आंशिक डिस्चार्ज: उच्च वोल्टेज केबलों का मूक हत्यारा

उच्च वोल्टेज केबल आधुनिक बिजली ग्रिड की धमनियां हैं, जो शहरों के पार, समुद्रों के नीचे और पहाड़ों से होकर बिजली पहुंचाती हैं। इन्हें दशकों तक चलने के लिए बनाया जाता है। फिर भी, कई केबल बिना किसी बाहरी क्षति के समय से पहले ही खराब हो जाती हैं। इसका कारण अक्सर इन्सुलेशन के अंदर छिपा होता है:आंशिक डिस्चार्ज (पीडी)इस घटना को "साइलेंट किलर" कहा जाता है क्योंकि यह केबल के इन्सुलेशन को अंदर से धीरे-धीरे और लगातार नष्ट करती रहती है, जब तक कि एक दिन केबल पूरी तरह से टूट न जाए। यह लेख बताता है कि आंशिक डिस्चार्ज क्या है, यह इतना खतरनाक क्यों है, और इंजीनियर इसका पता कैसे लगाते हैं और इसे कैसे रोकते हैं।

1. आंशिक डिस्चार्ज क्या है?

एआंशिक निर्वहनआंशिक डिस्चार्ज एक छोटी सी विद्युत चिंगारी होती है जो उच्च वोल्टेज केबल के इन्सुलेशन के भीतर एक छोटे से खाली स्थान या दोष में उत्पन्न होती है। पूर्ण ब्रेकडाउन (शॉर्ट सर्किट) के विपरीत, आंशिक डिस्चार्ज तुरंत दो कंडक्टरों को आपस में नहीं जोड़ता है। इसके बजाय, यह एक छोटी गैस से भरी गुहा को "आंशिक रूप से" शॉर्ट सर्किट कर देता है।

कल्पना कीजिए कि प्लास्टिक इन्सुलेशन के एक ठोस टुकड़े के अंदर एक सूक्ष्म वायु बुलबुला फंसा हुआ है। जब उच्च वोल्टेज लगाया जाता है, तो उस बुलबुले के अंदर का विद्युत क्षेत्र आसपास के पदार्थ की तुलना में बहुत अधिक मजबूत हो सकता है। यदि क्षेत्र गैस की परावैद्युत सामर्थ्य से अधिक हो जाता है, तो बुलबुले के आर-पार एक छोटी सी चिंगारी निकलती है। यह चिंगारी आंशिक निर्वहन है।

प्रत्येक विद्युत विस्फोट कुछ नैनोसेकंड तक ही चलता है और बहुत कम मात्रा में ऊर्जा उत्सर्जित करता है। लेकिन महीनों और वर्षों में, ऐसे लाखों चिंगारी इन्सुलेशन को नष्ट कर देते हैं, जिससे कार्बनयुक्त निशान बन जाते हैं, रिक्त स्थान बढ़ता जाता है, और अंततः पूर्ण विद्युत विफलता हो जाती है।

2. इसे "मूक हत्यारा" क्यों कहा जाता है?

आंशिक निर्वहन हैचुपचापकई कारणों से:

• अश्राव्य– इन डिस्चार्ज से अल्ट्रासोनिक ध्वनिक तरंगें उत्पन्न होती हैं, लेकिन इनकी आवृत्ति मानव श्रवण क्षमता से कहीं अधिक होती है (20–100 किलोहर्ट्ज़)। पीडी-सक्रिय केबल के पास खड़ा व्यक्ति कुछ भी नहीं सुन पाता।

• अदृश्य– ये चिंगारियां बहुत छोटी होती हैं और इंसुलेशन के अंदर या केबल के जोड़ों के भीतर गहराई में दबी होती हैं। आप इन्हें देख नहीं सकते।

• रुक-रुक कर– पीडी अक्सर एसी वोल्टेज तरंग पर केवल कुछ निश्चित बिंदुओं पर ही होता है (आमतौर पर शिखर के पास)। यह लोड, तापमान या आर्द्रता के साथ घट-बढ़ सकता है।

क्योंकि पीडी तत्काल खराबी का कारण नहीं बनता, इसलिए इसे आसानी से अनदेखा कर दिया जाता है – जब तक कि केबल अचानक फट न जाए या सर्किट ब्रेकर ट्रिप न हो जाए। इसीलिए पीडी को "हत्यारा" कहा जाता है: यह बिना किसी चेतावनी के विश्वसनीयता को नष्ट कर देता है।

3. आंशिक निर्वहन कहाँ होता है?

पीडी आमतौर पर केबल या उसके सहायक उपकरणों (जोड़ों, टर्मिनेशन) में खराबी के कारण उत्पन्न होता है:

सेवा में रहते हुए, पेशेवर प्रशिक्षण अक्सर यहीं से शुरू होता है।ढाल कटयदि तनाव नियंत्रण अपर्याप्त हो तो यह समस्या टर्मिनेशन (जहां अर्धचालक परत समाप्त होती है) में दिखाई देती है। यह अपूर्ण रूप से स्थापित जोड़ों में भी पाई जाती है।

4. आंशिक निर्वहन इन्सुलेशन को कैसे नष्ट करता है

प्रत्येक आंशिक विद्युत निर्वहन घटना शून्य के भीतर एक छोटी बिजली की चमक होती है। यह उत्पन्न करती है:

• गर्मी– स्थानीय स्तर पर तापमान में अचानक वृद्धि होने से पॉलीमर का कार्बनीकरण हो जाता है।

• पराबैंगनी विकिरण– आणविक बंधों को तोड़ता है।

• ओजोन और नाइट्रोजन ऑक्साइड– रासायनिक रूप से इन्सुलेशन की दीवारों पर हमला करते हैं।

• इलेक्ट्रॉन बमबारी– सतह का भौतिक क्षरण करता है।

समय के साथ, रिक्त स्थान बड़ा होता जाता है और उसकी दीवारें सुचालक (कार्बनीकृत) हो जाती हैं। पीडी गतिविधि तीव्र हो जाती है। अंततः, इन्सुलेशन की पूरी मोटाई नष्ट हो जाती है, और एकपूर्ण विवरणएक शॉर्ट सर्किट होता है जिससे चिंगारी, आग या विस्फोट हो सकता है।

पहले पीडी से लेकर विफलता तक की प्रक्रिया में वोल्टेज, शून्य स्थान के आकार और सामग्री के आधार पर महीनों से लेकर वर्षों तक का समय लग सकता है।

5. आंशिक डिस्चार्ज का पता लगाना – खामोश को बोलना सिखाना

हालांकि पीडी की आवाज हमारे कानों को सुनाई नहीं देती, लेकिन यह कई ऐसे संकेत उत्सर्जित करती है जिन्हें इंजीनियर विशेष उपकरणों की मदद से पता लगा सकते हैं:

पोर्टेबल पीडी डिटेक्टरों की मदद से कर्मचारी बिजली बंद किए बिना केबल और सहायक उपकरणों को स्कैन कर सकते हैं। ये डिटेक्टर बैकग्राउंड नॉइज़ थ्रेशहोल्ड से ऊपर के सिग्नलों की तलाश करते हैं।

6. पीडी की गंभीरता का मापन

इंजीनियर तीन प्रमुख मापदंडों का उपयोग करते हैं:

• आभासी आवेश (pC – पिकोकूलॉम्ब)– प्रति डिस्चार्ज स्थानांतरित आवेश की मात्रा। अधिक आवेश = अधिक ऊर्जा। लगभग 10 pC से कम मान आमतौर पर स्वीकार्य माना जाता है; 100 pC से अधिक मान गंभीर दोषों का संकेत दे सकता है।

• चरण-समाधानित आंशिक निर्वहन (पीआरपीडी)– एक पैटर्न जो दर्शाता है कि एसी वोल्टेज चक्र के सापेक्ष डिस्चार्ज कब होते हैं। विभिन्न पैटर्न विभिन्न प्रकार के दोषों (रिक्त स्थान, कोरोना, सतही डिस्चार्ज) को प्रकट करते हैं।

• प्रति चक्र निर्वहन की संख्याबार-बार स्राव होना तेजी से बिगड़ती स्थिति का संकेत है।

नियमित परीक्षण (जैसे, वार्षिक) से यह पता लगाया जा सकता है कि पीडी स्थिर है या बढ़ रहा है।

7. आंशिक निर्वहन को रोकना

पीडी से निपटने का सबसे अच्छा तरीका इसे शुरू होने से रोकना है:

• विनिर्माण गुणवत्ता– उच्च शुद्धता वाली सामग्री, रिक्त स्थानों को दूर करने के लिए वैक्यूम डीगैसिंग, चिकनी चालक सतहें।

• उचित स्थापना– कारखाने में निर्मित तनाव नियंत्रण सहायक उपकरणों का उपयोग करते हुए, संदूषण से बचते हुए, केबल के सिरों को सावधानीपूर्वक तैयार करना।

• सही तनाव नियंत्रण– टर्मिनेशन और जॉइंट्स पर ज्यामितीय शंकु, उच्च पारगम्यता (हाई-के) परतें, या गैर-रेखीय प्रतिरोधी सामग्री का उपयोग करना।

• अति-वोल्टेज से बचनाबिजली गिरने या स्विचिंग से उत्पन्न होने वाले वोल्टेज में अचानक वृद्धि (सर्ज) कमजोर स्थिति वाले केबलों में भी पीडीए (PD) की शुरुआत कर सकती है।

मौजूदा केबलों के लिए,पीडी निगरानीइससे प्रारंभिक चेतावनी मिल सकती है। जब पीडी का पता चलता है, तो सुधारात्मक कार्रवाइयों में लोड कम करना, केबल को पुनः टर्मिनेट करना या प्रभावित हिस्से को बदलना शामिल हो सकता है।

8. वास्तविक दुनिया के परिणाम

• मामला ए:डेटा सेंटर को बिजली सप्लाई करने वाला 132 केवी का केबल सुबह 3 बजे खराब हो गया, जिससे 6 घंटे का पावर आउटेज हो गया। जांच के बाद पता चला कि पिछले 8 वर्षों में बने एक छोटे से मैन्युफैक्चरिंग गैप से पीडी गतिविधि हो रही थी। कोई नियमित पीडी परीक्षण नहीं किया गया था।

• मामला बी:एक पवन ऊर्जा संयंत्र संचालक ने अपने एरे केबलों पर ऑनलाइन पीडी मॉनिटर लगाए। 18 महीने बाद, एक मॉनिटर ने एक जोड़ पर पीडी स्तर में वृद्धि दिखाई। कर्मचारियों ने निर्धारित रखरखाव अवधि के दौरान जोड़ को बदल दिया, जिससे उत्पादन के चरम मौसम के दौरान एक बड़ी दुर्घटना टल गई।

ये कहानियां दर्शाती हैं कि पार्किंसन रोग को गंभीरता से क्यों लिया जाता है - इसे नजरअंदाज करना बहुत महंगा पड़ सकता है।

9. भविष्य: स्मार्ट पीडी मॉनिटरिंग

आधुनिक तकनीक से पीडी का पता लगाना सस्ता और स्मार्ट हो रहा है:

• स्थायी सेंसरकेबल जोड़ों या टर्मिनेशन में एम्बेडेड, जो इंटरनेट ऑफ थिंग्स (आईओटी) से जुड़े होते हैं।

• एआई-आधारित पैटर्न पहचानदोषों के प्रकारों को वर्गीकृत करने और शेष जीवन की भविष्यवाणी करने के लिए।

• स्व-संचालित सेंसरप्रेरक ऊर्जा संचयन का उपयोग करते हुए, इसमें बैटरी की आवश्यकता नहीं होती है।

• स्मार्ट ग्रिडजो उच्च पीडी गतिविधि वाले केबलों पर तनाव को कम करने के लिए स्वचालित रूप से पुन: कॉन्फ़िगर हो जाते हैं।

ये नवाचार मूक हत्यारा को एक प्रबंधनीय, पूर्वानुमानित जोखिम में बदलने का वादा करते हैं।

आंशिक डिस्चार्ज उच्च वोल्टेज केबलों का एक खामोश हत्यारा है क्योंकि यह अंतिम विफलता से पहले लगभग कोई चेतावनी नहीं देता है। फिर भी, इसके संकेत पहचाने जा सकते हैं: विद्युत स्पंदन, अल्ट्रासोनिक शोर और विद्युत चुम्बकीय उत्सर्जन। पीडी परीक्षण को नियमित स्वास्थ्य जांच के रूप में उपयोग करके, बिजली कंपनियां और औद्योगिक संचालक शुरुआती चरण में ही समस्या का पता लगा सकते हैं, मरम्मत की योजना बना सकते हैं और विनाशकारी बिजली कटौती से बच सकते हैं। उच्च वोल्टेज इंजीनियरिंग की दुनिया में, चुप्पी सोना नहीं है - यह खतरनाक है। महत्वपूर्ण बात यह है कि केबल के चीखने से पहले ही उसे सुन लिया जाए।

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