जब कोई विद्युत उछाल होता है, तो स्वीकृत चरम वोल्टेज स्तर से बहुत अधिक वोल्टेज बिल्डिंग सर्किट से विद्युत उपकरण तक पहुंच सकता है। उचित सुरक्षा के बिना, यह उपकरण वोल्टेज वृद्धि से क्षति या विफलता के लिए अतिसंवेदनशील है। आवश्यक सुरक्षा का प्रकार
इन स्पाइक्स को नकारने के लिए एक सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस (एसपीडी) प्रदान किया जा सकता है।
सही एसपीडी निर्दिष्ट करने के लिए आवश्यक है कि आप इसके अनुप्रयोग से जुड़ी रेटिंग को पहचानें और समझें। एसपीडी से जुड़े कई प्रदर्शन मूल्य और रेटिंग हैं, जैसे अधिकतम निरंतर ऑपरेटिंग वोल्टेज (एमसीओवी), वोल्टेज संरक्षण रेटिंग (वीपीआर), नाममात्र डिस्चार्ज वर्तमान (इन), और शॉर्ट सर्किट वर्तमान रेटिंग (एससीसीआर)। सबसे गलत समझी जाने वाली रेटिंग सर्ज करंट रेटिंग है, जिसे आम तौर पर किलो-एम्पीयर (केए) में निर्धारित किया जाता है।
सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइसेस (एसपीडी) का प्रकार क्या है?
सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइसेस (एसपीडी) का प्रकार एक वर्गीकरण विधि है जिसका उपयोग उन उपकरणों को वर्गीकृत करने के लिए किया जाता है जो विद्युत प्रणालियों को उनके सुरक्षा कार्यों, स्थापना स्थानों और विभिन्न उछाल धाराओं को झेलने की क्षमता के आधार पर वोल्टेज सर्ज से बचाते हैं। एसपीडी को दो प्रमुख मानकों के अनुसार वर्गीकृत किया गया है: आईईसी (इंटरनेशनल इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन) और यूएल (अंडरराइटर्स लेबोरेटरीज)। प्रत्येक मानक का अपना वर्गीकरण और आवश्यकताएं होती हैं ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि उपकरण विद्युत प्रणालियों को उछाल से संबंधित घटनाओं से बचाएं।
आईईसी मानक के अनुसार सर्ज सुरक्षात्मक उपकरणों का प्रकार
आईईसी 61643-11 मानक एसी पावर सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले एसपीडी के लिए प्रदर्शन आवश्यकताओं और परीक्षण विधियों को निर्दिष्ट करता है। इस मानक के अनुसार, एसपीडी को निम्नलिखित विशेषताओं के साथ तीन मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है:
टाइप 1 एसपीडी (कक्षा I):
- कार्य: विद्युत प्रणाली को सीधे बिजली गिरने से बचाता है।
- स्थापना स्थान: मुख्य वितरण पैनल के पास, सिस्टम प्रवेश द्वार पर स्थापित किया गया।
- सर्ज वेवफॉर्म: 10/350 μs। यह तरंग रूप प्रत्यक्ष बिजली के हमलों का अनुकरण करता है, जिसमें वृद्धि का समय 10 µs में चरम पर होता है और क्षय समय 350 µs में 50% तक होता है।
- सर्ज करंट झेलना (Iimp): उच्च, आमतौर पर 10 kA से ऊपर तक।
- नाममात्र डिस्चार्ज करंट (इंच): IEC 61643-11, क्लास I के अनुसार, 10 kA से ऊपर की ओर। यह वह करंट है जिसे SPD बिना किसी क्षति के कई बार झेल सकता है।
- वोल्टेज संरक्षण स्तर (ऊपर): 1.5 केवी से 2 केवी तक। अप वह अधिकतम वोल्टेज है जिसे एसपीडी डिस्चार्ज के दौरान पारित करने की अनुमति देता है।
- अनुप्रयोग: ऊंची इमारतों, औद्योगिक सुविधाओं और बिजली गिरने के उच्च जोखिम वाले क्षेत्रों के लिए उपयुक्त।
टाइप 2 एसपीडी (कक्षा II):
- कार्य: अप्रत्यक्ष बिजली गिरने या स्विचिंग ऑपरेशन के कारण होने वाले सर्ज वोल्टेज से विद्युत प्रणाली की रक्षा करता है।
- स्थापना स्थान: उप-वितरण पैनलों पर या टाइप 1 एसपीडी के बाद स्थापित किया गया।
- सर्ज वेवफॉर्म: 8/20 μs। यह तरंग विद्युत प्रणाली के भीतर प्रसारित सर्ज वोल्टेज का अनुकरण करती है, जिसमें वृद्धि का समय 8 µs में चरम पर होता है और क्षय समय 20 µs में 50% तक होता है।
- नाममात्र डिस्चार्ज करंट (इन): मध्यम, आमतौर पर 5 केए से 20 केए तक। यह वह धारा है जिसे एसपीडी बिना किसी क्षति के कई बार झेल सकता है।
- वोल्टेज संरक्षण स्तर (ऊपर): 1.5 केवी से 2 केवी तक। अप वह अधिकतम वोल्टेज है जिसे एसपीडी डिस्चार्ज के दौरान पारित करने की अनुमति देता है।
- अनुप्रयोग: वाणिज्यिक, आवासीय क्षेत्रों और मध्यम बिजली के जोखिम वाले क्षेत्रों के लिए उपयुक्त।
टाइप 3 एसपीडी (कक्षा III):
- कार्य: टाइप 1 और टाइप 2 एसपीडी द्वारा क्षीण होने के बाद संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को अवशिष्ट वृद्धि वोल्टेज से बचाता है।
- स्थापना स्थान: संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरण जैसे सॉकेट, छोटे वितरण बोर्ड, या टर्मिनल डिवाइस के पास स्थापित।
- सर्ज तरंगरूप: 8/20 µs और 1.2/50 µs. ये तरंग रूप तेजी से वृद्धि समय (1.2 μs) और धीमी क्षय समय (50 μs) के साथ अवशिष्ट उछाल का अनुकरण करते हैं।
- नाममात्र डिस्चार्ज करंट (इंच): कम, आमतौर पर 5 kA से कम।
- वोल्टेज संरक्षण स्तर (ऊपर): 1 केवी से 1.5 केवी तक। अप वह अधिकतम वोल्टेज है जिसे एसपीडी डिस्चार्ज के दौरान पारित करने की अनुमति देता है।
- अनुप्रयोग: कंप्यूटर, दूरसंचार उपकरण और चिकित्सा उपकरण जैसे संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए उपयुक्त।
यूएल मानक के अनुसार सर्ज सुरक्षात्मक उपकरणों का प्रकार
यूएल 1449 मानक उत्तरी अमेरिका में विद्युत प्रणालियों में उपयोग किए जाने वाले एसपीडी के लिए आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करता है। इस मानक के अनुसार, एसपीडी को चार प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है:
टाइप 1 एसपीडी:
- कार्य: विद्युत ग्रिड के बाहर से सीधे या आस-पास बिजली गिरने के कारण होने वाले वोल्टेज में वृद्धि से बचाता है।
- स्थापना स्थान: बिजली मीटर से पहले स्थापित किया गया, या तो मुख्य सर्किट ब्रेकर से पहले या बाद में।
- सर्ज करंट झेलना: उच्च सर्ज करंट झेलने के लिए डिज़ाइन किया गया।
- अनुप्रयोग: बड़े औद्योगिक और वाणिज्यिक भवनों के लिए उपयुक्त।
टाइप 2 एसपीडी:
- कार्य: सिस्टम के भीतर या विद्युत ग्रिड से फैलने वाले सर्ज वोल्टेज से बचाता है।
- स्थापना स्थान: मुख्य सर्किट ब्रेकर के बाद या उप-वितरण पैनलों पर स्थापित किया गया।
- सर्ज करंट को झेलना: पावर ग्रिड या आंतरिक सिस्टम दोषों से आने वाले सर्ज करंट को झेलने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
- अनुप्रयोग: आवासीय और वाणिज्यिक क्षेत्रों के लिए उपयुक्त।
टाइप 3 एसपीडी:
- कार्य: संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को अवशिष्ट वृद्धि वोल्टेज से बचाता है।
- स्थापना स्थान: विद्युत आउटलेट पर या संवेदनशील उपकरणों के पास स्थापित किया गया।
- सर्ज करंट को झेलना: टाइप 1 और टाइप 2 एसपीडी से गुजरने के बाद बचे हुए सर्ज करंट को झेलने के लिए डिज़ाइन किया गया।
- अनुप्रयोग: घरेलू और कार्यालय इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए उपयुक्त।
टाइप 4 एसपीडी:
- कार्य: विद्युत उपकरण में एकीकृत मॉड्यूलर या असेंबली एसपीडी।
- स्थापना स्थान: आमतौर पर उपकरणों या वितरण बोर्डों के भीतर एकीकृत।
- सर्ज करंट झेलना: एकीकृत विद्युत उपकरणों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डिज़ाइन किया गया।
- अनुप्रयोग: अंतर्निर्मित एसपीडी वाले विद्युत उपकरणों के लिए उपयुक्त।
एसपीडी: कार्य सिद्धांत
एसपीडी का संचालन सरल लेकिन प्रभावी है। जब बिजली में वृद्धि होती है, तो एमओवी तेजी से अपना प्रतिरोध कम कर देते हैं, जिससे उनकी चालकता बढ़ जाती है। इससे उन्हें अधिकांश सर्ज करंट को सुरक्षित रूप से जमीन पर पहुंचने और जुड़े उपकरणों को नुकसान पहुंचाने से पहले मोड़ने की अनुमति मिलती है। ऐसा करने से, उछाल को बेअसर कर दिया जाता है, जिससे डाउनस्ट्रीम उपकरण को हाई-वोल्टेज या करंट स्पाइक्स से बचाया जा सकता है।
क्षणिक ओवरवॉल्टेज क्या हैं?
क्षणिक ओवरवॉल्टेज संक्षिप्त, उच्च-परिमाण वोल्टेज वृद्धि हैं जो एक छोटी अवधि में होती हैं। ये उछाल संग्रहीत ऊर्जा के अचानक निकलने से उत्पन्न होते हैं या बाहरी कारकों से प्रेरित होते हैं। उन्हें या तो प्राकृतिक रूप से होने वाली, जैसे बिजली गिरना, या मानव निर्मित, जैसे विद्युत प्रणालियों में स्विचिंग ऑपरेशन के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।
क्षणिक ओवरवॉल्टेज कैसे होते हैं?
मानव गतिविधि के कारण होने वाला क्षणिक ओवरवॉल्टेज अक्सर मोटर, ट्रांसफार्मर और कुछ प्रकाश प्रणालियों के संचालन के परिणामस्वरूप होता है। अतीत में, आवासीय परिवेश में ये घटनाएँ असामान्य थीं। हालाँकि, इलेक्ट्रिक वाहन चार्जर, वायु और ग्राउंड सोर्स हीट पंप और वैरिएबल-स्पीड वाशिंग मशीन जैसी आधुनिक तकनीकों के उदय ने घरेलू विद्युत प्रणालियों में क्षणिक बदलाव की संभावना को काफी बढ़ा दिया है।
प्राकृतिक क्षणिक ओवरवॉल्टेज आमतौर पर अप्रत्यक्ष बिजली हमलों से उत्पन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, पास की ओवरहेड बिजली या टेलीफोन लाइनों पर सीधी बिजली गिरने से लाइनों में उछाल आ सकता है। इससे विद्युत प्रतिष्ठानों और जुड़े उपकरणों को गंभीर क्षति हो सकती है।
एसपीडी को उचित आकार कैसे दें
विभिन्न स्थानों में किस स्तर की सर्ज करंट (केए) रेटिंग का उपयोग किया जाना चाहिए, इस पर बहुत कम प्रकाशित डेटा या यहां तक कि सिफारिशें भी हैं। इंस्टीट्यूट ऑफ इलेक्ट्रिकल एंड इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर्स (आईईईई) ने सर्ज रेटिंग क्या हैं और उनकी व्याख्या कैसे की जाए, इस पर कुछ इनपुट प्रदान किए हैं लेकिन सिफारिशें प्रकाशित नहीं की हैं। दुर्भाग्य से, इनपुट सिस्टम आवश्यकताओं और समाधान प्राप्त करने के लिए कोई सिद्ध समीकरण या कैलकुलेटर उपलब्ध नहीं है। कैलकुलेटर या अन्य माध्यमों से निर्माता द्वारा प्रदान की गई कोई भी जानकारी केवल उनकी अनुशंसा है।
यह मानने की प्रवृत्ति है कि पैनल जितना बड़ा होगा, सुरक्षा के लिए केए डिवाइस रेटिंग उतनी ही बड़ी होगी। एक और ग़लतफ़हमी यह है कि यदि 200 kA अच्छा है, तो 400 kA दो गुना बेहतर होना चाहिए। जैसा कि आप इस श्वेतपत्र में देखेंगे, हमेशा ऐसा नहीं होता है। विद्युत उद्योग में अपने कई वर्षों के ज्ञान, अनुभव और विशेषज्ञता के परिणामस्वरूप, एमर्सन ने सर्ज करंट रेटिंग लागू करने के तरीके पर कुछ मार्गदर्शन तैयार किया है। (अगला पृष्ठ चित्र 1 देखें)
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यह सुनिश्चित करने के लिए कि आपके इलेक्ट्रिकल सिस्टम और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण वोल्टेज सर्ज से पर्याप्त रूप से सुरक्षित हैं, सही प्रकार के सर्ज सुरक्षात्मक उपकरण का चयन करना और आईईसी और यूएल मानकों के अनुसार उनके वर्गीकरण को समझना महत्वपूर्ण है। प्रत्येक मानक अनुप्रयोग और स्थान की विशिष्ट आवश्यकताओं के आधार पर, विद्युत प्रणालियों की सुरक्षा के लिए एक अलग दृष्टिकोण प्रदान करता है।
सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस का प्राथमिक उद्देश्य किसी बाहरी या आंतरिक स्रोत से विद्युत वितरण प्रणाली में पेश किए जा रहे क्षणिक वोल्टेज को शंट करना और दबाना है। संपूर्ण विद्युत वितरण प्रणाली में उचित सर्ज करंट (केए) रेटेड एसपीडी का चयन करना उपकरण के लिए सर्वोत्तम प्रदर्शन जीवन प्रदान करता है। अपनी सुविधा के लिए उपयुक्त एसपीडी का चयन करते समय, इन मुख्य बिंदुओं को ध्यान में रखें:
1. किसी सुविधा और उसके भीतर के उपकरणों को उचित वृद्धि दमन प्रदान करने के लिए सेवा प्रवेश द्वार पर स्थित एक से अधिक एसपीडी की आवश्यकता होती है। हम प्रत्येक स्थान के लिए उचित सर्ज करंट रेटिंग वाले कैस्केड एसपीडी की अनुशंसा करते हैं। यह सर्विस पैनल या क्रिटिकल लोड के लिए बेहतर दमन प्रदान करेगा। एक एकल एसपीडी, चाहे कितना भी बड़ा या महंगा हो, समान स्तर की सिस्टम सुरक्षा प्रदान नहीं करेगा।
2. किसी एसपीडी को उसके अनुप्रयोग के लिए अधिक आकार देने से किसी सिस्टम को नुकसान नहीं हो सकता है, लेकिन एसपीडी को कम आकार देने से एसपीडी की समय से पहले विफलता हो सकती है, जिससे सिस्टम क्षणिक और उनके प्रभावों के संपर्क में आ जाता है।
3. प्रत्यक्ष बिजली हमलों के लिए, अकेले एसपीडी एक व्यापक बिजली संरक्षण प्रणाली का प्रतिस्थापन नहीं हैं (UL96A मास्टर लाइटनिंग प्रमाणन देखें)।
एसपीडी स्थापित करते समय सावधानियां
यह सुनिश्चित करने के लिए कि सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस (एसपीडी) प्रभावी ढंग से कार्य करें, सावधानीपूर्वक स्थापना आवश्यक है। मुख्य सावधानियों में शामिल हैं:
- संवेदनशील उपकरणों से दूर बढ़ने वाली धाराओं को पुनर्निर्देशित करने के लिए, सर्किट या उपकरणों के ठीक पहले स्थित, समानांतर में एसपीडी स्थापित करें।
- स्विचबोर्ड के भीतर कनेक्शन तारों को यथासंभव छोटा रखें, अधिकतम लंबाई 0.5 मीटर हो।
- केवल टाइप 1 सर्ज प्रोटेक्टर का उपयोग करना उच्च-ऊर्जा सर्ज को प्रबंधित करने और ओवरवॉल्टेज को कम करने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है। इसे टाइप 2 या टाइप 3 सर्ज प्रोटेक्टर के साथ पूरक करने की सलाह दी जाती है।
- डिवाइस की उचित ग्राउंडिंग और सुरक्षित माउंटिंग सुनिश्चित करने के लिए स्थानीय विद्युत नियमों का पालन करते हुए सभी इंस्टॉलेशन योग्य इलेक्ट्रीशियन द्वारा किए जाने चाहिए।
निष्कर्ष
निष्कर्ष में, औद्योगिक और वाणिज्यिक दोनों सेटिंग्स में इलेक्ट्रॉनिक्स की सुरक्षा के लिए सर्ज सुरक्षात्मक उपकरण आवश्यक हैं। सही ढंग से रेटेड और प्रमाणित एसपीडी स्थापित करने से मानक सर्किट ब्रेकर की क्षमताओं से अधिक होने वाले पावर सर्ज के खिलाफ विश्वसनीय सुरक्षा मिलती है।
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