सोलिड-इन्सुलेटेड रिंग मेन यूनिट्स के लिए पार्शियल डिसचार्ज डिटेक्शन टेक्नोलॉजी पर शोध

शहरी विद्युत ग्रिड के विकास के साथ, सोलिड-इनसुलेटेड रिंग मेन यूनिट (RMU) इंस्टॉलेशन की संख्या लगातार बढ़ रही है। उनकी संचालन स्थिति विद्युत प्रणाली की विद्युत आपूर्ति की विश्वसनीयता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है। फेल के परिणाम गंभीर होते हैं: सीधी क्षति में संरक्षित लाइनों और उपकरणों का नुकसान और विद्युत आपूर्ति का नुकसान शामिल होता है; अप्रत्यक्ष परिणाम व्यापक ग्राहकों को अवसर देते हैं, जो दैनिक जीवन, उत्पादन और यहाँ तक कि सामाजिक स्थिरता को भी रोकते हैं।

वर्तमान में, सोलिड-इनसुलेटेड RMU उपकरणों के क्षेत्रीय परीक्षण विधियों की अपर्याप्तता और संचालन में इन्सुलेशन दोषों की बार-बार घटना विद्युत प्रणाली के सुरक्षित संचालन के लिए गंभीर खतरा पैदा करती है। आंशिक डिस्चार्ज (PD) परीक्षण इन्सुलेशन की स्थिति का मूल्यांकन करने की एक प्रभावी विधि है और यह वर्तमान में शोध का केंद्र बिंदु है। उच्च वोल्टेज स्विचगियर पर PD परीक्षण और दोष निदान करना अवस्था-आधारित रखरखाव के लिए महत्वपूर्ण स्थिति जानकारी प्रदान करता है और सुरक्षित और विश्वसनीय उपकरण संचालन की गारंटी देता है। उच्च वोल्टेज स्विचगियर में, इन्सुलेशन डिग्रेडेशन जो इन्सुलेशन दोषों का कारण बनता है, केवल विद्युत क्षेत्रों से नहीं, बल्कि यांत्रिक बल, गर्मी, या उनके संयुक्त कार्य और विद्युत क्षेत्रों से भी विकसित हो सकता है, जो अंततः विद्युत गुणवत्ता और आपूर्ति की विश्वसनीयता पर प्रभाव डालता है। विद्युत उपकरणों की लाइव परीक्षण को मानकीकृत और प्रभावी रूप से लागू करने के लिए, और संबंधित घरेलू और अंतर्राष्ट्रीय मानकों का उल्लेख करते हुए - मुख्य रूप से राष्ट्रीय ग्रिड कॉर्पोरेशन उत्पादन सबस्टेशन नोटिस [2011] नंबर 11 "विद्युत उपकरणों के लाइव परीक्षण के लिए तकनीकी विनिर्देश (परीक्षण)" - इस शोध का ध्यान आंशिक डिस्चार्ज परीक्षण पर केंद्रित है।

​II. रिंग मेन यूनिट के लिए आंशिक डिस्चार्ज परीक्षण विधियाँ​

​1. PD ऊर्जा के रूप​
आंशिक डिस्चार्ज एक पल्स डिस्चार्ज है। चार्ज ट्रांसफर और शक्ति व्यय के अलावा, PD प्रक्रिया में विद्युत चुंबकीय विकिरण, अल्ट्रासोनिक तरंगें, प्रकाश, गर्मी और नए रासायनिक उत्पादों का उत्पादन भी होता है। इन घटनाओं पर लक्षित परीक्षण विधियाँ विद्युत परीक्षण, ध्वनिक परीक्षण, प्रकाशिक परीक्षण और रासायनिक परीक्षण शामिल हैं। इनमें से, विद्युत और ध्वनिक विधियाँ सबसे अधिक उपयोग की जाती हैं, लेकिन उनकी व्यावहारिक प्रभावशीलता अक्सर सीमित होती है, मुख्य रूप से कारण वास्तविक PD सिग्नलों को विभेदित करने में कठिनाई होती है क्योंकि ऑन-साइट शोर इंटरफ़ेरेंस बहुत अधिक होता है। इंटरफ़ेरेंस को प्रभावी रूप से दूर करना PD उपकरणों की प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए महत्वपूर्ण है।

परीक्षण संवेदनशील घटनाएँ:

• ​विद्युत:​​ (TEV, UHF, HFCT सेंसर)
• ​ध्वनिक:​​ (अल्ट्रासोनिक सेंसर)
• ​प्रकाशिक:​​ (विशिष्ट स्थानों पर डिस्चार्ज के दौरान दृश्य विंडो में देखा जा सकता है)
• ​थर्मल:​​ (इन्फ्रारेड, हालांकि रिंग मेन यूनिट की पूरी तरह से बंद संरचना के कारण परीक्षण प्रभावशीलता सीमित होती है)
• ​रासायनिक/गैस:​​ (ओजोन की गंध, आदि)

​2. परीक्षण प्रौद्योगिकियाँ​
वर्तमान में स्विचगियर के लिए कई PD परीक्षण प्रौद्योगिकियाँ उपयोग की जा रही हैं, जो व्यापक रूप से ​सीधी विधियाँ​ (स्पष्ट डिस्चार्ज मात्रा परीक्षण) और ​अप्रत्यक्ष विधियाँ​ (TEV, अल्ट्रासोनिक, UHF, संयुक्त ध्वनिक-विद्युत परीक्षण) में विभाजित हैं। सीधी विधि सापेक्ष है; इसमें परीक्षण वस्तु के टर्मिनलों के बीच एक ज्ञात चार्ज मात्रा इंजेक्ट की जाती है ताकि एक टर्मिनल वोल्टेज परिवर्तन प्राप्त किया जा सके, जो एक PD घटना द्वारा कारण बनाया गया हो। यह इंजेक्ट किया गया चार्ज फिर डिस्चार्ज की दृश्य मात्रा (Q) के रूप में जाना जाता है, जो पिकोकुलंब (pC) में मापा जाता है। व्यावहारिक रूप से, दृश्य डिस्चार्ज मात्रा परीक्षण वस्तु के अंदर डिस्चार्ज साइट पर उत्सर्जित वास्तविक चार्ज के बराबर नहीं होती है; यह अंतर सीधे मापा नहीं जा सकता है। PD धारा पल्स द्वारा मापन इम्पीडेंस पर उत्पन्न वोल्टेज वेवफॉर्म कलिब्रेशन पल्स द्वारा उत्पन्न वोल्टेज वेवफॉर्म से अलग हो सकती है, लेकिन उपकरणों पर प्रतिक्रिया माप आम तौर पर समान माना जाता है। नीचे दो मुख्य RMU परीक्षण प्रौद्योगिकियाँ दी गई हैं।

​1) सोलिड-इनसुलेटेड RMU के लिए अल्ट्रासोनिक परीक्षण​
हवा में प्रसारित अल्ट्रासोनिक सिग्नलों को ग्रहण करके और PD सिग्नल के ध्वनिक दबाव को मापकर, डिस्चार्ज की तीव्रता का अनुमान लगाया जा सकता है। अल्ट्रासोनिक परीक्षण के दौरान, सेंसर को स्विचगियर सतह पर फास्टनिंग/खिड़कियों के अनुसार स्कैन किया जाना चाहिए। रेफरेंस आरेख टाइपिकल परीक्षण स्थानों का गाइडेंस प्रदान करते हैं।

​2) ट्रांसिएंट अर्थ वोल्टेज (TEV) परीक्षण का सिद्धांत​
जब उच्च वोल्टेज स्विचगियर कैबिनेट के अंदर PD होता है, तो डिस्चार्ज चैनल के साथ एक अत्यंत छोटे समय की धारा प्रवाहित होती है, जो ट्रांसिएंट विद्युत चुंबकीय तरंगों को उत्तेजित करती है। डिस्चार्ज प्रक्रिया की तीव्रता एक तेज धारा पल्स का उत्पादन करती है, जिसकी उच्च-आवृत्ति विद्युत चुंबकीय विकिरण की क्षमता मजबूत होती है। यह विकिरण मेटल एन्क्लोजर में खिड़कियों या इन्सुलेशन के आसपास के अंतरालों जैसे खुले स्थानों से फैल सकता है। जब ये उच्च-आवृत्ति विद्युत चुंबकीय तरंगें कैबिनेट के बाहर फैलती हैं, तो वे पृथ्वी से संबंधित बाहरी सतह पर एक ट्रांसिएंट वोल्टेज उत्पन्न करती हैं। पृथ्वी पर यह ट्रांसिएंट वोल्टेज (TEV) मिलीवोल्ट से वोल्ट तक की श्रेणी में होता है, जिसका उत्थान समय कुछ नैनोसेकंड होता है। कैबिनेट के बाहर एक विशेष TEV सेंसर को निर्वात रूप से इस सिग्नल का पता लगाने के लिए रखा जा सकता है।

मुख्य TEV परीक्षण स्थान (कैबिनेट दीवारों पर विपरीत):

• बसबार (कनेक्शन, वॉल बुशिंग, सपोर्ट इनसुलेटर)
• सर्किट ब्रेकर
• करंट ट्रांसफार्मर (CT)
• वोल्टेज ट्रांसफार्मर (PT)
• केबल टर्मिनेशन
  ये घटक आमतौर पर फ्रंट पैनल के मध्य और निचले भाग, रियर पैनल के ऊपरी, मध्य और निचले भाग, और साइड पैनलों के ऊपरी, मध्य और निचले भाग पर स्थित होते हैं।

​III. PD स्थानीयकरण और फेज पहचान​

जब सेंसर सिग्नल उपकरण के अंदर से आते हैं, तो ​समय अंतर प्राप्ति (TDOA) स्थानीयकरण​ का उपयोग स्थानीयकरण के लिए किया जाता है। दो सेंसर उपकरण की सतह पर रखे जाते हैं; उनके प्राप्त सिग्नलों के बीच समय अंतर (t2 - t1) का विश्लेषण किया जाता है ताकि PD स्थान का निर्धारण किया जा सके, जो आमतौर पर स्रोत से 1 मीटर की दूरी पर होता है।

​1. समय अंतर विधि:​​
मान लें कि PD स्रोत सेंसर 1 से दूरी X पर है, विद्युत चुंबकीय तरंग की गति = c (प्रकाश की गति), और समय अंतर t2 - t1 ओसिलोस्कोप द्वारा मापा जाता है।
X = (t2 - t1) * c / 2
इस सूत्र का उपयोग करके और एक टेप माप का उपयोग करके, स्थान X का निर्धारण किया जा सकता है।

​2. तल द्विभाजक विधि:​​

• दो सेंसरों को अंतरिक्ष में इस तरह से ले जाएं कि PD सिग्नल का प्राप्ति समय दोनों पर समान हो। यह दो सेंसरों के बीच के लंबवत द्विभाजक तल पर डिस्चार्ज बिंदु का स्थान निर्धारित करता है (तल का स्थान)।
• इस द्विभाजक तल के भीतर सेंसरों को इस तरह से ले जाएं कि प्राप्ति समय दोबारा समान हो। यह उस तल के भीतर लंबवत द्विभाजक रेखा पर डिस्चार्ज बिंदु का स्थान निर्धारित करता है (रेखा का स्थान)।
• इस द्विभाजक रेखा के अनुसार सेंसरों को इस तरह से ले जाएं कि प्राप्ति समय दोबारा समान हो। यह डिस्चार्ज स्थान को निर्दिष्ट करता है (बिंदु का स्थान)।

​विशिष्ट फेज की पहचान करने के लिए, HFCT विधि​ का उपयोग आसन्न तीन-फेज आउटगोइंग केबलों के ग्राउंड लीड (या बॉडी) पर सिग्नलों का पता लगाने के लिए किया जाता है। दोषपूर्ण फेज से आने वाला धारा सिग्नल अन्य दो फेजों के सिग्नलों की तुलना में बड़ी एम्प्लिट्यूड और विपरीत ध्रुवता वाला होता है, जिससे दोषपूर्ण फेज की सीधी पहचान की जा सकती है।