குறைந்த மின்னழுத்த விநியோகத்தில் பொதுவான குறைபாடுகள் என்ன? அவற்றை எவ்வாறு தீர்க்கலாம்?

அதிக மின்னழுத்த வீழ்ச்சி: காரணங்கள், தாக்கம் மற்றும் அமைப்புசார் சீர்செய்தல்

மின்னழுத்த வீழ்ச்சி எவ்வாறு குறைந்த மின்னழுத்த விநியோகத்தில் உபகரணங்களின் இயக்கத்தையும், ஆற்றல் இழப்பையும் பாதிக்கிறது?

குறைந்த மின்னழுத்தம் (LV) பரவல் அமைப்புகளில் மின்னழுத்த வீழ்ச்சி பல காரணிகளுக்காக பிரச்சனையை ஏற்படுத்துகிறது. 2022 ஆம் ஆண்டு ஐஇஇஇ ஆய்வு குறிப்பிடுவது என்னவெனில், 5% மின்னழுத்த வீழ்ச்சியே இருந்தாலும், மோட்டார்கள் மற்றும் விசிறிகள் அவற்றின் சாதாரண வெப்பநிலையை விட 12 முதல் 15 சதவீதம் அதிகமாக சூடாக இயங்கும். ஒளிரும் சாதனங்கள் குறைந்த திறனுடன் செயல்படும்; அவற்றின் ஒளியின் வெளியீடு 20% குறையும்; மேலும் உணர்திறன் கொண்ட மின்னணு சாதனங்கள் தவறாக இயங்கத் தொடங்கும். இந்த பிரச்சனைகள் நிதியில் கடுமையானவையாக இருக்கலாம். 2023 ஆம் ஆண்டு பொனெமான் நிறுவனம் வெளியிட்ட அறிக்கையின்படி, இந்த பிரச்சனைகளால் சராசரியாக ஒரு வசதியில் ஆண்டுக்கு $740,000 இழப்பு ஏற்படுகிறது. இந்த பிரச்சனைகளுக்கு முக்கிய காரணிகள் துருப்பிடித்த மின்சார இணைப்புகள் மற்றும் சிறிய அளவிலான வைரிங் ஆகும். இந்த நிலைமைகள் அனைத்தும் ஒரு மின்சுற்றில் அதிக மின்தடையை உருவாக்குகின்றன, இதனால் பாகங்கள் வேகமாக தேய்ந்து போகின்றன மற்றும் முழு அமைப்பின் இழப்புகள் அதிகரிக்கின்றன.

ஓம் விதியின் பயன்பாடு மற்றும் மின்தடை மாதிரியாக்கம்: குறைந்த மின்னழுத்த மின்சுற்றுகளில் மின்னழுத்த வீழ்ச்சியை பகுப்பாய்வு செய்தல் மற்றும் முன்கூட்டியே கணித்தல்

பொறியாளர்களுக்கு, ஓம் விதி (V=IR) மற்றும் எதிர்த்தடை மாதிரியாக்கம் ஆகியவை பிரச்சனைகளை, குறிப்பாக மின்னழுத்த வீழ்ச்சிகளை முன்கூட்டியே கணிக்க உதவும் நல்ல முதன்மைக் கோட்பாடுகளாகும். முக்கிய காரணிகளில் குறிப்பிட்ட மின்சுற்று இடங்களில் தடையை அளவிடுதல் மற்றும் நிர்வகித்தல், உச்ச சுமையின் போது மின்னோட்டத்தின் நடத்தை, மற்றும் முழு மின்சுற்று பகுப்பாய்வுக்கான மின்னழுத்த வேறுபாட்டு வரைபடங்களை உருவாக்குதல் ஆகியவை அடங்கும். இந்தப் பகுப்பாய்வுகளை முடிப்பதற்கு ETAP மற்றும் SKM PowerTools ஆகியவை பிரபலமான மென்பொருள் தொகுப்புகளாகும். இதன் விளைவாக, NEC 2023 வழிகாட்டுதல்களால் வரையறுக்கப்பட்ட 3% மின்னழுத்த வீழ்ச்சி காரிடாரை விட நீளமான மின்சுற்று நீளங்களில் அதிக அபாயம் உள்ள பகுதிகள் அடையாளம் காணப்படுகின்றன. இந்தப் பகுதிகளை அடையாளம் காண்பது, பராமரிப்புக் குழுக்கள் தங்கள் முயற்சிகளை எங்கு குவிக்க வேண்டும் என்பதை வலியுறுத்துகிறது.

உண்மை உலக தீர்வுகள்: கம்பியின் தடிமனை மேம்படுத்துதல், சுமை பரவல் மற்றும் ஃபீடர் மறுஅமைப்பு

பொருள் அறிவியல் மற்றும் அமைப்பு வடிவமைப்பு ஆகிய இரண்டின் இணைப்பு நிரூபிக்கப்பட்ட தீர்வுகளை வழங்குகிறது:

கடத்தி மறுஅமைப்பு: கம்பியின் தடிமன் அதிகரிப்பு எதிர்த்து வினையாற்றும் மின்தடை குறைவுடன் நேரியல் தொடர்புடையது. கட்டுமானப் பொருளாக தாமிரம் அலுமினியத்தை விட ~40% குறைந்த மின்தடையைக் கொண்டுள்ளது. இது சம மின்னோட்டத் திறனை உறுதிப்படுத்த உதவுகிறது.

கட்டமைப்பு சுமை சமன் செய்தல்: அனைத்து கட்டங்களிலும் சுமையைச் சமன் செய்வது நியூட்ரல் மின்னோட்டத்தையும், அதனுடன் தொடர்புடைய இழப்புகளையும் குறைக்கிறது.

மறுஅமைப்பு-அடிப்படையிலான பீடர் பாதை குறுக்கம், மொத்த மின்னழுத்த வீழ்ச்சியைக் குறைக்கிறது.

ஆற்றல் துறை, இத்தகைய நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தும் பயன்பாட்டு நிறுவனங்கள் 30% குறைந்த நிறுத்த நேரத்தையும், 18% செலவு மிச்சத்தையும் அடைவதாக அறிவித்துள்ளது (ஐக்கிய அமெரிக்கா ஆற்றல் துறை, 2024).

அதிக மின்தடை கூட்டுகள்: தளர்ந்த டெர்மினல்களிலிருந்து துருப்பிடித்தல் தோல்விகள் வரை

முடிச்சுகளின் வெப்பச் சிதைவு மற்றும் ஏன் இது குறைந்த மின்னழுத்த பரிமாற்ற அமைப்பில் தவறுகளுக்கு முக்கிய காரணமாக உள்ளது.

குறைந்த மின்னழுத்த அமைப்புகளில் தோல்விக்கு முக்கிய காரணம் அதிக மின்தடை கனெக்ஷன்கள் ஆகும். சிறந்த தொழில் தரவுகள், இது குறைந்த மின்னழுத்தத்துடன் தொடர்புடைய அனைத்து பிரச்சனைகளிலும் 40% என்பதைக் காட்டுகின்றன. எங்கள் அனுபவத்தில், இவை டெர்மினல்கள் தளர்ந்து கிடக்கும்போது, கார்ரோஷன் (செம்பு சிவப்பு) இருக்கும்போது, மேலும் அமைப்பின் பராமரிக்க முடியாத தொடர்பு புள்ளிகளிலும் ஏற்படுகின்றன. ஜூலின் விதிப்படி, மின்தடை மற்றும் வெப்பநிலை ஆகியவை அடுக்கு வளர்ச்சி தன்மையில் தொடர்புடையவை. வெப்பநிலையில் கூட 10 செல்சியஸ் அதிகரிப்பு கூட, ஒரு வாரத்திற்குள் மின்காப்புப் பொருளின் ஆயுளை 50% வரை குறைத்துவிடும். கடற்கரைப் பகுதிகளில் இப்பிரச்சனை மிகவும் கடுமையானது, ஏனெனில் உப்பு நிறைந்த காற்று உலோகப் பாகங்களின் தொடர்பு புள்ளிகளில் கார்ரோஷனை விரைவுபடுத்துகிறது. உள்நாட்டுத் தொழிற்சாலைகள், தொழில்துறை மாசுப்பொருள்களை உற்பத்தி செய்வதால், ஈரப்பதமான காற்றில் சல்பர் டை ஆக்ஸைடு இருப்பதால், குறைந்த மின்னழுத்தத்திற்கான தொடர்பு புள்ளிகள் மிகவும் கடுமையான நிலையில் இருக்கின்றன. இதை புறக்கணித்து விட்டால், ஆர்க்கிங் (மின்னோட்ட விலக்கம்) செயல்முறை பொருள்களை கார்பனைஸ் (கார்பனாக்குதல்) செய்யத் தொடங்கும், இது அமைப்பு முற்றிலும் தோல்வியடையும் வரை பிரச்சனையின் தீவிரத்தை அதிகரித்துக் கொண்டே செல்லும்.

முடிவுகளின் ஒருமைப்பாட்டிற்கான சிறந்த நடைமுறைகள்: டார்க், ஆக்ஸிடேஷன் எதிர்ப்பு மற்றும் இன்ஃபிராரெட் வெப்பநிலை அளவீடு

முன்கூட்டியே அபாயங்களைக் குறைப்பது மூன்று ஒருங்கிணைந்த நடைமுறைகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது:

சரியான காலிப்ரேஷனுக்குள் டார்க் பயன்பாடு: இது இயந்திர அழுத்தத்தை சீராகப் பயன்படுத்துவதை உறுதி செய்கிறது—அதிகமாக இல்லையெனில், அதிர்வுகளின் காரணமாக இணைப்பு தளர்ந்துவிடும்; அதிகமாக இருந்தால், கடத்திகள் வடிவம் மாறி, தொடர்பு பரப்பளவு குறைந்துவிடும்.

துத்தநாக நானோதுகள்களுடன் கூடிய மின்காப்பு கிரீஸ்: இது ஈரப்பதத்தின் கடந்து செல்லும் தன்மையைத் தடுக்கிறது மற்றும் ஈரப்பதமான மற்றும் காரணியாக்கும் சூழல்களில் ஆக்ஸிடேஷனைத் தடுக்கிறது.

இன்ஃபிராரெட் வெப்பநிலை அளவீட்டுடன் சுமை சோதனை: இந்த முறை வேறுபட்ட வெப்பநிலை இடங்களை (ஹாட் ஸ்பாட்ஸ்) கண்டறிகிறது, அவை வேறு எந்த முறையிலும் கண்டறிய முடியாதவை. அடிப்படை வெப்பநிலையிலிருந்து ≥5°C வெப்ப வேறுபாடு ஏற்பட்டால், உடனடியாக கவனம் தேவை.

இந்த நடைமுறைகள் ஒன்றாகப் பயன்படுத்தப்படும்போது, தொழில்துறையில் ஆவணப்படுத்தப்பட்ட வழக்குகளில், இணைப்பு தொடர்பான குறைந்த மின்னழுத்த தோல்விகளை 78% வரை குறைத்துள்ளன.

சூழலியல் அழுத்தக் காரணிகள்: ஈரப்பதம், துருப்பிடித்தல் மற்றும் குறைந்த மின்னழுத்த விநியோகத்தில் சுற்றுப்புற ஒருமைப்பாடு

கரையோர, தொழில்துறை மற்றும் ஈரப்பதமான சூழல்களில் துருப்பிடித்தலின் பாதைகள்—மற்றும் அவை குறைந்த மின்னழுத்த பேனல்களின் ஆயுளில் ஏற்படுத்தும் தாக்கம்

தீவிர சூழல்களில் கார்பனேஷன் வேகமாக நிகழ்கிறது. உதாரணமாக, கடற்கரைப் பகுதிகளை எடுத்துக்கொள்ளலாம், அங்கு உப்பு நிறைந்த காற்று உலோகப் பாகங்களில் கல்வானிக் கார்பனேஷன் பிரச்சினைகளை ஏற்படுத்துகிறது. தொழில்துறைப் பகுதிகளும் வேறுபட்ட சவால்களை எதிர்கொள்கின்றன, ஏனெனில் சல்பர் டை ஆக்ஸைட் போன்ற மாசுகள் மின்சார இணைப்புகளில் அமிலத்தை உருவாக்குகின்றன. மேலும், தாம்பன் பஸ்பார்கள் மற்றும் எஃகு கவர்ச்சிகளை மின்னணு வேதியியல் சேதத்தின் மூலம் நேரடியாக அரிக்கும் தொடர்ச்சியான ஈரப்பதம்-உலர்த்தல் சுழற்சிகளையும் மறக்கக் கூடாது. எண்கள் கவனிக்கத்தக்க ஒரு கதையைச் சொல்கின்றன – ஐந்து ஆண்டுகளுக்குள் தொடர்பு எதிர்ப்பு தோராயமாக 300% அதிகரிக்கிறது, இது உபகரணங்களின் அதிக வெப்பமடைதலையும், வெப்பத்தைச் சமாளிக்கும் திறனில் குறைவையும் ஏற்படுத்துகிறது. இந்த நிலைமைகளுக்கு ஆட்படும் பேனல்கள் பொதுவாக கட்டுப்படுத்தப்பட்ட காலநிலைகளில் வைக்கப்படும் பேனல்களை விட 40 முதல் 60 சதவீதம் மட்டுமே வாழும் திறன் கொண்டவை; இதன் விளைவாக, திட்டிடப்பட்டதை விட முன்கூட்டியே அவற்றை மாற்ற வேண்டியிருக்கிறது, மேலும் இதனால் செயல்பாட்டு சிக்கல்கள் பலவற்றையும் எதிர்கொள்ள வேண்டியிருக்கிறது.

கவர்ச்சிகள் (IEC 61439-1, IP தரவரிசைகள்) மற்றும் தடுப்பு பராமரிப்பு நடவடிக்கைகள் பற்றிய விரிவான விளக்கம்

மூடிகள் IEC 61439-1 தேவைகளையும், சுற்றுச்சூழல் கடுமைக்கான தொடர்புடைய IP தரத்தையும் பூர்த்தி செய்ய வேண்டும்—பொதுவான தொழில்துறை பயன்பாடுகளுக்கு IP55 தரத்தில் உள்ள மூடிகளைப் பயன்படுத்தவும், கடற்கரை மற்றும் கழுவுதல் சூழல்களுக்கு IP66 தரத்தில் உள்ள மூடிகளைப் பயன்படுத்தவும்—இதன் மூலம் ஈரப்பதம் மற்றும் துகள் நுழைவைக் கட்டுப்படுத்தலாம். காலாண்டு பராமரிப்பின் ஒரு பகுதியாக, பின்வருவனவற்றைச் செய்யவும்:

1. குழாய் கீழ்த்தட்டு (duct gasket) நிலையை மதிப்பீடு செய்ய டியூரோமீட்டர் சோதனை

2. NSF H1 தரத்தில் உள்ள டெர்மினல் துரு தடுப்பான்களைப் பயன்படுத்துதல்

3. சரிசெய்யப்பட்ட ஹைக்ரோமீட்டர்களைப் பயன்படுத்தி உள் ஈரப்பத அளவீடுகள்

4. உச்ச சுமை இயக்கத்தின் போது வெப்ப படமாக்கம் மூலம் சூடான புள்ளிகளை மதிப்பீடு செய்தல் மற்றும் தடுப்பு பராமரிப்புக்காக.

2023 நம்பகத்தன்மை ஆய்வில், துரு தடுப்பு பராமரிப்பு நடவடிக்கைகள் அனைத்து கடுமையான சூழல்களிலும் பராமரிப்பு மற்றும் இயக்க சிக்கல்களை 70% குறைத்ததாகக் காட்டப்பட்டது.

பாதுகாப்பு அமைப்பின் நம்பகத்தன்மை: வயதான சாதனங்கள், ஒருங்கிணைப்பு பிழைகள் மற்றும் முறையற்ற முறையிலான கண்டறிதல்

ஏன் ரிலே விலகல் (relay drift) மற்றும் சுற்று முறியின் (circuit breaker) தேய்மானம் குறைந்த மின்னழுத்த பரிமாற்றத்தில் தேவையில்லாத துண்டிப்புகளை ஏற்படுத்துகின்றன அல்லது தேவையான நேரத்தில் இயங்காமல் இருக்கின்றன?

பழைய பாதுகாப்பு உபகரணங்கள், எடுத்துக்காட்டாக ரிலேக்கள் மற்றும் சுற்று முறிப்பான்கள், வயதாகுதல் மற்றும் இயந்திர தேய்மானத்தின் காரணமாக பெரும்பாலும் காலிப்ரேஷன் இழந்துவிடுகின்றன, இது தவறான நிலைமைகளுக்கு சரியான செயல்பாட்டு பதிலளிப்பைக் குறைக்கிறது. ரிலே தொடுபுள்ளிகள் ஆக்ஸிஜனேற்றமடையும்போது, மின்தடை அதிகரித்து, டிரிப் நேரத்தை தாமதப்படுத்துகிறது. அதேபோல், சுற்று முறிப்பான் ஸ்பிரிங்கள் வலிமையிழந்து, திறப்பு மற்றும் மூடுதல் செயல்களை முன்கூட்டியே கணிக்க முடியாத வகையில் செயல்படச் செய்கின்றன. 2023-ல் எனர்ஜி ரிலையபிளிட்டி கவுன்சில், கட்டுப்பாடற்ற மின்வெளியீடுகளில் ஏற்படும் திடீர் மின்வெட்டுகளில் கிட்டத்தட்ட பாதி (தோராயமாக 42%) குறைந்த மின்னழுத்த பாதுகாப்பு அமைப்புகளின் தேய்மானத்தால் ஏற்படுகின்றன என்று கூறியது. இந்த சிக்கல்கள் பொதுவாக பின்வரும் வடிவங்களில் தெரிவிக்கப்படுகின்றன:

தேவையில்லாத டிரிப்பிங் (Nuisance tripping) எந்த காரணமும் இன்றி வணிக செயல்பாடுகளை குறுக்கிடுகிறது;

டிரிப் செய்யாமல் இருத்தல், தவறான நிலைமைகளின் போது பாதுகாப்பு அமைப்புகள் முழுமையாக செயல்படாமல் இருப்பதால், விற்று வெடிப்பு (arc flash) மற்றும் உபகரண தோல்விக்கான அபாயத்தை அதிகரிக்கிறது. பழைமையான சுற்று முறிப்பான் டெர்மினல்களில் செய்யப்பட்ட வெப்ப படமாக்கம் (thermal imaging) குறிப்பாக >15°C என்ற வெப்பநிலையைக் காட்டும்போது, இது கூடுதல் எச்சரிக்கை அடையாளமாகும்.

நவீன முறைகளில் மேற்கொள்ளப்படும் கண்டறிதல்: நிலை-அடிப்படையிலான மாற்றத்திற்கான முறை, வெப்ப படமாக்கம் (thermography), மற்றும் நேர-மின்னோட்ட வளைவு பகுப்பாய்வு (time-current curve analysis)

சமகாலீன முறைகளில் நடைமுறையில் உள்ள மருத்துவ சோதனைகளைப் பயன்படுத்தி, பாதுகாப்பு ரிலே அமைப்புகளுக்கான முன்கூட்டியே தடுப்பு பராமரிப்பு அமைப்புகளை உருவாக்க முடியும். TCC வளைவு பகுப்பாய்வு நேர-அடிப்படையிலான டிரிப் அமைப்புகளைத் தீர்மானித்து, அவற்றை தயாரிப்பாளர்கள் குறிப்பிட்டுள்ள நேர அமைப்புகளுடன் ஒப்பிட்டு, புலத்தில் டிரிப் ஏற்படுவதற்கு முன்பாகவே அவற்றின் விலகலைக் கண்டறிகிறது. வெப்ப படமாக்குதல் (Thermographic imaging) ±2°C துல்லியத்தில் இணைப்புகளில் ஏற்படும் வெப்ப மாறுபாடுகளைப் பதிவு செய்கிறது. பகுதி மின்சார வெளியீடு (partial discharge) கண்டறிதல் போன்ற மற்ற முறைகளுடன் இணைக்கப்படும்போது, இவை முன்கூட்டியே தடுப்பு மும்மூர்த்தி (predictive triad) என அழைக்கப்படுகின்றன.

முன்கூட்டியே தடுப்பு மருத்துவ முறை X மருத்துவ முறையின் அளவீடு தவறு ஏற்படுவதைத் தடுத்தல் நடவடிக்கை

அளவீட்டு அடிப்படையிலான மாற்றத்தைக் கருதும்போது, அதாவது அளவிடக்கூடிய தேய்மானம் காணப்படும் பாகங்கள் மட்டுமே மாற்றப்படும் போது, உபகரணங்களின் ஆயுள் 35% அதிகரிக்கிறது மற்றும் எதிர்பாராத தவறுகள் 60% குறைகின்றன (IEEE பராமரிப்பு அறிக்கை, 2023). இந்தப் புதிய அணுகுமுறை தரவுகளைப் பயன்படுத்தி, காலக்கணிப்பு அடிப்படையிலான மாற்ற அட்டவணைகளை நீக்குகிறது, மேலும் மின்சார பராமரிப்பு திட்டங்களுக்கான பராமரிப்பு முயற்சிகள், மாற்றுப் பாகங்கள் மற்றும் நிறுத்த நேர திட்டமிடல் ஆகியவற்றை மிகச் சிறப்பாக ஒழுங்கமைக்கிறது.

கேள்விகளுக்கு பதில்கள்

குறைந்த மின்னழுத்த விநியோக அமைப்புகளில் அதிகபட்ச மின்னழுத்த வீழ்ச்சி – இதன் காரணம் என்ன?

மின்தடை அதிகரிப்பு ஏற்படுகிறது; குறைந்த மின்னழுத்த விநியோக அமைப்புகளில், போதுமான அளவு கொண்ட கம்பிகள் பயன்படுத்தப்படாமல் இருத்தல் மற்றும் மின்னிணைப்புகளில் துருப்பிடித்தல் ஆகியவை மின்தடை அதிகரிப்புக்கும், ஆற்றல் இழப்புகளுக்கும் வழிவகுக்கின்றன.

அதிகபட்ச மின்னழுத்த வீழ்ச்சி சாதனங்களை எவ்வாறு பாதிக்கிறது?

மோட்டார்கள் மற்றும் விளக்குகள் போன்ற சாதனங்களின் இயக்கச் செலவுகள் அதிகரிக்கும்; மேலும் வெப்பம் உருவாகி, திறன் இழப்புகளையும், செயல்திறனில் குறைவையும் ஏற்படுத்தும்.

மின்னழுத்த வீழ்ச்சி சிக்கல்களைக் கண்டறிய எந்த நுட்பங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன?

ஓம் விதி, மின்தடை மாதிரியாக்கம் மற்றும் ETAP போன்ற கருவிகளைப் பயன்படுத்தி பொறியாளர்கள் அமைப்புகளில் மின்னழுத்த வீழ்ச்சியைக் கண்டறிந்து மாதிரியாக்குகின்றனர்.

மின்னழுத்த வீழ்ச்சியை அமைப்புகளில் குறைக்க தொழில்முறை நிறுவனங்கள் என்ன செய்ய முடியும்?

கடத்திகளை மேம்படுத்துதல், கட்டமைப்பு சமன் செய்தல் (phase balancing) மற்றும் ஃபீடர் மறுஅமைப்பு (feeder reconfiguration) ஆகியவை மின்னழுத்த வீழ்ச்சியைக் குறைத்து, திறனை மேம்படுத்துவதற்கான மிக திறம்பட செயல்படும் வழிகளாகும்.

முனையங்களின் (terminations) ஒருங்கிணைப்பை (integrity) பாதுகாக்க எந்த பராமரிப்பு நடவடிக்கைகளை மேற்கொள்ள வேண்டும்?

முடிவுகளின் தன்மையை இழக்காமல் இருக்க உதவ, சரிசெய்யப்பட்ட டார்க் பயன்படுத்தவும், டைஎலெக்ட்ரிக் கிரீஸ் பயன்படுத்தவும், சுமை சோதனை இன்ஃபிராரெட் வெப்ப படமாக்கலை மேற்கொள்ளவும்.