स्विचगियरचा परिचय

स्विचगियर म्हणजे एका विशिष्ट आराखड्यानुसार प्राथमिक उपकरणे आणि दुय्यम उपकरणे एकत्र जोडून तयार केलेला वीज वितरण उपकरणांचा एक संपूर्ण संच, जो प्रामुख्याने सर्किट्स आणि उपकरणांचे नियंत्रण व संरक्षण करण्यासाठी वापरला जातो. येणाऱ्या आणि जाणाऱ्या लाईन्सच्या व्होल्टेज पातळीनुसार स्विचगियरचे उच्च व्होल्टेज स्विचगियर (स्थिर प्रकार आणि हँडकार्ट प्रकार) आणि कमी व्होल्टेज स्विचगियर (स्थिर प्रकार आणि ड्रॉवर प्रकार) असे वर्गीकरण केले जाऊ शकते.
उच्च-व्होल्टेज स्विचगिअरची रचना साधारणपणे सारखीच असते, जी प्रामुख्याने बसबार रूम, सर्किट ब्रेकर रूम, सेकंडरी कंट्रोल रूम (इन्स्ट्रुमेंट रूम) आणि फीडर रूममध्ये विभागलेली असते. सामान्यतः प्रत्येक रूमच्या मध्ये स्टील प्लेटचे इन्सुलेशन असते. कमी-व्होल्टेज स्विचगिअरचे वर्गीकरण प्रामुख्याने घटकांच्या स्थापनेच्या पद्धतीनुसार केले जाते.

KYN28A-12 आर्मर्ड मिडल-माउंटेड हाय-व्होल्टेज स्विचगियर

GGD कमी व्होल्टेज स्थिर स्विच कॅबिनेट

एमएनएस कमी व्होल्टेज ड्रॉ-आउट स्विच कॅबिनेट

KYN61-40.5 आर्मर्ड रिमूव्हेबल मेटल एनक्लोज्ड स्विचगियर

GCK कमी व्होल्टेज ड्रॉ-आउट स्विच कॅबिनेट

अंतर्गत घटकांमध्ये यांचा समावेश होतो: बस (बसबार), सर्किट ब्रेकर, पारंपरिक रिले, एकात्मिक रिले संरक्षण उपकरण, मोजमाप उपकरण, आयसोलेटिंग नाईफ, इंडिकेटर लाईट, ग्राउंडिंग नाईफ, इत्यादी.

१. इनकमिंग लाईन कॅबिनेटला पॉवर रिसिव्हिंग कॅबिनेट असेही म्हणतात. हे एक असे उपकरण आहे जे पॉवर ग्रिडमधून (इनकमिंग लाईनपासून बसबारपर्यंत) विद्युत ऊर्जा स्वीकारण्यासाठी वापरले जाते. यामध्ये सामान्यतः सर्किट ब्रेकर्स, सीटी (CTs), पीटी (PTs), आयसोलेटिंग नाईव्ह्स आणि इतर घटक बसवलेले असतात.

२. आउटगोइंग कॅबिनेटला फीडर कॅबिनेट किंवा पॉवर डिस्ट्रिब्युशन कॅबिनेट असेही म्हणतात. ही उपकरणे विद्युत ऊर्जा (बसपासून प्रत्येक आउटगोइंग लाइनपर्यंत) वितरित करण्यासाठी वापरली जातात आणि सामान्यतः सर्किट ब्रेकर, सीटी, पीटी, आयसोलेटिंग नाइफ आणि इतर घटकांनी सुसज्ज असतात.

३. बस कनेक्शन
याला बस ब्रेकर कॅबिनेट असेही म्हणतात. हे दोन बस सेक्शन्सना (बस ते बस) जोडण्यासाठी वापरले जाणारे एक उपकरण आहे. बस कनेक्शनचा वापर अनेकदा सिंगल बस सेक्शन आणि डबल बस सिस्टीममध्ये, वापरकर्त्यांच्या विविध ऑपरेटिंग मोड्स निवडण्याच्या गरजा किंवा हमी पूर्ण करण्यासाठी केला जातो. बिघाड झाल्यास निवडक भार काढून टाकणे.

४. पीटी कॅबिनेट (व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर कॅबिनेट) सामान्यतः बसबार व्होल्टेज तपासण्यासाठी आणि संरक्षण कार्य साध्य करण्यासाठी थेट बसबारवर स्थापित केले जाते. यामध्ये प्रामुख्याने व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर पीटी, आयसोलेटिंग नाईफ, फ्यूज आणि अरेस्टर इत्यादी बसवलेले असतात.

५. आयसोलेशन कॅबिनेटचा उपयोग दोन्ही टोकांवरील बसबार वेगळे करण्यासाठी किंवा वीज स्वीकारणाऱ्या उपकरणांना वीज पुरवठा उपकरणांपासून वेगळे करण्यासाठी केला जातो. हे ऑपरेटरला देखभाल आणि दुरुस्तीची कामे सुलभ करण्यासाठी एक दृश्यमान अंतिम बिंदू प्रदान करते. आयसोलेशन कॅबिनेटमध्ये लोड करंट खंडित करण्याची आणि चालू करण्याची क्षमता नसल्यामुळे, त्याच्याशी जोडलेला सर्किट ब्रेकर बंद असताना आयसोलेशन कॅबिनेटचा हँडकार्ट ढकलला किंवा ओढला जाऊ शकत नाही. सामान्य उपयोगांमध्ये, ऑपरेटरकडून होणारी चुकीची कार्यवाही टाळण्यासाठी सर्किट ब्रेकरच्या सहाय्यक संपर्कामध्ये आणि आयसोलेटेड हँडकार्टमध्ये इंटरलॉक सेट करणे आवश्यक असते.

६. कपॅसिटर कॅबिनेटला कॉम्पेन्सेशन कॅबिनेट असेही म्हणतात, जे पॉवर ग्रिडचा पॉवर फॅक्टर सुधारण्यासाठी किंवा रिॲक्टिव्ह पॉवर कॉम्पेन्सेशनसाठी वापरले जाते. याचे मुख्य घटक म्हणजे समांतर जोडलेले कपॅसिटर बँक्सचे गट, स्विचिंग कंट्रोल लूप्स आणि फ्यूज. हे विद्युत उपकरणांचे संरक्षण करते. सामान्यतः येणाऱ्या कॅबिनेटला समांतर स्थापित केले जाते, एक किंवा अधिक कपॅसिटर कॅबिनेट समांतरपणे चालवले जाऊ शकतात. कपॅसिटर कॅबिनेट पॉवर ग्रिडपासून डिस्कनेक्ट केल्यानंतर, कपॅसिटर बँकेला डिस्चार्ज प्रक्रिया पूर्ण करण्यासाठी थोडा वेळ लागत असल्यामुळे, कॅबिनेटमधील घटकांना, विशेषतः कपॅसिटर बँकेला थेट स्पर्श करणे शक्य नसते; वीज बंद झाल्यानंतर एका विशिष्ट कालावधीत (हे कपॅसिटर बँकेच्या क्षमतेवर अवलंबून असते, जसे की: १ मिनिट), कपॅसिटरला ओव्हर-व्होल्टेजमुळे होणारे नुकसान टाळण्यासाठी ते पुन्हा जोडण्याची परवानगी नसते. स्वयंचलित नियंत्रण कार्ये करताना, कपॅसिटर बँक्सच्या प्रत्येक गटाच्या स्विचिंग वेळांच्या योग्य वाटपाकडे लक्ष द्यावे, जेणेकरून एका गटातील कपॅसिटरचे नुकसान होणार नाही आणि इतर गट क्वचितच चालू-बंद होतील.

७. मोजमाप कॅबिनेट

मुख्यतः विद्युत ऊर्जा (kWh) मोजण्यासाठी वापरले जाते आणि उच्च व्होल्टेज आणि कमी व्होल्टेजमध्ये विभागलेले आहे, सामान्यतः आयसोलेटिंग स्विच, फ्यूज, सीटी, पीटी, ॲक्टिव्ह वॅट-अवर मीटर (पारंपारिक मीटर किंवा डिजिटल मीटर), रिॲक्टिव्ह वॅट-अवर मीटर, रिले आणि काही इतर सहायक दुय्यम उपकरणांसह (जसे की लोड मॉनिटर इत्यादी) स्थापित केले जाते.
८. जीआयएस कॅबिनेटला बंदिस्त संयुक्त विद्युत कॅबिनेट असेही म्हणतात, जे एका धातूच्या कवचात सर्किट ब्रेकर्स, आयसोलेटिंग स्विचेस, ग्राउंडिंग स्विचेस, सीटी, पीटी, अरेस्टर्स, बसबार्स इत्यादींचे बंदिस्त संयोजन असते, आणि नंतर फेज व ग्राउंड यांच्यामध्ये इन्सुलेशन उपाय म्हणून उत्तम इन्सुलेशन आणि आर्क विझवण्याची क्षमता असलेला वायू (सामान्यतः सल्फर हेक्साफ्लोराइड SF6 वापरला जातो) वापरला जातो, जे उच्च-व्होल्टेज आणि उच्च-क्षमतेच्या पॉवर ग्रिडसाठी योग्य असून वीज वितरण आणि नियंत्रणासाठी वापरले जाते.
९. जेव्हा सर्किट ब्रेकर सामान्यपणे काम करत असतो, तेव्हा तो बंद अवस्थेत असतो (विशेष अनुप्रयोग वगळता), आणि सर्किट जोडलेले असते. स्वयंचलित नियंत्रण किंवा संरक्षण नियंत्रण कार्ये करताना, सर्किट खंडित करण्यासाठी किंवा जोडण्यासाठी सर्वसमावेशक संरक्षण उपकरणाच्या नियंत्रणाखाली सर्किट ब्रेकर चालवला जाऊ शकतो. सर्किट ब्रेकर केवळ सामान्य लोड करंट चालू आणि बंद करू शकत नाही, तर तो ठराविक कालावधीसाठी शॉर्ट-सर्किट करंट (सामान्य कार्यरत करंटच्या अनेक किंवा दहापट) सहन करू शकतो, शॉर्ट-सर्किट करंट खंडित करतो आणि सदोष सर्किट्स व उपकरणे बंद करतो. त्यामुळे, सर्किट ब्रेकरचे मुख्य कार्य सर्किट खंडित करणे आणि जोडणे हे आहे (ज्यात सामान्य करंट खंडित करणे आणि जोडणे, शॉर्ट-सर्किट करंट खंडित करणे यांचा समावेश आहे). कारण सर्किट खंडित करण्याच्या आणि जोडण्याच्या प्रक्रियेत, सर्किट ब्रेकरच्या हलणाऱ्या कॉन्टॅक्ट आणि स्थिर कॉन्टॅक्टमध्ये अपरिहार्यपणे आर्क (विद्युत ठिणगी) निर्माण होते. कॉन्टॅक्ट्सचे संरक्षण करण्यासाठी, कॉन्टॅक्ट मटेरियलचे नुकसान कमी करण्यासाठी आणि सर्किट विश्वसनीयपणे खंडित करण्यासाठी, शक्य तितक्या लवकर आर्क विझवण्यासाठी उपाययोजना करणे आवश्यक आहे. त्यापैकी एक म्हणजे सर्किट ब्रेकरचे डायनॅमिक आणि स्टॅटिक कॉन्टॅक्ट्स भरण्यासाठी विविध आर्क विझवणाऱ्या माध्यमांचा वापर करणे. वेगवेगळ्या आर्क विझवणाऱ्या माध्यमांनुसार, सर्किट ब्रेकर्सचे वर्गीकरण केले जाऊ शकते: ऑइल सर्किट ब्रेकर्स (अधिक तेल, कमी तेल), सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF6) सर्किट ब्रेकर्स, व्हॅक्यूम सर्किट ब्रेकर्स, एअर सर्किट ब्रेकर्स, इत्यादी. प्रोजेक्टमध्ये आपण अनेकदा ज्या हाय आणि लो व्होल्टेज स्विचगियरच्या संपर्कात येतो, त्यातील मुख्य प्राथमिक उपकरण म्हणजे सर्किट ब्रेकर. सर्किट ब्रेकरचे मूव्हिंग आणि स्टॅटिक कॉन्टॅक्ट्स सामान्यतः आर्क विझवणाऱ्या माध्यमांनी भरलेल्या कंटेनरमध्ये गुंडाळलेले असल्यामुळे, सर्किट ब्रेकरची उघडण्याची आणि बंद होण्याची स्थिती थेट तपासता येत नाही, तर सामान्यतः सर्किट ब्रेकरच्या सहायक उपकरणांद्वारे (जसे की उघडण्याच्या आणि बंद होण्याच्या स्थितीचे पॉइंटर्स इत्यादी) ती तपासली जाते.

१०. आयसोलेशन नाईफ

आयसोलेशन नाईफ (किंवा आयसोलेटिंग स्विच) मध्ये स्पष्ट तुटल्यामुळे कनेक्शन किंवा डिस्कनेक्शन ओळखता येते. याचा उपयोग प्रामुख्याने लाईन्स आणि उपकरणांची सुरक्षित देखभाल सुनिश्चित करण्यासाठी उच्च-व्होल्टेज वीज पुरवठा वेगळा करण्यासाठी केला जातो. याद्वारे खंडित होणारा प्रवाह खूप कमी असतो (सहसा फक्त काही अँपिअर). यात कोणतेही विशेष आर्क विझवणारे उपकरण नसल्यामुळे, याचा उपयोग फॉल्ट करंट आणि सामान्य कार्यरत प्रवाह खंडित करण्यासाठी केला जाऊ शकत नाही, आणि लोड असताना ब्रेकिंग ऑपरेशन करण्याची परवानगी नाही.

११. फ्यूज

फ्यूज हे एक साधे सर्किट संरक्षण विद्युत उपकरण आहे. त्याचे तत्त्व असे आहे की, जेव्हा फ्यूजमधून वाहणारा विद्युत प्रवाह एका विशिष्ट कालावधीसाठी एका विशिष्ट मर्यादेपर्यंत पोहोचतो किंवा त्यापेक्षा जास्त होतो, तेव्हा त्याचा स्वतःचा भाग वितळतो आणि सर्किट खंडित करतो. त्याचे कार्य तत्त्व सोपे आहे, ते स्थापित करणे सोपे आहे, सामान्यतः ते एकटे वापरले जात नाही, तर मुख्यत्वे इतर विद्युत उपकरणांसोबत वापरले जाते. मुख्य कार्य वैशिष्ट्ये: पहिले, विद्युत प्रवाह एका विशिष्ट मर्यादेपर्यंत पोहोचला पाहिजे, जे फ्यूज कारखान्यातून बाहेर पडण्यापूर्वीच निश्चित केलेले असते आणि ते बदलता येत नाही; दुसरे, विद्युत प्रवाह एका विशिष्ट मर्यादेपर्यंत पोहोचल्यानंतर एक विशिष्ट वेळ निघून गेली पाहिजे, जी देखील उत्पादकाने निश्चित केलेली असते आणि ती बदलता येत नाही. परंतु त्याचे अनेक प्रकार आहेत, ज्यात विलंबित क्रिया, जलद क्रिया, अति-जलद क्रिया इत्यादींचा समावेश आहे; तिसरे म्हणजे, एकदा कार्य केल्यानंतर त्याचे बाह्य आवरण खराब झाल्यास ते पुन्हा वापरता येत नाही आणि ते बदलणे आवश्यक असते; फ्यूज जळाला आहे की नाही हे फ्यूज इंडिकेटरवरून किंवा वितळलेल्या भागावरून ओळखता येते; सामान्यतः वापरले जाणारे फ्यूज आणि इन्शुरन्स ट्यूब या प्रकारच्या विद्युत उपकरणांमध्ये मोडतात.

१२. लोड स्विच
लोड स्विचमध्ये एक साधे आर्क विझवणारे उपकरण असते. आर्क विझवण्याचे माध्यम सामान्यतः हवा असते, जे विशिष्ट प्रवाह आणि अतिप्रवाह जोडू आणि खंडित करू शकते, परंतु शॉर्ट-सर्किट प्रवाह खंडित करू शकत नाही आणि शॉर्ट-सर्किट दोष दूर करण्यासाठी वापरले जाऊ शकत नाही. म्हणून, सर्किट ब्रेकरच्या जागी फक्त लोड स्विच वापरण्याची अजिबात परवानगी नाही; जर लोड स्विच वापरायचा असेल, तर तो वर नमूद केलेल्या उच्च-व्होल्टेज फ्यूजसोबतच वापरला पाहिजे (खरं तर, प्रकल्पाचा खर्च कमी करण्यासाठी, साध्या ओव्हरलोड संरक्षणासाठी फ्यूज आणि लोड स्विच अनेकदा सिरीजमध्ये वापरले जातात). लोड स्विच हा आयसोलेटिंग नाईफसारखा असतो, आणि त्यात एक स्पष्ट डिस्कनेक्शन गॅप असतो, ज्यामुळे सर्किट चालू आहे की बंद आहे हे सहजपणे ओळखता येते.

१३. ट्रान्सफॉर्मर

सोप्या भाषेत सांगायचे तर, ट्रान्सफॉर्मर हे एक असे उपकरण आहे जे प्रत्यावर्ती विद्युत चुंबकीय क्षेत्रांचा वापर करून व्होल्टेजच्या वेगवेगळ्या पातळ्यांचे रूपांतरण (प्रत्यक्षात विद्युत ऊर्जेचे रूपांतरण) साधते, आणि रूपांतरणापूर्वी व नंतरच्या व्होल्टेजच्या वारंवारतेत बदल होत नाही. त्याच्या उपयोगानुसार, त्याचे अनेक प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते, जसे की पॉवर ट्रान्सफॉर्मर, रेक्टिफायर ट्रान्सफॉर्मर, व्होल्टेज रेग्युलेटर, आयसोलेशन ट्रान्सफॉर्मर, आणि सीटी (CT), पीटी (PT) इत्यादी. प्रोजेक्टच्या ठिकाणी आपल्याला बहुतेकदा पॉवर ट्रान्सफॉर्मरच आढळतो.
ट्रान्सफॉर्मरशी संबंधित काही मुख्य तांत्रिक मापदंडांमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश आहे: ①रेटेड क्षमता: रेटेड कार्य परिस्थितीत ट्रान्सफॉर्मरची रेटेड आउटपुट क्षमता दर्शवते (U×I, KVA मध्ये); ②रेटेड व्होल्टेज: नो-लोड, रेटेड टॅपिंग, टर्मिनल व्होल्टेज ③नो-लोड लॉस: नो-लोड स्थितीत, ट्रान्सफॉर्मरमधील घट (याला आयर्न लॉस असेही म्हणतात); ④नो-लोड करंट: नो-लोड स्थितीत, प्रायमरी बाजूच्या कॉइलमधून वाहणाऱ्या प्रवाहाचे मूल्य; ⑤शॉर्ट-सर्किट लॉस: प्रायमरी बाजूला रेटेड करंट असताना सेकंडरी शॉर्ट-सर्किटमुळे होणारी घट (मुख्यतः कॉइलच्या प्रतिरोधामुळे होते); ⑥टॅपिंगची (टॅप) संकल्पना: पॉवर ग्रिडच्या कार्यान्वयनाच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, सामान्य ट्रान्सफॉर्मरच्या उच्च-व्होल्टेज बाजूला टॅप्स असतात आणि या टॅप्सचे व्होल्टेज मूल्य रेटेड व्होल्टेजच्या टक्केवारीत व्यक्त केले जाते, ज्याला टॅप व्होल्टेज म्हणतात. उदाहरणार्थ, एका उच्च-व्होल्टेज 10KV ट्रान्सफॉर्मरला ±5% टॅप असतो, याचा अर्थ असा की ट्रान्सफॉर्मर तीन व्होल्टेज स्तरांवर कार्य करू शकतो: 10.5KV (+5%), 10KV (रेटेड), 9.5KV (-5%). सर्वसाधारणपणे, ऑन-लोड टॅपिंग ट्रान्सफॉर्मरच्या टॅप्सची (टॅप पॉइंट्सची) संख्या जास्त असते, जसे की 7 टॅप्स (±3×2.5%) आणि 9 टॅप्स (±4×2%). टॅप चेंजरच्या सिंक्रोनस स्विचिंगची पूर्णपणे हमी देता येत नसल्यामुळे, ऑन-लोड टॅपिंग ट्रान्सफॉर्मर सामान्यतः समांतरपणे चालवता येत नाहीत. ⑦ सक्रिय भार (Active load): पॉवर सिस्टीममध्ये मशीन ऊर्जा किंवा उष्णता ऊर्जा निर्माण करणारा भार. परंतु, भारातील पूर्णपणे प्रतिरोधक भार (purely resistive load) फक्त सक्रिय शक्ती (active power) वापरतो, जसे की इलेक्ट्रिक हीटिंग, इलेक्ट्रिक फर्नेस, लाइटिंग आणि इतर इलेक्ट्रिकल भार हे पूर्णपणे सक्रिय भार आहेत. असिंक्रोनस मोटर्स आणि सिंक्रोनस मोटर्सचा भार सक्रिय शक्ती आणि प्रतिक्रियाशील शक्ती (reactive power) दोन्ही वापरतो. त्यापैकी, कार्याद्वारे यंत्र ऊर्जा निर्माण करणारा भाग हा सक्रिय भार (ॲक्टिव्ह लोड) असतो. सक्रिय भाराला जनरेटरच्या सक्रिय शक्तीद्वारे (ॲक्टिव्ह पॉवर) पुरवठा केला जातो. ⑧प्रतिक्रियात्मक शक्ती भार (रिॲक्टिव्ह पॉवर लोड): विद्युत भाराचा तो भाग जो कार्य करत नाही. प्रतिक्रियात्मक शक्तीचा वापर केवळ प्रेरक भारांमध्ये (इंडक्टिव्ह लोड्स) होतो. जसे की: ट्रान्सफॉर्मर, मोटर्स, एअर कंडिशनर, रेफ्रिजरेटर इत्यादी. त्यामुळे, जेव्हा जनरेटर सक्रिय शक्ती निर्माण करतो, तेव्हा त्याला प्रतिक्रियात्मक शक्ती देखील पुरवण्याची आवश्यकता असते. जेव्हा प्रतिक्रियात्मक शक्ती ग्रीडची गरज पूर्ण करू शकत नाही, तेव्हा प्रणालीचा व्होल्टेज कमी होतो. वापरकर्त्यांच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, प्रतिक्रियात्मक शक्तीचा समतोल राखण्याकरिता सबस्टेशनमध्ये प्रतिक्रियात्मक शक्ती भरपाई यंत्र (रिॲक्टिव्ह पॉवर कॉम्पेंसेटर) बसवणे आवश्यक आहे, जेणेकरून व्होल्टेजची पातळी कायम राखता येईल. ⑨ अपघाती राखीव क्षमता (ॲक्सिडेंट रिझर्व्ह): वीज प्रणालीमधील राखीव क्षमतेचा एक घटक. वीज निर्मिती उपकरणांमध्ये तात्पुरते किंवा कायमचे बिघाड होऊ शकतात, ज्यामुळे वीज पुरवठ्यावर परिणाम होतो. त्यामुळे, वीज सुविधांची सुरक्षितता सुनिश्चित करण्यासाठी प्रणालीमध्ये ठराविक संख्येने अपघाती बॅकअप वीज स्रोत असणे आवश्यक आहे. 3-प्रणालीचे विघटन: प्रणालीची लय बिघडणे आणि अपघाती विस्तार टाळण्यासाठी, संपूर्ण वीज प्रणाली अनेक स्वतंत्र प्रणालींमध्ये विभागली जाते, ज्या यापुढे एकाच वेळी कार्य करत नाहीत. भार कमी केल्यानंतर काही स्थानिक प्रणालींना विजेच्या कमतरतेचा, तसेच वारंवारता आणि व्होल्टेज कमी होण्याचा सामना करावा लागू शकतो, म्हणून संपूर्ण प्रणालीच्या स्थिरतेला हानी पोहोचण्यापासून रोखण्यासाठी काही भार काढून टाकणे आवश्यक आहे.