अर्थिंग स्विच की मूल बातें: क्षमता निर्धारण, सुरक्षित अनुक्रम, और इंटरलॉक नोट्स

अर्थिंग स्विच एक यांत्रिक स्विचिंग उपकरण है जो विद्युत्-विहीन सर्किट चालकों को सीधे पृथ्वी के संभावित स्तर से जोड़ता है, जिससे प्रेरित वोल्टेज, फंसे हुए धारिता आवेश और अवशिष्ट ऊर्जा समाप्त हो जाती है जो रखरखाव कर्मियों को चोट पहुँचा सकती है। सर्किट ब्रेकर या लोड-ब्रेक स्विच के विपरीत, अर्थिंग स्विच में कोई विघटन क्षमता नहीं होती—उनका एकमात्र कार्य कर्मचारियों द्वारा खुले उपकरणों तक पहुँचने से पहले पृथक चालकों को भूमि से जोड़ना है।.

3.6 kV से 40.5 kV तक रेटेड मध्यम-वोल्टेज प्रणालियों में, अर्थिंग स्विच धातु-आवृत स्विचगियर के भीतर बसबारों, केबल टर्मिनेशन्स और फीडर कम्पार्टमेंट्स पर लगाए जाते हैं। यह उपकरण यांत्रिक रूप से सरल प्रतीत होता है: एक चालक ब्लेड जो स्टेशन ग्राउंडिंग ग्रिड से जुड़े स्थिर संपर्क में घूमकर जुड़ता है। फिर भी, यह सादगी मेकिंग क्षमता, संचालन अनुक्रम और इंटरलॉकिंग लॉजिक को नियंत्रित करने वाली महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग आवश्यकताओं को छिपा देती है।.

अर्थिंग स्विच क्या है और यह क्यों आवश्यक है?

अर्थिंग स्विच मानव हाथों द्वारा खुले चालक स्पर्श करने से पहले अंतिम सुरक्षा अवरोधक है। अपस्ट्रीम सर्किट ब्रेकरों के खुलने और डिसकनेक्टर्स द्वारा दृश्यमान पृथक्करण अंतराल बनाने के बाद, अर्थिंग स्विच सकारात्मक ग्राउंडिंग प्रदान करता है—एक जानबूझकर किया गया शॉर्ट-सर्किट जो पृथ्वी से जुड़कर शून्य वोल्टेज की गारंटी देता है, चाहे समानांतर सर्किटों से प्रेरण हो, ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग्स के माध्यम से बैकफीड हो, या निकटवर्ती फेज़ों से कैपेसिटिव कपलिंग हो।.

उचित अर्थिंग के बिना, “आइसोलेटेड” उपकरणों पर काम करने वाले तकनीशियनों को मानक वोल्टेज संकेतकों द्वारा दिखाई न देने वाले स्रोतों से घातक झटका खतरों का सामना करना पड़ता है। समानांतर ट्रांसमिशन लाइनों से प्रेरित वोल्टेज बिना अर्थिंग वाले चालकों पर नियमित रूप से 1,000 वोल्ट से अधिक हो जाते हैं। केबल की कैपेसिटेंस पर फंसे आवेश आइसोलेशन के कई घंटों बाद भी घातक धारा प्रदान कर सकते हैं।.

अर्थिंग स्विच इन खतरों को दूर करने के लिए ग्राउंड तक एक निम्न प्रतिबाधा मार्ग प्रदान करता है। संपर्क प्रतिरोध मान आमतौर पर 200 माइक्रोओम से कम रहते हैं, जिससे दोष धारा का प्रभावी संवहन सुनिश्चित होता है। मुख्य संपर्कों से संचालन तंत्र के माध्यम से अर्थ किए गए फ्रेम तक का ग्राउंडिंग मार्ग संभावित दोष धारा को बिना अत्यधिक तापमान वृद्धि के वहन करना चाहिए—आमतौर पर शॉर्ट-टाइम ड्यूटी के दौरान संपर्क सतहों पर तापमान 250°C तक सीमित रहता है।.

क्षमता निर्माण ऑपरेटर त्रुटि से कैसे बचाता है

क्षमता—वह अधिकतम संभावित धारा जिसे अर्थिंग स्विच सुरक्षित रूप से बंद कर सकता है—संरक्षणात्मक उपकरणों को मानक ग्राउंडिंग उपकरणों से अलग करने वाला सबसे महत्वपूर्ण प्रदर्शन पैरामीटर है।.

सामान्य परिस्थितियों में, अर्थिंग स्विच एक पूर्णतः पृथक, वोल्टेज-रहित चालक पर बंद हो जाता है। यह क्रिया बिना किसी समस्या के होती है। लेकिन जब प्रक्रियात्मक त्रुटि, पृथक्करण की विफलता, या गलत स्विचिंग अनुक्रम के कारण सर्किट ऊर्जावान रहता है और एक तकनीशियन अर्थिंग स्विच बंद कर देता है, तो क्या होता है?

अर्थिंग स्विच को इस दोष परिदृश्य में बिना वेल्ड होकर बंद हो जाने, टुकड़ों में टूटने या अनियंत्रित आर्क उत्पन्न किए बचे रहना चाहिए। यह उत्तरजीविता क्षमता उत्पादन क्षमता को परिभाषित करती है।.

आईईसी वर्गीकरण प्रणाली

IEC 62271-102 क्षमता संबंधी आवश्यकताओं के आधार पर अर्थिंग स्विचों का वर्गीकरण करता है:

वर्ग E0: कोई रेटेड उत्पादन क्षमता नहीं। विशेष रूप से डी-एनर्जाइज़्ड सर्किटों को ग्राउंड करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जहाँ आकस्मिक ऊर्जाकरण का जोखिम नगण्य है।.

वर्ग ई1: 160 A तक प्रेरित धारा उत्पन्न करने की क्षमता। समानांतर सक्रिय परिपथों से कैपेसिटिव और इंडक्टिव कूपलिंग को संभालता है।.

वर्ग ई21 सेकंड की अवधि के लिए 25 kA से 63 kA तक की उच्च स्विचिंग क्षमता। उन परिस्थितियों से सुरक्षा करता है जहाँ सर्किट को गलती से विद्युत्-रहित समझ लिया जाता है।.

निर्माण क्षमता सूत्र चरम धारा I को ध्यान में रखता है।_{शिखर, चरम, परम, उत्कर्ष, उत्तम, सर्वोच्च, परम उत्कर्ष, पर} = k × I_{आरएमएस}, जहाँ k आमतौर पर 50 Hz प्रणालियों के लिए 2.5 और 60 Hz प्रणालियों के लिए 2.6 होता है, जो असममित दोष धाराओं में DC ऑफसेट को ध्यान में रखता है। 40 kA रेटेड क्लास E2 स्विच के लिए_{आरएमएस}, चरम पर बनावट धारा लगभग 100 kA तक पहुँच जाती है।.

उच्च उत्पादन क्षमता सक्षम करने वाली निर्माण विशेषताएँ

क्लास E2 अर्थिंग स्विचों में संपर्क तंत्र को दोष समापन के दौरान गंभीर विद्युतचुंबकीय बलों का सामना करना चाहिए। मुख्य डिज़ाइन तत्वों में शामिल हैं:

• चांदी-टंगस्टन (AgW) या तांबा-टंगस्टन (CuW) संपर्क मिश्रधातुएँ: ऊष्मीय द्रव्यमान और चाप क्षरण प्रतिरोध प्रदान करें
• स्प्रिंग-सहायक बंद करने की प्रणालियाँऑपरेटर की गति चाहे जो भी हो, संपर्क वेग न्यूनतम सीमा से अधिक होना सुनिश्चित करें।
• सुदृढ़ित हिंग असेंबलीत्रुटि धारा के प्रवाह के दौरान विद्युत चुम्बकीय प्रतिकारक बलों का प्रतिरोध करें
• आर्क-प्रतिरोधी ब्लेड ज्यामितिकिसी भी चाप को तंत्र के घटकों से दूर निर्देशित करता है।

[विशेषज्ञ की अंतर्दृष्टि: क्षमता क्षेत्र अवलोकन करना]

• 40 से अधिक सबस्टेशन इंस्टॉलेशनों में किए गए मूल्यांकन में, सिस्टम दोष स्तरों के अनुसार उचित रूप से रेट किए जाने पर क्लास E2 स्विचों ने बिना संपर्क वेल्डिंग के दोष क्लोज़र को सफलतापूर्वक नियंत्रित किया है।
• पुराने इंस्टॉलेशन में अक्सर आधुनिक सुरक्षा आवश्यकताओं के लिए अपर्याप्त E0-क्लास स्विच होते हैं—नियोजित रुकावटों के दौरान अपग्रेड करें।
• दोष-पश्चात निरीक्षण अनिवार्य है: सफल दोष बंद होने पर भी मापनीय संपर्क अपक्षय होता है।
• त्रुटि ड्यूटी के बाद संपर्क प्रतिरोध 300 μΩ से ऊपर होने पर प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है।

भूमि स्विचों के लिए सुरक्षित संचालन अनुक्रम

अर्थिंग स्विच का संचालन सख्त अनुक्रमण नियमों का पालन करता है। विचलन जानलेवा परिस्थितियाँ उत्पन्न करता है।.

ऊर्जा-निष्कासन अनुक्रम (रखरखाव से पहले)

1. सर्किट ब्रेकर खोलें लोड-ब्रेक परिस्थितियों में
2. डिस्कनेक्टर खोलें दृश्य अलगाव अंतराल बनाने के लिए
3. अलगाव सत्यापित करें अनुमोदित वोल्टेज डिटेक्शन उपकरण का उपयोग करते हुए
4. अर्थिंग स्विच बंद करें कंडक्टरों को ग्राउंड से जोड़ना
5. व्यक्तिगत सुरक्षात्मक आधार लागू करें स्थानीय नियमों द्वारा आवश्यक होने पर कार्य स्थान पर

अर्थिंग स्विच सबसे अंत में बंद होता है—केवल तब जब अपस्ट्रीम आइसोलेशन की पुष्टि हो चुकी हो।.

पुनः-ऊर्जाकरण अनुक्रम (रखरखाव के बाद)

1. व्यक्तिगत सुरक्षा आधार हटाएँ
2. अर्थिंग स्विच खोलें
3. डिस्कनेक्टर बंद करें
4. सर्किट ब्रेकर बंद करें लोड पुनर्स्थापित करें

अर्थिंग स्विच सबसे पहले खुलता है—किसी भी आइसोलेशन गैप के बंद होने से पहले।.

क्रम त्रुटियाँ क्यों मारती हैं

सर्किट ब्रेकर खोलने से पहले अर्थिंग स्विच बंद करने पर ग्राउंडिंग सिस्टम के माध्यम से बोल्टेड थ्री-फेज फॉल्ट उत्पन्न होता है। यदि ब्रेकर बंद ही रहता है, तो फॉल्ट करंट तब तक प्रवाहित होता रहता है जब तक सुरक्षा रिले अपस्ट्रीम उपकरणों को ट्रिप नहीं कर देतीं—जिससे संभावित रूप से आर्क फ्लैश घटनाएं, उपकरणों का विनाश और जानलेवा दुर्घटनाएं हो सकती हैं।.

लोड धारा प्रवाहित होने के दौरान डिस्कनेक्टर खोलने पर एक निरंतर आर्क उत्पन्न होता है। डिस्कनेक्टरों में आर्क बुझाने की क्षमता नहीं होती। आर्क सेकंडों तक बना रह सकता है, संपर्कों को वाष्पीकृत कर विस्फोटक प्लाज्मा की स्थिति उत्पन्न कर सकता है।.

दोनों त्रुटियों के कारण दर्ज किए गए मौतें हुई हैं। इंटरलॉकिंग प्रणालियों के माध्यम से अनुक्रम प्रवर्तन अनिवार्य है।.

यांत्रिक इंटरलॉक्स: हार्डवेयर जो सुरक्षा को लागू करता है

यांत्रिक इंटरलॉक्स भौतिक अवरोधक पिन, कैम या लीवर व्यवस्थाओं का उपयोग करते हैं जो एक उपकरण को तब तक संचालित होने से रोकते हैं जब तक दूसरा उपकरण सही स्थिति में न हो। इन्हें किसी विद्युत आपूर्ति की आवश्यकता नहीं होती—ये पूर्ण स्टेशन ब्लैकआउट के दौरान काम करते हैं, ठीक उसी समय जब प्रक्रियात्मक त्रुटियाँ सबसे अधिक संभावित होती हैं।.

सामान्य यांत्रिक इंटरलॉक स्थितियाँ

ये हार्डवेयर अवरोध प्रक्रियात्मक नियमों को भौतिक प्रतिबंधों में बदल देते हैं। जब तक सर्किट ब्रेकर चालू रहता है, एक तकनीशियन अर्थिंग स्विच बंद नहीं कर सकता—यह तंत्र इरादे या तात्कालिकता की परवाह किए बिना ब्लेड की गति को भौतिक रूप से रोकता है।.

आधुनिक वैक्यूम सर्किट ब्रेकर पैनलों में, निर्माता यांत्रिक इंटरलॉक्स को सीधे स्विचगियर ढांचे में एकीकृत करते हैं। VCB निकासी योग्य इकाई को अर्थिंग स्विच के संचालन हैंडल के अनलॉक होने से पहले परीक्षण या पृथक स्थिति में पहुंचना चाहिए।.

[विशेषज्ञ की दृष्टि: इंटरलॉक सिस्टम की वास्तविकताएँ]

• इंटरलॉक की विफलता स्विचिंग-संबंधी मौतों का प्रमुख कारण बनी हुई है—किसी भी बायपास किए गए इंटरलॉक की तुरंत जांच और पुनः प्रशिक्षण आवश्यक है।
• यांत्रिक इंटरलॉक्स को समय-समय पर चिकनाई की आवश्यकता होती है; जमी हुई यंत्रणियाँ झूठी सुरक्षा उत्पन्न करती हैं।
• सहायक स्थिति संपर्क वास्तविक ब्लेड स्थिति के साथ संरेखित होने चाहिए—नियमित रखरखाव के दौरान सत्यापित करें।
• की इंटरलॉक सिस्टम (कास्टेल, किर्क) क्रॉस-डिवाइस प्रवर्तन प्रदान करते हैं, जो वितरित उपकरणों वाले बाहरी स्विचयार्ड्स के लिए आदर्श हैं।

विद्युत और की इंटरलॉक प्रणालियों की तुलना

विद्युत इंटरलॉक्स सहायक संपर्कों, स्थिति संवेदाकों और नियंत्रण तर्क का उपयोग करके बंद करने के आदेशों को रोकते हैं। ये सुरक्षा सत्यापन बनाए रखते हुए दूरस्थ संचालन और मोटर-संचालित अनुक्रमों को सक्षम करते हैं।.

एक सामान्य योजना सर्किट ब्रेकर के 52b सहायक संपर्क को अर्थिंग स्विच के बंद सर्किट के साथ श्रृंखलाबद्ध रूप से जोड़ती है। जब ब्रेकर बंद होता है (52b संपर्क खुला), तो अर्थिंग स्विच बंद करने का आदेश विद्युत रूप से पूरा नहीं हो पाता।.

मुख्य इंटरलॉक प्रणालियाँ ट्रैप्ड-की सिद्धांतों का उपयोग करती हैं। एक उपकरण में फँसी हुई कुंजी को दूसरे उपकरण के संचालन से पहले मुक्त करना अनिवार्य है।

1. सर्किट ब्रेकर खुलने पर → की A रिलीज़ हो जाती है।
2. डिस्कनेक्टर में की A डालने पर → खोलने की अनुमति मिलती है → की B रिलीज़ हो जाती है
3. की बी अर्थिंग स्विच में डाली जाने पर बंद करने की अनुमति देती है।
4. अर्थिंग स्विच बंद होने पर, रिवर्स सीक्वेंस पूरा होने तक की B फँसी रहती है।

इंटरलॉक प्रकार की तुलना

समझना वैक्यूम सर्किट ब्रेकर के कार्य सिद्धांत स्पष्ट करता है कि इंटरलॉक्स ब्रेकर की स्थिति को अर्थिंग स्विच की अनुमति के साथ क्यों समन्वयित करते हैं—वीसीबी को आर्क विलुप्ति पूरी करनी होती है, इससे पहले कि ग्राउंडिंग सुरक्षित हो सके।.

अर्थिंग स्विच रेटिंग्स: विनिर्देश से पहले क्या सत्यापित करें

भूमि स्विच निर्दिष्ट करने से पहले, सुनिश्चित करें कि ये पैरामीटर सिस्टम की आवश्यकताओं से मेल खाते हैं:

शॉर्ट-सर्किट मेकिंग करंट को इंस्टॉलेशन बिंदु पर अधिकतम संभावित दोष धारा के बराबर या उससे अधिक होना चाहिए। 31.5 kA सममित दोष-स्तर प्रणाली के लिए कम से कम 80 kA पीक मेकिंग क्षमता निर्दिष्ट करें। विस्तृत वैक्यूम सर्किट ब्रेकर रेटिंग्स मार्गदर्शन अपस्ट्रीम सुरक्षा उपकरणों के साथ अर्थिंग स्विच के चयन के समन्वय में मदद करता है।.

मैदान का रखरखाव और सामान्य समस्याएँ

संपर्क निरीक्षण बिंदु

• चांदी की परत की अखंडतापूरे संपर्क सतह पर प्लेटिंग अखंडित बनी हुई है या नहीं, इसकी पुष्टि करें।
• संपर्क दबाववर्तमान रेटिंग के आधार पर स्प्रिंग तनाव 150 N से 400 N तक बनाए रखना चाहिए।
• ब्लेड संरेखण: निश्चित संपर्क में बिना किनारे पर सवार हुए सीधे प्रवेश करना चाहिए
• दोषोपरांत निरीक्षणकिसी भी मेकिंग-कैपेसिटी ड्यूटी के बाद अनिवार्य—त्रुटि धाराएँ सतह पर गड्ढे बनाती हैं

सामान्य क्षेत्रीय समस्याएँ

इंटरलॉक की विफलता: तकनीशियन कभी-कभी तात्कालिक कार्य के लिए इंटरलॉक्स को बायपास कर देते हैं। इस प्रथा के कारण सीधे तौर पर मौतें हुई हैं। किसी भी निष्क्रिय किए गए इंटरलॉक पर तुरंत जांच शुरू हो जाती है।.

तटीय क्षरणनमक की धुंध बिना रंगित स्टील घटकों को कुछ ही महीनों में खराब कर देती है। समुद्री वातावरण के लिए स्टेनलेस स्टील या हॉट-डिप गैल्वनाइज्ड निर्माण निर्दिष्ट करें।.

पुराने रेटिंग्स अपर्याप्तपुरानी स्थापनाओं में अक्सर केवल विद्युत्-विहीन अवस्था में बंद होने के लिए रेटेड अर्थिंग स्विच होते हैं। जब इन्हें चालू परिपथों पर बंद किया जाता है, तो ये उपकरण विनाशकारी रूप से विफल हो जाते हैं।.

सहायक संपर्क विचलनस्थिति प्रतिक्रिया संपर्क बार-बार संचालन के बाद समायोजन खो देते हैं। असंगतता नियंत्रण प्रणालियों में खतरनाक झूठे संकेत उत्पन्न करती है।.

गुणवत्ता स्विचगियर घटक उचित रूप से रेटेड अर्थिंग स्विच विश्वसनीय मध्यम-वोल्टेज इंस्टॉलेशन की नींव बनाते हैं।.

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्रश्न: अर्थिंग स्विच और ग्राउंडिंग स्विच में क्या अंतर है?
वे एक ही उपकरण का वर्णन करते हैं—“अर्थिंग स्विच” IEC शब्दावली के अनुसार है जबकि “ग्राउंडिंग स्विच” उत्तरी अमेरिकी उपयोग को दर्शाता है; दोनों निष्क्रिय चालकों को पृथ्वी की विद्युत क्षमता से जोड़ते हैं।.

प्रश्न: क्या अर्थिंग स्विच लोड धारा को बाधित कर सकता है?
A: नहीं। अर्थिंग स्विचों में आर्क-निरोधक क्षमता नहीं होती है और इन्हें सामान्य परिचालन स्थितियों में केवल विद्युत्-विहीन, पृथक परिपथों पर ही बंद किया जाना चाहिए।.

प्रश्न: यदि अर्थिंग स्विच किसी लाइव सर्किट पर बंद हो जाए तो क्या होता है?
A: एक बोल्टेड शॉर्ट-सर्किट दोष उत्पन्न होता है; पर्याप्त संपर्क क्षमता वाले क्लास E2 अर्थिंग स्विच बिना संपर्क वेल्डिंग के सुरक्षित रहते हैं, जबकि छोटे आकार के उपकरण वेल्ड होकर बंद हो सकते हैं या टुकड़ों में टूट सकते हैं।.

प्रश्न: अर्थिंग स्विच के संपर्कों का निरीक्षण कितनी बार किया जाना चाहिए?
A: नियमित रखरखाव के दौरान वार्षिक निरीक्षण सामान्य है, तथा किसी भी दोष-समापन घटना के बाद या संपर्क प्रतिरोध 250 μΩ से अधिक होने पर तत्काल जांच आवश्यक है।.

प्रश्न: केवल विद्युत इंटरलॉक्स की तुलना में यांत्रिक इंटरलॉक्स को क्यों प्राथमिकता दी जाती है?
ए: यांत्रिक इंटरलॉक्स बिना बिजली आपूर्ति के कार्य करते हैं, स्टेशन ब्लैकआउट के दौरान सुरक्षा प्रवर्तन बनाए रखते हैं जब प्रक्रियात्मक त्रुटियों की संभावना सांख्यिकीय रूप से अधिक हो जाती है।.

प्रश्न: मुझे 31.5 kA फॉल्ट-लेवल सिस्टम के लिए कौन सी मेकिंग क्षमता निर्दिष्ट करनी चाहिए?
A: न्यूनतम 80 kA पीक निर्माण क्षमता निर्दिष्ट करें, जिसकी गणना सममित RMS दोष धारा मान के लगभग 2.5 गुना DC ऑफसेट फैक्टर का उपयोग करके की गई हो।.

प्रश्न: की इंटरलॉक सिस्टम मैकेनिकल इंटरलॉक्स से कैसे भिन्न होते हैं?
A: मुख्य इंटरलॉक्स स्थानांतरित करने योग्य फँसी हुई कुंजियों का उपयोग करके भौतिक रूप से पृथक उपकरणों में क्रमिकता लागू करते हैं, जबकि यांत्रिक इंटरलॉक्स केवल निकटवर्ती उपकरणों के बीच प्रत्यक्ष भौतिक अवरोध प्रदान करते हैं।.

बाहरी संदर्भIEC 62271-102 उच्च-वोल्टेज डिस्कनेक्टर्स और अर्थिंग स्विचों के लिए व्यापक आवश्यकताओं को परिभाषित करता है, जिसमें मेकिंग क्षमता परीक्षण प्रक्रियाएं और वर्गीकरण मानदंड शामिल हैं। वर्तमान संस्करण तक पहुँचें via आईईसी वेबस्टोर.