वैक्यूम सर्किट ब्रेकर के खुलने और बंद होने के तरीके और क्षणिक प्रक्रियाएँ क्या हैं?

सर्किट ब्रेकर का "उद्घाटन और समापन" केवल "खुला" और "बंद" नहीं है। ऑपरेशन के दौरान सर्किट की स्थिति के आधार पर, इसे निम्नलिखित मुख्य तरीकों में विभाजित किया जा सकता है:

1. समापन (बंद संचालन)

यह सर्किट ब्रेकर को खुली अवस्था से बंद अवस्था में बदलने की प्रक्रिया है।

ए. प्रक्रिया: ऑपरेटिंग तंत्र (जैसे स्प्रिंग तंत्र या स्थायी चुंबक तंत्र) वैक्यूम इंटरप्रेटर के गतिशील संपर्क को अत्यधिक तेज गति से स्थिर संपर्क की ओर ले जाता है।

बी. मुख्य बिंदु: जिस समय संपर्क संपर्क करने वाले होते हैं, अत्यधिक उच्च विद्युत क्षेत्र की ताकत के कारण, पहले से ही टूटना हो सकता है। अर्थात्, संपर्कों के भौतिक संपर्क बनाने से पहले, विद्युत क्षेत्र द्वारा अंतराल को तोड़ दिया जाता है, और पहले करंट का संचालन किया जाता है। इससे संपर्कों में थोड़ा क्षरण होगा। सफल समापन के लिए सर्किट ब्रेकर को भारी शॉर्ट सर्किट करंट का सामना करने की आवश्यकता होती है जो समापन के समय हो सकता है (यानी, समापन क्षमता)।

2. ब्रेकिंग (ओपनिंग ऑपरेशन)

यह सबसे मुख्य और जटिल कार्य है, जो लोड करंट या फॉल्ट करंट के तहत सर्किट को डिस्कनेक्ट करने का संदर्भ देता है।

प्रक्रिया:

ए. संपर्क पृथक्करण: नियंत्रण प्रणाली के तहत, गतिशील संपर्क स्थिर संपर्क से अलग होना शुरू हो जाता है।

बी. आर्क विलोपन: वैक्यूम आर्क को इलेक्ट्रोड से वाष्पित धातु वाष्प द्वारा बनाए रखा जाता है। जब प्रत्यावर्ती धारा स्वाभाविक रूप से शून्य को पार कर जाती है, तो चाप अस्थायी रूप से बुझ जाता है। इस समय, वैक्यूम का उच्च इन्सुलेशन प्रदर्शन चाप अंतराल में धातु वाष्प को बेहद तेज गति से फैलाने और संघनित करने का कारण बनता है, जिससे यह धातु के कणों में बहाल हो जाता है जो ढाल और संपर्क सतह का पालन करते हैं। आर्क गैप जल्दी से उच्च वैक्यूम स्थिति में लौट आता है, इस प्रकार रिकवरी वोल्टेज को झेलता है और अंततः सर्किट को सफलतापूर्वक तोड़ देता है।

3. नहीं-लोड स्विचिंग

इसका तात्पर्य "नहीं{0}}लोड लाइन" या "नहीं{1}}लोड ट्रांसफार्मर" को स्विच करने से है जहां कोई करंट प्रवाहित नहीं होता है। हालाँकि करंट बहुत छोटा या शून्य भी होता है, विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा लाइन या ट्रांसफार्मर वाइंडिंग में संग्रहीत होती है। स्विचिंग के दौरान, करंट कट आसानी से हो सकता है, जिससे ऑपरेशनल ओवरवॉल्टेज हो सकता है।

ए. करंट कट-ऑफ: वैक्यूम आर्क की अस्थिरता के कारण, करंट स्वाभाविक रूप से शून्य को पार करने से पहले, जब करंट मान बहुत छोटा होता है (आमतौर पर कुछ एम्पीयर से लेकर दसियों एम्पीयर तक), वैक्यूम आर्क अचानक बुझ सकता है, जिससे करंट शून्य पर जबरन "काट" जाता है। इस सिद्धांत के अनुसार कि प्रारंभ करनेवाला धारा अचानक नहीं बदल सकती है (U=L * di/dt), यह प्रारंभ करनेवाला में अत्यधिक उच्च प्रेरित ओवरवोल्टेज उत्पन्न करेगा (जैसे ट्रांसफार्मर वाइंडिंग)।

4. कैपेसिटिव करंट स्विचिंग

यह स्विचिंग कैपेसिटर बैंक (जैसे प्रतिक्रियाशील बिजली क्षतिपूर्ति उपकरण) या अनलोडेड लंबी केबल लाइनों को संदर्भित करता है। ये भार कैपेसिटिव हैं।

ए. जोखिम: कैपेसिटिव करंट को बाधित करना अपेक्षाकृत आसान है क्योंकि कैपेसिटिव करंट का चरण वोल्टेज को 90 डिग्री तक ले जाता है। जब करंट शून्य को पार कर जाता है, तो बिजली आपूर्ति वोल्टेज अपने चरम मूल्य पर पहुंच जाता है। सर्किट ब्रेकर द्वारा चाप को बुझाने के बाद, संधारित्र पर चार्ज जारी नहीं किया जा सकता है, जिससे यह डीसी वोल्टेज (पीक वोल्टेज) बना रहता है।

बी. गंभीर ब्रेकडाउन: यह मुख्य जोखिम है। यदि सर्किट ब्रेकर संपर्कों के बीच इन्सुलेशन पुनर्प्राप्ति शक्ति अपर्याप्त है, तो आधे बिजली आवृत्ति चक्र के बाद, जब बिजली आपूर्ति वोल्टेज अपने रिवर्स शिखर पर पहुंच जाती है, तो संपर्कों में वोल्टेज का अंतर सिस्टम चरण वोल्टेज के चरम मूल्य से दोगुना तक पहुंच सकता है, जिससे संभावित रूप से संपर्क फिर से टूट सकते हैं, यानी, एक बार फिर से टूटना। पुन:{6}ब्रेकडाउन के कारण संधारित्र वोल्टेज में उच्च{{7}आवृत्ति दोलन होता है, जिससे अत्यधिक उच्च पुनरावर्तन वोल्टेज उत्पन्न होता है, जिससे संधारित्र और सिस्टम के इन्सुलेशन को गंभीर खतरा होता है। अपनी बेहद मजबूत चाप बुझाने की क्षमता के कारण, वैक्यूम सर्किट ब्रेकरों के आधुनिक डिजाइनों में दोबारा टूटने की संभावना बहुत कम होती है।

क्षणिक प्रक्रियाएं एक स्थिर स्थिति से दूसरे में संक्रमण के दौरान खुलने और बंद होने के संचालन के दौरान सर्किट में वोल्टेज और करंट में भारी बदलाव को संदर्भित करती हैं। हालाँकि ये प्रक्रियाएँ संक्षिप्त हैं, लेकिन ये अत्यधिक उच्च ओवरवोल्टेज और ओवरकरंट उत्पन्न कर सकती हैं, जिससे उपकरण के इन्सुलेशन को खतरा हो सकता है। वैक्यूम सर्किट ब्रेकर ऑपरेशन में मुख्य क्षणिक प्रक्रियाओं में शामिल हैं:

1. शॉर्ट सर्किट करंट को बाधित करते समय क्षणिक प्रक्रिया

मुख्य भौतिक घटना: क्षणिक पुनर्प्राप्ति वोल्टेज (टीआरवी)

विवरण: करंट के शून्य को पार करने और आर्क के बुझने के बाद संपर्कों पर दिखाई देने वाले वोल्टेज को रिकवरी वोल्टेज कहा जाता है। यह वोल्टेज तुरंत बिजली आवृत्ति आपूर्ति वोल्टेज में स्थिर नहीं होता है, बल्कि धीरे-धीरे उच्च आवृत्ति दोलन के रूप में शून्य से बिजली आवृत्ति वोल्टेज में वापस आ जाता है। इस उच्च आवृत्ति दोलन वोल्टेज को टीआरवी कहा जाता है।

कारण: सर्किट में इंडक्शन और स्ट्रे कैपेसिटेंस एक ऑसिलेटिंग लूप बनाते हैं। करंट बाधित होने के बाद, सिस्टम की संग्रहीत ऊर्जा प्रारंभ करनेवाला और संधारित्र के बीच आदान-प्रदान होती है, जिससे नम दोलन उत्पन्न होते हैं।

महत्व: वृद्धि दर (डीयू/डीटी) और टीआरवी का चरम मूल्य सर्किट ब्रेकर की चाप बुझाने की क्षमता का एक गंभीर परीक्षण है। यदि टीआरवी की वृद्धि दर ब्रेक की ढांकता हुआ ताकत (इन्सुलेशन ताकत) की पुनर्प्राप्ति दर से अधिक हो जाती है, तो चाप फिर से सक्रिय हो जाएगा, जिससे रुकावट विफलता हो जाएगी। वैक्यूम सर्किट ब्रेकर, अपनी बेहद तेज़ ढांकता हुआ पुनर्प्राप्ति दर के कारण, बहुत तेज़ टीआरवी का सामना कर सकते हैं।

2. एक छोटे प्रेरक धारा (जैसे एक अनलोड ट्रांसफार्मर) को बाधित करते समय क्षणिक प्रक्रिया

मुख्य भौतिक घटना: करंट कटऑफ और ओवरवॉल्टेज

प्रक्रिया: करंट कट-ऑफ होता है: वैक्यूम सर्किट ब्रेकर करंट के स्वाभाविक रूप से शून्य (बहुत कम करंट मान पर) को पार करने से पहले आर्क को जबरन बुझा देता है, जिससे करंट i₀ कट जाता है।

ऊर्जा संचय: इस बिंदु पर, ट्रांसफार्मर वाइंडिंग (बड़े इंडक्शन एल) में संग्रहीत चुंबकीय ऊर्जा 1/2 * एल * आई₀² को सर्किट के माध्यम से जारी नहीं किया जा सकता है।

ओवरवोल्टेज जनरेशन: यह चुंबकीय ऊर्जा आवारा कैपेसिटेंस सी को ट्रांसफार्मर वाइंडिंग की जमीन पर स्थानांतरित कर दी जाती है, जो विद्युत ऊर्जा 1/2 * सी * यू² में परिवर्तित हो जाती है।

इन क्षणिक प्रक्रियाओं (तीव्र ढांकता हुआ पुनर्प्राप्ति और मजबूत ब्रेकिंग क्षमता) में उनके बेहतर प्रदर्शन के कारण वैक्यूम सर्किट ब्रेकर मध्यम वोल्टेज क्षेत्र में प्रमुख तकनीक बन गए हैं।

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शानक्सी वेस्ट पावर टोंगज़ोंग इलेक्ट्रिकल कंपनी लिमिटेड

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