वैक्यूम सर्किट ब्रेकर, या संक्षेप में VCB, विद्युत आर्क को बहुत तेज़ी से बुझाकर काम करते हैं—आमतौर पर केवल एक से दो बार में, जब धारा शून्य पर पहुँचती है, जो सामान्यतः दस मिलीसेकंड से कम समय में होता है। चूँकि वैक्यूम में कोई ऐसा पदार्थ नहीं होता जो आयनित हो सके, अतः एक बार धारा शून्य तक गिर जाने के बाद आर्क को पुनः प्रारंभ होने का कोई अवसर नहीं मिलता। इसका अर्थ है कि हम वास्तव में इतना कहा जाने वाला 'सच्ची शून्य-धारा अवरोधन' (true zero-current interruption) प्राप्त कर लेते हैं। वैक्यूम स्वयं विद्युत प्रवाह को रोकने की क्षमता को प्रति माइक्रोसेकंड लगभग १० से २० किलोवोल्ट की अद्भुत दर से पुनः प्राप्त कर लेता है। यह सामान्य वायु या यहाँ तक कि सल्फर हेक्साफ्लुओराइड गैस की तुलना में कहीं अधिक उत्कृष्ट है। इन ब्रेकरों के अंदर के संपर्क (कॉन्टैक्ट्स) विशेष सामग्रियों जैसे तांबा-क्रोमियम मिश्र धातुओं से बनाए जाते हैं। ये सामग्रियाँ आर्क के दौरान उड़ने वाले इलेक्ट्रॉनों को नियंत्रित करने और धातु के वाष्प को सीमित रखने में सहायता करती हैं, जिससे संपर्कों का क्षरण कम हो जाता है। इन सभी कारणों से, आज के वैक्यूम सर्किट ब्रेकर १,००,००० से अधिक ऑपरेशनों के बाद भी किसी भी प्रकार के रखरोट की आवश्यकता के बिना कार्य कर सकते हैं। यह उन्हें उच्च वोल्टेज प्रणालियों में अचानक विद्युत झटकों और दोषों को संभालने के लिए अत्यंत मूल्यवान बनाता है, जहाँ विश्वसनीयता पूर्णतः आवश्यक है।
VCB मध्यम वोल्टेज अनुप्रयोगों में वैक्यूम की पर्यावरण-स्वतंत्रता के कारण उत्कृष्ट डाइइलेक्ट्रिक प्रतिरोधशीलता प्रदान करते हैं—जो दबाव-संवेदनशील SF6 या वातावरण-निर्भर वायु के विपरीत है। यह स्थिरता 10–35 किलोवोल्ट पर संचालित सबस्टेशन और औद्योगिक संयंत्रों में संकुचित, उच्च-विश्वसनीय सुरक्षा सुनिश्चित करती है।
| पैरामीटर | VCB | ACB | SF6 ब्रेकर |
|---|---|---|---|
| डाइलेक्ट्रिक ताकत | ~40 किलोवोल्ट/सेमी (स्थिर) | ~3 किलोवोल्ट/सेमी (परिवर्तनशील) | ~8 किलोवोल्ट/सेमी (दबाव-निर्भर) |
| आर्क शमन गति | <10 एमएस | 60–100 मिलीसेकंड | 15–30 मिलीसेकंड |
| मरम्मत की आवश्यकता | कोई नहीं (सील्ड डिज़ाइन) | त्रैमासिक निरीक्षण | वार्षिक गैस निगरानी |
| पर्यावरणीय जोखिम | शून्य उत्सर्जन | वायु प्रदूषण | SF6 रिसाव (GWP=23,500) |
PER उच्च वोल्टेज इंजीनियरिंग रिपोर्ट्स (2024) , वैक्यूम सर्किट ब्रेकर (VCB) 35 किलोवोल्ट पर 98% दोष निवारण सफलता दर प्राप्त करते हैं—जो एयर सर्किट ब्रेकर (ACB) की तुलना में विश्वसनीयता में 32% और SF6 ब्रेकर की तुलना में 17% अधिक है।
निर्वात की परावैद्युत सामर्थ्य लगभग 40 किलोवोल्ट प्रति सेंटीमीटर होती है, जो सामान्य वायु की तुलना में लगभग 13 गुना अधिक और SF6 गैस की तुलना में लगभग पाँच गुना अधिक है। इस उत्कृष्ट गुण के कारण, अनुसंधान में जो IEEE पावर इंजीनियरिंग सोसाइटी द्वारा पिछले वर्ष प्रकाशित किया गया था, निर्वात सर्किट ब्रेकरों में संपर्कों के बीच की दूरी पारंपरिक ACB या SF6 मॉडलों की तुलना में काफी कम रखी जा सकती है। निर्वात सर्किट ब्रेकर 1 किलोवोल्ट से लेकर 38 किलोवोल्ट तक की विस्तृत वोल्टेज श्रेणी में अच्छा प्रदर्शन करते हैं, फिर भी वे आकार में अपेक्षाकृत छोटे ही बने रहते हैं। ये लाभ सामग्री पर वास्तविक बचत के रूप में अनुवादित होते हैं और स्थापना के दौरान बहुत आवश्यक लचीलापन प्रदान करते हैं। पुराने विद्युत प्रणालियों को अपडेट करने पर काम कर रहे इंजीनियरों के लिए, ये संकुचित आयाम मौजूदा सुविधाओं के भीतर अक्सर उपलब्ध सीमित स्थानों के साथ निपटने में बड़ा अंतर लाते हैं, जो अक्सर यह निर्धारित करते हैं कि किस प्रकार के उपकरण को वास्तव में स्थापित किया जा सकता है।
व्यवहार में, IEC 62271-100 के अनुपालन वाले VCB-आधारित 11 केवी स्विचगियर के लिए पारंपरिक SF6 पैनलों की तुलना में 35% कम फर्श का क्षेत्रफल आवश्यक होता है—बिना सुरक्षा क्षमता को समझौते के बिना। यह दक्षता उन शहरी उप-केंद्रों में महत्वपूर्ण है जहाँ भूमि की लागत में लगातार वृद्धि हो रही है।
| डिज़ाइन पैरामीटर | पारंपरिक SF6 पैनल | VCB-आधारित पैनल | स्थान में कमी |
|---|---|---|---|
| फुटप्रिंट (चौड़ाई × गहराई) | 800×1500 मिमी | 600×1200 मिमी | 40% |
| स्पष्ट ऊँचाई | 2200 मिमी | 1800 मिमी | 18% |
इन आयामी लाभों से वाणिज्यिक केंद्रों और औद्योगिक क्षेत्रों में उच्च-घनत्व वाले बिजली वितरण को समर्थन मिलता है—जहाँ भूमि का मूल्य $740,000/एकड़ से अधिक है (पोनिमॉन संस्थान, 2023)। सरलीकृत हैंडलिंग और वायरिंग के कारण प्रति इकाई स्थापना का समय भी 2–3 दिन कम हो जाता है।
वैक्यूम सर्किट ब्रेकर (VCB) वैक्यूम इंटरप्टर्स के कारण समय के साथ उनकी शानदार विश्वसनीयता के लिए उभरते हैं, जो नमी, धूल के कणों और ऑक्सीकरण प्रभावों के प्रति पूर्णतः सील होते हैं। वास्तव में, इस डिज़ाइन के कारण विफलताओं के बीच औसत समय (MTBF) 100,000 से अधिक ऑपरेशन्स का होता है। यह पुराने ACB और SF6 ब्रेकर्स की तुलना में काफी बेहतर है, जिन्हें तरल पदार्थों को भरने, संपर्कों की सफाई करने या गैस के स्तर की जाँच करने जैसे कार्यों के लिए लगातार ध्यान देने की आवश्यकता होती है। VCB को और अधिक आकर्षक बनाने वाली बात यह है कि इनके रखरखाव में मूल रूप से केवल नियमित निरीक्षण के दौरान अवसरवश यांत्रिक निरीक्षण शामिल होते हैं। इससे व्यवहार में संचालन लागत में लगभग 70% की कमी आती है। जीवन चक्र लागत विश्लेषण (LCCA) को देखते हुए, अधिकांश अध्ययनों में संकेत दिया गया है कि इनकी उच्च प्रारंभिक कीमत के बावजूद, VCB आमतौर पर तीन से पाँच वर्षों के भीतर अपनी लागत को पूरा कर लेते हैं। उच्च वोल्टेज प्रणालियों के साथ काम करने वाले किसी भी व्यक्ति के लिए, जहाँ उपकरण की दीर्घायु महत्वपूर्ण है, प्रणाली का अवरोध समय न्यूनतम रखना आवश्यक है और कुल लागत को नियंत्रण में रखना अनिवार्य है, VCB दीर्घकालिक रूप से वित्तीय रूप से अधिक समझदार विकल्प हैं।
वैक्यूम सर्किट ब्रेकर (VCBs) के साथ लगाए गए रिंग मेन यूनिट्स (RMUs) आजकल शहरी उच्च वोल्टेज वितरण नेटवर्क में आवश्यक घटक बन गए हैं। ये यूनिट्स दोषों को कुछ ही चक्रों के अंशों के भीतर विच्छेदित कर सकती हैं और समस्याएँ आने पर ग्रिड को त्वरित रूप से स्थिर कर सकती हैं। इसका कारण क्या है? वैक्यूम अत्यंत तीव्र डाइइलेक्ट्रिक पुनर्प्राप्ति गुणों को प्रदान करता है, जिससे भारी विद्युत भार वाले घनी आबादी वाले क्षेत्रों में विद्युत विफलताओं के फैलने को रोका जा सकता है। अप्रैल 2020 के आरंभ से यूके नेशनल ग्रिड के हालिया आँकड़ों पर एक नज़र डालने से कुछ रोचक बातें सामने आती हैं—उन शहरों में, जहाँ इन VCB-सुसज्जित RMUs को तैनात किया गया है, औसतन विद्युत आपूर्ति विफलताओं की अवधि में एक शानदार 42% की कमी देखी गई है। इनका एक और बड़ा लाभ उनका छोटा आकार है, जो उन्हें उन छोटे उप-केंद्रों में स्थापित करने के लिए आदर्श बनाता है जहाँ स्थान की कमी होती है। इसके अतिरिक्त, चूँकि इनकी लगभग कोई रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है, अतः ये अन्य उपकरणों को अक्षम कर देने वाली गंभीर मौसमी स्थितियों के दौरान भी संचालन में बने रहते हैं। वर्तमान में ये प्रणालियाँ शहरी दोष विच्छेदन के कुल 80% से अधिक को कवर कर रही हैं, जिससे SAIDI और SAIFI जैसे महत्वपूर्ण विश्वसनीयता संकेतकों में काफी सुधार हुआ है। शहरी नियोजकों के लिए, जो लचीले बुनियादी ढांचे के निर्माण पर केंद्रित हैं, इसका अर्थ है कि नागरिकों और व्यवसायों दोनों के लिए सेवा की गुणवत्ता में सुधार होगा।
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