उच्च वोल्टेज कंडेनसर की सामान्य समस्याओं और समाधानों का विस्तृत विवरण
कैपेसिटर का ऑपरेटिंग वोल्टेज समस्या
कैपेसिटर के ऑपरेटिंग वोल्टेज की मात्रा उसकी सेवा आयु और आउटपुट क्षमता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है, इसलिए यह उप-स्टेशन बसबार सिस्टम में एक प्रमुख मानिटरिंग इंडिकेटर है। कैपेसिटर के भीतर एक्टिव पावर लॉस ज्यादातर डाइएलेक्ट्रिक लॉस और कंडक्टर रेजिस्टेंस लॉस से उत्पन्न होता है, जिसमें डाइएलेक्ट्रिक लॉस 98% से अधिक हिस्सा लेता है। डाइएलेक्ट्रिक लॉस कैपेसिटर के ऑपरेटिंग तापमान पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है। इस प्रभाव को निम्नलिखित सूत्र से मापा जा सकता है:
Pr = Qc * tgδ = ω * C * U² * tgδ * 10⁻³
जहाँ:
- Pr उच्च-वोल्टेज कैपेसिटर का एक्टिव पावर लॉस प्रदर्शित करता है
- Qc इसकी रिएक्टिव पावर को दर्शाता है
- tgδ डाइएलेक्ट्रिक लॉस टेंजेंट है
- ω ग्रिड कोणीय आवृत्ति है
- C कैपेसिटर की क्षमता है
- U कैपेसिटर का ऑपरेटिंग वोल्टेज है
ऊपर दिए गए सूत्र से स्पष्ट है कि उच्च-वोल्टेज कैपेसिटर का एक्टिव पावर लॉस (Pr) उसके ऑपरेटिंग वोल्टेज (U²) के वर्ग के साथ सीधे आनुपातिक है। जैसे-जैसे ऑपरेटिंग वोल्टेज बढ़ता है, एक्टिव पावर लॉस तेजी से बढ़ता है। यह तेजी से बढ़ने वाला लॉस तापमान में वृद्धि का कारण बनता है, जिससे कैपेसिटर के इंसुलेशन जीवन पर प्रभाव पड़ता है। इसके अलावा, कैपेसिटर का लंबे समय तक ओवरवोल्टेज की स्थिति में ऑपरेट करना ओवरकरंट का कारण बन सकता है, जो कैपेसिटर को नुकसान पहुँचा सकता है। इसलिए, उच्च-वोल्टेज कैपेसिटर सिस्टम के लिए व्यापक ओवरवोल्टेज संरक्षण उपकरणों की आवश्यकता होती है।
▲ उच्च-क्रम के हार्मोनिक्स का प्रभाव
पावर ग्रिड के भीतर उच्च-क्रम के हार्मोनिक्स कैपेसिटरों पर भी नकारात्मक प्रभाव डाल सकते हैं। जब हार्मोनिक करंट कैपेसिटर में प्रवेश करता है, तो यह मूल करंट पर सुपरइम्पोज होता है, जिससे ऑपरेटिंग करंट और मूल वोल्टेज का शिखर मूल्य बढ़ जाता है। यदि कैपेसिटर की कैपेसिटिव रिएक्टेंस सिस्टम की इंडक्टिव रिएक्टेंस से मेल खाती है, तो उच्च-क्रम के हार्मोनिक्स बढ़ जाते हैं। यह बढ़ा हुआ ओवरकरंट और ओवरवोल्टेज का कारण बन सकता है, जो कैपेसिटर के आंतरिक इंसुलेटिंग डाइएलेक्ट्रिक में आंशिक डिसचार्ज को जन्म दे सकता है। ऐसा आंशिक डिसचार्ज फेल्यूर जैसे बल्जिंग और ग्रुप फ्यूज ब्लोइंग को ट्रिगर कर सकता है।
▲ बसबार लॉस-ऑफ-वोल्टेज समस्या
कैपेसिटर से जुड़े बसबार पर वोल्टेज का लॉस एक और महत्वपूर्ण समस्या है। ऑपरेशन के दौरान अचानक वोल्टेज लॉस होने पर कैपेसिटर सबस्टेशन सप्लाई साइड पर ट्रिपिंग या मुख्य ट्रांसफार्मर का डिसकनेक्शन हो सकता है। ऐसी स्थिति में यदि कैपेसिटर को तुरंत डिसकनेक्ट नहीं किया जाता, तो यह नुकसानकारी ओवरवोल्टेज का सामना कर सकता है। इसके अलावा, वोल्टेज की पुनर्स्थापना से पहले कैपेसिटर को हटाने की विफलता रेझोनेंट ओवरवोल्टेज का कारण बन सकती है, जो ट्रांसफार्मर या कैपेसिटर को नुकसान पहुँचा सकता है। इसलिए, एक लॉस-ऑफ-वोल्टेज संरक्षण उपकरण आवश्यक है। यह उपकरण यह सुनिश्चित करना चाहिए कि वोल्टेज लॉस के बाद कैपेसिटर विश्वसनीय रूप से डिसकनेक्ट हो जाता है और वोल्टेज पूरी तरह से सामान्य स्थिति में पुनर्स्थापित होने के बाद ही विश्वसनीय रूप से रीकनेक्ट होता है।
▲ सर्किट ब्रेकर ऑपरेशन द्वारा उत्पन्न ओवरवोल्टेज
सर्किट ब्रेकर ऑपरेशन भी ओवरवोल्टेज उत्पन्न कर सकता है। क्योंकि कैपेसिटर स्विचिंग के लिए ज्यादातर वैक्यूम सर्किट ब्रेकर का उपयोग किया जाता है, तो क्लोजिंग ऑपरेशन के दौरान कंटैक्ट बाउंस ओवरवोल्टेज का कारण बन सकता है। हालाँकि ये ओवरवोल्टेज अपेक्षाकृत निम्न शिखर रखते हैं, लेकिन इनका कैपेसिटर पर प्रभाव नज़रअंदाज नहीं किया जा सकता। इसके विपरीत, सर्किट ब्रेकर खुलने (डिसकनेक्शन) के दौरान उत्पन्न होने वाले ओवरवोल्टेज बहुत अधिक हो सकते हैं और ये कैपेसिटर को पंचर कर सकते हैं। इसलिए, सर्किट ब्रेकर ऑपरेशन के दौरान उत्पन्न होने वाले ओवरवोल्टेज को मिटिगेट करने के लिए प्रभावी उपाय लागू करना आवश्यक है।
▲ कैपेसिटर ऑपरेटिंग तापमान प्रबंधन
कैपेसिटरों का ऑपरेटिंग तापमान एक महत्वपूर्ण कारक है। अत्यधिक उच्च तापमान कैपेसिटर की सेवा आयु और आउटपुट क्षमता पर नकारात्मक प्रभाव डालता है, जिसके लिए सक्रिय नियंत्रण और प्रबंधन उपायों की आवश्यकता होती है। विशेष रूप से, तापमान में 10°C की वृद्धि के साथ क्षमता की गिरावट दोगुनी हो जाती है। लंबे समय तक उच्च इलेक्ट्रिक फील्ड और उच्च तापमान के तहत ऑपरेट करने वाले कैपेसिटरों में उनके इंसुलेटिंग डाइएलेक्ट्रिक का धीरे-धीरे वृद्ध होना शुरू हो जाता है। यह वृद्धि डाइएलेक्ट्रिक लॉस को बढ़ाती है, जिससे तेजी से आंतरिक तापमान बढ़ जाता है। यह न केवल कैपेसिटर की ऑपरेशनल लाइफस्पैन को कम करता है, बल्कि गंभीर मामलों में यह तापीय विघटन के कारण फेल होने का कारण भी बन सकता है।
कैपेसिटरों की सुरक्षित ऑपरेशन को सुनिश्चित करने के लिए, संबंधित नियम निम्नलिखित रूप से विनिर्दिष्ट करते हैं:
- जब वातावरण का तापमान 30°C से अधिक हो, तो वेंटिलेशन उपकरण सक्रिय किए जाने चाहिए ठंडा करने के लिए।
- यदि वातावरण का तापमान 40°C या उससे अधिक हो, तो कैपेसिटर तुरंत बंद किए जाने चाहिए।
इसलिए, कैपेसिटरों के ऑपरेटिंग तापमान का निरंतर वास्तविक-समय में ट्रैक करने के लिए एक तापमान मॉनिटरिंग सिस्टम की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, फोर्स्ड-एयर वेंटिलेशन उपाय गर्मी के निर्वहन की स्थिति को सुधारने में महत्वपूर्ण हैं, जिससे उत्पन्न गर्मी को प्रभावी संवहन और विकिरण के माध्यम से अपेक्षाकृत और कुशल रूप से बाहर निकाला जा सके।
