केबल संबंधी खराबियों का विश्लेषण

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विभिन्न विद्युत उपकरणों को आपस में जोड़ने, तथा विद्युत ऊर्जा को प्रसारित एवं वितरित करने हेतु उपयोग में आने वाले विद्युत केबल, अपनी सुरक्षा, कम रखरखाव की आवश्यकता, उच्च स्थिरता, एवं विद्युत ऊर्जा की गुणवत्ता में सुधार करने जैसी विशेषताओं के कारण अब और अधिक व्यापक रूप से उपयोग में आ रहे हैं। वर्तमान में, विद्युत केबलों से होने वाली खराबियाँ, सभी विद्युत आपूर्ति संबंधी समस्याओं में काफी बड़ा हिस्सा बनाती हैं। बिजली केबलों के उपयोग एवं संचालन के दौरान, दोषपूर्ण बिंदुओं का तेज़ एवं सटीक रूप से पता लगाना, एवं दोष के प्रकार का निर्धारण करना, अत्यंत महत्वपूर्ण तकनीकों में से एक है। 1. केबल खराब होने के कारण: केबल खराब होने का सबसे सीधा कारण, इन्सुलेशन की कमजोरी है; जिसके कारण केबल में विद्युत प्रवाहित हो जाता है। इन्सुलेशन में कमी आने के कई कारण होते हैं। व्यावहारिक अनुभवों के आधार पर, इन कारणों को मुख्य रूप से निम्नलिखित श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: 1.1 यांत्रिक क्षति – स्थापना के दौरान केबल को चोट पहुँचना; यांत्रिक बल के कारण केबल के टूटने की संभावना; या केबल के अत्यधिक मुड़ने के कारण उसे नुकसान पहुँचना। ； प्रत्यक्ष बाहरी बलों से हुआ क्षति: स्थापना के बाद, केबलों के मार्ग पर या उनके आसपास शहरी निर्माण कार्य किए जाने से केबलों को प्रत्यक्ष बाहरी बलों से क्षति पहुँचती है।
अप्रत्यक्ष बाहरी बलों से हुआ क्षति: चलने वाले वाहनों के कंपन या झटकों के कारण भूमिगत केबलों की सीसा/एल्यूमीनियम से बनी आवरण पर दरारें आ जाती हैं। ； प्राकृतिक घटनाओं के कारण होने वाली क्षतियाँ: जैसे, मध्यवर्ती जोड़ों या अंतिम छोरों पर मौजूद इन्सुलेशन सामग्री के फूलने के कारण केबल का आवरण या खोल टूट जाना। ； केबल की स्वाभाविक गति के कारण, पाइपों या सहारों पर लगे केबलों की बाहरी सतह खरोंच खा जाती है। ； भूमि के डूबने के कारण अत्यधिक तनाव पैदा होता है, जिससे मध्यवर्ती जोड़ या चालक टूट जाते हैं। 1.2 इन्सुलेशन में नमी होने से खराबी उत्पन्न होती है। केबलों में नमी आने के मुख्य कारण हैं – जोड़ने वाले बॉक्सों या टर्मिनल बॉक्सों की संरचना में सीलिंग की कमी, या उनकी गलत स्थापना के कारण पानी अंदर घुस जाता है। ； केबलों का निर्माण ठीक से नहीं किया गया है; धातु के आवरण में छेद या दरारें हैं। ； धातु का आवरण, बाहरी वस्तुओं के कारण चोटिल होने या घिसकर छेद हो जाने के कारण ； 1.3 इन्सुलेशन का पुराना होना/खराब होना – केबलों के इन्सुलेशन मीडियम में मौजूद वायु-अंतराल, विद्युत क्षेत्र के प्रभाव से आज़ाद हो जाते हैं; जिससे इन्सुलेशन की क्षमता कम हो जाती है। जब इन्सुलेटिंग माध्यम आयनीकृत हो जाता है, तो वायु-अंतराल में ओज़ोन, नाइट्रिक एसिड जैसे रासायनिक पदार्थ बनते हैं; ये पदार्थ इन्सुलेशन को क्षय कर द ； इन्सुलेशन में मौजूद नमी के कारण इन्सुलेशन फाइबरों में जल-अपघटन हो जाता है, जिससे इन्सुलेशन की क्षमता कम हो जाती है अत्यधिक तापमान के कारण इन्सुलेशन पुराना होकर खराब हो जाता है। केबल के अंदर मौजूद वायु-अंतरालों के कारण विद्युत-विघटन होता है, जिससे स्थानीय स्तर पर अतिताप उत्पन्न होता है, एवं इसके केबल पर अत्यधिक भार, केबल के अतिताप होने का एक महत्वपूर्ण कारण है। उन केबलों को, जो केबलों से भरे क्षेत्रों, केबल गलियारों एवं केबल सुरंगों जैसी हवा की आवाजाही न होने वाली जगहों पर लगे होते हैं; शुष्क ट्यूबों में रखे गए केबलों को; एवं उन केबलों को, जो ऊष्मा-संचालित पाइपलाइनों के निकट स्थित होते हैं, अत्यधिक गर्मी के कारण उनका इन्सुलेशन तेजी से क्षतिग्रस्त हो जाता है। 1.4 अतिवोल्टेज: अतिवोल्टेज से तात्पर्य मुख्य रूप से वायुमंडलीय अतिवोल्टेज (बिजली गिरना) एवं केबलों के भीतर होने वाले अतिवोल्टेज से है। वास्तविक खराबियों के विश्लेषण से पता चलता है कि कई बाहरी टर्मिनलों में होने वाली खराबियाँ, वायुमंडलीय अतिवोल्टेज के कारण होती हैं। ओवरवोल्टेज के कारण केबल की इन्सुलेशन परत टूट जाती है, जिससे खराबी उत्पन्न होती है। ऐसी खराबी आमतौर पर सामग्री में मौजूद दोषों के कारण ही होती है। 1.5 डिज़ाइन एवं निर्माण प्रक्रिया में कमियाँ होने के कारण, इंटरमीडिएट कनेक्टरों एवं टर्मिनलों में जलरोधकता एवं विद्युत क्षेत्र वितरण संबंधी व्यवस्थाएँ उचित नहीं होतीं। सामग्री का चयन भी उचित तरीके से नहीं किया जाता, एवं निर्माण प्रक्रिया भी नियमों के अनुसार नहीं की जाती; इसके कारण केबल टर्मिनलों में खराबी आ जाती है। 1.6 सामग्री संबंधी दोष: सामग्री संबंधी दोष मुख्य रूप से तीन पहलुओं में देखने को मिलते हैं। पहली समस्या तो केबल निर्माण से जुड़ी है; सीसा (एल्यूमीनियम) से बने संरक्षणीय आवरण में मौजूद दोष हैं। ； इन्सुलेशन हेतु कागज़ को लपेटने की प्रक्रिया में, कागज़ी इन्सुलेशन पर झुर्रियाँ, दरारें, छेद एवं अतिरिक्त जगहें जैसी कमियाँ उत्पन्न हो जाती हैं। ； दूसरा कारण है केबल उपकरणों के निर्माण में मौजूद कमियाँ; जैसे कि लोहे के उत्पादों में छिद्र होना, सिरेमिक उत्पादों की यांत्रिक मजबूती पर्याप्त न होना, अन्य घटकों का मानकों के अनुरूप न होना, या असेंबली के समय उनका सील न होना आदि। ； तीसरा कारण है, इन्सुलेशन सामग्री का उचित रखरखाव न होना; जिसके कारण केबलों का इन्सुलेशन नम हो जाता है, गंदा हो जाता है, एवं पुराना हो जाता है। 1.7 सुरक्षा परत का क्षय: भूमिगत अम्ल-क्षारों के कारण, तथा अन्य विद्युत धाराओं के प्रभाव से केबल की सीसे की परत क्षतिग्रस्त हो जाती है; इसके कारण उस पर धब्बे, दरारें या छिद्र बन जाते हैं, जिससे समस्याएँ उत्पन्न होती हैं। 1.8 केबलों की इन्सुलेशन परत में मौजूद तेल, जब केबलों को ऐसी जगहों पर लगाया जाता है, जहाँ जमीन समतल नहीं होती, या जब वे बिजली के खंभों पर लगाए जाते हैं, तो ऊँचाई में होने वाले अंतर के कारण ऊपर स्थित केबलों का इन्सुलेशन कमजोर हो जाता है, जिससे खराबी उत्पन्न हो जाती है। 2. दोषों का वर्गीकरण
2.1 दोषों का वर्गीकरण, दोषपूर्ण प्रतिरोध एवं केबल की स्थिति के आधार पर
• ओपन सर्किट (टूटा हुआ तार) दोष: ओपन सर्किट दोष, जिसे “टूटा हुआ तार” दोष भी कहा जाता है; ऐसी स्थिति में केबल के विभिन्न तारों के बीच, या तारों एवं भूमि के बीच का इन्सुलेशन प्रतिरोध आवश्यक मानकों के अनुरूप होता है, लेकिन कार्यशील वोल्टेज टर्मिनल तक नहीं पहुँच पाता। ； या फिर, टर्मिनल पर तो वोल्टेज होता है, लेकिन उसकी लोड करने की क्षमता कम होती है। जब इंसुलेशन रेजिस्टेंस = ∞ होता है, तो यह वायर टूटने की समस्या होती है। • कम प्रतिरोध (शॉर्ट-सर्किट) दोष – कम प्रतिरोध वाले दोषों को शॉर्ट-सर्किट दोष भी कहा जाता है। ऐसे दोषों में केबलों के आपसी या धरती के साथ संबंध में इन्सुलेशन क्षतिग्रस्त हो जाता है; इसके परिणामस्वरूप इन्सुलेशन प्रतिरोध इतना कम हो जाता है कि इसे कम वोल्टेज वाले पल्स विधि से ही मापा जा सकता जब इंसुलेशन रेजिस्टेंस 100kΩ होता है, तो ऐसी खराबियों को कम-वोल्टेज पल्स विधि से मापा नहीं जा सकता। यह खराबियाँ, कम-प्रतिरोध वाली खराबियों की तुलना में होती हैं। इसमें उच्च प्रतिरोध वाली लीकेज संबंधी खराबियाँ, एवं उच्च प्रतिरोध वाली फ्लैशओवर संबंधी खराबियाँ, ऐसे द उपरोक्त दोष-वर्गीकरण, परीक्षण विधियों को चुनने में सहायता हेतु किया गया है। वर्तमान में प्रचलित दोष-निर्धारण तकनीकों के अनुसार, ओपन-सर्किट एवं कम-प्रतिरोध वाले दोषों का परीक्षण कम-वोल्टेज वाले पल्स-रिफ्लेक्शन विधि से किया जा सकता है; उच्च-प्रतिरोध वाले दोषों का परीक्षण इम्पल्स-फ्लैशओवर विधि से किया जा सकता है, जबकि फ्लैशओवर-प्रकार के दोषों का परीक्षण डीसी-फ्लैशओवर विधि से किया जा सकता है 2.2 सतही घटनाओं के आधार पर वर्गीकरण • खुली त्रुटियाँ • बंद त्रुटियाँ
2.3 ग्राउंडिंग संबंधी घटनाओं के आधार पर वर्गीकरण • एक-फेज ग्राउंडिंग त्रुटियाँ • फेजों के बीच की त्रुटियाँ • बहु-फेज ग्राउंडिंग संबंधी मिश्रित त्रुटियाँ
2.4 त्रुटि के स्थान के आधार पर वर्गीकरण • कनेक्शन संबंधी त्रुटियाँ • केबल संबंधी त्रुटियाँ