदि पावर सिस्टम को वोल्टेज ओवरप्रोटेक्शन नहीं प्रदान की जाती है, तो गंभीर नुकसान की उच्च संभावना हो सकती है। इसलिए पावर सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले सभी वोल्टेज ओवरप्रोटेक्शन उपकरण बिजली के सर्जों के कारण ही प्राथमिक रूप से उपयोग किए जाते हैं।
चलिए अब हम वोल्टेज के विभिन्न कारणों को एक-एक करके चर्चा करें।
स्विचिंग इम्पल्स या स्विचिंग सर्ज
जब एक लोड रहित ट्रांसमिशन लाइन अचानक स्विच ऑन की जाती है, तो लाइन पर वोल्टेज नॉर्मल सिस्टम वोल्टेज का दोगुना हो जाता है। यह वोल्टेज अस्थायी प्रकृति का होता है। जब एक लोड वाली लाइन अचानक स्विच ऑफ की जाती है या अवरुद्ध होती है, तो लाइन पर वोल्टेज भी बहुत ऊंचा हो जाता है। प्रणाली में मुख्य रूप से एयर ब्लास्ट सर्किट ब्रेकर के खुलने की प्रक्रिया के दौरान करंट चॉपिंग, सिस्टम में वोल्टेज उत्पन्न करता है। इन्सुलेशन फेल के दौरान, एक लाइव कंडक्टर अचानक ग्राउंड किया जाता है। यह सिस्टम में अचानक वोल्टेज उत्पन्न कर सकता है।
यदि एल्टरनेटर द्वारा उत्पन्न ईएमएफ तरंग विकृत होती है, तो 5वाँ या उच्च अनुपातिक के कारण रिझोनेंस की समस्या हो सकती है। वास्तव में 5वाँ या उच्च अनुपातिक की आवृत्तियों के लिए, सिस्टम में एक ऐसी महत्वपूर्ण स्थिति उत्पन्न होती है, जिसमें सिस्टम का इंडक्टिव रिएक्टेंस सिस्टम के कैपेसिटिव रिएक्टेंस के बराबर हो जाता है। जैसे-जैसे ये दोनों रिएक्टेंस एक दूसरे को रद्द कर देते हैं, सिस्टम बिल्कुल प्रतिरोधी हो जाता है। इस परिघटना को रिझोनेंस कहा जाता है और रिझोनेंस पर सिस्टम वोल्टेज बहुत बढ़ सकता है।
लेकिन इन सभी उपरोक्त कारणों से सिस्टम में उत्पन्न होने वाले वोल्टेज बहुत ऊंचे नहीं होते।
लेकिन बिजली के इम्पल्स के कारण सिस्टम में दिखाई देने वाले वोल्टेज सर्ज बहुत ऊंचे एम्प्लिट्यूड वाले और बहुत विनाशकारी होते हैं। इसलिए बिजली के इम्पल्स का प्रभाव वोल्टेज ओवरप्रोटेक्शन के लिए टाला जाना चाहिए।
बिजली से सुरक्षा के लिए तरीके
बिजली से सुरक्षा के लिए आमतौर पर तीन मुख्य तरीके उपयोग किए जाते हैं। वे हैं
इअर्थिंग स्क्रीन।
ओवरहेड अर्थ वायर।
लाइटनिंग अरेस्टर या सर्ज डिवाइडर।
इअर्थिंग स्क्रीन
इअर्थिंग स्क्रीन आमतौर पर विद्युत सबस्टेशन पर उपयोग किया जाता है। इस व्यवस्था में सबस्टेशन पर जीआई तार का एक जाल लगाया जाता है। इस इअर्थिंग स्क्रीन के लिए उपयोग किए जाने वाले जीआई तार विभिन्न सबस्टेशन संरचनाओं के माध्यम से ठीक से ग्राउंड किए जाते हैं। यह जीआई तार का जाल सबस्टेशन पर लाइटनिंग स्ट्रोक्स के लिए ग्राउंड की ओर एक बहुत कम प्रतिरोध पथ प्रदान करता है।
यह उच्च वोल्टेज सुरक्षा का तरीका बहुत सरल और आर्थिक है, लेकिन मुख्य दोष यह है कि यह विभिन्न फीडरों के माध्यम से सबस्टेशन तक पहुंचने वाले यात्री तरंग से सिस्टम की सुरक्षा नहीं कर सकता।
ओवरहेड अर्थ वायर
यह वोल्टेज ओवरप्रोटेक्शन का तरीका इअर्थिंग स्क्रीन के समान है। इनमें एकमात्र अंतर यह है कि इअर्थिंग स्क्रीन विद्युत सबस्टेशन पर लगाया जाता है, जबकि, ओवरहेड अर्थ वायर विद्युत प्रसारण नेटवर्क पर लगाया जाता है। एक या दो जीआई तार उचित क्रॉस-सेक्शन के साथ प्रसारण कंडक्टरों के ऊपर लगाए जाते हैं। ये जीआई तार प्रत्येक प्रसारण टावर पर ठीक से ग्राउंड किए जाते हैं। ये ओवरहेड ग्राउंड वायर या अर्थ वायर सभी लाइटनिंग स्ट्रोक्स को ग्राउंड की ओर ले जाते हैं ताकि वे प्रत्यक्ष रूप से प्रसारण कंडक्टरों पर न पड़ें।
लाइटनिंग अरेस्टर
पूर्व में चर्चा की गई दो विधियाँ, अर्थात् इअर्थिंग स्क्रीन और ओवरहेड अर्थ वायर निर्देशित लाइटनिंग स्ट्रोक्स से पावर सिस्टम की सुरक्षा के लिए बहुत उपयुक्त हैं, लेकिन ये विधियाँ उच्च वोल्टेज यात्री तरंग से सुरक्षा नहीं प्रदान कर सकती, जो लाइन के माध्यम से सबस्टेशन के उपकरणों तक प्रसारित हो सकती है।
लाइटनिंग अरेस्टर एक उपकरण है जो उच्च वोल्टेज यात्री तरंगों के लिए ग्राउंड की ओर एक बहुत कम प्रतिरोध पथ प्रदान करता है।
लाइटनिंग अरेस्टर की अवधारणा बहुत सरल है। यह उपकरण एक गैर-रेखीय विद्युत प्रतिरोध की तरह व्यवहार करता है। वोल्टेज बढ़ने पर प्रतिरोध घटता है और विपरीत, एक निश्चित वोल्टेज स्तर के बाद।
लाइटनिंग अरेस्टर या सर्ज डिवाइडर की कार्यात्मकताओं को नीचे सूचीबद्ध किया जा सकता है।
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