वैश्विक ऊर्जा परिवर्तन और बड़े पैमाने पर ग्रिड उन्नयन से प्रेरित,वैक्यूम सर्किट ब्रेकर(वीसीबी) - बिजली प्रणालियों में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले सुरक्षा उपकरणों में से एक - एक व्यवस्थित परिवर्तन के दौर से गुजर रहा है। यह विकास वीसीबी को मध्यम वोल्टेज में एक प्रमुख स्थिति से उच्च-वोल्टेज अनुप्रयोगों की ओर और एक सरल स्विचिंग फ़ंक्शन से बुद्धिमान ग्रिड नोड्स की ओर ले जाता है। उद्योग व्यापक रूप से मानता है कि वीसीबी ने पर्यावरण-अनुकूल विकल्पों, डिजिटल एकीकरण और अत्यधिक पर्यावरणीय अनुकूलनशीलता की विशेषता वाले दूसरे विकास वक्र में प्रवेश किया है।

I. बाज़ार और प्रौद्योगिकी चालक: वीसीबी एक नए पुनरावृत्ति चक्र में प्रवेश करता है

वैक्यूम सर्किट ब्रेकर का मुख्य लाभ इंटरप्टिंग माध्यम-वैक्यूम में ही निहित है- जो शून्य कार्बन उत्सर्जन, मजबूत इंटरप्टिंग क्षमता, लंबे विद्युत जीवन और रखरखाव-मुक्त संचालन प्रदान करता है। मध्यम वोल्टेज रेंज (12kV-40.5kV) में, VCB लंबे समय से प्रमुख समाधान रहे हैं। हालाँकि, उच्च वोल्टेज स्तर (72.5kV और ऊपर) पर, SF₆ सर्किट ब्रेकरों ने अपने उत्कृष्ट इन्सुलेशन प्रदर्शन के कारण अपनी अग्रणी स्थिति बनाए रखी है। चूंकि SF₆ में अत्यधिक उच्च ग्लोबल वार्मिंग क्षमता (CO₂ से लगभग 23,900 गुना) है, इसलिए इसके उपयोग को तेजी से कड़े अंतरराष्ट्रीय नियमों और कार्बन बाधाओं का सामना करना पड़ता है।

यह पृष्ठभूमि उच्च-वोल्टेज ट्रांसमिशन अनुप्रयोगों में वैक्यूम सर्किट ब्रेकर तकनीक का विस्तार करने के लिए एक स्पष्ट तकनीकी प्रेरणा प्रदान करती है। वर्तमान मुख्यधारा के तकनीकी विकास निर्देशों में शामिल हैं: सिंगल-ब्रेक वैक्यूम इंटरप्टर्स की वोल्टेज झेलने की क्षमता बढ़ाना, 126kV और उससे अधिक पर मल्टी-ब्रेक श्रृंखला तकनीक लागू करना, और वैक्यूम इंटरप्ट के साथ पर्यावरण-अनुकूल गैस इन्सुलेशन के संयोजन वाले हाइब्रिड समाधान।

विभिन्न व्यवधान मीडिया के पर्यावरणीय प्रभाव की तुलना

द्वितीय. हाई-वोल्टेज वैक्यूम टेक्नोलॉजी: "ट्रेंड" से "इंजीनियरिंग वैलिडेशन" तक

ट्रांसमिशन वोल्टेज स्तर पर वैक्यूम सर्किट ब्रेकर लगाने के लिए कई प्रमुख तकनीकी चुनौतियों पर काबू पाने की आवश्यकता होती है।

सबसे पहले, वैक्यूम इंटरप्टर्स की इन्सुलेशन क्षमता। जैसे-जैसे वोल्टेज का स्तर बढ़ता है, वैक्यूम गैप, संपर्क सतह की स्थिति और विद्युत क्षेत्र की एकरूपता की पूर्व-स्ट्राइक विशेषताओं का इन्सुलेशन प्रदर्शन पर काफी प्रभाव पड़ता है। सामान्य तकनीकी दृष्टिकोणों में संपर्क संरचनाओं (जैसे अक्षीय चुंबकीय क्षेत्र संपर्क) को अनुकूलित करना, इंटरप्रेटर के वैक्यूम स्तर में सुधार करना और समग्र इन्सुलेशन संरचनाओं को नियोजित करना शामिल है।

दूसरा, ऑपरेटिंग तंत्र की उच्च गति प्रतिक्रिया। उच्च-वोल्टेज वैक्यूम सर्किट ब्रेकरों को आमतौर पर कम कुल व्यवधान समय की आवश्यकता होती है, जो ऑपरेटिंग तंत्र की यांत्रिक विशेषताओं पर उच्च मांग रखता है। स्प्रिंग तंत्र, स्थायी चुंबकीय एक्चुएटर्स, और विद्युत चुम्बकीय प्रतिकर्षण तंत्र प्रत्येक के तेजी से खुलने, प्रारंभिक उद्घाटन गति और फैलाव नियंत्रण के संदर्भ में अपने फायदे और नुकसान हैं।

तीसरा, मल्टी-ब्रेक श्रृंखला कनेक्शन में वोल्टेज साझाकरण। 126kV और उससे ऊपर के वोल्टेज स्तर पर, सिंगल-ब्रेक वैक्यूम इंटरप्टर्स की तकनीकी कठिनाई और लागत काफी बढ़ जाती है, जिससे मल्टी-ब्रेक सीरीज़ कनेक्शन एक व्यावहारिक इंजीनियरिंग विकल्प बन जाता है। हालाँकि, मल्टी-ब्रेक सीरीज़ कनेक्शन को स्थिर और गतिशील वोल्टेज वितरण असंतुलन दोनों के साथ चुनौतियों का सामना करना पड़ता है, जिसके लिए ग्रेडिंग कैपेसिटर या सिंक्रोनस कंट्रोल तकनीक जैसे समाधान की आवश्यकता होती है।

सार्वजनिक रूप से उपलब्ध उद्योग की जानकारी के अनुसार, कई घरेलू और अंतर्राष्ट्रीय स्विचगियर निर्माताओं और अनुसंधान संस्थानों ने 126kV स्तर पर प्रोटोटाइप विकास पूरा कर लिया है और इंजीनियरिंग सत्यापन चरण में प्रवेश कर लिया है। इस प्रगति को उद्योग में उच्च-वोल्टेज अनुप्रयोगों में वैक्यूम स्विचिंग तकनीक का विस्तार करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम माना जाता है।

वोल्टेज स्तर द्वारा वैक्यूम सर्किट ब्रेकरों की तकनीकी विशेषताएं

तृतीय. स्मार्ट एकीकरण: वीसीबी "स्विचिंग एलिमेंट" से "परसेप्शन नोड" तक विकसित होता है

वितरण स्वचालन और बुद्धिमान संचालन/रखरखाव प्रणालियों के ढांचे के भीतर, वैक्यूम सर्किट ब्रेकरों को एक नई भूमिका दी जा रही है। पारंपरिक वीसीबी दोष अलगाव और लाइन सुरक्षा पर ध्यान केंद्रित करते हैं। प्राथमिक-माध्यमिक एकीकृत वीसीबी की नई पीढ़ी वर्तमान/वोल्टेज सेंसिंग, पावर हार्वेस्टिंग, स्थिति निगरानी, ​​संचार और सुरक्षा नियंत्रण कार्यों को गहराई से एकीकृत करती है।

विशेष रूप से, उद्योग तकनीकी सर्वसम्मति में शामिल हैं: वैक्यूम इंटरप्रेटर के साथ इलेक्ट्रॉनिक उपकरण ट्रांसफार्मर का कॉम्पैक्ट एकीकृत डिजाइन; शॉर्ट-सर्किट दोषों को तेजी से पहचानने और साफ़ करने की नियंत्रक की क्षमता (आमतौर पर कुछ चक्रों के भीतर); तेजी से स्वत: पुनः बंद करने के लिए समर्थन; और गलती रिकॉर्डिंग और दूरस्थ संचार क्षमताएं।

इसके अलावा, नवीकरणीय ऊर्जा ग्रिड एकीकरण की बढ़ती मांग के साथ, उच्च डीसी घटकों को बाधित करने के लिए वीसीबी की आवश्यकता भी बढ़ रही है। सौर, पवन और ऊर्जा भंडारण प्रणाली पक्ष पर शॉर्ट-सर्किट धाराओं में अक्सर डीसी घटकों का एक महत्वपूर्ण अनुपात होता है, जो पारंपरिक एसी प्रणालियों से परे तकनीकी चुनौतियां पेश करता है।

प्राथमिक-माध्यमिक एकीकृत स्मार्ट वीसीबी के कार्यात्मक मॉड्यूल

स्मार्ट एकीकरण के विभिन्न स्तरों की तुलना

चतुर्थ. अत्यधिक पर्यावरणीय अनुकूलन क्षमता: उच्च प्रवेश सुरक्षा बाहरी उत्पादों के लिए महत्वपूर्ण बन जाती है

आउटडोर पोल-माउंटेड वैक्यूम सर्किट ब्रेकर जटिल और परिवर्तनशील वातावरण में काम करते हैं। नमी, संघनन, नमक का कोहरा, अत्यधिक तापमान और धूल उपकरण विफलता के सामान्य कारण हैं। इनमें, संघनन के कारण होने वाला इन्सुलेशन क्षरण और तंत्र क्षरण सबसे प्रमुख मुद्दे हैं।

इस समस्या को संबोधित करते हुए, समग्र प्रवेश सुरक्षा (आईपी) रेटिंग बढ़ाना हाल के वर्षों में आउटडोर वीसीबी के लिए एक प्रमुख तकनीकी उन्नयन दिशा बन गई है। उद्योग-अग्रणी प्रथाओं ने सुरक्षा रेटिंग को पारंपरिक IP54 से बढ़ाकर IP67 या यहां तक ​​कि IP68 कर दिया है। IP67 का मतलब है कि उपकरण बिना किसी क्षति के पानी में अस्थायी विसर्जन का सामना कर सकता है, जबकि IP68 निर्दिष्ट परिस्थितियों में लगातार डूबे रहने के दौरान काम करने की क्षमता को दर्शाता है।

उच्च आईपी रेटिंग प्राप्त करने के लिए प्रमुख तकनीकों में शामिल हैं: इंटरप्रेटर और मैकेनिज्म हाउसिंग के बीच सीलिंग इंटरफेस डिजाइन, ऑपरेटिंग मैकेनिज्म का संक्षारण प्रतिरोधी उपचार, और बुशिंग इंसुलेटर और हाउसिंग के बीच सीलिंग संरचनाओं का अनुकूलन।

इनग्रेस प्रोटेक्शन रेटिंग द्वारा आउटडोर वीसीबी की तुलना