میڈیم ولٹیج ترانس فارمر کے آنے والے کرنٹ کو کنٹرول سوچنگ ڈیس کے ذریعے کم کرنا

میڈیم ولٹیج کے محدود رینج میں کنٹرول شدہ سوئچنگ ڈیوائسز

تقریباً تین دہائیوں پہلے، کنٹرول شدہ سوئچنگ ڈیوائسز (CSDs) کو پہلی بار شانٹ ریاکٹروں اور کیپیسٹر بینکس سے منسلک ہائی ولٹیج سرکٹ بریکرز کی وجہ سے پیدا ہونے والے سوئچنگ ٹرانزیئنٹس کو میٹییٹ کرنے کے لئے متعارف کرایا گیا تھا۔ بعد میں کیے گئے تحقیق نے ان کے استعمال کو ٹرانسمیشن لائنز اور بجلی کے ٹرانسفورمرز تک وسعت دی۔ ابتدائی طور پر، یہ ڈیوائسز آزادانہ طور پر پول آپریٹڈ سرکٹ بریکرز (IPO) کے ذریعے فی فیز بنیاد پر سوئچنگ کے موامیں کو بہتر بنانے میں مدد کرتے تھے۔

ہالکی طور پر، عالمی توانائی کی مانگ میں اضافے کی وجہ سے، میڈیم ولٹیج ڈسٹریبوشن گرڈز میں نیولیبل توانائی کے ذرائع کو داخل کرنے کی ضرورت پڑی جس کی وجہ سے صرف ہائی ولٹیج (HV) ٹرانسمیشن سسٹمز پر انحصار کرنے کی بجائے۔ یہ تبدیلی ٹرانسفورمر کی انرجائزیشن کے دوران غیر کنٹرول شدہ انرش کرنٹس کی وجہ سے پیدا ہونے والے ولٹیج ڈپ کے مسئلے کو حل کرنے کی ضرورت پیدا کرتی ہے۔

میڈیم ولٹیج سوئچ گیر عام طور پر تین پولز کو ایک ساتھ کام کرتے ہیں، جو HV کے اطلاقیوں میں آزادانہ کام کرنے کے مقابلے میں مختلف ہوتا ہے۔ یہ CSD ٹیکنالوجی میں معیاری سوچوں کے ذریعے ٹرانسفورمر کی انرجائزیشن کے دوران انرش کرنٹس کو کنٹرول کرنے کے لئے کافی ترقی کی ضرورت تھی جو پولز کو ایک ساتھ کام کرتے ہیں۔ آج، یہ نوآوری صرف رینیویبل توانائی کے نصب کیوں کے طور پر ہوا کے فارم اور فوٹوولٹائیک سولر پلانٹس میں بلکہ صنعتی سیٹ اپس اور نقل و حمل نیٹ ورکز میں بھی وسیع طور پر استعمال ہوتی ہے، جہاں انرش کرنٹس کو کنٹرول کرنا میڈیم اور ہائی ولٹیج ٹرانسفورمرز کی قابل اعتماد انرجائزیشن کے لئے ضروری ہوتا ہے۔

میڈیم ولٹیج ٹرانسفورمرز میں انرش کرنٹ

ٹرانسفورمر کی انرجائزیشن کے دوران انرش کرنٹ کی مقدار ٹرانسفورمر کرن کے اندر موجود باقی رہنے والے فلکس کے ذریعے مظبوط طور پر متاثر ہوتی ہے؛ زیادہ باقی فلکس کی سطح کی وجہ سے رینڈم انرجائزیشن کے وقت زیادہ انرش کرنٹ ہوسکتا ہے۔ عملیاتی خرابیوں سے بچنے اور گرڈ کی استحکام کی ضمانت دینے کے لئے موثر میٹیگیشن کے طریقے ضروری ہیں۔

متقدم کنٹرول شدہ سوئچنگ ٹیکنیکس کو لاگو کرنے سے یہ ممکن ہے کہ ان انرش کرنٹس کو کم کیا جا سکے یا ختم کیا جا سکے۔ یہ طریقے صرف سسٹم کی قابل اعتمادیت کو بہتر بنانے کے لئے بلکہ ٹول کی عمر کو بڑھانے، صيانت کی لاگت کو کم کرنے اور میڈیم ولٹیج ڈسٹریبوشن گرڈز کی کل کارکردگی کو بہتر بنانے میں مدد کرتے ہیں۔ ایسی ٹیکنالوجیوں کو قبول کرنا مدرن بجلی کے ڈسٹریبوشن نیٹ ورکز کی تکاملی مانگوں کو میٹنے کے لئے ایک کلیدی ترقی ہے۔

باقی رہنے والے فلکس اور ٹرانسفورمر کے انرش کرنٹ کے درمیان تعلق

کنٹرول شدہ سوئچنگ ڈیوائسز (CSDs) کے کمیشننگ کے دوران جمع کی گئی فیلڈ ڈیٹا نے پولز کے ساتھ ساتھ سوئچ گیر کے ساتھ سرکٹ بریکرز پر باقی رہنے والے فلکس اور ٹرانسفورمر کے انرش کرنٹ کے درمیان تعلق کی تصدیق کی ہے۔ CSDs کا استعمال عام طور پر رینڈم انرجائزیشن کے مقابلے میں انرش کرنٹ کو 3:1 کے تناسب سے کم کرتا ہے، جس سے ممکنہ خرابیوں کو مظبوط طور پر میٹیا جا سکتا ہے۔

گینگ آپریٹڈ سرکٹ بریکر کے ساتھ انرش کرنٹ میٹیگیشن کے طریقے

نیچے دی گئی وضاحت کنٹرول شدہ سوئچنگ کے مفہوم کو ٹرانسفورمرز کے لئے انرش کرنٹ میٹیگیشن کے لئے لاگو کرنے کو ظاہر کرتی ہے:

جب ڈیمیگنائزڈ پاور ٹرانسفورمر کی فیز R کو ولٹیج کے صفر کراسنگ پر انرجائز کیا جاتا ہے (جیسا کہ فیگر 1 کے بائیں جانب دکھایا گیا ہے)، تو یہ ٹرانسفورمر کرن کو گہرائی سے سیچریشن میں مجبور کرتا ہے، جس سے کرن میں اضافی 2 پر یونٹ (p.u.) فلکس شامل ہوتا ہے۔ یہ حالت کرن کے سیچریشن کی وجہ سے ممکنہ انرش کرنٹس کی وجہ بنتی ہے۔

لیکن جب ٹرانسفورمر کو مثبت ولٹیج کرسٹ پر انرجائز کیا جاتا ہے، تو یہ پہلا مثبت کوارٹر سائیکل صرف کرن میں 1 p.u. فلکس شامل کرتا ہے۔ جب ولٹیج پھر اپنے منفی نصف سائیکل پر منتقل ہوتا ہے، تو یہ کرن میں موجود فلکس کو کم کرنے لگتا ہے۔ چونکہ ٹرانسفورمر یہ حالت میں اپنے سیچریشن کے حد تک نہیں پہنچتا، کرن کا سیچریشن روکا جا سکتا ہے، جس سے انرش کرنٹ کی وقوع سے بچا جا سکتا ہے۔

یہ سناریو ٹرانسفورمر کی سٹیڈی سٹیٹ انرجائزیشن کے مطابق ہے، جہاں کرن کا فلکس ولٹیج سے 90 ڈگری کے فاصلے پر ہوتا ہے۔ انرجائزیشن کے موامیں کو ولٹیج واو فارم کے اوپٹیمل پوائنٹس کے ساتھ مطابقت کرنے کے ذریعے انرش کرنٹس کی خطرہ کو کم کیا جا سکتا ہے، جس سے ٹرانسفورمر کی کام کرنے کو مسلس اور مستحکم بنایا جا سکتا ہے۔

خلاصہ کے طور پر، کنٹرول شدہ سوئچنگ ٹیکنیکس پریسیزن ٹائمنگ کو استعمال کرتے ہیں تاکہ انرش کرنٹس کو موثر طور پر کم کیا جا سکے۔ کرن کے سیچریشن کو ریجن کرنے کے ذریعے ولٹیج سائیکل کے اوپٹیمل پوائنٹس پر انرجائزیشن کے موامیں کو منتخب کرنے سے یہ طریقے ٹرانسفورمر کی قابل اعتماد کارکردگی کی ضمانت دیتے ہیں، گرڈ کی استحکام کو بہتر بناتے ہیں اور عملیاتی خرابیوں کو کم کرتے ہیں۔ یہ مذکورہ طریقہ میڈیم ولٹیج سوئچ گیر ٹیکنالوجی میں ایک کلیدی ترقی ہے، جو نئے نصب کیوں کے طور پر موجودہ سسٹم کی اپگریڈ کے لئے بھی کئی فائدے پیش کرتا ہے۔

حالات کچھ زیادہ پیچیدہ ہوتے ہیں جب 3-فیز سوچ کا استعمال کیا جاتا ہے جس میں پولز کو ایک ساتھ کام کرنا ہوتا ہے۔ حقیقت میں، ایک فیز کے لئے انرش کرنٹ کو کم کرنے کا انرجائزیشن کا موعد ایک فیز کے لئے مفید ہو سکتا ہے لیکن دیگر دو فیزوں کے لئے نقصان دہ ہو سکتا ہے۔ یہ فیگر 2 میں ظاہر کیا گیا ہے، جہاں ڈیمیگنائزڈ ٹرانسفورمر کی فیز R (بائیں جانب) کے لئے انرش کرنٹ کو کم کرنے کی کوشش فیز Y اور B (دائیں جانب) کے لئے نقصان دہ ہو سکتی ہے۔

ایک فیز کے لئے انرجائزیشن کا موعد کم کرنے کے لئے میٹنے کے لئے دیگر دو فیزوں کے لئے شرائط کو ناخواہہ طور پر زیادہ انرش کرنٹ کی طرف لے جا سکتی ہے، جس سے ملٹی-فیز سسٹم میں متعادل رویہ کی ضرورت کو ظاہر کیا جاتا ہے۔

پہلے سے ہی بیان کیا گیا ہے کہ پاور ٹرانسفورمر میں باقی رہنے والے فلکس کا پیٹرن اس کی پچھلی ڈی-انرجائزیشن کا نتیجہ ہوتا ہے۔

جب ٹرانسفورمر کو دوبارہ انرجائز کیا جاتا ہے، تو لاگو کی گئی ولٹیج کے ذریعے پیدا ہونے والے ڈینامک فلکس کو باقی رہنے والے فلکس میں شامل یا کم کیا جاتا ہے، لاگو کی گئی ولٹیج کی قطبیت کے مطابق۔ کنٹرول شدہ سوئچنگ کے اصول کے مطابق، پاور ٹرانسفورمر کی فیز کے لئے اوپٹیمل انرجائزیشن کا موعد اس وقت ہوتا ہے جب پیدا ہونے والا محتمل فلکس موجودہ باقی رہنے والے فلکس (فیگر 3، بائیں جانب) کے مطابق ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، مثبت باقی رہنے والے فلکس کی موجودگی میں، منفی ولٹیج لاگو کرنا پہلے کرن کا فلکس صفر تک کم کرتا ہے اور پھر نیگیٹو ولٹیج کے پیک پر ٹرانسفورمر کی سٹیڈی سٹیٹ کارکردگی کو فوراً پہنچاتا ہے بغیر کرن کو سیچریٹ کیا جانے کے۔

بالعکس (فیگر 3، دائیں جانب)، فیز کو ولٹیج کے مثبت صفر کراسنگ پر انرجائز کرنا کرن میں 2 p.u. مثبت فلکس شامل کرتا ہے موجودہ 0.5 p.u. باقی رہنے والے فلکس کے اوپر۔ یہ ٹرانسفورمر کرن کو گہرائی سے سیچریشن میں پہنچاتا ہے، جس سے زیادہ انرش کرنٹ پیدا ہوتا ہے۔ اس لیے، باقی رہنے والے فلکس کی موجودگی ٹرانسفورمر کی غیر کنٹرول شدہ انرجائزیشن کے دوران زیادہ سے زیادہ انرش کرنٹ کو بڑھاتی ہے۔

انرجائزیشن کا موعد کا پریسیزن سیلیکشن کرنے سے کرن کو سیچریشن سے روکا جا سکتا ہے، جس سے انرش کرنٹس کو کم کیا جا سکتا ہے اور ٹرانسفورمر کی مسلس کارکردگی کی ضمانت دی جا سکتی ہے۔ یہ راستہ صرف سسٹم کی قابل اعتمادیت کو بہتر بنانے کے لئے بلکہ ٹول کی عمر کو بڑھانے، صيانت کی لاگت کو کم کرنے میں بھی مدد کرتا ہے۔ ملٹی-فیز سسٹم میں انرجائزیشن کے موامیں کو متعادل کرنے کا مقصد فیزوں کے درمیان کارکردگی کو بہتر بنانے، گرڈ کی استحکام اور کارکردگی کو بہتر بنانے کا ہوتا ہے۔

یہ مذکورہ رویہ کنٹرول شدہ سوئچنگ ٹیکنالوجی کے ڈیزائن اور لاگو کرتے وقت باقی رہنے والے فلکس کے اثر کو دیکھنے کی اہمیت کو ظاہر کرتا ہے، بجلی کے نقل و حمل نیٹ ورکز کو مزید کارکردگی کے ساتھ قابل اعتماد بنانے کا مقصد رکھتا ہے۔

جب ٹرانسفورمر کرن میں باقی رہنے والے فلکس کی موجودگی ہوتی ہے، تو گینگ آپریٹڈ سرکٹ بریکر کے ساتھ حالات کچھ زیادہ پیچیدہ ہوتے ہیں۔ اوپٹیمل انرجائزیشن کا موعد تمام تین فیزوں کی آگے آگے کام کرنے کو مد نظر رکھتے ہوئے باقی رہنے والے فلکس کی مقدار اور قطبیت کے مطابق ہونا چاہئے۔ لیکن ہر ممکنہ باقی رہنے والے فلکس کے پیٹرن کے لئے ہمیشہ ایک اوپٹیمل انرجائزیشن کا موعد ہوتا ہے جو ٹرانسفورمر کے سیچریشن کو کم کرتا ہے (فیگر 4)۔

اس مثال میں، باقی رہنے والے 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 کی ولٹیج کرسٹ) پر انرجائز کرنا فیزوں کی کم ترین سیچریشن کا نتیجہ دیتا ہے۔ لیکن فیز B (نیلے فیز) کو ولٹیج کے مثبت صفر کراسنگ (240°) پر بند کرنا سب سے بد ترین انرش کرنٹ کا نتیجہ دے گا، جو کنٹرول شدہ سوئچنگ ڈیوائس (CSD) کے ذریعے کیلکولیٹ کردہ اوپٹیمل سوئچنگ کے موامیں کے مقابلے میں 6.5 گنا زیادہ ہوگا۔

یہ باقی رہنے والے فلکس کی کسی بھی خاص حالت کے لئے اوپٹیمل انرجائزیشن کا موعد کو درست طور پر تعین کرنے کی اہمیت کو ظاہر کرتا ہے تاکہ ٹرانسفورمر کے سیچریشن اور انرش کرنٹ کو کم کیا جا سکے۔ درست ٹائمنگ مسلس کارکردگی کی ضمانت دیتی ہے اور بجلی کے سسٹم کی قابل اعتمادیت اور کارکردگی کو بہتر بناتی ہے۔

جب پاور ٹرانسفورمر کی انرجائزیشن کو کنٹرول نہیں کیا جاتا، تو سب سے برا ممکن انرش کرنٹ ہمیشہ سب سے زیادہ باقی رہنے والے فلکس والے فیز پر ظاہر ہوتا ہے۔ کنٹرول شدہ سوئچنگ ڈیوائس (CSD) باقی رہنے والے فلکس کے پیٹرن کے مطابق اوپٹیمل پول کلوسنگ کا موعد کمپیوٹ کرتے ہوئے انرجائزیشن کے دوران انرش کرنٹ کو کم کرتا ہے۔ اس لیے، خاص زیادہ باقی رہنے والے فلکس کی حالت میں، انرش کرنٹ کو مکمل طور پر ختم کیا جا سکتا ہے۔

فیگر 5 انرجائزیشن کے دوران نظریہ کے مطابق سب سے زیادہ تین باقی رہنے والے فلکسوں میں سے سب سے زیادہ فلکس کے مطابق متعلقہ انرش کرنٹ کو ظاہر کرتا ہے (1.2 p.u. کے سیچریشن کنی سے)۔ پیک انرش کرنٹ کو ڈی-میگنائزڈ کرن کے زیادہ سے زیادہ انرجائزیشن کرنٹ کے مطابق نارملائز کیا گیا ہے۔ جب کرن کا باقی رہنے والا فلکس زیادہ ہوتا ہے (افقی محور پر)، تو CSD ٹرانسفورمر کو سیچریشن میں داخل ہونے سے روک کر (نیلے لائن کے نیچل علاقے) انرش کرنٹ کو ختم کرتا ہے۔ بالعکس، پاور ٹرانسفورمر کو رینڈم موامیں پر انرجائز کرنا ٹرانسفورمر کو مکمل سیچریشن میں پہنچا سکتا ہے (سرخ لائن)، جس سے زیادہ انرش کرنٹ اور گرڈ پر ولٹیج ڈپ کا نتیجہ ہوتا ہے۔ یہ ڈیگرام ایک CSD کے ذریعے فراہم کی گئی انرش کرنٹ میٹیگیشن کے مقابلے میں رینڈم یا غیر کنٹرول شدہ انرجائزیشن کی موثریت کو ظاہر کرتا ہے۔