परिचय

आधुनिक विद्युत प्रणालियों और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में, सर्ज प्रोटेक्टर (एसपीडी) और इन्वर्टर, दो प्रमुख घटक होने के नाते, संपूर्ण प्रणाली के सुरक्षित और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए इनका संयुक्त संचालन अत्यंत महत्वपूर्ण है। नवीकरणीय ऊर्जा के तीव्र विकास और विद्युत इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के व्यापक अनुप्रयोग के साथ, इन दोनों का संयुक्त उपयोग तेजी से आम होता जा रहा है। यह लेख एसपीडी और इन्वर्टर के कार्य सिद्धांतों, चयन मानदंडों, स्थापना विधियों के साथ-साथ विद्युत प्रणालियों को व्यापक सुरक्षा प्रदान करने के लिए इन्हें सर्वोत्तम रूप से संयोजित करने के तरीकों पर विस्तार से चर्चा करेगा।

 

 

अध्याय 1: सर्ज प्रोटेक्टरों का व्यापक विश्लेषण

 

1.1 सर्ज प्रोटेक्टर क्या है?

 

सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस (संक्षेप में SPD), जिसे सर्ज अरेस्टर या ओवरवोल्टेज प्रोटेक्टर भी कहा जाता है, एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, यंत्रों और संचार लाइनों को सुरक्षा प्रदान करता है। यह संरक्षित सर्किट को अत्यंत कम समय में समविभव प्रणाली से जोड़ सकता है, जिससे उपकरण के प्रत्येक पोर्ट पर विभव बराबर हो जाता है, और साथ ही बिजली गिरने या स्विच के संचालन के कारण सर्किट में उत्पन्न होने वाली सर्ज धारा को जमीन में छोड़ देता है, जिससे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को क्षति से बचाया जा सकता है।

 

सर्ज प्रोटेक्टर का व्यापक रूप से संचार, विद्युत, प्रकाश व्यवस्था, निगरानी और औद्योगिक नियंत्रण जैसे क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, और ये आधुनिक बिजली सुरक्षा इंजीनियरिंग का एक अनिवार्य और महत्वपूर्ण घटक हैं। अंतर्राष्ट्रीय विद्युत-तकनीकी आयोग (IEC) के मानकों के अनुसार, सर्ज प्रोटेक्टर को तीन श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: टाइप I (प्रत्यक्ष बिजली सुरक्षा के लिए), टाइप II (वितरण प्रणाली सुरक्षा के लिए), और टाइप III (टर्मिनल उपकरण सुरक्षा के लिए)।

 

1.2 सर्ज प्रोटेक्टर का कार्य सिद्धांत

 

सर्ज प्रोटेक्टर का मूल कार्य सिद्धांत नॉन-लीनियर घटकों (जैसे कि वैरिस्टर, गैस डिस्चार्ज ट्यूब, ट्रांजिएंट वोल्टेज सप्रेशन डायोड आदि) की विशेषताओं पर आधारित है। सामान्य वोल्टेज पर, ये घटक उच्च प्रतिबाधा अवस्था में होते हैं और सर्किट के संचालन पर इनका लगभग कोई प्रभाव नहीं पड़ता। जब वोल्टेज में अचानक वृद्धि होती है, तो ये घटक नैनोसेकंड के भीतर निम्न प्रतिबाधा अवस्था में आ जाते हैं, जिससे अतिरिक्त वोल्टेज ऊर्जा ग्राउंड में स्थानांतरित हो जाती है और इस प्रकार संरक्षित उपकरण के वोल्टेज को सुरक्षित सीमा में सीमित कर देती है।

विशिष्ट कार्य प्रक्रिया को चार चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

 

1.2.1 निगरानी चरण

 

एसपीडी कॉनयह सर्किट में वोल्टेज के उतार-चढ़ाव की लगातार निगरानी करता है। सामान्य वोल्टेज सीमा के भीतर यह उच्च प्रतिबाधा अवस्था में रहता है, जिससे सिस्टम के सामान्य संचालन पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता।

 

1.2.2 प्रतिक्रिया चरण

 

जब वोल्टेज निर्धारित सीमा (जैसे 220V सिस्टम के लिए 385V) से अधिक पाया जाता है, तो सुरक्षात्मक तत्व नैनोसेकंड के भीतर तेजी से प्रतिक्रिया करता है।

 

1.2.3 निर्वहन अवस्था

सुरक्षात्मक तत्व कम प्रतिबाधा वाली स्थिति में चला जाता है, जिससे अतिरिक्त धारा को जमीन की ओर निर्देशित करने के लिए एक डिस्चार्ज पथ बनता है, जबकि संरक्षित उपकरण के पार वोल्टेज को एक सुरक्षित स्तर पर स्थिर कर दिया जाता है।

 

1.2.4 रिकवरी चरण:

बिजली के अचानक बढ़ने के बाद, सुरक्षात्मक घटक स्वचालित रूप से उच्च-प्रतिबाधा अवस्था में लौट आता है, और सिस्टम सामान्य रूप से काम करना शुरू कर देता है। जिन प्रकारों में यह स्वतः ठीक नहीं होता, उनमें मॉड्यूल को बदलना आवश्यक हो सकता है।

 

1.3 कैसे को एक सर्ज प्रोटेक्टर चुनें

 

उपयुक्त सर्ज प्रोटेक्टर का चयन करते समय, सर्वोत्तम सुरक्षा प्रभाव और आर्थिक लाभ सुनिश्चित करने के लिए विभिन्न कारकों पर विचार करना आवश्यक है।

 

1.3.1 सिस्टम की विशेषताओं के आधार पर प्रकार का चयन करें

 

टीटी, टीएन या आईटी पावर डिस्ट्रीब्यूशन सिस्टम के लिए अलग-अलग प्रकार के एसपीडी की आवश्यकता होती है।

- एसी सिस्टम और डीसी सिस्टम (जैसे फोटोवोल्टाइक सिस्टम) के लिए एसपीडी को आपस में नहीं मिलाया जा सकता।

- सिंगल-फेज़ और थ्री-फेज़ सिस्टम के बीच अंतर

 

1.3.2 चाबी पैरामीटर मिलान

 

- अधिकतम सतत परिचालन वोल्टेज (Uc) सिस्टम द्वारा सामना किए जा सकने वाले उच्चतम संभव सतत वोल्टेज से अधिक होना चाहिए (आमतौर पर सिस्टम के रेटेड वोल्टेज का 1.15-1.5 गुना)।

- वोल्टेज सुरक्षा स्तर (ऊपर) संरक्षित उपकरण के सहन वोल्टेज से कम होना चाहिए।

स्थापना स्थान और अपेक्षित ऊर्जा वृद्धि की तीव्रता के आधार पर नाममात्र डिस्चार्ज करंट (In) और अधिकतम डिस्चार्ज करंट (Imax) का चयन किया जाना चाहिए।

- प्रतिक्रिया समय पर्याप्त रूप से तेज़ होना चाहिए (आमतौर पर

 

1.3.3 इंस्टालेशन स्थान संबंधी विचार

 

- पावर इनलेट में क्लास I या क्लास II SPD लगा होना चाहिए।

- वितरण पैनल को क्लास II SPD से सुसज्जित किया जा सकता है

उपकरण के अग्र भाग को क्लास III फाइन प्रोटेक्शन SPD से सुरक्षित किया जाना चाहिए।

 

1.3.4 विशेष पर्यावरण आवश्यकताएं

 

- बाहरी उपयोग के लिए, वाटरप्रूफ और डस्टप्रूफ रेटिंग (IP65 या उससे अधिक) पर विचार करें।

- उच्च तापमान वाले वातावरण में, उच्च तापमान के लिए उपयुक्त SPD का चयन करें।

संक्षारक वातावरण में, संक्षारण रोधी गुणों वाले आवरणों का चयन करें।

 

1.3.5 प्रमाणन मानकों

 

- आईईसी 61643 और यूएल 1449 जैसे अंतरराष्ट्रीय मानकों के अनुरूप

- सीई, टीयूवी आदि द्वारा प्रमाणित।

फोटोवोल्टिक प्रणालियों के लिए, इसे IEC 61643-31 मानक का अनुपालन करना होगा।

 

1.4 कैसे करें स्थापित करना एक सर्ज प्रोटेक्टर

 

सर्ज प्रोटेक्टर की प्रभावशीलता सुनिश्चित करने के लिए सही इंस्टॉलेशन ही सबसे महत्वपूर्ण है। यहाँ एक पेशेवर इंस्टॉलेशन गाइड दी गई है।

 

1.4.1 स्थापना जगह चयन

 

- पावर इनलेट एसपीडी को मुख्य वितरण बॉक्स में, आने वाली लाइन के सिरे के जितना संभव हो सके उतना पास स्थापित किया जाना चाहिए।

- सेकेंडरी डिस्ट्रीब्यूशन बॉक्स (एसपीडी) को स्विच के बाद स्थापित किया जाना चाहिए।

- उपकरण के लिए फ्रंट-एंड एसपीडी को संरक्षित उपकरण के जितना संभव हो सके उतना निकट रखा जाना चाहिए (यह अनुशंसा की जाती है कि दूरी 5 मीटर से कम हो)।

 

1.4.2 वायरिंग विशेष विवरण

 

- "वी" कनेक्शन विधि (केल्विन कनेक्शन) लीड इंडक्टेंस के प्रभाव को कम कर सकती है।

- जोड़ने वाले तार यथासंभव छोटे और सीधे होने चाहिए (

- तारों का अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल मानकों के अनुरूप होना चाहिए (आमतौर पर 4 मिमी² से कम मोटाई का तांबे का तार नहीं होना चाहिए)।

ग्राउंडिंग वायर के लिए पीले-हरे रंग के दोहरे रंग के तार को प्राथमिकता दी जानी चाहिए, जिसका अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल फेज वायर के अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल से कम न हो।

 

1.4.3 ग्राउंडिंग आवश्यकताएं

 

- एसपीडी के ग्राउंडिंग टर्मिनलों को सिस्टम ग्राउंडिंग बस से सुरक्षित रूप से जोड़ा जाना चाहिए।

- ग्राउंडिंग प्रतिरोध सिस्टम की आवश्यकताओं के अनुरूप होना चाहिए (आमतौर पर

ग्राउंडिंग तारों की लंबाई बहुत अधिक न रखें, क्योंकि इससे ग्राउंडिंग प्रतिबाधा बढ़ जाएगी।

 

1.4.4 स्थापना चरण

 

1) बिजली आपूर्ति बंद करें और सुनिश्चित करें कि कोई वोल्टेज मौजूद नहीं है।

2) SPD के आकार के अनुसार वितरण बॉक्स में स्थापना स्थान आरक्षित करें

3) SPD बेस या गाइड रेल को ठीक करें

4) वायरिंग आरेख के अनुसार फेज वायर, न्यूट्रल वायर और ग्राउंड वायर को कनेक्ट करें।

5) जांच लें कि सभी कनेक्शन सुरक्षित हैं या नहीं।

6) परीक्षण के लिए पावर ऑन करें, स्टेटस इंडिकेटर लाइटों को देखें

 

1.4.5 स्थापना सावधानियां

 

- फ्यूज या सर्किट ब्रेकर से पहले SPD को स्थापित न करें।

- एकाधिक एसपीडी के बीच पर्याप्त दूरी (केबल की लंबाई > 10 मीटर) बनाए रखी जानी चाहिए या एक डीकपलिंग डिवाइस जोड़ा जाना चाहिए।

- इंस्टॉलेशन के बाद, SPD के सामने वाले सिरे पर एक ओवरकरंट प्रोटेक्शन डिवाइस (जैसे फ्यूज या सर्किट ब्रेकर) लगाया जाना चाहिए।

- नियमित निरीक्षण (कम से कम वर्ष में एक बार) और रखरखाव किया जाना चाहिए। आंधी-तूफान के मौसम से पहले और बाद में गहन निरीक्षण किए जाने चाहिए।

 

अध्याय दो: मेंइनवर्टरों का गहन विश्लेषण

 

2.1 इन्वर्टर क्या है?

 

इन्वर्टर एक विद्युत उपकरण है जो प्रत्यक्ष धारा (DC) को प्रत्यावर्ती धारा (AC) में परिवर्तित करता है। यह आधुनिक ऊर्जा प्रणालियों का एक अनिवार्य घटक है। नवीकरणीय ऊर्जा के तीव्र विकास के साथ, इन्वर्टर का उपयोग तेजी से व्यापक हो गया है, विशेष रूप से फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन प्रणालियों, पवन ऊर्जा उत्पादन प्रणालियों, ऊर्जा भंडारण प्रणालियों और निर्बाध विद्युत आपूर्ति (UPS) प्रणालियों में।

 

 

आउटपुट तरंगों के आधार पर इनवर्टर को स्क्वायर वेव इनवर्टर, मॉडिफाइड साइन वेव इनवर्टर और प्योर साइन वेव इनवर्टर में वर्गीकृत किया जा सकता है; इन्हें इनके अनुप्रयोग परिदृश्यों के अनुसार ग्रिड-कनेक्टेड इनवर्टर, ऑफ-ग्रिड इनवर्टर और हाइब्रिड इनवर्टर में भी वर्गीकृत किया जा सकता है; और इन्हें इनकी पावर रेटिंग के आधार पर माइक्रो इनवर्टर, स्ट्रिंग इनवर्टर और सेंट्रलाइज्ड इनवर्टर में विभाजित किया जा सकता है।

 

2.2 कार्यरत इन्वर्टर का सिद्धांत

 

इन्वर्टर का मूल कार्य सिद्धांत सेमीकंडक्टर स्विचिंग उपकरणों (जैसे आईजीबीटी और एमओएसएफईटी) की तीव्र स्विचिंग क्रियाओं के माध्यम से प्रत्यक्ष धारा को प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित करना है। इसकी मूल कार्य प्रक्रिया इस प्रकार है:

 

2.2.1 डीसी इनपुट अवस्था

 

डीसी विद्युत आपूर्ति (जैसे कि फोटोवोल्टिक पैनल, बैटरी) इन्वर्टर को डीसी विद्युत ऊर्जा प्रदान करती है।

 

2.2.2 बूस्टिंग अवस्था (वैकल्पिक)

 

इनपुट वोल्टेज को डीसी-डीसी बूस्ट सर्किट के माध्यम से इन्वर्टर संचालन के लिए उपयुक्त स्तर तक बढ़ाया जाता है।

 

2.2.3 उलट देना अवस्था

 

नियंत्रण स्विचों को एक विशिष्ट क्रम में चालू और बंद किया जाता है, जिससे प्रत्यक्ष धारा स्पंदित प्रत्यक्ष धारा में परिवर्तित हो जाती है। इसके बाद इसे फ़िल्टर सर्किट द्वारा फ़िल्टर किया जाता है जिससे प्रत्यावर्ती तरंग बनती है।

 

2.2.4 उत्पादन अवस्था

 

एलसी फ़िल्टरिंग से गुजरने के बाद, आउटपुट एक योग्य प्रत्यावर्ती धारा (जैसे 220V/50Hz या 110V/60Hz) होगा।

 

ग्रिड से जुड़े इनवर्टरों के लिए, इसमें सिंक्रोनस ग्रिड कनेक्शन नियंत्रण, अधिकतम पावर पॉइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी) और आइलैंडिंग प्रभाव सुरक्षा जैसी उन्नत सुविधाएं भी शामिल हैं। आधुनिक इनवर्टर आमतौर पर वेवफॉर्म की गुणवत्ता और दक्षता में सुधार के लिए पीडब्ल्यूएम (पल्स विड्थ मॉड्यूलेशन) तकनीक का उपयोग करते हैं।

 

2.3 कैसे करें चुनना एक इन्वर्टर

 

उपयुक्त इन्वर्टर का चयन करते समय कई कारकों पर विचार करना आवश्यक है:

 

2.3.1 प्रकार का चयन करें आधारित अनुप्रयोग परिदृश्य पर

 

ग्रिड से जुड़े सिस्टम के लिए, ग्रिड से जुड़े इनवर्टर चुनें।

ऑफ-ग्रिड सिस्टम के लिए, ऑफ-ग्रिड इन्वर्टर चुनें।

हाइब्रिड सिस्टम के लिए, हाइब्रिड इन्वर्टर चुनें।

 

2.3.2 शक्ति मेल मिलाना

 

- रेटेड पावर कुल लोड पावर से थोड़ी अधिक होनी चाहिए (1.2 से 1.5 गुना का अनुशंसित मार्जिन)।

- तात्कालिक ओवरलोड क्षमता (जैसे मोटर का स्टार्टिंग करंट) पर विचार करें।

 

2.3.3 इनपुट विशेषता मेल मिलाना

 

- इनपुट वोल्टेज रेंज, पावर सप्लाई की आउटपुट वोल्टेज रेंज को कवर करनी चाहिए।

फोटोवोल्टाइक सिस्टम के लिए, एमपीपीटी पथों की संख्या और इनपुट करंट को कंपोनेंट पैरामीटर से मेल खाना चाहिए।

 

2.3.4 आउटपुट विशेषताएँ आवश्यकताएं

 

- आउटपुट वोल्टेज और आवृत्ति स्थानीय मानकों (जैसे 220V/50Hz) के अनुरूप हैं।

- तरंगरूप की गुणवत्ता (अधिमानतः एक शुद्ध साइन वेव इन्वर्टर)

- दक्षता (उच्च गुणवत्ता वाले इन्वर्टर की दक्षता 95% से अधिक होती है)

 

2.3.5 संरक्षण कार्य

 

- ओवरवोल्टेज, अंडरवोल्टेज, ओवरलोड, शॉर्ट सर्किट और ओवरहीटिंग जैसी बुनियादी सुरक्षा सुविधाएँ

ग्रिड से जुड़े इनवर्टर के लिए, आइलैंडिंग प्रभाव से सुरक्षा आवश्यक है।

- रिवर्स इंजेक्शन से सुरक्षा (हाइब्रिड सिस्टम के लिए)

 

2.3.6 पर्यावरण अनुकूलन क्षमता

 

- तापमान रेंज आपरेट करना

- सुरक्षा ग्रेड (बाहरी इंस्टॉलेशन के लिए IP65 या उससे अधिक आवश्यक है)

- ऊंचाई के अनुकूल होने की क्षमता

 

2.3.7 प्रमाणन आवश्यकताएं

 

ग्रिड से जुड़े इनवर्टर के पास स्थानीय ग्रिड कनेक्शन प्रमाणपत्र होना आवश्यक है (जैसे चीन में CQC, यूरोपीय संघ में VDE-AR-N 4105, आदि)।

- सुरक्षा प्रमाणपत्र (जैसे UL, IEC, आदि)

 

2.4 कैसे करें स्थापित करना इन्वर्टर

 

इनवर्टर की कार्यक्षमता और जीवनकाल के लिए उसका सही इंस्टॉलेशन अत्यंत महत्वपूर्ण है:

 

2.4.1 स्थापना जगह चयन

 

अच्छी तरह हवादार जगह, सीधी धूप से बचाकर रखें।

- परिवेश का तापमान -25℃ से +60℃ तक (विवरण के लिए उत्पाद विनिर्देश देखें)

- सूखा और साफ रखें, धूल और संक्षारक गैसों से बचें।

- संचालन और रखरखाव के लिए सुविधाजनक स्थान

- बैटरी पैक के जितना संभव हो उतना करीब (लाइन लॉस को कम करने के लिए)

 

2.4.2 यांत्रिक इंस्टालेशन

 

- स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए दीवार पर लगाने वाले माउंट या ब्रैकेट का उपयोग करके स्थापित करें

बेहतर ऊष्मा अपव्यय के लिए इसे लंबवत स्थिति में स्थापित रखें।

- चारों ओर पर्याप्त जगह छोड़ें (आमतौर पर ऊपर और नीचे 50 सेमी से अधिक और बाईं और दाईं ओर 30 सेमी से अधिक)।

 

2.4.3 विद्युत कनेक्शन

 

- डीसी साइड कनेक्शन:

- सही ध्रुवीकरण की जाँच करें (धनात्मक और ऋणात्मक टर्मिनल उल्टे नहीं होने चाहिए)

- उपयुक्त विशिष्टताओं वाले केबलों का उपयोग करें (आमतौर पर 4-35 मिमी²)।

पॉजिटिव टर्मिनल पर डीसी सर्किट ब्रेकर लगाने की सलाह दी जाती है।

 

- एसी साइड कनेक्शन:

L/N/PE के अनुसार कनेक्ट करें

केबल विनिर्देशों को वर्तमान आवश्यकताओं के अनुरूप होना चाहिए।

- एक एसी सर्किट ब्रेकर स्थापित किया जाना चाहिए

 

- ग्राउंडिंग कनेक्शन:

- विश्वसनीय ग्राउंडिंग सुनिश्चित करें (ग्राउंडिंग प्रतिरोध

ग्राउंडिंग तार का व्यास फेज तार के व्यास से कम नहीं होना चाहिए।

 

2.4.4 प्रणाली विन्यास

 

ग्रिड से जुड़े इनवर्टर में ग्रिड सुरक्षा उपकरण लगे होने चाहिए जो मानकों के अनुरूप हों।

- ऑफ-ग्रिड इनवर्टर को उपयुक्त बैटरी बैंकों के साथ कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता होती है।

- सही सिस्टम पैरामीटर (वोल्टेज, आवृत्ति आदि) सेट करें।

 

2.4.5 स्थापना सावधानियां

 

स्थापना से पहले सुनिश्चित करें कि सभी बिजली स्रोत डिस्कनेक्ट कर दिए गए हैं।

- डीसी और एसी लाइनों को एक साथ न चलाएं।

- संचार लाइनों को बिजली लाइनों से अलग करें

- परीक्षण के लिए चालू करने से पहले, स्थापना के बाद पूरी तरह से निरीक्षण करें।

 

2.4.6 डिबगिंग और परीक्षण

 

- चालू करने से पहले इन्सुलेशन प्रतिरोध को मापें

धीरे-धीरे बिजली चालू करें और स्टार्टअप प्रक्रिया का अवलोकन करें।

- जांचें कि विभिन्न सुरक्षा कार्य ठीक से काम कर रहे हैं या नहीं।

आउटपुट वोल्टेज, आवृत्ति और अन्य मापदंडों को मापें

 

अध्याय 3: सहयोग SPD और इन्वर्टर के बीच

 

3.1 ऐसा क्यों होता है? क्या आपके इन्वर्टर को सर्ज प्रोटेक्टर की आवश्यकता है?

 

एक पावर इलेक्ट्रॉनिक उपकरण होने के नाते, इन्वर्टर वोल्टेज में उतार-चढ़ाव के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होता है और इसे सर्ज प्रोटेक्टर की संयुक्त सुरक्षा की आवश्यकता होती है। इसके मुख्य कारण निम्नलिखित हैं:

 

3.1.1 उच्च संवेदनशीलता इन्वर्टर का

 

इन्वर्टर में बड़ी संख्या में सटीक अर्धचालक उपकरण और नियंत्रण परिपथ होते हैं। इन घटकों की अतिवोल्टेज के प्रति सहनशीलता सीमित होती है और ये वोल्टेज में अचानक वृद्धि (सर्ज) से क्षतिग्रस्त होने के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं।

 

3.1.2 प्रणाली खुलापन

फोटोवोल्टिक सिस्टम में डीसी और एसी लाइनें आमतौर पर काफी लंबी होती हैं और आंशिक रूप से बाहरी वातावरण के संपर्क में होती हैं, जिससे वे बिजली गिरने से उत्पन्न होने वाले सर्ज करंट के प्रति अधिक संवेदनशील हो जाती हैं।

 

3.1.3 द्वैत जोखिम

इनवर्टर न केवल पावर ग्रिड की ओर से उत्पन्न होने वाले अचानक वोल्टेज वृद्धि के खतरों के संपर्क में आता है, बल्कि फोटोवोल्टाइक ऐरे की ओर से उत्पन्न होने वाले अचानक वोल्टेज वृद्धि के प्रभावों के अधीन भी हो सकता है।

 

3.1.4 आर्थिक नुकसान

इनवर्टर आमतौर पर फोटोवोल्टाइक सिस्टम के सबसे महंगे घटकों में से एक होते हैं। इनके खराब होने से सिस्टम ठप्प हो सकता है और मरम्मत का खर्च भी बहुत अधिक हो सकता है।

 

3.1.5 सुरक्षा जोखिम

इन्वर्टर में खराबी आने से बिजली का झटका लगने और आग लगने जैसी दुर्घटनाएं हो सकती हैं।

 

आंकड़ों के अनुसार, फोटोवोल्टिक प्रणालियों में, लगभग 35% इन्वर्टर विफलताएं विद्युत अति-तनाव से संबंधित होती हैं, और इनमें से अधिकांश को उचित सर्ज सुरक्षा उपायों के माध्यम से टाला जा सकता है।

 

3.2 सर्ज प्रोटेक्टर और इन्वर्टर का सिस्टम इंटीग्रेशन समाधान

 

एक फोटोवोल्टिक सिस्टम के लिए संपूर्ण सर्ज प्रोटेक्शन स्कीम में कई स्तरों की सुरक्षा शामिल होनी चाहिए:

 

3.2.1 डीसी ओर सुरक्षा

 

- फोटोवोल्टाइक सिस्टम के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया एक समर्पित डीसी एसपीडी (SPD) फोटोवोल्टाइक ऐरे के डीसी कंबाइनर बॉक्स के भीतर स्थापित करें।

- इन्वर्टर के डीसी इनपुट सिरे पर द्वितीय स्तर का डीसी एसपीडी स्थापित करें।

- फोटोवोल्टाइक मॉड्यूल और इन्वर्टर के डीसी/डीसी सेक्शन की सुरक्षा करें।

 

3.2.2 संचार-साइड प्रोटेक्शन

 

- इन्वर्टर के एसी आउटपुट सिरे पर प्रथम स्तर का एसी एसपीडी स्थापित करें।

ग्रिड कनेक्शन बिंदु या वितरण कैबिनेट पर द्वितीय स्तर का एसी एसपीडी स्थापित करें।

- इन्वर्टर के डीसी/एसी भाग और पावर ग्रिड के साथ इंटरफ़ेस की सुरक्षा करें।

 

3.2.3 सिग्नल कुंडली सुरक्षा

 

- RS485 और ईथरनेट जैसी संचार लाइनों के लिए सिग्नल SPD स्थापित करें

- नियंत्रण परिपथों और निगरानी प्रणालियों की सुरक्षा करें

 

3.2.4 बराबर संभावना संबंध

 

- सुनिश्चित करें कि सभी SPD ग्राउंडिंग टर्मिनल सिस्टम ग्राउंडिंग से सुरक्षित रूप से जुड़े हुए हैं।

ग्राउंडिंग सिस्टमों के बीच संभावित अंतर को कम करें

 

3.3 समन्वित सोच-विचार चयन और स्थापना का

 

सर्ज प्रोटेक्टर और इन्वर्टर का एक साथ उपयोग करते समय, चयन और स्थापना के दौरान निम्नलिखित कारकों को विशेष रूप से ध्यान में रखना आवश्यक है:

 

3.3.1 वोल्टेज मिलान

 

- डीसी-साइड एसपीडी का यूसी मान फोटोवोल्टाइक ऐरे के अधिकतम ओपन-सर्किट वोल्टेज से अधिक होना चाहिए (तापमान गुणांक को ध्यान में रखते हुए)।

- एसी-साइड एसपीडी का यूसी मान पावर ग्रिड के अधिकतम निरंतर परिचालन वोल्टेज से अधिक होना चाहिए।

- SPD का अप मान इन्वर्टर के प्रत्येक पोर्ट के विदस्टैंड वोल्टेज मान से कम होना चाहिए।

 

3.3.2 वर्तमान क्षमता

 

- स्थापना स्थान पर अपेक्षित सर्ज करंट के आधार पर SPD के In और Imax का चयन करें।

फोटोवोल्टिक सिस्टम के डीसी पक्ष के लिए, कम से कम 20kA (8/20μs) वाले SPD का उपयोग करने की सलाह दी जाती है।

- एसी साइड के लिए, स्थान के आधार पर 20-50kA क्षमता वाला SPD चुनें।

 

3.3.3 समन्वय और सहयोग

 

- एकाधिक एसपीडी के बीच उचित ऊर्जा मिलान (दूरी या वियोजन) होना चाहिए।

- यह सुनिश्चित करें कि इन्वर्टर के निकट स्थित एसपीडी (स्पीड प्लेयर डिवाइस) अकेले ही ऊर्जा के अचानक बढ़ने से उत्पन्न होने वाले पूरे भार को वहन न करें।

- SPD के प्रत्येक स्तर के अप मानों को एक ग्रेडिएंट बनाना चाहिए (आमतौर पर, ऊपरी स्तर निचले स्तर से 20% या उससे अधिक होता है)।

 

3.3.4 विशेष आवश्यकताएं

 

- फोटोवोल्टाइक डीसी एसपीडी में रिवर्स कनेक्शन सुरक्षा होनी चाहिए।

- द्विदिशात्मक सर्ज सुरक्षा पर विचार करें (सर्ज ग्रिड पक्ष और फोटोवोल्टाइक पक्ष दोनों से आ सकते हैं)।

- उच्च तापमान वाले वातावरण में उपयोग के लिए उच्च तापमान क्षमता वाले एसपीडी का चयन करें।

 

3.3.5 स्थापना सुझावों

 

- SPD को संरक्षित पोर्ट (इन्वर्टर DC/AC टर्मिनल) के जितना संभव हो सके उतना पास रखा जाना चाहिए।

लीड इंडक्टेंस को कम करने के लिए कनेक्शन केबल यथासंभव छोटी और सीधी होनी चाहिए।

- सुनिश्चित करें कि ग्राउंडिंग सिस्टम का प्रतिबाधा कम हो।

- SPD और इन्वर्टर के बीच की लाइनों में लूप बनने से बचें।

 

3.4 रखरखाव और समस्या निवारण

 

सर्ज प्रोटेक्टर और इन्वर्टर की समन्वित प्रणाली के लिए रखरखाव केंद्र:

 

3.4.1 नियमित निरीक्षण

 

- प्रति माह एसपीडी स्टेटस इंडिकेटर का दृश्य निरीक्षण करें।

- हर तीन महीने में कनेक्शन की मजबूती की जांच करें।

ग्राउंडिंग प्रतिरोध का माप प्रतिवर्ष करें।

बिजली गिरने के तुरंत बाद निरीक्षण करें।

 

3.4.2 सामान्य समस्या निवारण

 

- एसपीडी का बार-बार संचालन: जांचें कि सिस्टम वोल्टेज स्थिर है और एसपीडी मॉडल उपयुक्त है या नहीं।

- SPD विफलता: जांचें कि फ्रंट-एंड सुरक्षा उपकरण संगत है या नहीं और क्या बिजली का उछाल SPD की क्षमता से अधिक है।

- इन्वर्टर अभी भी खराब है: जांचें कि SPD इंस्टॉलेशन की स्थिति उचित है और कनेक्शन सही है या नहीं।

- गलत अलार्म: SPD और इन्वर्टर के बीच अनुकूलता की जांच करें और देखें कि ग्राउंडिंग सही है या नहीं।

 

3.4.3 प्रतिस्थापन मानकों

 

- स्थिति सूचक विफलता दर्शाता है

- देखने में स्पष्ट क्षति के निशान दिखाई देते हैं (जैसे जलना, दरारें पड़ना आदि)।

निर्धारित मान से अधिक ऊर्जा वृद्धि की घटनाओं का अनुभव करना

- निर्माता द्वारा अनुशंसित सेवा अवधि (आमतौर पर 8-10 वर्ष) तक पहुंचना

 

3.4.4 प्रणाली अनुकूलन

 

- परिचालन अनुभव के आधार पर SPD कॉन्फ़िगरेशन को समायोजित करें।

- नई तकनीकों का अनुप्रयोग (जैसे कि बुद्धिमान एसपीडी निगरानी)

सिस्टम के विस्तार के दौरान सुरक्षा को तदनुसार बढ़ाएं।

 

अध्याय 4: भविष्य विकास के रुझान

 

इंटरनेट ऑफ थिंग्स तकनीक के विकास के साथ, बुद्धिमान एसपीडी (स्पीड डिस्प्लेसमेंट डिवाइस) चलन में आ जाएंगे:

 

4.1 बुद्धिमान उछाल सुरक्षा तकनीकी

इंटरनेट ऑफ थिंग्स तकनीक के विकास के साथ, बुद्धिमान एसपीडी (स्पीड डिस्प्लेसमेंट डिवाइस) चलन में आ जाएंगे:

- एसपीडी की स्थिति और शेष जीवनकाल की वास्तविक समय में निगरानी

- ऊर्जा वृद्धि की घटनाओं की संख्या और ऊर्जा को रिकॉर्ड करना

- दूरस्थ अलार्म और निदान

- इन्वर्टर मॉनिटरिंग सिस्टम के साथ एकीकरण

 

4.2 उच्चतर प्रदर्शन सुरक्षा उपकरण

 

नए प्रकार के सुरक्षा उपकरण विकसित किए जा रहे हैं:

- तेज़ प्रतिक्रिया समय वाले सॉलिड-स्टेट सुरक्षा उपकरण

- अधिक ऊर्जा अवशोषण क्षमता वाले मिश्रित पदार्थ

- स्व-मरम्मत करने वाले सुरक्षा उपकरण

- ऐसे मॉड्यूल जिनमें ओवरवोल्टेज, ओवरकरंट और ओवरहीटिंग जैसी कई सुरक्षा सुविधाएं एकीकृत हैं।

 

4.3 प्रणाली-स्तर सहयोगात्मक सुरक्षा समाधान

 

भविष्य में विकास की दिशा एकल-उपकरण सुरक्षा से सिस्टम-स्तरीय सहयोगात्मक सुरक्षा की ओर विकसित होना है:

- SPD और इन्वर्टर में अंतर्निहित सुरक्षा के बीच समन्वित सहयोग

- सिस्टम की विशेषताओं के आधार पर अनुकूलित सुरक्षा योजनाएँ

ग्रिड की परस्पर क्रिया के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए गतिशील सुरक्षा रणनीतियाँ

- एआई एल्गोरिदम के साथ संयुक्त पूर्वानुमानित सुरक्षा

 

निष्कर्ष

 

आधुनिक विद्युत प्रणालियों के सुरक्षित संचालन के लिए सर्ज प्रोटेक्टर और इन्वर्टर का समन्वित संचालन एक महत्वपूर्ण गारंटी है। वैज्ञानिक चयन, मानकीकृत स्थापना और व्यापक प्रणाली एकीकरण के माध्यम से, सर्ज के जोखिम को अधिकतम सीमा तक कम किया जा सकता है, उपकरणों का जीवनकाल बढ़ाया जा सकता है और प्रणाली की विश्वसनीयता को बढ़ाया जा सकता है। प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, इन दोनों के बीच सहयोग अधिक बुद्धिमान और कुशल बनेगा, जिससे स्वच्छ ऊर्जा के विकास और विद्युत इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के अनुप्रयोग के लिए मजबूत सुरक्षा सहायता प्रदान की जा सकेगी।

 

सिस्टम डिज़ाइनरों और स्थापना/रखरखाव कर्मियों के लिए, सर्ज प्रोटेक्टर और इन्वर्टर के कार्य सिद्धांतों और उनके समन्वय के प्रमुख बिंदुओं की पूरी समझ, अधिक अनुकूलित समाधान तैयार करने और उपयोगकर्ताओं के लिए अधिक मूल्य सृजित करने में सहायक होगी। ऊर्जा परिवर्तन और तीव्र विद्युतीकरण के इस युग में, उपकरणों के बीच सहयोगात्मक सुरक्षा की यह सोच विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।