वितरण फीडर स्वचालन में स्वचालित सर्किट रीक्लोजर का संक्षिप्त विश्लेषण

एक स्वचालित परिपथ पुनःस्थापक एक उच्च-वोल्टेज स्विचिंग उपकरण है जिसमें निर्मित नियंत्रण (इसमें दोष धारा का पता लगाने, संचालन अनुक्रम नियंत्रण और कार्यान्वयन के कार्य अंतर्निहित रूप से शामिल हैं, अतिरिक्त रिले संरक्षण या संचालन उपकरणों की आवश्यकता के बिना) और संरक्षण क्षमताएँ होती हैं। यह अपने परिपथ में धारा और वोल्टेज का स्वचालित रूप से पता लगा सकता है, दोष के दौरान उलटे-समय संरक्षण विशेषताओं के अनुसार दोष धाराओं को स्वचालित रूप से बाधित कर सकता है, और निर्धारित समय विलंब और अनुक्रम के अनुसार कई बार पुनःस्थापन कर सकता है।

1. स्वचालित परिपथ पुनःस्थापक योजना द्वारा लागू फीडर स्वचालन के सिद्धांत और विशेषताएँ

स्वचालित परिपथ पुनःस्थापक योजना का उपयोग करके ऊपरी वितरण लाइनों का स्वचालन पुनःस्थापक की लघु-परिपथ धाराओं को बाधित करने की क्षमता और संरक्षण, निगरानी और संचार के एकीकृत कार्यों पर निर्भर करता है। उपस्टेशन स्विचगियर की संरक्षण क्रियाओं पर निर्भर किए बिना, यह योजना पुनःस्थापकों के बीच संरक्षण सेटिंग्स और समय समन्वय के माध्यम से स्वचालित रूप से दोष का पता लगाती और अलग करती है, प्रभावी ढंग से उपस्टेशन बस को वितरण लाइन में विस्तारित करती है। मुख्य फीडर पर, स्वचालित परिपथ पुनःस्थापक संरक्षण उपकरण के रूप में कार्य करते हैं, जो त्वरित दोष खंडन और शाखा लाइन दोषों के स्वचालित अलगाव को सक्षम करते हैं।

स्वचालित परिपथ पुनःस्थापक योजना का प्राथमिक कार्य फीडर स्वचालन प्राप्त करना है। यह एक संचार-आधारित स्वचालन प्रणाली के बिना भी दोषों को स्वचालित रूप से अलग कर सकता है, जिससे समग्र स्वचालन परियोजना को चरणबद्ध तरीके से लागू किया जा सके। जब स्थितियाँ अनुमति देती हैं, तो बाद में संचार और स्वचालन प्रणालियों को बढ़ाया जा सकता है ताकि पूर्ण स्वचालन कार्यक्षमता को साकार किया जा सके।

पुनःस्थापक-आधारित फीडर स्वचालन अपेक्षाकृत सरल नेटवर्क संरचनाओं के लिए उपयुक्त है, जैसे दो-शक्ति "हाथ में हाथ" लूप नेटवर्क। इस विन्यास में, दो फीडर एक मध्य टाई स्विच के माध्यम से जुड़े होते हैं। सामान्य संचालन के दौरान, टाई स्विच खुला रहता है, और प्रणाली एक खुले-लूप मोड में संचालित होती है। जब एक खंड पर दोष होता है, तो नेटवर्क पुनर्विन्यास लोड स्थानांतरण को सक्षम करता है ताकि गैर-दोष वाले खंडों को बिजली आपूर्ति बनाए रखी जा सके, जिससे आपूर्ति विश्वसनीयता में महत्वपूर्ण सुधार होता है। जब दो शक्ति स्रोतों के बीच की दूरी 10 किमी से अधिक नहीं होती है, तो खंडों की संख्या और स्वचालन समन्वय दोनों को ध्यान में रखते हुए, तीन-पुनःस्थापक (Automatic Circuit Recloser), चार-खंड विन्यास की अनुशंसा की जाती है, जिसमें प्रत्येक खंड की औसत लंबाई लगभग 2.5 किमी होती है।

चित्र 1 में तार रेखाचित्र को उदाहरण के रूप में लेते हुए: B1 और B2 उपस्टेशनों से निकलने वाले परिपथ ब्रेकर हैं; R0 से R2 तक लाइन खंडीकरण स्विच (Automatic Circuit Reclosers) हैं। सामान्य परिस्थितियों में, B1, B2, R1 और R2 बंद होते हैं, जबकि R0 खुला रहता है।

• खंड ① में दोष: अस्थायी दोषों के लिए, B1 की पहली या दूसरी पुनःस्थापन क्रिया द्वारा बिजली की आपूर्ति पुनर्स्थापित की जाती है। स्थायी दोषों के लिए, B1 द्वारा पुनःस्थापन करने और फिर लॉक आउट (खुला करने और पुनःस्थापन को अवरुद्ध करने) के बाद, R1 खंड ① में वोल्टेज की निरंतर हानि का पता लगाता है। एक निर्धारित मृत-समय अवधि t₁ के बाद, R1 खुल जाता है। इसके बाद, R0 खंड ② में वोल्टेज की निरंतर हानि का एक लंबी अवधि t₂ (t₂ > t₁) के लिए पता लगाता है और सफलतापूर्वक स्वचालित रूप से बंद हो जाता है, जिससे खंड ① के भीतर दोष को अलग किया जाता है।

• खंड ② में दोष: अस्थायी दोषों को R1 की पुनःस्थापन क्रिया द्वारा साफ किया जाता है (संरक्षण समन्वय B1 के ट्रिप होने को रोकता है)। स्थायी दोषों के लिए, R1 द्वारा पुनःस्थापन करने और फिर लॉक आउट होने के बाद, R0 खंड ② में वोल्टेज की निरंतर हानि को अवधि t₂ के लिए पता लगाता है और स्वचालित रूप से बंद हो जाता है। दोष वाली लाइन पर बंद होने के बाद, यह तुरंत ट्रिप हो जाता है और लॉक आउट हो जाता है, खंड ② के भीतर दोष को अलग कर देता है। टाई स्विच के विपरीत ओर दो खंडों के लिए दोष अलगाव और पुनर्स्थापन प्रक्रिया समान तर्क का अनुसरण करती है।

अनुप्रयोग में अतिरिक्त विचार शामिल हैं:

• स्वचालित परिपथ पुनःस्थापक योजना का उपयोग करके दोष अलगाव लागू करने के लिए, उपस्टेशन निकासी ब्रेकर के तात्कालिक अतिधारा (शून्य-समय) संरक्षण कार्य को अक्षम कर दिया जाना चाहिए और समय-विलंबित तात्कालिक संरक्षण द्वारा प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए।

• जब शाखा लाइनों पर अस्थायी या स्थायी दोष होते हैं, तो वे शाखा-माउंटेड स्वचालित परिपथ पुनःस्थापकों द्वारा साफ किए जाते हैं। शाखा पुनःस्थापकों की संरक्षण सेटिंग्स और संचालन समय क्रमशः ऊपरी मुख्य लाइन पुनःस्थापकों की तुलना में कम और छोटे होने चाहिए।

स्थानीय नियंत्रण का उपयोग करके एक वितरण स्वचालन प्रणाली अपेक्षाकृत कम निवेश के साथ आपूर्ति विश्वसनीयता में सुधार कर सकती है। इसके अतिरिक्त, चूंकि आधुनिक स्वचालित परिपथ पुनःस्थापक माइक्रोप्रोसेसर-आधारित और बुद्धिमान हैं, वे भविष्य में दूरस्थ निगरानी विस्तार के लिए इंटरफेस प्रदान करते हैं। जब संचार बुनियादी ढांचा और मास्टर स्टेशन प्रणालियाँ उपलब्ध हो जाती हैं, तो प्रणाली एक मास्टर-स्टेशन-नियंत्रित फीडर स्वचालन योजना में बिना किसी विचलन के संक्रमण कर सकती है।

2. बिजली आपूर्ति विश्वसनीयता में सुधार कैसे करें और लाइन आउटेज अवधि कम करें

• स्वचालित परिपथ पुनःस्थापक के नियंत्रण केंद्र के रूप में उच्च-प्रदर्शन वाले पीएलसी (प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर) का उपयोग करें।

• आउटेज समय को न्यूनतम करने के लिए अस्थायी दोषों को तेजी से साफ करें। बिजली प्रणालियों में, 70% से अधिक लाइन दोष अस्थायी होते हैं। यदि अस्थायी दोषों के साथ स्थायी दोषों का एक ही व्यवहार किया जाता है, तो लंबे समय तक आउटेज होता है। इसलिए, स्वचालित परिपथ पुनःस्थापकों में एक प्रारंभिक त्वरित पुनःस्थापन कार्य जोड़ा गया है, जो 0.3–1.0 सेकंड के भीतर अस्थायी दोषों को साफ कर सकता है (सेटिंग्स लाइन की स्थिति के अनुसार भिन्न होती हैं), जिससे अस्थायी घटनाओं के लिए आउटेज अवधि में बहुत अधिक कमी आती है।

• दोषित खंड के दोनों सिरों पर एक साथ लॉकआउट। पारंपरिक सर्किट ब्रेकर केवल दोष घटित होने पर दोषित लाइन के एक सिरे को लॉक आउट कर सकते हैं। इसके विपरीत, स्वचालित परिपथ पुनःस्थापक स्थायी रूप से दोषित खंड के दोनों सिरों को एक साथ अलग कर सकते हैं, गैर-दोष वाले क्षेत्रों में आउटेज को रोक सकते हैं, पुनर्स्थापन समय को कम कर सकते हैं, पुनःस्थापन प्रयासों की संख्या को कम कर सकते हैं, और ग्रिड पर तनाव को कम कर सकते हैं।

3. वितरण नेटवर्क में स्वचालित परिपथ पुनःस्थापकों के अनुप्रयोग सिद्धांत

• परिचालन परिस्थितियाँ: सभी दोषों को अस्थायी दोषों के रूप में इलाज करने का अवसर दिया जाना चाहिए, जिससे आरम्भिक धारा के कारण गलत संचालन से बचा जा सके। ट्रिपिंग के बाद लॉकआउट केवल स्थायी दोषों की स्थिति में ही होनी चाहिए।

• ऑटोमेटिक सर्किट रिक्लोज़र्स को आरोपित लोड और लाइन की लंबाई के आधार पर आर्थिक और विवेकपूर्ण रूप से चुनें और तैनात करें।

• ऑटोमेटिक सर्किट रिक्लोज़र की निर्धारित धारा, ट्रिपिंग क्षमता, शॉर्ट-सर्किट धारा रेटिंग, और डाइनामिक/थर्मल टोलरेंस धारा को इसकी स्थापना स्थान के अनुसार चुनें। अधिकतम शॉर्ट-सर्किट धारा रेटिंग सामान्य रूप से 16 किलोऐम्पियर से ऊपर होनी चाहिए ताकि लगातार बढ़ती ग्रिड क्षमता का समायोजन किया जा सके।

• संरक्षण सेटिंग्स को ठीक से समन्वित करें, जिसमें ट्रिपिंग धारा, रिक्लोज़िंग की कोशिशों की संख्या, और समय-देरी विशेषताएं शामिल हैं।

• अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम ऑटोमेटिक सर्किट रिक्लोज़र्स के बीच समन्वय करें: दोष धारा संचालन की अनुमत गिनती स्तर दर स्तर घटाई जानी चाहिए, और रिक्लोज़िंग के लिए समय-देरी स्तर दर स्तर बढ़ाई जानी चाहिए (आमतौर पर प्रत्येक स्तर पर 8 सेकंड सेट किया जाता है)।