110kV ٹرانسفارمر نیوٹرل پوائنٹ گراؤنڈنگ طریقوں کا انتخاب اور تحفظ کی ترتیب کی اصلاح

تعارف

ہائی وولٹیج پاور سسٹمز میں، ٹرانسفارمر نیوٹرل پوائنٹ گراؤنڈنگ طریقہ نظام کی حفاظت، وشوسنییتا اور استحکام کو متاثر کرنے والا ایک اہم عنصر ہے۔ 110kV پاور سسٹمز کے لیے، نیوٹرل پوائنٹ گراؤنڈنگ طریقہ کا انتخاب آلات کی موصلیت کی سطح، اوور وولٹیج پروٹیکشن، ریلے پروٹیکشن کنفیگریشن، اور پاور سپلائی کی وشوسنییتا کو براہ راست متاثر کرتا ہے۔ چین میں، 110kV نظام عام طور پر a کو اپناتے ہیں۔ جزوی طور پر موثر گراؤنڈنگ طریقہ، جہاں کچھ ٹرانسفارمر نیوٹرل پوائنٹس براہ راست گراؤنڈ ہوتے ہیں جبکہ دیگر بے بنیاد رہتے ہیں، جس کا مقصد اوور وولٹیج کے خطرات کو روکتے ہوئے سنگل فیز شارٹ سرکٹ کرنٹ کو محدود کرنا ہے۔

یہ مضمون مختلف 110kV ٹرانسفارمر نیوٹرل پوائنٹ گراؤنڈ کرنے کے طریقوں کی خصوصیات، فوائد اور حدود کا تجزیہ کرتا ہے، بہترین تحفظ کی ترتیب کی حکمت عملیوں کی کھوج کرتا ہے، اور مستقبل کی ترقی کے رجحانات کو پیش کرتا ہے۔

110kV ٹرانسفارمرز کے لیے 1 کلیدی نیوٹرل پوائنٹ گراؤنڈ کرنے کے طریقے

1.1 براہ راست گراؤنڈنگ

براہ راست گراؤنڈنگٹرانسفارمر نیوٹرل پوائنٹ کا زمین سے براہ راست تعلق کا حوالہ دیتا ہے۔ یہ طریقہ مؤثر طریقے سے نیوٹرل پوائنٹ پوٹینشل کو ٹھیک کرتا ہے، اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ سنگل فیز گراؤنڈ فالٹ کے دوران، نان فالٹ فیز وولٹیج میں اضافہ فیز وولٹیج کے 1.4 گنا سے زیادہ نہ ہو۔ یہ سامان کی موصلیت کی ضروریات کو کم کرنے اور اخراجات کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے۔

تاہم، ایک اہم خرابی ہے بہت زیادہ سنگل فیز گراؤنڈ فالٹ کرنٹ(کئی ہزار ایمپیئر تک)، جو سرکٹ بریکر میں خلل ڈالنے کی صلاحیت اور سسٹم کے استحکام کو متاثر کر سکتا ہے۔ لہذا، براہ راست گراؤنڈنگ عام طور پر 110kV اور زیادہ وولٹیج کے نظاموں میں استعمال ہوتی ہے جہاں تیزی سے فالٹ کو ہٹانا ضروری ہوتا ہے۔

1.2 بے بنیاد غیر جانبدار

ایک میں بے بنیاد نظام، ٹرانسفارمر نیوٹرل پوائنٹ زمین سے موصل ہے۔ جب سنگل فیز گراؤنڈ فالٹ ہوتا ہے، تو فالٹ کرنٹ بہت چھوٹا ہوتا ہے (بنیادی طور پر سسٹم کا کیپسیٹو کرنٹ)، جس سے سسٹم کو مختصر مدت (عام طور پر 2 گھنٹے تک) کام جاری رکھنے کی اجازت ملتی ہے۔ یہ نمایاں طور پر بڑھاتا ہے۔ بجلی کی فراہمی کی وشوسنییتا.

تاہم، بے بنیاد نظاموں میں، سنگل فیز گراؤنڈ فالٹس نان فالٹ فیز وولٹیج کو لائن وولٹیج کی سطح تک بڑھنے کا سبب بن سکتے ہیں۔ اگر موصلیت کمزور ہے، تو یہ ٹوٹ پھوٹ کا باعث بن سکتا ہے، جس سے مرحلہ وار خرابی بڑھ سکتی ہے۔ مزید برآں، وقفے وقفے سے آرک گراؤنڈنگ پیدا ہو سکتی ہے۔ قوس overvoltages، فیز وولٹیج سے 3–3.5 گنا تک پہنچنا، ٹرانسفارمر کی موصلیت کے لیے خطرہ ہے۔

1.3 چھوٹی رکاوٹ کے ذریعے گراؤنڈ کرنا

براہ راست گراؤنڈنگ اور بے بنیاد نظاموں کے فوائد اور نقصانات میں توازن پیدا کرنے کے لیے، مائبادا گراؤنڈ کرنے کا طریقہاکثر استعمال کیا جاتا ہے. اس میں ایک چھوٹی مزاحمت یا چھوٹے رد عمل کے ذریعے گراؤنڈ کرنا شامل ہے۔

• چھوٹے مزاحمتی گراؤنڈنگ: فالٹ کرنٹ کو کئی سو ایمپیئرز تک محدود کرتا ہے، جس سے سسٹم پر اثر کم ہوتا ہے جبکہ اب بھی تیز حفاظتی آپریشن کو فعال کیا جا رہا ہے۔ یہ طریقہ اوور وولٹیجز کو مؤثر طریقے سے دباتا ہے اور بڑے کیپسیٹیو کرنٹ والے کیبل-انٹینسیو ڈسٹری بیوشن نیٹ ورکس کے لیے موزوں ہے۔
• چھوٹے رد عمل گراؤنڈنگ: نظام کے کیپسیٹیو کرنٹ کو انڈکٹو کرنٹ کے ذریعے آفسیٹ کر سکتا ہے، جس سے آرک ریگنیشن کے امکانات کم ہوتے ہیں۔ یہ طریقہ اکثر معاوضہ گراؤنڈنگ طریقہ سمجھا جاتا ہے۔

چھوٹی رکاوٹ کے ذریعے گراؤنڈ کرنا براہ راست اور بے بنیاد دونوں نظاموں کے فوائد کو یکجا کرتا ہے، جو اوور وولٹیج کو دبانے اور نسبتاً زیادہ بجلی کی فراہمی کی وشوسنییتا پیش کرتا ہے۔ یہ 110kV سسٹمز میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے، خاص طور پر وہ جو کہ قابل قدر کرنٹ والے ہیں یا جن کو اعلیٰ پاور کوالٹی کی ضرورت ہوتی ہے۔

110kV ٹرانسفارمر نیوٹرل پوائنٹس کے لیے 2 پروٹیکشن کنفیگریشن

2.1 اوور وولٹیج کے خطرات

110kV ٹرانسفارمر نیوٹرل پوائنٹ کی موصلیت کی سطح عام طور پر ہوتی ہے۔ نیم موصل, ایک برداشت وولٹیج کی درجہ بندی کے ساتھ لائن کے اختتام کا صرف ایک تہائی۔ یہ غیر جانبدار نقطہ کو اوور وولٹیج کے نقصان کا خطرہ بناتا ہے۔ اوور وولٹیج کی بنیادی اقسام میں شامل ہیں:

• پاور فریکوئنسی اوور وولٹیج: لائن سوئچنگ، غیر متناسب شارٹ سرکٹس، یا اچانک بوجھ میں کمی سے پیدا ہونا۔
• گونج اوور وولٹیج: نظام کی کارروائیوں یا خرابیوں کے دوران انڈکٹیو اور کیپسیٹیو عناصر کے درمیان تعامل کی وجہ سے دوغلوں کی وجہ سے ہوتا ہے۔
• اوور وولٹیج کو تبدیل کرنا: سرکٹ بریکر کے کھلنے یا بند ہونے کے دوران مقناطیسی اور الیکٹرو اسٹاٹک توانائی کی تبدیلی کے نتیجے میں۔
• بجلی کا اوور وولٹیج: بجلی گرنے کی وجہ سے، اعلی طول و عرض اور مختصر دورانیہ کی خصوصیت۔

2.2 کامن پروٹیکشن ڈیوائسز

ٹرانسفارمر نیوٹرل پوائنٹ کی حفاظت کے لیے، عام طور پر درج ذیل حفاظتی آلات استعمال کیے جاتے ہیں:

• سرج گرفتاریاں: یہ بجلی کی اوور وولٹیج اور کچھ سوئچنگ اوور وولٹیج کو محدود کرتے ہیں۔ تاہم، 110kV ٹرانسفارمر نیوٹرل پوائنٹس کی کم موصلیت کی سطح کے لیے معیاری اضافے کو روکنے والے اکثر ناکافی ہوتے ہیں، جس سے انتخاب کو چیلنج کرنا پڑتا ہے۔
• آئسولیشن گیپس: یہ پاور فریکوئنسی اور گونج کے اوور وولٹیجز سے حفاظت کرتے ہیں۔ جب اوور وولٹیج ہوتا ہے تو، خلا ٹوٹ جاتا ہے، وولٹیج میں اضافے کو محدود کرنے کے لیے نیوٹرل پوائنٹ کو گراؤنڈ کرتا ہے۔ ایک خرابی فرق کے فاصلے کو درست طریقے سے ایڈجسٹ کرنے میں دشواری ہے، جو تحفظ کی غلط ہم آہنگی کا باعث بن سکتی ہے۔
• سرج اریسٹر اور گیپ کا متوازی کنکشن: یہ ایک وسیع پیمانے پر استعمال شدہ تحفظ کا طریقہ ہے۔ سرج آریسٹر بجلی کی اوور وولٹیج کو ہینڈل کرتا ہے، جبکہ گیپ پاور فریکوئنسی اور گونج کے اوور وولٹیجز کو حل کرتا ہے۔ یہ خلا سرج آریسٹر کو ضرورت سے زیادہ پاور فریکوئنسی اوور وولٹیجز سے بھی بچاتا ہے جو اس کی ناکامی کا سبب بن سکتا ہے۔ یہ نقطہ نظر تکمیلی فوائد پیش کرتا ہے۔

2.3 ریلے پروٹیکشن کنفیگریشن

110kV ٹرانسفارمر نیوٹرل پوائنٹ کے لیے ریلے پروٹیکشن میں بنیادی طور پر درج ذیل پہلو شامل ہیں:

• زیرو سیکوئنس کرنٹ پروٹیکشن: براہ راست گراؤنڈ ٹرانسفارمرز کے لیے، زمینی خرابیوں کو فوری طور پر دور کرنے کے لیے زیرو سیکوینس کرنٹ پروٹیکشن ترتیب دیا گیا ہے۔ تحفظ کو عام طور پر حصوں میں تقسیم کیا جاتا ہے، جس میں فالٹ لوکلائزیشن کے لیے مختصر وقت کی تاخیر اور ٹرانسفارمر کے چاروں طرف ٹرپ کرنے میں زیادہ وقت کی تاخیر ہوتی ہے۔
• زیرو سیکوینس وولٹیج پروٹیکشن اور گیپ کرنٹ پروٹیکشن: بے بنیاد ٹرانسفارمرز کے لیے، صفر ترتیب وولٹیج پروٹیکشن اور گیپ کرنٹ پروٹیکشن سیٹ اپ ہیں۔ جب گراؤنڈ فالٹ کی وجہ سے سسٹم اپنا گراؤنڈ پوائنٹ کھو دیتا ہے، جس سے نیوٹرل پوائنٹ وولٹیج بڑھتا ہے، گیپ ٹوٹ جاتا ہے۔ گیپ کرنٹ پروٹیکشن یا صفر سیکوینس وولٹیج پروٹیکشن وقت کی تاخیر (0.3–0.5s) کے ساتھ ٹرانسفارمر کو چاروں طرف سے ٹرپ کرنے کے لیے کام کرتا ہے۔
• بیک اپ پروٹیکشن کوآرڈینیشن: سلیکٹیوٹی کو یقینی بنانے کے لیے، صفر تسلسل کے تحفظ کے وقت میں تاخیر کو مربوط کیا جانا چاہیے۔ مثال کے طور پر، ٹرانسفارمر پر بیک اپ پروٹیکشن کے لیے وقت کی تاخیر اس لائن پروٹیکشن سے زیادہ ہونی چاہیے جو اس کا بیک اپ لیا جاتا ہے۔

3 اصلاح کی سفارشات اور کیس کا تجزیہ

3.1 روایتی طریقوں کی حدود

کا استعمال کرتے ہوئے فرق کے ساتھ متوازی اضافے گرفتاریعام ہے، اس نقطہ نظر میں کئی کوتاہیاں ہیں:

• سرج اریسٹر کے انتخاب میں دشواری: 110kV ٹرانسفارمر نیوٹرل پوائنٹس کے لیے اعلی مسلسل آپریٹنگ وولٹیج اور کم بجلی کے تسلسل کے بقایا وولٹیج دونوں کی ضروریات کو پورا کرنے والے معیاری سرج گرفتاریوں کو تلاش کرنا مشکل ہے۔
• گیپ سیٹنگ میں چیلنجز: ایئر گیپ بریک ڈاؤن وولٹیج بازی سے مشروط ہے، جس کی وجہ سے "زمین کے نقصان" اور "زمین کے ساتھ" خرابی کے حالات کے لیے گیپ آپریشن کو درست طریقے سے مربوط کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔
• ریلے کے تحفظ کی پیچیدگی: "زمین کے نقصان" کے خلاف تحفظ (جیسا کہ زیرو سیکوینس اوور وولٹیج اور گیپ اوور کرنٹ پروٹیکشن) خرابی پیدا کر سکتا ہے، جس سے بلاک کرنے کے اضافی معیارات کی ضرورت پڑتی ہے، جس سے پیچیدگی بڑھ جاتی ہے اور اعتبار کم ہوتا ہے۔

3.2 چھوٹے رد عمل کے ذریعے گراؤنڈ کرنے کے فوائد

تحقیق اور مشق اس بات کی نشاندہی کرتی ہے۔ ایک چھوٹے رد عمل کے ذریعے نیوٹرل پوائنٹ کو گراؤنڈ کرناروایتی جزوی بنیادوں کے طریقوں پر اہم فوائد پیش کرتا ہے:

• کم موصلیت کی سطح کی ضروریات: چھوٹے ری ایکٹنس گراؤنڈنگ کو اپنانے کے بعد، ٹرانسفارمر نیوٹرل پوائنٹ کی موصلیت کی سطح کو 35kV سے 20kV تک کم کیا جا سکتا ہے، جس سے سرج گرفتاریوں اور خلا کی ضرورت کو ختم کیا جا سکتا ہے اور تحفظ کی ترتیب کو آسان بنایا جا سکتا ہے۔
• یونیفائیڈ گراؤنڈنگ موڈ: یہ طریقہ ایک الگ تھلگ بے بنیاد نظام کی موجودگی کو ختم کرتا ہے، جس سے متعلقہ تحفظ کو آسان بنانے یا چھوڑنے کی اجازت ملتی ہے، اس طرح وشوسنییتا میں اضافہ ہوتا ہے۔
• فوائد کی برقراری: یہ جزوی گراؤنڈنگ کے فوائد کو برقرار رکھتا ہے، جیسے کہ سادہ اور قابل اعتماد صفر تسلسل تحفظ، جبکہ سنگل فیز شارٹ سرکٹ کرنٹ کو محدود کرتا ہے۔

3.3 کیس اسٹڈی تجزیہ

ایک مثال 110kV ٹرمینل سب اسٹیشن کی تبدیلی ہے۔ اصل ڈیزائن استعمال کیا جاتا ہے a ایک خلا کے ساتھ متوازی اضافے گرفتاریغیر جانبدار نقطہ تحفظ کے لئے. تاہم، چھوٹی ری ایکٹینس گراؤنڈنگ کو اپنانے کے بعد، ٹرانسفارمر نیوٹرل پوائنٹ کی موصلیت کی سطح کی ضرورت کو کم کر دیا گیا، تحفظ کے آلات کو آسان بنایا گیا، اور آپریشنل اعتبار کو بہتر بنایا گیا۔ حسابات سے پتہ چلتا ہے کہ گراؤنڈنگ ریزسٹنس فالٹ کرنٹ کو چند سو ایمپیئر تک محدود کر سکتی ہے، اور زیرو سیکونس پروٹیکشن کو آسانی سے مربوط کیا جا سکتا ہے۔

ایک اور معاملے میں 110kV سب اسٹیشن میں خرابی شامل تھی جہاں آنے والی لائن پر ایک عارضی سنگل فیز گراؤنڈ فالٹ نیوٹرل پوائنٹ گیپ بریک ڈاؤن اور ٹرانسفارمر ٹرپ کرنے کا باعث بنا۔ تجزیہ سے پتہ چلتا ہے کہ اگرچہ لائن فالٹ عارضی تھا، غیر مطابقت پذیر موٹروں کی ایک بڑی تعداد سے رائےبوجھ کی طرف آرک کے لیے توانائی فراہم کی، غلطی کو برقرار رکھا۔ یہ نمایاں کرتا ہے کہ اہم موٹر بوجھ (مساوی ذرائع) والے ٹرانسفارمرز کے لیے، ڈیزائن کے مرحلے کے دوران مکمل نیوٹرل پوائنٹ پروٹیکشن، بشمول زیرو سیکونس اوور کرنٹ، گیپ کرنٹ، اور زیرو سیکوینس وولٹیج پروٹیکشن ضروری ہے۔

4 نتیجہ اور آؤٹ لک

110kV ٹرانسفارمر نیوٹرل پوائنٹ گراؤنڈنگ طریقہ کا انتخاب اور اس کے تحفظ کی ترتیب ایک کثیر جہتی کام ہے جس کے لیے سسٹم کی ساخت، بوجھ کی خصوصیات اور قابل اعتماد تقاضوں پر غور کرنے کی ضرورت ہے۔ جبکہ روایتی جزوی گراؤنڈنگ کا طریقہ سرج گرفتاریوں اور خلا کے ساتھ مل کر عام ہے، لیکن اسے ڈیوائس کے انتخاب اور ترتیب کوآرڈینیشن میں چیلنجوں کا سامنا ہے۔ دی چھوٹے رد عمل کی بنیاد کا طریقہایک امید افزا متبادل پیش کرتا ہے، ممکنہ طور پر موصلیت کی ضروریات کو کم کرتا ہے، تحفظ کو آسان بناتا ہے، اور وشوسنییتا کو بہتر بناتا ہے۔

مستقبل کی ترقی کے رجحانات درج ذیل شعبوں پر توجہ مرکوز کریں گے:

• نئے آلات کی درخواست: جیسے کہ کمپوزٹ گیپس یا قابل کنٹرول خلا جو سرج گرفتاری کے متوازی استعمال ہوتے ہیں، تحفظ کی وشوسنییتا اور درستگی کو بڑھاتے ہیں۔
• ڈیجیٹل پروٹیکشن ٹیکنالوجی: مائیکرو کمپیوٹر پر مبنی تحفظ کو جدید الگورتھم کے ساتھ استعمال کرنا (مثلاً ویوفارم کی شناخت، ہارمونک تجزیہ) تاکہ زمینی فالٹ پروٹیکشن کی حساسیت اور وشوسنییتا کو بہتر بنایا جا سکے۔
• معیاری کاری اور ماڈیولرائزیشن: ڈیزائن اور دیکھ بھال کو آسان بنانے کے لیے معیاری اور ماڈیولر نیوٹرل پوائنٹ پروٹیکشن کا سامان تیار کرنا۔

خلاصہ طور پر، 110kV ٹرانسفارمر نیوٹرل پوائنٹ گراؤنڈنگ طریقہ اور تحفظ کی ترتیب کو بہتر بنانا پاور سسٹم کی حفاظت، بھروسے اور معاشی آپریشن کو بڑھانے کے لیے اہم ہے۔ تکنیکی ترقی کے ساتھ، توقع کی جاتی ہے کہ زیادہ ذہین اور موثر حل سامنے آئیں گے اور وسیع پیمانے پر اطلاق حاصل کریں گے۔