वाक्युय मर्चेट ब्रेकर के जलने के कारणों और रोकथामात्मक उपायों का विश्लेषण

1. वैक्यूम सर्किट ब्रेकर की फेलयर मेकानिज्म विश्लेषण

1.1 खुलने के दौरान आर्किंग प्रक्रिया

सर्किट ब्रेकर के खुलने को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, जब धारा ऑपरेटिंग मेकानिज्म को ट्रिप करती है, तो गतिशील कंटैक्ट निश्चित कंटैक्ट से अलग होना शुरू कर देता है। जैसे-जैसे गतिशील और निश्चित कंटैक्ट के बीच की दूरी बढ़ती जाती है, प्रक्रिया तीन चरणों से गुजरती है: कंटैक्ट अलगाव, आर्किंग, और पोस्ट-आर्क डाइएलेक्ट्रिक रिकवरी। जब अलगाव आर्किंग चरण में प्रवेश करता है, तो विद्युत आर्क की स्थिति वैक्यूम इंटरप्टर के स्वास्थ्य को निर्णायक रूप से प्रभावित करती है।

जैसे-जैसे आर्क धारा बढ़ती जाती है, वैक्यूम आर्क कैथोड स्पॉट क्षेत्र और आर्क कॉलम से एनोड क्षेत्र की ओर विकसित होता है। कंटैक्ट क्षेत्र के लगातार घटने के साथ, उच्च धारा घनत्व उच्च तापमान उत्पन्न करता है, जो कैथोड धातु सामग्री का वाष्पीकरण करता है। विद्युत क्षेत्र के प्रभाव से, एक प्रारंभिक गैप प्लाज्मा बनता है। कैथोड सतह पर कैथोड स्पॉट्स दिखाई देते हैं, जो इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करते हैं और फील्ड-इमिशन धारा बनाते हैं, जो लगातार धातु सामग्री को नष्ट करते हैं और धातु वाष्प और प्लाज्मा को बनाए रखते हैं। इस चरण में, आर्क धारा के तुलनात्मक रूप से कम होने पर केवल कैथोड सक्रिय होता है।

जैसे-जैसे आर्क धारा और भी बढ़ती जाती है, प्लाज्मा एनोड में ऊर्जा निकालता है, जिससे एनोड आर्क मोड डिफ्यूज आर्क से कंस्ट्रिक्टेड आर्क में बदल जाता है। यह अंतरण इलेक्ट्रोड सामग्री और धारा की मात्रा जैसे कारकों द्वारा प्रभावित होता है।

1.2 कंटैक्ट एरोजन फेलयर विश्लेषण

कंटैक्ट एरोजन विघटन धारा से सीधे संबंधित है। रेटेड पावर-फ्रीक्वेंसी धारा के तहत, कंटैक्ट के पिघलने की मात्रा लगभग नगण्य होती है। कंटैक्ट एरोजन उच्च धारा और उच्च तापमान की स्थितियों में होता है। जब सर्किट ब्रेकर अपनी रेटेड धारा से अधिक की शॉर्ट-सर्किट धारा को विघटित करता है, तो सामग्री के एरोजन की मात्रा तेजी से बढ़ जाती है, सामग्री के नुकसान की स्थितियाँ बनाती है।

कंटैक्ट की सतह की रफ़्तार सतह उभारों पर धारा केंद्रित करने में वृद्धि करती है, जो विशेष रूप से स्थानीय गर्मी को बढ़ाती है। इसके अलावा, आर्किंग धारा की अवधि आवश्यक है। भले ही धारा शॉर्ट-सर्किट धारा हो, अगर इसकी अवधि बहुत छोटी हो, तो सामग्री के एरोजन की मात्रा छोटी रहती है।

कंटैक्ट फेलयर का मूल कारण आर्किंग प्रक्रिया के दौरान द्रव्य की हानि है। कंटैक्ट नुकसान दो चरणों में होता है:

• सामग्री एरोजन: एनोड सामग्री का एरोजन प्लाज्मा द्वारा संचालित होता है। एनोड सतह पर ऊर्जा फ्लक्स घनत्व एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है जो प्लाज्मा के एनोड पर प्रभाव को मापता है। अनुसंधान दिखाता है कि एनोड ऊर्जा फ्लक्स घनत्व उच्च आर्क धारा, बड़ा कंटैक्ट गैप, और छोटा कंटैक्ट त्रिज्या के साथ बढ़ता है, जो एनोड स्पॉट बनाने और सामग्री के एरोजन को बढ़ाता है।

• सामग्री की हानि: आर्क विलुप्त होने के बाद, विद्युत वाष्प दबाव के कारण कंटैक्ट सतह से पिघली धातु की बूंदें बाहर निकल जाती हैं। यह प्रक्रिया मुख्य रूप से सामग्री के गुणों से प्रभावित होती है, जिसमें आर्क से न्यूनतम आगे का प्रभाव होता है।

2. वैक्यूम सर्किट ब्रेकर के जलने की दुर्घटनाओं के कारण

(1) विद्युत विकीर्ण और कंटैक्ट गैप के परिवर्तन से बढ़ता कंटैक्ट प्रतिरोध
वैक्यूम सर्किट ब्रेकर वैक्यूम इंटरप्टर के अंदर सील किए जाते हैं, जिसमें गतिशील और निश्चित कंटैक्ट सीधे फेस-टू-फेस कंटैक्ट करते हैं। विघटन के दौरान, कंटैक्ट एरोजन होता है, जो कंटैक्ट विकीर्ण, कंटैक्ट मोटाई की कमी और कंटैक्ट गैप में परिवर्तन का कारण बनता है। विकीर्ण के साथ-साथ, कंटैक्ट सतह खराब होती जाती है, जिससे गतिशील और निश्चित कंटैक्ट के बीच का कंटैक्ट प्रतिरोध बढ़ जाता है। विकीर्ण भी कंटैक्ट गैप को बदलता है, कंटैक्ट के बीच स्प्रिंग दबाव को कम करता है, जो और अधिक कंटैक्ट प्रतिरोध का कारण बनता है।

(2) असंगत ऑपरेशन से दोषपूर्ण चरण में बढ़ता प्रतिरोध
अगर वैक्यूम सर्किट ब्रेकर की यांत्रिक प्रदर्शन खराब है, तो यांत्रिक समस्याओं के कारण बार-बार ऑपरेशन करने पर असंगत ऑपरेशन हो सकता है। यह खुलने और बंद करने के समय को लंबा कर देता है, जिससे प्रभावी आर्क विलुप्ति की रोक लग जाती है। आर्किंग से कंटैक्ट का वेल्डिंग (फ्यूजिंग) हो सकता है, जो गतिशील और निश्चित कंटैक्ट के बीच के कंटैक्ट प्रतिरोध को बहुत बढ़ा देता है।

(3) वैक्यूम संपूर्णता की कमी से कंटैक्ट ऑक्सीकरण और बढ़ता प्रतिरोध
वैक्यूम इंटरप्टर में बेलोस थिन स्टेनलेस स्टील से बने होते हैं और एक सीलिंग तत्व के रूप में काम करते हैं, जो वैक्यूम संपूर्णता को बनाए रखते हुए चालक रॉड को चलने की अनुमति देते हैं। बेलोस की यांत्रिक जीवन ब्रेकर ऑपरेशन के दौरान विस्तार और संकुचन बलों द्वारा निर्धारित होता है। चालक रॉड से बेलोस को ऊष्मा ट्रांसफर होता है, जो उनका तापमान बढ़ाता है, जो थकान की ताकत पर प्रभाव डालता है।

अगर बेलोस सामग्री या विनिर्माण प्रक्रिया दोषपूर्ण है, या ब्रेकर को परिवहन, स्थापना, या रखरखाव के दौरान दोलन, प्रहार, या नुकसान होता है, तो रिसाव या माइक्रो-क्रैक्स विकसित हो सकते हैं। समय के साथ, यह वैक्यूम स्तर की कमी का कारण बनता है। वैक्यूम की कमी से कंटैक्ट ऑक्सीकरण होता है, जो उच्च-प्रतिरोध ताम्र ऑक्साइड बनाता है, जो कंटैक्ट प्रतिरोध को बढ़ाता है।

लोड धारा के तहत, कंटैक्ट लगातार अत्यधिक गर्म होते हैं, जो बेलोस का तापमान और भी बढ़ाता है और बेलोस विफलता का कारण बन सकता है। इसके अलावा, वैक्यूम की कमी से सर्किट ब्रेकर अपनी रेटेड आर्क-क्वेंचिंग क्षमता को खो देता है। जब लोड या दोष धारा को विघटित किया जाता है, तो आर्क विलुप्ति की अपर्याप्त क्षमता से लंबी अवधि तक आर्किंग होती रहती है, जो अंततः ब्रेकर को जलने का कारण बनती है।

3. वैक्यूम सर्किट ब्रेकर के जलने की दुर्घटनाओं के लिए रोकथामात्मक उपाय

3.1 तकनीकी उपाय

वैक्यूम संपूर्णता की कमी के कारण जटिल हैं। परिवहन, स्थापना और रखरखाव के दौरान दोलन और प्रहार से बचना चाहिए। हालांकि, फैक्ट्री चरण में विनिर्माण और असेंबली की गुणवत्ता वैक्यूम संपूर्णता पर प्रभाव डालने वाले महत्वपूर्ण कारक हैं।

(1) बेलोस सामग्री और असेंबली गुणवत्ता में सुधार करें
वैक्यूम इंटरप्टर यांत्रिक गति के लिए बेलोस का उपयोग करते हैं। बार-बार खुलने और बंद करने के बाद, बेलोस में माइक्रो-क्रैक्स बन सकते हैं, जो वैक्यूम संपूर्णता को खराब कर सकते हैं। इसलिए, निर्माताओं को बेलोस सामग्री की ताकत और असेंबली गुणवत्ता में सुधार करना चाहिए ताकि सीलिंग की विश्वसनीयता सुनिश्चित की जा सके।

(2) यांत्रिक विशेषताओं और कंटैक्ट प्रतिरोध का नियमित मापन करें
वार्षिक रखरखाव के दौरान, नियमित रूप से कंटैक्ट विद्युत विकीर्ण और गैप विकीर्ण की जांच करें। सिंक्रोनिक, ओवर-ट्रैवल और अन्य यांत्रिक विशेषताओं पर परीक्षण करें। DC वोल्टेज ड्रॉप विधि का उपयोग करके लूप प्रतिरोध को मापें। प्रतिरोध मानों के आधार पर कंटैक्ट ऑक्सीकरण और विकीर्ण का मूल्यांकन करें, और समस्याओं को तुरंत संबोधित करें।

(3) नियमित वैक्यूम संपूर्णता परीक्षण
प्लग-इन टाइप वैक्यूम सर्किट ब्रेकर के लिए, ऑपरेटर अक्सर पेट्रोल के दौरान इंटरप्टर पर बाहरी डिस्चार्ज का दृश्य रूप से निरीक्षण नहीं कर सकते। व्यावहारिक रूप से, वैक्यूम संपूर्णता का नियमित मूल्यांकन करने के लिए व्यापक रूप से पावर-फ्रीक्वेंसी विद्युत विरोधी वोल्टेज परीक्षण का उपयोग किया जाता है। हालांकि यह एक विनाशक परीक्षण है, यह वैक्यूम दोषों की पहचान करने में प्रभावी होता है। वैक्यूम टेस्टर का उपयोग करके वैक्यूम की गुणवत्ता का गुणात्मक मापन वैक्यूम संपूर्णता का मूल्यांकन करने का सबसे अच्छा तरीका है। अगर वैक्यूम की गिरावट देखी जाती है, तो तुरंत वैक्यूम इंटरप्टर को बदलना चाहिए।

(4) ऑनलाइन वैक्यूम मॉनिटरिंग डिवाइस इंस्टॉल करें
विद्युत नेटवर्क में वायरलेस कम्युनिकेशन और SCADA सिस्टम के व्यापक उपयोग के साथ, ऑनलाइन वैक्यूम मॉनिटरिंग संभव हो गया है। तरीके शामिल हैं: दबाव सेंसिंग, कैपेसिटिव कप्लिंग, इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल कन्वर्जन, अल्ट्रासोनिक डिटेक्शन, और नॉन-कंटैक्ट माइक्रोवेव सेंसिंग।

• दबाव सेंसिंग: विनिर्माण के दौरान इंटरप्टर में दबाव सेंसर एम्बेड करें। जैसे-जैसे वैक्यूम गिरता जाता है, गैस घनत्व और आंतरिक दबाव बढ़ता जाता है। दबाव का परिवर्तन नियंत्रण सिस्टम तक पहुंचता है ताकि वास्तविक समय में मॉनिटरिंग की जा सके।

• नॉन-कंटैक्ट माइक्रोवेव सेंसिंग: पैसिव सेंसिंग का उपयोग करके माइक्रोवेव सिग्नल डिटेक्ट करता है, जो वैक्यूम संपूर्णता की खराबी के दौरान विशिष्ट फीडबैक सिग्नल पकड़ता है, जिससे वास्तविक समय में ऑनलाइन मॉनिटरिंग संभव होती है।

3.2 प्रबंधन उपाय

पिछली घटनाओं में, ऑपरेटरों ने सही ढंग से सर्किट ब्रेकर की दोषों की पहचान नहीं की, जिससे जलने और दुर्घटनाओं का विस्तार हुआ। यह SCADA सिस्टम, साइट प