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स्विचगियर प्रत्येक आधुनिक विद्युत ऊर्जा प्रणाली की रीढ़ है। बिजली संयंत्र के जनरेटर टर्मिनलों से लेकर वाणिज्यिक भवन में अंतिम वितरण पैनल तक, स्विचगियर स्विचिंग, सुरक्षा, अलगाव और निगरानी के आवश्यक कार्य करता है जो बिजली को सुरक्षित और भरोसेमंद रूप से प्रवाहित रखता है। इसके बिना, न तो नियंत्रित संचालन और न ही विद्युत नेटवर्क का सुरक्षित दोष प्रबंधन संभव होगा।
जैसे-जैसे वैश्विक बिजली की मांग बढ़ती है, बिजली नेटवर्क अधिक जटिल हो जाते हैं, और नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का एकीकरण तेज हो जाता है, स्विचगियर पर रखी गई आवश्यकताएं तेजी से विकसित हो रही हैं। उच्च शॉर्ट-सर्किट प्रतिरोध रेटिंग, बेहतर सुरक्षा समन्वय, डिजिटल निगरानी एकीकरण, और अधिक कठोर पर्यावरणीय प्रदर्शन मानक दुनिया भर में उपयोगिताओं, औद्योगिक ऑपरेटरों और बुनियादी ढांचा डेवलपर्स द्वारा मांगे गए विनिर्देशों को नया आकार दे रहे हैं।
यह श्वेत पत्र वोल्टेज वर्गों में स्विचगियर प्रौद्योगिकी की गहन जांच प्रदान करता है - कम वोल्टेज वितरण स्विचगियर से लेकर मध्यम-वोल्टेज रिंग मुख्य इकाइयों और उच्च-वोल्टेज धातु-संलग्न स्विचगियर तक। इसमें प्रत्येक उत्पाद श्रेणी में अंतर्निहित इंजीनियरिंग सिद्धांतों, प्रमुख प्रदर्शन मापदंडों और मानकों को शामिल किया गया है जो विनिर्देश, प्राथमिक अनुप्रयोग डोमेन और प्रौद्योगिकी चयन निर्णयों को निर्देशित करने के लिए एक संरचित खरीद पद्धति को नियंत्रित करते हैं।
लुगाओ पावर कं, लिमिटेड पूर्ण स्विचगियर वोल्टेज रेंज का एक अग्रणी चीन-आधारित निर्माता है, जो OEM क्षमता, मजबूत कस्टम इंजीनियरिंग समर्थन और व्यापक वैश्विक निर्यात अनुभव के साथ आईईसी, एएनएसआई और आईईईई मानकों के लिए प्रमाणित उत्पादों की पेशकश करता है। यह दस्तावेज़ लुगाओ पावर के उत्पाद पोर्टफोलियो, विनिर्माण क्षमताओं और वैश्विक स्विचगियर परियोजनाओं के लिए एक विश्वसनीय आपूर्ति भागीदार के रूप में प्रतिस्पर्धी स्थिति को भी प्रस्तुत करता है।
वैश्विक स्थापित विद्युत उत्पादन क्षमता 2024 में 9,000 गीगावॉट को पार कर गई और सालाना लगभग 3% की दर से बढ़ रही है। उस क्षमता का प्रत्येक वाट - चाहे कोयला, गैस, परमाणु, पनबिजली, सौर या पवन द्वारा उत्पन्न हो - जनरेटर से उपभोक्ता तक की यात्रा में कई बार स्विचगियर सिस्टम से गुजरना होगा। इस स्विचगियर बुनियादी ढांचे का विश्वसनीय, सुरक्षित संचालन केवल एक इंजीनियरिंग विचार नहीं है; यह आधुनिक समाज के कामकाज के लिए एक शर्त है।
बिजली की पहुंच, नेटवर्क विश्वसनीयता और बुनियादी ढांचे के विस्तार की गति आर्थिक प्रतिस्पर्धात्मकता के महत्वपूर्ण निर्धारक हैं। स्विचगियर विफलताओं के कारण होने वाली बिजली कटौती से औद्योगिक अर्थव्यवस्थाओं को सालाना उत्पादन में अरबों डॉलर का नुकसान होता है और उपकरण क्षतिग्रस्त हो जाते हैं। इसके विपरीत, अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए, उचित रूप से बनाए गए स्विचगियर सिस्टम उच्च-उपलब्धता वाले नेटवर्क को सक्षम करते हैं जो अस्पताल के संचालन से लेकर सेमीकंडक्टर निर्माण से लेकर डेटा सेंटर सेवाओं तक सब कुछ को रेखांकित करते हैं।
2023 में वैश्विक स्विचगियर बाजार का मूल्य लगभग 127 बिलियन अमेरिकी डॉलर था और 2030 तक 6.8-7.9% की सीएजीआर से बढ़ने का अनुमान है, जो अनुमानित 200-215 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंच जाएगा। प्राथमिक विकास चालकों में शामिल हैं:
| क्षेत्र | 2023 (यूएसडी बी) | 2030एफ (यूएसडी बी) | सीएजीआर | प्राथमिक चालक |
| एशिया-प्रशांत | अमरीकी डालर 52.4 | अमरीकी डालर 87.6 | 7.6% | औद्योगीकरण |
| यूरोप | अमरीकी डालर 28.1 | अमरीकी डालर 44.8 | 6.9% | ग्रिड अपग्रेड, एसएफ₆ चरण-आउट |
| उत्तरी अमेरिका | USD 24.6 | अमरीकी डालर 39.4 | 7.0% | एजिंग इन्फ्रा, आरई बिल्ड-आउट |
| मध्य पूर्व और अफ़्रीका | USD 12.3 | यूएसडी 22.1 | 8.7% | विद्युतीकरण |
| लैटिन अमेरिका | अमरीकी डालर 9.6 | अमरीकी डालर 15.7 | 7.2% | ग्रिड विस्तार |
तालिका 1 - क्षेत्र के अनुसार वैश्विक स्विचगियर बाज़ार, 2023-2030 (सांकेतिक)
शब्द "स्विचगियर"एक समन्वित, एकीकृत प्रणाली के रूप में इकट्ठे किए गए विद्युत डिस्कनेक्ट स्विच, फ़्यूज़, सर्किट ब्रेकर और संबंधित नियंत्रण, सुरक्षा, मीटरिंग और निगरानी उपकरणों के संयोजन को सामूहिक रूप से संदर्भित करता है। स्विचगियर बिजली प्रणालियों में विद्युत उपकरणों को नियंत्रित, सुरक्षा और अलग करता है। यह बिजली नेटवर्क और इसके द्वारा प्रदान किए जाने वाले भार के बीच इंटरफ़ेस है, और नेटवर्क को सुरक्षित रखने वाली सुरक्षा और नियंत्रण योजनाओं के लिए प्रवर्तन तंत्र है।
एक स्विचगियर असेंबली भौतिक पैमाने पर एक एकल लो-वोल्टेज वितरण बोर्ड से लेकर कुछ सौ मिलीमीटर दीवार की जगह तक, हजारों वर्ग मीटर तक फैले गैस-इंसुलेटेड हाई-वोल्टेज सबस्टेशन तक हो सकती है। पैमाने की इस सीमा के बावजूद, सभी स्विचगियर मूलभूत कार्यों का एक ही सेट निष्पादित करते हैं।
| समारोह | विवरण एवं महत्व |
| स्विचन | सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत विद्युत सर्किट बनाना और तोड़ना। रखरखाव के लिए नियोजित नेटवर्क पुन: कॉन्फ़िगरेशन, लोड स्थानांतरण और उपकरण अलगाव को सक्षम बनाता है। |
| सुरक्षा | असामान्य स्थितियों (ओवरकरंट, शॉर्ट सर्किट, पृथ्वी दोष, वोल्टेज भ्रमण) का पता लगाना और उपकरण क्षति को सीमित करने और कैस्केडिंग विफलताओं को रोकने के लिए तेजी से सर्किट रुकावट शुरू करना। |
| एकांत | एक सर्किट में एक सिद्ध, दृश्यमान, सुरक्षित विद्युत ब्रेक बनाना, कर्मियों को अनजाने पुन: सक्रिय होने के जोखिम के बिना डी-एनर्जीकृत उपकरणों पर काम करने में सक्षम बनाना। |
| मापन एवं पैमाइश | बिलिंग, मॉनिटरिंग, लोड प्रबंधन और बिजली गुणवत्ता मूल्यांकन के लिए वोल्टेज, करंट, पावर, ऊर्जा, पावर फैक्टर और हार्मोनिक्स को मापना। |
| निगरानी एवं नियंत्रण | सर्किट स्थिति, अलार्म स्थिति और उपकरण स्वास्थ्य की स्थानीय और दूरस्थ दृश्यता प्रदान करना; SCADA या सबस्टेशन ऑटोमेशन सिस्टम के माध्यम से रिमोट स्विचिंग संचालन को सक्षम करना। |
तालिका 2 - स्विचगियर के पांच मुख्य कार्य
स्विचगियर का सबसे महत्वपूर्ण और तकनीकी रूप से मांग वाला कार्य फॉल्ट करंट रुकावट है। जब किसी बिजली प्रणाली में शॉर्ट सर्किट होता है, तो फॉल्ट धाराएं मिलीसेकंड के भीतर सामान्य ऑपरेटिंग धारा से 10-50 गुना तक पहुंच सकती हैं। यदि तेजी से बाधित नहीं किया गया, तो ये दोष धाराएं केबल, ट्रांसफार्मर और अन्य उपकरणों को विनाशकारी थर्मल और यांत्रिक क्षति का कारण बनेंगी।
सर्किट ब्रेकर - स्विचगियर असेंबली में प्राथमिक इंटरप्टिंग डिवाइस - को तेजी से अनुक्रम में तीन क्रियाएं करनी चाहिए: गलती का पता लगाना (संबंधित सुरक्षा रिले के माध्यम से), विद्युत संपर्कों को अलग करना, और अलग-अलग संपर्कों के बीच बनने वाले आर्क को बुझाना। आर्क विलुप्ति तंत्र विभिन्न सर्किट ब्रेकर प्रौद्योगिकियों के बीच मुख्य अंतर है और अध्याय 7 में विस्तार से चर्चा की गई है।
स्विचगियर का सबसे मौलिक वर्गीकरण उस वोल्टेज स्तर के आधार पर होता है जिस पर यह संचालित होता है। वोल्टेज स्तर आवश्यक इन्सुलेशन मंजूरी, आर्क ऊर्जा स्तर, उपकरण आयाम और लागू मानकों को निर्धारित करता है। उद्योग मानक वोल्टेज वर्गीकरण है:
| वोल्टेज वर्ग | वोल्टेज रेंज | विशिष्ट अनुप्रयोग | प्राथमिक मानक |
| कम वोल्टेज (एलवी) | 1,000 वी एसी तक | भवन वितरण, मोटर नियंत्रण, औद्योगिक पैनल | आईईसी 61439, आईईसी 60947, यूएल 508ए |
| मध्यम वोल्टेज (एमवी) | 1 केवी - 52 केवी | प्राथमिक वितरण, औद्योगिक आपूर्ति, आरई परियोजनाएं | आईईसी 62271-100/-200/-202 |
| उच्च वोल्टेज (एचवी) | 52 केवी - 800 केवी | ट्रांसमिशन सबस्टेशन, ग्रिड इंटरकनेक्शन | आईईसी 62271-100/-203, आईईईई सी37 |
| अल्ट्रा-हाई वोल्टेज (यूएचवी) | 800 केवी से ऊपर | लंबी दूरी की एचवीडीसी/एचवीएसी ट्रांसमिशन रीढ़ | आईईसी 62271 (विशेष) |
तालिका 3 - वोल्टेज स्तर के आधार पर स्विचगियर वर्गीकरण
टिप्पणी:"मध्यम वोल्टेज" और "उच्च वोल्टेज" की परिभाषाएँ मानक निकायों और क्षेत्रीय सम्मेलनों के बीच भिन्न होती हैं। आईईसी शब्दावली में, एचवी 1 केवी से ऊपर के सभी वोल्टेज को कवर करता है, "उच्च वोल्टेज" (1-52 केवी, जिसे कभी-कभी चिकित्सकों द्वारा एमवी कहा जाता है) और 52 केवी से ऊपर "अतिरिक्त-उच्च वोल्टेज" (ईएचवी) के बीच एक और अंतर होता है। यह श्वेत पत्र व्यवसायी सम्मेलन का उपयोग करता है: एलवी ≤1 केवी; एमवी = 1-52 केवी; एचवी = 52-800 केवी।
वोल्टेज स्तर से परे, स्विचगियर को कई अन्य महत्वपूर्ण आयामों के साथ भी वर्गीकृत किया गया है:
| आयाम | श्रेणियाँ |
| इन्सुलेशन माध्यम | एयर-इंसुलेटेड (एआईएस), गैस-इंसुलेटेड एसएफ₆ (जीआईएस), वैक्यूम, तेल (विरासत), ठोस ढांकता हुआ |
| संलग्नक प्रकार | धातु-संलग्न, धातु-आवरण, कक्ष-प्रकार, खुले-प्रकार (आउटडोर) |
| व्यवधान माध्यम | वायु विस्फोट, तेल, वैक्यूम, SF₆, CO₂ / स्वच्छ हवा (उभरती हुई) |
| भीतर और बाहर | इनडोर स्विचगियर (नियंत्रित वातावरण); आउटडोर स्विचगियर (मौसम प्रतिरोधी निर्माण) |
| निश्चित/निकासी योग्य | फिक्स्ड-माउंटेड सर्किट ब्रेकर (कम लागत, कम लचीलापन) बनाम निकासी योग्य/ड्रॉ-आउट ब्रेकर (आसान रखरखाव, हॉट-रिप्लेसमेंट) |
तालिका 4 - अतिरिक्त स्विचगियर वर्गीकरण आयाम
लो-वोल्टेज स्विचगियर 1,000 वी एसी (या 1,500 वी डीसी) तक के सिस्टम वोल्टेज पर काम करता है, जो अंतिम उपयोगकर्ताओं को बिजली वितरण के अंतिम चरण को कवर करता है। एलवी स्विचगियर किसी भी स्विचगियर श्रेणी की इकाई संख्या में सबसे अधिक है - वस्तुतः दुनिया भर में आवासीय, वाणिज्यिक और औद्योगिक भवनों, डेटा केंद्रों, अस्पतालों और विनिर्माण सुविधाओं में अरबों इकाइयां स्थापित हैं। अपने निम्न वोल्टेज स्तर के बावजूद, LV स्विचगियर सरल नहीं है; आधुनिक एलवी सिस्टम को बड़ी गलती धाराओं, जटिल हार्मोनिक वातावरण, कनेक्टेड लोड की उच्च घनत्व और तेजी से परिष्कृत बिजली की गुणवत्ता और ऊर्जा प्रबंधन आवश्यकताओं का प्रबंधन करना होगा।
IEC 61439 द्वारा परिभाषित एक लो-वोल्टेज स्विचगियर और कंट्रोलगियर असेंबली (LVSCA) में आमतौर पर निम्नलिखित कार्यात्मक घटक शामिल होते हैं:
चित्र 1 - लो-वोल्टेज मुख्य वितरण स्विचगियर
IEC 61439 उनके निर्माण और कार्यात्मक विशेषताओं के आधार पर कई प्रकार के लो-वोल्टेज स्विचगियर और कंट्रोलगियर असेंबली (LVSCA) को परिभाषित करता है:
| पैरामीटर | विवरण और विशिष्ट मूल्य |
| रेटेड वोल्टेज (यूई) | असेंबली का ऑपरेटिंग वोल्टेज। सामान्य मान: 230/400 वी, 400/690 वी, 1,000 वी। |
| रेटेड वर्तमान (में) | तापमान सीमा से अधिक हुए बिना असेंबली अधिकतम निरंतर धारा प्रवाहित कर सकती है। रेंज: 63 ए से 6,300 ए. |
| शॉर्ट-सर्किट झेलना (आईसीडब्ल्यू) | पीक और कम समय में करंट झेलता है। विशिष्ट मान: 25 केए, 50 केए, 80 केए (1 एस या 3 एस)। |
| ब्रेकिंग क्षमता (आईसीयू / आईसीएस) | सर्किट ब्रेकरों की अल्टीमेट (आईसीयू) और सर्विस (आईसीएस) शॉर्ट-सर्किट तोड़ने की क्षमता। स्थापना बिंदु पर अधिकतम संभावित फॉल्ट करंट से अधिक होना चाहिए। |
| सुरक्षा की डिग्री (आईपी) | इनडोर औद्योगिक के लिए न्यूनतम IP3X; आईईसी 60529 के अनुसार बाहरी या कठोर वातावरण के लिए आईपी54 या आईपी65। |
| आन्तरिक पृथक्करण का स्वरूप | आईईसी 61439 फॉर्म 1-4बी कार्यात्मक इकाइयों और बसबारों के बीच अलगाव को परिभाषित करता है। उच्च रूप सुरक्षा और दोष नियंत्रण में सुधार करते हैं। |
तालिका 5 - प्रमुख एलवी स्विचगियर तकनीकी पैरामीटर
मध्यम-वोल्टेज स्विचगियर 1 केवी से 52 केवी की सीमा में काम करता है और बिजली वितरण नेटवर्क के लिए प्राथमिक स्विचिंग और सुरक्षा स्तर का प्रतिनिधित्व करता है। यह बल्क ट्रांसमिशन सबस्टेशनों के द्वितीयक टर्मिनलों पर, प्राथमिक वितरण सबस्टेशनों में, बड़ी औद्योगिक सुविधाओं में, नवीकरणीय ऊर्जा संयंत्रों के कनेक्शन बिंदु पर और बॉक्स-प्रकार ट्रांसफार्मर सबस्टेशनों के भीतर पाया जाता है। एमवी स्विचगियर वितरण नेटवर्क की गलती निकासी गति, सुरक्षा चयनात्मकता और परिचालन लचीलेपन को निर्धारित करता है।
एमवी खंड किसी भी स्विचगियर श्रेणी के सबसे महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकी परिवर्तन से गुजर रहा है, जो एसएफ₆ गैस के चरण-आउट, डिजिटल सुरक्षा और निगरानी के एकीकरण और स्मार्ट ग्रिड आर्किटेक्चर की मांगों से प्रेरित है।
| निर्माण प्रकार | विशेषताएँ एवं अनुप्रयोग |
| धातु-संलग्न स्विचगियर | सभी जीवित हिस्से एक मिट्टी से बने धातु के घेरे में बंद हैं, जिसमें बसबार, स्विचिंग डिवाइस और केबल कनेक्शन के लिए अलग-अलग डिब्बे हैं। आधुनिक इनडोर एमवी इंस्टॉलेशन के लिए मानक (आईईसी 62271-200)। |
| मेटल-क्लैड स्विचगियर | सभी जीवित भागों और डिब्बों के बीच पूर्ण धातु अवरोधों वाली एक उप-श्रेणी। आंतरिक दोष निवारण का उच्चतम स्तर (आईईसी 62271-200 एलएससी2बी)। |
| क्यूबिकल-प्रकार स्विचगियर | गैर-आर्क-प्रतिरोधी क्यूबिकल पैनल लाइनअप में इकट्ठे हुए। अधिक किफायती लेकिन कम चाप दोष प्रदर्शन के साथ। |
| गैस-इन्सुलेटेड स्विचगियर (जीआईएस) | सभी जीवित हिस्से सीलबंद एसएफ₆-भरे या वैकल्पिक गैस बाड़ों में बंद हैं। अत्यधिक कॉम्पैक्ट, जगह की कमी वाले इंस्टॉलेशन के लिए उपयुक्त। |
| एयर-इंसुलेटेड स्विचगियर (एआईएस) | धातु के बाड़ों या खुली संरचनाओं के भीतर वायु इन्सुलेशन का उपयोग करता है। बड़ा पदचिह्न लेकिन सरल और लागत प्रभावी। |
रिंग मेन यूनिट (आरएमयू) एक कॉम्पैक्ट, फैक्ट्री-सील्ड एमवी स्विचगियर असेंबली है जिसे रिंग-फीड वितरण नेटवर्क के लिए डिज़ाइन किया गया है - शहरी और उपनगरीय एमवी केबल सिस्टम के लिए मानक टोपोलॉजी। एक आरएमयू आम तौर पर सुरक्षा उपकरणों के साथ दो रिंग-फीडर स्विच स्थिति और एक या अधिक ट्रांसफार्मर फीडर स्थिति प्रदान करता है।
चित्र 2 - रिंग मेन यूनिट (आरएमयू): वितरण नेटवर्क के लिए कॉम्पैक्ट एमवी स्विचगियर
आरएमयू दो प्राथमिक इन्सुलेशन प्रकारों में उपलब्ध हैं:
| तकनीकी | परिचालन सिद्धांत | प्रमुख लाभ | सीमाएँ |
| वैक्यूम सीबी | हाई-वैक्यूम इंटरप्टर बोतल में आर्क को बुझाया गया | लंबा जीवन (>10,000 संचालन), कोई गैस नहीं, कॉम्पैक्ट, कम रखरखाव | ≤52 केवी तक सीमित |
| एसएफ₆ सीबी | दबाव वाले कक्ष में गैस का प्रवाह चाप को बुझा देता है | उच्च व्यवधान क्षमता, उत्कृष्ट इन्सुलेशन, कॉम्पैक्ट | उच्च GWP (~23,500), पर्यावरण संबंधी चिंताएँ, गैस निगरानी की आवश्यकता |
| वायु-विस्फोट सीबी | उच्च दबाव वाली हवा चाप को बुझा देती है | कोई खतरनाक गैस नहीं, बाहरी उपयोग के लिए उपयुक्त | बड़े आकार, उच्च रखरखाव, काफी हद तक अप्रचलित |
तालिका 6 - एमवी सर्किट ब्रेकर प्रौद्योगिकी तुलना
| पैरामीटर | विशिष्ट रेंज/मान |
| रेटेड वोल्टेज | 3.6 केवी, 7.2 केवी, 12 केवी, 17.5 केवी, 24 केवी, 36 केवी, 40.5 केवी, 52 केवी |
| रेटेड सामान्य धारा | 630 ए, 1,250 ए, 1,600 ए, 2,000 ए, 2,500 ए, 3,150 ए, 4,000 ए |
| शॉर्ट-सर्किट ब्रेकिंग करंट | 12.5 केए, 16 केए, 20 केए, 25 केए, 31.5 केए, 40 केए, 50 केए |
| कम समय में झेलना | आमतौर पर रेटेड शॉर्ट-सर्किट करंट पर 1 सेकंड या 3 सेकंड |
| बिजली का आवेग झेलना (LIWV) | 60 केवी (7.2 केवी वर्ग) से 250 केवी (52 केवी वर्ग), प्रति आईईसी 62271-1 |
| परिचालन तंत्र | स्प्रिंग-चार्ज मोटर (मानक); मैनुअल या सोलनॉइड विकल्प |
| लागू होने लायक मानक | आईईसी 62271-100, आईईसी 62271-200, जीबी/टी 3906, एएनएसआई सी37.20 |
तालिका 7 - एमवी स्विचगियर तकनीकी विशिष्टताएँ
हाई-वोल्टेज स्विचगियर 52 केवी से ऊपर सिस्टम वोल्टेज पर काम करता है, आमतौर पर 72.5 केवी, 145 केवी, 245 केवी, 420 केवी और 550 केवी के वोल्टेज का उपयोग किया जाता है। यह उपकरण बल्क ट्रांसमिशन नेटवर्क के महत्वपूर्ण स्विचिंग और सुरक्षा बुनियादी ढांचे का निर्माण करता है - बिजली प्रणाली का उच्चतम-ऊर्जा स्तर, जो उत्पादन केंद्रों और क्षेत्रीय लोड केंद्रों के बीच लंबी दूरी पर बड़ी मात्रा में विद्युत ऊर्जा के परिवहन के लिए जिम्मेदार है।
एचवी स्विचगियर विफलता के परिणाम गंभीर हैं: एक प्रमुख 220 केवी ट्रांसमिशन सबस्टेशन पर एक दोषपूर्ण सर्किट ब्रेकर सैकड़ों मेगावाट उत्पादन या लोड को डिस्कनेक्ट कर सकता है। एचवी स्तर पर फॉल्ट करंट से उपकरण की क्षति भयावह और महंगी हो सकती है। यह संदर्भ अत्यधिक मांग वाले प्रदर्शन और कठोर परीक्षण आवश्यकताओं की व्याख्या करता है जिन्हें एचवी स्विचगियर को पूरा करना होगा।
एआईएस तकनीक में, एचवी स्विचगियर घटक - सर्किट ब्रेकर, डिस्कनेक्टर्स, अर्थिंग स्विच, उपकरण ट्रांसफार्मर - खुली हवा वाली संरचनाओं में स्थापित किए जाते हैं, जिसमें हवा जीवित भागों और पृथ्वी के बीच इन्सुलेशन प्रदान करती है। एआईएस सबस्टेशन दशकों से ट्रांसमिशन-स्तर स्विचिंग के लिए मानक रहे हैं और सादगी, कम लागत और रखरखाव और निरीक्षण में आसानी के कारण विश्व स्तर पर आम बने हुए हैं।
एआईएस सबस्टेशनों को सुरक्षा मंजूरी बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण भूमि क्षेत्र की आवश्यकता होती है। एक सामान्य 220 केवी एआईएस सबस्टेशन के लिए 1-3 हेक्टेयर की आवश्यकता हो सकती है, जिसमें चरणों और पृथ्वी के बीच कई मीटर की निकासी होती है।
जीआईएस प्रौद्योगिकी में, सभी जीवित घटकों को सीलबंद, एसएफ₆-गैस से भरे बेलनाकार एल्यूमीनियम बाड़ों के भीतर रखा जाता है। एसएफ₆ के बेहतर ढांकता हुआ गुण चरण-से-पृथ्वी और चरण-दर-चरण निकासी को काफी कम करने की अनुमति देते हैं, जिससे सबस्टेशन पदचिह्न समतुल्य एआईएस क्षेत्र के 10-15% तक सिकुड़ जाता है।
जीआईएस को शहरी भूमिगत सबस्टेशनों, अपतटीय प्लेटफार्मों, उच्च ऊंचाई वाली साइटों और भारी प्रदूषित औद्योगिक क्षेत्रों जैसे अंतरिक्ष-बाधित वातावरण में पसंद किया जाता है।
चित्र 3 - हाई-वोल्टेज गैस-इंसुलेटेड स्विचगियर (जीआईएस) ट्रांसमिशन सबस्टेशन
हाइब्रिड स्विचगियर एक एकल कॉम्पैक्ट एसएफ₆-भरे मॉड्यूल के भीतर कई प्राथमिक कार्यों (सर्किट ब्रेकर, डिस्कनेक्टर, अर्थ स्विच, वर्तमान ट्रांसफार्मर) को एकीकृत करता है। यह एआईएस और जीआईएस के बीच मध्यवर्ती पदचिह्न में कमी की पेशकश करता है, दोनों के बीच की लागत पर। एचजीआईएस का उपयोग ब्राउनफील्ड एक्सटेंशन और क्षमता वृद्धि में तेजी से किया जा रहा है जहां पूर्ण जीआईएस लागत-निषेधात्मक है।
एसएफ₆ पफ़र-प्रकार या सेल्फ-ब्लास्ट सर्किट ब्रेकर प्रमुख एचवी तकनीक है। संपर्क ज्यामिति और आर्क नियंत्रण में सुधार से ऑपरेटिंग ऊर्जा कम हो जाती है, जिससे बड़े हाइड्रोलिक/वायवीय एक्चुएटर्स के बजाय विश्वसनीय स्प्रिंग-एक्चुएटेड तंत्र सक्षम हो जाते हैं। एचवी (सीओ₂/ओ₂ मिश्रण, वैक्यूम इंटरप्टर्स) के लिए चरणबद्ध एसएफ₆ विकल्प अभी भी अनुसंधान के अधीन हैं, 2026 तक सीमित वाणिज्यिक तैनाती के साथ।
| पैरामीटर | लुगाओ एचवी स्विचगियर विशिष्टता |
| वोल्टेज रेंज | 3,600 वी - 40,500 वी (आईईसी 62271-1 वोल्टेज वर्ग परिभाषाओं के अनुरूप) |
| रेटेड सामान्य धारा | 4,000 ए तक |
| शॉर्ट-सर्किट झेलना | 50 केए तक (1 एस कम समय का सामना) |
| संलग्नक प्रकार | पूरी तरह से इन्सुलेटेड धातु-संलग्न कैबिनेट; इनडोर और आउटडोर कॉन्फ़िगरेशन |
| इन्सुलेशन माध्यम | एयर-इंसुलेटेड (एआईएस) / सॉलिड-इंसुलेटेड; SF₆ कॉन्फ़िगरेशन उपलब्ध है |
| मानकों का अनुपालन | आईईसी 62271-100, आईईसी 62271-200, आईईसी 62271-1, जीबी/टी 3906, एएनएसआई/आईईईई सी37 सीरीज |
| प्रमाणपत्र | सीई, आईएसओ, सीसीसी; तृतीय पक्ष द्वारा टाइप-परीक्षण किया गया |
तालिका 8 - लुगाओ पावर एचवी स्विचगियर तकनीकी विशिष्टताएँ
जब सर्किट ब्रेकर संपर्क लोड या फॉल्ट करंट के तहत अलग हो जाते हैं, तो विद्युत ऊर्जा संपर्कों के बीच एक प्लाज्मा चाप बनाए रखती है। तापमान 5,000-20,000 K तक पहुँच जाता है, जिससे बुझने तक पूर्ण दोष धारा प्रवाहित होती है। ब्रेकर की आर्क-शमन क्षमता - प्राकृतिक धारा शून्य पर बाधित करने की गति - अधिकतम बाधित दोष धारा (ब्रेकिंग क्षमता) और ऊर्जा प्रवाह को निर्धारित करती है।
इंटरप्टिंग मीडिया, संपर्क ज्यामिति और ऑपरेटिंग तंत्र डिज़ाइन ब्रेकर के प्रदर्शन और रखरखाव आवश्यकताओं को परिभाषित करते हैं।
| मध्यम | वोल्टेज रेंज | ब्रेकिंग परफॉर्मेंस | पर्यावरणीय प्रभाव | रखरखाव | रुझान |
| वैक्यूम | एलवी - 52 केवी | उत्कृष्ट | कोई नहीं | बहुत कम | बढ़ रहा है |
| एसएफ₆ गैस | एमवी - एचवी | उत्कृष्ट | जीडब्ल्यूपी 23,500 ⚠ | निम्न (सीलबंद) | विनियमित ↓ |
| वायु (एसीबी) | एल.वी | अच्छा | कोई नहीं | मध्यम | स्थिर |
| तेल (थोक) | एमवी (विरासत) | अच्छा | आग का खतरा | उच्च | विरासत ↓ |
| CO₂ मिश्रण | एमवी-एचवी (देव) | उभरते | जीडब्ल्यूपी ~1 | टीबीडी | अनुसंधान एवं विकास चरण |
तालिका 9 - स्विचगियर श्रेणियों में आर्क-शमन मीडिया तुलना
ईयू एफ-गैस विनियमन (ईयू 2024/573) 2030 से नए एमवी प्रतिष्ठानों के लिए एसएफ₆ को समाप्त कर देता है। अन्य क्षेत्र भी समान नियम अपना रहे हैं। उद्योग की प्रतिक्रियाओं में शामिल हैं:
⚠ प्रोक्योरमेंट नोट
20-30 साल के जीवनकाल वाली परियोजनाओं के लिए, एसएफ₆-मुक्त तकनीक निर्दिष्ट करने से शीघ्र प्रतिस्थापन लागत से बचा जा सकता है। लुगाओ पावर का वैक्यूम और सॉलिड-इंसुलेटेड एमवी स्विचगियर अनुरूप, भविष्य-प्रूफ विकल्प प्रदान करता है। इष्टतम एसएफ₆-मुक्त समाधानों के लिए लुगाओ इंजीनियरिंग को शामिल करें।
| पैरामीटर | परिभाषा एवं महत्व |
| रेटेड वोल्टेज (उर) | उच्चतम सिस्टम वोल्टेज पर स्विचगियर लगातार काम कर सकता है। स्थापना के समय अधिकतम ऑपरेटिंग वोल्टेज से अधिक होना चाहिए। |
| रेटेड शॉर्ट-सर्किट ब्रेकिंग करंट (आईएससी) | ब्रेकर अधिकतम फॉल्ट करंट को विश्वसनीय रूप से बाधित कर सकता है। संभावित सिस्टम फ़ॉल्ट करंट से अधिक होना चाहिए। |
| रेटेड कम समय का सामना (आईसीडब्ल्यू) | अधिकतम करंट स्विचगियर संरचनात्मक क्षति के बिना निर्धारित समय (1 सेकंड या 3 सेकंड) तक चल सकता है। |
| रेटेड सामान्य धारा (आईआर) | लोड वृद्धि के मार्जिन के साथ थर्मल सीमा के भीतर अधिकतम निरंतर लोड करंट। |
| इन्सुलेशन स्तर (LIWV / SIWV) | बिजली के आवेग को झेलना और स्विचिंग आवेग को वोल्टेज को झेलना। सर्ज सुरक्षा के साथ समन्वय करना चाहिए। |
| आंतरिक आर्क वर्गीकरण (आईएसी) | आईईसी 62271-200 श्रेणियां (ए, बी, एबी) आंतरिक आर्क दोषों की सुरक्षित रोकथाम को परिभाषित करती हैं। |
| सेवा निरंतरता की हानि (एलएससी) | IEC 62271-200 LSC1/LSC2/LSC2B श्रेणियां परिभाषित करती हैं कि रखरखाव के दौरान आसन्न खण्ड सक्रिय रहते हैं या नहीं। |
तालिका 10 - महत्वपूर्ण स्विचगियर तकनीकी पैरामीटर
| मानक | शरीर | दायरा |
| आईईसी 62271-1 | आईईसी | एचवी स्विचगियर और कंट्रोलगियर के लिए सामान्य विनिर्देश - सभी वोल्टेज वर्ग। |
| आईईसी 62271-100 | आईईसी | एसी सर्किट ब्रेकर - प्राथमिक एमवी/एचवी सीबी मानक। |
| आईईसी 62271-200 | आईईसी | 1 केवी-52 केवी-एमवी असेंबलियों के लिए एसी मेटल-संलग्न स्विचगियर। |
| आईईसी 62271-203 | आईईसी | >52 केवी - ट्रांसमिशन जीआईएस के लिए गैस-इन्सुलेटेड मेटल-संलग्न स्विचगियर (जीआईएस)। |
| आईईसी 61439-1/-2 | आईईसी | एलवी स्विचगियर असेंबलियाँ - डिज़ाइन सत्यापन और नियमित परीक्षण। |
| एएनएसआई/आईईईई सी37 सीरीज | आईईईई | एसी एचवी सर्किट ब्रेकर (सी37.04/06/09), एमवी स्विचगियर (सी37.20), परीक्षण को कवर करता है। |
| जीबी/टी 3906 | सैक | 3.6-40.5 केवी धातु-संलग्न स्विचगियर के लिए चीनी मानक। आईईसी 62271-200 के समतुल्य। |
| आईईसी 60947 श्रृंखला | आईईसी | एलवी स्विचगियर और कंट्रोलगियर - ब्रेकर, डिस्कनेक्टर्स, कॉन्टैक्टर्स के लिए डिवाइस मानक। |
तालिका 11 - स्विचगियर के लिए प्रमुख अंतर्राष्ट्रीय मानक
| कदम | गतिविधि | मुख्य प्रश्न एवं प्रदेय |
| 1 | प्रणाली विश्लेषण | शॉर्ट-सर्किट विश्लेषण का संचालन/समीक्षा करें। प्रत्येक स्थान पर अधिकतम संभावित दोष धारा निर्धारित करें। |
| 2 | लोड और वोल्टेज परिभाषा | यदि लागू हो तो रेटेड सामान्य करंट, सिस्टम वोल्टेज, वोल्टेज विनियमन, ओएलटीसी आवश्यकताओं को परिभाषित करें। |
| 3 | प्रौद्योगिकी चयन | वोल्टेज वर्ग (एलवी/एमवी/एचवी), इंटरप्टिंग माध्यम (वैक्यूम/एसएफ₆/वायु), संलग्नक प्रकार (एआईएस/जीआईएस/धातु-संलग्न), इनडोर/आउटडोर कॉन्फ़िगरेशन का चयन करें। |
| 4 | मानक परिभाषा | लागू मानकों की पहचान करें, आरएफक्यू में आवश्यक प्रमाणपत्र (आईईसी, एएनएसआई, सीई, सीसीसी, डीएनवी, आदि) निर्दिष्ट करें। |
| 5 | संरक्षण समन्वय | रिले फ़ंक्शन, समय-वर्तमान समन्वय, संचार प्रोटोकॉल (आईईसी 61850, मोडबस, डीएनपी3), आईएसी/एलएससी आवश्यकताओं को परिभाषित करें। |
| 6 | साइट की शर्तें | तापमान, ऊंचाई, आर्द्रता, प्रदूषण, भूकंपीय क्षेत्र, इनडोर/आउटडोर स्थापना को परिभाषित करें। व्युत्पन्न और संलग्नक विवरण निर्धारित करें। |
| 7 | आरएफक्यू एवं मूल्यांकन | तकनीकी विशिष्टता जारी करें. बोलियों का मूल्यांकन करें: अनुपालन, प्रकार परीक्षण, वितरण, समर्थन, टीसीओ। |
तालिका 12 - सात-चरणीय स्विचगियर विशिष्टता और खरीद प्रक्रिया
| वैक्यूम/सॉलिड-इंसुलेटेड एमवी स्विचगियर चुनें जब… | SF₆ GIS चुनें जब… |
| एसएफ₆ निषिद्ध या विनियमित; भविष्य-प्रमाण, कम-पर्यावरण-जोखिम; एमवी ≤ 40.5 केवी; कम रखरखाव; इनडोर प्राथमिकता | साइट क्षेत्र गंभीर रूप से बाधित; वोल्टेज >40.5 केवी; अत्यधिक प्रदूषित बाहरी वातावरण; विस्तारित रखरखाव अंतराल; भली भांति बंद करके सील किया गया प्रदर्शन |
तालिका 13 - प्रौद्योगिकी चयन गाइड: वैक्यूम/एसआई बनाम एसएफ₆ जीआईएस
💡 मुख्य अंतर्दृष्टि
टीसीओ विश्लेषण: 20 साल की सेवा जीवन से अधिक, एसएफ₆ एमवी स्विचगियर कुल रखरखाव और जीवन के अंत की लागत वैक्यूम/सॉलिड-इंसुलेटेड विकल्पों से 15-25% (एसएफ₆ रिकवरी सहित) से अधिक है। प्रतिबद्धता से पहले इसकी मात्रा निर्धारित करने की पुरजोर अनुशंसा की जाती है।
लुगाओ पावर कंपनी लिमिटेडविद्युत स्विचगियर, पावर ट्रांसफार्मर और बॉक्स-प्रकार ट्रांसफार्मर सबस्टेशन का एक अग्रणी चीन स्थित विशेषज्ञ निर्माता है। बिजली वितरण उपकरणों पर समर्पित फोकस के साथ, लूगाओ ने पूर्ण वोल्टेज रेंज में गहरी इंजीनियरिंग विशेषज्ञता विकसित की है - कम वोल्टेज वितरण स्विचगियर से लेकर उच्च वोल्टेज धातु-संलग्न कैबिनेट तक - वैश्विक बाजारों में उपयोगिताओं, ईपीसी ठेकेदारों, औद्योगिक ऑपरेटरों और नवीकरणीय ऊर्जा परियोजना डेवलपर्स की सेवा।
मजबूत ओईएम क्षमता, बहु-मानक अनुपालन और एक अत्यधिक संवेदनशील तकनीकी सहायता टीम के साथ फैक्ट्री-प्रत्यक्ष आपूर्ति लुगाओ को गुणवत्ता, अनुपालन और प्रतिस्पर्धी मूल्य निर्धारण की आवश्यकता वाली अंतरराष्ट्रीय परियोजनाओं के लिए एक पसंदीदा आपूर्ति भागीदार बनाती है।
चित्र 4 - लुगाओ पावर कंपनी लिमिटेड विनिर्माण सुविधा
| उत्पाद | वोल्टेज/वर्तमान रेंज | मानकों | प्रमाणपत्र |
| एलवी मुख्य वितरण बोर्ड (एमडीबी) | 1,000 वी तक / 6,300 ए तक | आईईसी 61439-1/-2, जीबी | सीई, आईएसओ, सीसीसी |
| एलवी मोटर नियंत्रण केंद्र (एमसीसी) | 1,000 वी तक/4,000 ए तक | आईईसी 61439-4, आईईसी 60947 | सीई, आईएसओ, सीसीसी |
| एमवी मेटल-संलग्न स्विचगियर | 3.6 केवी - 40.5 केवी / 4,000 ए तक | आईईसी 62271-200, जीबी/टी 3906 | सीई, आईएसओ, सीसीसी, टाइप-टेस्टेड |
| रिंग मेन यूनिट (आरएमयू) | 12 केवी - 40.5 केवी | आईईसी 62271-200, आईईसी 62271-1 | सीई, आईएसओ, सीसीसी, टाइप-टेस्टेड |
| पूरी तरह से इंसुलेटेड मेटल-संलग्न कैबिनेट | 12 केवी - 40.5 केवी / 4,000 ए तक | आईईसी 62271-200 | सीई, आईएसओ, टाइप-टेस्टेड |
| एचवी स्विचगियर | 3,600 वी - 40,500 वी / 4,000 ए तक, 50 केए | आईईसी 62271-100/-1, एएनएसआई सी37 | सीई, आईएसओ, सीसीसी, टाइप-टेस्टेड |
| कस्टम/ओईएम स्विचगियर | प्रति ग्राहक विशिष्टता | आईईसी/एएनएसआई/जीबी/बीएस (प्रति परियोजना) | प्रति परियोजना आवश्यकता |
तालिका 14 - लुगाओ पावर स्विचगियर उत्पाद पोर्टफोलियो
लुगाओ पावर के विनिर्माण और इंजीनियरिंग परिचालन को आईएसओ 9001 से प्रमाणित किया गया है, जिसमें एक गुणवत्ता प्रबंधन प्रणाली (क्यूएमएस) है जो उत्पाद प्राप्ति के सभी चरणों को कवर करती है - आने वाली सामग्री के निरीक्षण से लेकर विनिर्माण प्रक्रिया नियंत्रण, तैयार उत्पाद परीक्षण और डिलीवरी के बाद के समर्थन तक। क्यूएमएस में डिज़ाइन समीक्षा, आपूर्तिकर्ता योग्यता, कैलिब्रेटेड परीक्षण उपकरण प्रबंधन, गैर-अनुरूपता प्रसंस्करण और सुधारात्मक कार्रवाई के लिए नियंत्रित प्रक्रियाएं शामिल हैं।
टाइप परीक्षण - मान्यता प्राप्त तृतीय-पक्ष उच्च-वोल्टेज परीक्षण प्रयोगशालाओं में प्रोटोटाइप इकाइयों पर आयोजित किया जाता है - यह सत्यापित करता है कि डिज़ाइन सभी निर्दिष्ट प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करता है। लुगाओ की मानक उत्पाद श्रृंखलाओं का लागू आईईसी और जीबी मानकों के अनुसार टाइप-परीक्षण किया जाता है। मान्यता प्राप्त प्रयोगशालाओं (केईएमए, टीयूवी रीनलैंड, एसजीएस, सीपीआरआई और सीईपीआरआई सहित) से टाइप परीक्षण रिपोर्ट पूर्व-योग्यता दस्तावेज़ीकरण पैकेज के हिस्से के रूप में समीक्षा के लिए उपलब्ध हैं।
एमवी स्विचगियर (आईईसी 62271-200) के लिए प्रकार परीक्षणों में शामिल हैं:
| सामान्य परीक्षण | मानक/स्वीकृति मानदंड |
| पावर फ्रीक्वेंसी झेलना | 1 मिनट के लिए रेटेड इन्सुलेशन स्तर पर वोल्टेज लागू किया गया - कोई फ्लैशओवर या विघटनकारी डिस्चार्ज नहीं |
| इन्सुलेशन प्रतिरोध | 2.5 केवी या 5 केवी डीसी पर मेगर परीक्षण; आधारभूत और न्यूनतम स्वीकृति सीमा की तुलना में परिणाम |
| मैकेनिकल ऑपरेशन टेस्ट | सर्किट ब्रेकर और डिस्कनेक्टर ऑपरेटिंग तंत्र चक्रित; परिचालन समय और यात्रा को मापा गया |
| इंटरलॉकिंग सत्यापन | गलत स्विचिंग अनुक्रम को रोकने के लिए सभी सुरक्षा इंटरलॉक (मैकेनिकल और इलेक्ट्रिकल) सत्यापित किए गए |
| सुरक्षा रिले कार्यात्मक परीक्षण | रिले सेटिंग्स के विरुद्ध सभी कॉन्फ़िगर किए गए सुरक्षा कार्यों का परीक्षण किया गया; यात्रा के समय को विशिष्टताओं के अनुसार सत्यापित किया गया |
| वायरिंग एवं नियंत्रण सर्किट जांच | सभी नियंत्रण और माध्यमिक तारों की निरंतरता, ध्रुवता और इन्सुलेशन को अनुमोदित चित्रों के अनुसार सत्यापित किया गया |
| दृश्य एवं आयामी निरीक्षण | सभी घटकों, लेबलिंग, बसबार चिह्नों और कनेक्शनों को अनुमोदित विनिर्माण चित्रों के अनुसार सत्यापित किया गया है |
तालिका 15 - स्विचगियर के लिए लुगाओ पावर रूटीन टेस्ट प्रोग्राम
गुणवत्ता प्रतिबद्धता
प्रत्येक लुगाओ पावर स्विचगियर शिपमेंट के साथ एक संपूर्ण तकनीकी दस्तावेज़ीकरण पैकेज होता है: सभी मापा मूल्यों और स्वीकृति मानदंडों के साथ नियमित परीक्षण रिपोर्ट, प्रकार परीक्षण प्रमाणपत्र संदर्भ, सामग्री प्रमाणपत्र, परीक्षण उपकरण के लिए अंशांकन रिकॉर्ड, आयामी निरीक्षण रिकॉर्ड और यथा-निर्मित चित्र। अनुरोध पर तीसरे पक्ष के निरीक्षण और गवाह एफएटी की व्यवस्था की जा सकती है।
