ਮਿਡਿਅਮ ਵੋਲਟੇਜ ਟਰਨਸਫਾਰਮਰ ਦੀ ਕੰਟਰੋਲ ਸਵਿਚਿੰਗ ਡਿਵਾਈਸ ਦੁਆਰਾ ਇਨਰੱਸ਼ ਕਰੰਟ ਦੀ ਮਿਟਿਗ

ڈیم ولٹی جھری میں کنٹرول شدہ سوچنگ ڈیوائسز

تین دہائیوں پہلے، کنٹرول شدہ سوچنگ ڈیوائسز (CSDs) کو پہلی بار متعادل ریاکٹروں اور کیپیسٹر بینکس سے منسلک ہائی ولٹی سرکٹ بریکرز کی وجہ سے ہونے والے سوچنگ ٹرانزینٹس کو کم کرنے کے لئے متعارف کرایا گیا تھا۔ بعد میں تحقیق ان کے استعمال کو نقل و حمل لائنیں اور طاقت کے ٹرانسفورمرز تک بڑھا دی۔ ابتدائی طور پر، ان ڈیوائسز نے آزادانہ طور پر پول اوپریٹڈ سرکٹ بریکرز (IPO) کا استعمال کرتے ہوئے فی فیز بنیاد پر سوچنگ کے موامع کو بہتر بنایا۔

ہالیاً، عالمی توانائی کی مانگ میں اضافہ کی وجہ سے، نیم ولٹی تقسیم کے گرڈز میں تجدیدی توانائی کے ذریعے کی وصولی کی ضرورت پیدا ہوئی ہے جس کی بجائے صرف ہائی ولٹی (HV) نقل و حمل نظام پر انحصار کیا جاتا ہے۔ اس تبدیلی کی وجہ سے ٹرانسفورمر کی توانائی کے دوران غیر کنٹرول شدہ انرشر جریان کی وجہ سے ہونے والے ولٹی ڈپ کے مسئلے کا حل درکار ہوا ہے۔

نیم ولٹی سوچ گیر عام طور پر تین پولز کو ایک ساتھ کام کرتے ہیں، جو HV کے اطلاق میں آزادانہ کام کرنے سے مختلف ہے۔ اس کی ضرورت تھی کہ CSD ٹیکنالوجی میں معیاری سوچ کے ساتھ ملکیت کے عمل کے دوران ٹرانسفورمر کی انرشر جریان کو کنٹرول کرنے کے لئے قابل ترقی ہو۔ آج، یہ نوآوری صرف چھتی کے فارمز اور فوٹوولٹائیک سولر پلانٹس جیسے تجدیدی توانائی کے انتظامات میں بلکہ صنعتی انتظامات اور نقل و حمل کے نیٹ ورک میں بھی وسیع طور پر استعمال ہوتی ہے، جہاں انرشر جریان کو کنٹرول کرنا نیم ولٹی اور ہائی ولٹی ٹرانسفورمرز کی معتبر توانائی کے لئے ضروری ہے۔

نیم ولٹی ٹرانسفورمرز میں انرشر جریان

ٹرانسفورمر کی توانائی کے دوران انرشر جریان کی مقدار ٹرانسفورمر کے کور میں موجود باقی فلکس کے ذریعے کافی متاثر ہوتی ہے؛ زیادہ باقی فلکس کی سطح کی وجہ سے رینڈم توانائی کے دوران زیادہ انرشر جریان کی امکان ہوتی ہے۔ کارکردگی کے اختلالات سے بچنے اور گرڈ کی استحکام کی ضمانت کے لئے موثر میٹیگیشن کی سٹریٹجیاں ضروری ہیں۔

متقدم کنٹرول شدہ سوچنگ ٹیکنکوں کو لاگو کرنے سے یہ ممکن ہے کہ ان انرشر جریان کو کم کیا جا سکے یا ختم کیا جا سکے۔ ان طریقوں سے نیم ولٹی تقسیم کے گرڈز کی سسٹم کی موثوقیت کو بہتر بنایا جا سکتا ہے، معدات کی عمر کو بڑھایا جا سکتا ہے، صيانت کی لاگت کو کم کیا جا سکتا ہے اور کل کارکردگی کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ ایسی ٹیکنالوجیوں کو قبول کرنا مدرن الیکٹریکل تقسیم کے نیٹ ورک کی تبدیل ہونے والی ضروریات کو سمجھنے کا ایک محوری ترقی ہے۔

باقی فلکس اور ٹرانسفورمر کے انرشر جریان کے درمیان تعلق

کنٹرول شدہ سوچنگ ڈیوائسز (CSDs) کی کمیشننگ کے دوران جمع کی گئی فیلڈ ڈیٹا نے سرکٹ بریکرز اور سیمیلٹینیوس پول آپریشن کے ساتھ سوچ گیر کے درمیان باقی فلکس اور ٹرانسفورمر کے انرشر جریان کے درمیان تعلق کی تصدیق کی ہے۔ CSDs کا استعمال عام طور پر رینڈم توانائی کے مقابلے میں انرشر جریان کو 3:1 کم کرتا ہے، جس سے ممکنہ اختلالات کو کافی حد تک کم کیا جا سکتا ہے۔

گینگ آپریٹڈ سرکٹ بریکر کے ساتھ انرشر جریان کی میٹیگیشن کے طریقے

نیچے دی گئی وضاحت کنٹرول شدہ سوچنگ کے مفہوم کو ٹرانسفورمرز کے لئے انرشر جریان کی میٹیگیشن کے طور پر ظاہر کرتی ہے:

جب ڈیمیگنائزڈ پاور ٹرانسفورمر کی فیز R کو ولٹی کے صفر کراسنگ پر توانائی دی جاتی ہے (figure 1 کے بائیں جانب دکھایا گیا ہے)، تو یہ ٹرانسفورمر کے کور کو عمیق سیٹریشن میں دبانے کی کوشش کرتا ہے، جس سے کور میں اضافی 2 per-unit (p.u.) فلکس شامل ہوتا ہے۔ یہ حالت کور کی سیٹریشن کی وجہ سے کافی انرشر جریان کی امکان پیدا کرتی ہے۔

لیکن، جب ٹرانسفورمر کو مثبت ولٹی کریسٹ پر توانائی دی جاتی ہے، تو یہ ابتدائی مثبت کوارٹر سائیکل صرف کور میں 1 p.u. فلکس شامل کرتا ہے۔ پھر جب ولٹی منفی نصف سائیکل میں منتقل ہوتی ہے، تو یہ کور میں فلکس کو کم کرنے کا کام شروع کرتا ہے۔ چونکہ ٹرانسفورمر یہ حالت میں اپنے سیٹریشن کے حد تک نہیں پہنچتا، کور کی سیٹریشن سے بچا جاتا ہے، جس سے انرشر جریان کی امکان روک دی جاتی ہے۔

یہ سناریو ٹرانسفورمر کی مستقل توانائی کے لئے مطابقت رکھتا ہے، جہاں کور کا فلکس ولٹی سے 90 ڈگری کے فاصلے پر لوگ ہوتا ہے۔ توانائی کے موامع کو ولٹی واو فارم کے بہترین نقاط کے ساتھ مطابقت دینے سے انرشر جریان کی امکان کم کی جا سکتی ہے، جس سے ٹرانسفورمر کا کام کرنے کا عمل کشی کے ساتھ ساتھ محفوظ ہوتا ہے۔

خلاصہ کے طور پر، کنٹرول شدہ سوچنگ ٹیکنکس کو کام کرنے کے لئے صحیح وقت کا انتخاب کیا جاتا ہے تاکہ انرشر جریان کو موثر طور پر کم کیا جا سکے۔ کور کی سیٹریشن کو روکنے کے لئے ولٹی سائیکل کے بہترین نقاط پر توانائی دینے کے ذریعے یہ طریقے ٹرانسفورمر کی موثوقیت کو بہتر بناتے ہیں، گرڈ کی استحکام کو بڑھاتے ہیں اور کام کرنے کے اختلالات کو کم کرتے ہیں۔ یہ مداخلہ نیم ولٹی سوچ گیر ٹیکنالوجی میں ایک کلیدی ترقی ہے، جو نئے انتظامات اور موجودہ نظاموں کے اپگریڈ کے لئے بھرپور فائدے پیش کرتا ہے۔

ایک 3-فیز سوچ کے ساتھ سیمیلٹینیوس پول آپریشن کے استعمال کے دوران صورتحال مزید پیچیدہ ہو جاتی ہے۔ حقیقت یہ ہے کہ ایک فیز کے انرشر جریان کو کم کرنے کا موامع منتخب کرنا دوسری دو فیز کے لئے نقصان دہ ہو سکتا ہے۔ یہ figure 2 میں ظاہر کیا گیا ہے، جہاں ڈیمیگنائزڈ ٹرانسفورمر کی فیز R (بائیں جانب) کے لئے انرشر جریان کو کم کرنے کی کوشش فیز Y اور B (دائیں جانب) کے لئے نقصان دہ ہوتی ہے۔

ایک فیز کے انرشر جریان کو کم کرنے کے لئے توانائی کے موامع کو بہتر بنانے سے دوسری دو فیز کے لئے ماحول کو برا بنا دیا جا سکتا ہے، جس سے انرشر جریان میں اضافہ ہو سکتا ہے، جس سے ملٹی-فیز نظاموں میں توازن کی ضرورت کو ظاہر کیا جاتا ہے۔

پہلے بیان کیا گیا ہے کہ پاور ٹرانسفورمر میں باقی فلکس کا پیٹرن اس کے پچھلے ڈی-اینرجائزشن کا نتیجہ ہے۔

جب ٹرانسفورمر کو دوبارہ توانائی دی جاتی ہے، تو لاگو کی گئی ولٹی کی وجہ سے پیدا ہونے والے ڈائنامک فلکس کو باقی فلکس میں شامل کیا جاتا ہے یا باقی فلکس سے کم کیا جاتا ہے، لاگو کی گئی ولٹی کی قطبیت کے لحاظ سے۔ کنٹرول شدہ سوچنگ کے اصول کے مطابق، پاور ٹرانسفورمر کی فیز کے لئے بہترین توانائی کا موامع اس وقت ہوتا ہے جب پیدا ہونے والا پروسبکٹیو فلکس موجودہ باقی فلکس کے مطابق ہوتا ہے (figure 3، بائیں جانب)۔ مثال کے طور پر، مثبت باقی فلکس کی موجودگی میں، منفی ولٹی کا لاگو کرنا پہلے کور کے فلکس کو منفی ولٹی کے پیک پر صفر کر دے گا اور پھر فوراً ٹرانسفورمر کی مستقل کام کرنے کی حالت کو پہنچا دے گا بغیر کور کی سیٹریشن کے۔

اس کے برعکس (figure 3، دائیں جانب)، فیز کو ولٹی کے مثبت صفر کراسنگ پر توانائی دینے سے یہ ابتدائی مثبت کوارٹر سائیکل صرف کور میں 2 p.u. مثبت فلکس شامل کرتا ہے۔ یہ ٹرانسفورمر کو کور کی سیٹریشن میں دبانے کی کوشش کرتا ہے، جس سے زیادہ انرشر جریان کی امکان پیدا ہوتی ہے۔ لہذا، باقی فلکس کی موجودگی ٹرانسفورمر کی غیر کنٹرول شدہ توانائی کے دوران زیادہ سب سے زیادہ انرشر جریان کو بڑھاتی ہے۔

توانائی کے موامع کو صحیح طور پر منتخب کرنا کور کی سیٹریشن کو روکنے کے لئے موثر ہوتا ہے، جس سے انرشر جریان کو کم کیا جا سکتا ہے اور ٹرانسفورمر کا کام کرنے کا عمل کشی کے ساتھ ساتھ محفوظ ہوتا ہے۔ یہ راستہ نیم ولٹی سوچ گیر ٹیکنالوجی میں ایک کلیدی ترقی ہے، جو نئے انتظامات اور موجودہ نظاموں کے اپگریڈ کے لئے بھرپور فائدے پیش کرتا ہے۔

یہ مداخلہ باقی فلکس کے اثر کو دیکھنے کی ضرورت کو ظاہر کرتا ہے جب کنٹرول شدہ سوچنگ ٹیکنالوجی کو ڈیزائن اور لاگو کیا جاتا ہے ٹرانسفورمرز کے لئے، اس کا مقصد زیادہ کارکردگی والا اور موثوق توانائی کا نقل و حمل کا نظام حاصل کرنا ہے۔

جب ٹرانسفورمر کے کور میں باقی فلکس ہوتا ہے، تو گینگ آپریٹڈ سرکٹ بریکر کے استعمال کے ساتھ صورتحال مزید پیچیدہ ہو جاتی ہے۔ بہترین توانائی کا موامع تمام تین فیز کے لئے سیمیلٹینیوس آپریشن کو درست کرنے کے لئے باقی فلکس کی مقدار اور قطبیت کے لحاظ سے منتخب کیا جانا چاہئے۔ لیکن ہر ممکنہ باقی فلکس کے پیٹرن کے لئے، ہمیشہ ایک بہترین توانائی کا موامع ہوتا ہے جس کی وجہ سے ٹرانسفورمر کی سیٹریشن کم ہوتی ہے (figure 4)۔

اس مثال میں، باقی فلکس کا پیٹرن فیز R، Y، اور B میں ک्रم سے 0، -0.5، اور +0.5 p.u. ہے۔ ٹرانسفورمر کو 90° (فیز R کا ولٹی کریسٹ) پر توانائی دینے سے فیز کی سیٹریشن کم ہوتی ہے۔ لیکن فیز B (نیلے رنگ کی فیز) کو ولٹی کے مثبت صفر کراسنگ پر (240°) بند کرنے سے سب سے بد ترین انرشر جریان پیدا ہوتا ہے، جو کنٹرول شدہ سوچنگ ڈیوائس (CSD) کے ذریعے کیلکولیٹ کردہ بہترین سوچنگ کے موامع سے 6.5 گنا زیادہ ہوتا ہے۔

یہ باقی فلکس کی ہر مخصوص حالت کے لئے بہترین توانائی کا موامع کو صحیح طور پر تعین کرنے کی اہمیت کو ظاہر کرتا ہے تاکہ ٹرانسفورمر کی سیٹریشن اور انرشر جریان کو کم کیا جا سکے۔ صحیح وقت کا انتخاب کام کرنے کو کشی کے ساتھ ساتھ طاقت کے نظام کی موثوقیت اور کارکردگی کو بہتر بناتا ہے۔

جب پاور ٹرانسفورمر کی توانائی کو کنٹرول نہیں کیا جاتا، تو سب سے زیادہ انرشر جریان ہمیشہ باقی فلکس کی مقدار کی وجہ سے وہ فیز پر ظاہر ہوتا ہے جس کی باقی فلکس کی مقدار سب سے زیادہ ہوتی ہے۔ کنٹرول شدہ سوچنگ ڈیوائس (CSD) باقی فلکس کے پیٹرن کے بنیاد پر بہترین پول کلوسنگ کا موامع کیلکولیٹ کرتا ہے تاکہ توانائی کے دوران انرشر جریان کو کم کیا جا سکے۔ نتیجے کے طور پر، خاص طور پر زیادہ باقی فلکس کی صورتحال میں، انرشر جریان کو پوری طرح ختم کیا جا سکتا ہے۔

figure 5 میں ٹرانسفورمر میں ملا بھیجا گیا تینوں باقی فلکس کے میں سے سب سے زیادہ کے فنکشن کے طور پر توانائی کے دوران نظریاتی سنسیٹیو انرشر جریان کو ظاہر کیا گیا ہے (1.2 p.u. کے سیٹریشن کنی کے ساتھ)۔ انرشر جریان کا پیک ڈی-میگنائزڈ کور کی مکسیمم توانائی کے موامع کے کارنر کے لحاظ سے نارملائزڈ کیا گیا ہے۔ جب کور کی باقی فلکس زیادہ ہوتی ہے (افقی محور پر)، تو CSD ٹرانسفورمر کو سیٹریشن میں داخل ہونے سے روک کر انرشر جریان کو ختم کرتا ہے (نیلی لائن کا نیچلا حصہ)۔ اس کے برعکس، پاور ٹرانسفورمر کو رینڈم موامع پر توانائی دینے سے ٹرانسفورمر کو مکمل سیٹریشن میں دبانا (سرخ لائن) کی وجہ سے زیادہ انرشر جریان اور گرڈ پر ولٹی ڈپ کی امکان پیدا ہوتی ہے۔ اس ڈائریگرام کو یہ ظاہر کرتا ہے کہ CSD کی طرف سے فراہم کی گئی انرشر جریان کی میٹیگیشن کی موثرگی کو رینڈم یا غیر کنٹرول شدہ توانائی کے مقابلے میں ظاہر کرتا ہے۔