श्रेणी रिएक्टर्स और शंट रिएक्टर्स के बीच क्या अंतर हैं?

श्रेणी रिएक्टर्स और शंट रिएक्टर्स के बीच क्या अंतर हैं?

विद्युत शक्ति प्रणाली में एक रिएक्टर मूलतः एक इंडक्टर होता है—एक चालक का कुंडल, जो किसी चुंबकीय कोर या वायु कोर के चारों ओर लपेटा गया होता है—जो धारा में परिवर्तन का विरोध करता है। लेकिन उस रिएक्टर का सर्किट में स्थान ही उसके कार्य, आकार और सुरक्षा आवश्यकताओं के बारे में सब कुछ निर्धारित करता है। श्रेणी रिएक्टर और शंट रिएक्टर दोनों का मूल विद्युत चुंबकीय सिद्धांत समान होता है, लेकिन वे ग्रिड स्थिरता में विपरीत उद्देश्यों की सेवा करते हैं।

कनेक्शन टोपोलॉजी: मूल अंतर

एक श्रेणी रिएक्टर को सुरक्षित उपकरण—आमतौर पर एक सर्किट ब्रेकर, एक बस सेक्शन, एक कैपेसिटर बैंक या एक ट्रांसमिशन लाइन—के श्रेणी में जोड़ा जाता है। लोड धारा लगातार रिएक्टर के माध्यम से प्रवाहित होती है। रिएक्टर की प्रतिबाधा दोष के दौरान धारा के वृद्धि दर को सीमित करती है, जिससे निचले स्तर के सर्किट ब्रेकर द्वारा अवरुद्ध की जाने वाली अधिकतम दोष धारा कम हो जाती है। इससे कम अवरोधन क्षमता वाले सर्किट ब्रेकर के उपयोग की अनुमति मिलती है, जिससे उप-केंद्र की पूंजीगत लागत कम हो जाती है। 10 एमवीए, 11 केवी फीडर पर 6% प्रतिबाधा के लिए अनुमत एक श्रेणी रिएक्टर संभावित दोष धारा को सैद्धांतिक 40 केए से लगभग 25 केए तक सीमित कर देता है।

शंट रिएक्टर को समानांतर में जोड़ा जाता है—लाइन या बस से ग्राउंड तक, या फेजों के बीच। सामान्य परिस्थितियों में रिएक्टर से कोई लोड धारा नहीं बहती है। इसके बजाय, शंट रिएक्टर प्रणाली से प्रतिक्रियाशील शक्ति आहरित करता है, जो हल्के लोड की स्थिति में लंबी ट्रांसमिशन लाइनों और भूमिगत केबलों द्वारा उत्पन्न कैपेसिटिव प्रतिक्रियाशील शक्ति की भरपाई करता है। शंट कम्पेंसेशन के बिना, हल्के लोड वाली ५०० केवी लाइन के रिसीविंग-एंड वोल्टेज का मान १.१५ प्रति यूनिट या उससे अधिक हो सकता है—जो जुड़े हुए ट्रांसफॉर्मर्स और स्विचगियर की इंसुलेशन कोऑर्डिनेशन सीमाओं से अधिक है।

कोर डिज़ाइन और सैचुरेशन व्यवहार

श्रृंखला रिएक्टर्स को दोष धारा की स्थितियों में संतृप्त नहीं होना चाहिए, क्योंकि एक संतृप्त रिएक्टर अपने धारा-सीमित करने वाले कार्य को उसी समय खो देता है जब यह कार्य सबसे अधिक आवश्यक होता है। वायु-कोर श्रृंखला रिएक्टर संतृप्ति के जोखिम को पूरी तरह से समाप्त कर देते हैं, क्योंकि वायु का बी-एच वक्र धारा के परिमाण के बावजूद पूर्णतः रैखिक होता है। इसका लेकिन भौतिक आकार के रूप में एक सौदा है—एक वायु-कोर रिएक्टर जो ११ केवी पर ६% प्रतिबाधा प्रदान करता है, एक समतुल्य लोहे के कोर डिज़ाइन की तुलना में लगभग तीन गुना अधिक आयतन घेरता है।

गैप वाले लोहे के कोर वाले श्रृंखला रिएक्टर प्रति इकाई आयतन में उच्च प्रेरकत्व प्रदान करते हैं, लेकिन इन्हें नामित दोष धारा तक रैखिकता बनाए रखने के लिए वायु गैप के सावधानीपूर्ण डिज़ाइन की आवश्यकता होती है। गैप को गैर-चुंबकीय सामग्री—आमतौर पर एपॉक्सी-संसृजित फाइबरग्लास—से बनाया जाता है, और इसकी मोटाई की गणना अधिकतम असममित दोष धारा के दौरान शिखर चुंबकीय प्रवाह घनत्व को १.६ टेस्ला से कम रखने के लिए की जाती है, जो सममित आरएमएस दोष मान के २.५ गुना तक पहुँच सकती है।

शंट रिएक्टर्स आमतौर पर गैपयुक्त आयरन-कोर निर्माण का उपयोग करते हैं, क्योंकि वे नामांकित वोल्टेज पर लगातार संचालित होते हैं और रैखिकता की आवश्यकता कम कड़ी होती है। गैप वोल्टेज परिवर्तनों के खिलाफ प्रेरकत्व को स्थिर करता है और शंट रिएक्टर्स के स्थापित होने का उद्देश्य जिन संक्रामक अतिवोल्टेजों को कम करना होता है, उनके दौरान संतृप्ति को रोकता है।

सुरक्षा आवश्यकताएँ

श्रेणी रिएक्टर्स को आंतरिक टर्न-टू-टर्न दोषों का पता लगाने के लिए अंतर सुरक्षा की आवश्यकता होती है—एक वाइंडिंग शॉर्ट जो कुछ टर्न को बाईपास कर देती है, रिएक्टर प्रतिबाधा को केवल एक प्रतिशत के एक भिन्न तक बदल देती है, जिसे अधिप्रवाह रिले द्वारा पता नहीं लगाया जा सकता। अंतर योजना दोनों रिएक्टर टर्मिनलों पर धारा की तुलना करती है; कोई भी अंतर जो सेटिंग थ्रेशोल्ड से अधिक हो, संबंधित सर्किट ब्रेकर को ट्रिप कर देता है।

ट्रांसमिशन सिस्टम पर शंट रिएक्टर्स को ओवरवोल्टेज सुरक्षा की आवश्यकता होती है और अक्सर शंट-कॉम्पेन्सेटेड लाइनों पर एकल-चरण पुनः बंद करने के लिए एक तटस्थ रिएक्टर शामिल होता है। बुखहोल्ज रिले इन्सुलेशन विफलता से उत्पन्न आंतरिक गैस संचयन का पता लगाते हैं—यह तेल-डुबोए गए शंट रिएक्टर्स के लिए मानक प्रथम रक्षा पंक्ति है। वितरण वोल्टेज पर शुष्क-प्रकार के शंट रिएक्टर्स मापी गई धारा से वाइंडिंग तापमान के अनुकरण पर आधारित थर्मल ओवरलोड सुरक्षा पर निर्भर करते हैं।

अनुप्रयोग चयन मापदंड

श्रृंखला रिएक्टर का चयन करने का अर्थ है नामांकित धारा (निरंतर लोड धारा), प्रतिशत प्रतिबाधा (दोष धारा सीमांकन लक्ष्य) और लघु-समय थर्मल धारा रेटिंग (आमतौर पर सीमित दोष धारा पर १ सेकंड या ३ सेकंड) का निर्दिष्ट करना। रिएक्टर को एक निकट-स्थित दोष के दौरान तापीय और यांत्रिक दोनों बलों को विकृति के बिना सहन करना चाहिए।

शंट रिएक्टर का चयन करने का अर्थ है नामांकित वोल्टेज, MVAr में प्रतिक्रियाशील शक्ति रेटिंग और संबंधन प्रकार का निर्दिष्ट करना—संचरण अनुप्रयोगों के लिए वाइ-संबंधित और ठोस रूप से ग्राउंडेड न्यूट्रल के साथ, या बड़े शक्ति ट्रांसफॉर्मरों पर तृतीयक वाइंडिंग के लिए क्षतिपूर्ति के लिए डेल्टा-संबंधित। MVAr रेटिंग की गणना लाइन के धारितात्मक चार्जिंग धारा से की जाती है, जो लक्ष्य क्षतिपूर्ति स्तर पर होती है, जो आमतौर पर निरंतर जुड़े हुए रिएक्टरों के लिए ६०–८०% और स्विच करने योग्य इकाइयों के लिए १००% होती है।

उदाहरण: विंड फार्म एकीकरण के लिए दोनों प्रकार के रिएक्टरों की आवश्यकता होती है

एक दूरस्थ क्षेत्र में १५० मेगावाट का पवन फार्म, जो एक ४५ किलोमीटर लंबी २२० किलोवोल्ट की ओवरहेड लाइन के माध्यम से ग्रिड से जुड़ा हुआ था, को दो एक साथ चुनौतियों का सामना करना पड़ा: कनेक्शन बिंदु पर उच्च दोष धारा, जो पवन टरबाइन स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर की शॉर्ट-सर्किट रेटिंग से अधिक थी, और कम पवन, कम भार की स्थिति में लाइन की धारितात्मक चार्जिंग धारा के कारण वोल्टेज वृद्धि, जो १.१० प्रति यूनिट से अधिक थी। इंजीनियरिंग टीम ने फॉल्ट धारा को सीमित करने के लिए कलेक्टर सबस्टेशन बस टाई पर एक श्रेणी रिएक्टर का निर्दिष्ट किया, और सामान्य कनेक्शन बिंदु पर धारितात्मक प्रतिक्रियात्मक शक्ति को अवशोषित करने के लिए २० एमवीएआर शंट रिएक्टर का निर्दिष्ट किया। एकीकृत विद्युत उपकरण निर्माता द्वारा आपूर्ति किए गए संयुक्त रिएक्टर स्थापना ने एकल परियोजना चक्र के भीतर दोनों बाधाओं का समाधान कर दिया।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

क्या एक रिएक्टर श्रेणी और शंट दोनों कार्यों को निभा सकता है?

नहीं। भौतिक डिज़ाइन, विद्युत रोधन समन्वय और सुरक्षा आवश्यकताएँ मूल रूप से अलग होती हैं। एक श्रेणी में जुड़ा हुआ रिएक्टर केवल एक ही कार्य करता है, चाहे उसे किसी भी तरह से जोड़ा गया हो। जिन स्थापनाओं में दोनों कार्यों की आवश्यकता होती है, उन्हें दो अलग-अलग रिएक्टर इकाइयों की आवश्यकता होती है।

यदि एक श्रेणी रिएक्टर दोष के दौरान संतृप्त हो जाता है तो क्या होता है?

रिएक्टर अपनी धारा-सीमित करने वाली प्रतिबाधा खो देता है, जिससे दोष धारा अपेक्षित स्तर तक बढ़ जाती है। नीचे की ओर स्थित सर्किट ब्रेकर, जो रिएक्टर द्वारा धारा को सीमित करने की धारणा पर आकारित किया गया है, दोष को विच्छेदित करने में विफल हो सकता है। यही कारण है कि श्रेणी रिएक्टरों के लिए संतृप्ति रोकना प्राथमिक डिज़ाइन प्रतिबंध है।

शंट रिएक्टर को कैसे चालू और बंद किया जाता है?

ट्रांसमिशन-स्तर के शंट रिएक्टर्स को समर्पित सर्किट ब्रेकर या सर्किट स्विचर के माध्यम से स्विच किया जाता है। स्विचिंग ट्रांसिएंट रिकवरी वोल्टेज गंभीर होता है, क्योंकि रिएक्टर का प्रेरक धारा वोल्टेज के लगभग ९० डिग्री पीछे रहती है, जिससे प्राकृतिक शून्य-क्रॉसिंग्स पर धारा अवरोधन कठिन हो जाता है। सिंक्रोनस स्विचिंग कंट्रोलर इस तनाव को न्यूनतम करते हैं।

रिएक्टर के लिए किस प्रकार के रखरखाव की आवश्यकता होती है?

शुष्क-प्रकार के वायु-कोर रिएक्टर्स की न्यूनतम रखरखाव की आवश्यकता होती है—वार्षिक दृश्य निरीक्षण सतह ट्रैकिंग या दूषण के लिए, और कनेक्शन बिंदुओं का थर्मोग्राफिक स्कैनिंग। तेल-डूबे रिएक्टर्स के लिए वार्षिक घुलित गैस विश्लेषण और प्रत्येक २–३ वर्ष में तेल की डायलेक्ट्रिक परीक्षण की आवश्यकता होती है, जो शक्ति ट्रांसफॉर्मर्स के समान है।

रिएक्टर प्रतिबाधा को कैसे निर्दिष्ट किया जाता है?

यह प्रतिशत में निर्दिष्ट किया जाता है, जो नाममात्र वोल्टेज और एमवीए पर प्रणाली की आधार प्रतिबाधा के प्रतिशत के रूप में होता है। एक १० एमवीए, ११ केवी आधार पर ६% रिएक्टर लगभग ०.७३ ओम प्रतिघात उत्पन्न करता है। उच्च प्रतिशत मान अधिक दोष धारा सीमन प्रदान करते हैं, लेकिन ये स्थायी-अवस्था वोल्टेज गिरावट को भी बढ़ाते हैं।

दोनों प्रकार के रिएक्टर किन्हीं एकल आपूर्तिकर्ता से कहाँ से प्राप्त किए जा सकते हैं?

एकीकृत विद्युत उपकरण निर्माता, जैसे लियाओनिंग साइनोटेक ग्रुप, जो ट्रांसफॉर्मर से लेकर स्विचगियर और कंपेंसेशन उपकरण तक पूर्ण सबस्टेशन पैकेज आपूर्ति करते हैं, एकल इंजीनियरिंग टीम से श्रेणी और शंट रिएक्टर दोनों प्रदान करते हैं—जिससे विशिष्टता समन्वय और बाद के समर्थन को सरल बनाया जाता है।