विद्युत दोष
एक विद्युत शक्ति प्रणाली में, एक दोष या दोष धारा कोई भी असामान्य विद्युत प्रवाह है। उदाहरण के लिए, शार्ट सर्किट एक दोष है जिसमें एक जीवित तार तटस्थ या जमीनी तार को छूता है। ओपन-सर्किट फॉल्ट तब होता है जब एक करंट ले जाने वाले तार (फेज या न्यूट्रल) या एक उड़ा हुआ फ्यूज (विद्युत) या परिपथ वियोजक की विफलता से सर्किट बाधित होता है। तीन-चरण विद्युत शक्ति में तीन-चरण प्रणाली, एक गलती में एक या अधिक चरण और जमीन शामिल हो सकती है, या केवल चरणों के बीच हो सकती है। ग्राउंड फॉल्ट या अर्थ फॉल्ट में करंट पृथ्वी में प्रवाहित होता है। पूर्वानुमानित दोष के संभावित शॉर्ट-सर्किट करंट की गणना अधिकांश स्थितियों के लिए की जा सकती है। बिजली प्रणालियों में, सुरक्षात्मक उपकरण खराबी की स्थिति का पता लगा सकते हैं और विफलता के कारण सेवा के नुकसान को सीमित करने के लिए सर्किट ब्रेकर और अन्य उपकरणों को संचालित कर सकते हैं।
पॉलीफ़ेज़ सिस्टम में, एक दोष सभी चरणों को समान रूप से प्रभावित कर सकता है, जो एक सममित दोष है। यदि केवल कुछ चरण प्रभावित होते हैं, तो परिणामी असममित दोष विश्लेषण करने के लिए और अधिक जटिल हो जाता है। सममित घटकों जैसे तरीकों का उपयोग करके इस प्रकार के दोषों का विश्लेषण अक्सर सरल होता है।
पावर सिस्टम दोषों का पता लगाने और बाधित करने के लिए सिस्टम का डिज़ाइन पावर-सिस्टम सुरक्षा का मुख्य उद्देश्य है।
क्षणिक दोष
एक क्षणिक दोष एक दोष है जो अब मौजूद नहीं है यदि थोड़े समय के लिए बिजली काट दी जाती है और फिर बहाल कर दी जाती है; या एक इंसुलेशन दोष जो केवल अस्थायी रूप से एक उपकरण के ढांकता हुआ गुणों को प्रभावित करता है जो थोड़े समय के बाद बहाल हो जाते हैं। ओवरहेड बिजली लाइनों में कई दोष प्रकृति में क्षणिक होते हैं। जब कोई खराबी आती है, तो बिजली व्यवस्था सुरक्षा के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण गलती के क्षेत्र को अलग करने के लिए काम करते हैं। एक क्षणिक खराबी तब दूर हो जाएगी और बिजली-लाइन को सेवा में वापस किया जा सकता है। क्षणिक दोषों के विशिष्ट उदाहरणों में शामिल हैं:
- क्षणिक वृक्ष संपर्क
- पक्षी या अन्य पशु संपर्क
- बिजली गिरना
- कंडक्टर टकरा रहा है
विद्युत शक्ति संचरण और विद्युत ऊर्जा वितरण सिस्टम एक स्वचालित री-क्लोज़ फ़ंक्शन का उपयोग करते हैं जो आमतौर पर ओवरहेड लाइनों पर क्षणिक गलती की स्थिति में बिजली बहाल करने के प्रयास में उपयोग किया जाता है। यह कार्यक्षमता भूमिगत प्रणालियों पर उतनी सामान्य नहीं है जितनी कि आम तौर पर #Persistent गलती प्रकृति की होती है। क्षणिक दोष अभी भी मूल दोष के स्थान पर या नेटवर्क में कहीं और नुकसान पहुंचा सकते हैं क्योंकि गलती का प्रवाह उत्पन्न होता है।
लगातार दोष
बिजली लागू होने के बावजूद लगातार गलती मौजूद है। केबल को यांत्रिक क्षति के कारण भूमिगत विद्युत केबलों में अक्सर दोष होते हैं, लेकिन कभी-कभी बिजली गिरने के कारण प्रकृति में क्षणिक होते हैं।[1]
दोष के प्रकार
असममित दोष
एक असममित या असंतुलित दोष प्रत्येक चरण को समान रूप से प्रभावित नहीं करता है। सामान्य प्रकार के असममित दोष और उनके कारण:
- लाइन-टू-लाइन फॉल्ट - लाइनों के बीच एक शॉर्ट सर्किट, हवा के आयनीकरण के कारण, या जब लाइनें भौतिक संपर्क में आती हैं, उदाहरण के लिए टूटे हुए विद्युत इन्सुलेशन के कारण। ट्रांसमिशन लाइन दोषों में, लगभग 5% - 10% असममित लाइन-टू-लाइन दोष हैं।[2]
- लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट - एक लाइन और ग्राउंड के बीच एक शॉर्ट सर्किट, जो अक्सर शारीरिक संपर्क के कारण होता है, उदाहरण के लिए बिजली गिरने या अन्य तूफान से हुई क्षति। ट्रांसमिशन लाइन दोषों में, लगभग 65% - 70% असममित लाइन-टू-ग्राउंड दोष हैं।[2]* डबल लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट - दो लाइनें जमीन (और एक-दूसरे) के संपर्क में आती हैं, वह भी आमतौर पर तूफान से हुई क्षति के कारण। ट्रांसमिशन लाइन दोषों में, लगभग 15% - 20% असममित डबल लाइन-टू-ग्राउंड हैं।[2]
सममित दोष
एक सममित या संतुलित दोष प्रत्येक चरण को समान रूप से प्रभावित करता है। ट्रांसमिशन लाइन दोषों में, लगभग 5% सममित हैं।[3] असममित दोषों की तुलना में ये दोष दुर्लभ हैं। दो प्रकार के सममित दोष लाइन से लाइन (एल-एल-एल) और लाइन से लाइन से जमीन (एल-एल-एल-जी) हैं। सममित दोष सभी सिस्टम दोषों के 2 से 5% के लिए खाते हैं। हालांकि, सिस्टम संतुलित रहने के बावजूद वे उपकरण को बहुत गंभीर नुकसान पहुंचा सकते हैं।
बोल्टेड फॉल्ट
एक चरम वह है जहां दोष शून्य प्रतिबाधा है, जिससे अधिकतम संभावित शॉर्ट-सर्किट करंट मिलता है। वैचारिक रूप से, सभी कंडक्टरों को जमीन से जुड़ा हुआ माना जाता है जैसे कि एक धातु कंडक्टर द्वारा; इसे बोल्टेड फॉल्ट कहा जाता है। एक अच्छी तरह से डिज़ाइन की गई बिजली व्यवस्था में जमीन पर धातु का शॉर्ट सर्किट होना असामान्य होगा लेकिन इस तरह के दोष दुर्घटना से हो सकते हैं। एक प्रकार की ट्रांसमिशन लाइन सुरक्षा में, सुरक्षा उपकरणों के संचालन में तेजी लाने के लिए जानबूझकर एक बोल्ट की गलती पेश की जाती है।
भूमि दोष (भू दोष)
एक ग्राउंड फॉल्ट (अर्थ फॉल्ट) कोई भी विफलता है जो पृथ्वी के साथ पावर सर्किट कंडक्टरों के अनपेक्षित कनेक्शन की अनुमति देती है।[citation needed] ऐसे दोष आपत्तिजनक परिसंचारी धाराओं का कारण बन सकते हैं, या खतरनाक वोल्टेज पर उपकरण के आवासों को सक्रिय कर सकते हैं। कुछ विशेष बिजली वितरण प्रणालियों को सिंगल ग्राउंड फॉल्ट को सहन करने और संचालन में जारी रखने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। ऐसे मामले में अलार्म देने के लिए वायरिंग कोड को एक इन्सुलेशन निगरानी डिवाइस की आवश्यकता हो सकती है, इसलिए ग्राउंड फॉल्ट के कारण की पहचान की जा सकती है और उसका उपचार किया जा सकता है। यदि इस तरह की प्रणाली में एक दूसरा ग्राउंड फॉल्ट विकसित होता है, तो इसका परिणाम अतिप्रवाह या घटकों की विफलता हो सकता है। वोल्टेज से अधिक को सीमित करने के लिए आमतौर पर जमीन से जुड़े सिस्टम में भी, कुछ अनुप्रयोगों के लिए ग्राउंड फॉल्ट इंटरप्रेटर या इसी तरह के डिवाइस की आवश्यकता होती है ताकि ग्राउंड में दोषों का पता लगाया जा सके।
यथार्थवादी दोष
वास्तविक रूप से, एक गलती में प्रतिरोध लोड प्रतिरोध के सापेक्ष शून्य से काफी अधिक हो सकता है। शून्य-प्रतिबाधा मामले की तुलना में बड़ी मात्रा में बिजली की खपत हो सकती है, जहां बिजली शून्य है। इसके अलावा, चाप अत्यधिक गैर-रैखिक हैं, इसलिए एक साधारण प्रतिरोध एक अच्छा मॉडल नहीं है। अच्छे विश्लेषण के लिए सभी संभावित मामलों पर विचार करने की आवश्यकता है।[4]
आर्किंग फॉल्ट
जहां सिस्टम वोल्टेज काफी अधिक है, पावर सिस्टम कंडक्टर और ग्राउंड के बीच एक इलेक्ट्रिक आर्क बन सकता है। इस तरह के एक चाप में अपेक्षाकृत उच्च प्रतिबाधा हो सकती है (सिस्टम के सामान्य परिचालन स्तरों की तुलना में) और सरल अतिप्रवाह सुरक्षा द्वारा इसका पता लगाना मुश्किल हो सकता है। उदाहरण के लिए, आमतौर पर एक हजार एम्पीयर ले जाने वाले सर्किट पर कई सौ एम्पीयर का चाप ओवरकरंट सर्किट ब्रेकरों को ट्रिप नहीं कर सकता है, लेकिन पूर्ण शॉर्ट सर्किट बनने से पहले बस बार या केबल को भारी नुकसान पहुंचा सकता है। उपयोगिता, औद्योगिक और वाणिज्यिक बिजली प्रणालियों में अपेक्षाकृत छोटे लेकिन अवांछित धाराओं को जमीन पर भागने का पता लगाने के लिए अतिरिक्त सुरक्षा उपकरण हैं। आवासीय तारों में, बिजली के नियमों को अब वायरिंग सर्किट के निर्माण पर आर्क-फॉल्ट सर्किट इंटरप्रेटर की आवश्यकता हो सकती है, इससे पहले कि वे क्षति या आग लगने से पहले छोटे आर्क का पता लगा सकें।
विश्लेषण
विद्युत प्रणालियों में किसी भी अन्य घटना के रूप में समान तरीकों के माध्यम से सममित दोषों का विश्लेषण किया जा सकता है, और वास्तव में इस प्रकार के विश्लेषण को स्वचालित रूप से पूरा करने के लिए कई सॉफ़्टवेयर उपकरण मौजूद हैं (शक्ति प्रवाह अध्ययन देखें)। हालाँकि, एक और तरीका है जो उतना ही सटीक है और आमतौर पर अधिक शिक्षाप्रद है।
सबसे पहले, कुछ सरल धारणाएँ बनाई जाती हैं। यह माना जाता है कि सिस्टम में सभी विद्युत जनरेटर चरण में हैं और सिस्टम के नाममात्र वोल्टेज पर काम कर रहे हैं। विद्युत मोटर्स को जनरेटर भी माना जा सकता है, क्योंकि जब कोई खराबी होती है, तो वे आमतौर पर बिजली खींचने के बजाय आपूर्ति करते हैं। इस बेस केस के लिए वोल्टेज और करंट (बिजली) की गणना की जाती है।
इसके बाद, गलती के स्थान को आधार स्थिति में उस स्थान पर वोल्टेज के बराबर नकारात्मक वोल्टेज स्रोत के साथ आपूर्ति माना जाता है, जबकि अन्य सभी स्रोत शून्य पर सेट होते हैं। यह विधि सुपरपोज़िशन सिद्धांत के सिद्धांत का उपयोग करती है।
अधिक सटीक परिणाम प्राप्त करने के लिए, इन गणनाओं को तीन अलग-अलग समय सीमाओं के लिए अलग-अलग किया जाना चाहिए:
- सबट्रांसिएंट पहले है, और सबसे बड़ी धाराओं से जुड़ा है
- क्षणिक अवस्था सबट्रांसिएंट और स्थिर-अवस्था के बीच आती है
- स्थिर-अवस्था तब होती है जब सभी यात्रियों को व्यवस्थित होने का समय मिल जाता है
एक असममित दोष तीन-चरण शक्ति में प्रयुक्त अंतर्निहित धारणाओं को तोड़ता है, अर्थात् विद्युत भार तीनों चरणों पर संतुलित है। नतीजतन, एक-पंक्ति आरेख जैसे उपकरणों का सीधे उपयोग करना असंभव है, जहां केवल एक चरण पर विचार किया जाता है। हालांकि, बिजली प्रणालियों की रैखिकता के कारण, परिणामी वोल्टेज और करंट (बिजली) को सममित घटकों के सुपरपोजिशन के रूप में माना जाता है, जिसके लिए तीन-चरण विश्लेषण लागू किया जा सकता है।
सममित घटकों की विधि में, बिजली व्यवस्था को तीन घटकों के सुपरपोजिशन प्रमेय के रूप में देखा जाता है:
- एक सकारात्मक-अनुक्रम घटक, जिसमें चरण मूल प्रणाली के समान क्रम में होते हैं, अर्थात a-b-c
- एक नकारात्मक-अनुक्रम घटक, जिसमें चरण मूल प्रणाली के विपरीत क्रम में होते हैं, यानी, ए-सी-बी
- एक शून्य-अनुक्रम घटक, जो वास्तव में तीन-चरण प्रणाली नहीं है, बल्कि इसके बजाय सभी तीन चरण एक-दूसरे के चरण में हैं।
एक असममित दोष से उत्पन्न धाराओं को निर्धारित करने के लिए, पहले प्रति-इकाई प्रणाली को जानना चाहिए | प्रति-इकाई शून्य-, धनात्मक-, और संचरण लाइनों, जनरेटर, और ट्रांसफॉर्मर के नकारात्मक-अनुक्रम प्रतिबाधा। इन प्रतिबाधाओं का उपयोग करके तीन अलग-अलग सर्किट का निर्माण किया जाता है। व्यक्तिगत सर्किट तब एक विशेष व्यवस्था में एक साथ जुड़े होते हैं जो अध्ययन किए जा रहे दोष के प्रकार पर निर्भर करता है (यह अधिकांश पावर सिस्टम पाठ्यपुस्तकों में पाया जा सकता है)। एक बार अनुक्रम सर्किट ठीक से कनेक्ट हो जाने के बाद, शास्त्रीय सर्किट विश्लेषण तकनीकों का उपयोग करके नेटवर्क का विश्लेषण किया जा सकता है। समाधान के परिणामस्वरूप वोल्टेज और धाराएं होती हैं जो सममित घटकों के रूप में मौजूद होती हैं; सममित घटकों #A मैट्रिक्स | 'A' मैट्रिक्स का उपयोग करके इन्हें वापस चरण मानों में परिवर्तित किया जाना चाहिए।
फ़्यूज़ (इलेक्ट्रिकल) और सर्किट ब्रेकर जैसे सुरक्षात्मक उपकरणों के चयन के लिए संभावित शॉर्ट-सर्किट करंट का विश्लेषण आवश्यक है। यदि एक सर्किट को ठीक से संरक्षित किया जाना है, तो सुरक्षात्मक उपकरण को यथासंभव कम समय में संचालित करने के लिए फॉल्ट करंट पर्याप्त होना चाहिए; साथ ही सुरक्षात्मक उपकरण को फॉल्ट करंट का सामना करने में सक्षम होना चाहिए और किसी भी परिणामी चाप को नष्ट किए बिना या चाप को किसी भी महत्वपूर्ण समय तक बनाए रखने में सक्षम होना चाहिए।
उपयोग किए गए अर्थिंग सिस्टम के प्रकार, इंस्टॉलेशन की आपूर्ति प्रकार और अर्थिंग सिस्टम और आपूर्ति से इसकी निकटता के आधार पर फॉल्ट करंट का परिमाण व्यापक रूप से भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, एक घरेलू यूके 230 वी, 60 ए टीएन-एस या यूएसए 120 वी/240 वी आपूर्ति के लिए, फॉल्ट करंट कुछ हज़ार एम्पीयर हो सकता है। कई स्रोतों वाले बड़े लो-वोल्टेज नेटवर्क में 300,000 का गलती स्तर हो सकता हैएम्पीयर। एक उच्च-प्रतिरोध-ग्राउंडेड सिस्टम लाइन टू ग्राउंड फॉल्ट करंट को केवल 5 एम्पीयर तक सीमित कर सकता है। सुरक्षात्मक उपकरणों का चयन करने से पहले, संभावित दोष वर्तमान को स्थापना के मूल में और प्रत्येक सर्किट के सबसे दूर के बिंदु पर मज़बूती से मापा जाना चाहिए, और यह जानकारी सर्किट के अनुप्रयोग के लिए ठीक से लागू होती है।
दोषों का पता लगाना और उनका पता लगाना
ओवरहेड बिजली लाइनों का निदान करना सबसे आसान है क्योंकि समस्या आमतौर पर स्पष्ट होती है, उदाहरण के लिए, एक पेड़ लाइन के पार गिर गया है, या एक उपयोगिता पोल टूट गया है और कंडक्टर जमीन पर पड़े हैं।
केबल सिस्टम में दोषों का पता लगाना या तो सर्किट डी-एनर्जेटिक के साथ या कुछ मामलों में, पावर के तहत सर्किट के साथ किया जा सकता है। दोष स्थान तकनीकों को मोटे तौर पर टर्मिनल विधियों में विभाजित किया जा सकता है, जो केबल के सिरों पर मापी गई वोल्टेज और धाराओं और ट्रेसर विधियों का उपयोग करती हैं, जिन्हें केबल की लंबाई के साथ निरीक्षण की आवश्यकता होती है। लंबे या दबे हुए केबल पर ट्रेसिंग में तेजी लाने के लिए, गलती के सामान्य क्षेत्र का पता लगाने के लिए टर्मिनल विधियों का उपयोग किया जा सकता है।[5] बहुत ही सरल वायरिंग सिस्टम में, तारों के निरीक्षण के माध्यम से गलती का स्थान अक्सर पाया जाता है। जटिल वायरिंग सिस्टम में (उदाहरण के लिए, एयरक्राफ्ट वायरिंग) जहां तार छिपे हो सकते हैं, वायरिंग दोष समय-क्षेत्र परावर्तक के साथ स्थित होते हैं।[6] समय डोमेन परावर्तक तार के नीचे एक पल्स भेजता है और फिर विद्युत तार के भीतर दोषों की पहचान करने के लिए लौटने वाली परावर्तित पल्स का विश्लेषण करता है।
ऐतिहासिक पनडुब्बी टेलीग्राफ केबलों में, संवेदनशील बिजली की शक्ति नापने का यंत्र का उपयोग दोष धाराओं को मापने के लिए किया गया था; एक दोषपूर्ण केबल के दोनों सिरों पर परीक्षण करके, गलती के स्थान को कुछ मील के भीतर अलग किया जा सकता है, जिससे केबल को ठीक किया जा सकता है और मरम्मत की जा सकती है। मुर्रे लूप ब्रिज और वर्ली लूप केबल में दोषों का पता लगाने के लिए दो प्रकार के कनेक्शन थे
कभी-कभी पावर केबल में इंसुलेशन फॉल्ट कम वोल्टेज पर दिखाई नहीं देगा। एक जोरदार परीक्षण सेट केबल पर एक उच्च-ऊर्जा, उच्च-वोल्टेज पल्स लागू करता है। फॉल्ट पर डिस्चार्ज की आवाज सुनकर फॉल्ट लोकेशन किया जाता है। हालांकि यह परीक्षण केबल साइट पर नुकसान में योगदान देता है, यह व्यावहारिक है क्योंकि किसी भी मामले में दोषपूर्ण स्थान को फिर से पृथक करना होगा।[7] एक उच्च प्रतिरोध आधारित वितरण प्रणाली में, एक फीडर जमीन पर एक गलती विकसित कर सकता है लेकिन सिस्टम ऑपरेशन में जारी रहता है। सर्किट के सभी चरण तारों को इकट्ठा करने वाले रिंग-प्रकार के वर्तमान ट्रांसफार्मर के साथ दोषपूर्ण, लेकिन सक्रिय, फीडर पाया जा सकता है; केवल ग्राउंड फॉल्ट वाले सर्किट में नेट असंतुलित करंट दिखाई देगा। ग्राउंड फॉल्ट करंट का पता लगाना आसान बनाने के लिए, सिस्टम के ग्राउंडिंग रेसिस्टर को दो मानों के बीच स्विच किया जा सकता है ताकि फॉल्ट करंट पल्स हो।
बैटरी
बड़ी बैटरियों का संभावित फॉल्ट करंट, जैसे कि डीप साइकिल बैटरी | स्टैंड-अलोन पावर सिस्टम में उपयोग की जाने वाली डीप-साइकल बैटरी, अक्सर निर्माता द्वारा दी जाती है।
ऑस्ट्रेलिया में, जब यह जानकारी नहीं दी जाती है, एम्पीयर में संभावित खराबी को C पर नाममात्र बैटरी क्षमता का 6 गुना माना जाना चाहिए।120 A·h दर, AS 4086 भाग 2 (परिशिष्ट H) के अनुसार।
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ Paolone, M.; Petrache, E.; Rachidi, F.; Nucci, C.A.; Rakov, V.; Uman, M.; Jordan, D.; Rambo, K.; Jerauld, J.; Nyffeler, M.; Schoene, J. (August 2005). "Lightning Induced Disturbances in Buried Cables—Part II: Experiment and Model Validation" (PDF). IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 47 (3): 509–520. doi:10.1109/TEMC.2005.853163. S2CID 19773175. Retrieved 11 November 2022.
- ↑ 2.0 2.1 2.2 "What are the Different Types of Faults in Electrical Power Systems?". ElProCus - Electronic Projects for Engineering Students. February 5, 2014.
- ↑ Grainger, John J. (2003). Power System Analysis. Tata McGraw-Hill. p. 380. ISBN 978-0-07-058515-7.
- ↑ "INVESTIGATING TREE-CAUSED FAULTS | Reliability & Safety content from TDWorld". TDWorld.
- ↑ Murari Mohan Saha, Jan Izykowski, Eugeniusz Rosolowski Fault Location on Power Networks Springer, 2009 ISBN 1-84882-885-3, page 339
- ↑ Smith, Paul, Furse, Cynthia and Gunther, Jacob. "Analysis of Spread Spectrum Time Domain Reflectometry for Wire Fault Location." IEEE Sensors Journal. December, 2005.
- ↑ Edward J. Tyler, 2005 National Electrical Estimator , Craftsman Book Company, 2004 ISBN 1-57218-143-5 page 90
General
- Glover, J.D.; Sarma, M.S. (2002). Power System Analysis and Design. Brooks/Cole. ISBN 0-534-95367-0.
- Burton, G.C. Power Analysis.
