एक सर्ज सुरक्षात्मक उपकरण, जिसे सर्ज रक्षक या एसपीडी के रूप में भी जाना जाता है, विद्युत सर्किट में होने वाली वोल्टेज वृद्धि के खिलाफ विद्युत घटकों की सुरक्षा के लिए डिज़ाइन किया गया है।

जब कभी विद्युत परिपथ या संचार परिपथ में बाह्य हस्तक्षेप के परिणामस्वरूप धारा या वोल्टेज में अचानक वृद्धि होती है, तो सर्ज संरक्षण उपकरण बहुत ही कम समय में संचालन और शंट कर सकता है, जिससे सर्ज द्वारा परिपथ में अन्य उपकरणों को नुकसान पहुंचने से रोका जा सकता है।

सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस (एसपीडी) विद्युत कटौती को रोकने और सिस्टम विश्वसनीयता बढ़ाने के लिए एक लागत प्रभावी तरीका है।

इन्हें आमतौर पर वितरण पैनलों में स्थापित किया जाता है और ये क्षणिक ओवरवोल्टेज को सीमित करके अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के सुचारू और निर्बाध संचालन को सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

एसपीडी क्षणिक उछाल से अतिरिक्त वोल्टेज को संरक्षित उपकरणों से दूर मोड़कर काम करता है। इसमें आमतौर पर मेटल ऑक्साइड वैरिस्टर (एमओवी) या गैस डिस्चार्ज ट्यूब होते हैं जो अतिरिक्त वोल्टेज को अवशोषित करते हैं और इसे जमीन पर पुनर्निर्देशित करते हैं, जिससे जुड़े उपकरणों की सुरक्षा होती है।

बिजली के झटके कई कारणों से हो सकते हैं, जिनमें बिजली गिरना, बिजली ग्रिड स्विचिंग, दोषपूर्ण वायरिंग और उच्च शक्ति वाले बिजली के उपकरणों का संचालन शामिल है। वे किसी इमारत के अंदर होने वाली घटनाओं के कारण भी हो सकते हैं, जैसे कि मोटरों का चालू होना या बड़े उपकरणों का चालू/बंद होना।

एसपीडी स्थापित करने से कई लाभ मिल सकते हैं, जिनमें शामिल हैं:

संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को हानिकारक वोल्टेज वृद्धि से बचाना।

कंप्यूटर प्रणालियों में डेटा हानि या भ्रष्टाचार की रोकथाम।

विद्युतीय व्यवधानों से उपकरणों और उपस्करों की सुरक्षा करके उनके जीवनकाल को बढ़ाना।

विद्युत प्रवाह के कारण होने वाली विद्युत आग के जोखिम में कमी।

यह जानकर मन को शांति मिलेगी कि आपके बहुमूल्य उपकरण सुरक्षित हैं।

एसपीडी का जीवनकाल इसकी गुणवत्ता, इसके सामने आने वाले उछाल की गंभीरता और रखरखाव प्रथाओं जैसे कारकों के आधार पर भिन्न हो सकता है। आम तौर पर, एसपीडी का जीवनकाल 5 से 10 साल तक होता है। हालांकि, एसपीडी का नियमित रूप से निरीक्षण और परीक्षण करने और इष्टतम सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए आवश्यकतानुसार उन्हें बदलने की सिफारिश की जाती है।

भौगोलिक स्थिति, स्थानीय नियम और कनेक्टेड इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की संवेदनशीलता जैसे कारकों के आधार पर SPD की आवश्यकता अलग-अलग हो सकती है। अपनी विशिष्ट आवश्यकताओं का आकलन करने और यह निर्धारित करने के लिए कि क्या आपके विद्युत सिस्टम के लिए SPD आवश्यक है, किसी योग्य इलेक्ट्रीशियन या इलेक्ट्रिकल इंजीनियर से परामर्श करना उचित है।

SPD के निर्माण में उपयोग किए जाने वाले कुछ सामान्य सर्ज-सुरक्षात्मक घटक हैं मेटल ऑक्साइड वैरिस्टर (MOV), एवलांच ब्रेकडाउन डायोड (ABD - जिन्हें पहले सिलिकॉन एवलांच डायोड या SAD के रूप में जाना जाता था), और गैस डिस्चार्ज ट्यूब (GDT)। MOV AC पावर सर्किट की सुरक्षा के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक है। MOV की सर्ज करंट रेटिंग क्रॉस-सेक्शनल एरिया और इसकी संरचना से संबंधित है। सामान्य तौर पर, क्रॉस-सेक्शनल एरिया जितना बड़ा होगा, डिवाइस की सर्ज करंट रेटिंग उतनी ही अधिक होगी। MOV आमतौर पर गोल या आयताकार ज्यामिति के होते हैं, लेकिन 7 मिमी (0.28 इंच) से लेकर 80 मिमी (3.15 इंच) तक के कई मानक आयामों में आते हैं। इन सर्ज प्रोटेक्टिव घटकों की सर्ज करंट रेटिंग व्यापक रूप से भिन्न होती है और निर्माता पर निर्भर करती है। जैसा कि इस खंड में पहले चर्चा की गई है, MOV को समानांतर सरणी में जोड़कर, सरणी की सर्ज करंट रेटिंग प्राप्त करने के लिए व्यक्तिगत MOV की सर्ज करंट रेटिंग को एक साथ जोड़कर सर्ज करंट मान की गणना की जा सकती है। ऐसा करते समय, परिचालन के समन्वय पर विचार किया जाना चाहिए।

इस बात पर कई परिकल्पनाएँ हैं कि कौन सा घटक, कौन सी टोपोलॉजी, और विशिष्ट तकनीक का उपयोग सर्ज करंट को डायवर्ट करने के लिए सबसे अच्छा SPD उत्पन्न करता है। सभी विकल्पों को प्रस्तुत करने के बजाय, यह सबसे अच्छा है कि सर्ज करंट रेटिंग, नॉमिनल डिस्चार्ज करंट रेटिंग, या सर्ज करंट क्षमताओं की चर्चा प्रदर्शन परीक्षण डेटा के इर्द-गिर्द घूमती है। डिज़ाइन में उपयोग किए गए घटकों, या तैनात विशिष्ट यांत्रिक संरचना के बावजूद, जो मायने रखता है वह यह है कि SPD में सर्ज करंट रेटिंग या नॉमिनल डिस्चार्ज करंट रेटिंग है जो एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त है।

आईईटी वायरिंग विनियमन, बीएस 7671:2018 के वर्तमान संस्करण में कहा गया है कि जब तक जोखिम मूल्यांकन नहीं किया जाता है, तब तक क्षणिक ओवरवोल्टेज के खिलाफ सुरक्षा प्रदान की जाएगी, जहां ओवरवोल्टेज के कारण होने वाले परिणाम हो सकते हैं:

परिणामस्वरूप मानव जीवन को गंभीर चोट या हानि हो; या

सार्वजनिक सेवाओं में बाधा उत्पन्न हो और/या सांस्कृतिक विरासत को नुकसान पहुंचे; या

वाणिज्यिक या औद्योगिक गतिविधि में बाधा उत्पन्न होना; या

बड़ी संख्या में सह-स्थित व्यक्तियों को प्रभावित करता है।

यह विनियमन सभी प्रकार के परिसरों पर लागू होता है जिनमें घरेलू, वाणिज्यिक और औद्योगिक शामिल हैं।

जबकि आईईटी वायरिंग विनियम पूर्वव्यापी नहीं हैं, जहां किसी ऐसे संस्थापन के भीतर विद्यमान सर्किट पर कार्य किया जा रहा है, जिसे आईईटी वायरिंग विनियमों के पिछले संस्करण के अनुसार डिजाइन और स्थापित किया गया है, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि संशोधित सर्किट नवीनतम संस्करण के अनुरूप हो, यह तभी लाभकारी होगा जब संपूर्ण संस्थापन की सुरक्षा के लिए एसपीडी स्थापित किए जाएं।

एसपीडी खरीदने का निर्णय ग्राहक के हाथ में है, लेकिन उन्हें इस बारे में सूचित निर्णय लेने के लिए पर्याप्त जानकारी प्रदान की जानी चाहिए कि वे एसपीडी को छोड़ना चाहते हैं या नहीं। सुरक्षा जोखिम कारकों के आधार पर और एसपीडी के लागत मूल्यांकन के बाद निर्णय लिया जाना चाहिए, जिसकी लागत कुछ सौ पाउंड से भी कम हो सकती है, इसके मुकाबले बिजली के इंस्टॉलेशन और उससे जुड़े उपकरणों जैसे कंप्यूटर, टीवी और आवश्यक उपकरण, उदाहरण के लिए, धुआं का पता लगाने और बॉयलर नियंत्रण की लागत हो सकती है।

यदि उपयुक्त भौतिक स्थान उपलब्ध हो तो सर्ज प्रोटेक्शन को मौजूदा उपभोक्ता इकाई में स्थापित किया जा सकता है, या यदि पर्याप्त स्थान उपलब्ध न हो तो इसे मौजूदा उपभोक्ता इकाई के समीप किसी बाहरी घेरे में स्थापित किया जा सकता है।

अपनी बीमा कंपनी से भी इसकी जांच कर लेना उचित है, क्योंकि कुछ पॉलिसियों में यह कहा जा सकता है कि उपकरण को एसपीडी के अंतर्गत कवर किया जाना चाहिए, अन्यथा दावे की स्थिति में वे भुगतान नहीं करेंगे।

सर्ज प्रोटेक्टर (जिसे आमतौर पर बिजली संरक्षण के रूप में जाना जाता है) की ग्रेडिंग का मूल्यांकन IEC 61643-31 और EN 50539-11 उपखंड बिजली संरक्षण सिद्धांत के अनुसार किया जाता है, जिसे विभाजन के जंक्शन पर स्थापित किया जाता है। तकनीकी आवश्यकताएं और कार्य अलग-अलग होते हैं। पहले चरण की बिजली संरक्षण डिवाइस 0-1 ज़ोन के बीच स्थापित की जाती है, प्रवाह की आवश्यकता के लिए उच्च, IEC 61643-31 और EN 50539-11 की न्यूनतम आवश्यकता Itotal (10/350) 12.5 ka है, और दूसरे और तीसरे स्तर को 1-2 और 2-3 ज़ोन के बीच स्थापित किया जाता है, मुख्य रूप से ओवरवोल्टेज को दबाने के लिए।

इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को क्षणिक अति वोल्टेज के हानिकारक प्रभावों से बचाने के लिए सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस (एसपीडी) आवश्यक हैं, जो क्षति, सिस्टम डाउनटाइम और डेटा हानि का कारण बन सकते हैं।

कई मामलों में, उपकरण प्रतिस्थापन या मरम्मत की लागत काफी अधिक हो सकती है, विशेष रूप से मिशन-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों जैसे कि अस्पताल, डेटा सेंटर और औद्योगिक संयंत्रों में।

सर्किट ब्रेकर और फ़्यूज़ इन उच्च-ऊर्जा घटनाओं से निपटने के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए हैं, जिससे अतिरिक्त सर्ज सुरक्षा आवश्यक हो जाती है।

जबकि एसपीडी को विशेष रूप से उपकरण से क्षणिक ओवरवोल्टेज को दूर करने, उसे क्षति से बचाने और उसके जीवनकाल को बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

निष्कर्षतः, आधुनिक तकनीकी परिवेश में एसपीडी आवश्यक हैं।

एसपीडी कार्य सिद्धांत

एसपीडी के पीछे मूल सिद्धांत यह है कि वे अतिरिक्त वोल्टेज के लिए जमीन पर कम प्रतिबाधा पथ प्रदान करते हैं। जब वोल्टेज स्पाइक्स या उछाल होता है, तो एसपीडी अतिरिक्त वोल्टेज और करंट को जमीन पर मोड़कर काम करते हैं।

इस तरह, आने वाले वोल्टेज का परिमाण सुरक्षित स्तर तक कम हो जाता है, जिससे जुड़े उपकरण को कोई नुकसान नहीं पहुंचता।

काम करने के लिए, एक सर्ज सुरक्षा उपकरण में कम से कम एक गैर-रैखिक घटक (एक वैरिस्टर या स्पार्क गैप) होना चाहिए, जो विभिन्न स्थितियों के तहत उच्च और निम्न प्रतिबाधा स्थिति के बीच संक्रमण करता है।

उनका कार्य डिस्चार्ज या आवेग धारा को मोड़ना और डाउनस्ट्रीम उपकरण पर ओवरवोल्टेज को सीमित करना है।

सर्ज सुरक्षा उपकरण नीचे सूचीबद्ध तीन स्थितियों में कार्य करते हैं।

A. सामान्य स्थिति (उछाल की अनुपस्थिति)

यदि कोई उछाल की स्थिति नहीं है, तो एसपीडी का सिस्टम पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है और यह एक खुले सर्किट के रूप में कार्य करता है, यह उच्च प्रतिबाधा स्थिति में रहता है।

B. वोल्टेज वृद्धि के दौरान

वोल्टेज स्पाइक्स और सर्ज के मामले में, एसपीडी चालन अवस्था में चला जाता है और इसकी प्रतिबाधा कम हो जाती है। इस तरह, यह आवेग धारा को जमीन पर मोड़कर सिस्टम की सुरक्षा करेगा।

C. सामान्य परिचालन पर वापस

ओवरवोल्टेज डिस्चार्ज हो जाने के बाद, एसपीडी अपनी सामान्य उच्च प्रतिबाधा स्थिति में वापस आ गई।

सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस (एसपीडी) विद्युत नेटवर्क के आवश्यक घटक हैं। हालाँकि, आपके सिस्टम के लिए उपयुक्त एसपीडी चुनना एक कठिन मुद्दा हो सकता है।

अधिकतम सतत प्रचालन वोल्टेज (यूसी)

एसपीडी का रेटेड वोल्टेज सिस्टम को उचित सुरक्षा प्रदान करने के लिए विद्युत प्रणाली वोल्टेज के साथ संगत होना चाहिए। कम वोल्टेज रेटिंग डिवाइस को नुकसान पहुंचाएगी और उच्च रेटिंग क्षणिक को ठीक से डायवर्ट नहीं करेगी।

प्रतिक्रिया समय

इसे SPD के क्षणिकों पर प्रतिक्रिया करने के समय के रूप में वर्णित किया जाता है। SPD जितनी जल्दी प्रतिक्रिया करता है, SPD द्वारा सुरक्षा उतनी ही बेहतर होती है। आमतौर पर, जेनर डायोड आधारित SPD की प्रतिक्रिया सबसे तेज़ होती है। गैस से भरे प्रकारों में अपेक्षाकृत धीमी प्रतिक्रिया समय होता है और फ़्यूज़ और MOV प्रकारों में सबसे धीमी प्रतिक्रिया समय होता है।

नाममात्र निर्वहन धारा (इंच में)

एसपीडी का परीक्षण 8/20μs तरंग पर किया जाना चाहिए और आवासीय लघु आकार के एसपीडी के लिए विशिष्ट मान 20kA है।

अधिकतम आवेग निर्वहन धारा (Iimp)

डिवाइस को वितरण नेटवर्क पर अपेक्षित अधिकतम उछाल धारा को संभालने में सक्षम होना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि यह किसी क्षणिक घटना के दौरान विफल न हो और डिवाइस का परीक्षण 10/350μs तरंग के साथ किया जाना चाहिए।

क्लांपिंग वोल्टेज

यह थ्रेशोल्ड वोल्टेज है और इस वोल्टेज स्तर से ऊपर, एसपीडी विद्युत लाइन में पाए जाने वाले किसी भी वोल्टेज ट्रांजिएंट को क्लैंप करना शुरू कर देता है।

निर्माता और प्रमाणन

किसी प्रसिद्ध निर्माता से SPD का चयन करना महत्वपूर्ण है, जिसके पास निष्पक्ष परीक्षण सुविधा, जैसे UL या IEC से प्रमाणन है। प्रमाणन गारंटी देता है कि उत्पाद की जांच की गई है और यह सभी प्रदर्शन और सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा करता है।

इन आकार संबंधी दिशानिर्देशों को समझने से आप अपनी आवश्यकताओं के लिए सर्वोत्तम सर्ज सुरक्षा उपकरण का चयन करने में सक्षम होंगे और प्रभावी सर्ज सुरक्षा की गारंटी दे सकेंगे।

सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस (एसपीडी) को क्षणिक ओवरवोल्टेज के खिलाफ विश्वसनीय सुरक्षा प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, लेकिन कुछ कारक उनकी विफलता का कारण बन सकते हैं। एसपीडी की विफलता के पीछे कुछ अंतर्निहित कारण निम्नलिखित हैं:

1.अत्यधिक बिजली का उछाल

एसपीडी विफलता के प्राथमिक कारणों में से एक ओवरवोल्टेज है, ओवरवोल्टेज बिजली गिरने, बिजली के उछाल या अन्य विद्युत गड़बड़ी के कारण हो सकता है। स्थान के अनुसार उचित डिजाइन गणना के बाद सही प्रकार का एसपीडी स्थापित करना सुनिश्चित करें।

2. उम्र बढ़ने का कारक

तापमान और आर्द्रता सहित पर्यावरणीय परिस्थितियों के कारण, एसपीडी की शेल्फ लाइफ सीमित होती है और समय के साथ खराब हो सकती है। इसके अलावा, एसपीडी को लगातार वोल्टेज स्पाइक्स से नुकसान हो सकता है।

3.कॉन्फ़िगरेशन संबंधी समस्याएं

गलत तरीके से कॉन्फ़िगर किया गया, जैसे कि जब एक वाई-कॉन्फ़िगर किया गया एसपीडी एक लोड से जुड़ा होता है जो डेल्टा के माध्यम से जुड़ा होता है। यह एसपीडी को अधिक वोल्टेज के संपर्क में ला सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एसपीडी विफल हो सकता है।

4.घटक विफलता

एसपीडी में कई घटक होते हैं, जैसे धातु ऑक्साइड वैरिस्टर (एमओवी), जो विनिर्माण दोष या पर्यावरणीय कारकों के कारण खराब हो सकते हैं।

5.अनुचित ग्राउंडिंग

एसपीडी को ठीक से काम करने के लिए ग्राउंडिंग ज़रूरी है। अगर एसपीडी को ठीक से ग्राउंड नहीं किया गया तो यह खराब हो सकता है या सुरक्षा के लिए चिंता का विषय बन सकता है।