3~12kV ऑक्सिलियरी पावर सिस्टम के लिए FC सर्किट प्रोटेक्शन स्कीम: डिजाइन सिलेक्शन और एप्लिकेशन केस

I. समाधान का सारांश​
यह समाधान उच्च वोल्टेज वैक्यूम कंटैक्टर (कंटैक्टर) और उच्च वोल्टेज धारा-सीमित फ्यूज (फ्यूज) के संयोजन पर आधारित एक पूर्ण प्रणाली प्रदान करने का उद्देश्य रखता है, जिसे एफसी सर्किट के रूप में संक्षिप्त रूप से जाना जाता है। यह 3 से 12 kV तक की मध्यवर्ती वोल्टेज प्रणालियों के लिए डिज़ाइन किया गया है, विशेष रूप से अक्सर ऑपरेशन, उच्च विश्वसनीयता और लागत-कुशलता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए। एफसी सर्किट में, वैक्यूम कंटैक्टर नॉर्मल और ओवरलोड धाराओं के बनाने और तोड़ने, और अक्सर ऑपरेशन के लिए जिम्मेदार होता है, जबकि उच्च वोल्टेज फ्यूज ठोस शॉर्ट-सर्किट संरक्षण प्रदान करता है। एक साथ, वे एक पूर्ण फंक्शनल, उच्च प्रदर्शन वाला संरक्षण और नियंत्रण इकाई बनाते हैं।

​II. मुख्य घटकों की विशेषताएं​
एफसी सर्किट का मुख्य लाभ इसके दो महत्वपूर्ण घटकों के असाधारण प्रदर्शन और सटीक समन्वय में निहित है।

​​(I) उच्च वोल्टेज वैक्यूम कंटैक्टर (ऑपरेशन और ओवरलोड इंटरप्टिंग घटक)​​
सर्किट के ऑपरेशनल कोर के रूप में, वैक्यूम कंटैक्टर निम्नलिखित विशेषताओं को प्रदर्शित करता है:

1. ​उन्नत संरचना और इंटरप्टिंग सिद्धांत:​​
• 1.33×10⁻⁴ Pa तक के वैक्यूम स्तर वाले वैक्यूम इंटरप्टर चैंबर के साथ, जिसके मुख्य कंटैक्ट्स एक सिरामिक एन्क्लोजर में सील किए गए होते हैं। खोलते समय, चल और स्थिर कंटैक्ट्स तेजी से अलग हो जाते हैं, धारा शून्य-पार के दौरान धातु भाप के तेजी से ठंडे होने का लाभ उठाते हुए, आर्क को दक्षतापूर्वक बुझाते हैं और इन्सुलेशन शक्ति को बहाल करते हैं।
• एक लिंक्ड ट्रिपिंग मेकेनिज्म से लैस्ड, जो एक फ्यूज फेज के पिघलने पर ट्रिपिंग सुनिश्चित करता है, फेज-लॉस ऑपरेशन को रोकता है, और फ्यूज नहीं लगाए जाने पर गलत बंद करने की रोकथाम का कार्य करता है।
• बहुत कम चोपिंग धारा (≤0.5A), जो स्विचिंग ओवरवोल्टेज को प्रभावी रूप से दबाता है और मोटर जैसे इंडक्टिव लोडों की इन्सुलेशन की सुरक्षा करता है।
2. ​उच्च-विश्वसनीय ऑपरेटिंग मेकेनिज्म:​​
• एक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ऑपरेटिंग मेकेनिज्म का उपयोग करता है, जो प्रति घंटे 2,000 ऑपरेशन तक की स्विचिंग आवृत्तियों को संभाल सकता है, सबसे कठिन अक्सर ऑपरेशन की आवश्यकताओं को पूरा करता है।
• फ्लेक्सिबल होल्डिंग मेथड्स: इलेक्ट्रिकल सेल्फ-होल्डिंग (बंद करने के बाद होल्डिंग कोइल द्वारा बनाए रखा जाता है, कम विद्युत उपभोग) और मेकेनिकल सेल्फ-होल्डिंग (जैसे, LHJCZR श्रृंखला, बंद करने के बाद मेकेनिकल लॉक लगाया जाता है, लगातार विद्युत आपूर्ति की आवश्यकता नहीं होती) उपलब्ध हैं, विभिन्न नियंत्रण की आवश्यकताओं के लिए।
• नियंत्रण विद्युत आपूर्ति के साथ मजबूत संगतता, DC/AC 110V/220V का समर्थन करता है।
3. ​अद्वितीय रेटेड पैरामीटर्स और लाइफस्पैन:​​
• महत्वपूर्ण विद्युत पैरामीटर्स:

• विस्तारित लाइफस्पैन: इलेक्ट्रिकल लाइफ तक 300,000 ऑपरेशन और मेकेनिकल लाइफ तक 1,000,000 ऑपरेशन, जो बहुत ही कम रखरखाव और लाइफसाइकल लागत प्रदान करता है।
• विशेष वैक्यूम इंटरप्टर चैंबर: जैसे TJC 12/630 प्रकार, जिसमें कम लोस, कम सर्ज, उच्च धारिता, और ≤60 μΩ का कंटैक्ट रेजिस्टेंस होता है।

​​(II) उच्च वोल्टेज धारा-सीमित फ्यूज (शॉर्ट-सर्किट संरक्षण घटक)​​
सर्किट में शॉर्ट-सर्किट संरक्षण के कोर के रूप में, इसका चयन और अनुप्रयोग महत्वपूर्ण है।

1. ​फंक्शनल सिद्धांत:​​ जब धारा एक निर्दिष्ट मान से अधिक एक निश्चित अवधि के लिए बढ़ती है, तो फ्यूज एलिमेंट तुरंत पिघल जाता है और दोष धारा को अवरुद्ध कर देता है। इसकी मुख्य विशेषता यह है कि जितनी बड़ी इंटरप्टिंग धारा, उतना छोटा ऑपरेशन समय, जो मजबूत धारा-सीमित क्षमता प्रदान करता है।
2. ​चयन सिद्धांत:​​
• रेटेड वोल्टेज: प्रणाली के रेटेड वोल्टेज से कम नहीं होना चाहिए; यह थोड़ा अधिक हो सकता है लेकिन कभी नहीं कम।
• रेटेड धारा: सर्किट की सामान्य ऑपरेटिंग धारा, ओवरलोड धारा, और उपकरण की शुरुआती विशेषताओं (जैसे, मोटर की शुरुआती धारा और समय) को व्यापक रूप से ध्यान में रखना चाहिए। एक बैकअप संरक्षण के रूप में, यह केवल तभी कार्य करता है जब दोष धारा कंटैक्टर की ब्रेकिंग क्षमता से अधिक होती है या कंटैक्टर ऑपरेट नहीं करता है।
3. ​विभिन्न उपकरणों के साथ संरक्षण समन्वय:​​
• उच्च वोल्टेज मोटर (≤1200 kW): फ्यूज मोटर की शुरुआती धारा को सहन करना चाहिए, जबकि ओवरलोड संरक्षण एक कॉम्प्रेहेंसिव संरक्षण रिले द्वारा किया जाता है। फ्यूज की टाइम-करंट विशेषता वक्र रिले वक्र के साथ सही ढंग से प्रतिच्छेद करना चाहिए ताकि संरक्षण विभाजन प्राप्त किया जा सके।
• उदाहरण: 250 kW मोटर के लिए, 6s का शुरुआती समय और 220A की शुरुआती धारा, 100A फ्यूज एलिमेंट उपयुक्त है (प्रति घंटे 2-3 शुरुआत के लिए)।
• ट्रांसफार्मर (≤1600 kVA): फ्यूज ऊर्जायन के दौरान इनरश धारा और निरंतर ओवरलोड धारा को सहन करना चाहिए। चयन सीधे ट्रांसफार्मर की रेटेड क्षमता और वोल्टेज स्तर पर आधारित होता है।
• उदाहरण: 10 kV/800 kVA ट्रांसफार्मर के लिए, 80A फ्यूज उपयुक्त है।
• कैपेसिटर बैंक (≤1200 kvar): स्विचिंग इनरश धारा को सहन करना चाहिए, और उनकी लेट-थ्रू ऊर्जा कैपेसिटर की सहन क्षमता से कम होनी चाहिए। रेटेड धारा आमतौर पर कैपेसिटर की रेटेड धारा का 1.5-2 गुना होती है। अत्यधिक इनरश धारा या अक्सर स्विचिंग के अनुप्रयोगों के लिए, श्रृंखला रिएक्टर अनुशासित हैं।

​III. अनुप्रयोग का विस्तार और टाइपिकल केस​

​​(I) अनुप्रयोग का विस्तार​

• ​उपयुक्त परिदृश्य:​​
• 1600 kVA तक के ट्रांसफार्मरों के लिए औद्योगिक प्लांटों में संरक्षण और नियंत्रण सर्किट।
• 1200 kW तक के उच्च वोल्टेज मोटरों के लिए अक्सर शुरुआत और संरक्षण सर्किट।
• 1200 kvar तक के कैपेसिटर बैंकों के लिए स्विचिंग सर्किट।
• ​अनुपयुक्त परिदृश्य:​​ ऊपर दिए गए क्षमताओं से अधिक लोडों के लिए, वैक्यूम सर्किट ब्रेकर पैनलों का उपयोग किया जाना चाहिए।

​​(II) सफल केस​
FC सर्किट समाधान कई विद्युत संयंत्र परियोजनाओं में व्यापक रूप से लागू किया गया है, जिसकी प्रमाणित विश्वसनीयता है:

1. ​थर्मल पावर प्लांट:​​ 8 वैक्यूम सर्किट ब्रेकर पैनल + 36 FC पैनल। इनमें, LHJCZR कंटैक्टर और WFNHO फ्यूज मोटरों का संरक्षण करते हैं, जबकि XRNT फ्यूज ट्रांसफार्मरों का संरक्षण करते हैं।
2. ​पावर प्लांट:​​ 10 वैक्यूम सर्किट ब्रेकर पैनल + 36 FC पैनल (21 मोटर संरक्षण, 12 ट्रांसफार्मर संरक्षण, और 3 कैपेसिटर संरक्षण)।

​IV. समाधान के फायदे और निष्कर्ष​
यह FC सर्किट समाधान वैक्यूम कंटैक्टर और धारा-सीमित फ्यूज के दोनों फायदों को एकीकृत करता है, जो निम्नलिखित मुख्य लाभ प्रदान करता है:

1. ​लागत-कुशलता:​​ वैक्यूम सर्किट ब्रेकर पैनलों की तुलना में बहुत कम निवेश लागत, जो उच्च लागत-प्रदर्शन प्रदान करता है।
2. ​विशेष प्रदर्शन:​​ कंटैक्टर अक्सर ऑपरेशन और ओवरलोड इंटरप्टिंग में अच्छा होता है, जबकि फ्यूज उच्च शॉर्ट-सर्किट धाराओं को तेजी से अवरुद्ध करने में अच्छा होता है, जो स्पष्ट विभाजन और उत्कृष्ट संरक्षण की सुनिश्चितता प्रदान करता है।
3. ​सुरक्षा और विश्वसनीयता:​​ बहुत कम शॉर्ट-सर्किट इंटरप्टिंग समय (मिलीसेकंड स्तर), उत्कृष्ट धारा-सीमित विशेषताएं, और प्रणाली उपकरणों की प्रभावी सुरक्षा। लिंक्ड ट्रिपिंग मेकेनिज्म फेज-लॉस ऑपरेशन को रोकता है।
4. ​रखरखाव-मुक्त और लंबा लाइफस्पैन:​​ वैक्यूम इंटरप्टर चैंबर रखरखाव-मुक्त है, जिसका इलेक्ट्रिकल और मेकेनिकल लाइफस्पैन तक 1,000,000 ऑपरेशन तक होता है, जो लाइफसाइकल लागत को बहुत कम करता है।
5. ​संक्षिप्त और लचीला डिज़ाइन:​​ संक्षिप्त संरचना इंस्टॉलेशन स्थान बचाती है। उच्च विविधता समान उत्पादों के बीच इंटरचेंजेबिलिटी को सुनिश्चित करती है, जो रखरखाव और स्पेयर पार्ट्स प्रबंधन को सुगम बनाती है।

​निष्कर्ष:​​ एफसी सर्किट विद्युत संयंत्र, पेट्रोकेमिकल, और धातु जैसी औद्योगिक विद्युत प्रणालियों में छोटे से मध्यम क्षमता वाले ट्रांसफार्मर, मोटर, और कैपेसिटर के संरक्षण के लिए एक आदर्श विकल्प है। यह समाधान तकनीकी रूप से परिपक्व, व्यापक रूप से प्रमाणित, और उत्कृष्ट लाभ प्रदान करता है, जो प्रदर्शन, लागत, और विश्वसनीयता के बीच संतुलन का सर्वोत्तम अभ्यास है। इसकी क्षमता वर्ग के बाहर के अनुप्रयोगों के लिए, वैक्यूम सर्किट ब्रेकर समाधान की सिफारिश की जाती है।