அரிச்சுவடிகளை சரியாகத் தேர்வு செய்வதற்கு எப்படி?

01 முன்னுரை

நடுத்தர வோல்டேஜ் அமைப்புகளில், சுற்று துண்டிப்பான்கள் அவசியமான முதன்மை ஘டகங்களாகும். வெடிப்பு சுற்று துண்டிப்பான்கள் உள்நாட்டு சந்தையை ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன. எனவே, சரியான மின்சார வடிவமைப்பு வெடிப்பு சுற்று துண்டிப்பான்களின் சரியான தேர்விலிருந்து பிரிக்க முடியாதது. இந்த பிரிவில், வெடிப்பு சுற்று துண்டிப்பான்களை சரியாக எவ்வாறு தேர்வு செய்வது மற்றும் அவற்றின் தேர்வில் உள்ள பொதுவான தவறான கருத்துகள் பற்றி விவாதிப்போம்.

02 குறுக்கு சுற்று மின்னோட்டத்தை துண்டிக்கும் திறன் மிக அதிகமாக இருக்க தேவையில்லை

சுற்று துண்டிப்பானின் குறுக்கு சுற்று துண்டிக்கும் திறன் மிக அதிகமாக இருக்க தேவையில்லை, ஆனால் எதிர்காலத்தில் குறுக்கு சுற்று மின்னோட்டங்கள் அதிகரிக்கும் வலைத்தள திறன் விரிவாக்கத்தை சமாளிக்க சில மார்ஜின் இருக்க வேண்டும். இருப்பினும், உண்மையான மின்சார வடிவமைப்பில், தேர்வு செய்யப்பட்ட சுற்று துண்டிப்பான்களின் துண்டிக்கும் திறன் பெரும்பாலும் மிக அதிகமாக உள்ளது. 

எடுத்துக்காட்டாக, 10kV அமைப்புகளுக்குள் உள்ள முடிவுப் பயனர் மாற்று நிலையங்களில், பஸ்பார் குறுக்கு சுற்று மின்னோட்டம் பெரும்பாலும் 10kA அளவில் இருக்கும், மேலும் அதிக திறன் கொண்ட அமைப்புகளில் அது 16kA வரை அடையலாம். இருப்பினும், மின்சார வடிவமைப்பு வரைபடங்களில், வெடிப்பு சுற்று துண்டிப்பான்களின் துண்டிக்கும் திறன் பெரும்பாலும் 31.5kA அல்லது கூட 40kA என குறிப்பிடப்படுகிறது. இதுபோன்ற அதிக துண்டிக்கும் திறன் முதலீட்டை வீணாக்குகிறது. மேற்கண்ட சந்தர்ப்பங்களில், 20kA அல்லது 25kA துண்டிக்கும் திறன் போதுமானதாக இருக்கும். தற்போது, 31.5kA துண்டிக்கும் திறன் கொண்ட வெடிப்பு சுற்று துண்டிப்பான்களுக்கு அதிக தேவை உள்ளது மற்றும் அவை தொடர்ச்சியாக உற்பத்தி செய்யப்படுவதால், உற்பத்தி செலவுகள் மற்றும் விலைகள் குறைகின்றன, எனவே அவை மேலும் பரவலாக பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

மின்சார வடிவமைப்பில், கணக்கிடப்பட்ட குறுக்கு சுற்று மின்னோட்டங்கள் பொதுவாக அதிகமாக உள்ளன. இதற்கான காரணம், கணக்கீட்டின் போது சுற்று வளையத்தில் உள்ள அமைப்பு மற்றும் தொடர்பு மின்தடை பெரும்பாலும் புறக்கணிக்கப்படுகிறது. நிச்சயமாக, சுற்று துண்டிப்பான்களின் துண்டிக்கும் திறன் அதிகபட்சமாக ஏற்படக்கூடிய குறுக்கு சுற்று மின்னோட்டத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டு தேர்வு செய்யப்பட வேண்டும். இருப்பினும், காப்பு அமைப்பு மதிப்பு அதிகபட்ச குறுக்கு சுற்று மின்னோட்டத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டு இருக்கக் கூடாது. 

இதற்கான காரணம், குறுக்கு சுற்றுகளின் போது பெரும்பாலும் விலக்குகள் ஏற்படுகின்றன, மேலும் விலக்கு மின்தடை மிக அதிகமாக இருக்கும். வடிவமைப்பு கணக்கீடுகளில், குறுக்கு சுற்றுகள் தூய உலோக மூன்று-நிலை குறுக்கு சுற்றுகளாக கருதப்படுகின்றன, விலக்கு இல்லை மற்றும் தொடர்பு மின்தடை இல்லை என அனுமானிக்கப்படுகிறது. உண்மையான குறைபாடு புள்ளிவிவரங்களில், 80%க்கும் அதிகமான குறுக்கு சுற்றுகள் ஒற்றை-நிலை ஆகும், மேலும் குறுக்கு சுற்று நிகழ்வுகளின் போது விலக்குகள் பெரும்பாலும் இருக்கும். இதன் விளைவாக, உண்மையான குறுக்கு சுற்று மின்னோட்டம் தீர்க்கப்பட்ட கணக்கீட்டு மதிப்பை விட மிகவும் குறைவாக இருக்கும். 

பாதுகாப்பு அமைப்பு மதிப்பு மிக அதிகமாக இருந்தால், அது பாதுகாப்பு உணர்திறனைக் குறைக்கும் அல்லது உடனடி பாதுகாப்பு செயல்படாமல் இருக்க செய்யும். பொறியியல் நடைமுறையில், சுற்று துண்டிப்பான் துண்டிக்க தவறுவது பிரச்சனை அல்ல, அதிக அமைப்பு மதிப்புகளுக்காக பாதுகாப்பு கூறு செயல்படாமல் இருப்பதே பிரச்சனையாக உள்ளது. சேர்த்துக்கொள்ள, தூய உலோக மூன்று-நிலை குறுக்கு சுற்றுகள் மிக அரிதாக நிகழ்கின்றன—அவை பராமரிப்பிற்குப் பிறகு அரைந்து போடப்படாத பூமி கம்பிகளை சுற்று துண்டிப்பானை மூடும் போது மட்டுமே நிகழ்கின்றன. இருப்பினும், பூமி பொதுவாக பூமி சாவிகள் அல்லது பூமி தள்ளுபடி மூலம் செய்யப்படுகிறது, மேலும் இணைப்பு செயல்பாடுகள் உள்ளன, எனவே தூய உலோக குறுக்கு சுற்றுகள் மிகவும் அரிதானவை.

மின்சார கட்டுமான வரைபடங்களில், முக்கிய உள்வரும் சுற்று துண்டிப்பானின் துண்டிக்கும் திறன் ஃபீடர் சுற்று துண்டிப்பான்களை விட ஒரு நிலை அதிகமாக குறிப்பிடப்படுவது பொதுவானது. இது அவசியமில்லை. முக்கிய துண்டிப்பான் பஸ்பார் குறுக்கு சுற்று குறைபாடுகளை கையாளுகிறது, அதே நேரத்தில் ஃபீடர் துண்டிப்பான்கள் அவற்றின் தனித்தனி சுற்றுகளில் குறைபாடுகளை கையாளுகின்றன. எனினும், ஃபீடர் துண்டிப்பானின் சுமை பக்கத்திற்கு அருகில், பஸ்பாருக்கு அருகில் இருப்பதால், குறுக்கு சுற்று மின்னோட்டம் பஸ்பார் குறுக்கு சுற்று மின்னோட்டத்திலிருந்து மிகவும் வேறுபட்டதாக இல்லை. எனவே, முக்கிய மற்றும் ஃபீடர் துண்டிப்பான்களின் துண்டிக்கும் திறன்கள் ஒரே மாதிரியாக இருக்க வேண்டும்.

03 மின்சார மற்றும் இயந்திர ஆயுள் தேவைகள் மிக அதிகமாக இருக்க தேவையில்லை

இங்கு குறிப்பிடப்பட்டுள்ள மின்சார ஆயுள் குறிப்பிட்ட இடைவெளிகளில் தரப்பட்ட அல்லது பகுதி சுமை மின்னோட்டத்தின் கீழ் துண்டிப்பான் திறக்கவும் மூடவும் முடியும் எண்ணிக்கையை குறிக்காது, மாறாக பராமரிப்பு தேவையின்றி குறுக்கு சுற்று மின்னோட்டத்தை துண்டிக்கும் எண்ணிக்கையை குறிக்கிறது. இந்த எண்ணிக்கைக்கு தேசிய தரம் எதுவும் இல்லை. பொதுவாக, தயாரிப்பாளர்கள் 30 அத்தகைய துண்டிப்புகளுக்கு வடிவமைக்கின்றனர். சில தயாரிப்பாளர்களின் தயாரிப்புகள் 50 ஐ கையாள முடியும். பயனர் திட்டங்களுக்கான கோரிக்கை ஆவணங்களில், குறுக்கு சுற்று துண்டிப்புகளின் எண்ணிக்கைக்கான மிக அதிகமான தேவைகள் பொதுவாக காணப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு டெண்டர் ஆவணம் 12kV லைன் பாதுகாப்பு வெடிப்பு சுற்று துண்டிப்பான் தரப்பட்ட குறுக்கு சுற்று மின்னோட்டத்தை 100 முறை துண்டிக்க வேண்டும், இயந்திர ஆயுள் 100,000 செயல்பாடுகள் மற்றும் தரப்பட்ட மின்னோட்டத்தை 20,000 முறை துண்டிக்க வேண்டும் என்று கோரியது—இந்த தேவைகள் நியாயமற்றவை.

குறுக்கு சுற்று துண்டிப்புகளின் மிக அதிகமான எண்ணிக்கை அவசியமில்லை. குறுக்கு சுற்று குறைபாடு ஒரு முக்கியமான மின்சார சம்பவமாகும். ஒவ்வொரு நிகழ்வும் மீண்டும் நிகழாமல் இருக்க மூலக் காரண பகுப்பாய்வு மற்றும் சீர்திருத்த நடவடிக்கைகள் தேவைப்படும் ஒரு மு

வெற்றிட சுற்று முறிப்பான்களின் இயந்திர ஆயுளைப் பொறுத்தவரை, அதிகப்படியான தேவைகள் தேவையில்லை. M1 வகுப்பு அசலில் 2,000 செயல்பாடுகளுக்கு குறைவாக இல்லை, மற்றும் M2 வகுப்பு 10,000 ஐ மட்டுமே கொண்டுள்ளது. இப்போது, உற்பத்தியாளர்கள் இயந்திர ஆயுளில் போட்டியிடுகின்றனர்—ஒருவர் 25,000 என்றும், மற்றவர் 100,000 என்றும் கூறுகின்றனர். ஏல செயல்முறைகளில், பங்கேற்பவர்கள் இயந்திர ஆயுள் மதிப்புகளை ஒப்பிடுகின்றனர், இது பரிமாற்ற பயன்பாட்டிற்கான வெற்றிட சுற்று முறிப்பான்களுக்கு பொருளற்றது. இருப்பினும், மின்மோட்டர்கள், வில்லை உலைகள் அல்லது தானியங்கி கேபாசிட்டர் ஈடுசெய்தல் சுற்றுகளை அடிக்கடி மாற்றுவது போன்ற குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளில், வெற்றிட தொடர்பாளர்கள் மிகவும் பொருத்தமானவை (நடுத்தர மின்னழுத்த கேபாசிட்டர் தொகுப்புகளை மாற்றுவதற்கு SF6 சுற்று முறிப்பான்கள் பொதுவாக பயன்படுத்தப்படுகின்றன). தொடர்பாளர்களின் இயந்திர மற்றும் மின்னியல் ஆயுள் ஒரு மில்லியன் செயல்பாடுகளை மீறுகிறது (அவற்றின் மின்னியல் ஆயுள் குறுக்குச் சுற்று மின்னோட்டத்தால் அல்ல, தரப்பட்ட மின்னோட்ட துண்டிப்பால் அளவிடப்படுகிறது). சுற்று முறிப்பான்களில் இயந்திர ஆயுளுக்காக போட்டியிட தேவையில்லை.

04 மற்ற மின்னியல் அளவுருக்களுக்கான அதிகப்படியான தேவைகள்

ஒரு சுற்று முறிப்பானின் குறுகிய-கால தாங்கும் திறன் என்பது பிழையின் போது குறுக்குச் சுற்று மின்னோட்டத்தின் வெப்ப அழுத்தத்தை தாங்கும் திறனைக் குறிக்கிறது. இது வெப்பநிலை உயர்வுடன் ஒன்றல்ல. வெப்பநிலை உயர்வு சோதனை என்பது சுற்று முறிப்பான் வழியாக தரப்பட்ட அல்லது குறிப்பிட்ட மின்னோட்டத்தை நீண்ட நேரம் செலுத்தி, பல்வேறு புள்ளிகளில் வெப்பநிலை உயர்வு குறிப்பிட்ட எல்லைகளை மீறாமல் இருப்பதை உறுதி செய்வதாகும். ஒரு சுற்று முறிப்பானின் குறுகிய-கால தாங்கும் திறன் பொதுவாக 3 விநாடிகளுக்கு சோதிக்கப்படுகிறது.

இந்த நேரத்தில், குறுக்குச் சுற்று மின்னோட்டத்தால் உருவாக்கப்படும் வெப்பம் சுற்று முறிப்பானை சேதப்படுத்தக் கூடாது. 3 விநாடி வெப்பத்தை தாங்கும் திறன் போதுமானது. காரணம், குறுக்குச் சுற்று ஏற்பட்ட பிறகு, நேர அடுக்கு பாதுகாப்பு தெரிந்து தாமதத்தை தேர்வு செய்ய உறுதி செய்ய தொடர்புடையதாக இருக்கலாம். நேரத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட பாதுகாப்புக்கு, அருகிலுள்ள சுற்று முறிப்பான்களுக்கு இடையே 0.5 விநாடி தாமதம் தேர்வு செய்ய உறுதி செய்கிறது. சுற்று முறிப்பான்கள் இரண்டு நிலைகள் வேறுபட்டால், டிரிப் தாமதம் 1 விநாடி; மூன்று நிலைகள் என்றால், 1.5 விநாடி. 3 விநாடி தாங்கும் திறன் ஏற்கனவே போதுமானது. இருப்பினும், சில பயனர்கள் அல்லது வடிவமைப்பாளர்கள் 5 விநாடி வெப்பத்தை தாங்கும் திறனை வலியுறுத்துகின்றனர், இது உண்மையில் தேவையற்றது.

ஒரு சுற்று முறிப்பானின் மூடும் செயல்முறையின் போது, நகரும் மற்றும் நிலையான தொடர்புகள் பவுன்ஸ் செய்யலாம். பவுன்ஸ் நேரம் மிக நீண்டதாக இருந்தாலோ அல்லது மூன்று-கட்ட மூடுதல் ஒத்திசைவின்மை பெரியதாக இருந்தாலோ, தொடர்புகளுக்கு இடையே உடைவு மற்றும் மீண்டும் துடிப்பு ஏற்படலாம். மீண்டும் துடிப்பு சுற்றில் ஒரு சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் செயல்முறையை உருவாக்கி, மிகை மின்னழுத்தத்தின் சாய்வு மற்றும் அதிர்வெண்ணை அதிகரிக்கிறது. இந்த மிகை மின்னழுத்தம் தொடர்பு மீண்டும் துடிப்பு மிகை மின்னழுத்தம் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

இதன் ஆபத்து வெற்றிட சுற்று முறிப்பான்களின் மின்னோட்ட வெட்டு மிகை மின்னழுத்தத்தை கூட மீறலாம், மின்மாற்றிகள் மற்றும் மின்மோட்டர்களின் சுற்று-சுற்று காப்புரிமையை அச்சுறுத்துகிறது. எனவே, தொடர்பு பவுன்ஸ் நேரம் மற்றும் மூன்று-கட்ட ஒத்திசைவின்மை 2ms ஐ மீறக் கூடாது. தற்போதைய சுற்று முறிப்பான் அளவுருக்கள் இந்த தேவையை பூர்த்தி செய்யும் வகையில் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. இருப்பினும், சில பயனர்கள் 2ms க்கும் குறைவான மதிப்புகளை கோருகின்றனர், கூட 1ms க்கு மேல் இல்லாமல் இருக்க வேண்டும் என்று கோருகின்றனர், இது தற்போதைய தொழில்நுட்ப திறனை மீறுகிறது.

05 வெற்றிட துண்டிப்பான்களின் அதிகப்படியான தொடக்க மின்னோட்டத்தால் ஏற்படும் எதிர்மறை பிரச்சினைகள்

நடுத்தர மின்னழுத்த வெற்றிட துண்டிப்பான்களுக்கான தொடக்க தரப்பட்ட மின்னோட்டம் 630A. தற்போது, சில உற்பத்தியாளர்கள் 630A பதிப்புகளை உற்பத்தி செய்ய நிறுத்திவிட்டனர், மேலும் குறைந்தபட்ச தொடக்க மின்னோட்டம் 1250A ஆக உயர்ந்துள்ளது. இது வெற்றிட துண்டிப்பான் உற்பத்தியுடன் தொடர்புடையது. இருப்பினும், இது தொடர்ச்சியான எதிர்மறை விளைவுகளை ஏற்படுத்துகிறது. ஏனெனில், வெற்றிட துண்டிப்பான்களின் தொடக்க மின்னோட்டம் மிக அதிகமாக உள்ளதால், இந்த துண்டிப்பான்களுடன் அசெம்பிள் செய்யப்பட்ட வெற்றிட சுற்று முறிப்பான்கள் துண்டிப்பானின் மின்னோட்ட தரத்துடன் பொருந்த வேண்டும்.

இதன் விளைவாக, துண்டிப்பானின் மின்னோட்ட தரத்துடன் பொருந்த தூண்கள், தூண்களில் உள்ள பிளக்-இன் தொடர்புகள் மற்றும் சுவிட்ச்கியரில் உள்ள நிலையான தொடர்புகள் போன்ற அனைத்து தொடர்புடைய பாகங்களும் இருக்க வேண்டும். இது பெரும்பாலும் நிலையற்ற உலோக பொருட்களின் கடுமையான வீணாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, 12kV வெற்றிட சுற்று முறிப்பான் 1000kVA மின்மாற்றிக்கு மட்டுமே வழங்கலாம், அதன் 10kV பக்க தரப்பட்ட மின்னோட்டம் வெறும் 57.7A ஆகும். இருப்பினும், வெற்றிட துண்டிப்பான் 1250A இல் தொடங்குவதால், சுற்று முறிப்பான் 1250A ஆக இருக்க வேண்டும். இதன் விளைவாக, சுற்று முறிப்பானின் அனைத்து துணைப்பொருட்களும் குறைந்தபட்சம் 1250A தரப்பட்ட மின்னோட்டத்தைக் கொண்டிருக்க வேண்டும், மேலும் சுவிட்ச்கியரில் உள்ள நிலையான தொடர்புகள் 1250A க்கு குறைவாக இல்லாமல் இருக்க வேண்டும், இது நிலையற்ற உலோகங்களின் குறிப்பிடத்தக்க வீணாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது.

மோசமானது, பயனர்கள் அல்லது வடிவமைப்பாளர்கள் சுவிட்ச்கியரில் முக்கிய கடத்திகளின் மின்னோட்ட கடத்தும் திறன் சுற்று முறிப்பானின் திறனுடன் பொருந்த வேண்டும் என்று வலியுறுத்துகின்றனர்—அதாவது, கடத்தியின் மின்னோட்ட கடத்தும் திறன் 1250A க்கு வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. உண்மையில், 60A திறன் போதுமானது, மேலும் சுற்று கடத்தியின் குறைந்தபட்ச குறுக்கு வெட்டு பகுதி இயந்திர மற்றும் வெப்ப நிலைத்தன்மை சோதனைகளை கடந்தால், பொருட்களை சேமிக்க குறிப்பிடத்தக்க இடம் உள்ளது.