उत्पादन केंद्रापासून प्रत्यक्ष वापराच्या ठिकाणी विद्युत शक्ती तीन टप्प्यात वहन केली जाते. प्रथम उच्च व अतिउच्च दाबाने लांब पल्ल्यासाठी तिचे पारेषण (Transmission) केले जाते. त्यानंतर मध्यम दाबाने विद्युत शक्ती शहरी वितरणासाठी बहिर्गेही (Outdoor) उपकेंद्रातून आणि पोलाद, सिमेंट, खाणी, अणुऊर्जा, रासायनिक कारखाने इत्यादीमध्ये आंतरिक उपयोगासाठी वितरित (Distribution) केली जाते [पहा : मध्यम दाबाकरिता बहिर्गेही मंडल खंडक]. त्यासाठी धातू आवेष्टित अंतर्गेही स्विचगिअरचे उपकेंद्र स्वतंत्र दालनात उभारलेले असते. तिसऱ्या टप्प्यात कमी दाबाचे वितरण प्रत्यक्ष उपयोगासाठी वापरले जाते. [पहा : चलित्र नियंत्रण केंद्र].
प्रस्तुत लेख दोन भागांत विस्तृत केला आहे. धातू आवेष्टित दालनातील मंडल खंडकांच्या प्रभागाचे कार्य, प्रकार, रचना इत्यादी मूलभूत माहिती भाग-१मध्ये केली आहे. सुरक्षा वैशिष्ट्ये /गरजा, मानके आणि परीक्षण, उभारणी व देखभाल, निष्कर्ष इत्यादींचे भाग-२ मध्ये वर्णन केले आहे.
अंतर्गेही स्विचगिअरचे मूलभूत कार्य : मंडल खंडक, संपर्की (Contactor), प्रवाह रोहित्र (Current Transformer), दाब रोहित्र (Voltage Transformer), भूमी स्विच (Earthing Switch) इ. मध्यम दाबाच्या (1.1 किलोव्होल्ट ते 36 किलोव्होल्ट पर्यंत) स्विचगिअर उपकरणाची गरजेनुसार जुळवणी कारखान्यामध्ये करतात. अशा लोहपटाच्या प्रभागात संरक्षण, नियंत्रण आणि विलगीकरणासाठी लागणारी कमी दाबाची उपकरणे बसवतात. अशा तऱ्हेने तयार केलेल्या प्रभागांची सरळ रेषेत, काटकोनात किंवा समोरा-समोर मांडणी केल्यामुळे मध्यवर्ती स्थानावरून विद्युत पुरवठ्याचे नियंत्रण करणे सोपे होते. एका प्रातिनिधिक प्रदायी च्या (Feeder) एकल रेखाकृती (Single Line Diagram). या प्रभागांचे साधारण खालील प्रकार असतात (आ. १.).
(१) अ) ट्रक आरोहित मंडल खंडकासाठी प्रभाग (Drawout Panel), ब) स्थिर बसवलेल्या मंडल खंडकासाठी प्रभाग (Non Drawout Panel),
(२) समावरणाचे प्रकार : अ) अंतर्गेही, ब) बहिर्गेही. उदा., कुटी (Kios).
(३) निरोधन माध्यम (Insulation Medium) : अ) हवा, ब) वायू [SF6].
(४) कप्पे केलेले (Compartmented) किंवा कप्पाहीन (Non compartmented),
(५) एकल (Single) बसबारसाठी आणि द्विदल (Double) बसबारसाठी
बऱ्याच अनुप्रयोगांना मंडल खंडक हा कार्यासाठी विनाव्यत्यय तयार असावा लागतो. तथापि, काही अडचण आल्यास त्याला प्रभागातून बाहेर काढून त्याच्या जागी दुसरा खंडक बसवावा लागतो, ज्यामुळे निष्क्रिय वेळ कमी होण्यास मदत होते. म्हणून ट्रक आरोहित मंडल खंडकाचे प्रभाग जास्त मागणीत असतात.
गेल्या काही दशकात, वजनाला हलके असणे, जास्त विद्युत आणि यांत्रिक-जीवन तसेच कमी देखभाल इत्यादीमुळे निर्वात खंडकारी बसवलेले मंडल खंडक हे मध्यम दाबासाठी सल्फर हेक्झाफ्ल्युओराइड (SF6) वायू भरलेल्या खंडकांपेक्षा जास्त वापरले जातात.
सर्वसाधारण लोकप्रिय निर्धारणे (Ratings) : (१) विद्युतदाब, (२) आपत्कालीन प्रवाहक्षमता, (३) अविरत प्रवाह क्षमता, (४) लघु परिपथ प्रवाह (Short Circuit Current) अवधी. या अनुक्रमानुसार (अ)7.2/12kV, 25kA, 1250A, 3 सेकंद (ब) 7.2/12kV, 40kA, 3150A, 3 सेकंद (क) 36kV, 25kA,2500A, 3सेकंद. या निर्धारणाप्रमाणे ट्रक आरोहित, हवा हे निरोधन माध्यम, एकल बसबार व कप्प्यासह प्रभागाची परिमाणे [मिमी. मध्ये] (रुंदी x खोली x उंची) अनुक्रमे (1) 600 x 1,400 x 1,800, (2) 800 x 1,800 x 2,500, (3)1,100 x 2,000 x 2,250 अशी असू शकतात. दोन प्रभागाच्या दर्शनी दृष्यासाठी आ. २.
या प्रभागांची रचनात्मक वैशिष्ट्ये खालील प्रमाणे असतात : अ) लोहपटांचे भाग चूर्ण विलेपित अथवा ओला रंग हवेत/भट्टीमध्ये वाळविलेले असतात. ते बोल्ट लावून किंवा पूर्णतः/अंशतः वितळ सांधण केलेले असतात. ब) प्रभागांची कप्पीकरण संरचनाकरिता आ. ३ पार्श्व दर्शन (Side View).
ब- १) मुख्य ॲल्युमिनियम किंवा तांब्याच्या बसबारासाठी कप्पा : हा दोन्ही टोकांपासून अभिगम्य होतो. तळाशी भू-संपर्क बसबार बसविलेला असतो. ब-२) ट्रकसाठी कप्पा : हा पुढील बाजूने अभिगम्य होतो. ब-३) शक्ती केबल (Power Cable), प्रवाह रोहित्र, विद्युत दाब रोहित्र, भूसंपर्क स्विच ह्या सर्वांसाठी एक कप्पा : त्यामध्ये मागील बाजूने प्रवेश मिळतो (पुढील बाजूने अभिगम्य होणारी शक्ती केबलची आरेखनेसुद्धा असतात). ब-४. कमी दाबाच्या उपकरणांसाठी कप्पा (Low Voltage Compartment) : हा पुढील बाजूने अभिगम्य होतो. त्यात मोजमाप, संरक्षण, नियंत्रण, संकेत इत्यादीसाठी लागणारी उपकरणे तसेच वेगवेगळ्या प्रकारचे नियंत्रक ठोकळे (Control Terminals) असतात. क) धातूचे विभाजक (Partitions), सरकझाकणे (Shutters) आणि झडपा (Flaps) हे भूसंपर्कित (Earthed) असतात. म्हणून या प्रभागांना ‘धातू आच्छादित’ स्विचगिअर’ असेही म्हणतात. ड) ट्रकच्या (चाचणी ते सेवा व उलटपक्षी) स्थानांतरामुळे उघड-बंद होणारी सरक झाकणे त्याच कप्प्यात बसविलेली असतात. इ) अंतर्गत नियंत्रण वायरिंग हे धातू वाहिन्या (Conduit) मधून केलेले असते. फ) साधारणपणे प्रभागास IP40 संरक्षण श्रेणी (Ingress Protection, IP) दिलेली असते. याबाबत मार्गदर्शन शेवटी दिले आहे.
ट्रकचे प्रकार : १) निर्वात खंडकारी सहमंडल खंडक (Vacuum Circuit-Breaker) : प्रवेशी किंवा बहिर्गामी प्रदायी (Incoming or Outgoing Feeder), २) निर्वात खंडकारी सहसंपर्की (Vacuum Contactor) : बहिर्गामी प्रदायी (Outgoing Feeder), ३) बस दाब रोहित्रा साठी (Bus P.T. and fuses), वितळ-तारेसह, ४) बस विभाजकासाठी (Sectionalizer) – अनुकूलक प्रभागासह (Adaptor Panel) किंवा विना, ५) विलगीकरण दुव्यासाठी (With Isolating Links), ६) बसबार किंवा केबल भू-संपर्कन (Bus or Cable earthing).
ट्रकचे मुख्य भाग : खंडकाच्या वरील आणि खालील बाजूस प्रत्येकी तीन संपर्क भुजा (Contact Arms) प्रदान केलेल्या असतात आणि त्यावर निरोधकाचे वेष्टण असते. भुजांच्या टोकाला स्प्रिंगप्रभारित (Spring Loaded) जंभ (Jaw) किंवा टुलीप (Tulip) संपर्क (Contacts) प्रदान केले असतात. त्यांची चाकूसारखी धार असणारे संबंधित संगमक्षम संपर्क हे बसबार आणि केबल कप्प्यातील बुशिंगमध्ये बसविलेले असतात. (पहा : आ. ४).
प्रत्येक ट्रकला तीन स्थाने असतात : सेवा, चाचणी आणि विलगीकरण.
(अ) ट्रकच्या चाचणी ते सेवा आणि उलटपक्षी हालचाली ट्रकचा दरवाजा बंद करून करतात. त्यामुळे खंडकाच्या उघड-बंद क्रिया तसेच प्रभागाच्या विलगीकरण स्थितीतही निर्धारित संरक्षण श्रेणी ठेवणे शक्य होते.
(ब) जेव्हा ट्रक सेवा स्थितीतून चाचणी/विलगीकरणासाठी मागे घेतला जातो, तेव्हा भूसंपर्कित सरक झाकणे आपोआप बंद होतात. त्यामुळे जरी लगतचे कप्पे आणि प्रभाग जागृत असतील तरी सुद्धा ट्रकच्या कप्प्यात काम करणाऱ्या व्यक्तीची सुरक्षा सुनिश्चित असते.
(क) ट्रकचा दरवाजा चाचणी स्थितीत उघडता येतो. गरजेनुसार ट्रक सेवास्थितीत असतांना सुद्धा उघडण्याची (Defeat Interlock) तरतूद केली जाऊ शकते.
(ड) ट्रकच्या दरवाजावर कुलूप लावण्याची सुविधा प्रदान केली जाऊ शकते.
वैकल्पिक वैशिष्ट्ये : १) आयपी-फोर्टीवन (IP41), आयपी-फिफ्टी (IP50), आयपी-फिफ्टीवन (IP51) प्रभागास अशा संरक्षण श्रेणी सुद्धा देता येतात. २) कमी दाबाच्या कप्प्यामध्ये (Low Voltage Compartment) जास्त उपकरणे बसवता येतात. अशावेळी त्याची उंची वाढते. हे लक्षात ठेऊन मांडणी दालनाची उंची पडताळून घ्यावी लागते. ३) तसेच केबल कप्प्याला जोडपेटी (Extension Box) देवून (म्हणजेच प्रभागाची खोली वाढवून) त्यामध्ये जास्त प्रवाह रोहित्र/केबल्स लावता येतात. ४) जरी प्रातिनिधिक परीक्षण केलेल्या बसबारवर ती तांत्रिकदृष्ट्या निरोधन (Sleeving) आवश्यक नसले तरी असे करता येते.
संरक्षणश्रेणी (Ingress Protection, IP) IP40, IP41, IP50, IP51 या बाबतमार्गदर्शन : घन व द्रवपदार्थ यांच्या अनधिप्रवेशाविरुद्ध विद्युत व इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या परिवेष्टास प्रतिकाराचे मूल्यांकन व श्रेणी देणे. यासाठी IEC 60529 हे मानक संरक्षणाचीचे IP संकेतांक दर्शविते. व्यक्तींना परिवेष्टणाच्या आत संभाव्य धोकादायक भागामध्ये प्रवेश करणे सोपे आहे की नाही हे सुद्धा दर्शविते. त्याप्रमाणे पहिला अंक 4 दाखवितो की एक मिमी.हून मोठा पदार्थ जाऊ शकत नाही व पहिला अंक 5 दाखवितो की, धूळीपासून संरक्षित आहे.
तसेच दुसरा अंक 0 दाखवितो की परिवेष्टण द्रवा (पाण्या) पासून असंरक्षित आहे व दुसरा अंक 1 दाखवितो की परिवेष्टण फक्त सरळवरून पडणाऱ्या द्रवा (पाण्या) पासून संरक्षित आहे.
सुरक्षा वैशिष्ट्ये/गरजा, मानके आणि परीक्षण, उभारणी व देखभाल ,निष्कर्ष, संदर्भ इत्यादीं भाग २ विस्तारित केली आहेत.
संदर्भ :
- Muelle, A. B., Switching transient levels relevant to medium voltage switchgear and associated instrumentation, International Conference and Exhibition on Electromagnetic Compatibility, EMC York 1999.
