विशिष्ट विफलता विश्लेषण: परीक्षण डेटा से समस्या की उत्पत्ति का पता लगाना

बिजली वितरण की दुनिया में, केबल सहायक उपकरण किसी भी विद्युत नेटवर्क में सबसे कमज़ोर बिंदु होते हैं। जब विफलताएँ होती हैं, तो वे शायद ही कभी बिना किसी चेतावनी के होती हैं—इसके बजाय, वे अपने परीक्षण डेटा में पता लगाने योग्य साक्ष्यों का एक निशान छोड़ जाती हैं। आधुनिक विफलता विश्लेषण एक सटीक फोरेंसिक विज्ञान के रूप में विकसित हो गया है, जहाँ विशेषज्ञ विद्युत जासूसों की तरह काम करते हैं, परीक्षण परिणामों में सूक्ष्म संकेतों की व्याख्या करके मूल कारणों का पता लगाते हैं और भविष्य में होने वाली घटनाओं को रोकते हैं। यह व्यवस्थित दृष्टिकोण उत्पाद डिज़ाइन, स्थापना प्रक्रियाओं और रखरखाव रणनीतियों को बेहतर बनाने के लिए भयावह विफलताओं को मूल्यवान सीखने के अवसरों में बदल देता है।

विफलता विश्लेषण पद्धति: एक व्यवस्थित दृष्टिकोण
प्रभावी विफलता विश्लेषण एक कठोर जाँच प्रोटोकॉल का पालन करता है जो विसंगति का पता चलते ही शुरू हो जाता है। यह प्रक्रिया आम तौर पर चार अलग-अलग चरणों में पूरी होती है: व्यापक ऑन-साइट दस्तावेज़ीकरण के माध्यम से साक्ष्य संग्रह, प्रयोगशाला-आधारित भौतिक और रासायनिक परीक्षण, डेटा सहसंबंध जो परीक्षण परिणामों को देखे गए क्षति पैटर्न से मिलाता है, और अंततः मूल कारण की पहचान। यह व्यवस्थित दृष्टिकोण सुनिश्चित करता है कि कोई भी महत्वपूर्ण साक्ष्य अनदेखा न हो और प्रारंभिक लक्षण से लेकर मूल कारण तक कार्य-कारण की स्पष्ट श्रृंखला स्थापित हो। जाँच दल को पूरी निष्पक्षता बनाए रखनी चाहिए और सतही साक्ष्यों के आधार पर जल्दबाजी में निष्कर्ष निकालने के बजाय सभी संभावित विफलता तंत्रों पर विचार करना चाहिए।

सामान्य विफलता पैटर्न और उनके नैदानिक ​​​​हस्ताक्षर

दशकों के व्यवस्थित विश्लेषण के माध्यम से, विशिष्ट नैदानिक ​​लक्षणों के साथ कई अलग-अलग विफलता पैटर्न सामने आए हैं:

आंशिक निर्वहन-प्रेरित विफलता

यह कपटी विफलता तंत्र इन्सुलेशन रिक्तियों या इंटरफेस पर सूक्ष्म विद्युत निर्वहन से शुरू होता है। निदान पथ आवधिक रखरखाव परीक्षणों में बढ़े हुए आंशिक निर्वहन (पीडी) रीडिंग से शुरू होता है, जो अक्सर समय के साथ बढ़ता हुआ परिमाण दर्शाता है। जैसे-जैसे स्थिति बिगड़ती है, टैन डेल्टा (अपव्यय कारक) माप क्रमिक वृद्धि दर्शाते हैं, जो इन्सुलेशन की गुणवत्ता में गिरावट का संकेत देते हैं। अंतिम विफलता चरण विशिष्ट "विद्युत वृक्षारोपण" पैटर्न प्रकट करता है—शाखाओं वाले कार्बनयुक्त चैनल जो इन्सुलेशन सामग्री के माध्यम से फैलते हैं। ये वृक्षारोपण आमतौर पर उच्च विद्युत तनाव वाले बिंदुओं से उत्पन्न होते हैं, जैसे कि अनुचित तरीके से स्थापित तनाव शंकु या इन्सुलेशन प्रणाली के भीतर संदूषक।

नमी प्रवेश और जल वृक्षारोपण
नमी की उपस्थिति विफलता के एक नाटकीय रूप से भिन्न संकेत उत्पन्न करती है। नियमित परीक्षण के दौरान इन्सुलेशन प्रतिरोध माप में लगातार गिरावट दिखाई देती है, जबकि समय-क्षेत्र परावर्तकमिति (टीडीआर) केबल की लंबाई के साथ प्रतिबाधा परिवर्तनों का संकेत दे सकती है। उन्नत चरणों में, पावर फैक्टर परीक्षण उल्लेखनीय रूप से बढ़े हुए मानों को प्रकट करते हैं। भौतिक परीक्षण के दौरान स्पष्ट संकेत मिलता है: नमी की सांद्रता वाले बिंदुओं पर, विशेष रूप से एक्स एल पी ई इन्सुलेशन में, वृक्षाकार जल वृक्ष उगते हैं। सूक्ष्म परीक्षण में ये वृक्ष पंखदार पैटर्न के रूप में दिखाई देते हैं और आमतौर पर क्षतिग्रस्त बाहरी आवरणों, क्षतिग्रस्त सीलों, या आर्द्र परिस्थितियों में स्थापना के दौरान उत्पन्न होते हैं।

इंटरफ़ेस और ट्रैकिंग विफलताएँ
खराब अंतरापृष्ठीय संपर्क विशिष्ट निदान पैटर्न बनाता है। लोड साइकलिंग के दौरान थर्मल इमेजिंग, स्ट्रेस कोन-केबल इंटरफेस पर स्थानीयकृत हॉट स्पॉट्स को प्रकट करती है, जबकि डाइइलेक्ट्रिक स्पेक्ट्रोस्कोपी विशिष्ट आवृत्ति-निर्भर प्रतिक्रियाएँ प्रदर्शित करती है। अंतिम विफलता सतह ट्रैकिंग के रूप में प्रकट होती है—इन्सुलेशन सतहों पर कार्बनयुक्त पथ—साथ ही अर्धचालक समाप्ति बिंदुओं पर कोरोना क्षति के प्रमाण भी। ये विफलताएँ अक्सर केबल सतहों की अनुचित तैयारी, स्थापना के दौरान संदूषण, या असंगत सिलिकॉन ग्रीस के उपयोग के कारण होती हैं।

तापीय क्षरण और अधिभार
अत्यधिक धारा या कम ऊष्मा अपव्यय स्पष्ट प्रमाण छोड़ता है। नियमित तापीय निगरानी उत्तरोत्तर बढ़ते परिचालन तापमान को दर्शाती है, जबकि द्रव-भरे सिस्टम में घुली हुई गैस विश्लेषण (डीजीए) विशिष्ट हाइड्रोकार्बन विखंडन उत्पादों का पता लगाती है। अंतिम परिणाम विशिष्ट इन्सुलेशन कार्बनीकरण पैटर्न दर्शाता है, जिसमें क्रॉस-सेक्शन विश्लेषण में विभिन्न तापीय प्रवणताएँ दिखाई देती हैं। योगदान देने वाले कारकों में छोटे आकार के कंडक्टर, अतिभार की स्थितियाँ, सीमित वेंटिलेशन, या अपर्याप्त ऊष्मा अपव्यय गुणों वाले नलिकाओं में गलत स्थापना शामिल हैं।

डायग्नोस्टिक टूलकिट: परीक्षण परिणामों की व्याख्या
आधुनिक विफलता विश्लेषण में अनेक परिष्कृत नैदानिक ​​उपकरणों का प्रयोग किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक जांच पहेली के महत्वपूर्ण टुकड़े प्रदान करता है:

आंशिक निर्वहन मानचित्रण
उन्नत पीडी परीक्षण, साधारण परिमाण माप से आगे बढ़कर, चरण-समाधानित आंशिक निस्सरण (पीआरपीडी) पैटर्न को भी शामिल करता है। विभिन्न विफलता तंत्र विशिष्ट पीडी उत्पन्न करते हैं "फिंगरप्रिंटs"—शून्य निस्सरण वोल्टेज चरणों में सममित पैटर्न प्रदर्शित करते हैं, जबकि सतही निस्सरण विशिष्ट चरण कोणों पर केंद्रित असममित पैटर्न के रूप में दिखाई देते हैं। पीडी मानचित्रण सहायक उपकरण के भीतर निस्सरण स्रोतों का भी पता लगाता है, जिससे आंतरिक इन्सुलेशन दोषों और इंटरफ़ेस समस्याओं के बीच अंतर करने में मदद मिलती है।

परावैद्युत प्रतिक्रिया विश्लेषण
आवृत्ति डोमेन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफडीएस) और ध्रुवीकरण/विध्रुवीकरण धारा (पीडीसी) मापन, इन्सुलेशन की स्थिति के बारे में गहन जानकारी प्रदान करते हैं। ये तकनीकें नमी अवशोषण (विशिष्ट आवृत्ति परिवर्तन दर्शाती हैं) और तापीय आयुवृद्धि (चालकता वक्रों में परिवर्तन के रूप में प्रकट) के बीच अंतर करने में मदद करती हैं। वास्तविक शक्ति समय के साथ परिणामों की तुलना करने पर उभरती है, जो क्षरण पथों को स्थापित करती है जो शेष सेवा जीवन का अनुमान लगाते हैं।

थर्मल विश्लेषण और इमेजिंग
इन्फ्रारेड थर्मोग्राफी सरल बिंदु मापों से विकसित होकर विभेदक विश्लेषण के साथ परिष्कृत तापीय मानचित्रण तक पहुँच गई है। आधुनिक प्रणालियाँ सहायक तापमानों की तुलना संदर्भ केबलों और पर्यावरणीय परिस्थितियों से करती हैं, और अपेक्षित मानों से 2°C अधिक होने पर भी स्वतः ही विसंगतियों को चिह्नित कर देती हैं। तापीय पैटर्न आंतरिक तापन (एकसमान तापमान वृद्धि दर्शाना) और संपर्क प्रतिरोध संबंधी समस्याओं (स्थानीय हॉट स्पॉट प्रदर्शित करना) के बीच अंतर करने में भी मदद करते हैं।

उन्नत रासायनिक और सामग्री विश्लेषण
जब भौतिक साक्ष्य उपलब्ध हों, तो प्रयोगशाला तकनीकें निश्चित उत्तर प्रदान करती हैं। फूरियर-ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटीआईआर) पॉलिमर इंसुलेशन में रासायनिक परिवर्तनों, जैसे ऑक्सीकरण उत्पादों या क्रॉस-लिंकिंग क्षरण, की पहचान करती है। ऊर्जा विसारक एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (एड्स) के साथ स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) सूक्ष्म दोषों का पता लगाती है और संदूषक तत्वों की पहचान करती है, जबकि थर्मोमेकेनिकल विश्लेषण (टीएमए) दृश्यमान क्षति से पहले पदार्थ के गुणों में होने वाले परिवर्तनों का पता लगाता है।