गैसीय मीडिया की विद्युत शक्ति में सुधार के लिए तरीके

बिजली की सुविधाओं के आकार को कम करने के लिए, यह हमेशा उम्मीद की जाती है कि वायु अंतर की लंबाई या इन्सुलेशन दूरी यथासंभव छोटी होगी। इस उद्देश्य के लिए, गैस माध्यम की विद्युत शक्ति में सुधार के लिए उपाय किए जाने चाहिए। व्यावहारिक दृष्टिकोण से, हवा के अंतर के ब्रेकडाउन वोल्टेज को बढ़ाने के दो तरीके हैं: एक यह है कि इसे संभव के रूप में समान बनाने के लिए वायु अंतराल में विद्युत क्षेत्र वितरण में सुधार करना है; दूसरा गैस माध्यम में आयनीकरण प्रक्रिया को कमजोर या दबाने की कोशिश करना है। विशिष्ट तरीके हैं:

1। विद्युत क्षेत्र वितरण में सुधार करने के लिए इलेक्ट्रोड के आकार में सुधार करें

अधिक समान विद्युत क्षेत्र वितरण, वायु अंतर की औसत ब्रेकडाउन क्षेत्र शक्ति उतनी ही अधिक होगी। इसलिए, हवा के अंतर में अधिकतम विद्युत क्षेत्र की ताकत को कम किया जा सकता है, विद्युत क्षेत्र वितरण में सुधार किया जा सकता है, और इलेक्ट्रोड के आकार में सुधार (इलेक्ट्रोड के वक्रता त्रिज्या को बढ़ाते हुए, इलेक्ट्रोड की सतह पर बालों और तेज कोनों को समाप्त करने, आदि) को बढ़ाकर हवा के अंतर के टूटने वाले वोल्टेज को बढ़ाया जा सकता है।

इलेक्ट्रोड के वक्रता त्रिज्या को बढ़ाने के लिए परिरक्षण का उपयोग करना एक सामान्य विधि है। एक उदाहरण के रूप में सबसे खराब विद्युत शक्ति के साथ "रॉड-प्लेट" एयर गैप लेना, यदि रॉड पोल के अंत में एक उपयुक्त व्यास के साथ एक धातु की गेंद स्थापित की जाती है, तो हवा के अंतराल के टूटने वाले वोल्टेज को प्रभावी ढंग से बढ़ाया जा सकता है।

कई उच्च-वोल्टेज विद्युत उपकरणों के उच्च-वोल्टेज आउटलेट्स (जैसे कि उच्च-वोल्टेज बुशिंग गाइड रॉड ऑफ पावर इक्विपमेंट के ऊपरी छोर) में तेज आकृतियाँ होती हैं, और परिरक्षण कवर को अक्सर आउटलेट के पास अंतरिक्ष में अधिकतम क्षेत्र की शक्ति को कम करने और कोरोना इंसेप्शन वोल्टेज को बढ़ाने के लिए आवश्यक होता है। परिरक्षण कवर के आकार और आकार को चुना जाना चाहिए ताकि इसकी कोरोना इंसेप्शन वोल्टेज जमीन पर डिवाइस के अधिकतम काम करने वाले वोल्टेज से अधिक हो। सबसे सरल परिरक्षण कवर निश्चित रूप से एक गोलाकार परिरक्षण पोल है।

कोरोना इंसेप्शन वोल्टेज को बढ़ाने के लिए अल्ट्रा-हाई वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनों पर विद्युत क्षेत्र वितरण में सुधार करने के लिए परिरक्षण सिद्धांत को लागू करने के उदाहरण शामिल हैं: अल्ट्रा-हाई वोल्टेज लाइनों के इन्सुलेटर स्ट्रिंग्स पर स्थापित सुरक्षात्मक फिटिंग (बराबरी के छल्ले), और अल्ट्रा-हाई वोल्टेज लाइनों पर उपयोग किए जाने वाले विस्तारित व्यास कंडक्टर।

2। विद्युत क्षेत्र वितरण में सुधार करने के लिए अंतरिक्ष चार्ज का उपयोग करना

चूंकि कोरोना डिस्चार्ज होने से पहले होना चाहिए, क्योंकि बेहद असमान विद्युत क्षेत्र का वायु अंतर टूट गया है, कुछ शर्तों के तहत, डिस्चार्ज द्वारा उत्पन्न अंतरिक्ष आवेश का उपयोग हवा के अंतर के ब्रेकडाउन वोल्टेज को बढ़ाने के लिए अंतरिक्ष में विद्युत क्षेत्र वितरण को समायोजित करने और सुधारने के लिए भी किया जा सकता है। "वायर-प्लेट" और "वायर-वायर" एयर गैप्स को उदाहरण के रूप में लेते हुए, जब तार का व्यास एक निश्चित हद तक कम हो जाता है, तो हवा के अंतराल की बिजली आवृत्ति टूटने वाले वोल्टेज वायर व्यास की कमी के साथ बढ़ जाएगी, जिसके परिणामस्वरूप तथाकथित "पतली तार प्रभाव" होता है। कारण यह है कि पतले तार के कोरोना डिस्चार्ज द्वारा गठित समान अंतरिक्ष चार्ज परत हवा के अंतराल में विद्युत क्षेत्र वितरण में सुधार कर सकती है, जिसके परिणामस्वरूप ब्रेकडाउन वोल्टेज में वृद्धि हुई है; जब तार का व्यास बड़ा होता है, क्योंकि तार की सतह बिल्कुल चिकनी नहीं हो सकती है, कोरोना और ब्रश के आकार का डिस्चार्ज कुछ हिस्सों में दिखाई देगा, इससे पहले कि समग्र समग्र कोरोना पूरी सतह पर होती है, इसलिए इसका ब्रेकडाउन वोल्टेज "रॉड-प्लेट" या "रॉड-रॉड" एयर गैप के समान है।

3। बाधाओं का उपयोग

चूंकि वायु अंतराल में विद्युत क्षेत्र वितरण और गैस डिस्चार्ज की विकास प्रक्रिया हवा के अंतरिक्ष में चार्ज किए गए कणों के उत्पादन, आंदोलन और वितरण से निकटता से संबंधित है, हवा के अंतराल में एक उपयुक्त आकार और स्थिति के साथ एक बाधा को रखना जो चार्ज कणों के आंदोलन में बाधा डाल सकता है और स्थानिक चार्ज वितरण को समायोजित कर सकता है, जो गैस माध्यम की विद्युत शक्ति में सुधार करने के लिए एक प्रभावी तरीका भी है।

बाधा इन्सुलेट सामग्री से बना है, लेकिन इसका अपना इन्सुलेशन प्रदर्शन महत्वपूर्ण नहीं है। क्या महत्वपूर्ण है इसकी सीलिंग (चार्ज किए गए कणों को ब्लॉक करने की क्षमता)। यह आम तौर पर कोरोना गैप में स्थापित होता है, और इसकी सतह विद्युत लाइनों के लंबवत होती है।

बाधा का प्रभाव कोरोना इलेक्ट्रोड के समान संकेत के अंतरिक्ष आवेश पर निर्भर करता है जो इसे ब्लॉक करता है, ताकि कोरोना इलेक्ट्रोड और बाधा के बीच स्थानिक विद्युत क्षेत्र की ताकत कम हो सकती है, जिससे पूरे वायु अंतराल की विद्युत क्षेत्र वितरण होता है। यद्यपि इस समय बाधा और अन्य इलेक्ट्रोड के बीच स्थानिक विद्युत क्षेत्र की ताकत बढ़ जाती है, लेकिन इसका विद्युत क्षेत्र का आकार दो फ्लैट इलेक्ट्रोड के बीच समान विद्युत क्षेत्र की तरह अधिक हो जाता है, इसलिए पूरे वायु अंतराल की विद्युत शक्ति में सुधार होता है।

बैरियर एयर गैप के ब्रेकडाउन वोल्टेज का अवरोध की स्थापना की स्थिति के साथ बहुत कुछ है। यदि यह एक "स्टिक-स्टिक" एयर गैप है, तो दोनों इलेक्ट्रोड में कोरोना डिस्चार्ज होगा, इसलिए परिणाम प्राप्त करने के लिए दोनों इलेक्ट्रोड के पास बाधा स्थापित की जानी चाहिए।

आवेग वोल्टेज के तहत, बाधा का प्रभाव छोटा होता है क्योंकि बाधा पर संचित स्थानिक चार्ज इस समय कम होता है।

जाहिर है, बैरियर को वर्दी या थोड़ा गैर-समान विद्युत क्षेत्र के मामले में भूमिका निभाना मुश्किल है।

4। उच्च हवा के दबाव का उपयोग करें

सामान्य दबाव में हवा की विद्युत शक्ति अपेक्षाकृत कम है, लगभग 3 0 kv/cm। यहां तक ​​कि अगर बिजली के क्षेत्र को यथासंभव सुधारने के लिए उपरोक्त उपाय किए जाते हैं, तो औसत ब्रेकडाउन क्षेत्र की ताकत इस सीमा से अधिक नहीं हो सकती है। यह देखा जा सकता है कि सामान्य दबाव में हवा की विद्युत शक्ति सामान्य ठोस और तरल मीडिया की तुलना में बहुत कम है। हालांकि, यदि हवा संपीड़ित है और दबाव 0.1mpa (1ATM) से बहुत अधिक है, तो इसकी विद्युत शक्ति में भी काफी सुधार किया जा सकता है। यह मुख्य रूप से है क्योंकि हवा के दबाव को बढ़ाने से इलेक्ट्रॉनों की मुक्त पथ लंबाई बहुत कम हो सकती है, जिससे आयनीकरण प्रक्रिया को कमजोर और बाधित किया जा सकता है। यदि उच्च दबाव का उपयोग करते समय हवा को कुछ उच्च विद्युत शक्ति गैसों (जैसे सल्फर हेक्सफ्लोराइड) द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है, तो बेहतर परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं।

5। उच्च विद्युत शक्ति गैस का उपयोग करें

कई गैसों में, कुछ अत्यधिक इलेक्ट्रोनगेटिव गैसें जिनमें हैलोजन तत्व [जैसे कि सल्फर हेक्सफ्लुओराइड और फ्रेओन में विशेष रूप से उच्च विद्युत शक्ति (हवा की तुलना में बहुत अधिक) होती है, इसलिए उन्हें उच्च विद्युत शक्ति गैसें कहा जा सकता है। हवा को बदलने के लिए इन गैसों का उपयोग करना निश्चित रूप से हवा की खाई के ब्रेकडाउन वोल्टेज को बढ़ा सकता है, और यहां तक ​​कि ऐसी कुछ गैसों को हवा में मिलाने से इसकी विद्युत शक्ति में काफी वृद्धि हो सकती है।

यह बताया जाना चाहिए कि इस प्रकार की गैस को इंजीनियरिंग में व्यावहारिक रूप से लागू करने के लिए, यह पूरी तरह से अपनी उच्च विद्युत शक्ति पर भरोसा करने के लिए पर्याप्त नहीं है। उन्हें कुछ अन्य आवश्यकताओं को भी पूरा करना होगा, जैसे: ① कम द्रवीकरण तापमान (ताकि उच्च गैस दबाव का उपयोग एक ही समय में किया जा सके); ② अच्छी रासायनिक स्थिरता, गैस में डिस्चार्ज होने पर विषाक्त पदार्थों को विघटित करना, जलाना या विस्फोट करना और विषाक्त पदार्थों का उत्पादन नहीं करना आसान नहीं है; ③ उत्पादन करना बहुत मुश्किल नहीं है और बहुत महंगा नहीं है।

बहुत कम गैसें हैं जो एक ही समय में उपरोक्त सभी आवश्यकताओं को पूरा कर सकती हैं। वर्तमान में, इंजीनियरिंग में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली एकमात्र उच्च विद्युत शक्ति गैस SF6 और इसकी मिश्रित गैस है। अपनी उच्च विद्युत शक्ति के अलावा, SF6 गैस में उत्कृष्ट चाप बुझाने की क्षमता भी है और अन्य संबंधित तकनीकी गुण भी काफी अच्छे हैं। विभिन्न बिजली उपकरण और बंद संयोजन बिजली के उपकरणों में एसएफ 6 गैस से बने एक इन्सुलेटिंग माध्यम और आर्क बुझाने वाले माध्यम के रूप में उत्कृष्ट लाभ की एक श्रृंखला होती है, जैसे कि फर्श की जगह और अंतरिक्ष की मात्रा, सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन, सरलीकृत स्थापना और रखरखाव, आदि को बचाने के लिए, इसलिए विकास की संभावनाएं बहुत व्यापक हैं।

6। उच्च वैक्यूम का उपयोग करें

उच्च वैक्यूम का उपयोग एयर गैप में टक्कर आयनीकरण प्रक्रिया को भी कमजोर कर सकता है और हवा के अंतर के टूटने वाले वोल्टेज को काफी बढ़ा सकता है। यदि उच्च वैक्यूम में ब्रेकडाउन प्रक्रिया को गैस डिस्चार्ज थ्योरी द्वारा पूरी तरह से समझाया गया है, तो परिणामी ब्रेकडाउन वोल्टेज बहुत अधिक होगा (इस समय, इलेक्ट्रॉनों के लिए अंतर-इलेक्ट्रोड की दूरी को पार करते समय तटस्थ अणुओं से टकराना मुश्किल है, और पर्याप्त टकराव आयनीकरण का कारण बनाना मुश्किल है)। हालांकि, वास्तविक स्थिति ऐसा नहीं है। जब अंतर-इलेक्ट्रोड की दूरी छोटी होती है, तो उच्च वैक्यूम की विद्युत तीव्रता वास्तव में बहुत अधिक होती है, और यह भी संपीड़ित SF6 गैस से अधिक हो सकती है। हालांकि, जब अंतर-इलेक्ट्रोड की दूरी बढ़ जाती है, तो वोल्टेज धीरे-धीरे बढ़ जाता है, और इसकी विद्युत तीव्रता संपीड़ित गैस के टूटने वाले क्षेत्र की ताकत की तुलना में काफी कम होती है। यह इंगित करता है कि इस समय उच्च वैक्यूम का ब्रेकडाउन तंत्र बदल गया है, और एक नई शारीरिक प्रक्रिया सामने आई है, इसलिए इसे अब पिछले गैस डिस्चार्ज सिद्धांत द्वारा समझाया नहीं जा सकता है।

वैक्यूम ब्रेकडाउन अनुसंधान से पता चलता है कि जब अंतर-इलेक्ट्रोड की दूरी छोटी होती है, तो उच्च वैक्यूम का टूटना कैथोड सतह पर मजबूत क्षेत्र उत्सर्जन से संबंधित होता है। इसके कारण होने वाला करंट इलेक्ट्रोड के स्थानीय हीटिंग का कारण होगा और धातु गैस को छोड़ देगा, जिससे वैक्यूम की डिग्री गिरने और टूटने का कारण होगा; जब अंतर-इलेक्ट्रोड की दूरी बड़ी होती है, तो ब्रेकडाउन तथाकथित "पूर्ण वोल्टेज प्रभाव" के कारण होगा। इस समय, अंतर-इलेक्ट्रोड दूरी और ब्रेकडाउन वोल्टेज में वृद्धि के रूप में, इलेक्ट्रॉन बहुत सारी गतिज ऊर्जा जमा कर सकते हैं जब वे कैथोड से वैक्यूम के पार एनोड तक उड़ते हैं। ये उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन एनोड सतह पर बमबारी करते समय सकारात्मक आयनों और फोटॉन को छोड़ देंगे, जो कैथोड पर सतह आयनीकरण को मजबूत करेगा। यह दोहराया कार्रवाई अधिक से अधिक इलेक्ट्रॉन प्रवाह का उत्पादन करेगी, जिससे इलेक्ट्रोड स्थानीय रूप से वाष्पीकृत हो जाएगा और अंतराल के टूटने के लिए अग्रणी होगा। यह तथाकथित "पूर्ण वोल्टेज प्रभाव" है।

इस वजह से, जैसे-जैसे अंतर-इलेक्ट्रोड दूरी बढ़ती है, औसत ब्रेकडाउन क्षेत्र की ताकत छोटी और छोटी हो जाएगी। वैक्यूम गैप का ब्रेकडाउन वोल्टेज कई कारकों जैसे कि इलेक्ट्रोड सामग्री, सतह खत्म और स्वच्छता (adsorbed गैस की मात्रा और प्रकार सहित) से संबंधित है, इसलिए यह बहुत छितरी हुई है।

ऐसे कई मामले नहीं हैं जहां उच्च वैक्यूम वास्तव में बिजली उपकरणों में एक इन्सुलेट माध्यम के रूप में उपयोग किया जाता है, मुख्य रूप से क्योंकि विभिन्न ठोस या तरल मीडिया का उपयोग ज्यादातर विभिन्न उपकरणों के इन्सुलेशन संरचना में किया जाता है। वे धीरे -धीरे वैक्यूम में गैस जारी करेंगे, जिससे लंबे समय तक उच्च वैक्यूम बनाए रखना मुश्किल हो जाएगा। वर्तमान में, उच्च वैक्यूम का उपयोग केवल वैक्यूम सर्किट ब्रेकरों में किया जाता है। वैक्यूम में न केवल अच्छा इन्सुलेशन प्रदर्शन है, बल्कि इसमें मजबूत चाप बुझाने की क्षमता भी है, इसलिए यह अभी भी वितरण नेटवर्क में वैक्यूम सर्किट ब्रेकरों के लिए बहुत उपयुक्त है।