लाइटनिंग अरेस्टर क्या है?

यदि आप लंबे समय तक विद्युत प्रणालियों के आसपास काम करते हैं, तो आप बिजली के प्रति एक स्वस्थ सम्मान विकसित करना शुरू कर देते हैं। जब लोग पहाड़ों पर तूफ़ान आते हुए देखते हैं तो उनमें रोमांटिक किस्म का सम्मान नहीं होता। व्यावहारिक प्रकार, वह प्रकार जो आपको काम से पहले अपने ग्राउंडिंग कनेक्शन की दोबारा जांच करने और साइट इंजीनियर से पूछने के लिए मजबूर करता है कि वितरण लाइन ओवरहेड या भूमिगत चलती है या नहीं।

लाइटनिंग अरेस्टर उन उपकरणों में से एक है जिसके बारे में विद्युत उद्योग के बाहर के अधिकांश लोगों ने कभी नहीं सोचा है, भले ही वे दुनिया में लगभग हर इमारत, सबस्टेशन और संचार टावर की चुपचाप रक्षा करते हैं। यह आलेख बताता है कि वे क्या हैं, वे कैसे काम करते हैं, किस प्रकार मौजूद हैं, और क्यों अवरोधक की पसंद कई खरीदारों की तुलना में अधिक मायने रखती है।

बिजली रोकने वाले

लाइटनिंग अरेस्टर वास्तव में क्या करता है

इसके मूल में, लाइटनिंग अरेस्टर एक वोल्टेज सीमित करने वाला उपकरण है। यह एक विद्युत कंडक्टर और जमीन के बीच जुड़ा हुआ है, सामान्य परिचालन स्थितियों में बिल्कुल कुछ नहीं कर रहा है। जिस क्षण उछाल आता है, चाहे बिजली लाइन पर सीधी बिजली गिरने से या वोल्टेज स्पाइक से जो तब होता है जब एक बड़ा ट्रांसफार्मर बंद हो जाता है, अवरोधक सक्रिय हो जाता है, जमीन पर एक अस्थायी कम प्रतिरोध पथ बनाता है, और उछाल ऊर्जा को हर चीज से दूर प्रवाहित करता है। एक बार जब उछाल बीत जाता है और लाइन वोल्टेज वापस सामान्य हो जाता है, तो बन्दी अपनी निष्क्रिय स्थिति में वापस आ जाता है।

वह अंतिम भाग ध्यान देने योग्य है। एक फ़्यूज़ के विपरीत, जो एक सर्किट की सुरक्षा के लिए खुद को बलिदान कर देता है, एक उचित रेटेड अरेस्टर को बिना जलने के बार-बार होने वाली वृद्धि की घटनाओं को संभालने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह स्वचालित रूप से रीसेट हो जाता है, और अधिकांश मामलों में यह जिस उपकरण की सुरक्षा करता है वह कभी भी यह दर्ज नहीं करता है कि कुछ भी हुआ है।

जो तुलना मुझे सबसे उपयोगी लगती है वह है सिंक में नाली। पानी सामान्य गति से बहता है, और नाली बिना किसी प्रयास के बनी रहती है। लेकिन जब कोई एक बार में पूरी बाल्टी डाल देता है, तो नाली अचानक आने वाले उछाल को संभाल लेती है और सिंक ओवरफ्लो नहीं होता है। रोकनेवाला नाली है. इमारत के अंदर ट्रांसफार्मर, स्विचगियर, संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स सिंक हैं।

जहां नाम भ्रमित करने वाला हो जाता है

जब लोग इस विषय पर शोध करना शुरू करते हैं तो सबसे पहले जिन चीजों पर उनका ध्यान जाता है उनमें से एक ओवरलैपिंग शब्दावली का ढेर है। लाइटनिंग अरेस्टर, सर्ज अरेस्टर, सर्ज प्रोटेक्टर, सर्ज डायवर्टर, लाइटनिंग आइसोलेटर। इन शब्दों का उपयोग कभी-कभी एक दूसरे के स्थान पर किया जाता है, और कभी-कभी इनका वास्तविक अर्थ अलग-अलग होता है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि कौन बात कर रहा है और किस संदर्भ में है।

यहाँ भेदों के बारे में सोचने का एक व्यावहारिक तरीका दिया गया है:

बिजली की छड़ (तकनीकी रूप से एयर टर्मिनल कहा जाता है) एक बाहरी उपकरण है जो किसी संरचना के शीर्ष पर लगा होता है। इसका काम सीधे प्रहार को रोकना और करंट को डाउन कंडक्टर के माध्यम से जमीन तक नियंत्रित मार्ग देना है। यह इमारत की संरचना को आग लगने या शारीरिक रूप से क्षतिग्रस्त होने से बचाता है। यह अंदर के विद्युत उपकरण के लिए कुछ नहीं करता है।

पारंपरिक अर्थ में लाइटनिंग अरेस्टर ट्रांसमिशन टावरों और बाहरी वितरण लाइनों पर स्थापित उपकरणों को संदर्भित करता है। ये लाइन के साथ यात्रा करने वाली ऊर्जा को रोकते हैं और सबस्टेशन या इमारत तक पहुंचने से पहले इसे डायवर्ट कर देते हैं। कई डिज़ाइनों में, अरेस्टर लाइन कंडक्टर के साथ सीधा संपर्क नहीं बनाता है। यह समानांतर में बैठता है और केवल तभी सक्रिय होता है जब वोल्टेज एक निर्धारित सीमा से ऊपर चढ़ जाता है।

एक सर्ज अरेस्टर या सर्ज प्रोटेक्टर एक इमारत के अंदर स्थापित किया जाता है, आमतौर पर मुख्य विद्युत पैनल पर। यह उन ओवरवॉल्टेज ट्रांजिएंट्स को संभालता है जो पहले से ही बाहरी सुरक्षा परतों के माध्यम से इसे बना चुके हैं।

पूर्ण सुरक्षा के लिए इन तीनों की आवश्यकता होती है। इनकमिंग लाइन पर बिना किसी अवरोधक के बिजली की छड़ अभी भी विद्युत प्रणाली को कंडक्टरों के साथ किए गए उछाल के संपर्क में छोड़ देती है। पैनल स्तर के सर्ज प्रोटेक्टर के बिना लाइन पर एक अरेस्टर अंतिम मील को असुरक्षित छोड़ देता है। बिजली की छड़ को छोड़ने का पूरी तरह से मतलब है कि इमारत पर सीधा हमला बाकी सब चीजों को तबाह कर सकता है। प्रत्येक परत एक अलग खतरे को संभालती है, और वे एक साथ काम करने के लिए हैं।

डिवाइस अंदर कैसे काम करता है

अधिकांश आधुनिक लाइटनिंग अरेस्टर मेटल ऑक्साइड वेरिस्टर के आसपास बनाए जाते हैं, जिन्हें आमतौर पर एमओवी कहा जाता है। सक्रिय सामग्री जिंक ऑक्साइड है, जिसे डिस्क में संपीड़ित किया जाता है और अरेस्टर हाउसिंग के अंदर रखा जाता है। जिंक ऑक्साइड में एक उपयोगी गुण है: इसका विद्युत प्रतिरोध उस पर लागू वोल्टेज के आधार पर नाटकीय रूप से बदलता है।

सामान्य लाइन वोल्टेज पर, जिंक ऑक्साइड अत्यधिक उच्च प्रतिरोध प्रस्तुत करता है। इसके माध्यम से लगभग कोई भी धारा प्रवाहित नहीं होती है, और अवरोधक सर्किट के लिए प्रभावी रूप से अदृश्य है। जब कोई उछाल वोल्टेज को अवरोधक के सुरक्षा स्तर से ऊपर धकेलता है, तो जिंक ऑक्साइड का प्रतिरोध माइक्रोसेकंड में परिमाण के कई आदेशों तक गिर जाता है। संरक्षित उपकरणों को दरकिनार करते हुए करंट अवरोधक के माध्यम से और जमीन में प्रवाहित होता है। जब उछाल समाप्त हो जाता है और वोल्टेज वापस सामान्य हो जाता है, तो प्रतिरोध वापस ऊपर चढ़ जाता है, और अवरोधक फिर से शांत हो जाता है।

पहले के डिज़ाइनों में जिंक ऑक्साइड के बजाय स्पार्क गैप्स और सिलिकॉन कार्बाइड डिस्क का उपयोग किया जाता था, और आपको ये अभी भी पुराने इंस्टॉलेशन में मिलेंगे। उदाहरण के लिए, रॉड गैप अरेस्टर, केवल दो धातु की छड़ें होती हैं जो एक-दूसरे के करीब स्थित होती हैं और उनके बीच हवा का एक छोटा सा गैप होता है। जब वोल्टेज काफी अधिक हो जाता है, तो हवा आयनित हो जाती है और एक चिंगारी गैप से बाहर निकल जाती है, जिससे एक डिस्चार्ज पथ मिलता है। सरल और मजबूत, लेकिन सटीक नहीं, और चाप सफाई से नहीं बुझता है, जो सिस्टम में समस्याओं का कारण बन सकता है। वाल्व - टाइप अरेस्टर्स ने उछाल के बाद फॉलो करंट को सीमित करने में मदद के लिए सिलिकॉन कार्बाइड ब्लॉक जोड़े, रॉड गैप डिजाइन में सुधार किया, जबकि एमओवी तकनीक अंततः जो पेशकश करेगी, उससे अभी भी कम है।

नीचे दी गई तालिका उन मुख्य अवरोधक प्रकारों की त्वरित तुलना देती है जिनसे आपका सामना होने की संभावना है:

आवास सामग्री एक मामूली विवरण क्यों नहीं है?

बीसवीं शताब्दी के अधिकांश समय में, बिजली रोकने वाले आवास चीनी मिट्टी या कड़े कांच से बनाए जाते थे। दोनों सामग्रियां स्वच्छ, स्थिर वातावरण में पर्याप्त रूप से काम करती हैं। लेकिन पर्याप्त आदर्श के समान नहीं है, और दशकों के क्षेत्र अनुभव ने सीमाएं स्पष्ट कर दी हैं।

चीनी मिट्टी के बरतन भारी है. कठिन इलाके में चलने वाले ट्रांसमिशन टावर पर, चीनी मिट्टी के गिरफ्तारियों का वजन बढ़ जाता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि जब अत्यधिक उछाल की स्थिति में कोई उपकरण विफल हो जाता है तो चीनी मिट्टी के बर्तन बुरी तरह टूट जाते हैं। एक चीनी मिट्टी के बरतन आवास जो एक जीवित सबस्टेशन संरचना पर विस्फोट करता है, आस-पास काम करने वाले किसी भी व्यक्ति के लिए एक गंभीर खतरा पैदा करता है और इसके आसपास के उपकरणों में माध्यमिक दोष पैदा कर सकता है।

ग्लास में भी ऐसी ही समस्याएँ हैं। दोनों सामग्रियां समय के साथ प्रदूषण भी जमा करती हैं, खासकर तटीय क्षेत्रों में जहां सतह पर नमक स्प्रे जमा होता है, या औद्योगिक स्थलों के पास जहां रासायनिक संदूषक आम हैं। एक गंदे चीनी मिट्टी के बरतन या कांच की सतह गीले मौसम के दौरान फ्लैशओवर का कारण बनने के लिए पर्याप्त चालकता विकसित कर सकती है, जो पहली जगह में एक अवरोधक रखने के उद्देश्य को विफल कर देती है।

पॉलिमर हाउसिंग, विशेष रूप से सिलिकॉन रबर कंपोजिट में बदलाव ने इनमें से अधिकांश मुद्दों को व्यावहारिक तरीके से संबोधित किया। एपॉलिमर लाइटनिंग अरेस्टरआमतौर पर समान वोल्टेज रेटिंग की चीनी मिट्टी की इकाई से 80 से 90 प्रतिशत कम वजन होता है। सिलिकॉन रबर की सतह स्वाभाविक रूप से हाइड्रोफोबिक होती है, जिसका अर्थ है कि पानी एक पतली प्रवाहकीय फिल्म में फैलने के बजाय बंद हो जाता है। यह हाइड्रोफोबिक गुण सतह के दूषित होने और साफ होने के बाद भी ठीक हो जाता है, जो एक ऐसी विशेषता है जो सिरेमिक सामग्रियों में नहीं होती है।

जब एक पॉलिमर अरेस्टर विफल हो जाता है, तो यह नियंत्रित तरीके से विफल हो जाता है। आवास में विस्फोट होने के बजाय दरारें पड़ जाती हैं या छेद हो जाते हैं। यह कर्मियों की सुरक्षा और आस-पास के उपकरणों को बड़े पैमाने पर होने वाले नुकसान को रोकने की दृष्टि से महत्वपूर्ण है।

इसका कोई मतलब नहीं है कि चीनी मिट्टी के बरतन बन्दी अप्रचलित हैं। वे अभी भी कई मौजूदा प्रतिष्ठानों में विश्वसनीय रूप से काम करते हैं, और ऐसे अनुप्रयोग भी हैं जहां उनके थर्मल गुण लाभ प्रदान करते हैं। लेकिन नए निर्माण के लिए, विशेष रूप से चुनौतीपूर्ण वातावरण में बाहरी वितरण लाइनों पर, पॉलिमर हाउसिंग के इंजीनियरिंग मामले के खिलाफ बहस करना मुश्किल है।

विक्ट्री पॉलिमर लाइटनिंग अरेस्टर

स्थापना और ग्राउंडिंग

एक बन्दी जो ठीक से ग्राउंडेड नहीं है वह वास्तव में किसी भी चीज़ की रक्षा नहीं कर रहा है। डिवाइस सर्ज करंट को अपनी इच्छानुसार ग्राउंड टर्मिनल में मोड़ सकता है, लेकिन यदि ग्राउंड इलेक्ट्रोड में उच्च प्रतिरोध है या अरेस्टर को जमीन से जोड़ने वाला कंडक्टर बहुत लंबा है, तो सर्ज ऊर्जा जल्दी से नष्ट नहीं होगी और संरक्षित उपकरण में हानिकारक वोल्टेज अभी भी दिखाई देगा।

ग्राउंडिंग कंडक्टर यथासंभव छोटा और सीधा होना चाहिए। कंडक्टर का प्रत्येक अतिरिक्त मीटर अधिष्ठापन जोड़ता है, जो उछाल की स्थिति में अतिरिक्त वोल्टेज में तब्दील हो जाता है। ग्राउंड इलेक्ट्रोड को, चाहे एक संचालित रॉड, एक दबी हुई प्लेट, या इमारत की नींव में कंक्रीट से घिरा इलेक्ट्रोड, को सिस्टम की सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त कम प्रतिरोध प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। अधिकांश वितरण अनुप्रयोगों में, इसका मतलब 10 ओम या उससे कम का ग्राउंड प्रतिरोध है, और संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक प्रतिष्ठानों में लक्ष्य अक्सर 1 ओम से नीचे होता है।

सबस्टेशनों में, प्रत्येक ट्रांसफार्मर टर्मिनल और प्रत्येक आने वाली और जाने वाली लाइन पर अरेस्टर स्थापित किए जाते हैं। यह स्थिति यह सुनिश्चित करती है कि किसी भी लाइन के साथ यात्रा करने वाले तरंगों को ट्रांसफार्मर वाइंडिंग्स तक पहुंचने से पहले रोक दिया जाता है, जो एक सबस्टेशन में सबसे महंगे और कम से कम प्रतिस्थापन योग्य घटकों में से एक हैं। आवासीय और हल्के व्यावसायिक भवनों में, सेवा प्रवेश पैनल पर एक संपूर्ण बिल्डिंग अरेस्टर मानक दृष्टिकोण है, जिसे कभी-कभी सर्वर या चिकित्सा उपकरणों जैसे संवेदनशील उपकरणों पर बिंदु{3}के {{4}उपयोग उपकरणों द्वारा पूरक किया जाता है।

सही बन्दी का चयन करना

अकेले वोल्टेज रेटिंग के आधार पर शेल्फ से अरेस्टर चुनना एक सामान्य गलती है। एप्लिकेशन से मेल खाने के लिए कई मापदंडों की आवश्यकता होती है।

निरंतर ऑपरेटिंग वोल्टेज (सीओवी) कम से कम अधिकतम निरंतर वोल्टेज के बराबर होना चाहिए जो कि सामान्य सिस्टम ऑपरेशन के दौरान अरेस्टर द्वारा देखा जाएगा, जिसमें गलती की स्थिति के दौरान होने वाली किसी भी वोल्टेज वृद्धि भी शामिल है। सीओवी को कम आकार देने से थर्मल रनवे होता है, जहां अरेस्टर सामान्य वोल्टेज के तहत गर्म हो जाता है और अंततः विफल हो जाता है।

ऊर्जा रेटिंग यह निर्धारित करती है कि बन्दी क्षतिग्रस्त हुए बिना कितनी ऊर्जा को अवशोषित कर सकता है। बार-बार या उच्च ऊर्जा हमलों का सामना करने वाले उपकरण, जैसे कि एक खुली पहाड़ी की चोटी पर ट्रांसमिशन लाइन पर एक अरेस्टर, को कम एक्सपोज़र वाले वातावरण में एक इनडोर पैनल की सुरक्षा करने वाले उपकरण की तुलना में उच्च ऊर्जा वर्ग की आवश्यकता होती है।

सुरक्षा स्तर, जिसे रेटेड डिस्चार्ज करंट पर अवशिष्ट वोल्टेज के रूप में व्यक्त किया जाता है, यह निर्धारित करता है कि संरक्षित उपकरण वास्तव में उछाल के दौरान कितना वोल्टेज देखेंगे। कम अवशिष्ट वोल्टेज का मतलब संवेदनशील उपकरणों के लिए बेहतर सुरक्षा है, लेकिन आमतौर पर इसका मतलब उच्च कीमत भी है। संरक्षण स्तर को डाउनस्ट्रीम में जो कुछ भी है उसकी आवेग झेलने वाली रेटिंग के साथ मिलान करने की आवश्यकता है।

पॉलिमर लाइटनिंग अरेस्टर उत्पाद लाइन एक विस्तृत वोल्टेज रेंज में इन चयन आवश्यकताओं में से कई को संबोधित करती है, और बाहरी वितरण अनुप्रयोगों के लिए एमओवी तकनीक और सिलिकॉन रबर हाउसिंग का संयोजन आधुनिक ग्रिड ऑपरेटरों को प्रदर्शन, वजन और कठिन वातावरण में दीर्घकालिक विश्वसनीयता के मामले में अधिकांश चीज़ों को कवर करता है।

मानकों पर एक नोट

उपयोगिता और औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए अभिप्रेत अरेस्टर का परीक्षण बाजार के आधार पर IEC 60099 या IEEE C62 के विरुद्ध किया जाता है। ये मानक ऑपरेटिंग ड्यूटी परीक्षणों से लेकर प्रदूषण परीक्षणों तक सब कुछ कवर करते हैं जो बार-बार बिजली गिरने का अनुकरण करते हैं जो आवास को लंबे समय तक नमक कोहरे और औद्योगिक संदूषकों के संपर्क में लाते हैं। अधिकांश व्यावसायिक अनुप्रयोगों में इन मानकों के अनुरूप प्रमाणीकरण करने वाले गिरफ्तारियों को खरीदना वैकल्पिक नहीं है। यह विश्वास रखने का एकमात्र तरीका है कि वास्तविक उछाल आने पर डिवाइस वास्तव में दावे के अनुसार व्यवहार करेगा।

सबस्टेशन सुरक्षा योजना पर पैसे बचाने के लिए अप्रमाणित गिरफ्तारियों को खरीदना एक झूठी अर्थव्यवस्था है। एक असफल ट्रांसफार्मर या स्विचगियर असेंबली की लागत, गिरफ्तार करने वालों की लागत से कई गुना कम हो जाएगी।

समापन विचार

बिजली संरक्षण उन क्षेत्रों में से एक है जहां इंजीनियरिंग को अच्छी तरह से समझा जाता है और काम को ठीक से करने के लिए उपकरण मौजूद हैं और व्यापक रूप से उपलब्ध हैं। बिजली संरक्षण में अधिकांश विफलताएं प्रौद्योगिकी के अपर्याप्त होने के कारण नहीं होती हैं, बल्कि डिजाइन या स्थापना के दौरान कोनों को काटने, पर्यावरण के लिए गलत उत्पादों को निर्दिष्ट करने, या ग्राउंडिंग सिस्टम की उपेक्षा करने के कारण होती हैं क्योंकि यह अदृश्य और अस्वाभाविक है।

सही ढंग से, सही स्थान पर, सही रेटिंग के साथ स्थापित और ठोस जमीन से जुड़ा एक लाइटनिंग अरेस्टर अनिवार्य रूप से बिना किसी रखरखाव के दशकों तक विद्युत बुनियादी ढांचे की रक्षा करेगा। यह मामूली निवेश पर उचित रिटर्न है, शायद यही कारण है कि यह उपकरण विद्युत वितरण के शुरुआती दिनों से ही बिजली प्रणाली डिजाइन का एक मानक हिस्सा रहा है।