GIS डिसकनेक्टर संचालनों के द्वितीयक उपकरणों पर प्रभाव का विश्लेषण

GIS डिस्कनेक्टर संचालन का द्वितीयक उपकरणों पर प्रभाव और नियंत्रण उपाय

1. GIS डिस्कनेक्टर संचालन का द्वितीयक उपकरणों पर प्रभाव
1.1 अस्थायी ओवरवोल्टेज प्रभाव
गैस-इन्सुलेटेड स्विचगियर (GIS) डिस्कनेक्टरों के खोलने/बंद करने के दौरान, संपर्क बिंदुओं के बीच आर्क के दोहरे रूप से फिर से जलने और बुझने से प्रणाली की इंडक्टेंस और कैपेसिटेंस के बीच ऊर्जा का आदान-प्रदान होता है, जिससे स्विचिंग ओवरवोल्टेज उत्पन्न होता है, जिसकी तीव्रता निर्धारित चरम वोल्टेज से 2-4 गुना होती है और इसकी अवधि दस के दहाई माइक्रोसेकंड से कई मिलीसेकंड तक होती है। जब छोटी बसबारों पर संचालन किया जाता है—जहाँ डिस्कनेक्टर संपर्क गति धीमी होती है और कोई आर्क-बुझाने की क्षमता नहीं होती है—तो प्री-स्ट्राइक और री-स्ट्राइक घटनाएँ बहुत तेज अस्थायी ओवरवोल्टेज (VFTOs) उत्पन्न करती हैं।

VFTOs आंतरिक GIS चालक और आवरणों के माध्यम से प्रसारित होते हैं। इंपीडेंस असंतुलन (उदाहरण के लिए, बुशिंग, इंस्ट्रुमेंट ट्रांसफॉर्मर, केबल टर्मिनेशन) पर, यात्रा करने वाली लहरें प्रतिबिंबित, अपवर्तित और सुपरिम्पोज होती हैं, जिससे लहर की आकृति विकृत होती है और VFTO चोटियों को बढ़ाया जाता है। तीव्र लहर के आगे और नैनोसेकंड स्तर की उठान के साथ, VFTOs द्वितीयक उपकरणों के इनपुट पर अस्थायी वोल्टेज चोटियों को प्रेरित करते हैं, जो संवेदनशील इलेक्ट्रोनिक्स को क्षति पहुँचाने का खतरा रखते हैं। यह संरक्षण रिले को गलत तरीके से संचालित होने का कारण बन सकता है—अनुचित ट्रिपिंग और उच्च-परिशुद्धता संकेत प्रसंस्करण और डेटा प्रसारण को विघटित कर सकता है। इसके अतिरिक्त, VFTO-जनित उच्च-आवृत्ति विद्युत-चुंबकीय हस्तक्षेप (EMI) संचार मॉड्यूलों को विघटित करता है, बिट त्रुटि दर बढ़ाता है या डेटा की हानि का कारण बनता है, जिससे सबस्टेशन मॉनिटरिंग और नियंत्रण कार्यों को नुकसान पहुँचता है।

1.2 आवरण का विभव वृद्धि
चीन अपने अत्यधिक उच्च वोल्टेज (UHV) और अतिरिक्ट उच्च वोल्टेज (EHV) ग्रिड का विस्तार करने के साथ, GIS डिस्कनेक्टर संचालन से विद्युत-चुंबकीय हस्तक्षेप अधिक गंभीर हो गया है। GIS की कोएक्सियल संरचना—जो आंतरिक एल्यूमिनियम/तांबा चालक और बाहरी एल्यूमिनियम/स्टील आवरण से बनी है—उच्च-आवृत्ति प्रसारण में उत्कृष्ट है। चमक इफेक्ट के कारण, उच्च-आवृत्ति अस्थायी धाराएँ चालक के बाहरी सतह और आवरण के आंतरिक सतह पर प्रवाहित होती हैं, जो आम तौर पर क्षेत्र की रिसाव रोकती हैं और सामान्य स्थितियों में आवरण को ग्राउंड पोटेंशियल पर रखती हैं।

हालांकि, जब VFTO-जनित अस्थायी धाराएँ इंपीडेंस असंतुलन (उदाहरण के लिए, बुशिंग या केबल टर्मिनेशन) पर टकराती हैं, तो आंशिक प्रतिबिंब और अपवर्तन होता है। कुछ वोल्टेज घटक आवरण और पृथ्वी के बीच जुड़ जाते हैं, जिससे अन्यथा ग्राउंड किये गए आवरण पर तात्कालिक विभव वृद्धि होती है। यह कर्मचारियों की सुरक्षा के लिए खतरा उत्पन्न करता है और आवरण और आंतरिक चालकों के बीच विद्युत-योग्यता को विघटित कर सकता है, सामग्री की उम्र को तेजी से बढ़ाता है और उपकरणों की लंबाई को कम करता है। इसके अतिरिक्त, यह उच्च विभव तारों और जुड़े हुए उपकरणों के माध्यम से द्वितीयक प्रणालियों में प्रसारित होता है, EMI को प्रेरित करता है, जो गलत ट्रिपिंग, डेटा त्रुटियों या अंतर्निहित विघटन का कारण बनता है—सीधे विद्युत प्रणाली की विश्वसनीयता को धमकी देता है।

1.3 विद्युत-चुंबकीय हस्तक्षेप (EMI)
GIS सबस्टेशनों में, डिस्कनेक्टर/ब्रेकर संचालन और बिजली की चपेट से अस्थायी विद्युत-चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होते हैं, जो द्वितीयक प्रणालियों को चालित और विकिरण द्वारा प्रभावित करते हैं।

• चालित हस्तक्षेप इंस्ट्रुमेंट ट्रांसफॉर्मर और ग्राउंड पोटेंशियल अंतर के माध्यम से उत्पन्न होता है। VFTOs ट्रांसफॉर्मरों में विचरण क्षमता और इंडक्टेंस के माध्यम से प्राथमिक से द्वितीयक परिपथों में जुड़ जाते हैं। वे ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड के माध्यम से ग्राउंडिंग ग्रिड में भी निकाले जाते हैं, जिससे पूरे ग्राउंड पोटेंशियल बढ़ जाता है और द्वितीयक उपकरणों को अस्थिर करने वाले ग्राउंड लूप बनते हैं।

• विकिरण हस्तक्षेप जब अस्थायी EM क्षेत्र स्थान में प्रसारित होते हैं, तो वे सीधे द्वितीयक केबल और उपकरणों में जुड़ जाते हैं। विद्युत क्षेत्र का जोड़ उच्च-इंपीडेंस नोडों पर प्रभाव डालता है, सिग्नल की विकृति या गलत ट्रिगरिंग का कारण बनता है—विशेष रूप से दूरी, क्षेत्र की दिशा और उपकरण की ज्यामिति पर लगातार निर्भर। चुंबकीय क्षेत्र का जोड़ फैराडे के नियम के अनुसार परिपथ लूपों में विद्युत-संचारी बल प्रेरित करता है; इसकी गंभीरता क्षेत्र की तीव्रता, परिवर्तन की दर और लूप क्षेत्र पर निर्भर करती है।

1.4 यांत्रिक दोलन का प्रभाव
डिस्कनेक्टर संचालन संपर्क प्रभाव, घर्षण और मेक/ब्रेक कार्यों के दौरान विद्युत-चुंबकीय बल के कारण यांत्रिक दोलन उत्पन्न करते हैं। खोलने के दौरान तेज अलगाव या बंद करने के दौरान बलपूर्वक जोड़ने से झटके उत्पन्न होते हैं जो GIS संरचना को कंपित करते हैं। लिंकेज और गियर के माध्यम से दोलन आगे बढ़ते हैं और आसन्न द्वितीयक उपकरणों तक पहुँचते हैं।

ऐसे दोलन यांत्रिक फास्टनर्स को ढीला कर सकते हैं, विद्युत कनेक्शन को विघटित कर सकते हैं, मापन त्रुटियों को बढ़ा सकते हैं, या—अत्यधिक स्थितियों में—कम सर्किट का कारण बन सकते हैं। लंबी अवधि के लिए बाहरी रहने से यांत्रिक और इलेक्ट्रोनिक घटकों की उम्र को तेजी से बढ़ाता है, उपकरणों की लंबाई को कम करता है और विश्वसनीयता को धमकी देता है।

2. द्वितीयक उपकरणों की सुरक्षा के लिए नियंत्रण उपाय
2.1 ऑप्टिमाइज्ड GIS संरचनात्मक डिजाइन

• सामग्री चयन: उच्च विद्युत-योग्य SF₆ मिश्रण का उपयोग करें; शील्डिंग के लिए कम-हानि, उच्च-संवाहकता वाली सामग्रियों (उदाहरण के लिए, Cu/Al) का चयन करें; VFTO आयाम को दबाने के लिए बसबार की लंबाई और कैपेसिटेंस को ऑप्टिमाइज़ करें।

• संरचनात्मक सुधार: चालक और शील्ड की ज्यामिति को चिकना करें ताकि विद्युत क्षेत्र की संकेंद्रित होने से बचा जा सके; एकसमान क्षेत्र वितरण के लिए इंसुलेटर समर्थन डिजाइन को सुधारें; नियंत्रित डिस्कनेक्टर संचालन गति और अस्थायी ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए स्नबर सर्किट जोड़ें।

• दोलन नियंत्रण: संचालन मेकेनिज़्म में हाइड्रोलिक बफ़र या स्प्रिंग्स लगाएँ; GIS और नींव के बीच रबर डैम्पर उपयोग करें; प्रभाव को कम करने के लिए संपर्क सतह की परिशुद्धता को बढ़ाएँ।

2.2 विस्तारित शील्डिंग और ग्राउंडिंग

• शील्डिंग: संवेदनशील द्वितीयक उपकरणों (जैसे, रिले, संचार इकाइयों) को चढ़ाए गए सीमों वाले चालक आवरणों (जस्तीकृत स्टील/एल्युमीनियम) में समाहित करें। उचित समापन के साथ शील्डेड या डबल-शील्डेड केबल का उपयोग करें; वेंट पर फ़िल्टर किए गए कनेक्टर और जाली स्क्रीन लगाएं। छोटी केबलों (<10 मीटर) के लिए, एकल-बिंदु भू-संपर्कन का उपयोग करें; लंबी केबलों के लिए, प्रेरित वोल्टेज को न्यूनतम करने के लिए बहु-बिंदु भू-संपर्कन अपनाएं।

• भू-संपर्कन: भू-संपर्कन प्रतिरोध ≤4 Ω बनाए रखें। उच्च प्रतिरोधकता वाली मिट्टी में, ऊर्ध्वाधर छड़ों के साथ अंतर्संबंधित भू-संपर्कन ग्रिड तैनात करें। एनालॉग सर्किट के लिए एकल-बिंदु भू-संपर्कन और डिजिटल/उच्च-आवृत्ति प्रणालियों के लिए बहु-बिंदु भू-संपर्कन का उपयोग करें। एकसमान धारा प्रसार और कम क्षमता प्रवणता सुनिश्चित करने के लिए ग्रिड लेआउट को अनुकूलित करें (जैसे, आयताकार जाली जिसमें क्रॉस-जंक्शन इलेक्ट्रोड हों)।

2.3 फ़िल्टरिंग और दमन प्रौद्योगिकियाँ

• फ़िल्टर: द्वितीयक उपकरणों के इनपुट पर पावर-लाइन फ़िल्टर स्थापित करें ताकि उच्च-आवृत्ति शोर को अवरुद्ध किया जा सके। संचार चैनलों में डेटा अखंडता को बढ़ाने के लिए डिजिटल सिग्नल फ़िल्टरिंग एल्गोरिदम लागू करें।

• सर्ज सुरक्षा: VFTO और स्विचिंग सर्ज को क्लैंप करने के लिए द्वितीयक उपकरणों के निकट ZnO अरेस्टर तैनात करें। संकेत और संचार लाइनों पर आकस्मिक ऊर्जा को भूमि पर मोड़ने के लिए सर्ज सुरक्षा उपकरण (SPDs) का उपयोग करें, जिससे कमजोर सिग्नल संचरण स्थिर रहे।

2.4 मजबूत द्वितीयक उपकरण कठोरीकरण

• हार्डवेयर सुरक्षा: मोटे स्टील और अतिरिक्त स्टिफनर के साथ माउंटिंग ब्रैकेट्स को मजबूत करें। रबर माउंट या दो-स्तरीय कंपन अलगावक का उपयोग करके उपकरणों को अलग करें। मोटे सब्सट्रेट्स, किनारे फिक्सिंग और डैम्पिंग पैड के साथ PCBs को सुरक्षित करें। महत्वपूर्ण घटकों (जैसे, ICs, रिले) को एनकैप्सुलेंट्स या लचीले होल्डर्स में पॉट करें ताकि ढीलापन न हो। तोड़ने के जोखिम को कम करने के लिए लंबे, पतले ट्रेस से बचें।

• सॉफ्टवेयर सुरक्षा: डेटा भ्रष्टाचार का पता लगाने/सुधार के लिए चेकसम और त्रुटि-सुधार कोड (ECC) लागू करें। EMI-प्रेरित प्रोग्राम जंप से रिकवरी की अनुमति देने के लिए फर्मवेयर में “NOP” (कोई संचालन नहीं) निर्देश डालें, जो डेडलॉक को रोकते हैं और प्रणाली की सहनशीलता बढ़ाते हैं।

3.निष्कर्ष
GIS डिस्कनेक्टर के संचालन के द्वितीयक उपकरणों पर प्रभाव को गहराई से समझने से पता चलता है कि ग्रिड विश्वसनीयता के लिए व्यापक उपशमन रणनीतियाँ आवश्यक हैं। बिजली प्रणालियों के डिजाइन, निर्माण और संचालन के दौरान, GIS और द्वितीयक प्रणालियों के बीच विद्युत चुम्बकीय सुसंगतता (EMC) को प्राथमिकता दी जानी चाहिए। संरचनात्मक अनुकूलन, मजबूत शील्डिंग/भू-संपर्कन, उन्नत फ़िल्टरिंग और हार्डवेयर/सॉफ्टवेयर कठोरीकरण को एकीकृत करके, डिस्कनेक्टर-प्रेरित ट्रांजिएंट, EMI और कंपन के प्रतिकूल प्रभावों को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है—जिससे सुरक्षित, अधिक विश्वसनीय और लचीली बिजली आपूर्ति सुनिश्चित होती है।