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परिचय
यह ट्यूटोरियल सबस्टेशन अर्थिंग और ग्राउंडिंग सिस्टम के डिजाइन में उपयोग की जाने वाली प्रमुख अवधारणाओं का परिचय देता है। ग्रिड पोटेंशियल राइज , टच और स्टेप वोल्टेज और करंट डिस्ट्रीब्यूशन सहित महत्वपूर्ण शब्दावली पर चर्चा की गई है।
उदाहरण के लिए किसी खराबी के दौरान अर्थिंग और ग्राउंडिंग प्रणालियों के व्यवहार को समझाया गया है।
विषयसूची
1 ग्रिड संभावित वृद्धि (जीपीआर)
चित्र 1(ए) एक सरल ग्राउंडिंग सिस्टम दिखाता है जिसमें क्षैतिज कंडक्टर (जिन्हें “मेष” या “ग्रिड” कंडक्टर भी कहा जाता है) होते हैं जो पृथ्वी की सतह से 0.5 मीटर नीचे दबे होते हैं और 3 मीटर लंबे ऊर्ध्वाधर कंडक्टर (जिन्हें “अर्थ रॉड” भी कहा जाता है) होते हैं जो क्षैतिज कंडक्टरों द्वारा बनाए गए ग्रिड से जुड़े होते हैं। क्षैतिज ग्रिड वर्गाकार होता है और इसे 4 वर्गाकार जालों में विभाजित किया जाता है।
चित्र 1(बी) सतही वोल्टेज को दर्शाता है जो पृथ्वी की सतह पर तब उत्पन्न होता है जब किसी खराबी के दौरान भू-सम्पर्कन प्रणाली को ऊर्जा प्रदान की जाती है।
जब विद्युत धारा को अर्थिंग सिस्टम के माध्यम से धरती में इंजेक्ट किया जाता है, तो धारा को एक प्रतिरोध द्वारा पूरा किया जाता है जो सीधे मिट्टी की प्रतिरोधकता पर निर्भर करता है। इस प्रतिरोध के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा के कारण, अर्थिंग सिस्टम और इससे जुड़ी सभी धातु संरचनाओं की विद्युत क्षमता बढ़ जाती है। सबस्टेशन अर्थ ग्रिड द्वारा दूरस्थ अर्थिंग पॉइंट के सापेक्ष प्राप्त की जा सकने वाली अधिकतम विद्युत क्षमता जिसे दूरस्थ पृथ्वी की क्षमता (0 वोल्ट) माना जाता है, उसे ग्रिड पोटेंशियल राइज़ (GPR) [1] कहा जाता है।
जीपीआर सीधे अर्थिंग सिस्टम द्वारा मिट्टी में इंजेक्ट किए गए करंट के परिमाण के समानुपातिक होता है। किसी दिए गए इंजेक्शन करंट के लिए, जीपीआर सीधे मिट्टी की प्रतिरोधकता के समानुपातिक होता है। इसलिए, अर्थिंग सिस्टम को डिज़ाइन करते समय मिट्टी की प्रतिरोधकता के विश्वसनीय माप होना और मिट्टी के गुणों का पता लगाने के लिए सबस्टेशन साइट पर उन्हें बनाना बहुत महत्वपूर्ण है। अर्थिंग सिस्टम के प्रदर्शन को सटीक रूप से मॉडल करने के लिए यह आवश्यक है।
किसी दिए गए फॉल्ट करंट के लिए, GPR ग्रिड के क्षेत्रफल के लगभग व्युत्क्रमानुपाती होता है। ध्यान दें कि ग्रिड का आकार और गहराई भी कुछ हद तक GPR को प्रभावित करती है।
चित्र 1 में दर्शाए गए ग्रिड के लिए GPR 2220 V है और अधिकतम सतही वोल्टेज, जो हमेशा GPR से कम होता है, 2060 V है।
चित्र 1 – उदाहरण प्रणाली और सतह वोल्टेज प्लॉट
2 स्पर्श और चरण वोल्टेज
चित्र 1 दर्शाता है कि पृथ्वी की सतह की क्षमता GPR से कम है और बहुत भिन्न होती है। ग्रिड कंडक्टर के ठीक ऊपर के बिंदुओं पर, पृथ्वी की सतह की क्षमता GPR के सबसे करीब होती है; दूसरी ओर, ग्रिड मेश के बीच में संभावित गिरावट होती है और GPR और पृथ्वी की सतह की क्षमता के बीच का अंतर इन केंद्र बिंदुओं पर अधिकतम होता है। इसका मतलब यह है कि एक व्यक्ति जो जाल के केंद्र में खड़ा है और किसी भी धातु संरचना से संपर्क करता है जो पृथ्वी प्रणाली से जुड़ी है, वह उच्च स्पर्श वोल्टेज के अधीन होगा।
ध्यान दें कि " स्पर्श वोल्टेज " अर्थिंग सिस्टम और किसी भी पृथ्वी सतह स्थान के बीच विद्युत क्षमता में अंतर है, जहां एक व्यक्ति एक सक्रिय धातु संरचना (पृथ्वी प्रणाली के समान क्षमता पर माना जाता है) से संपर्क करते समय खड़ा हो सकता है [1]।
चित्र 2 (ए) में दिया गया प्लॉट ग्रिड के अंदर और ग्रिड से 1 मीटर दूर तक के स्पर्श वोल्टेज को प्रदर्शित करता है। अधिकतम स्पर्श वोल्टेज आमतौर पर ग्रिड के कोनों पर होता है क्योंकि परिधि कंडक्टरों पर सबसे अधिक रिसाव धाराएँ मौजूद होती हैं (रिसाव धारा प्लॉट प्राप्त करना इसे दिखाने का एक तरीका है)।
जैसा कि चित्र 1 और चित्र 2 (बी) में दिखाया गया है, अर्थिंग सिस्टम परिधि के बाहर खड़ी संभावित ढाल के परिणामस्वरूप दो पृथ्वी सतह स्थानों के बीच एक महत्वपूर्ण संभावित अंतर दिखाई दे सकता है, जहां एक व्यक्ति के पैर स्थित हैं। आम तौर पर यह माना जाता है कि एक व्यक्ति का कदम 1 मीटर से अधिक नहीं होगा और इसलिए " स्टेप वोल्टेज " को 1 मीटर की दूरी पर स्थित दो पृथ्वी सतह बिंदुओं के बीच संभावित अंतर के रूप में परिभाषित किया जाता है।
स्टेप वोल्टेज लेवल आमतौर पर टच वोल्टेज से बहुत कम होते हैं। इसलिए, आम तौर पर अगर किसी डिज़ाइन के लिए सुरक्षित टच वोल्टेज हासिल किया जा सकता है तो स्टेप वोल्टेज कोई मुद्दा नहीं होना चाहिए।
चित्र 2 – दो-आयामों में स्पर्श और चरण वोल्टेज प्लॉट
स्पर्श और चरण वोल्टेज, जी.पी.आर. की तरह, पृथ्वी में इंजेक्ट किए गए करंट के सीधे आनुपातिक होते हैं। इसके अलावा, किसी दिए गए इंजेक्शन करंट और ग्रिड अनुपात के दिए गए सेट के लिए, स्पर्श और चरण वोल्टेज पृथ्वी की विद्युत प्रतिरोधकता के सीधे आनुपातिक होते हैं।
अर्थिंग सिस्टम के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए, जीपीआर और फॉल्ट स्थितियों के दौरान होने वाले टच और स्टेप वोल्टेज की तुलना अधिकतम स्वीकार्य मूल्यों से की जाती है जिन्हें अधिकतम स्वीकार्य या सहनीय वोल्टेज सीमा के रूप में भी जाना जाता है। ये सुरक्षित सीमाएँ IEC और IEEE मानक विधियों [1], [2] के अनुसार प्राप्त की जाती हैं।
उस पृष्ठ को देखें जो स्पर्श और चरण वोल्टेज सीमा की गणना करने का तरीका बताता है।
यह निर्धारित करने के लिए कि डिज़ाइन सुरक्षित है या नहीं, सुरक्षित सीमाओं की तुलना वास्तविक स्पर्श और चरण वोल्टेज से की जाती है। सुरक्षित डिज़ाइन प्राप्त करने के लिए दो मुख्य दृष्टिकोण हैं:
- सबस्टेशन के अंदर और उसकी परिधि के आसपास किसी भी बिंदु पर दिखने वाले वास्तविक स्पर्श और स्टेप वोल्टेज को कम करें (या दिखाएं) जो सुरक्षित सीमा से नीचे हैं।
सबस्टेशन के अंदर और बाहर की सतह पर कुचली हुई चट्टान या डामर की एक अतिरिक्त सतह परत जोड़कर स्वीकार्य सीमा को बढ़ाएं।
3 दोष धारा वितरण
जब किसी सबस्टेशन के पास आकस्मिक विद्युतीकरण या "पृथ्वी दोष" होता है, तो दोषपूर्ण चरण कंडक्टर से बड़ी मात्रा में धारा प्रवाहित होती है और सभी उपलब्ध प्रवाहकीय पथों के माध्यम से बिजली स्रोत में वापस लौटती है (चित्र 3 देखें)।
चित्र 3 में ओवरहेड ट्रांसमिशन लाइन के माध्यम से जुड़े दो सबस्टेशनों के लिए फॉल्ट धाराओं का प्रवाह दिखाया गया है, यदि सबस्टेशन A के पास कोई फॉल्ट होता है। तीर फॉल्ट करंट के प्रवाह की दिशा को दर्शाते हैं। यहाँ एक वीडियो ट्यूटोरियल है जो काम किए गए उदाहरणों के साथ फॉल्ट करंट वितरण को समझाता है ।
किसी दोष के दौरान कुल दोष धारा का एक भाग निम्नलिखित पथों से शक्ति (दोष धारा) स्रोत की ओर वापस लौटता है:
- अर्थ वायर : फॉल्ट करंट का एक हिस्सा फॉल्ट साइट से पावर सोर्स तक पूरी तरह से अर्थ वायर (अगर वे मौजूद हैं) के ज़रिए बहता है। फॉल्ट करंट का एक और हिस्सा अर्थ वायर की लंबाई के साथ बहता है और फिर इसे विभिन्न अर्थ पथों जैसे ट्रांसमिशन टावर अर्थ या फॉल्ट के सबसे नज़दीकी सबस्टेशन के अलावा अन्य सबस्टेशन के अर्थिंग सिस्टम द्वारा अर्थ में इंजेक्ट किया जाता है।
- सबस्टेशन अर्थिंग सिस्टम : फॉल्ट करंट का एक और हिस्सा उस सबस्टेशन के अर्थिंग सिस्टम द्वारा पृथ्वी में इंजेक्ट किया जाता है जिसके पास फॉल्ट हो रहा है। वहां से, यह पृथ्वी के माध्यम से बिजली स्रोत के अर्थिंग सिस्टम में प्रवाहित होता है, फिर बिजली स्रोत के अर्थिंग सिस्टम के माध्यम से, जनरेटर या ट्रांसफॉर्मर में प्रवाहित होता है जो फॉल्ट करंट की आपूर्ति कर रहा है।
- सहायक अर्थिंग सिस्टम : यदि सबस्टेशन में सबस्टेशन साइट पर मौजूद अर्थिंग सिस्टम के अलावा कोई और अर्थिंग सिस्टम है, तो फॉल्ट करंट का एक हिस्सा इस अतिरिक्त अर्थिंग सिस्टम में डायवर्ट हो जाएगा। ध्यान दें कि बिल्डिंग के मजबूत कंक्रीट फ़्लोर में लगी सरिया को सहायक अर्थिंग सिस्टम माना जा सकता है, जैसा कि रिमोट अर्थ को माना जा सकता है।
सबस्टेशन अर्थिंग सिस्टम में इंजेक्ट किए गए फॉल्ट करंट के हिस्से को आमतौर पर ग्रिड करंट कहा जाता है, जो अर्थिंग सिस्टम में संभावित वृद्धि का कारण बनता है।
प्रत्येक पथ के साथ प्रवाहित होने वाली दोष धारा की मात्रा सीधे उनके सापेक्ष प्रतिबाधा पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, यदि पृथ्वी के तार कम प्रतिबाधा प्रदान करते हैं और दोषपूर्ण सबस्टेशन और बिजली स्रोत के बीच बहुत अधिक दूरी नहीं तय करते हैं, तो वे दोष धारा का अधिक अनुपात ले जाने की प्रवृत्ति रखते हैं, जबकि वे लंबे और उच्च प्रतिबाधा वाले होते हैं। इसी तरह, यदि सबस्टेशन अर्थिंग सिस्टम में बहुत कम प्रतिबाधा है, तो यह उच्च प्रतिबाधा की तुलना में दोष धारा का बहुत अधिक अनुपात ले जाएगा।
ज़्यादातर मामलों में ग्रिड करंट, स्रोत द्वारा प्रदान किए जाने वाले कुल फॉल्ट करंट से बहुत कम होता है। इसलिए, डिज़ाइन चरण के दौरान फॉल्ट करंट वितरण का विश्लेषण करना सार्थक है, हालाँकि प्रवाहकीय पथों के बारे में अतिरिक्त जानकारी की आवश्यकता होती है।
4 जीपीआर को कम करने के लिए डिजाइन
अर्थिंग सिस्टम को इस तरह से डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि जीपीआर 5000 वोल्ट से अधिक न हो और यह मुख्य रूप से उपकरणों की सुरक्षा के लिए है [3]।
जी.पी.आर. को कम करने के लिए ग्रिड प्रतिरोध को कम करना आवश्यक है और यह सबसे प्रभावी रूप से या तो ग्रिड के आकार (द्वारा कवर किए गए क्षेत्र) को बढ़ाकर या कम प्रतिरोधकता वाली निचली मिट्टी की परतों में संचालित छड़ों को जोड़कर प्राप्त किया जा सकता है। ग्रिड के अंदरूनी हिस्से में कंडक्टर जोड़कर जी.पी.आर. को कुछ हद तक कम किया जा सकता है।
तालिका 1 में चार सरल अर्थिंग सिस्टम के लिए सेफग्रिड अर्थिंग सॉफ्टवेयर से परिकलित परिणाम दिखाए गए हैं। इन अर्थिंग सिस्टम में 0.5 मीटर गहराई में दबी 20 मीटर x 20 मीटर वर्गाकार जाली होती है, जिसमें 3 मीटर लंबाई की छड़ें जोड़ी जाती हैं। अर्थिंग सिस्टम और कंडक्टर क्रॉस-सेक्शन क्षेत्रों में इंजेक्ट की गई फॉल्ट धाराएं क्रमशः 1000 ए और 70 मिमी 2 हैं। प्रतिरोधकता 100 Ω.m का एक समान मृदा मॉडल माना जाता है।
केस 1 से शुरू करके क्रॉस के रूप में स्थापित 2 अतिरिक्त 20 मीटर लंबे मेश कंडक्टर जोड़ने पर, GPR 6.37% कम हो जाता है। यदि केस 3 के ग्रिड को बनाने के लिए 6 और 20 मीटर लंबे कंडक्टर जोड़े जाते हैं, जिसमें कुल 25 मेश होते हैं, तो GPR 14.1% कम हो जाता है।
ग्रिड में आंतरिक कंडक्टर जोड़ना उसके आकार को बढ़ाने से कम प्रभावी है। केस 4 से पता चलता है कि केवल आकार को 20 मीटर से 25 मीटर तक बढ़ाने से GPR 16.78% कम हो जाता है।
ध्यान दें कि ग्रिड प्रतिरोध को कम करने से ग्रिड धारा में वृद्धि होगी, जिसके परिणामस्वरूप GPR में थोड़ी कमी आएगी, बशर्ते कि धारा में कोई परिवर्तन न हो।
5 स्पर्श और चरण वोल्टेज को कम करने के लिए डिज़ाइन
अर्थिंग सिस्टम को इस तरह से डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि किसी भी फॉल्ट के दौरान सबस्टेशन परिधि के भीतर किसी भी बिंदु पर टच वोल्टेज खतरनाक न हो। चूँकि टच वोल्टेज पृथ्वी की सतह पर एक बिंदु और सबस्टेशन अर्थिंग सिस्टम के बीच संभावित अंतर है, इसलिए आदर्श स्थिति यह है कि पृथ्वी की सतह का संभावित सबस्टेशन GPR के करीब हो।
4 मेश ग्रिड के लिए सतह वोल्टेज और स्पर्श वोल्टेज प्लॉट क्रमशः चित्र 4 (ए) और (बी) प्लॉट में दिखाए गए हैं। सतह वोल्टेज प्लॉट में 4 घाटियाँ 4 मेश के केंद्रों के अनुरूप हैं और वे बिंदु हैं जहाँ सबसे अधिक स्पर्श क्षमताएँ मौजूद हैं। इस ग्रिड के लिए अधिकतम स्पर्श वोल्टेज 642 V है।
चित्र 4 – 4-मेष ग्रिड के लिए सतह और स्पर्श वोल्टेज प्लॉट
चित्र 5 में उसी ग्रिड के लिए सतही वोल्टेज और स्पर्श वोल्टेज के प्लॉट दिखाए गए हैं, लेकिन इसमें 25 मेश हैं। मेश की संख्या में वृद्धि के कारण घाटियाँ बहुत उथली हो जाती हैं। इसलिए अधिकतम स्पर्श वोल्टेज बहुत कम हो जाते हैं। इस ग्रिड के लिए अधिकतम स्पर्श वोल्टेज 391 V है।
चित्र 5 – 25-मेष ग्रिड के लिए सतह और स्पर्श वोल्टेज प्लॉट
कुछ बिंदु पर, ग्रिड कंडक्टरों को जोड़ने से प्राप्त सुधार महत्वहीन हो जाता है, चित्र 5 में, यह पहले से ही स्पष्ट है कि घाटियों को उथला बनाने से बहुत अधिक सुधार प्राप्त नहीं होगा क्योंकि स्पर्श क्षमता पहले से ही पूरे ग्रिड क्षेत्र में लगभग समान है। इस मामले में, यदि सुधार अभी भी आवश्यक है, तो जीपीआर को स्वयं कम किया जाना चाहिए, उदाहरण के लिए, अर्थिंग सिस्टम के आकार को बढ़ाकर।
यदि स्पर्श वोल्टेज सुरक्षित सीमा के भीतर हैं तो सबस्टेशन क्षेत्र के भीतर स्टेप वोल्टेज आमतौर पर कोई समस्या नहीं है। न केवल सबस्टेशन क्षेत्र के भीतर स्टेप वोल्टेज स्पर्श वोल्टेज से छोटे होते हैं, बल्कि मनुष्य स्पर्श वोल्टेज की तुलना में उच्च स्टेप वोल्टेज को भी सहन कर लेते हैं।
स्टेप वोल्टेज आमतौर पर सबस्टेशन की परिधि के आसपास ही चिंता का विषय होते हैं, जहाँ आमतौर पर एक खड़ी धरती की सतह संभावित ढाल मौजूद होती है। एक सामान्य नियम के रूप में, संभावित ढाल की ढलान लगभग अर्थिंग सिस्टम के आकार के व्युत्क्रमानुपाती होती है, इसलिए स्टेप पोटेंशियल बड़े वाले की तुलना में छोटे अर्थिंग सिस्टम के लिए अधिक समस्या पेश करने के लिए उत्तरदायी होते हैं। अर्थिंग सिस्टम का आकार बढ़ाना स्टेप वोल्टेज को कम करने का एक प्रभावी तरीका है।
ग्रिड के अंदरूनी हिस्से में टच वोल्टेज कम होने के बावजूद, सबस्टेशन के किनारे पर टच वोल्टेज अभी भी बहुत अधिक है। सबस्टेशन के बाहर कर्मियों और उपकरणों की सुरक्षा के लिए, टच वोल्टेज को कम करने के लिए मुख्य 20 मीटर × 20 मीटर अर्थिंग ग्रिड से 1 मीटर आगे एक दफन ग्रेडिंग रिंग (IEEE मानक 80 में "परिधि कंडक्टर" के रूप में संदर्भित) जोड़ा जा सकता है।
चित्र 6 में ग्रेडिंग रिंग के बिना स्पर्श और स्टेप वोल्टेज दिखाए गए हैं। अधिकतम स्पर्श वोल्टेज 767 V है। सबस्टेशन की परिधि के साथ स्टेप वोल्टेज भी स्वीकार्य नहीं हैं।
चित्र 6 – ग्रेडिंग रिंग के बिना स्पर्श और चरण वोल्टेज 2D प्लॉट
चित्र 7 में ग्रेडिंग रिंग के साथ टच और स्टेप वोल्टेज को मुख्य ग्रिड के समान गहराई में दर्शाया गया है। ग्रेडिंग रिंग की स्थापना से टच और स्टेप वोल्टेज में उल्लेखनीय कमी आती है। अधिकतम टच वोल्टेज घटकर 425 V हो जाता है और सबस्टेशन की परिधि के साथ स्टेप वोल्टेज भी लगभग 50 V तक कम हो जाता है, जबकि ग्रेडिंग रिंग के बिना यह 200 V होता है।
चित्र 7 ग्रेडिंग रिंग के साथ स्पर्श वोल्टेज 2D प्लॉट
6 वोल्टेज पर मृदा प्रतिरोधकता संरचना का प्रभाव
वास्तविक सबस्टेशन साइट के लिए, मिट्टी की प्रतिरोधकता संरचना आम तौर पर एक समान नहीं होती है। अधिकांश साइटों के लिए एक बहुपरत मिट्टी मॉडल अर्थिंग सिस्टम के विद्युत प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए अधिक यथार्थवादी और सटीक है।
इस खंड में हम एक साधारण दो-परत वाली मिट्टी के लिए ऊपरी और निचली परत की प्रतिरोधकता में अंतर के सतही वोल्टेज पर प्रभावों की जांच करते हैं। अधिकांश मिट्टी संरचनाओं के लिए 3 से 5 परतों के बीच के मॉडल की आवश्यकता होती है।
विशिष्ट दो-परत मृदा मॉडल हैं:
- उच्च-पर-निम्न मॉडल (शीर्ष परत प्रतिरोधकता निचली परत प्रतिरोधकता से अधिक है)
- निम्न-पर-उच्च मॉडल (निचली परत की प्रतिरोधकता शीर्ष परत की प्रतिरोधकता से अधिक होती है)
स्पर्श और चरण वोल्टेज पर उच्च-पर-निम्न और निम्न-पर-उच्च मृदा के विभिन्न प्रभावों को प्रदर्शित करने के लिए, छड़ों के बिना एक सरल 20 मीटर × 20 मीटर भू-सम्बन्धी ग्रिड का उपयोग किया जाता है।
चित्र 8 उच्च-पर-निम्न मृदा मॉडल के साथ सतही वोल्टेज दिखाता है जिसमें शीर्ष-परत मृदा की प्रतिरोधकता 1.5 मीटर की गहराई के साथ 500 Ω.m है और निचली-परत मृदा प्रतिरोधकता 50 Ω.m है। अधिकतम सतही वोल्टेज 3595 V है। उच्च-पर-निम्न मॉडल के लिए उच्च प्रतिरोधकता परत की शीर्ष परत में प्रवेश करने वाली दोष धारा निम्न प्रतिरोधकता की निचली परत में भागना चाहती है।
चित्र 8 – उच्च-पर-निम्न मृदा मॉडल के सतही वोल्टेज प्लॉट
चित्र 9 निम्न-पर-उच्च मृदा मॉडल के साथ सतही वोल्टेज दिखाता है जिसमें शीर्ष-परत मृदा की प्रतिरोधकता 1.5 मीटर की गहराई के साथ 50 Ω.m है और निचली-परत मृदा प्रतिरोधकता 500 Ω.m है। निचली-परत मृदा की अधिक प्रतिरोधकता गहरी मृदा परतों में प्रवाहित होने वाली धारा को बाधित करती है जिससे सतही वोल्टेज बढ़ जाती है। निम्न-पर-उच्च मृदा मॉडल का अधिकतम सतही वोल्टेज 5525 V तक पहुँच जाता है।
चित्र 9 – निम्न-पर-उच्च मृदा मॉडल के सतही वोल्टेज प्लॉट
निचली परत की प्रतिरोधकता का ग्रिड प्रतिरोध और ग्रिड संभावित वृद्धि पर शीर्ष परत की तुलना में सबसे अधिक प्रभाव होगा (उनकी सापेक्ष मोटाई के कारण - निचली परत की मोटाई अनंत गहराई तक फैली हुई है)। इसलिए, कम प्रतिरोधकता वाली निचली परत के परिणामस्वरूप कम समग्र ग्रिड प्रतिरोध और GPR होगा - यह लाभ है। हालाँकि, यदि मृदा प्रतिरोधकता मॉडल उच्च-पर-निम्न है, तो सतह वोल्टेज प्रोफ़ाइल में तीव्र भिन्नताओं के कारण स्पर्श वोल्टेज निम्न-पर-उच्च की तुलना में बहुत अधिक हो सकता है।
7 सुरक्षा में सुधार के लिए छड़ों का उपयोग
1. निकटता प्रभाव को ध्यान में रखते हुए छड़ों को अलग करें
भू-सम्बन्धी प्रणाली में स्थापित छड़ें प्रदर्शन में सुधार ला सकती हैं, लेकिन प्रभावी होने के लिए छड़ों के बीच पर्याप्त दूरी होना आवश्यक है।
जैसा कि चित्र 10 में दिखाया गया है, एक खंड का क्षेत्र आसन्न खंडों को प्रभावित करेगा और इसके विपरीत - दोष धारा को नष्ट करने की उनकी क्षमता को कम करता है, जिसे निकटता प्रभाव कहा जाता है। कई ऊर्ध्वाधर छड़ों को एक साथ रखना $/Ω के संदर्भ में उतना फायदेमंद नहीं है जितना कि कम छड़ों को उचित रूप से दूरी पर रखने से प्राप्त किया जा सकता है।
इस घटना को दर्शाने के लिए चित्र 11 में दिखाए गए एक सरल ग्रिड को प्रत्येक कोने पर 5 मीटर की 4 छड़ों के साथ बनाया गया है। छड़ों को 1, 2, 3, 4, 5, 7.5, 10 और 20 मीटर से अलग किया जाता है। ग्रिड (क्षैतिज) कंडक्टरों को इन्सुलेट किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि परिणाम केवल छड़ों के अंतर से प्रभावित हों।
चित्र 12 में छड़ों के बीच की दूरी में परिवर्तन के साथ ग्रिड प्रतिबाधा को दर्शाया गया है। ध्यान दें कि छड़ों की लंबाई तक अलग करने से समग्र प्रतिरोध काफी कम हो जाता है। इसलिए, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि छड़ों को एक छड़ की लंबाई से अधिक दूरी पर अलग करने की आवश्यकता है।
इसलिए, सामान्य तौर पर छड़ों के प्रभावी होने के लिए उनके बीच कम से कम लंबाई का अंतर होना चाहिए। उदाहरण के लिए, 5 मीटर लंबाई वाली छड़ों के बीच कम से कम 5 मीटर का अंतर होना चाहिए।
Ⅱ. मिट्टी की विशेषताओं के अनुसार छड़ों का प्रभावी ढंग से उपयोग करना
कुछ मामलों में वोल्टेज कम करने के लिए छड़ों का उपयोग कम प्रभावी हो सकता है।
तालिका 2 विभिन्न मृदा मॉडलों के लिए छड़ों के साथ और बिना छड़ों के अर्थिंग सिस्टम की ग्रिड प्रतिबाधा को दर्शाती है। छड़ों की स्थापना से ग्रिड प्रतिबाधा कम हो जाती है, विशेष रूप से उच्च-पर-निम्न मृदा मॉडल के लिए।
उच्च-पर-निम्न मृदा मॉडल के लिए छड़ें जोड़ने के बाद ग्रिड प्रतिबाधा 86.14% कम हो जाती है, जबकि निम्न-पर-उच्च मृदा मॉडल पर छड़ों का उपयोग बहुत प्रभावी नहीं है (24.53% की कमी) क्योंकि धाराएँ ऊपरी मृदा परत में ही रहती हैं। निम्न-पर-उच्च मृदा मॉडल के लिए काउंटरपॉइज़ (क्षैतिज कंडक्टर जो आमतौर पर कोनों पर ग्रिड से बाहर की ओर बढ़ते हैं) स्थापित करके इस समस्या का समाधान किया जा सकता है क्योंकि इससे अर्थिंग ग्रिड द्वारा कवर किए गए क्षेत्र में वृद्धि होती है। अर्थिंग ग्रिड द्वारा कवर किए गए क्षेत्र को बढ़ाने से हमेशा प्रदर्शन में सुधार होगा।
संदर्भ
[1] “एसी सबस्टेशन अर्थिंग में सुरक्षा के लिए आईईईई गाइड,” आईईईई मानक 80-2013।
[2] “मानव और पशुधन पर करंट का प्रभाव – सामान्य पहलू।” आईईसी 60479-1:2018।
[3] “सबस्टेशन ग्राउंडिंग सिस्टम की स्वीकार्य ग्राउंड संभावित वृद्धि की अधिकतम सीमा।” IEEE ट्रांजेक्शन ऑन इंडस्ट्रियल एप्लीकेशन (वॉल्यूम 51, अंक 6, 2015)।
