750kV ترانس فارمر کے مقامی PD اور القاء شدہ تحمل پر تجربہ: مطالعہ و سفارشات

I. مقدمہ

چین کے گوانٹنگ-لانژو مشرق 750kV نقل و حمل اور سب سٹیشن دمکاپروجیکٹ کو 26 ستمبر 2005ء کو رسمی طور پر آغاز کیا گیا تھا۔ اس منصوبے میں دو سب سٹیشن شامل ہیں - لانژو مشرق اور گوانٹنگ (ہر ایک میں چار 750kV ترانسفارمر، جن میں سے تین کام کرتے ہوئے تین فیزی ترانسفارمر بینک کی شکل اختیار کرتے ہیں، اور ایک اسٹینڈ بائی) - اور ایک نقل و حمل لائن۔ منصوبے میں استعمال ہونے والے 750kV ترانسفارمر چین میں مستقل طور پر تیار کیے گئے تھے۔ سائٹ کمیشننگ ٹیسٹ کے دوران لانژو مشرق سب سٹیشن کے فیز A کے میں ترانسفارمر میں زائد جزوی ڈسچارج (PD) کا پتہ چلا۔ کمیشننگ کے قبل اور بعد کل 12 PD ٹیسٹ کیے گئے۔ یہ مقالہ اس ترانسفارمر کے PD ٹیسٹ کے متعلق مرجعی معیارات، عملیات، ڈیٹا اور مسائل کا تجزیہ کرتا ہے، اور آنے والے 750kV اور 1000kV ترانسفارمر کے سائٹ ٹیسٹنگ کو حمایت فراہم کرنے کے لئے عملی مہندسی کی تجویزات پیش کرتا ہے۔

II. بنیادی ترانسفارمر کے پیرامیٹرز

لانژو مشرق سب سٹیشن کا میں ترانسفارمر شیئن XD ترانسفارمر کمپنی لمیٹڈ کی جانب سے تیار کیا گیا تھا۔ کلیدی پیرامیٹرز درج ذیل ہیں:

• موڈل: ODFPS-500000/750

• معیاری ولٹیج: HV 750kV، MV (±2.5% ٹیپ چینجر کے ساتھ) kV، LV 63kV

• معیاری صلاحیت: 500/500/150 MVA

• ماکسیمم آپریشنل ولٹیج: 800/363/72.5 kV

• کولنگ میتھڈ: فورسڈ آئل سرکیولیشن ودھ کیلنگ (OFAF)

• آئل وزن: 84 ٹن؛ کل وزن: 298 ٹن

• HV وائنڈنگ انسلیشن لیول: فل ویو آف 1950kV، چاپڈ ویو آف 2100kV، شارٹ ٹائم انڈیسڈ ودرستانگ ولٹیج 1550kV، پاور فریکوئنسی ودرستانگ ولٹیج 860kV

III. ٹیسٹنگ عملیات اور معیار

(A) ٹیسٹنگ عملیات

GB1094.3-2003 کے مطابق، ترانسفارمر کے لئے جزوی ڈسچارج ٹیسٹنگ عملیات پانچ وقت کے عرصوں - A، B، C، D، اور E - پر مشتمل ہوتی ہے، جن کے لئے مخصوص ولٹیج کی تجویز ہوتی ہے۔ C دور کے دوران پری-سٹرس ولٹیج کی تعریف 1.7 پیر یونٹ (pu) کے طور پر کی گئی ہے، جہاں 1 pu = Um/√3 (Um ماکسیمم سسٹم ولٹیج ہے)۔ یہ قیمت GB1094.3-1985 میں متعین Um سے کچھ کم ہے۔ لانژو مشرق ترانسفارمر کے لئے Um = 800kV، لہذا پری-سٹرس ولٹیج 785kV ہونی چاہئے۔

(B) ودرستانگ ولٹیج کی ضروریات

• لانژو مشرق ترانسفارمر کے لئے شارٹ ٹائم انڈیسڈ ودرستانگ ولٹیج 860kV ہے۔ چین کی سٹیٹ گرڈ کارپوریشن کے "750kV UHV الیکٹریکل ڈیوائس کے لئے کمیشننگ ٹیسٹنگ معیار" کے مطابق، سائٹ پر ٹیسٹ ولٹیج فیکٹری ٹیسٹ قیمت کا 85% ہونا چاہئے، یعنی 731kV، جو مطلوبہ پری-سٹرس ولٹیج 1.7 pu (785kV) سے کم ہے۔

• پری-سٹرس ولٹیج اور کمیشننگ ودرستانگ ولٹیج کے درمیان تنازع کو حل کرنے کے لئے، متعلقہ معیارات کے مطابق اگر پری-سٹرس ولٹیج فیکٹری ودرستانگ ولٹیج کا 85% سے زیادہ ہو تو، حقیقی پری-سٹرس ولٹیج کو یوزر اور مینوفیکچرر کے درمیان متفقہ طور پر متعین کیا جانا چاہئے۔ "750kV مین ترانسفارمر کے لئے ٹیکنیکل سپیسیفیکیشن" کے مطابق، سائٹ پر PD ٹیسٹ کے لئے پری-سٹرس ولٹیج فیکٹری ودرستانگ ولٹیج کا 85% ہونا چاہئے۔ اس لئے لانژو مشرق ترانسفارمر کے سائٹ پر PD ٹیسٹ کے لئے پری-سٹرس ولٹیج 731kV تک مقرر کیا گیا تھا۔ PD میزبانی اور ودرستانگ ٹیسٹ کو ملایا گیا تھا، جہاں ودرستانگ ٹیسٹ کا مرحلہ PD ٹیسٹ کا پری-سٹرس مرحلہ تھا۔

(C) جزوی ڈسچارج کے لئے قبولیت کے معیار

1.5 pu کے ٹیسٹ ولٹیج کے تحت، ترانسفارمر کا جزوی ڈسچارج لیول 500 pC سے کم ہونا چاہئے۔

IV. ٹیسٹنگ عملیات

9 اگست 2005 سے 26 اپریل 2006 تک، لانژو مشرق سب سٹیشن کے فیز A کے میں ترانسفارمر پر کل 12 PD ٹیسٹ کئے گئے۔ کلیدی ٹیسٹ کی معلومات درج ذیل خلاصہ کی گئی ہیں:

کلی کرہ، آپریشن سے قبل فاز A کے مین ٹرانس فارمر کے MV ونڈنگ کا PD سطح 600 سے 910 pC کے درمیان تھا، جو 500 pC کے قبولیت کے معیار سے زیادہ تھا۔ لیکن، آپریشن کے بعد 26 اپریل، 2006 کو دوبارہ ٹیسٹ کرنے پر PD سطح 280 pC تک گر گئی، جو ضروریات کو پورا کرتی ہے۔

V. ٹیسٹ کا تجزیہ

(A) جزیاتی نکاسی کا شروع ہونے والا ولٹیج (PDIV) اور ختم ہونے والا ولٹیج (PDEV)

• تعارف کی مسائل: GB7354-2003 اور DL417-1991 PDIV اور PDEV کی غیر واضح تعریف فراہم کرتے ہیں۔ مثلاً، تعریف میں "معینہ قدر" واضح طور پر تعریف نہیں کی گئی ہے—اگرچہ عام طور پر 500pC کا افتراض کیا جاتا ہے، لیکن یہ عملی استعمال میں بڑی ناکامیوں کا باعث بنتا ہے۔ اضافی طور پر، مقامی ٹیسٹ کے دوران پس منظر کی آواز عموماً دس سے سو picocoulombs تک پہنچ جاتی ہے، جس سے نکاسی کے واضح شروع ہونے کی تشخیص مشکل ہو جاتی ہے۔

• کیس کی مشاہدات: لنگوں مشرق فاز A ٹرانس فارمر پر کیے گئے 12 PD ٹیسٹوں میں، PD سطح ولٹیج کے ساتھ کم کم بڑھتی رہی، کسی واضح قدم کی تبدیلی بغیر (زیادہ سے زیادہ قدم تبدیلی ~200pC)، جس سے PDIV کی واضح تشخیص ممکن نہیں ہوتی۔ کچھ ٹیسٹوں میں، کم ولٹیج پر قابل قیاس PD پہلے ہی موجود تھا، جس سے PDIV کی کمی کا تعین مشکل ہو جاتا ہے۔ علاوہ ازیں، آخری قومی معیار GB1094.3-2003 میں PDIV یا PDEV کا ذکر نہیں ہے، جس سے عملکاروں کے درمیان مختلف تفسیر اور تعین کی وجہ سے ناکامی پیدا ہوتی ہے۔

(B) نکاسی کی مقامیت

• عام طریقوں کی محدودیتیں: وسیع طور پر استعمال ہونے والی الٹرا صوتی PD مقامیت کا طریقہ نکاسی سے پیدا ہونے والی الٹرا صوتی لہروں کے حوالے سے ٹینک کے دیوار پر سنسرز پر پہنچنے کے وقت کا فرق ناپتا ہے۔ لیکن یہ طریقہ مبتدائی ٹیکنالوجی کی مسئلہ ہے، کافی بڑی نکاسی کی توانائی کی ضرورت (سنسر کی حساسیت کے درجے میں)، اور الٹرا صوتی لہروں کے اندر کی ونڈنگ سے متعدد ریفلیکشن اور ریفریکشن کی وجہ سے غلط مقامیت کا سامنا کرتا ہے۔

• کیس کے نتائج: آپریشن سے قبل کے ٹیسٹوں کے دوران، PD مقامیت کی تجهیز صرف نکاسی کے مقام کا خراب تخمینہ فراہم کرتی ہے۔ کنٹرول روم کے مونیٹرنگ سسٹم نے ولٹیج کے ساتھ PD کی تبدیلی کو نہیں پایا، جس سے نتائج کی مفیدگی محدود ہو گئی۔ بعد میں نصب کردہ آن لائن مونیٹرنگ سسٹم نے 26 اپریل، 2006 کے ٹیسٹ کے دوران متعلقہ تبدیلیوں کو نہیں پایا۔ لہذا، کم PD سطحوں پر الٹرا صوتی مقامیت کے نتائج کو دیکھنے کے لیے دیکھ بھال سے کام کرنا چاہیے۔

(C) نکاسی کی شدت

اگرچہ معیار 1.5 pu پر 500pC کی حد مقرر کرتا ہے، لیکن عملی طور پر 500pC اور 700pC کے درمیان کوئی بڑی فرق نہیں ہوتا—یہ دونوں ایک ہی مرتبہ کے ہوتے ہیں۔ علاوہ ازیں، جب PD 1000pC سے کم ہوتا ہے، تو عام طور پر ٹرانس فارمر کے اندر کوئی واضح نکاسی کا نشانہ نہیں ہوتا، اور مقامی تیل کے ڈرینیج کے نظارت کے دوران عام طور پر کوئی غیر معمولیت نہیں ظاہر ہوتی۔ 750kV ٹرانس فارمر (بڑا اور سنگین) کو فیکٹری کے لیے واپس بھیجنا زیادہ خطرہ رکھتا ہے۔

VI. تجویزات

(A) انسولیشن کی سطح کو بڑھانا

لنگوں مشرق ٹرانس فارمر کی القاء شدہ تحمل کی قوت نسبتاً کم ہے۔ گھریلو 750kV ٹرانس فارمر کی تیاری کی کم عمر اور محدود تجربے کو مد نظر رکھتے ہوئے، اور مقامی PD ٹیسٹ کی ضرورت کے ساتھ، یہ تجویز کی جاتی ہے کہ مستقبل میں 750kV مین ٹرانس فارمر کی القاء شدہ تحمل کی قوت کم از کم 900kV ہو۔

(B) مقامی آپریشن PD ٹیسٹ کے معیار کو کم کرنا

خارجہ ممالک میں، PD ٹیسٹ صرف فیکٹری میں کیے جاتے ہیں، مقامی طور پر دوبارہ نہیں۔ چین میں، مقامی PD ٹیسٹ آپریشن کا ایک لازمی مضمون ہے۔ یہ تجویز کی جاتی ہے کہ 750kV ٹرانس فارمر کے لیے مقامی PD ٹیسٹ کے قبولیت کے معیار کو کم کر کے 1000pC سے کم کر دیا جائے، اس کی وجہ یہ ہے:

• 500–1000pC کے درمیان PD سطح کے ٹرانس فارمر عام طور پر ایک مدت کے ذخیرہ کرنے یا آپریشن کے بعد دوبارہ ٹیسٹ کرنے پر PD کم ہو جاتا ہے (مثال کے طور پر لنگوں مشرق فاز A ٹرانس فارمر)۔

• جب PD 1000pC سے کم ہوتا ہے، تو عام طور پر کوئی واضح نکاسی کا نشانہ نہیں ملتا، مقامی تفتیش کم ہوتی ہے، اور فیکٹری کے واپس بھیجنے کا خطرہ زیادہ ہوتا ہے۔

• 750kV اور 1000kV ٹرانس فارمر کے لیے مقامی PD ٹیسٹ موثر طور پر "کوئی کوئی تحمل کے ٹیسٹ" ہیں:

• چھوٹا ولٹیج کا مارجن: لنگوں مشرق ٹرانس فارمر کے لیے، 1.5 pu (693kV، ±3% پیمائش کی عدم یقینیت: 672–714kV) پر PD ٹیسٹ کا ولٹیج آپریشن کے تحمل کے ولٹیج 731kV کے بہت قریب ہے، جس سے صرف 2.4% مارجن باقی رہ جاتا ہے۔ یہاں تک کہ اگر مستقبل میں 750kV ٹرانس فارمر کی القاء شدہ تحمل کی قوت 900kV تک بڑھا دی جائے، تو 765kV پر آپریشن کا ٹیسٹ محدود مارجن چھوڑ دے گا۔ اسی طرح، 1000kV ٹرانس فارمر کے لیے، PD ٹیسٹ کا ولٹیج (1.4 pu = 889kV) 935kV تحمل کے سطح کے بہت قریب ہے۔

• لمبی مدت: جبکہ معیاری تحمل کی مدت صرف 56 سیکنڈ (108Hz ٹیسٹ فریکوئنسی پر) ہے، مکمل PD ٹیسٹ 1.5 pu کو 65 منٹ تک لاگو کرتا ہے۔ دہرائی ٹیسٹ کی وجہ سے مجموعی انسولیشن کی نقصان کا خطرہ ہوتا ہے، جو ٹرانس فارمر کی عمر کو متاثر کرتا ہے۔

• کچھ مثالیں ہیں جہاں دہرائی مقامی ٹیسٹ زیادہ PD کو قابل قبول سطح تک کم کرتے ہیں؛ بلکہ PD سطح بڑھ سکتی ہے (مثال کے طور پر لنگوں مشرق فاز A ٹرانس فارمر: 10 اگست 2005 کو 700pC، 23 ستمبر تک 910pC تک بڑھ گیا)۔

(C) PDIV اور PDEV کی نئی تعریف

موجودہ معیاروں میں PDIV اور PDEV کی واضح تعریف کی کمی ہے، جس سے ٹیسٹ کی تشریح میں غلطی ہو سکتی ہے (لنگوں مشرق کیس میں دیکھا گیا ہے)۔ یہ تجویز کی جاتی ہے کہ ان اصطلاحات کو واضح عددی معیار کے ساتھ نئی تعریف دی جائے اور ایسے کیسز کے لیے رہنما بنائے جائیں جہاں PDIV اور PDEV واضح طور پر نظر نہ آئیں۔

(D) عملی مقامی تکنیکوں پر تحقیق کو مضبوط کرنا

• واقعی ترانس فارمر PD پیٹرن کا مجموعہ لینا: ادب میں موجود زیادہ تر معمولی PD پیٹرن آزمایشگاہ کے سیمیولیشن سے ہوتے ہیں، جو واقعی ترانس فارمر کے طرز عمل سے مختلف ہوتے ہیں۔ تصویری رسم خانہ کاغذی معلومات کافی نہیں ہوتیں میدانی کام کے لئے رہنما بنانے کے لئے۔ واقعی دنیا کے PD پیٹرن کو مجموعہ کرنا اور ان کا تجزیہ کرنا اور ان کو کوالٹی تجزیہ اور مقامات کے لئے مرجعی منوال میں مرتب کرنا ضروری ہے۔

• خارجی عارضی تحقیق کو آگے بڑھانا: میدانی PD ٹیسٹنگ میں بیرونی عارضی ایک بڑا چیلنج ہے۔ موجودہ میزبان نظام صرف حقیقی ڈسچارج اور عارضی کو الگ کرنے میں ناکام ہوتا ہے، جس پر اوپریٹر کی تجربہ کاری کا بہت زیادہ اعتماد ہوتا ہے۔ عارضی کے ذرائع اور دبانے کے طریقوں پر مزید تحقیق کی ضرورت ہے۔

(E) ٹیسٹ کارکنوں کی شہادت کی ضرورت

PD میزبانی روتین میدانی بالائی ولٹیج ٹیسٹ میں سب سے تکنالوجیکلی مطلوبہ اور غیر متوقع ہے۔ لیکن غلط فہمی عام ہیں۔ کارکنوں کو بنیادی اصولوں، میکانیک کے وائرنگ، کمپوننٹس کی میچنگ، عارضی کو کاٹنے اور PD مقامات کے لئے نظامی تربیت حاصل کرنی چاہئے، اور ان کو ٹیسٹ کرنے کی اجازت دینے سے پہلے شہادت حاصل کرنی چاہئے۔

(F) ٹیسٹ آلات کی منظم کیلیبریشن

GB7354-2003 میں واضح طور پر بتایا گیا ہے کہ PD میزبان آلات کو کم از کم سالانہ دو بار یا بڑے ترمیموں کے بعد کیلیبریٹ کیا جانا چاہئے۔ عملی طور پر، یہ اکثر مشدد نہیں کیا جاتا، کچھ آلات کئی سالوں تک بغیر کیلیبریشن کے استعمال کیے جاتے ہیں - جس میں گناہ کی درجہ تک غلطیوں کی ریکارڈنگ ہوئی ہے۔ قومی معیار کے مطابق کیلیبریشن کی مشدد کیلیبریشن کی تجویز ہے تاکہ میزبانی کی درستگی کو یقینی بنایا جا سکے۔

(G) جب ضرورت ہو تو آن لائن مانیٹرنگ کا استعمال کریں

آن لائن مانیٹرنگ کی تکنالوجی میں قابل ذکر بہتری ہوئی ہے۔ 750kV ترانس فارمرز کے لئے جن کے PD سطح حد سے زائد ہوتی ہے لیکن نہیں کہ بہت زیادہ بلند ہوتی ہے، مزید آن لائن مانیٹرنگ ایک معقول رویہ ہے۔ PD کے علاوہ، درجہ حرارت، کرن اور کلیمپ گراؤنڈنگ کرنٹ، اور آئل کروماتوگرافی جیسے پیرامیٹرز کو مانیٹر کرنا چاہئے تاکہ ترانس فارمر کی صحت کا کامل تجزیہ کیا جا سکے۔

VII. نتیجہ اور آؤٹ لوک

• نتیجہ: موجودہ معیار PD کے ابتدائی اور اختتامی ولٹیج کے لئے ناکافی تعریف فراہم کرتے ہیں، جس سے ان کی میدانی ٹیسٹنگ کے لئے رہنما بنانے کی صلاحیت محدود ہوتی ہے۔ لانژو مشرق 750kV ترانس فارمر کا انسلیشن سطح نسبتاً کم ہے، جس سے اس کا PD ٹیسٹ بنیادی طور پر "کوئیز-ٹالر" ٹیسٹ بن جاتا ہے۔ فیز A ترانس فارمر پر کیے گئے 12 میدانی PD ٹیسٹ کے ذریعے کچھ کیمیوٹیو انسلیشن کا تنش ہو سکتا ہے۔ مستقبل میں 750kV ترانس فارمرز کا انسلیشن سطح کم از کم 900kV ہونا چاہئے۔

• آؤٹ لوک: چین کے 1000kV AC سپر بالائی ولٹیج ٹرانسمیشن کے لئے تحقیق اور منصوبہ بندی کا کام مکمل ہو چکا ہے، اور مظاہرہ پروجیکٹ بنیاد پر ہیں۔ 1000kV ترانس فارمرز کے یہاں بھی کم انسلیشن مارجن کی وجہ سے، میدانی کمیشننگ ٹیسٹ کے لئے تحقیق کو زود ہی شروع کرنے کی ضرورت ہے تاکہ عملی کارروائی کے لئے تکنالوجیکل سپورٹ فراہم کیا جا سکے۔