विद्युत स्विचगियर पर व्यापक अनुसंधान रिपोर्ट

इलेक्ट्रिकल स्विचगियर: एक समग्र रूपकोश

1. एग्जीक्यूटिव समरी

इलेक्ट्रिकल स्विचगियर मorden बिजली के प्रणाली में एक महत्वपूर्ण घटक है, जो बिजली की ऊर्जा को सुरक्षित करने, अलग करने, नियंत्रित करने और वितरित करने के लिए आवश्यक है। यह रिपोर्ट स्विचगियर क्या है इसकी व्याख्या करती है। यह इसके मुख्य कार्यों और महत्वपूर्ण भागों का वर्णन भी करती है। यह वोल्टेज स्तर, विद्युत अपचारी माध्यम, और निर्माण के अनुसार स्विचगियर को वर्गीकृत करने के बारे में भी बात करती है। इसमें अनुप्रयोग, अंतरराष्ट्रीय मानक (IEC, ANSI/IEEE), रखरखाव, सुरक्षा, और स्मार्ट विशेषताओं और पर्यावरण-अनुकूल विकल्पों जैसी उभरी हुई प्रौद्योगिकी रुझानों को भी कवर किया गया है। प्रभावी स्विचगियर बिजली के प्रणाली को सुरक्षित और विश्वसनीय रूप से काम करने में मदद करता है। यह पुराने उपकरणों से स्मार्ट, जुड़े हुए घटकों में बदल चुका है। ये घटक औद्योगिक डिजिटलाइज़ेशन और उदारता के लिए महत्वपूर्ण हैं।

2. विद्युत स्विचगियर: परिचय

2.1. स्विचगियर की परिभाषा

इसके मूल में, इलेक्ट्रिकल स्विचगियर एक उपकरणों का समूह है। इनमें सर्किट ब्रेकर, फ्यूज़, और स्विच शामिल हैं। ये विद्युत सामग्री को प्रबंधित, सुरक्षित, और अलग करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। ये आमतौर पर धातु की संरचनाओं में स्थित होते हैं, जिससे "स्विचगियर लाइन-अप" या सभी का समूह बनता है। इसका क्षेत्र रिले, उपकरण ट्रांसफार्मर, और कंट्रोल पैनल शामिल करता है। यह अपने सरल उपकरणों से जटिल प्रणालियों तक पहुंचने की क्षमता दिखाता है। इसका डिज़ाइन विशिष्ट अनुप्रयोग की आवश्यकताओं के अनुसार बनाया जाता है।

2.2. अपरद्रोही भूमिका

स्विचगियर विद्युत शक्ति प्रणालियों के सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन के लिए आवश्यक है। यह उपयोगकर्ता पारिवहन और वितरण नेटवर्क, व्यापारिक और औद्योगिक सुविधाओं में उपयोग किया जाता है। यह हार्डवेयर को समस्याओं से सुरक्षित करता है। यह रखरखाव के लिए सुरक्षित बंद करने की अनुमति देता है। यह आधुनिक विद्युत प्रणालियों का महत्वपूर्ण हिस्सा है। यह समाज और अर्थव्यवस्था को चलने में मदद करता है।

3. मूल नियम: कार्य और महत्व

स्विचगियर कई मुख्य कार्यों को निभाता है:

• सुरक्षा : यह विद्युत को सुरक्षित स्तर पर रखता है। यह अतिभार और शॉर्ट सर्किट जैसी दोषपूर्ण धाराओं को भी रोकता है। यह सामग्री के नुकसान को रोकने में मदद करता है और विद्युत खतरों को कम करता है। यह संपत्ति की लंबी उम्र और कर्मचारियों की सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण है।
• एकांत : यह विद्युत प्रणाली के कुछ हिस्सों को रखरखाव, सुधार, या परीक्षण के लिए बंद करता है। यह सुरक्षित कार्यात्मक पर्यावरण बनाने में मदद करता है।
• नियंत्रण : यह सर्किट को चालू या बंद करता है, विद्युत प्रवाह का प्रबंधन करता है और संचालनीय मांग के अनुसार ऊर्जा का उपयोग अधिकतम करता है।
• वितरण : यह विभिन्न भारों को वितरित करने के लिए केंद्रीय बिंदु के रूप में कार्य करता है, यह सुनिश्चित करता है कि प्रत्येक सर्किट को उपयुक्त रूप से सुरक्षित किया जाए।

तालिका 1: स्विचगियर कार्यों का सारांश

4. स्विचगियर का शरीर: मुख्य घटक

स्विचगियर समूहों में कई मुख्य घटक एकजुट रूप से काम करते हैं। विभिन्न के लिए एक झलक स्विचगियर घटक , ये कुल कार्यक्षमता के लिए मूलभूत हैं।

तालिका 2: मुख्य स्विचगियर घटक और उनकी प्राथमिक भूमिकाएँ

4.1. सर्किट ब्रेकर

ये उपकरण स्वचालित रूप से विद्युत की धारा को अधिक भार या शॉर्ट सर्किट के दौरान टूटने पर रोक देते हैं। प्रकार में एयर (ACB), वैक्यूम (VCB), तेल (OCB) और SF6 सर्किट ब्रेकर शामिल हैं, जो प्रत्येक अलग-अलग चार्क-बुझाने वाले माध्यम का उपयोग करते हैं। VCBs मध्य वोल्टेज में आम हैं, जबकि SF6 उच्च वोल्टेज के लिए आमतौर पर होता है।

4.2. फ्यूज

फ्यूज ऐसे उपकरण हैं जिन्हें केवल एक बार इस्तेमाल किया जा सकता है। जब बहुत अधिक धारा होती है, तो वे पिघलकर सर्किट को टूटने पर रोकते हैं। फ्यूज सरल और सस्ती सुरक्षा प्रदान करते हैं। वे विशेष रूप से निम्न-वोल्टेज प्रणालियों या बैकअप के रूप में उपयोगी होते हैं।

4.3. स्विच (डिसकनेक्टर्स, लोड स्विच)

• डिसकनेक्ट स्विचेज़/आइसोलेटर्स : प्रतिरक्षा के लिए सुरक्षित विद्युत अलगाव प्रदान करते हैं, शून्य-भारी परिस्थितियों में संचालित किए जाते हैं, अक्सर एक स्पष्ट तोड़ के साथ।
• लोड-ब्रेक स्विचेज़ : सामान्य संचालन परिस्थितियों में धाराओं को बनाने और तोड़ने की क्षमता होती है।

4.4. रिले

रिले "ब्रेन" की तरह काम करते हैं, विद्युत पैरामीटर्स का पर्यवेक्षण करते हैं, अनियमितताओं का पता लगाते हैं और सर्किट ब्रेकर को ट्रिप करने के लिए संकेत देते हैं, जिससे स्वचालित और चयनित सुरक्षा संभव होती है। आधुनिक माइक्रोप्रोसेसर-आधारित रिले उन्नत कार्य और संचार प्रदान करते हैं।

4.5. यंत्र ट्रांसफारमर्स (CTs & PTs)

करंट ट्रांसफारमर्स (CTs) और पोटेंशियल ट्रांसफारमर्स (PTs/VTs) उच्च धारा और वोल्टेज को सुरक्षित स्तरों तक कम करते हैं। यह प्रणाली को निगरानी, मापन और सुरक्षा करने में आसान बनाता है। यह सटीकता और अलगाव प्रदान करने में मदद करता है।

4.6. बसबार्स और कनेक्टर्स

बसबार्स (तांबे या एल्यूमिनियम की) स्विचगियर में बड़ी धाराओं को चालू रखते हैं। उचित डिजाइन और कनेक्शन की जरूरत संभावितता और विफलताओं से बचने के लिए महत्वपूर्ण है।

4.7. कंट्रोल पैनल और इनक्लोज़र

इनक्लोज़र कOMPONENTS को फिजीकल और पर्यावरणीय सुरक्षा प्रदान करते हैं और मानव सुरक्षा यकीन दिलाते हैं। कंट्रोल पैनल का काम संचालन और मॉनिटरिंग के लिए HMI प्रदान करना होता है। आर्क-प्रतिरोधी इनक्लोज़र सुरक्षा की मुख्य विशेषता है।

5. स्विचगियर की वर्गीकृत करना

स्विचगियर को मुख्य रूप से वोल्टेज स्तर, अप्रत्यास्थ माध्यम, और निर्माण प्रकार द्वारा वर्गीकृत किया जाता है।

5.1. वोल्टेज स्तर पर आधारित

तालिका 3: वोल्टेज स्तर द्वारा स्विचगियर के प्रकार

5.1.1. कम वोल्टता (LV) स्विचगियर

1kV तक काम करते हुए, कम वोल्टेज स्विचगियर (जैसे GGD या MNS प्रकार) का उपयोग घरों, व्यवसायों, और कारखानों में किया जाता है। यह HVAC और प्रकाशन जैसी चीजों के लिए बिजली को नियंत्रित करने में मदद करता है। डिजाइन सुरक्षा, विश्वसनीयता, और लागत-कुशलता पर ध्यान केंद्रित करते हैं।

5.1.2. मध्य वोल्टेज (MV) स्विचगियर

मध्यम वोल्टेज स्विचगियर (उदाहरण के लिए, KYN28A या XGN15 प्रकार) 1kV से 38kV (या कुछ मानकों के अनुसार अधिक) तक काम करता है। इसे उपभोग उपस्थलों, औद्योगिक संयंत्रों और पुनर्जीवनी ऊर्जा स्थापनाओं में पाया जाता है। इसकी संक्षिप्तता और विश्वसनीयता के कारण वैक्यम तकनीक बहुत लोकप्रिय है।

5.1.3. उच्च वोल्टेज (HV) स्विचगियर

उच्च वोल्टेज स्विचगियर 38kV से अधिक पर काम करता है (अक्सर बहुत अधिक, जैसे GIS या H.V. VCBs), बड़े पैमाने पर ऊर्जा परिवहन का संचालन करता है। इसे उच्च ऊर्जा स्तर के कारण अत्यधिक विश्वसनीयता और मजबूत विद्युत अपशिष्टता की आवश्यकता होती है। SF6 सर्किट ब्रेकर आम हैं, लेकिन वैकल्पिक विकल्प भी बढ़ रहे हैं।

5.2. विलेय माध्यम के आधार पर

तालिका 4: स्विचगियर विद्युत अपशिष्ट माध्यम

• वायु-इनसुलेटेड (AIS) : वायु का उपयोग करता है; सरल और लागत-प्रभावी पर बड़े आयामों की आवश्यकता होती है।
• गैस-इनसुलेटेड (GIS) : आम तौर पर SF6 का उपयोग कम आकार के लिए किया जाता है। SF6 का पर्यावरण पर प्रभाव CO2 मिश्रण, "क्लीन एयर," या GE के g³ जैसे विकल्पों के विकास को प्रेरित कर रहा है।
• तेल-अंतरालित (OIS) : मिनरल तेल का उपयोग करता है; प्रभावी है, लेकिन ज्वालामुखीता और पर्यावरणीय रिसाव की चिंता है।
• Vakuum-अंतरालित (VIS) : स्विचजियर के भीतर वैक्यूम इन्टररप्टर का उल्लेख है, जो कि समग्र अंतरालन के लिए अन्य माध्यम का उपयोग कर सकते हैं। MV सर्किट ब्रेकर के लिए उत्कृष्ट।

5.3. निर्माण प्रकार पर आधारित

• मेटल-इनक्लोज्ड : घटक एक धातु की संरचना के भीतर होते हैं। LV में आम, कम अंतः विभाजन प्रदान करता है।
• मेटल-क्लैड : घटक (ब्रेकर, बसबार) अलग, ग्राउंड किए गए धातु के कॉमपार्टमेंट में होते हैं। उच्च सुरक्षा और दोष सामग्री प्रदान करता है, MV के लिए आमतौर पर।
• पैड-माउंटेड : बाहरी स्थापना के लिए एक कंक्रीट पैड पर डिज़ाइन किया गया है, भूमि के नीचे ऊर्जा वितरण में आम।
• खींचने की क्षमता : प्राथमिक घटकों, जैसे सर्किट ब्रेकर को मaintenance के लिए बाहर निकाला जा सकता है, जिससे सुरक्षा और मरम्मत की क्षमता में वृद्धि होती है। मेटल-क्लैड प्रकारों में आम तौर पर उपलब्ध होता है।

6. उद्योगों में स्विचगियर के अनुप्रयोग

• यूटिलिटी पावर सिस्टम : जालक स्थिरता, भरोसेमंदी और दोष अलग करने के लिए उत्पादन, परिवहन और वितरण में उपयोग किया जाता है।
• औद्योगिक कारखाने : विनिर्माण, तेल & गैस, खनिज खतरनाक परिवेशों में बहुत बार उपयोग किया जाता है, जो मोटर, मशीनरी और नियंत्रण प्रणाली को ऊर्जा प्रदान करता है।
• व्यापारिक／प्रतिनिधिमंडल इमारतें : प्राथमिक रूप से पावर वितरण के लिए LV स्विचगियर, प्रकाश, HVAC, और उपकरणों के लिए।
• पुनर्जीवनशील ऊर्जा स्थापनाएं : MV स्विचगियर सौर खेतों और हवा के प्रसारण को जाल में जोड़ता है, अनियमित ऊर्जा का प्रबंधन करता है।
• डेटा केंद्र & महत्वपूर्ण बुनियादी सुविधाएं : संवेदनशील उपकरणों के लिए बिना किसी रोक-थाम के उच्च-गुणवत्ता की पावर प्रदान करता है।

7. वैश्विक मानकों का पालन: IEC vs. ANSI/IEEE

अंतरराष्ट्रीय मानक (वैश्विक स्तर पर IEC, उत्तर अमेरिका में ANSI/IEEE) सुरक्षा, विश्वसनीयता और अंतरसहिष्णुता को सुनिश्चित करते हैं। कुछ महत्वपूर्ण अंतर हैं:

• डिजाइन दर्शन : IEC अधिक प्रदर्शन-आधारित है, जिससे निर्माताओं की जानकारी में नवाचार हो सके। ANSI/IEEE अधिक डिज़ाइन-आधारित है, जिसमें एकसमानता के लिए भौतिक विशेषताओं को निर्दिष्ट किया गया है।
• रेटिंग और परीक्षण : वोल्टेज स्तर, करंट रेटिंग, दोष रोकथाम स्तर और परीक्षण आवश्यकताएं समान नहीं हैं। उदाहरण के लिए, NEMA और IP मानक अलग-अलग हैं। सुरक्षा और कानूनीता के लिए पालन करना अति महत्वपूर्ण है। अधिक विवरणों के लिए, देखें (your-blog-url-for-iec-ansi-standards).

8. लंबी अवधि और सुरक्षा को बनाए रखना: रखरखाव और प्रक्रियाएं

नियमित संरक्षण सुरक्षा, विश्वसनीयता और कुशलता के लिए जीवनीय है।

तालिका 5: स्विचगियर संरक्षण जाँच सूची का सारांश

महत्वपूर्ण सुरक्षा प्रक्रियाएँ :

• Lockout/Tagout (LOTO) : रखरखाव के दौरान उपकरण को अवशक्त करें और लॉक करें।
• व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण (PPE) : उपयुक्त अपरिवर्तनीय हाथों के ग्लोव्स, चार्ज-रेटेड कपड़े, फेस शील्ड, आदि का उपयोग करें।
• आर्क फ्लैश सुरक्षा : जोखिम समझें, चार्ज-प्रतिरोधी स्विचगियर का उपयोग करें, सुरक्षित दूरी बनाएं। (your-blog-url-for-arc-flash-safety) पर अधिक जानकारी।

9. स्विचगियर का भविष्य: नवाचार और रुझान

• स्मार्ट स्विचगियर : IoT एकीकरण, वास्तविक समय में मॉनिटरिंग के लिए सेंसर, भविष्यवाणी बेझिझक रखरखाव, और दूरसे नियंत्रण। यह दक्षता और निदान में सुधार करता है। (your-blog-url-for-smart-switchgear) देखें।
• पर्यावरण के अनुकूल समाधान : SF6 के विकल्प, जैसे g³, "Blue GIS," CO2 मिश्रण, और वैक्यूम, महत्वपूर्ण हैं। यह इसलिए है क्योंकि SF6 में ग्लोबल वार्मिंग के लिए उच्च संभावना होती है। (your-blog-url-for-sf6-alternatives) देखें।
• बढ़ी हुई सुरक्षा : चार्ज-प्रतिरोधी डिजाइन और दूरसे संचालन क्षमता जैसे खतरों को कम करने के लिए।
• साइबर सुरक्षा : जैसे ही कनेक्टिविटी बढ़ती है, स्मार्ट स्विचगियर को साइबर खतरों से बचाना महत्वपूर्ण है। ये खतरे अनधिकृत पहुँच और डेटा लूटने से जुड़े होते हैं। हम उन्हें सुरक्षित रखने के लिए 'सिक्योरिटी बाय डिजाइन', डिफेंस-इन-डिप्थ और IEC 62443 जैसी मानकों का पालन कर सकते हैं।

10. सही चुनाव करना: मुख्य चयन मापदंड

उपयुक्त स्विचगियर का चयन निम्नलिखित के मूल्यांकन पर निर्भर करता है:

तालिका 6: स्विचगियर चयन के लिए मुख्य कारक

अधिक मार्गदर्शन के लिए, (your-blog-url-for-switchgear-selection-criteria) पर संबंधित संसाधनों की जांच करें।

11. समापन

इलेक्ट्रिकल स्विचगियर पावर सिस्टम की सुरक्षा, विश्वसनीयता, और कुशलता के लिए मूलभूत है। इसकी कार्यप्रणालियों, घटकों, वर्गीकरण, मानकों और रखरखाव को समझना आवश्यक है। उद्योग स्मार्ट, पर्यावरण-अनुकूल और सुरक्षित प्रौद्योगिकियों के साथ आगे बढ़ रहा है। तकनीकी, पर्यावरणीय और आर्थिक कारकों को ध्यान में रखकर सही चयन करने से यह सुनिश्चित होता है कि स्विचगियर हमारे बढ़ते विद्युतीकृत दुनिया का समर्थन करता रहता है। रखरखाव के बारे में अधिक जानकारी के लिए, (your-blog-url-for-switchgear-maintenance-best-practices) देखें।