सर्ज प्रोटेक्टरच्या निवडीचे महत्त्वाचे मुद्दे आणि संबंधित समस्यांचे विश्लेषण

सर्ज प्रोटेक्टर हा एक उच्च-कार्यक्षम सर्किट प्रोटेक्टर आहे, जो क्षणिक उच्च व्होल्टेज, उच्च ऊर्जा पल्स, मूळ उच्च इम्पेडन्सवरून कमी इम्पेडन्सपर्यंत जलद (१०⁻⁹ सेकंद) पल्स आणि क्षणिक उच्च व्होल्टेज हस्तक्षेप पल्सला पूर्वनिर्धारित व्होल्टेजपर्यंत नेण्यास तोंड देतो, जेणेकरून उपकरणे आणि संवेदनशील उपकरणांना नुकसानीपासून प्रभावीपणे वाचवता येते आणि सर्किट कोणत्याही अडथळ्याशिवाय काम करते.

(1) सर्ज प्रोटेक्टिव्ह डिव्हाइसेस तीन स्तरांमध्ये विभागलेले आहेत
जेव्हा वीज पारेषण वाहिनीवर थेट वीज पडते, तेव्हा पहिला स्तर थेट वीज प्रवाह किंवा प्रसारित होणारी प्रचंड ऊर्जा काढून टाकू शकतो. पहिल्या स्तराचे संरक्षण हे तीन-फेज व्होल्टेज स्विचिंग पॉवर सप्लाय लाइटनिंग अरेस्टर असेल आणि त्याचा लाइटनिंग फ्लक्स ६०kA पेक्षा कमी नसावा. सामान्यतः सर्वसाधारण वितरणासाठी वापरले जाते.
दुसऱ्या टप्प्याचा उद्देश पहिल्या टप्प्यातील लाइटनिंग अरेस्टरद्वारे अवशिष्ट सर्ज व्होल्टेजचे मूल्य १५००-२००० व्होल्टपर्यंत आणखी मर्यादित करणे आणि एलपीझेड१-एलपीझेड२ साठी समविभव जोडणी लागू करणे हा आहे. जेव्हा वितरण कॅबिनेटच्या लाइनमधून येणारा पॉवर लाइटनिंग अरेस्टर दुसऱ्या स्तराचे संरक्षण म्हणून वापरला जातो, तेव्हा व्होल्टेज मर्यादित करणारा पॉवर लाइटनिंग अरेस्टर वापरला पाहिजे आणि त्याची लाइटनिंग करंट क्षमता २० केए पेक्षा कमी नसावी.

तिसऱ्या स्तराचा उद्देश उपकरणांना अंतिम संरक्षण देणे आणि अवशिष्ट सर्ज व्होल्टेजचे मूल्य १०००V पेक्षा कमी करणे हा आहे. तिसऱ्या स्तराचे संरक्षण म्हणून, तो सिरीज व्होल्टेज लिमिटिंग पॉवर लाइटनिंग अरेस्टर असेल आणि त्याची लाइटनिंग करंट क्षमता १०kA पेक्षा कमी नसावी. सामान्यतः टर्मिनल पॉवर डिस्ट्रिब्युशन उपकरणांसाठी वापरला जातो.
वेगवेगळ्या वितरण प्रणालींनी संबंधित सर्ज प्रोटेक्टिव्ह डिव्हाइसेसची निवड केली पाहिजे, ज्यांचे TN (TN-S, NC, TN-CS), आणि TT मध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते.

१) प्राथमिक संरक्षण
याचा उद्देश lpz0 क्षेत्रातून lpz1 क्षेत्रात सर्ज व्होल्टेजचे थेट वहन रोखणे आणि हजारो ते लाखो व्होल्टच्या सर्ज व्होल्टेजला 2500-3000v पर्यंत मर्यादित करणे आहे.
जेव्हा घरगुती पॉवर ट्रान्सफॉर्मरच्या कमी-व्होल्टेज बाजूला स्थापित केलेला पॉवर लाइटनिंग अरेस्टर पहिल्या स्तराचे संरक्षण म्हणून वापरला जातो, तेव्हा तो तीन-फेज व्होल्टेज स्विचिंग पॉवर लाइटनिंग अरेस्टर असावा आणि त्याचा लाइटनिंग फ्लक्स 60kA पेक्षा कमी नसावा. या स्तराचा पॉवर लाइटनिंग अरेस्टर हा वापरकर्त्याच्या वीज पुरवठा प्रणालीच्या प्रवेशद्वारावरील येणाऱ्या लाइनच्या प्रत्येक फेज आणि पृथ्वी यांच्यामध्ये जोडलेला एक उच्च-क्षमतेचा पॉवर लाइटनिंग अरेस्टर असावा. इलेक्ट्रिकल डिझाइनच्या ऑनलाइन शिक्षणाचे शिक्षक सामान्यतः अशी आवश्यकता ठेवतात की या स्तराच्या पॉवर लाइटनिंग अरेस्टरची प्रति फेज कमाल आघात क्षमता 100kA पेक्षा जास्त असावी आणि आवश्यक मर्यादित व्होल्टेज 1500V पेक्षा कमी असावे, ज्याला क्लासिक लेव्हल पॉवर लाइटनिंग अरेस्टर म्हणतात. हे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लाइटनिंग अरेस्टर विजेचा आणि प्रेरित विजेचा मोठा प्रवाह सहन करण्यासाठी आणि उच्च-ऊर्जा सर्ज आकर्षित करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत, जे मोठ्या प्रमाणात सर्ज करंट पृथ्वीकडे वळवू शकतात. ते मध्यम-स्तरीय संरक्षण म्हणून केवळ मर्यादित व्होल्टेज प्रदान करतात (जेव्हा पॉवर लाइटनिंग अरेस्टरमधून आवेग प्रवाह वाहतो, तेव्हा लाइनवरील कमाल व्होल्टेजला मर्यादित व्होल्टेज म्हटले जाते), कारण उच्च-स्तरीय प्रोटेक्टर प्रामुख्याने मोठा सर्ज करंट शोषून घेतात आणि ते एकटे वीज पुरवठा प्रणालीमधील संवेदनशील विद्युत उपकरणांचे पूर्णपणे संरक्षण करू शकत नाहीत.

पहिल्या स्तराचा पॉवर लाइटनिंग अरेस्टर 10 / 350us आणि 100kA च्या विजेच्या लहरींना रोखू शकतो, ज्यामुळे तो IEC द्वारे निर्दिष्ट केलेला सर्वोच्च संरक्षण मानक गाठतो.
तांत्रिक संदर्भ असा आहे: लाइटनिंग फ्लक्स 100kA (10 / 350us) पेक्षा जास्त किंवा समान असावा; अवशिष्ट व्होल्टेजचे मूल्य 2.5KV पेक्षा जास्त नसावे; प्रतिसाद वेळ 100ns पेक्षा कमी किंवा समान असावा.
२) दुय्यम संरक्षण
पहिल्या स्तरावरील लाइटनिंग अरेस्टरमधून जाणाऱ्या अवशिष्ट सर्ज व्होल्टेजचे मूल्य 1500-2000v पर्यंत आणखी मर्यादित करणे आणि lpz1-lpz2 साठी समविभव जोडणी लागू करणे हा उद्देश आहे.
जेव्हा वितरण कॅबिनेटच्या लाइनमधून येणारा पॉवर लाइटनिंग अरेस्टर दुसऱ्या स्तराचे संरक्षण म्हणून वापरला जातो, तेव्हा महत्त्वाच्या किंवा संवेदनशील विद्युत उपकरणांना वीजपुरवठा करणाऱ्या शाखा वितरण ठिकाणी व्होल्टेज लिमिटिंग पॉवर लाइटनिंग अरेस्टर स्थापित केला पाहिजे आणि त्याची लाइटनिंग करंट क्षमता 20KA पेक्षा कमी नसावी. श्री. डी, इलेक्ट्रिकल डिझाइनचे ऑनलाइन शिक्षण, यांच्या मते, हे पॉवर लाइटनिंग अरेस्टर्स वापरकर्त्याच्या वीज पुरवठ्याच्या इनलेटवरील सर्ज अरेस्टरमधून जाणाऱ्या अवशिष्ट सर्ज ऊर्जेला अधिक चांगल्या प्रकारे शोषून घेऊ शकतात आणि क्षणिक ओव्हरव्होल्टेजवर त्यांचा उत्कृष्ट प्रतिबंधात्मक प्रभाव असतो.

येथे वापरल्या जाणाऱ्या पॉवर लाइटनिंग अरेस्टरची कमाल आवेग क्षमता प्रति फेज ४५kA पेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे, आणि आवश्यक मर्यादित व्होल्टेज १२००V पेक्षा कमी असावे लागते, ज्याला क्लास II पॉवर लाइटनिंग अरेस्टर म्हणतात. सामान्यतः, जर वापरकर्त्याच्या वीज पुरवठा प्रणालीमध्ये दुसऱ्या स्तराचे संरक्षण असेल, तर ती विद्युत उपकरणांच्या कार्यान्वयनाच्या गरजा पूर्ण करू शकते.
फेज-I, फेज-I आणि फेज-I च्या पूर्ण मोड संरक्षणासाठी क्लास II पॉवर सप्लाय लाइटनिंग अरेस्टरमध्ये क्लास C प्रोटेक्टरचा वापर केला जातो आणि त्याचे मुख्य तांत्रिक मापदंड खालीलप्रमाणे आहेत: लाइटनिंग करंट क्षमता 40ka (8 / 20us) पेक्षा जास्त किंवा समान असावी; अवशिष्ट व्होल्टेजचे कमाल मूल्य 1000V पेक्षा जास्त नसावे; प्रतिसाद वेळ 25ns पेक्षा जास्त नसावा.

३) तिसऱ्या स्तरावरील संरक्षण
अवशिष्ट सर्ज व्होल्टेज 1000V पेक्षा कमी करून उपकरणांचे अंतिम संरक्षण करणे हा उद्देश आहे, जेणेकरून सर्ज ऊर्जेमुळे उपकरणांचे नुकसान होऊ नये.
जेव्हा इलेक्ट्रॉनिक माहिती उपकरणांच्या एसी वीज पुरवठ्याच्या येणाऱ्या टोकाला बसवलेला पॉवर लाइटनिंग अरेस्टर तिसऱ्या स्तराचे संरक्षण म्हणून वापरला जातो, तेव्हा तो सिरीज व्होल्टेज लिमिटिंग पॉवर लाइटनिंग अरेस्टर असला पाहिजे आणि त्याची लाइटनिंग करंट क्षमता 10kA पेक्षा कमी नसावी.
शेवटी, लहान क्षणिक ओव्हरव्होल्टेज पूर्णपणे काढून टाकण्यासाठी विद्युत उपकरणांच्या अंतर्गत वीज पुरवठ्यामध्ये एक अंगभूत पॉवर लाइटनिंग अरेस्टर वापरला जाऊ शकतो. श्री. डी, इलेक्ट्रिकल डिझाइनचे ऑनलाइन शिक्षण, यांच्या मते, येथे वापरल्या जाणाऱ्या पॉवर लाइटनिंग अरेस्टरची कमाल आघात क्षमता प्रति फेज 20KA किंवा त्यापेक्षा कमी असणे आवश्यक आहे, आणि आवश्यक मर्यादित व्होल्टेज 1000V पेक्षा कमी असावा. काही विशेष महत्त्वाच्या किंवा संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी, तिसऱ्या स्तराचे संरक्षण असणे आवश्यक आहे, आणि ते प्रणालीच्या आत निर्माण होणाऱ्या क्षणिक ओव्हरव्होल्टेजपासून विद्युत उपकरणांचे संरक्षण देखील करू शकते. मायक्रोवेव्ह कम्युनिकेशन उपकरणे, मोबाईल बेस स्टेशन कम्युनिकेशन उपकरणे आणि रडार उपकरणांसाठी वापरल्या जाणाऱ्या रेक्टिफायर वीज पुरवठ्यासाठी, त्यांच्या कार्यरत व्होल्टेजच्या संरक्षणाच्या गरजेनुसार, योग्य कार्यरत व्होल्टेज असलेले डीसी पॉवर सप्लाय लाइटनिंग अरेस्टर्स नॉन-लेव्हल संरक्षण म्हणून निवडले पाहिजेत.

४) संरक्षित उपकरणाच्या व्होल्टेज सहन करण्याच्या पातळीनुसार
जर द्विस्तरीय वीज संरक्षण उपकरणाच्या सहनशील व्होल्टेज पातळीच्या खाली व्होल्टेज मर्यादित करू शकत असेल, तर केवळ द्विस्तरीय संरक्षणाची आवश्यकता असते. जर उपकरणाची सहनशील व्होल्टेज पातळी कमी असेल, तर चार किंवा अधिक स्तरांच्या संरक्षणाची आवश्यकता असू शकते. चौथ्या स्तराच्या संरक्षणाची वीज प्रवाह क्षमता ५ka पेक्षा कमी नसावी.
(2) सर्ज प्रोटेक्टरच्या आधी फ्यूज आणि सर्किट ब्रेकर का बसवले पाहिजेत?
जेव्हा सर्ज प्रोटेक्टरमधून जाणारा इनरश करंट त्याच्या IMAX पेक्षा जास्त असतो, तेव्हा सर्ज प्रोटेक्टर निकामी होतो, ज्यामुळे सर्किटमध्ये शॉर्ट-सर्किटचा दोष निर्माण होतो. हा शॉर्ट-सर्किट दोष दूर करण्यासाठी, सर्किट ब्रेकर किंवा फ्यूज बसवणे आवश्यक आहे. श्री. डी, इलेक्ट्रिकल डिझाइनचे ऑनलाइन शिक्षण, यांच्या मते, प्रत्येक वीज पडण्याच्या घटनेमुळे सर्ज प्रोटेक्टरचे आयुष्यमान वाढते. उदाहरणार्थ, जर करंट जास्त काळ टिकून राहिला, तर सर्ज प्रोटेक्टर जास्त गरम होतो आणि त्याचे आयुष्यमान वेगाने वाढते. अशा वेळी, सर्ज प्रोटेक्टर कमाल स्वीकार्य तापमानापर्यंत पोहोचण्यापूर्वी, त्याला डिस्कनेक्ट करण्यासाठी सर्किट ब्रेकर किंवा फ्यूजच्या थर्मल प्रोटेक्शन सिस्टीमला कार्यरत राहणे आवश्यक असते.

फ्यूज आणि सर्किट ब्रेकरसाठी सर्ज प्रोटेक्टरच्या आवश्यकता: जेव्हा रेटेड करंटखाली २० मानक ८/२० मायक्रोसेकंद आणि १.२/५० मायक्रोसेकंद चाचणी पल्स लागू केले जातात, तेव्हा सर्किट ब्रेकर किंवा फ्यूज ट्रिप होणार नाही. जेव्हा सर्ज प्रोटेक्टरमध्ये बिघाड होतो आणि शॉर्ट सर्किट होते, तेव्हा सर्किट ब्रेकर किंवा फ्यूज कार्यान्वित होतील. जर सर्ज प्रोटेक्टर एक स्विचिंग मॉड्यूल असेल, तर त्याचा बिघाडाचा प्रकार ओपन सर्किट असल्यामुळे, त्याला मिनिएचर सर्किट ब्रेकर आणि फ्यूजशिवाय संरक्षित केले जाऊ शकते.
फ्यूज आणि सर्किट ब्रेकर दोन्ही सर्ज प्रोटेक्टरचे उत्कृष्ट संरक्षण म्हणून वापरले जाऊ शकतात. फ्यूजची वैशिष्ट्ये; फ्यूजमध्ये दीर्घ कालावधी विलंब आणि व्यस्त वेळ मर्यादेसह तात्कालिक प्रवाहाची दोन संरक्षण कार्ये आहेत. श्री. डी, इलेक्ट्रिकल डिझाइनचे ऑनलाइन शिक्षण, अनुक्रमे ओव्हरलोड आणि शॉर्ट-सर्किट संरक्षणासाठी वापरले जाते, म्हणजेच, बिघाड दुरुस्त झाल्यावर फ्यूज लिंक बदलणे आवश्यक आहे. सर्किट ब्रेकरची वैशिष्ट्ये: सर्किट ब्रेकरमध्ये तात्कालिक प्रवाह संरक्षण आणि ओव्हरलोड थर्मल संरक्षण असते. बिघाडामुळे कनेक्शन तुटल्यानंतर, घटक न बदलता ते मॅन्युअली रीसेट केले जाऊ शकते.
येणाऱ्या लाईन्समधील फरक पहा: थ्री-फेज २८०V फाईव्ह वायर सिस्टीम किंवा थ्री-फेज ३८०V फोर वायर सिस्टीमसाठी ४४०V सर्ज प्रोटेक्टर निवडला जाईल. सिंगल-फेज २२०V टू-वायर सिस्टीम किंवा सिंगल-फेज २२०V थ्री वायर सिस्टीमसाठी २२०V सर्ज प्रोटेक्टर निवडला जाईल. याव्यतिरिक्त, नोंद घ्या: निवडलेल्या सर्ज प्रोटेक्टरची संरक्षण पातळी निवासी इमारतीच्या येणाऱ्या लाईनवरील थ्री-फेज २८०V साठी लेव्हल २ आहे; सिंगल-फेज २२०V साठी ग्रेड ३ आहे.
TN-CS सिस्टीम लाईन इमारतीच्या जनरल डिस्ट्रिब्युशन बॉक्समध्ये प्रवेश केल्यानंतर, पेन लाईन N लाईन आणि PE लाईनमध्ये विभागली जाते. फक्त फेज लाईन I आणि पेन लाईन यांच्यामध्ये सर्ज प्रोटेक्टर बसवणे आवश्यक आहे.
सर्ज प्रोटेक्टरच्या समोरील स्विचने फ्यूज आणि सर्किट ब्रेकर निवडता येतात. साधारणपणे, IMAX > 40ka साठी 40 ~ 63A आणि IMAX < 40ka साठी 20 ~ 32A निवडले पाहिजे.

(3) सर्ज प्रोटेक्टर आणि लाइटनिंग अरेस्टर एकच गोष्ट आहे का?
जरी सर्ज प्रोटेक्टर आणि लाइटनिंग अरेस्टर या दोघांमध्येही ओव्हरव्होल्टेज, विशेषतः विजेमुळे होणारे ओव्हरव्होल्टेज रोखण्याचे कार्य असले तरी, त्यांच्या उपयोगात अजूनही बरेच फरक आहेत.
१) अरेस्टर्समध्ये ०.३८ केव्ही कमी व्होल्टेजपासून ते ५०० केव्ही यूएचव्ही पर्यंत अनेक व्होल्टेज स्तर असतात, तर सर्ज प्रोटेक्टिव्ह डिव्हाइसेसमध्ये सामान्यतः फक्त कमी व्होल्टेजची उत्पादने असतात;

२) विजेच्या लहरींचा थेट शिरकाव रोखण्यासाठी लाइटनिंग अरेस्टर्स बहुतेकदा प्राथमिक प्रणालीवर बसवले जातात, तर सर्ज प्रोटेक्टर्स बहुतेकदा दुय्यम प्रणालीवर बसवले जातात, जे लाइटनिंग अरेस्टरने विजेच्या लहरींचा थेट शिरकाव रोखल्यानंतर किंवा जेव्हा लाइटनिंग अरेस्टर विजेच्या लहरींना रोखू शकत नाही तेव्हा एक पूरक उपाय म्हणून वापरले जातात;

३) लाइटनिंग अरेस्टरचा उपयोग विद्युत उपकरणांच्या संरक्षणासाठी केला जातो आणि सर्ज प्रोटेक्टरचा उपयोग प्रामुख्याने इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे किंवा मीटर्सच्या संरक्षणासाठी केला जातो;
४) अरेस्टर विद्युत प्राथमिक प्रणालीला जोडलेला असल्यामुळे, त्यात पुरेशी बाह्य इन्सुलेशन क्षमता आणि मोठा आकार असणे आवश्यक आहे. सर्ज प्रोटेक्टर कमी व्होल्टेजला जोडलेला असल्यामुळे, त्याचा आकार खूप लहान असू शकतो.