स्विच गिअर

स्विच गिअर : विद्युत् शक्ती प्रणालीत विद्युत् सामग्रीचे नियंत्रण, संरक्षण व विलगीकरण करण्यासाठी वापरावयाच्या विद्युत् मंडल खंडित करणाऱ्या ⇨ वितळतारे सारख्या प्रयुक्त्या, विलगी (विद्युत् मंडल खंडित करणारे) स्विच किंवा ⇨ विद्युत् मंडल खंडक यांना एकत्रितपणे स्विच गिअर म्हणतात. विद्युत् पुरवठ्याचे नियंत्रण करणे व असाधारण (सदोष) परिस्थितींत विद्युत् सामग्रीचे संरक्षण करणे हे स्विच गिअरचे मूलभूतकाम आहे, तसेच उद्योगाला विजेचा अखंडपणे पुरवठा होत राहणेगरजेचे असून स्विच गिअरमुळे हे साध्य होते. स्विच गिअर यंत्रणासामान्यतः उघड्यावर ठेवतात परंतु काही ठिकाणी ती यंत्रदालनातठेवतात. ती आत बसविल्यास स्फोटाचा वा आगीचा धोका टाळण्यासाठी तेलरहित स्विच गिअर वापरतात. इच्छित कार्य शक्य होण्यासाठीविद्युत् सामग्री शक्तिस्रोतापासून खंडित करणे व अनुस्रोत दोष काढून टाकणे या दोन्हींसाठी स्विच गिअर वापरतात. या प्रकारची विद्युत् सामग्री मोलाची असते. कारण ती थेटपणे विद्युत् पुरवठ्याच्या विश्वासाऱ्हतेशी निगडित असते.

व्यवहारात विजेचा वापर वाढत गेल्याने विद्युत् शक्ती उत्पादन केंद्रेव विविध विद्युत् वितरण केंद्रे यांची शक्ती (विद्युत् प्रवाह व विद्युत्दाब) त्याच प्रमाणात वाढत गेली. त्यामुळे ⇨ विद्युत् स्विच फलक व त्यांवरील विविध सामग्री निरुपयोगी ठरू लागली आणि त्यांची जागास्विच गिअरांनी घेतली.

स्विच गिअर विजेच्या निर्मितीएवढे जुने आहेत. त्यांच्या पहिल्या प्रतिकृती प्रदीप्त स्वरूपाच्या होत्या. म्हणजे त्यांतील सर्व घटक नुसते भिंतीवर पक्के बसविलेले असत. नंतर ते लाकडी फलकांवर बसविले गेले. आगीच्या धोक्यामुळे लाकडाची जागा पाटीच्या दगडाने (स्लेटनेे) किंवा संगमरवराने घेतली. अगदी सर्वांत आधीच्या मध्यवर्ती शक्ती उत्पादन केंद्रामध्ये साधे उघडे सुरी स्विच वापरीत. हे स्विच विद्युत्निरोधक संगमरवरी किंवा ॲस्बेस्टसाच्या फलकांवर बसविलेलेे असत. नंतर सुधारणा होत जाऊन स्विचिंग व मापक (मीटरिंग) प्रयुक्त्या फलकाच्या पुढील बाजूस तर तारा त्याच्या मागील बाजूस लावण्यात आल्या. विद्युत् चलित्र व इतर विद्युतीय यंत्रे चालविण्यासाठी उच्च विद्युत् दाब स्विच गिअर एकोणिसाव्या शतकाच्या अखेरीस तयार करण्यात आला. नंतर याच तंत्रविद्येत सुधारणा होत जाऊन १,१०० किलोव्होल्ट ( कि. व्हो.) पर्यंतच्या विद्युत् दाबासाठी स्विच गिअर वापरता येऊ लागले.

विद्युत् प्रवाह व विद्युत् दाब जलदपणे वाढल्यास खंडित विद्युत् मंडल अलग करण्याव्यतिरिक्त हातांनी विद्युत् मंडल खंडित करणारी प्रयुक्ती वापरणे फारच धोकादायक असते. तेलाने भरलेल्या प्रयुक्तीमुळे प्रज्योत ऊर्जा मऱ्यादित राखणे व सुरक्षितपणे नियंत्रित करणे शक्य होते. विसाव्या शतकाच्या सुरुवातीस स्विच गिअरमधील क्रमबद्ध मांडणी धातूच्या आवेष्टनात असे व विजेवर चालणारे स्विचिंग घटक त्यात असत. तसेच त्यात तेलयुक्त विद्युत् मंडल खंडक वापरीत. नंतर तेल युक्त सामग्रीऐवजी मोठ्या प्रमाणात हवा-झोत निर्वात किंवा संपीडित (दाब दिलेला) सल्फर हेक्झॅफ्ल्युओराइड (SF₆) वायू युक्त सामग्री वापरात आली. त्यामुळे अंकीय नियंत्रक, संरक्षक, मापक व संचारण असलेेल्या अशा प्रकारच्या स्वयंचलित सामग्रीने मोठे विद्युत् प्रवाह वदाब सुरक्षितपणे नियंत्रित करणे शक्य झाले.

उपकेंद्रातील स्विच गिअर विशेषतः मोठ्या शक्ती रोहित्राच्या उच्च विद्युत् दाब व नीच विद्युत् दाब या दोन्ही बाजूंना असतात. रोहित्राच्यानीच विद्युत् दाबाच्या बाजूकडील स्विच गिअर इमारतीत असतो व वितरण विद्युत् मंडलांसाठी असलेले मध्यम विद्युत् दाबाचे विद्युत् मंडल खंडक रोहित्राबरोबर असतात. शिवाय यांच्यासह मापक, नियंत्रक व संरक्षक सामग्री असते. औद्योगिक अनुप्रयुक्तींसाठी (वापरांसाठी) रोहित्र आणि स्विच गिअर यांची क्रमबद्ध मांडणी एका प्रावरणात एकत्र असते व तिला एकीकृत उपकेंद्र म्हणतात.

नीच विद्युत् दाबासाठीचे स्विच गिअर पूर्णतया इमारतींत (बंदिस्त) असतात. प्रेषणासाठी विद्युत् दाबाच्या (६६ कि. व्हो. पेक्षा अधिक उच्च विद्युत् दाबाच्या) पातळ्यांसाठी स्विच गिअर पुष्कळदा इमारती-बाहेर उभारतात व ते हवेने विद्युत् निरोधित करतात. यासाठी जागा मोठी असावी लागते. प्रेषणपातळीच्या विद्युत् दाबासाठी वापरण्यात येणाऱ्या वायूद्वारे विद्युत् निरोधित केलेल्या स्विच गिअरांसाठी हवेने निरोधित केलेल्या सामग्रीपेक्षा कमी जागा लागते. मात्र, त्यात सामग्रीसाठी जादा खर्च होतो. तेलाने विद्युत् निरोधित केलेल्या स्विच गिअरांच्या बाबतीत तेलाची गळती ही अडचण उद्भवते.

लहान उपकेंद्रात हातांनी चालू वा बंद करता येणारे स्विच असतात. मात्र, प्रेषण जाळ्यातील महत्त्वाच्या स्विचिंग केंद्रांत दूरवर्ती नियंत्रण शक्य होण्यासाठी सर्व प्रयुक्त्यांमध्ये विद्युत् चलित्रावर चालणारे प्रचालक ( ऑपरेटर) असतात.

स्विच गिअरांचे प्रकार : स्विच गिअर हा उघडी-हवा विलगी स्विच किंवा कोणत्या तरी द्रव्याने विद्युत् निरोधित केलेला स्विच असू शकतो. वायूने विद्युत् निरोधित केलेला स्विच गिअर हा प्रभावी परंतु अधिक खर्चिक प्रकार आहे. यात संवाहक व स्पर्शक संपीडित (दाब दिलेल्या) सल्फर हेक्झॅफ्ल्युओराइड वायूने विद्युत् निरोधित केलेले असतात. तेलाने किंवा निर्वाताने विद्युत् निरोधित केलेलेे स्विच गिअरहे त्याचे इतर सामान्य प्रकार आहेत.

स्विच गिअराच्या प्रावरणातील संयुक्त सामग्रींमुळे हजारो अँपिअरचे सदोष विद्युत् प्रवाह खंडित करता येतात. स्विच गिअराच्या प्रावरणातील विद्युत् मंडल खंडक हा प्रमुख घटक सदोष विद्युत् प्रवाह खंडितकरतो. विद्युत् मंडल खंडक स्पर्शक दूर खेचून मंडल खुले करतो व विद्युत् मंडल खंडित होते. या वेळी प्रज्योत विझविण्यासाठी आवश्यक असलेली व्यवस्था काळजीपूर्वक केलेली असते.

प्रयुक्तींद्वारे जो कमाल लघुपथित विद्युत् प्रवाह सुरक्षितपणे खंडित होऊ शकतो त्याला निर्धारित मूल्याचा विद्युत् प्रवाह म्हणतात व तो खंडित होण्याचे काम पुढील प्रकारच्या स्विच गिअरांमध्ये होते. एका प्रकारात सदोष विद्युत् प्रवाहामुळे विद्युत् मंडल खंडक उघडू शकतात वा बंद करू शकतात. दुसऱ्या प्रकारात भार-खंडन/भार-निर्मिती स्विच सामान्य (नियमित) भार प्रवाहांच्या बाबतीत स्विचाचे काम करू शकतात. तिसऱ्या प्रकारात विद्युत् मंडल निर्भारित (मृत) असताना किंवा भार प्रवाह खूप कमी असताना विलगीकारक चालविणे शक्य होते.

कमी विद्युत् दाबाचे (१ कि. व्हो. पेक्षा कमी, प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाहासाठीचे), उच्च विद्युत् दाबाचे (७५ ते सु. २३० कि. व्हो., प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाहासाठीचे) आणि जादा वा अतिउच्च विद्युत्दाबाचे (२३० कि. व्हो. पेक्षा जास्त) असे विद्युत् दाबानुसार होणारे स्विच गिअरांचे प्रकार आहेत.

हवा, वायू (सल्फर हेक्झॅफ्ल्युओराइड किंवा मिश्रणे ), निर्वात व कार्बन डाय-ऑक्साइड या विद्युत् निरोधक माध्यमांनुसार सुद्धा स्विच गिअरांचे प्रकार होतात.

अंतर्गत, बाह्य, औद्योगिक, उपयोगिता, सागरी, अनेक हत्यारे न वापरता काढता येणारे घटक असलेला, बोल्टांनी जोडलेले पक्के घटक असलेला, भारित पुरोभाग, निर्भारित पुरोभाग, खंडित, अधातूत बंदिस्त, धातूत आवेष्टित, धातूत बंदिस्त व त्यात आवेष्टित आणि प्रज्योतरोधक हे रचनेनुसार होणारे स्विच गिअरांचे प्रकार आहेत.

वितळतार, हवा विद्युत् मंडल खंडक, किमान तेल विद्युत् मंडल खंडक, तेल विद्युत् मंडल खंडक, निर्वात विद्युत् मंडल खंडक, वायू (SF₆) किंवा कार्बन डाय-ऑक्साइड विद्युत् मंडल खंडक या विद्युत् मंडल खंडित करणाऱ्या प्रयुक्त्यांनुसार मनुष्यबळ (हात ), विद्युत् चलित्र, संचयित ऊर्जा व ⇨ परिनलिका यांच्याद्वारे चालणारे तसेच एकदिश व प्रत्यावर्ती प्रवाहानुसार आणि विलगी स्विच, भार-खंडक स्विच व भूयोजक स्विच हे कामानुसार केलेले स्विच गिअरांचे प्रकार आहेत. शिवाय अंतर्गत विलगीकरणाच्या मात्रेनुसारही स्विच गिअरांचे प्रकार करतात.

मूलभूत कार्य : विद्युत् प्रणालीचे संरक्षण हे स्विच गिअरांचे मूलभूत कार्य आहे. निर्दोष विद्युत् मंडलाची सेवा (विद्युत् प्रवाह) चालू ठेवताना लघुपथित (मंडल संक्षेप झालेला) व जादा भारयुक्त सदोष विद्युत् प्रवाह खंडित करून स्विच गिअर विद्युत् प्रणालीचे संरक्षण करतो. स्विच गिअरांमुळे विद्युत् पुरवठ्यापासून विद्युत् मंडलांचे विलगीकरणही होते. विद्युत् भाराच्या संभरणासाठी एकाहून अधिक स्रोत उपलब्ध करून देऊन विद्युत् प्रणालीची उपलब्धता वाढविण्यासाठी स्विच गिअर वापरतात.

चाचणी : अंतर्गत प्रज्योत मऱ्यादेत राखण्यासाठी आतल्या स्विच गिअराची विशिष्ट चाचणी घेता येते. वापरणाऱ्याच्या सुरक्षिततेच्या दृष्टीनेही चाचणी महत्त्वाची आहे. कारण आधुनिक स्विच गिअर मोठ्या विद्युत् प्रवाहासाठी वापरतात. विद्युत् प्रणालीची स्थिती ठरविण्यासाठी व विद्युत् प्रणालीच्या अपयशाचे पूर्वानुमान करण्यासाठी पुष्कळदा ऊष्मीय प्रतिमादर्शन तंत्र वापरून स्विच गिअराची तपासणी करतात. अंशतः विसर्जन चाचणी, पक्के बसविलेले किंवा सुवाह्य परीक्षित्र (चाचणी करण्याचे साधन) व ध्वनिकीय उत्सर्जन चाचणी या स्विच गिअर चाचणीच्या इतर पद्धती आहेत. तेलयुक्त सामग्रीसाठी, पृष्ठभागी बसविलेले ⇨ ऊर्जा परिवर्तक वापरून किंवा बाहेरील स्विच यार्डमध्ये वापरण्यात येणारे श्राव्यातीत अभिज्ञातक वापरून ध्वनिकीय उत्सर्जन चाचणी घेतात. स्विच गिअराकडे जाणाऱ्या केबलला जोडलेले तापमान संवेदक वाढलेल्या तापमानावर सतत लक्ष ठेवतात. सल्फर हेक्झॅफ्ल्युओराइड असलेल्या सामग्रीकडे दुर्लक्ष न होऊ देता गजर वा अंतर्गत अटक यंत्रणा जोडलेल्या असतात. याद्वारे दाबहानी झाल्याची धोक्याची सूचना मिळते आणि दाब खूप कमी झाल्यास स्विच गिअरांच्या काऱ्याला प्रतिबंध होतो.

मानके : स्विच गिअर विश्वासाऱ्ह व सुरक्षित असायलाच हवेतअशी वापरणाऱ्यांची अपेक्षा असते. सुरळीत तसेच असाधारण अशासदोष परिस्थितींतही स्विच गिअराचे कार्य पुरेसा काळ सुरळीतपणे चालू राहायला हवे, याबाबतींत उत्पादक व ग्राहक या दोघांचे एकच मत असते. यासाठी स्विच गिअरांविषयीची काही मानके निश्चित केली आहेत.

तंत्रविद्येत झालेली प्रगती, शोधक वृत्ती, अधिक चांगल्या द्रव्यांची उपलब्धता, तसेच अधिक श्रेष्ठ दर्जाच्या उत्पादन प्रक्रिया व तंत्रे यांमुळे उत्पादित वस्तूंमध्ये व त्यांच्या गुणवैशिष्ट्यांत सुधारणा घडवून आणता येतात. शिवाय त्या वापरताना येणाऱ्या प्रत्यक्ष अनुभवांतून पुढील विकासा-साठी धागेदोरे उपलब्ध होतात. यातून उत्पादनाचा दर्जा वृद्धिंगत होत असतो.

उद्योगांच्या गरजा भागविण्यासाठी इंटरनॅशनल इलेक्ट्रोटेक्निकल कमिशनने (आयईसीने) सूत्रबद्ध केलेली कमी विद्युत् दाबाच्या स्विच गिअरांसाठीची आंतरराष्ट्रीय मानके १९९८ मध्ये सुधारण्यात आली. नंतर ही सर्व मानके आयईसी – ९४७ या नवीन विनिर्देशनाखाली एका गटात एकत्र केली आहेत. भारतीय मानक संस्थेने सदर नवीन संहिता स्वीकारून १९९३ मध्ये आयएस – १३९४७ हे नवीन मानक जाहीर केले.

उत्पादन : लार्सन अँड टुब्रो (एल. अँड टी.) ही भारतातील कंपनी कमी विद्युत् दाबाच्या स्विच गिअरांचे उत्पादन करणारी जगातील एक प्रमुख कंपनी आहे. स्विच गिअरांचा दर्जा, सुविकसितपणा व आवाका याबाबतींत ही कंपनी जगात ख्यातकीर्त आहे. भारतातील स्विच गिअरांच्या उत्पादनात ही कंपनी २००० सालानंतर अग्रभागी राहिली आहे. शिवाय आंतरराष्ट्रीय बाजारपेठेतही या कंपनीची दखल वाढत्या प्रमाणात घेतली जात आहे.

सदर कंपनीचे स्विच गिअर आंतरराष्ट्रीय अभिकल्पाच्या (आरा-खड्याच्या) मानकांनुसार असून त्यामुळे तिच्या स्विच गिअरांची गुणवत्ता व विश्वासाऱ्हता यांविषयीची वापरणाराला खात्री वाटते. तिच्या याउत्पादनांना ‘ केईएमए KEMA’ प्रमाणपत्र मिळाले असून त्यांना ‘ सीई CE’ गुणांकने दिली आहेत. (Keuring Van Electrotechnische materialen या डच शब्दांचा KEMA असा संक्षेप असून विद्युत् अभियांत्रिकीतील उत्पादनांच्या अस्सलपणाचे हे प्रमाणपत्र आहे. तसेच Conformite Europeenne या शब्दांचा CE संक्षेप असून यूरोपीय आर्थिक क्षेत्रात विकण्यायोग्य उत्पादन असा या गुणांकनाचा अर्थ आहे ). उत्पादनातील आपल्या क्षमतांचा दर्जा उंचावण्यासाठी ही कंपनी सातत्याने गुंतवणूक करते. त्यामुळे जागतिक पातळीवर विद्युतीय उद्योगातील सर्वांत उत्तम तंत्रविद्या वापरणारी कंपनी अशी तिची ख्याती झाली आहे. मुंबई व अहमदनगर येथील या कंपनीच्या उत्पादन कौशल्यातील सुविधां-मुळे सदर कंपनी उत्पादनातील आधुनिक तत्त्वांचे पालन करीत असल्याचे लक्षात येते. येथील परीक्षण सुविधांमध्ये ८५ कि. अँपि. मंडल संक्षेप परीक्षा केंद्र आहे. येथील उत्पादनाची प्रत्येक सुविधा उभारताना कंपनीने पऱ्यावरणाला हानी पोहोचणार नाही, याची दक्षता घेतली आहे.

स्विच गिअर उद्योगाचे नेतृत्त्व करणारी ही कंपनी कमी वीज (विद्युत् दाब) उपलब्ध असलेल्या भागात विजेचे वितरण व नियंत्रण यासंबंधांतील सर्व समस्यांवरील उपाययोजना सुचविणे हे आपले काम असल्याचे मानते. म्हणून या कंपनीने भारतात तीन ठिकाणी सर्व सोयीसुविधा असलेली परिपूर्ण प्रशिक्षण केंद्रे उभारली आहेत. विद्युत् विषयक चांगल्या कामांचा प्रसार करणे आणि स्विच गिअर वापरण्यातील व त्यांच्या देखभालीसाठीची प्रगत व्यावसायिक कौशल्ये पुरविणे वा देऊ करणे ही या केंद्रांची कामे आहेत. तसेच भारतात सदर कंपनीने सेवा केंद्रांचे जाळे उभारले आहे. या केंद्रांद्वारे कंपनीने उत्पादनाची निवड व विनिर्देशन यांविषयीची, तसेच विक्रीनंतरची प्रभावशाली सेवा उपलब्ध करून दिली आहे.

पहा : परिनलिका विद्युत् दाब नियामक विद्युत् दोष विद्युत् नियंत्रण विद्युत् मंडल खंडक विद्युत् वितरण पद्धति विद्युत् स्विच फलक शक्ति-उत्पादन केंद्र स्विच.

संदर्भ : Fink, D. G. Beaty, H. W., Eds., Standard Handbook for Electrical Engineers, 1999

ठाकूर, अ. ना.