औद्योगिक स्वचालन प्रणालियों में उपकरण पृथ्वीकरण

〡 25 फ़र॰, 2026
〡 द्वारा WUPAMBO

Instrumentation Earthing in Industrial Automation Systems

इंस्ट्रूमेंटेशन अर्थिंग की भूमिका को समझना

औद्योगिक स्वचालन में, अर्थिंग विद्युत दोष धाराओं के लिए एक सुरक्षित, कम प्रतिरोध वाला मार्ग प्रदान करता है। यह अत्यधिक धारा को सीधे जमीन में प्रवाहित करके उपकरणों और कर्मियों दोनों की सुरक्षा करता है। उचित अर्थिंग PLC, DCS, और नियंत्रण प्रणाली की विश्वसनीयता के लिए मूलभूत है, जो दोष की स्थिति में भी स्थिर संचालन सुनिश्चित करता है।

इंस्ट्रूमेंट अर्थिंग प्रणाली के उद्देश्य

औद्योगिक संयंत्र में अर्थिंग नेटवर्क का मुख्य उद्देश्य परिचालन सुरक्षा और विद्युत स्थिरता बनाए रखना है।

यह दोष की स्थिति में एक कम प्रतिबाधा मार्ग प्रदान करता है।
यह खतरनाक विभवांतरों को रोकता है और रखरखाव कर्मियों की सुरक्षा करता है।
यह EMC (विद्युतचुंबकीय अनुकूलता) मानकों का पालन सुनिश्चित करता है।
यह खतरनाक या विस्फोटक क्षेत्रों में ज्वलन जोखिम को कम करता है।

फील्ड इंस्ट्रूमेंट्स से लेकर नियंत्रण कैबिनेट और केबल ट्रे तक, हर चालक तत्व को एकीकृत सुरक्षा और संदर्भ प्रणाली बनाए रखने के लिए सही ढंग से जमीन से जोड़ा जाना चाहिए।

इंस्ट्रूमेंटेशन में प्रमुख अर्थिंग प्रणालियाँ

इंस्ट्रूमेंटेशन प्रणालियाँ आमतौर पर तीन अलग-अलग प्रकार की अर्थिंग शामिल करती हैं, जो प्रत्येक एक विशिष्ट उद्देश्य पूरा करती हैं:

1. सुरक्षा अर्थ (SE) या विद्युत अर्थ

जिसे संरक्षक अर्थ भी कहा जाता है, यह उपकरणों और संचालकों को अप्रकटित दोषों से बचाकर विद्युत सुरक्षा सुनिश्चित करता है। कोई भी रिसाव धारा या शॉर्ट सर्किट इस मार्ग से सुरक्षित रूप से प्रवाहित हो जाता है, जिससे विद्युत आघात और आग के खतरे से बचाव होता है।

2. इंस्ट्रूमेंट अर्थ (IE) या संकेत अर्थ

इंस्ट्रूमेंट अर्थ RFI/EMI से हस्तक्षेप को कम करता है और एनालॉग संकेत संदर्भों को स्थिर करता है। संकेत केबलों के आवरण—विशेषकर 4–20 mA एनालॉग या निम्न-वोल्टेज डिजिटल संकेतों के—को इस स्वच्छ अर्थ से जोड़ा जाता है, जिससे संकेत की शुद्धता और शोर-मुक्त मापन सुनिश्चित होता है।

3. अंतर्निहित सुरक्षित (IS) अर्थ

IS अर्थ विशेष रूप से खतरनाक क्षेत्रों में अंतर्निहित सुरक्षित सर्किट के लिए उपयोग किया जाता है। यह दोष ऊर्जा स्तरों को ज्वलन सीमा से नीचे रखता है, IEC और ATEX मानकों का पालन करता है।

प्रभावी अर्थिंग प्रणाली का डिजाइन

प्रत्येक अर्थिंग प्रकार को अपनी कार्यक्षमता बनाए रखने के लिए विद्युत रूप से पृथक रहना चाहिए। सुरक्षा अर्थ और इंस्ट्रूमेंट अर्थ के बीच जुड़ाव शोर प्रतिरोधकता को कमजोर कर सकता है और ग्राउंड लूप्स पैदा कर सकता है।

एक सामान्य सुविधा में, अर्थिंग को निम्नलिखित में विभाजित किया जाता है:

आंतरिक प्रणाली: नियंत्रण कक्ष और स्विचगियर क्षेत्रों के लिए जहाँ पैनल, PLC कैबिनेट, और सर्वर स्थापित होते हैं।
बाहरी प्रणाली: फील्ड इंस्ट्रूमेंट्स, जंक्शन बॉक्स, मोटर, और प्रक्रिया उपकरणों के लिए।

नियंत्रण कक्ष अर्थिंग डिजाइन

नियंत्रण पैनलों जैसे मार्शलिंग कैबिनेट, सिस्टम कैबिनेट, और पावर वितरण पैनल में समर्पित SE, IE, और IS अर्थ बार शामिल होने चाहिए। इंस्ट्रूमेंट अर्थ बार को सुरक्षा अर्थ बार से गैर-चालक माउंट्स के माध्यम से पृथक किया जाना चाहिए। सभी IE बार एक सामान्य इन्सुलेटेड इंस्ट्रूमेंट अर्थ ग्रिड से जुड़े होते हैं, जो तांबे के केबल के माध्यम से मुख्य संयंत्र अर्थ से जुड़ता है।

अर्थिंग कनेक्टिविटी विधियाँ

प्रायोगिक रूप से दो प्रमुख अर्थिंग दर्शन उपयोग किए जाते हैं:

श्रृंखला अर्थ कनेक्शन: जब कई पैनल एकल अर्थ मार्ग के साथ जुड़े होते हैं, तब उपयुक्त।
तारा या बिंदु-से-बिंदु कनेक्शन: नियंत्रण प्रणालियों के लिए पसंदीदा, जो ग्राउंड लूप्स को कम करता है और संकेत संदर्भ की सटीकता बनाए रखता है।

चयनित विधि को नियंत्रण प्रणाली आपूर्तिकर्ता की अर्थिंग दर्शन—जैसे Siemens, Rockwell Automation, या ABB की सिफारिशों—के अनुरूप होना चाहिए।

फील्ड इंस्ट्रूमेंटेशन अर्थिंग के लिए व्यावहारिक दिशानिर्देश

केबल आवरण: केवल नियंत्रण प्रणाली के छोर (इंस्ट्रूमेंट अर्थ) पर आवरण जोड़ें ताकि परिपथ धारा न चल सके।
IS सर्किट: प्रमाणित IS लूप के लिए आवरण IS अर्थ बार पर समाप्त करें।
आर्मर्ड केबल: बिजली गिरने से सुरक्षा और संरचनात्मक बंधन के लिए दोनों सिरों को अर्थ करें।
अर्थ निरंतरता: ट्रे, ट्रे फिटिंग्स, और इस्पात संरचनाओं के बीच 25 मीटर की दूरी पर बंधन सुनिश्चित करें।
नमी बनाए रखना: अर्थ गड्ढों के आसपास मिट्टी को नम रखें ताकि कम प्रतिरोधिता बनी रहे और प्रभावी निर्वहन सुनिश्चित हो।

सही समाप्ति और जंग-रहित कनेक्शन निरंतरता बनाए रखने और दीर्घकालिक रखरखाव समस्याओं को कम करने के लिए आवश्यक हैं।

सामान्य गलतियाँ और डिजाइन विचार

कई परियोजनाओं में, अभियंता SE और IE के बीच अर्थ पृथक्करण के महत्व को नजरअंदाज कर देते हैं। इससे नियंत्रण प्रणालियों में मापन विचलन या संचार त्रुटियाँ हो सकती हैं। इसके अतिरिक्त, मिट्टी की प्रतिरोधिता में भिन्नता को अनदेखा करने से ग्राउंड प्रतिरोध डिजाइन सीमाओं से अधिक हो सकता है, जो IEC 60364 और IEEE 142 सिफारिशों का उल्लंघन करता है।

सर्वोत्तम अभ्यास के रूप में, नियमित अर्थ प्रतिरोध परीक्षण करें और लेखा परीक्षा अनुपालन के लिए दस्तावेजीकरण बनाए रखें।

लेखक के अनुभव और उद्योग दृष्टिकोण

फील्ड अनुभव के आधार पर, एक सुव्यवस्थित अर्थिंग नेटवर्क अक्सर स्वचालन प्रणालियों की दीर्घकालिक विश्वसनीयता निर्धारित करता है। औद्योगिक संयंत्रों में कई नियंत्रण विफलताएँ अनुचित अर्थिंग या आवरण समाप्ति के कारण होती हैं। आधुनिक सुविधाएँ लगातार कनेक्शन अखंडता का मूल्यांकन करने के लिए डिजिटल अर्थिंग निगरानी प्रणालियाँ एकीकृत कर रही हैं—जो स्मार्ट कारखानों में पूर्वानुमानित रखरखाव की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है।

प्रयोग के परिदृश्य

तेल और गैस: खतरनाक क्षेत्रों में चिंगारी से ज्वलन को रोकता है।
औषधि: बैच नियंत्रण प्रणालियों के लिए स्वच्छ संकेत स्थानांतरण सुनिश्चित करता है।
निर्माण: PLC और सेंसर नेटवर्क को स्थिर करके कारखाना स्वचालन का समर्थन करता है।
डेटा केंद्र: संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स को अस्थायी दोषों से बचाता है।

एक मजबूत अर्थिंग डिजाइन किसी भी सुरक्षित और कुशल औद्योगिक नियंत्रण प्रणाली की नींव बनाता है।

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