ग्राउंडिंग स्ट्रैंड के उपयोग से ग्राउंडिंग प्रणाली की विश्वसनीयता में सुधार करने में क्या लाभ होते हैं?

ग्राउंडिंग स्ट्रैंड कैसे समग्र प्रणाली विश्वसनीयता में सुधार करता है

स्थिर और विश्वसनीय ग्राउंडिंग प्रदर्शन सुनिश्चित करने में ग्राउंडिंग स्ट्रैंड की मुख्य भूमिका

ग्राउंडिंग स्ट्रैंड्स विद्युत सुरक्षा के लिए आवश्यक हैं क्योंकि वे दोष धाराओं और अचानक ऊर्जा उछाल के लिए बहुत कम प्रतिरोध वाले मार्ग प्रदान करते हैं। इन स्ट्रैंड्स की खंडित डिज़ाइन होती है जो तापमान में परिवर्तन या भूकंप के कारण भूमि के हिलने की स्थिति में भी मिट्टी के साथ अच्छे संपर्क में बनी रहती है। इससे सबस्टेशन स्थलों पर खतरनाक स्पर्श वोल्टेज में लगभग 40% की कमी आती है, जैसा कि वांग और सहयोगियों द्वारा 2021 में किए गए अनुसंधान में दर्शाया गया था। इन प्रणालियों की टिकाऊपन के कारण विफलता के एकल बिंदुओं की संख्या कम होती है, जिसकी वजह से संचरण टावरों और डेटा केंद्रों जैसे कई महत्वपूर्ण स्थानों पर लगभग 99.8% परिचालन समय की रिपोर्ट की जाती है। ग्राउंडिंग प्रणालियाँ चुपचाप विश्वसनीय ढंग से काम करती रहती हैं, जिससे वे उन स्थानों के लिए अनिवार्य बन जाती हैं जहाँ बिजली की बाधा बिल्कुल भी स्वीकार्य नहीं होती।

ग्राउंडिंग कंडक्टर्स की तुलना: क्यों ग्राउंडिंग स्ट्रैंड टिकाऊपन और चालकता में अन्य विकल्पों पर श्रेष्ठता रखता है

ग्राउंडिंग स्ट्रैंड्स वास्तव में अपनी मात्रा के सापेक्ष सतह के क्षेत्रफल के मामले में ठोस छड़ों और प्लेटों से बेहतर होते हैं, जो धारा को बेहतर ढंग से फैलाने में मदद करता है। परीक्षणों से पता चलता है कि ये स्ट्रैंड्स सामान्य कॉपर क्लैड स्टील छड़ों की तुलना में लगभग 25 से 30 प्रतिशत अधिक धारा संभाल सकते हैं। जब हम चालकता के आंकड़ों पर विचार करते हैं, तो ग्राउंडिंग स्ट्रैंड्स लगभग 62% आईएसीएस (IACS) तक पहुंच जाते हैं, जो केवल 8 से 12% देने वाले गैल्वनाइज्ड स्टील की तुलना में काफी अधिक है। और इस बात को भी नजरअंदाज न करें कि ये अधिक टिकाऊ होते हैं। इनकी विशेष बुनी हुई डिजाइन सपाट टेप कंडक्टर्स की तुलना में लगभग तीन गुना अधिक यांत्रिक तनाव का सामना कर सकती है। जहां भूकंप आम होते हैं, वहां यह बहुत अंतर लाता है, क्योंकि भूमि में काफी हिलन-डुलन होती है।

सामग्री चयन और जंगरोधी डिजाइन का दीर्घकालिक विश्वसनीयता पर प्रभाव

उच्च शुद्धता वाले एल्युमीनियम मिश्र धातुओं के साथ-साथ 316L स्टेनलेस स्टील के उपयोग से लवणीय जल की स्थिति में लगभग 90 प्रतिशत तक जंग लगने की समस्या कम हो जाती है, जो सामान्य गैल्वेनाइज्ड स्टील विकल्पों की तुलना में बहुत बेहतर है। इन सामग्रियों पर थोड़ी सी पॉलिमर कोटिंग लगा देने से वे दस हजार ओम मीटर से अधिक प्रतिरोध वाली वास्तव में कठोर मिट्टी की स्थिति में भी सुप्रतिष्ठित रूप से आधी सदी से अधिक समय तक चल सकती हैं। वास्तविक दुनिया के परीक्षणों से पता चलता है कि स्थापित सामग्री के प्रत्येक फुट के लिए इन सुधारों से प्रति वर्ष लगभग अठारह डॉलर की बचत होती है, जबकि उनके लंबे जीवनकाल के दौरान विद्युत प्रतिरोध दो ओम से कम बना रहता है।

अनुकूलित भू-तार विन्यास के साथ भू-प्रतिरोध में कमी

उच्च-चालकता वाले भू-तारों का उपयोग करके संचरण टावरों में प्रतिरोध कम करना

तांबे से आवृत्त इस्पात भू-संपर्क तार, जस्तीकृत इस्पात की तुलना में 40% कम प्रतिरोधकता प्रदान करते हैं (IEEE Std 80-2013), जो उपकेंद्र सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण त्वरित दोष धारा अवशोषण को सक्षम करता है। सूखी या चट्टानी मिट्टी में, वे केवल 20% नमी पर भी 85% चालकता बनाए रखते हैं, जबकि समान परिस्थितियों में ठोस छड़ों का प्रतिरोध 35% अधिक होता है।

उन्नत तार व्यवस्था और डिज़ाइन के माध्यम से 1 ओम से कम के पृथ्वी प्रतिरोध की प्राप्ति

जब हम उन्हें कई गहराइयों में अरीय पैटर्न में स्थापित करते हैं, तो भू-संपर्क प्रणाली 1 ओम प्रतिरोध से नीचे जा सकती है। पिछले वर्ष के कुछ शोध में दिखाया गया कि क्रॉस्ड-हेलिक्स सेटअप भी बहुत अच्छा काम करता है, जो इलेक्ट्रोड्स को लगभग उनकी गहराई के दोगुनी दूरी पर रखने पर लगभग 0.7 या 0.8 ओम देता है। इस दृष्टिकोण को इतना अच्छा बनाने वाली बात यह है कि यह सामान्य ऊर्ध्वाधर रॉड की तुलना में लगभग 1.5 गुना अधिक सतह क्षेत्र के संपर्क में आता है। यह अतिरिक्त संपर्क उन जटिल मृदा परत की समस्याओं से निपटने में मदद करता है जिनके बारे में इंजीनियर हमेशा चिंतित रहते हैं। कुछ बेंटोनाइट बैकफिल सामग्री जोड़ने से इन प्रणालियों का कम प्रतिरोध स्तर 15 वर्ष या उससे अधिक समय तक बना रहता है। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि वे IEC 62305 में निर्धारित सभी बिजली सुरक्षा मानकों को पूरा करते हैं, जिसे अधिकांश पेशेवर सुरक्षित विद्युत स्थापना डिज़ाइन करते समय खोजते हैं।

बिजली और अस्थायी घटनाओं के दौरान भू-संपर्क स्ट्रैंड का प्रदर्शन

बिजली गिरने के दौरान सर्ज अवशोषण और प्रणाली सुरक्षा में वृद्धि

ग्राउंडिंग तारे अपने बड़े सतही क्षेत्रफल और लचीलेपन के कारण पृथ्वी में उच्च-ऊर्जा वाली बिजली की धाराओं—अधिकतम 200 kA तक—को कुशलता से प्रवाहित करते हैं, बिना विकृति के। कठोर कंडक्टर्स की तुलना में, ये आवेग-प्रेरित क्षति को 40% तक कम कर देते हैं (आईईईई ट्रांजैक्शंस ऑन पावर डिलीवरी, 2023), जिससे त्वरित आवेश विघटन और बुनियादी ढांचे की बेहतर सुरक्षा सुनिश्चित होती है।

व्यापक आवेग शमन के लिए बिजली सुरक्षा प्रणालियों के साथ एकीकरण

अभ्रक तारों का उपयोग शील्डिंग तारों और सर्ज अरेस्टर्स के साथ करने पर बहुत बेहतर प्रदर्शन होता है, जिससे इंजीनियर द्वारा 'समन्वित सुरक्षा प्रणाली' कही जाने वाली व्यवस्था बनती है जो अचानक वोल्टेज स्पाइक्स के खिलाफ सुरक्षा प्रदान करती है। कई कम प्रतिरोधकता वाले मार्गों पर सर्ज ऊर्जा को वितरित करने से तीन-चरण प्रणालियों में प्रेरक युग्मन काफी कम हो जाता है। वास्तव में, क्षेत्र परीक्षणों के अनुसार इससे विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप में लगभग दो तिहाई की कमी आती है। अधिकांश बिजली सुरक्षा दिशानिर्देश बताते हैं कि वास्तविक बिजली गिरने के दौरान 1 किलोवोल्ट प्रति मीटर से कम वोल्टेज प्रवणता बनाए रखना महत्वपूर्ण है, जिससे उपकरणों के क्षतिग्रस्त होने से बचा जा सकता है।

प्रभावी कंडक्टर बॉन्डिंग के माध्यम से तीन-चरण प्रणालियों में वोल्टेज सर्ज को रोकना

क्रॉस-कनेक्टेड ग्राउंडिंग स्ट्रैंड नेटवर्क उन संभावित अंतरों को समाप्त कर देते हैं जो विनाशकारी वोल्टेज सर्ज का कारण बनते हैं। अध्ययनों से पता चलता है कि ट्रांजिएंट के दौरान अलग ग्राउंडिंग की तुलना में इन बॉन्डेड सिस्टम में संभावित समानता 92% तेजी से प्राप्त होती है (पावर क्वालिटी जर्नल, 2023)। संक्षारण-प्रतिरोधी कोटिंग्स यह सुनिश्चित करती हैं कि कनेक्शन उच्च नमी वाले वातावरण में भी 25 वर्षों तक 0.5Ω से कम बने रहें।

चालक ग्राउंडिंग स्ट्रैंड समाधानों के साथ मृदा प्रतिरोधकता चुनौतियों पर काबू पाना

परिवर्तनशील मृदा प्रतिरोधकता ग्राउंडिंग दक्षता और विश्वसनीयता को कैसे प्रभावित करती है

मिट्टी की प्रतिरोधकता आप जहाँ देख रहे हैं, इस पर निर्भर करते हुए काफी भिन्न होती है। शुष्क जलवायु में रेतीले क्षेत्र अक्सर 5,000 ओम मीटर से ऊपर मापे जाते हैं, जबकि गीली मिट्टी की मिट्टी 100 ओम मीटर से नीचे गिर सकती है। ये अंतर महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे वास्तव में अर्थिंग प्रतिरोध को सामान्य से तीन गुना तक बढ़ा देते हैं। और जब मौसम बदलता है, तो धान्यमय मिट्टी के साथ काम कर रहे इंजीनियरों के लिए चीजें और भी जटिल हो जाती हैं। शुष्क अवधि के दौरान प्रतिरोधकता 40 से 70 प्रतिशत तक बढ़ जाती है। इसलिए अर्थिंग प्रणालियों को शुरुआत से ही सावधानीपूर्वक योजना बनाने की आवश्यकता होती है। सही सामग्री का चयन करना और इन उतार-चढ़ाव के लिए डिजाइन करना यह सुनिश्चित करता है कि बिजली प्रणाली सुरक्षित और कार्यात्मक रहे, चाहे प्रकृति कुछ भी फेंक दे।

अर्थिंग स्ट्रैंड की प्रभावशीलता बढ़ाने के लिए चालक योज्य और रासायनिक उपचार का उपयोग

उच्च प्रतिरोधकता वाली मिट्टी से निपटने के लिए, आधुनिक ग्राउंडिंग स्ट्रैंड्स में बेंटोनाइट मिट्टी और कार्बन-आधारित यौगिकों को शामिल किया जाता है, जो चट्टानी इलाके में संपर्क प्रतिरोध को 62% तक कम कर देता है। सबसे प्रभावी रणनीति इसका संयोजन है:

1. मिट्टी की पूर्व उपचार कैल्शियम-मैग्नीशियम घोल के साथ (मूल प्रतिरोधकता को 55% तक कम करता है)
2. स्ट्रैंड कोटिंग निकल-क्रोमियम मिश्र धातुओं के साथ (15 वर्ष बाद भी 95% चालकता बनाए रखता है)
3. स्थापना के बाद की इंजेक्शन चालक जेल की (प्रतिबाधा में उछाल को 81% तक कम करता है)

इस परतदार विधि से 10,000 ओम·मीटर तक की प्रारंभिक प्रतिरोधकता वाली मिट्टी में प्रतिरोध 5 ओम से नीचे बना रहता है, जो महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे के लिए IEEE 80-2013 मानकों को पार कर जाता है।

ग्राउंडिंग स्ट्रैंड सिस्टम के स्थापना, परीक्षण और रखरखाव के लिए सर्वोत्तम प्रथाएँ

चालकता और धारा असरण को अधिकतम करने के लिए उचित स्थापना तकनीक

ग्राउंडिंग स्ट्रैंड्स को लगाते समय यह सुनिश्चित करें कि उन्हें अपनी लंबाई के कम से कम दो गुना दूरी पर रखा जाए ताकि उनके प्रतिरोध क्षेत्र ओवरलैप न करें। जहां जमाव आम है, वहां इन स्ट्रैंड्स को मिट्टी में 36 इंच से अधिक गहराई तक दबा दिया जाना चाहिए ताकि मिट्टी के साथ अच्छा संपर्क बना रहे (यदि किसी को कोड की चिंता हो तो यह वास्तव में NEC 250.53 में दिया गया है)। तीव्र मोड़ भी एक ऐसी चीज है जिस पर ध्यान देने की आवश्यकता है। 45 डिग्री से कम के कोण अतिरिक्त तनाव बिंदु बनाते हैं जो प्रतिबाधा में लगभग 25-30% तक की वृद्धि कर सकते हैं। पिछले वर्ष IEEE पावर इंजीनियरिंग सोसाइटी द्वारा प्रकाशित शोध के अनुसार, जब ग्राउंडिंग स्ट्रैंड्स को उचित ढंग से स्थानांतरित किया जाता है और सही तनाव में रखा जाता है, तो गलत तरीके से की गई व्यवस्थाओं की तुलना में अचानक वोल्टेज स्पाइक्स में लगभग आधा कमी आती है। इससे समय के साथ प्रणाली की विश्वसनीयता में वास्तविक अंतर आता है।

शक्तिशाली ग्राउंडिंग स्ट्रैंड विधियों का उपयोग करके पावर ट्रांसफार्मर और महत्वपूर्ण उपकरणों को जोड़ना

जब सबस्टेशन ग्राउंडिंग कनेक्शन पर काम किया जा रहा हो, तो ट्रांसफॉर्मर न्यूट्रल्स से ग्राउंडिंग स्ट्रैंड्स को जोड़ते समय या तो बाइमेटैलिक लग्स का उपयोग करना महत्वपूर्ण है या एक्सोथर्मिक वेल्डिंग का सहारा लेना चाहिए। ये तरीके कनेक्शन प्रतिरोध को 0.05 ओम से नीचे लाने में मदद करते हैं, जिससे उपकरणों की दोष के समय संभालने की क्षमता में बहुत अंतर आता है। अन्यथा असमान तापन एक गंभीर समस्या बन जाती है। 2024 के एक हालिया EPRI अध्ययन में वास्तव में पाया गया कि खराब बॉन्डिंग वाली प्रणालियाँ उन तीव्र 10 kA सर्ज के अधीन होने पर लगभग तीन गुना तेजी से विफल हो जाती हैं। स्विचगियर स्थापना की ओर बढ़ते हुए, वक्रता की आवश्यकताओं पर ध्यान देना महत्वपूर्ण है। अधिकांश विनिर्देशों में न्यूनतम वक्रता त्रिज्या के रूप में कंडक्टर व्यास के कम से कम आठ गुना की आवश्यकता होती है। इन दिशानिर्देशों को अनदेखा करने से समय के साथ प्रणाली की धारा को सुरक्षित ढंग से वहन करने की क्षमता पर गंभीर प्रभाव पड़ सकता है।

पृथ्वी प्रतिरोध के परीक्षण और मान्यता सुनिश्चित करने के लिए निरंतर अनुपालन और विश्वसनीयता

क्लैंप-ऑन मीटर का उपयोग करके भू-प्रतिरोध परीक्षण केवल अच्छी प्रथा नहीं है, बल्कि OSHA 1910.269 और NFPA 70E मानकों जैसे नियमों द्वारा वास्तव में आवश्यक है। स्थापना के बाद, तकनीशियन आमतौर पर ग्राउंडिंग प्रणालियों की जांच 'फॉल-ऑफ-पोटेंशियल' विधि के कहलाने वाली विधि से करते हैं। इसका उद्देश्य संचरण लाइनों के लिए 1 ओम से कम और वाणिज्यिक अनुप्रयोगों के लिए लगभग 5 ओम पर पठन प्राप्त करना होता है। 12 हजार उपयोगिता स्थलों से एकत्रित डेटा को देखने पर एक दिलचस्प बात सामने आती है: वे प्रणालियाँ जिनका वर्ष में दो बार परीक्षण किया जाता है, पंद्रह वर्षों के बाद अपनी मूल चालकता का लगभग 89% बनाए रखती हैं, जबकि नियमित परीक्षण न होने पर यह दर केवल 62% रह जाती है। उन क्षेत्रों में जहाँ मृदा प्रतिरोधकता 100 ओम-मीटर से अधिक होती है, रखरखाव दल आमतौर पर ग्राउंडिंग प्रणालियों को समय के साथ उचित ढंग से कार्य करते रहने के लिए हर तीन से पाँच वर्ष में रासायनिक उपचार लागू करने की सिफारिश करते हैं।

सामान्य प्रश्न

ग्राउंडिंग स्ट्रैंड क्या है?

एक ग्राउंडिंग स्ट्रैंड चालक का एक प्रकार है जिसका उपयोग विद्युत प्रणालियों में दोष धाराओं के लिए एक मार्ग प्रदान करने के लिए किया जाता है, जो विद्युत आवेगों को भूमि में बिखेरकर सुरक्षा सुनिश्चित करता है।

ग्राउंडिंग प्रणालियों में ठोस छड़ों की तुलना में ग्राउंडिंग स्ट्रैंड को क्यों प्राथमिकता दी जाती है?

ग्राउंडिंग स्ट्रैंड ठोस छड़ों की तुलना में आयतन के सापेक्ष अधिक सतह क्षेत्र प्रदान करते हैं, बेहतर चालकता और अधिक धारा को बिखेरने की क्षमता रखते हैं। इसके अलावा वे यांत्रिक तनाव का अधिक प्रभावी ढंग से प्रतिरोध करते हैं, जिससे भूकंपीय क्षेत्रों में उनकी टिकाऊपन बढ़ जाती है।

बिजली गिरने के दौरान ग्राउंडिंग स्ट्रैंड सुरक्षा में सुधार कैसे करते हैं?

ग्राउंडिंग स्ट्रैंड अपनी लचीलापन और बड़े सतह क्षेत्र के कारण बिजली गिरने से उत्पन्न उच्च-ऊर्जा धाराओं को कुशलता से संभालते हैं, जिससे आवेग-प्रेरित क्षति कम होती है और बुनियादी ढांचे की सुरक्षा होती है।

ग्राउंडिंग स्ट्रैंड प्रणालियों के लंबे जीवन को बढ़ाने के लिए कौन से उपाय किए जाते हैं?

उच्च शुद्धता वाले एल्यूमीनियम और 316L स्टेनलेस स्टील जैसी जंग-रोधी सामग्री के साथ-साथ पॉलिमर कोटिंग का उपयोग करने से ग्राउंडिंग स्ट्रैंड सिस्टम के जीवनकाल में कठोर परिस्थितियों में भी महत्वपूर्ण वृद्धि होती है।

उच्च प्रतिरोधकता वाली मिट्टी में प्रभावी ग्राउंडिंग कैसे सुनिश्चित की जा सकती है?

उच्च प्रतिरोधकता वाली मिट्टी में, संपर्क प्रतिरोध को कम करने वाले बेंटोनाइट मिट्टी, रासायनिक उपचार और उपयुक्त सामग्री कोटिंग जैसे चालक सामग्री के उपयोग से प्रभावशीलता में सुधार होता है।