گرانڈنگ ترانس فارمر اور معمولی ترانس فارمر کے درمیان کیا تفاوت ہے

گراؤنڈنگ ترانس فارمر کیا ہے؟

گراؤنڈنگ ترانس فارمر، جس کو "گراؤنڈنگ ترانس فارمر" کہا جاتا ہے، اپنے ملکنے وسائل کے مطابق تینوں طرح کا ہوتا ہے: تیل سے بھرا ہوا اور خشک؛ اور فیز کی تعداد کے حساب سے تین فیزی اور ایک فیزی گراؤنڈنگ ترانس فارمر۔

گراؤنڈنگ ترانس فارمر اور معیاری ترانس فارمر کے درمیان فرق

گراؤنڈنگ ترانس فارمر کا مقصد ڈیلٹا (Δ) یا واي (Y) کنفیگریشن میں جب نظام کو ایک قابل رسائی نیٹرل پوائنٹ کے بغیر جوڑا جاتا ہے تو آرک سپریشن کوئل یا ریزسٹر کو جوڑنے کے لئے ایک مصنوعی نیٹرل پوائنٹ بنانے کا ہوتا ہے۔ ایسے ترانس فارمر زگزگ (یا "Z-type") ونڈنگ کنیکشن استعمال کرتے ہیں۔ معیاری ترانس فارمر سے بنیادی فرق یہ ہے کہ ہر فیز ونڈنگ کو دو گروہوں میں تقسیم کیا جاتا ہے جو ایک ہی میگنیٹک کور لیم پر مخالف سمت میں ونڈ کیا جاتا ہے۔ اس ڈیزائن کی وجہ سے صفر-سیکونس میگنیٹک فلکس کور لیموں کے ذریعے فلو ہوتا ہے، جبکہ معیاری ترانس فارمر میں صفر-سیکونس فلکس لیکیج پاتھ کے ذریعے چلتا ہے۔ 

اس لئے، Z-type گراؤنڈنگ ترانس فارمر کا صفر-سیکونس امپیڈنس بہت کم (لگभگ 10 Ω) ہوتا ہے، جبکہ معیاری ترانس فارمر کا بہت زیادہ ہوتا ہے۔ ٹیکنالوجیکل ریگولیشن کے مطابق، جب آرک سپریشن کوئل کو جوڑنے کے لئے معیاری ترانس فارمر کا استعمال کیا جاتا ہے تو کوئل کی کیپیسٹی ترانس فارمر کی نامزد کیپیسٹی کا 20% سے زائد نہیں ہونی چاہئے۔ اس کے مقابلے میں، Z-type ترانس فارمر اپنی ملکنے کیپیسٹی کے 90٪–100٪ کی آرک سپریشن کوئل کو برداشت کر سکتا ہے۔ علاوہ ازیں، گراؤنڈنگ ترانس فارمر دوسرا کارکردگی کو فراہم کر سکتے ہیں اور اسٹیشن سروس ترانس فارمر کے طور پر بھی کام کر سکتے ہیں، جس سے سرمایہ کاری کی لاگت کا بچاو ہوتا ہے۔

گراؤنڈنگ ترانس فارمر کا عملی طریقہ کار

گراؤنڈنگ ترانس فارمر ایک گراؤنڈنگ ریزسٹر کے ساتھ مصنوعی طور پر ایک نیٹرل پوائنٹ بناتا ہے، جس کا معمولاً بہت کم ریزسٹنس (عام طور پر 5 اوہمز سے کم کی ضرورت ہوتی ہے) ہوتا ہے۔ علاوہ ازیں، اس کی الیکٹرومیگنیٹک خصوصیات کی وجہ سے گراؤنڈنگ ترانس فارمر پوزیٹیو- اور نیگیٹیو-سیکونس کرنٹ کے لئے بالا امپیڈنس ظاہر کرتا ہے، جس سے صرف چھوٹا سا محرک کرنٹ ونڈنگز میں فلو ہوتا ہے۔ ہر کور لیم پر، دو ونڈنگ حصے مخالف سمت میں ونڈ کیے جاتے ہیں۔ جب یہ ونڈنگز کوئل کے ذریعے برابر صفر-سیکونس کرنٹ فلو ہوتا ہے تو وہ کم امپیڈنس ظاہر کرتے ہیں، جس کے نتیجے میں کم ولٹیج ڈراپ ہوتا ہے۔ 

گراؤنڈنگ فلٹ کے دوران، ونڈنگز پوزیٹیو-، نیگیٹیو-، اور صفر-سیکونس کرنٹ کو برداشت کرتی ہیں۔ ونڈنگ پوزیٹیو- اور نیگیٹیو-سیکونس کرنٹ کے لئے بالا امپیڈنس ظاہر کرتا ہے، لیکن صفر-سیکونس کرنٹ کے لئے کم امپیڈنس ظاہر کرتا ہے کیونکہ، ایک ہی فیز میں، دونوں ونڈنگز مخالف سمت میں سیریز میں جڑی ہوتی ہیں—ان کی القاء شدہ الیکٹروموٹیو فورسیں برابر ہوتی ہیں لیکن مخالف سمت میں، جس کے نتیجے میں وہ ایک دوسرے کو منسوخ کر دیتی ہیں۔

کئی گراؤنڈنگ ترانس فارمر صرف کم ریزسٹنس نیٹرل پوائنٹ فراہم کرنے کے لئے استعمال ہوتے ہیں اور کوئی دوسرا کارکردگی فراہم نہیں کرتے؛ لہذا، کئی کو دوسرا ونڈنگ کے بغیر ڈیزائن کیا جاتا ہے۔ عام گرڈ کام کرنے کے دوران، گراؤنڈنگ ترانس فارمر بنیادی طور پر کوئی بوجھ نہیں برداشت کرتا ہے۔ لیکن فلٹ کے دوران، یہ صرف کچھ وقت کے لئے فلٹ کرنٹ برداشت کرتا ہے۔ کم ریزسٹنس گراؤنڈ شدہ نظام میں، جب ایک فیز گراؤنڈ فلٹ ہوتا ہے تو بہت حساس صفر-سیکونس حفاظتی سستی طور پر فلٹی فیڈر کو شناخت کرتی ہے اور اسے موقتی طور پر جدا کرتی ہے۔ 

گراؤنڈنگ ترانس فارمر صرف فلٹ کے وقوع اور فیڈر کی صفر-سیکونس حفاظتی کام کرنے کے درمیان مختصر مدت کے دوران فعال ہوتا ہے۔ اس مدت کے دوران، صفر-سیکونس کرنٹ نیٹرل گراؤنڈنگ ریزسٹر اور گراؤنڈنگ ترانس فارمر کے ذریعے فلو ہوتا ہے، فارمولے کے مطابق: IR = U / R₁، جہاں U نظام کا فیز ولٹیج ہے اور R₁ نیٹرل گراؤنڈنگ ریزسٹنس ہے۔

جب گراؤنڈنگ آرک کو باصلاحیت طور پر ختم نہیں کیا جا سکتا

• ایک فیز گراؤنڈ آرک کا متعدد بار ختم ہونا اور دوبارہ شروع ہونا آرک-گراؤنڈ اوورولٹیجز کو پیدا کرتا ہے جس کی شدت تک 4U (جہاں U پیک فیز ولٹیج ہے) یا اس سے بھی زیادہ ہو سکتی ہے، جو لمبے عرصے تک برقرار رہ سکتی ہے۔ یہ الیکٹریکل ڈیوائسز کی انسلیشن کے لئے شدید خطرات پیدا کرتا ہے، جس سے کمزور انسلیشن کے نقاط پر براک ہو سکتا ہے اور محفوظی کی خسارے کا سبب بن سکتا ہے۔

• مستقل آرکنگ آس پاس کے ہوا کو یونائز کرتا ہے، جس سے اس کی انسلیشن خصوصیات کم ہو جاتی ہیں اور فیز کے درمیان کوتھائی کرنٹ کی امکان بڑھ جاتی ہے۔

• فریروزنانس اوورولٹیجز کا وقوع ہو سکتا ہے، جس سے ولٹیج ٹرانس فارمر اور سرگرمی کیپر کو نقصان پہنچ سکتا ہے—یہاں تک کہ کیپر کا دھماکا ہو سکتا ہے۔ یہ نتائج گرڈ کی تجهیزات کی انسلیشن کی تمامیت کے لئے شدید خطرات پیدا کرتے ہیں اور پورے بجلی کے نظام کے محفوظ کام کرنے کے لئے خطرہ ہوتے ہیں۔

پوزیٹیو-، نیگیٹیو-، اور صفر-سیکونس کرنٹ کیا ہیں؟

• نیگیٹیو-سیکونس کرنٹ: فیز A فیز B سے 120° کم ہوتا ہے، فیز B فیز C سے 120° کم ہوتا ہے، اور فیز C فیز A سے 120° کم ہوتا ہے۔

• پوزیٹیو-سیکونس کرنٹ: فیز A فیز B سے 120° زیادہ ہوتا ہے، فیز B فیز C سے 120° زیادہ ہوتا ہے، اور فیز C فیز A سے 120° زیادہ ہوتا ہے۔

• صفر-سیکونس کرنٹ: تمام تین فیز (A، B، C) کوئی فیز کوئی دوسری فیز سے آگے یا پیچھے نہیں ہوتا ہے۔

تین فیز کے کوٹھائی فلٹ اور معمولی کام کرنے کے دوران، نظام میں صرف پوزیٹیو-سیکونس کمپوننٹ موجود ہوتے ہیں۔
ایک فیز گراؤنڈ فلٹ کے دوران، نظام میں پوزیٹیو-، نیگیٹیو-، اور صفر-سیکونس کمپوننٹ موجود ہوتے ہیں۔
دو فیز کوٹھائی فلٹ کے دوران، نظام میں پوزیٹیو- اور نیگیٹیو-سیکونس کمپوننٹ موجود ہوتے ہیں۔
دو فیز کو گراؤنڈ کوٹھائی فلٹ کے دوران، نظام میں پوزیٹیو-، نیگیٹیو-، اور صفر-سیکونس کمپوننٹ موجود ہوتے ہیں۔

گراؤنڈنگ ترانس فارمر کے کارکردگی کے خصوصیات

معیاری طور پر شبکے کے معمولی آپریشن کے دوران زمین دیں ترانس فارمر کو بی لود حالت میں کام کرتا ہے اور خرابی کے دوران کوتاہ مدت کے لئے اوور لوڈ کا سامنا کرتا ہے۔ خلاصہ کے طور پر، زمین دیں ترانس فارمر کا کام ایک مصنوعی نیٹرل پوائنٹ بنانا ہے تاکہ زمین ریزسٹر کو جڑایا جا سکے۔ زمین خرابی کے دوران، یہ مثبت اور منفی سیکوئنس کرنٹ کے لئے بالائی امپیڈنس ظاہر کرتا ہے لیکن صفر سیکوئنس کرنٹ کے لئے کم امپیڈنس ظاہر کرتا ہے، جس سے زمین خرابی کے تحفظ کے قابل اعتماد آپریشن کا ضمانت ہوتا ہے۔

آرک سپریشن کويل سسٹمز کے ذریعہ نیٹرل زمین دیں

جب شدید کیبل کی خرابی کی وجہ سے گرڈ میں عبوری ایک فیز زمین خرابی ہوتی ہے، جس کی وجہ معدنی تجهیزات کی غیر اچھی عایقیت، باہری نقصان، آپریٹر کی غلطی، داخلی اوور وولٹیج یا کسی بھی دیگر وجہ سے ہو، تو زمین خرابی کرنٹ آرک سپریشن کويل کے ذریعہ انڈکٹو کرنٹ کے طور پر بہتا ہے، جو کیپیسٹو کرنٹ کے مقابل میں متضاد ہوتا ہے۔ اس سے خرابی کے مقام پر کرنٹ کو بہت کم قدراکہ صفر تک کم کیا جا سکتا ہے، جس سے آرک ختم ہوجاتا ہے اور متعلقہ خطرات ختم ہوجاتے ہیں۔ خرابی خودکار طور پر ختم ہوجاتی ہے بغیر ریلے تحفظ یا سرکٹ بریکر کی ٹرپنگ کے، جس سے برق کی فراہمی کی قابلیت کو کافی حد تک بہتر بنایا جا سکتا ہے۔

تین کمپینشن آپریٹنگ موڈز

تین مختلف کمپینشن آپریٹنگ موڈز ہیں: انڈر-کمپینشن، فل کمپینشن، اور اوور-کمپینشن۔

• انڈر-کمپینشن: کمپینشن کے بعد کا انڈکٹو کرنٹ کیپیسٹو کرنٹ سے کم ہوتا ہے۔

• اوور-کمپینشن: کمپینشن کے بعد کا انڈکٹو کرنٹ کیپیسٹو کرنٹ سے زیادہ ہوتا ہے۔

• فل کمپینشن: کمپینشن کے بعد کا انڈکٹو کرنٹ کیپیسٹو کرنٹ کے برابر ہوتا ہے۔

آرک سپریشن کويل سسٹمز کے ذریعہ نیٹرل زمین دیں میں استعمال کیا جانے والا کمپینشن موڈ

آرک سپریشن کويل کے ذریعہ نیٹرل زمین دیں والے نظاموں میں، فل کمپینشن کو اجتناب کرنا چاہیے۔ نظام کی ناہمواری کے وولٹیج کی مقدار کے باوجود، فل کمپینشن سیریز ریزوننس کا باعث بن سکتا ہے، جس سے آرک سپریشن کويل کو خطرناک طور پر زیادہ وولٹیج کا سامنا کرنا پڑ سکتا ہے۔ اس لیے، عملی طور پر اوور-کمپینشن یا انڈر-کمپینشن کو اختیار کیا جاتا ہے، جہاں اوور-کمپینشن سب سے عام استعمال ہونے والا موڈ ہے۔

اوور-کمپینشن کو اختیار کرنے کی اہم وجہیں

انڈر-کمپینشن نظاموں میں، خرابی کے دوران بہت زیادہ اوور وولٹیج آسانی سے ہو سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، اگر کسی خرابی یا کسی دیگر وجہ سے کچھ لائنوں کو جدا کر دیا جائے، تو انڈر-کمپینشن نظام فل کمپینشن کی طرف منتقل ہوسکتا ہے، جس سے سیریز ریزوننس کا باعث بن سکتا ہے اور بہت زیادہ نیٹرل ڈسپلیسمینٹ وولٹیج اور اوور وولٹیج کا سامنا کرنا پڑ سکتا ہے۔ انڈر-کمپینشن نظاموں میں بڑا نیٹرل ڈسپلیسمینٹ عایقیت کی تمامیت کے لئے بھی خطرہ ہوتا ہے—یہ نقصان جتنا وقت تک انڈر-کمپینشن استعمال کیا جائے گا، اتنے وقت تک قابل اجتناب نہیں ہے۔

انڈر-کمپینشن نظام کے معمولی آپریشن کے دوران، جہاں تین فیز کی ناہمواری کافی ہو، بہت زیادہ فروماگناٹک ریزوننس اوور وولٹیج کا سامنا کرنا پڑ سکتا ہے۔ اس ظاہرہ کی بنیاد انڈر-کمپینشن آرک سپریشن کويل (جہاں ωL > 1/(3ωC₀)) اور لائن کیپیسٹنس (3C₀) کے درمیان فروماگناٹک ریزوننس سے آتی ہے۔ یہ ریزوننس اوور-کمپینشن کے ساتھ نہیں ہوتا۔

برق نظامات مستقل طور پر وسعت کرتے ہیں، اور گرڈ کی زمین کے ساتھ کیپیسٹنس بھی متناسب طور پر بڑھتی ہے۔ اوور-کمپینشن کے ساتھ، اصل میں نصب کیا گیا آرک سپریشن کويل کچھ وقت تک خدمات کو جاری رکھ سکتا ہے—حتیٰ کہ اگر آخر کار یہ انڈر-کمپینشن کی طرف منتقل ہو جائے۔ لیکن اگر نظام انڈر-کمپینشن کے ساتھ شروع ہوتا ہے، تو کسی بھی وسعت کے ساتھ فوراً اضافی کمپینشن کیپیسٹی کی ضرورت پڑتی ہے۔

اوور-کمپینشن کے ساتھ، خرابی کے مقام سے گزرنے والا کرنٹ انڈکٹو ہوتا ہے۔ آرک ختم ہونے کے بعد، خراب ہوئی فیز کے وولٹیج کی ریکاوری ریٹ کم ہوتا ہے، جس سے آرک کے دوبارہ روشن ہونے کی امکان کم ہوتی ہے۔

اوور-کمپینشن کے تحت، نظام کی فریکوئنسی کی کمی صرف موقتی طور پر اوور-کمپینشن کی مقدار کو بڑھاتی ہے، جو معمولی آپریشن کے دوران کوئی مسئلہ نہیں ہوتا۔ بلکہ، انڈر-کمپینشن کے ساتھ کم فریکوئنسی نظام کو فل کمپینشن کے قریب لے جا سکتی ہے، جس سے نیٹرل ڈسپلیسمینٹ وولٹیج میں اضافہ ہو سکتا ہے۔

خلاصہ

زمین دیں ترانس فارمر کو اسٹیشن سروس ترانس فارمر کے طور پر بھی استعمال کیا جاتا ہے، جو 35 kV وولٹیج کو 380 V کم وولٹیج تک کم کرتا ہے تاکہ بیٹری کو چارجن کرنے، SVG فن کے لئے بجلی فراہم کرنے، مرمت روشنی کے لئے، اور عام اسٹیشن کے اسسٹنٹ لوڈ کے لئے بجلی فراہم کی جا سکے۔

جدید برق گرڈز میں، کیبلز کو عموماً اوور ہیڈ لائنوں کی جگہ لے لیا جاتا ہے۔ کیبل لائنوں کا ایک فیز کیپیسٹو زمین خرابی کرنٹ اوور ہیڈ لائنوں کے مقابل میں بہت زیادہ ہوتا ہے، جس کی وجہ سے آرک سپریشن کويل کے ذریعہ نیٹرل زمین دیں کو خرابی کا آرک ختم کرنا اور خطرناک ریزوننس اوور وولٹیج کو دبا کر ناکام ہو سکتا ہے۔ اس لیے، ہمارا سب سٹیشن لو ریزسٹن نیٹرل زمین دیں کے طرح کے طریقہ کار کو اختیار کرتا ہے۔ یہ طریقہ سولڈلی گراؤنڈڈ نیٹرل نظاموں کے مشابہ ہے اور ایک فیز زمین خرابی کے تحفظ کی نصبیت کی ضرورت ہوتی ہے جو سرکٹ بریکرز کو ٹرپ کرنے کے لئے کام کرتا ہے۔ ایک فیز زمین خرابی کے وقوع پر، خراب ہوئی فیڈر کو فوری طور پر الگ کردیا جاتا ہے۔