औद्योगिक स्वचालन नेटवर्क, बिजली वितरण प्रणालियाँ और जटिल नियंत्रण लूप परिचालन की विश्वसनीयता बनाए रखने के लिए उचित ग्राउंडिंग पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं। इसलिए, नियंत्रण इंजीनियरों और विद्युत विशेषज्ञों को अर्थिंग, ग्राउंडिंग और बॉन्डिंग के बीच के अंतर को अच्छी तरह समझना चाहिए। वितरित नियंत्रण प्रणालियों (DCS) और फ़ैक्टरी स्वचालन संरचनाओं की कमीशनिंग के अपने 15 वर्षों के अनुभव में, मैंने अनुचित ग्राउंडिंग के कारण उपकरणों में कई ऐसी खराबियाँ देखी हैं जिनका कारण समझना मुश्किल था। नीचे, मैं इन आवश्यक अवधारणाओं को स्पष्ट करता हूँ और औद्योगिक विद्युत सुरक्षा को नियंत्रित करने वाले उद्योग मानकों की रूपरेखा प्रस्तुत करता हूँ।

पृथ्वी और ग्राउंड की मूल अवधारणाएँ स्पष्ट करना

अंतरराष्ट्रीय औद्योगिक परियोजनाओं में अर्थिंग और ग्राउंडिंग शब्द अक्सर भ्रम पैदा करते हैं। मूल रूप से, पृथ्वी हमारे ग्रह को दर्शाती है, जो एक ऐसे विद्युत चालक के रूप में कार्य करता है जिसका सैद्धांतिक वोल्टेज संदर्भ शून्य होता है। ग्राउंडिंग का अर्थ है विद्युत सर्किटों या उपकरणों के बाहरी आवरणों को सीधे पृथ्वी से, या ऐसे चालक पिंड से जोड़ना जो उस कनेक्शन को आगे तक ले जाता हो। हालाँकि, क्षेत्रीय इंजीनियरिंग मानक इन शब्दों का अलग-अलग उपयोग करते हैं। यूरोपीय और IEC मानक अर्थिंग शब्द को प्राथमिकता देते हैं, जबकि उत्तर अमेरिकी NEC, IEEE और ANSI मानक ग्राउंडिंग शब्द को प्राथमिकता देते हैं। भाषाई अंतर के बावजूद, दोनों शब्द बिजली और सिग्नल वितरण के लिए एक भरोसेमंद, कम-इम्पीडेंस संदर्भ बिंदु स्थापित करने का वर्णन करते हैं।

अर्थिंग, ग्राउंडिंग और बॉन्डिंग गतिविधियों में अंतर

हालाँकि तकनीशियन अक्सर अर्थिंग और ग्राउंडिंग को एक-दूसरे के स्थान पर इस्तेमाल करते हैं, बॉन्डिंग का एक अलग और महत्वपूर्ण यांत्रिक उद्देश्य होता है। ग्राउंडिंग से अर्थ इलेक्ट्रोड या जमीन में गाड़े गए रॉड से सीधा विद्युत कनेक्शन स्थापित होता है। इसके विपरीत, बॉन्डिंग में कम-इम्पीडेंस वाले कंडक्टरों का उपयोग करके सभी धातु सतहों, उपकरणों के बाहरी आवरणों और संरचनात्मक घटकों को आपस में जोड़ा जाता है। यह धात्विक परस्पर कनेक्शन समविभव बॉन्डिंग बनाता है, जिससे अलग-अलग बिंदुओं के बीच खतरनाक वोल्टेज अंतर पैदा नहीं होता। उदाहरण के लिए, वाणिज्यिक विमान और समुद्र में स्थित उत्पादन प्लेटफ़ॉर्म हवा में या पानी पर तैरते समय पृथ्वी से कोई सीधा कनेक्शन नहीं रखते। फिर भी, सख्त आंतरिक बॉन्डिंग कर्मचारियों और संवेदनशील नियंत्रण हार्डवेयर को स्थैतिक आवेशों और बिजली गिरने से बचाती है।

इलेक्ट्रॉनिक शोर और बिजली की गुणवत्ता से जुड़ी चुनौतियों का समाधान

आधुनिक औद्योगिक स्वचालन संवेदनशील माइक्रोप्रोसेसरों, प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलरों (PLCs) और उच्च गति वाले संचार नेटवर्कों पर बहुत अधिक निर्भर करता है। परिणामस्वरूप, प्लांट की कमीशनिंग के दौरान बिजली की गुणवत्ता से जुड़ी समस्याएँ अक्सर सामने आती हैं। बिजली प्रणालियों पर केंद्रित विद्युत इंजीनियर और सिग्नल पर केंद्रित इंस्ट्रूमेंटेशन इंजीनियर अक्सर शोर कम करने के तरीकों को लेकर परस्पर विरोधी विचार रखते हैं। जहाँ बिजली इंजीनियर मुख्य रूप से दोष धारा को सुरक्षित रूप से हटाने पर ध्यान देते हैं, वहीं सिग्नल इंजीनियर सिग्नल रेफ़रेंस ग्रिड और विद्युतचुंबकीय हस्तक्षेप (EMI) कम करने को प्राथमिकता देते हैं। इन चुनौतियों का समाधान करने के लिए, मनमाने ढंग से वायरिंग में बदलाव करने के बजाय स्थापित सहमति मानकों का सख्ती से पालन करना आवश्यक है।

औद्योगिक विद्युत प्रणालियों के लिए IEEE मानकों का उपयोग

औद्योगिक प्रक्रिया संयंत्रों के डिज़ाइनर, इंस्टीट्यूट ऑफ इलेक्ट्रिकल एंड इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर्स (IEEE) द्वारा प्रकाशित प्रामाणिक संदर्भ मार्गदर्शिकाओं पर निर्भर करते हैं। IEEE ग्रीन बुक औद्योगिक विद्युत नेटवर्क में सिस्टम ग्राउंडिंग की व्यापक विधियाँ बताती है, जिनमें न्यूट्रल ग्राउंडिंग, ट्रांसफॉर्मर विन्यास और उपकरण आवरण की बॉन्डिंग शामिल हैं। इसके अलावा, IEEE एमराल्ड बुक विशेष रूप से संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, औद्योगिक नियंत्रकों और सूचना प्रौद्योगिकी अवसंरचना को बिजली देने तथा ग्राउंड करने पर केंद्रित है। इन रंगीन पुस्तकों का उपयोग करने से इंजीनियर आधुनिक फैक्टरी ऑटोमेशन प्रणालियों के लिए सुरक्षा आवश्यकताओं और शोर नियंत्रण के बीच तालमेल बैठा पाते हैं।

नेशनल इलेक्ट्रिकल कोड (NEC) के नियमों का पालन

नेशनल इलेक्ट्रिकल कोड (NFPA 70) औद्योगिक सुविधाओं में विद्युत सुरक्षा के लिए कड़े आदेश निर्धारित करता है। NEC का अनुच्छेद 250 विद्युत प्रणालियों की ग्राउंडिंग, धातु की रेसवे की बॉन्डिंग और ज़मीन के नीचे अर्थिंग इलेक्ट्रोड लगाने की सटीक आवश्यकताएँ बताता है। NEC का मुख्य उद्देश्य लोगों के जीवन और संपत्ति को विद्युत खतरों से बचाना है। इसलिए, औद्योगिक प्रक्रिया संयंत्र के फ्रंट-एंड इंजीनियरिंग डिज़ाइन के दौरान ऑटोमेशन इंजीनियरों को कोड अनुपालन को अनिवार्य आधार मानना चाहिए।

व्यावहारिक समाधान परिदृश्य: वितरित DCS I/O में ग्राउंड लूप समाप्त करना

एक बड़े पेट्रोकेमिकल प्रसंस्करण संयंत्र की कल्पना करें, जहाँ वितरित नियंत्रण प्रणाली (DCS) से जुड़े थर्मोकपल इनपुट में बीच-बीच में एनालॉग सिग्नल दूषित हो रहे हैं। समस्या की जाँच से पता चलता है कि नियंत्रण सिग्नल के शील्ड दोनों सिरों पर अनुचित तरीके से ग्राउंड किए गए हैं, जिससे अनचाहा ग्राउंड लूप बन रहा है और विद्युत चुंबकीय शोर उत्पन्न हो रहा है। इंस्ट्रूमेंटेशन टीम केबल शील्ड को अलग करके, उन्हें केवल कंट्रोल कैबिनेट की मुख्य ग्राउंडिंग पट्टी पर टर्मिनेट करके और स्थानीय जंक्शन बॉक्सों के बीच उचित इक्विपोटेंशियल बॉन्डिंग सुनिश्चित करके समस्या हल करती है। इंजीनियरिंग का यह सुधार सिग्नल के उतार-चढ़ाव को समाप्त करता है, नियंत्रण लूप को स्थिर करता है और उत्पादन को अनावश्यक रूप से बंद होने से रोकता है।

लेखक के बारे में

वांग लेई विद्युत शक्ति सुरक्षा, DCS कमीशनिंग, उपकरण डिज़ाइन और ग्राउंडिंग प्रणाली अनुकूलन में विशेषज्ञता रखने वाले वरिष्ठ औद्योगिक ऑटोमेशन विशेषज्ञ हैं। उन्हें वैश्विक स्तर पर क्षेत्र में काम करने का 15 वर्षों से अधिक का अनुभव है। अपने पेशेवर करियर के दौरान, वांग ने एशिया और मध्य पूर्व में कई बड़े तेल और गैस रिफाइनरियों, रासायनिक प्रसंस्करण संयंत्रों और भारी विनिर्माण सुविधाओं के लिए विद्युत और नियंत्रण इंजीनियरिंग टीमों का नेतृत्व किया है। वे प्रमाणित विद्युत सुरक्षा पेशेवर हैं और वैश्विक ऑटोमेशन प्रकाशनों में तकनीकी दस्तावेज़ तथा उद्योग संबंधी जानकारी का नियमित योगदान देते हैं।