रेल परिवहन बिजुली प्रदान सिस्टममा ग्राउंडिङ ट्रान्सफर्मरको संरक्षण तर्क सुधार र अभियान्त्रिक अनुप्रयोग

1. प्रणालीको रचना र संचालन शर्तहरू
झेनझौ रेल यातायातको कन्वेन्सन र एक्सपोजिशन केन्द्र मुख्य उपस्टेशन र म्युनिसिपल स्टेडियम मुख्य उपस्टेशनमा बाहिरी ट्रान्सफार्मरहरू एक ताराको/डेल्टा वाइनिङ जोडाखोला र गैर-ग्राउंड नेट्रल बिन्दु संचालन ढाँचाले अपनाएका छन्। ३५ किलोवोल्ट बस तिर, एउटा जिगजाग ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मर प्रयोग गरिएको छ, जसले एउटा न्यूनतम मूल्यको प्रतिरोधद्वारा ग्राउंड सँग जोडिएको छ र यसले भी स्टेशन सेवा लोडहरूलाई आपूर्ति गर्दछ। जब लाइनमा एकल-फेज ग्राउंड छोट-सर्किट दोष घट्ने छ, त्यसपछि ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मर, ग्राउंडिङ प्रतिरोध, र ग्राउंडिङ ग्रिड द्वारा एक पथ बन्छ, जसले शून्य-अनुक्रमिक विद्युत धारा उत्पन्न गर्छ। 

यो दोष खण्डमा उच्च संवेदनशील, विशिष्ट शून्य-अनुक्रमिक संरक्षणलाई विश्वसनीय र तुरुन्तै संचालन गर्न र त्यसको संग संबद्ध सर्किट ब्रेकरहरूलाई ट्रिप गर्न सक्षम बनाउँछ, जसले दोषलाई अलग गर्दछ र त्यसको प्रभाव लिमिट गर्दछ। यदि ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मर अलग गरिएको छ भने, प्रणाली एक अग्राउंडिट प्रणाली हुन्छ। यस स्थितिमा, एकल-फेज ग्राउंड दोष व्यवस्थाको इन्सुलेशन र उपकरण सुरक्षालाई गम्भीर धमकी दिन्छ। त्यसैले, ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मर संरक्षण संचालन गर्दा, ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मरले आफ्नो नजिकको मुख्य ट्रान्सफार्मरलाई ट्रिप गर्न र त्यसलाई अंतर्जालित गर्न चाहिन्छ।

2. अस्तित्वमा रहेको संरक्षण योजनाहरूको सीमा
झेनझौ रेल यातायातको कन्वेन्सन र एक्सपोजिशन केन्द्र मुख्य उपस्टेशन र म्युनिसिपल स्टेडियम मुख्य उपस्टेशनको बिजुली आपूर्ति प्रणालीमा, ग्राउंडिङ स्टेशन सेवा ट्रान्सफार्मरको लागि अस्तित्वमा रहेको संरक्षण फेला पारे धारा संरक्षणमात्र छ। जब दोषले ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मरलाई ट्रिप गर्दा र सेवादैन बाहिर गर्दा, यो आफ्नो मात्र स्विचगियरलाई ट्रिप गर्छ र संग संबद्ध आइने बिजुली फीडर ब्रेकरलाई अंतर्जालित गर्दैन। 

यसले दोषग्रस्त बस खण्डलाई दीर्घ समयसम्म ग्राउंडिङ बिना संचालन गर्न लगाउँछ। यस्तो स्थितिमा एकल-फेज ग्राउंड दोष घट्ने छ भने, ओवरवोल्टेज घट्न सक्छ वा संरक्षण प्रणालीले शून्य-अनुक्रमिक धारा फेला पार्दैन, जसले शून्य-अनुक्रमिक संरक्षणलाई असंचालन वा फेला पार्न लागु गर्छ—यसले घटनालाई बढाउँदै र आम बिजुली प्रणालीको सुरक्षालाई खोइँदै जान्छ।

अतिरिक्त, बस टाइ ऑटोमेटिक ट्रान्सफर (बस टाइ ऑटो-स्विचिङ) संचालनमा, डी-एनर्जाइज्ड बस खण्डको ग्राउंडिङ स्टेशन सेवा ट्रान्सफार्मरलाई अंतर्जालित गरिँदैन। यो दुई बस खण्डलाई बस टाइ ब्रेकरद्वारा एकै साथ जोड्न सक्छ, जसले प्रणालीमा दुई बिन्दु ग्राउंडिङ स्थिति उत्पन्न गर्छ। यस्तो दुई बिन्दु ग्राउंडिङ स्थितिले दुई गम्भीर समस्याहरू उत्पन्न गर्छ: (१) ग्राउंड दोषमा शून्य-अनुक्रमिक धारालाई गलत वर्गीकरण, जसले संरक्षणलाई असंचालन वा गलत ट्रिप गर्न लागु गर्छ; र (२) शून्य-अनुक्रमिक धाराद्वारा प्रेरित चक्रीय धारा, जसले उपकरणलाई अतिताप र इन्सुलेशन नुकसान गर्छ।

हालको संरक्षण तर्कमा ठूलो सीमा छ। पारम्परिक संरक्षण उपकरणहरूले केवल ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मरको संचालन स्थिति निरीक्षण गर्छन् र आइने बिजुली फीडर ब्रेकरहरू वा बस टाइ ब्रेकरको साथ अंतर्जालित तर्क स्थापन गर्दैन—आवश्यक ब्लकिङ/अंतर्जालित मेकनिझमहरू नै छैन।

3. अस्तित्वमा रहेको संरक्षण सीमाहरूलाई सुधारन गर्ने सुझावहरू

3.1 सुझाव गरिएका सुधार उपायहरू

"ग्राउंडिङ स्टेशन सेवा ट्रान्सफार्मर ट्रिप अंतर्जालित" सॉफ्ट तर्क थप्नुहोस्

• प्रक्रिया शर्त: ग्राउंडिङ स्टेशन सेवा ट्रान्सफार्मरको सर्किट ब्रेकर खुल्छ। यदि प्रणालीले न्यून रोध ग्राउंडिङ प्रयोग गर्छ, भने ग्राउंडिङ प्रतिरोध धाराको लुप्त हुनु अतिरिक्त आधार थपिन सकिन्छ।

• अंतर्जालित ट्रिप तर्क डिजाइन: आइने बिजुली फीडर ब्रेकरलाई ट्रिप गर्नुहोस्: यदि ग्राउंडिङ स्टेशन सेवा ट्रान्सफार्मर बाहिर गरिएको छ र बस खण्डमा अन्य कुनै ग्राउंडिङ बिन्दु छैन, तब आइने बिजुली फीडर ब्रेकरलाई अंतर्जालित-ट्रिप गर्नुहोस् र लोडलाई अर्को बसमा ट्रान्सफर गर्न बाध्य गर्नुहोस्। बस टाइ ब्रेकरलाई ट्रिप गर्नुहोस्: यदि दुई बस खण्डहरू बस टाइ ब्रेकरद्वारा समान्तर रूपमा संचालन गरिएका छन्, तब बस टाइ ब्रेकरलाई अंतर्जालित-ट्रिप गर्नुहोस् र अग्राउंडिट बस खण्डलाई अलग गर्नुहोस्।

• तकनीकी अनुप्रयोग सुझाव: शून्य-अनुक्रमिक धारा संरक्षण थप्नुहोस्। ओवरकरेन्ट वा शून्य-अनुक्रमिक धारा संचालन भएको छ भने, संरक्षण उपकरणले आफ्नो स्थानीय ब्रेकरलाई ट्रिप गर्नुहोस् र त्यसी त अंतर्जालित-ट्रिप आदेशहरू अनुरूप आइने बिजुली फीडर ब्रेकर र बस टाइ ब्रेकरलाई पठाउनुहोस्। संरक्षण उपकरण निर्माताहरूले यस तर्क अनुसार अंतर्जालित तर्क चित्र बदल्नुहुन र यस तर्क अनुसार सफ्टवेयर अपग्रेड गर्नुहुन चाहिन्छ।

3.2 शून्य-अनुक्रमिक वोल्टेज आधारित संरक्षण अपग्रेड

• शून्य-अनुक्रमिक ओवरवोल्टेज ब्लकिङ/ट्रिपिङ फंक्शन: बस संरक्षण योजनामा शून्य-अनुक्रमिक ओवरवोल्टेज संरक्षण थप्नुहोस् जसले ग्राउंडिङ स्टेशन सेवा ट्रान्सफार्मर सेवादैन बाहिर गरिएको समयमा पीछा गर्छ। यदि शून्य-अनुक्रमिक वोल्टेज निर्धारित थ्रेसहोल्ड भन्दा बढी र निर्धारित समय लागि लामो रहेको छ, तब आइने बिजुली फीडर वा बस टाइ ब्रेकरलाई स्वचालित रूपमा ट्रिप गर्नुहोस्।

• ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मरको स्थितिसँग योजना: शून्य-अनुक्रमिक वोल्टेज संरक्षण फंक्शनलाई ग्राउंडिङ स्टेशन सेवा ट्रान्सफार्मरको संचालन स्थिति सिग्नलसँग जोड्नुहोस्: जब ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मर सामान्य रूपमा संचालन गरिएको छ, तब शून्य-अनुक्रमिक वोल्टेज संरक्षण अलार्म मोडमा संचालन गर्छ। जब ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मर सेवादैन बाहिर गरिएको छ, तब शून्य-अनुक्रमिक वोल्टेज संरक्षण ट्रिप मोडमा जान्छ।

• निर्माण नोटहरू - गलत संचालन रोक्ने उपायहरू: अस्थिर विक्षोभहरूबाट गलत ट्रिप रोक्न लागि समय लागि थप्नुहोस्। "AND" तर्क आधार (उदाहरणका लागि, शून्य-अनुक्रमिक वोल्टेज + ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मर बाहिर) लाई प्रयोग गर्नुहोस् यसले विश्वसनीयता बढाउँछ।

3.3 नियन्त्रण सर्किट सुधार (हार्डवेयर उपग्रेड)

• ग्राउंडिङ स्टेशन सेवा ट्रान्सफार्मर संरक्षण उपकरण र आइने बिजुली फीडर ब्रेकर संरक्षण उपकरण बीच ठोस अंतर्जालित सर्किट थप्नुहोस्। जब ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मर ट्रिप गर्छ, त्यसको संरक्षण उपकरणको आउटपुट टर्मिनलबाट निकालिएको ट्रिप सिग्नल → आइने बिजुली फीडर संरक्षण उपकरणको आउटपुट टर्मिनल ट्रिगर गर्छ → आइने बिजुली फीडर ब्रेकरलाई ट्रिप गर्छ।

• बस टियो ऑटो-ट्रान्सफर कार्यान्वयनको समयमा, जब बस टियो संरक्षण उपकरणले आगत फीडर ब्रेकरलाई ट्रिप गर्ने सिंहल भेष्टा गर्छ, यसले एउटै साथै आफ्नो इंटरलक आउटपुट टर्मिनल दिँदै → ग्राउंडिङ अवस्थित ट्रान्सफर्मर स्विच संरक्षण उपकरणको आउटपुट टर्मिनलमा → ग्राउंडिङ ट्रान्सफर्मर ब्रेकरलाई ट्रिप गर्ने सिंहल भेष्टा गर्छ।

3.4 ठेगानामा पुनर्व्यवस्थापन कार्यान्वयन
टेबल १ मा देखाएको छ, विकल्प १ र विकल्प २ दुवैले संरक्षण उपकरणहरूको संशोधन र अपग्रेड गर्ने आवश्यकता छ। तर, कन्वेंशन र एक्स्हिबिशन केन्द्र मुख्य उपस्टेशन र नगरीय स्टेडियम मुख्य उपस्टेशन दुवै पुरानो उपस्टेशनहरू हुन् जसको उपकरणहरू प्रतिबद्धिकाल भित्र छन्। विकल्प १ वा विकल्प २ लाई लागू गर्न असली संरक्षण उपकरण निर्माताले सफ्टवेयर अपग्रेड गर्नुपर्छ, जसमा महत्त्वपूर्ण मानवशक्ति र आर्थिक निवेश लगाउनुपर्छ। यसैले, संचालन कर्मचारीहरूले विकल्प ३—ठेगानामा संशोधन गर्दै ठोस तार इंटरलक सर्किटहरू थप्न लाई चयन गरेका छन्।

जब फाउल्टको कारणले ग्राउंडिङ ट्रान्सफर्मर ट्रिप हुन्छ भने, यसको लागि आउँदो विद्युत फीडर ब्रेकरलाई इन्टरलॉक-ट्रिप गर्नुपर्छ। जाँच गर्दा, अनुपयोगित आउटपुट १, २ र ३ सबै प्रयोगमा छैन भएको पाइएको थियो। ट्रेन संचालन समाप्त हुन्दा, रखरखाहरूले उपकरण डिस्पैचरबाट काम अनुमति ("विनती विनिमय" लिन) लिन अनुरोध गर्नुभयो। डिस्पैचरले ऑपरेशनल आवश्यकतामा आधारित लोड ट्रान्सफर गरेका र निर्माण गर्न उपयुक्त परिस्थिति थिए भने काम अनुमति दियो।

इन्टरलॉक-ट्रिप सर्किटको लागि: WCB-822C संरक्षण उपकरणको ५# सिग्नल प्लग-इन बोर्डमा अनुपयोगित आउटपुट २ (टर्मिनल ५१७/५१८)—सामान्य रूपमा खुला कन्टेक्ट—लाई नयाँ थपिएको हार्डवायर इन्टरलॉक सर्किटमा श्रृंखलाबद्ध जोडिएको थियो। यो सर्किट ले WBH-818A संरक्षण उपकरणको ४# आउटपुट प्लग-इन बोर्डको आउटपुट ५ (टर्मिनल १३/१४) को सामान्य रूपमा खुला टर्मिनलमा राउट गरियो। टर्मिनल ब्लकबाट आउटपुट सिग्नल पछि, आउँदो फीडर ब्रेकर ट्रिप गर्यो। हार्डवायर ग्राउंडिङ ट्रान्सफर्मर स्विचगियर र आउँदो फीडर स्विचगियर बीच इन्स्टाल गरियो, र फिजिकल प्रेसर प्लेट लिङ्क द्वारा हार्डवायर ब्लकिङ सर्किटमा एकीकृत गरियो। यो हार्ड प्रेसर प्लेट लगाएको वा निकालिएको भने ब्लकिङ फंक्शन चालु वा बंद हुन्छ।

अन्य बस सेक्शनको लागि संशोधन बिन्दुहरू पनि उपरोक्त जस्तै छन्। दुई बस सेक्शनहरूको रिट्रोफिट गर्दा, विभाजित आउँदो फीडरहरू प्रयोग गरियो जसले त्यही सेवा क्षेत्रको लागि निरन्तर विद्युत आपूर्ति सुनिश्चित गर्थ्यो, र यसले पोस्ट-ऑपरेशनल उपकरण रखरखाहरूको प्रभावलाई कम गर्थ्यो।

संशोधन सम्पन्न गर्दा, संरक्षण रिले परीक्षण गरियो जसले इन्टरलॉक-ट्रिप फंक्शनलिटी पुष्टि गर्ने थियो। यसलाई सामान्य रूपमा पुष्टि गर्दा, प्रणालीलाई तुरुन्तै सेवामा ल्याइयो।

बस टाइ ऑटो-ट्रान्सफर (BATS) ऑपरेशन दौरान ग्राउंडिङ स्टेशन सेवा ट्रान्सफर्मरको इन्टरलॉक-ट्रिप लागि डी-एनर्जाइज्ड बसमा: जाँच गर्दा, अनुपयोगित आउटपुट ३ देखि ७ सम्म सबै प्रयोगमा छैन भएको पाइएको थियो। ट्रेन संचालन समाप्त हुन्दा, रखरखाहरूले उपकरण डिस्पैचरबाट काम अनुमति लिन अनुरोध गर्नुभयो। डिस्पैचरले ऑपरेशनल आवश्यकतामा आधारित लोड स्विचिङ गरेका र निर्माण गर्न उपयुक्त परिस्थिति थिए भने काम अनुमति दियो।

सेक्शन I बस ग्राउंडिङ स्टेशन सेवा ट्रान्सफर्मरको लागि ठाउँमा रिट्रोफिट: नयाँ हार्डवायर सर्किट थपिएको थियो। WBT-821C संरक्षण उपकरणको ५# सिग्नल प्लग-इन बोर्डमा अनुपयोगित आउटपुट ३ (टर्मिनल ५१९/५२०)—सामान्य रूपमा खुला कन्टेक्ट—लाई नयाँ हार्डवायर सर्किटमा श्रृंखलाबद्ध जोडिएको थियो, जसले त्यसपछि WCB-822C संरक्षण उपकरणको ५# आउटपुट प्लग-इन बोर्डको अनुपयोगित आउटपुट १ (टर्मिनल ५१४/५१५) को सामान्य रूपमा खुला टर्मिनलमा राउट गरियो। टर्मिनल ब्लकबाट आउटपुट पछि, ग्राउंडिङ ट्रान्सफर्मर ब्रेकर ट्रिप गर्यो। नयाँ हार्डवायर सर्किट ग्राउंडिङ ट्रान्सफर्मर स्विचगियर र बस टाइ स्विचगियर दुवैको द्वितीयक केबिनेट द्वारहरूमा इन्स्टाल गरियो, र फिजिकल प्रेसर प्लेट लिङ्क द्वारा हार्डवायर ब्लकिङ सर्किटमा एकीकृत गरियो। ब्लकिङ फंक्शन लगाएको वा निकालिएको भने यो हार्ड प्रेसर प्लेट द्वारा चालु वा बंद हुन्छ।

सेक्शन II बस ग्राउंडिङ स्टेशन सेवा ट्रान्सफर्मरको लागि ठाउँमा रिट्रोफिट: नयाँ हार्डवायर सर्किट थपिएको थियो। WBT-821C संरक्षण उपकरणको ३# विस्तार प्लग-इन बोर्डमा अनुपयोगित आउटपुट ४ (टर्मिनल ३११/३१२)—सामान्य रूपमा खुला कन्टेक्ट—लाई नयाँ हार्डवायर सर्किटमा श्रृंखलाबद्ध जोडिएको थियो, जसले त्यसपछि WCB-822C संरक्षण उपकरणको ५# आउटपुट प्लग-इन बोर्डको अनुपयोगित आउटपुट १ (टर्मिनल ५१४/५१५) को सामान्य रूपमा खुला टर्मिनलमा राउट गरियो। टर्मिनल ब्लकबाट आउटपुट पछि, ग्राउंडिङ ट्रान्सफर्मर ब्रेकर ट्रिप गर्यो। नयाँ हार्डवायर सर्किट ग्राउंडिङ ट्रान्सफर्मर स्विचगियर र बस टाइ स्विचगियर दुवैको द्वितीयक केबिनेट द्वारहरूमा इन्स्टाल गरियो, र फिजिकल प्रेसर प्लेट लिङ्क द्वारा हार्डवायर ब्लकिङ सर्किटमा एकीकृत गरियो। ब्लकिङ फंक्शन लगाएको वा निकालिएको भने यो हार्ड प्रेसर प्लेट द्वारा चालु वा बंद हुन्छ।

बस टाइ ऑटो-ट्रान्सफर सुरुवात दौरान डी-एनर्जाइज्ड बसमा ग्राउंडिङ स्टेशन सेवा ट्रान्सफर्मरको इन्टरलॉक-ट्रिप सिग्नलको संशोधन उपरोक्त एकल-बस रिट्रोफिट प्रक्रियाको दौरान संबद्ध बस सेक्शनको लागि सम्पन्न गरियो।

४. निष्कर्ष

ग्राउंडिङ ट्रान्सफर्मर नॉन-ग्राउंडिड न्यूट्रल कन्फिगरेशनका विद्युत प्रणालीमा मानवीय रूपमा परिचालित न्यूट्रल बिन्दुको रूपमा गर्दछ र यसले प्रणालीको सुरक्षा र स्थिर संचालन गर्नमा महत्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। उल्लेखित सुधारहरूले ग्राउंडिङ ट्रान्सफर्मरलाई सेवामा निकाल्दा प्रणालीको सुरक्षा बढाउँछ, र यसले ग्राउंडिङ बिन्दु बिना परिचालन गर्दा ओवरवोल्टेज र उपकरण नुकसान जस्ता झुक्तिहरूलाई रोक्न सक्षम छ। वास्तविक अनुप्रयोग पहिले, विशिष्ट उपकरण मॉडल र प्रणाली पैरामिटरहरूको आधारमा विस्तृत पुष्टि गर्नुपर्छ।