सल्फर हेक्साफ्लोराइड परिपथ विच्छेदक

सल्फर हेक्साफ्लोराइड सर्किट ब्रेकर रक्षी रिले द्वारा ट्रिप किए जाने पर विद्युत धाराओं को बाधित करके विद्युत बिजलीघर और वितरण प्रणालियों की रक्षा करते हैं। तेल, हवा या वैक्यूम के बजाय, सल्फर हेक्साफ्लोराइड सर्किट ब्रेकर सल्फर हेक्साफ्लोराइड (एसएफ6) परिपथ खोलने पर चाप को ठंडा करने और बुझाने के लिए गैस। अन्य मीडिया की तुलना में लाभ में कम ऑपरेटिंग शोर और गर्म गैसों का उत्सर्जन नहीं, और अपेक्षाकृत कम रखरखाव शामिल हैं। 1950 और उसके बाद विकसित, SF6 सर्किट ब्रेकर व्यापक रूप से विद्युत ग्रिड में 800 kV तक के ट्रांसमिशन वोल्टेज पर, जनरेटर सर्किट ब्रेकर के रूप में और 35 kV तक के वोल्टेज पर वितरण प्रणालियों में उपयोग किए जाते हैं।

सल्फर हेक्साफ्लोराइड सर्किट ब्रेकर का उपयोग बाहरी वायु-रोधित सबस्टेशनों में स्व-निहित उपकरण के रूप में किया जा सकता है या गैस-रोधित स्विचगियर में शामिल किया जा सकता है जो उच्च वोल्टेज पर कॉम्पैक्ट स्थापना की अनुमति देता है।

ऑपरेटिंग सिद्धांत
एक उच्च-वोल्टेज परिपथ वियोजक में वर्तमान रुकावट एक माध्यम में दो संपर्कों को अलग करके प्राप्त की जाती है, जैसे कि सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF)6), उत्कृष्ट ढांकता हुआ और चाप-शमन गुण वाले। संपर्क पृथक्करण के बाद, करंट एक चाप के माध्यम से ले जाया जाता है और जब इस चाप को पर्याप्त तीव्रता के गैस विस्फोट से ठंडा किया जाता है तो यह बाधित हो जाता है। एस एफ6 गैस वैद्युतीयऋणात्मकता है और मुक्त इलेक्ट्रॉनों को अवशोषित करने की एक मजबूत प्रवृत्ति है। ब्रेकर के संपर्क सल्फर हेक्साफ्लोराइड गैस के उच्च दबाव प्रवाह में खोले जाते हैं, और उनके बीच एक चाप मारा जाता है। गैस अपेक्षाकृत अचल ऋणात्मक आयन बनाने के लिए चाप में संचालन मुक्त इलेक्ट्रॉनों को पकड़ती है। चाप में इलेक्ट्रॉनों के संचालन का यह नुकसान चाप को बुझाने के लिए पर्याप्त इन्सुलेशन शक्ति बनाता है। आर्क पर लगाया गया गैस ब्लास्ट इसे तेजी से ठंडा करने में सक्षम होना चाहिए ताकि कुछ सौ माइक्रोसेकंड में संपर्कों के बीच गैस का तापमान 20,000 K से 2000 K से कम हो जाए, ताकि यह क्षणिक रिकवरी वोल्टेज का सामना करने में सक्षम हो वर्तमान रुकावट के बाद सभी संपर्कों पर लागू किया गया। सल्फर हेक्साफ्लोराइड का उपयोग आमतौर पर वर्तमान उच्च-वोल्टेज सर्किट ब्रेकरों में 52 केवी से अधिक रेटेड वोल्टेज पर किया जाता है।

1980 के दशक में, आर्क को विस्फोट करने के लिए आवश्यक दबाव ज्यादातर आर्क ऊर्जा का उपयोग करके गैस हीटिंग द्वारा उत्पन्न किया गया था। 800 kV तक के हाई-वोल्टेज सर्किट ब्रेकर को चलाने के लिए अब कम-ऊर्जा वाले भरा हुआ वसंत|स्प्रिंग-लोडेड तंत्र का उपयोग करना संभव है।

संक्षिप्त इतिहास
सर्किट ब्रेकर#हाई-वोल्टेज सर्किट ब्रेकर|हाई-वोल्टेज सर्किट ब्रेकर 1950 के दशक के मध्य में पेश किए जाने के बाद से बदल गए हैं, और कई व्यवधान सिद्धांत विकसित किए गए हैं जिन्होंने ऑपरेटिंग ऊर्जा में बड़ी कमी के लिए क्रमिक रूप से योगदान दिया है। ये ब्रेकर इनडोर या आउटडोर अनुप्रयोगों के लिए उपलब्ध हैं, बाद वाले ब्रेकर पोल के रूप में होते हैं जो एक संरचना पर लगे सिरेमिक इंसुलेटर में रखे जाते हैं। एसएफ के उपयोग पर पहला पेटेंट6 जर्मनी में 1938 में विटाली ग्रोसे (AEG) द्वारा और स्वतंत्र रूप से बाद में संयुक्त राज्य अमेरिका में जुलाई 1951 में H. J. लिंगल, T. E. ब्राउन और A. P. स्ट्रोम (वेस्टिंगहाउस इलेक्ट्रिक (1886)) द्वारा दायर किए गए थे।

एसएफ का पहला औद्योगिक अनुप्रयोग6 वर्तमान व्यवधान के लिए 1953 की तारीख। उच्च-वोल्टेज 15 केवी से 161 केवी लोड स्विच 600 ए की ब्रेकिंग क्षमता के साथ विकसित किए गए थे। पहला उच्च-वोल्टेज एसएफ6 वेस्टिंगहाउस द्वारा 1956 में निर्मित सर्किट ब्रेकर, 115 kV के तहत 5 kA को बाधित कर सकता था, लेकिन इसमें प्रति पोल श्रृंखला में छह व्यवधान कक्ष थे।

1957 में, एसएफ के लिए पफर-टाइप तकनीक पेश की गई थी6 सर्किट ब्रेकर, जिसमें एक पिस्टन के सापेक्ष आंदोलन और चलने वाले हिस्से से जुड़े एक सिलेंडर का उपयोग इन्सुलेट सामग्री से बने नोजल के माध्यम से चाप को विस्फोट करने के लिए आवश्यक दबाव वृद्धि उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। इस तकनीक में, मुख्य रूप से गैस संपीड़न द्वारा दबाव वृद्धि प्राप्त की जाती है।

पहला हाई-वोल्टेज SF6 1959 में वेस्टिंगहाउस द्वारा उच्च शॉर्ट-सर्किट वर्तमान क्षमता वाले सर्किट ब्रेकर का उत्पादन किया गया था। यह सर्किट ब्रेकर एक ग्राउंडेड टैंक (जिसे डेड टैंक कहा जाता है) में 41.8 केए को 138 केवी (10,000 एमवी·ए) और 37.6 केए को 230 केवी के तहत बाधित कर सकता है। (15,000 एमवी·ए)। यह प्रदर्शन पहले से ही महत्वपूर्ण था, लेकिन प्रति पोल तीन कक्ष और विस्फोट के लिए आवश्यक उच्च दबाव स्रोत (1.35 मेगापास्कल) एक बाधा थी जिसे बाद के घटनाक्रमों में टाला जाना था।

एसएफ के उत्कृष्ट गुण6 1970 के दशक में इस तकनीक का तेजी से विस्तार हुआ और 800 kV तक की उच्च रुकावट क्षमता वाले सर्किट ब्रेकरों के विकास के लिए इसका उपयोग किया गया। 1983 के आसपास पहले सिंगल-ब्रेक 245 kV और उसके अनुरूप 420 kV से 550 kV और 800 kV की उपलब्धि, क्रमशः 2, 3, और 4 कक्ष प्रति पोल के साथ, SF के प्रभुत्व का नेतृत्व किया6 उच्च वोल्टेज की पूरी श्रृंखला में सर्किट ब्रेकर।

एसएफ की कई विशेषताएं6 सर्किट ब्रेकर उनकी सफलता की व्याख्या कर सकते हैं:
 * बाधा डालने वाले कक्ष की सरलता जिसके लिए सहायक ब्रेकिंग कक्ष की आवश्यकता नहीं होती है
 * पफर तकनीक द्वारा स्वायत्तता प्रदान की जाती है
 * दखल देने वाले कक्षों की कम संख्या के साथ, 63 kA तक उच्चतम प्रदर्शन प्राप्त करने की संभावना
 * 2 से 2.5 चक्रों का लघु विराम समय
 * उच्च विद्युत सहनशक्ति, बिना मरम्मत के कम से कम 25 वर्षों के संचालन की अनुमति देता है
 * संभावित कॉम्पैक्ट समाधान जब स्विचगियर # सर्किट ब्रेकर प्रकार या हाइब्रिड स्विचगियर के लिए उपयोग किया जाता है
 * स्विचिंग ओवर-वोल्टेज को कम करने के लिए इंटीग्रेटेड क्लोजिंग रेसिस्टर्स या सिंक्रोनाइज़्ड ऑपरेशंस
 * विश्वसनीयता और उपलब्धता
 * कम शोर का स्तर

प्रति पोल बाधित करने वाले कक्षों की संख्या में कमी से सर्किट ब्रेकरों के साथ-साथ आवश्यक भागों और मुहरों की संख्या में काफी सरलता आई है। प्रत्यक्ष परिणाम के रूप में, सर्किट ब्रेकरों की विश्वसनीयता में सुधार हुआ, जैसा कि बाद में बड़े इलेक्ट्रिक सिस्टम पर अंतर्राष्ट्रीय परिषद (CIGRE) के सर्वेक्षणों द्वारा सत्यापित किया गया।

थर्मल विस्फोट कक्ष
नए प्रकार के एसएफ6 ब्रेकिंग चैंबर्स, जो पिछले 30 वर्षों में अभिनव व्यवधान सिद्धांतों को लागू करते हैं, विकसित किए गए हैं, सर्किट ब्रेकर की परिचालन ऊर्जा को कम करने के उद्देश्य से। इस विकास का एक उद्देश्य पोल में गतिशील बलों को कम करके विश्वसनीयता को और बढ़ाना था। 1980 के बाद से विकास ने एसएफ के लिए रुकावट की आत्म-विस्फोट तकनीक का उपयोग देखा है6 कक्षों को बाधित करना।

इन विकासों को डिजिटल सिमुलेशन में की गई प्रगति से सुगम बनाया गया है जो व्यापक रूप से बाधित कक्ष की ज्यामिति और ध्रुवों और तंत्र के बीच संबंध को अनुकूलित करने के लिए उपयोग किया जाता था।

यह तकनीक बहुत कुशल साबित हुई है और 550 kV तक के हाई-वोल्टेज सर्किट ब्रेकरों के लिए व्यापक रूप से लागू की गई है। इसने कम ऊर्जा वसंत-संचालित तंत्रों द्वारा संचालित सर्किट ब्रेकरों की नई श्रेणियों के विकास की अनुमति दी है। ऑपरेटिंग ऊर्जा में कमी मुख्य रूप से गैस संपीड़न के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा को कम करके और चाप को बुझाने और वर्तमान रुकावट प्राप्त करने के लिए आवश्यक दबाव उत्पन्न करने के लिए चाप ऊर्जा का उपयोग करके हासिल की गई थी। कम वर्तमान रुकावट, रेटेड शॉर्ट-सर्किट करंट का लगभग 30% तक, एक पफर ब्लास्ट द्वारा प्राप्त किया जाता है। इसके अलावा उपलब्ध व्यापक ऊर्जा भी शामिल है।

स्व-विस्फोट कक्ष
थर्मल ब्लास्ट तकनीक में और विकास विस्तार और संपीड़न वॉल्यूम के बीच एक वाल्व की शुरूआत के द्वारा किया गया था। कम धाराओं को बाधित करते समय वाल्व संपीड़न मात्रा में उत्पन्न अधिक दबाव के प्रभाव में खुलता है। पिस्टन क्रिया द्वारा प्राप्त गैस के संपीड़न के लिए चाप का ब्लो-आउट एक पफर सर्किट ब्रेकर के रूप में किया जाता है। उच्च धाराओं के रुकावट के मामले में, चाप ऊर्जा विस्तार की मात्रा में एक उच्च दबाव पैदा करती है, जिससे वाल्व बंद हो जाता है और इस प्रकार विस्तार की मात्रा को संपीड़न मात्रा से अलग कर दिया जाता है। ब्रेकिंग के लिए आवश्यक अधिक दबाव थर्मल प्रभाव और नोज़ल क्लॉगिंग प्रभाव के इष्टतम उपयोग द्वारा प्राप्त किया जाता है, जब भी आर्क का क्रॉस-सेक्शन नोज़ल में गैस के निकास को काफी कम कर देता है। गैस संपीड़न द्वारा अत्यधिक ऊर्जा खपत से बचने के लिए, कम शॉर्ट सर्किट धाराओं के रुकावट के लिए आवश्यक मूल्य तक संपीड़न में अधिक दबाव को सीमित करने के लिए पिस्टन पर एक वाल्व लगाया जाता है। यह तकनीक, जिसे आत्म-विस्फोट के रूप में जाना जाता है, अब 1980 के बाद से कई प्रकार के व्यवधान कक्षों के विकास के लिए बड़े पैमाने पर उपयोग किया गया है। ब्रेकिंग परीक्षणों के माध्यम से डिजिटल सिमुलेशन और सत्यापन द्वारा प्राप्त चाप रुकावट की बढ़ी हुई समझ, इन स्व-विस्फोट सर्किट ब्रेकरों की उच्च विश्वसनीयता में योगदान करती है। इसके अलावा, स्व-विस्फोट तकनीक द्वारा अनुमत परिचालन ऊर्जा में कमी, लंबे समय तक सेवा जीवन की ओर ले जाती है।

संपर्कों की दोहरी गति
ट्रिपिंग ऑपरेशन के दौरान खपत होने वाली गतिज ऊर्जा को कम करके ऑपरेटिंग ऊर्जा में एक महत्वपूर्ण कमी भी प्राप्त की जा सकती है। एक तरीका यह है कि दो आर्किंग संपर्कों को विपरीत दिशाओं में विस्थापित किया जाए ताकि चाप की गति एक एकल मोबाइल संपर्क के साथ पारंपरिक लेआउट की आधी हो। थर्मल और सेल्फ-ब्लास्ट सिद्धांतों ने हाई-वोल्टेज सर्किट ब्रेकरों के संचालन के लिए कम-ऊर्जा स्प्रिंग मैकेनिज्म के उपयोग को सक्षम किया है। उन्होंने 1980 के दशक में उत्तरोत्तर पफर तकनीक को बदल दिया; पहले 72.5 kV ब्रेकरों में, और फिर 145 kV से 800 kV तक।

सिंगल मोशन और डबल मोशन तकनीक की तुलना
डबल मोशन तकनीक गतिमान भाग की ट्रिपिंग गति को आधा कर देती है। सिद्धांत रूप में, गतिज ऊर्जा को चौथाई किया जा सकता है यदि कुल गतिमान द्रव्यमान में वृद्धि नहीं की गई। हालाँकि, जैसे-जैसे कुल गतिमान द्रव्यमान बढ़ता है, गतिज ऊर्जा में व्यावहारिक कमी 60% के करीब होती है। कुल ट्रिपिंग ऊर्जा में संपीड़न ऊर्जा भी शामिल है, जो दोनों तकनीकों के लिए लगभग समान है। इस प्रकार, कुल ट्रिपिंग ऊर्जा की कमी लगभग 30% कम है, हालांकि सटीक मूल्य अनुप्रयोग और ऑपरेटिंग तंत्र पर निर्भर करता है। विशिष्ट मामले के आधार पर, या तो डबल मोशन या सिंगल मोशन तकनीक सस्ती हो सकती है। सर्किट ब्रेकर रेंज के युक्तिकरण जैसे अन्य विचार भी लागत को प्रभावित कर सकते हैं।

आर्क-असिस्टेड ओपनिंग
के साथ थर्मल ब्लास्ट चैंबर इस व्यवधान सिद्धांत में चाप ऊर्जा का उपयोग एक तरफ थर्मल विस्तार द्वारा विस्फोट उत्पन्न करने के लिए किया जाता है और दूसरी तरफ, उच्च धाराओं में बाधा डालने पर सर्किट ब्रेकर के चलने वाले हिस्से को तेज करने के लिए किया जाता है। रुकावट क्षेत्र के डाउनस्ट्रीम चाप ऊर्जा द्वारा उत्पादित अधिक दबाव चलती हिस्से से जुड़े एक सहायक पिस्टन पर लागू होता है। परिणामी बल गतिमान भाग को गति देता है, इस प्रकार ट्रिपिंग के लिए उपलब्ध ऊर्जा में वृद्धि होती है। इस व्यवधान सिद्धांत के साथ, उच्च-वर्तमान रुकावटों के दौरान, ऑपरेटिंग तंत्र द्वारा वितरित ट्रिपिंग ऊर्जा में लगभग 30% की वृद्धि करना और वर्तमान से स्वतंत्र रूप से प्रारंभिक गति को बनाए रखना संभव है। यह जनरेटर सर्किट ब्रेकर जैसे उच्च ब्रेकिंग धाराओं वाले सर्किट ब्रेकरों के लिए स्पष्ट रूप से बेहतर अनुकूल है।

जेनरेटर सर्किट ब्रेकर
जेनरेटर सर्किट ब्रेकर (GCB) एक जनरेटर और स्टेप-अप वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर के बीच जुड़े होते हैं। वे आम तौर पर उच्च-शक्ति जनरेटर (30 एमवीए से 1800 एमवीए) के आउटलेट पर उपयोग किए जाते हैं ताकि उन्हें विश्वसनीय, तेज़ और आर्थिक तरीके से सुरक्षित किया जा सके। इस तरह के सर्किट ब्रेकरों में उच्च ले जाने वाली वर्तमान रेटिंग (4 kA से 40 kA) होती है, और उच्च ब्रेकिंग क्षमता (50 kA से 275 kA) होती है।

वे मध्यम वोल्टेज रेंज से संबंधित हैं, लेकिन IEC/IEEE 62771-37-013 द्वारा आवश्यक क्षणिक रिकवरी वोल्टेज क्षमता ऐसी है कि विशेष रूप से विकसित इंटरप्टिंग सिद्धांतों का उपयोग किया जाना चाहिए। थर्मल ब्लास्ट तकनीक का एक विशेष अवतार विकसित किया गया है और जनरेटर सर्किट ब्रेकरों पर लागू किया गया है। ऊपर वर्णित स्व-विस्फोट तकनीक का भी व्यापक रूप से एसएफ में उपयोग किया जाता है6 जनरेटर सर्किट ब्रेकर, जिसमें संपर्क प्रणाली कम ऊर्जा, वसंत-संचालित तंत्र द्वारा संचालित होती है। ऐसे उपकरण का एक उदाहरण नीचे चित्र में दिखाया गया है; इस सर्किट ब्रेकर को 17.5 kV और 63 kA के लिए रेट किया गया है।

उच्च-शक्ति परीक्षण
हाई-वोल्टेज सर्किट ब्रेकरों की शॉर्ट-सर्किट इंटरप्टिंग क्षमता ऐसी है कि इसे आवश्यक शक्ति उत्पन्न करने में सक्षम एकल स्रोत के साथ प्रदर्शित नहीं किया जा सकता है। एक जनरेटर के साथ एक विशेष योजना का उपयोग किया जाता है जो वर्तमान रुकावट तक शॉर्ट-सर्किट करंट प्रदान करता है और बाद में एक वोल्टेज स्रोत सर्किट ब्रेकर के टर्मिनलों पर रिकवरी वोल्टेज लागू करता है। परीक्षण आमतौर पर एकल-चरण में किए जाते हैं, लेकिन तीन-चरण में भी किए जा सकते हैं सत्ता पर भी थोड़ा नियंत्रण है।

एसएफ से संबंधित मुद्दे6 सर्किट तोड़ने वाले
निम्नलिखित मुद्दे एसएफ से जुड़े हैं6 सर्किट तोड़ने वाले:

जहरीली निचले क्रम की गैसें जब SF में एक चाप बनता है6 गैस कम मात्रा में निम्न कोटि की गैसें बनती हैं। इनमें से कुछ उपोत्पाद जहरीले होते हैं और आंखों और श्वसन तंत्र में जलन पैदा कर सकते हैं। यह एक चिंता का विषय है अगर इंटरप्टर्स रखरखाव के लिए या इंटरप्टर्स के निपटारे के लिए खोले जाते हैं।

एस एफ6 हवा से भारी है, इसलिए ऑक्सीजन विस्थापन के जोखिम के कारण कम सीमित स्थानों में प्रवेश करते समय सावधानी बरतनी चाहिए।
 * ऑक्सीजन विस्थापन


 * ग्रीनहाउस गैस

एस एफ6 जलवायु परिवर्तन पर अंतर सरकारी पैनल द्वारा मूल्यांकन किया गया सबसे शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है। इसकी ग्लोबल वार्मिंग क्षमता सीओ से 23,900 गुना खराब है2. कुछ सरकारों ने एसएफ के उत्सर्जन की निगरानी और नियंत्रण के लिए प्रणालियां लागू की हैं6 वातावरण को।

अन्य प्रकारों के साथ तुलना
सर्किट तोड़ने वाले आमतौर पर उनके इन्सुलेट माध्यम पर वर्गीकृत होते हैं। निम्नलिखित प्रकार के सर्किट ब्रेकर SF का विकल्प हो सकते हैं6 प्रकार। एयर-ब्लास्ट ब्रेकर की तुलना में, SF6 शांत है और सामान्य ऑपरेशन में कोई गर्म गैस नहीं निकलती है। ब्लास्ट एयर प्रेशर को बनाए रखने के लिए किसी कंप्रेस्ड-एयर प्लांट की आवश्यकता नहीं होती है। गैस की उच्च ढांकता हुआ ताकत अधिक कॉम्पैक्ट डिजाइन या एयर-ब्लास्ट सर्किट ब्रेकर के समान सापेक्ष आकार के लिए एक बड़ी रुकावट रेटिंग की अनुमति देती है। यह सर्किट ब्रेकरों के आकार और वजन को कम करने, नींव बनाने और स्थापना को कम खर्चीला बनाने का वांछनीय प्रभाव भी है। ऑपरेटिंग तंत्र सरल होते हैं, और कम रखरखाव की आवश्यकता होती है, आम तौर पर निरीक्षण या रखरखाव के बीच अधिक यांत्रिक संचालन की अनुमति होती है। हालाँकि, SF6 आकस्मिक उत्सर्जन को रोकने के लिए गैस को विशेष उपकरण और प्रशिक्षण की आवश्यकता होती है। बहुत कम बाहरी तापमान पर, हवा के विपरीत, SF6 गैस द्रवीभूत हो सकती है, सर्किट ब्रेकर की गलती धाराओं को बाधित करने की क्षमता को कम कर सकती है।
 * वायु विस्फाेट
 * तेल
 * खालीपन
 * सीओ2

तेल से भरे ब्रेकरों में खनिज तेल की कुछ मात्रा होती है। ट्रांसमिशन वोल्टेज पर सैकड़ों लीटर तेल के क्रम में एक न्यूनतम-तेल ब्रेकर हो सकता है; एक डेड-टैंक थोक तेल से भरे सर्किट ब्रेकर में हजारों लीटर तेल हो सकता है। यदि यह विफलता के दौरान सर्किट ब्रेकर से निकल जाता है, तो यह आग का खतरा होगा। तेल जल प्रणालियों के लिए भी विषैला होता है और रिसावों को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाना चाहिए।

वैक्यूम सर्किट ब्रेकर की उपलब्धता सीमित है और एसएफ के विपरीत, ट्रांसमिशन वोल्टेज के लिए नहीं बने हैं6 ब्रेकर 800 केवी तक उपलब्ध हैं।

यह भी देखें

 * परिपथ वियोजक

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