गैपलेस जिंक ऑक्साइड सर्ज अरेस्टर: उच्च-वोल्टेज सुरक्षा में अगला कदम

सर्ज अरेस्टर महत्वपूर्ण उपकरण हैं जो विद्युत शक्ति प्रणालियों को क्षणिक ओवरवॉल्टेज से बचाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। ये अचानक वृद्धि प्राकृतिक घटनाओं जैसे कि बिजली के हमलों या पावर ग्रिड के भीतर स्विचिंग संचालन से हो सकती है। प्रभावी उछाल सुरक्षा के बिना, ट्रांसफॉर्मर, स्विचगियर और औद्योगिक मशीनरी जैसे संवेदनशील उपकरण गंभीर क्षति का सामना कर सकते हैं, जिससे महंगा मरम्मत और बिजली के आउटेज हो सकते हैं।

दशकों के लिए, विद्युत उद्योग ने अंतराल के साथ जिंक ऑक्साइड गिरफ्तारियों पर भरोसा किया है - पारंपरिक सर्ज अरेस्टर जो कि ZnO Varistors को श्रृंखला स्पार्क अंतराल के साथ जोड़ते हैं - हानिकारक सर्ज धाराओं को सुरक्षित रूप से मोड़ने के लिए। हालांकि, ये उपकरण सीमाओं के साथ आते हैं, जिसमें धीमी प्रतिक्रिया समय, चाप-संबंधित पहनने और रखरखाव की मांग शामिल हैं।

गैपलेस जिंक ऑक्साइड सर्ज अरेस्टर सर्ज प्रोटेक्शन टेक्नोलॉजी की अगली पीढ़ी का प्रतिनिधित्व करता है। ये डिवाइस स्पार्क अंतराल को खत्म करने के लिए उन्नत मेटल ऑक्साइड अरेस्टर (MOA) तकनीक का उपयोग करते हैं, जिससे तेजी से, सुरक्षित और अधिक विश्वसनीय संचालन सक्षम होता है। आज, गैपलेस एमओएएस को व्यापक रूप से मध्यम और उच्च वोल्टेज सिस्टम में तैनात किया जाता है, जिसमें लोकप्रिय कक्षाएं जैसे कि वितरण नेटवर्क के लिए 34kV सर्ज एरेस्टर और ट्रांसमिशन सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले 132kV सर्ज अरेस्टर शामिल हैं।

 

एक गैपलेस जिंक ऑक्साइड सर्ज अरेस्टर क्या है?

परिभाषा और प्रमुख विशेषताएं

एक गैपलेस जिंक ऑक्साइड सर्ज अरेस्टर  एक ओवरवॉल्टेज प्रोटेक्टिव डिवाइस है जो पारंपरिक श्रृंखला स्पार्क अंतराल के बिना स्टैक्ड जस्ता ऑक्साइड वैरिस्टर डिस्क का उपयोग करता है। वायु अंतराल की अनुपस्थिति पुराने डिजाइनों से एक प्रमुख प्रस्थान है, जिससे इन उपकरणों को तुरंत और कुशलता से वोल्टेज में वृद्धि करने में सक्षम बनाया जाता है।

प्रमुख विशेषताओं में शामिल हैं:

• Nonlinear zno varistor तत्व

• मजबूत और वेदरप्रूफ हाउसिंग (चीनी मिट्टी के बरतन या बहुलक समग्र)

• स्पार्क अंतराल या चलती भागों के बिना कॉम्पैक्ट डिजाइन

• तेजी से प्रतिक्रिया के साथ उच्च ऊर्जा अवशोषण क्षमता

सरंचनात्मक घटक

Arrester के कोर में कई पतली जस्ता ऑक्साइड डिस्क शामिल हैं, जो ओवरवॉल्टेज स्थितियों के दौरान कम प्रतिरोध पथ बनाने के लिए एक साथ संपीड़ित हैं। प्रत्येक ZnO डिस्क एक अर्धचालक वैरिस्टोर के रूप में कार्य करता है जिसमें अत्यधिक nonlinear वोल्टेज-वर्तमान विशेषताओं के साथ काम होता है।

इन डिस्क को एक सील, इन्सुलेटिंग आवास में संलग्न किया गया है, जिसे बारिश, यूवी विकिरण, प्रदूषण और तापमान चरम जैसे बाहरी पर्यावरणीय कारकों का सामना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। डिवाइस में बिजली प्रणाली के लिए विद्युत कनेक्शन के लिए दोनों छोर पर धातु टर्मिनल भी शामिल हैं।

पारंपरिक गैप्ड अरेस्टर से अंतर

पारंपरिक जिंक ऑक्साइड सर्ज अरेस्टर ने ZnO ब्लॉकों के साथ श्रृंखला में जुड़े एक छोटे से हवा की खाई को शामिल किया। जब कोई उछाल होता है, तो वोल्टेज तब तक बढ़ जाता है जब तक कि यह गैप के ब्रेकडाउन वोल्टेज तक नहीं पहुंच जाता है, जिससे एक इलेक्ट्रिक आर्क का निर्माण होता है और जमीन पर सर्ज करंट का संचालन होता है।

प्रभावी होते हुए, इस स्पार्क गैप में परिणाम:

• आर्किंग जो इलेक्ट्रोड कटाव और सामग्री की गिरावट का कारण बनता है

• प्रत्यक्ष ZnO चालन की तुलना में एक विलंबित प्रतिक्रिया

• आवधिक रखरखाव पहने भागों का निरीक्षण और बदलने की आवश्यकता है

इसके विपरीत, गैपलेस जिंक ऑक्साइड अरेस्टर पूरी तरह से स्पार्क अंतर को खत्म कर देता है। सर्ज वर्तमान चालन सीधे ZnO Varistors के माध्यम से गैप आयनीकरण की प्रतीक्षा किए बिना होता है, जिसके परिणामस्वरूप तत्काल वृद्धि दमन और घटकों पर कम पहनती है।

 

काम के सिद्धांत

जस्ता ऑक्साइड का गैर-रैखिक प्रतिरोध

विशिष्ट संपत्ति जो विद्युत प्रणालियों की सुरक्षा के लिए गैपलेस एमओए को सक्षम करती है, वह जस्ता ऑक्साइड की नॉनलाइनियर वोल्टेज-वर्तमान विशेषता है। ZnO वैरिस्टर्स सामान्य वोल्टेज स्थितियों के तहत अत्यधिक प्रतिरोधक रहते हैं, जिससे केवल एक छोटे रिसाव वर्तमान की अनुमति मिलती है।

जब एक क्षणिक ओवरवॉल्टेज दिखाई देता है, तो ZnO सामग्री का प्रतिरोध अचानक गिर जाता है, जिससे एक बड़े उछाल वर्तमान को गिरफ्तारी के माध्यम से प्रवाहित करने और अतिरिक्त ऊर्जा को सुरक्षित रूप से जमीन पर स्थानांतरित करने की अनुमति मिलती है।

सामान्य वोल्टेज और वृद्धि की स्थिति के तहत व्यवहार

• सामान्य संचालन:  ARRESTER बहुत उच्च प्रतिरोध के साथ एक इन्सुलेटर की तरह काम करता है, नियमित सिस्टम वोल्टेज या वर्तमान प्रवाह के साथ किसी भी हस्तक्षेप से बचता है।

• सर्ज इवेंट:  जब वोल्टेज एक पूर्वनिर्धारित सीमा (सुरक्षात्मक स्तर कहा जाता है) से परे उगता है, तो ZnO वैरिस्टर्स लगभग तुरंत प्रवाहकीय हो जाते हैं, जो कमजोर उपकरणों से सर्ज करंट को दूर करते हैं।

आर्क डिस्चार्ज के बिना मोड़

गैपलेस डिज़ाइन एक आर्क डिस्चार्ज की आवश्यकता को हटा देता है, जो कि कंडक्शन शुरू करने के लिए स्पार्क अंतराल पर भरोसा करते हैं। यह आर्क-संबंधित पहनने और क्षति को समाप्त करके सर्ज एरेस्टर को स्वाभाविक रूप से सुरक्षित और अधिक विश्वसनीय बनाता है।

सर्ज पारित होने के बाद आत्म-रिकवरी

एक बार सर्ज बीत जाने के बाद, ZnO Varistors स्वचालित रूप से किसी भी नुकसान या हस्तक्षेप की आवश्यकता के बिना अपने उच्च प्रतिरोध स्थिति में वापस आ जाते हैं। यह सेल्फ-हीलिंग फीचर गैपलेस अरेस्टर्स को प्रदर्शन गिरावट के बिना अपने सेवा जीवन पर कई सर्ज इवेंट्स को संभालने की अनुमति देता है।

 

गैपलेस एमओए के लाभ

श्रेष्ठ ऊर्जा अवशोषण क्षमता

गैपलेस अरेस्टर को बिजली या स्विचिंग घटना के कारण होने वाले उच्च-ऊर्जा क्षणिक वृद्धि को अवशोषित करने के लिए इंजीनियर किया जाता है। ZnO डिस्क इस ऊर्जा को गर्मी के रूप में फैलाता है, संभावित रूप से तबाही वोल्टेज स्पाइक्स से डाउनस्ट्रीम उपकरणों की रक्षा करता है।

इन गिरफ्तारियों की क्षमता वोल्टेज वर्ग के आधार पर भिन्न होती है। उदाहरण के लिए:

• 34KV सर्ज अरेस्टर  मध्यम-वोल्टेज वितरण नेटवर्क के लिए अनुकूलित हैं।

• 132KV सर्ज अरेस्टर को  उच्च-वोल्टेज ट्रांसमिशन इन्फ्रास्ट्रक्चर की रक्षा के लिए डिज़ाइन किया गया है।

अल्ट्रा-फास्ट रिस्पांस टाइम

उनके गैपलेस प्रकृति और ZnO वैरिस्टर गुणों के कारण, ये गिरफ्तारी माइक्रोसेकंड में वोल्टेज सर्ज के लिए प्रतिक्रिया करते हैं। तेजी से प्रतिक्रिया समय वोल्टेज स्पाइक्स को कम करता है और सिस्टम घटकों पर लगाए गए विद्युत तनाव को कम करता है।

कोई स्पार्क अंतराल, कोई आर्किंग नहीं

स्पार्क अंतराल के उन्मूलन का मतलब नहीं है, जो सुरक्षा और विश्वसनीयता में काफी सुधार करता है। गैप किए गए गिरफ्तारी में वृद्धि से कटाव हो सकता है और आग के खतरों को बढ़ा सकता है। गैपलेस अरेस्टर इन मुद्दों से बचते हैं, लंबे समय तक सेवा जीवन में योगदान करते हैं और डाउनटाइम को कम करते हैं।

कम रखरखाव आवश्यकताएँ

गैपलेस एमओएएस को कम रखरखाव की आवश्यकता होती है क्योंकि समय के साथ पहनने वाले स्पार्क अंतराल या यांत्रिक भाग नहीं होते हैं। उपयोगिताओं और औद्योगिक उपयोगकर्ता कम निरीक्षण लागत, कम प्रतिस्थापन और बढ़ी हुई परिचालन उपलब्धता से लाभान्वित होते हैं।

कॉम्पैक्ट और हल्के डिजाइन

आधुनिक गैपलेस जिंक ऑक्साइड अरेस्टर पुराने गैप किए गए डिजाइनों की तुलना में अधिक कॉम्पैक्ट और हल्का होता है। यह आसान स्थापना और प्रतिस्थापन की सुविधा देता है, विशेष रूप से रेट्रोफिट स्थितियों या सीमित स्थान वाले स्थानों में।

 

मामलों और अनुप्रयोग परिदृश्यों का उपयोग करें

उच्च-वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनें

उच्च-वोल्टेज नेटवर्क में, जैसे कि 132kV को नियोजित करने वाले सर्ज अरेस्टर्स , गैपलेस एमओएएस ट्रांसफॉर्मर, सर्किट ब्रेकर्स, और बसबार जैसी महत्वपूर्ण परिसंपत्तियों की रक्षा करते हैं, जो बिजली-प्रेरित या स्विचिंग सर्ज को नुकसान पहुंचाते हैं। उनका मजबूत डिजाइन ट्रांसमिशन सिस्टम की स्थिरता को सुनिश्चित करता है, यहां तक ​​कि गंभीर मौसम के क्षेत्रों में भी।

नवीकरणीय बिजली प्रणालियाँ

पवन खेतों, सौर पौधों और अन्य नवीकरणीय ऊर्जा प्रतिष्ठानों ने तेजी से इनवर्टर, कन्वर्टर्स और ट्रांसफार्मर की रक्षा के लिए गैपलेस अरेस्टर पर भरोसा किया। ये सिस्टम अक्सर चर शक्ति की गुणवत्ता और क्षणिक वृद्धि का सामना करते हैं, जिससे तेजी से और विश्वसनीय सर्ज सुरक्षा आवश्यक हो जाती है।

स्मार्ट ग्रिड और स्वचालन प्रणाली

जैसे -जैसे पावर ग्रिड होशियार और अधिक स्वचालित हो जाते हैं, ग्रिड नियंत्रण उपकरणों की जटिलता और संवेदनशीलता बढ़ जाती है। गैपलेस जिंक ऑक्साइड अरेस्टर डिजिटल नियंत्रण को सुरक्षित रखने के लिए आवश्यक तेज, विश्वसनीय सुरक्षा प्रदान करता है और उपकरणों को सर्ज क्षति से निगरानी करता है।

शहरी और औद्योगिक सबस्टेशंस

घने शहरी और औद्योगिक वातावरण को बिजली की गुणवत्ता और सुरक्षा को बनाए रखने के लिए भरोसेमंद वृद्धि सुरक्षा की आवश्यकता होती है। गैपलेस एमओएएस इन महत्वपूर्ण स्थानों में ट्रांसफार्मर, स्विचगियर और संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स की लगातार रक्षा करके डाउनटाइम और महंगी मरम्मत को रोकने में मदद करता है।

मध्यम वोल्टेज वितरण नेटवर्क

34KV सर्ज अरेस्टर का उपयोग मध्यम वोल्टेज वितरण प्रणालियों में व्यापक रूप से किया जाता है, जो बिजली और स्विचिंग सर्ज के खिलाफ ट्रांसफार्मर और फीडरों के लिए लक्षित सुरक्षा प्रदान करता है। उनका गैपलेस डिज़ाइन इन अक्सर एक्सेस किए गए नेटवर्क बिंदुओं में कम रखरखाव और दीर्घकालिक विश्वसनीयता को सुनिश्चित करता है।

 

निष्कर्ष

गैपलेस जिंक ऑक्साइड सर्ज अरेस्टर्स ओवरवॉल्टेज प्रोटेक्शन टेक्नोलॉजी में एक महत्वपूर्ण सफलता का प्रतिनिधित्व करते हैं। स्पार्क अंतराल को हटाकर, ये गिरफ्तारी पारंपरिक डिजाइनों की तुलना में बेहतर वृद्धि दमन, तेजी से प्रतिक्रिया समय, बढ़ी हुई सुरक्षा और कम रखरखाव प्रदान करते हैं। वोल्टेज रेंज में उनकी बहुमुखी प्रतिभा - मध्यम वोल्टेज से 34kV सर्ज अरेस्टर से उच्च वोल्टेज 132kV सर्ज अरेस्टर तक - उन्हें आधुनिक बिजली ग्रिड के लिए अपरिहार्य बनाती है, जिसमें अक्षय ऊर्जा और स्मार्ट ग्रिड सिस्टम शामिल हैं।

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