35kV वितरण लाइन सिंगल-फेज ग्राउंड फ़ॉल्ट हैंडलिंग

वितरण लाइनें: पावर सिस्टम का एक महत्वपूर्ण घटक

वितरण लाइनें पावर सिस्टम का एक प्रमुख घटक हैं। एक ही वोल्टेज-स्तर की बसबार पर, अनेक वितरण लाइनें (इनपुट या आउटपुट के लिए) जुड़ी होती हैं, जिनमें अनेक शाखाएँ रेडियल रूप से व्यवस्थित और वितरण ट्रांसफॉर्मरों से जुड़ी होती हैं। इन ट्रांसफॉर्मरों द्वारा वोल्टेज को कम करने के बाद, बिजली विभिन्न अंतिम उपयोगकर्ताओं तक आपूर्ति की जाती है। ऐसे वितरण नेटवर्कों में, फेज-से-फेज शॉर्ट सर्किट, ओवरकरंट (ओवरलोड), और एकल-फेज-से-ग्राउंड फ़ॉल्ट जैसी गलतियाँ अक्सर होती हैं। इनमें से, एकल-फेज-से-ग्राउंड फ़ॉल्ट सबसे आम होती हैं, जो कुल सिस्टम फ़ॉल्ट का 70% से अधिक हिस्सा बनाती हैं। इसके अलावा, कई शॉर्ट सर्किट फ़ॉल्ट एकल-फेज-से-ग्राउंड फ़ॉल्ट से शुरू होते हैं, जो बहु-फेज ग्राउंड फ़ॉल्ट में बदल जाते हैं।

एकल-फेज-से-ग्राउंड फ़ॉल्ट वे स्थितियाँ हैं जहाँ वितरण लाइन पर तीन फेज (A, B, या C) में से कोई एक टूटकर धरती पर गिर जाता है, वृक्षों, इमारतों, पोल, या टावरों से संपर्क करता है, जिससे धरती के साथ एक चालक मार्ग बनता है। ये भी बिजली की चाप या अन्य वायुमंडलीय स्थितियों से उत्पन्न ओवरवोल्टेज के कारण हो सकती हैं, जो वितरण उपकरणों की इन्सुलेशन को नुकसान पहुँचाती हैं, जिससे ग्राउंड के साथ इन्सुलेशन प्रतिरोध में एक महत्वपूर्ण गिरावट आती है।

जब कम-करंट ग्राउंडिंग सिस्टम में एकल-फेज-से-ग्राउंड फ़ॉल्ट होती है, तो एक पूर्ण फ़ॉल्ट लूप तुरंत नहीं बनता। कैपेसिटिव ग्राउंडिंग करंट लोड करंट से बहुत कम होता है, और सिस्टम के लाइन वोल्टेज सममित रहते हैं, इसलिए उपयोगकर्ताओं को बिजली की आपूर्ति तुरंत नहीं रोकी जाती। इसलिए, नियमों के अनुसार एक ग्राउंड फ़ॉल्ट के साथ 2 घंटे तक ऑपरेशन जारी रह सकता है। हालांकि, ग्राउंड के सापेक्ष गलत फेज का वोल्टेज बढ़ जाता है, जो इन्सुलेशन के लिए एक खतरा बनता है। इसलिए, एक ग्राउंड फ़ॉल्ट वाली लाइनों को तेजी से पहचाना और संसाधित किया जाना चाहिए।

I. 35kV ऑक्सिलियरी बसबार पर एकल-फेज-से-ग्राउंड फ़ॉल्ट की पहचान

जब एकल-फेज-से-ग्राउंड फ़ॉल्ट, फेरोरेझोनेंस, फेज लॉस, या वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर (VTs) में हाई-वोल्टेज फ्यूज ब्लाउटआउट होते हैं, तो देखी गई घटनाएँ समान हो सकती हैं, लेकिन सावधानी से विश्लेषण करने पर विशिष्ट अंतर प्रकट होते हैं।

• एकल-फेज-से-ग्राउंड फ़ॉल्ट:
  सबस्टेशन और SCADA सिस्टम "35kV बसबार ग्राउंडिंग" या "Arc Suppression Coil No. X activated" जैसे संकेत देते हैं। रिले सुरक्षा ट्रिप नहीं करती, लेकिन अलार्म संकेत ट्रिगर करती है। गलत फेज का वोल्टेज गिरता है, जबकि अन्य दो फेज वोल्टेज बढ़ते हैं। गलत फेज का VT इंडिकेटर लाइट गहरा हो जाता है, जबकि अन्य दो उज्ज्वल हो जाते हैं। एक सॉलिड (मेटलिक) ग्राउंड फ़ॉल्ट में, गलत फेज वोल्टेज शून्य तक गिर जाता है, और अन्य दो फेज-से-ग्राउंड वोल्टेज √3 गुना बढ़ जाते हैं, जबकि लाइन वोल्टेज अपरिवर्तित रहते हैं। VT का 3V₀ आउटपुट लगभग 100V पढ़ता है, और हार्मोनिक सप्रेशन लाइट चमकता है। आर्क सप्रेशन कोइल में वह वर्तमान प्रवाहित होता है, जो इसके टैप सेटिंग के अनुसार विंगकरेंशन वर्तमान के बराबर होता है। अगर एक कम-करंट फ़ॉल्ट लाइन सिलेक्टर इंस्टॉल है, तो यह एक्टिवेट होता है और गलत लाइन की पहचान करता है। अगर फ़ॉल्ट सबस्टेशन के अंदर है, तो दृश्य चाप, धुआँ, और ऊंची विद्युत ध्वनि फ़ॉल्ट बिंदु को पहचानने में सहायता करती हैं।

• फेरोरेझोनेंस:
  एक न्यूट्रल पॉइंट डिस्प्लेसमेंट वोल्टेज उत्पन्न होता है, जो तीन-फेज फेज वोल्टेज को बदलता है। आमतौर पर, एक फेज वोल्टेज बढ़ता है, जबकि अन्य दो घटते हैं, या इसके विपरीत, और लाइन वोल्टेज भी इसके अनुसार बदलते हैं। क्योंकि न्यूट्रल वोल्टेज शून्य नहीं होता, इसलिए आर्क सप्रेशन कोइल में वर्तमान प्रवाहित होता है, और "बसबार ग्राउंडिंग" संकेत डिस्प्लेसमेंट वोल्टेज के परिमाण पर निर्भर करते हुए दिखाई देते हैं।

• फेज लॉस:
  लॉस फेज के अपस्ट्रीम वोल्टेज 1.5 गुना नॉर्मल वोल्टेज तक बढ़ता है, जबकि डाउनस्ट्रीम वोल्टेज शून्य हो जाता है। गलत फेज में वर्तमान शून्य हो जाता है, और अन्य दो फेज वोल्टेज थोड़ा घटते हैं। लाइन वोल्टेज अपरिवर्तित रहते हैं। 3V₀ लगभग 50V पढ़ता है, आर्क सप्रेशन कोइल में वर्तमान प्रवाहित होता है, और एक ग्राउंडिंग संकेत दिया जाता है। उपयोगकर्ताओं से बिजली की आपूर्ति की रोक जाने की संभावना होती है।

• VT हाई-वोल्टेज फ्यूज ब्लाउटआउट:
  फ्यूज फेज का वोल्टेज बहुत कम हो जाता है (आमतौर पर नॉर्मल फेज वोल्टेज से आधा से कम), जबकि अन्य फेज वोल्टेज बढ़ते नहीं हैं। लाइन वोल्टेज असंतुलित हो जाते हैं। बसबार पर सभी आउटगोइंग सर्किट "वोल्टेज सर्किट ओपन" अलार्म ट्रिगर करते हैं। 3V₀ लगभग 33V पढ़ता है, और एक ग्राउंडिंग संकेत दिया जाता है।

यद्यपि ये चार स्थितियाँ—एकल-फेज-से-ग्राउंड, फेरोरेझोनेंस, फेज लॉस, और VT फ्यूज ब्लाउटआउट—समान लक्षण दिखाती हैं, फेज वोल्टेज, लाइन वोल्टेज, 3V₀, आर्क सप्रेशन कोइल वर्तमान, SCADA ऑटोमेशन संकेत, और कंट्रोल रूम ऑपरेटरों की रिपोर्टों का विस्तृत विश्लेषण एकल-फेज-से-ग्राउंड फ़ॉल्ट को सटीक रूप से पहचानने में मदद करता है।

II. 35kV ऑक्सिलियरी बसबार एकल-फेज-से-ग्राउंड फ़ॉल्ट का हैंडलिंग प्रोसेस

जब 35kV लाइन ग्राउंडिंग फ़ॉल्ट होती है, तो वान’अन सबस्टेशन की 35kV बसबार ग्राउंडिंग अलार्म देती है। मध्य संयंत्र के कर्मचारियों को तुरंत सूचित किया जाना चाहिए ताकि वे स्टेशन के उपकरणों और सुरक्षा स्थिति (3V₀ वोल्टेज, कम-करंट फ़ॉल्ट लाइन सिलेक्टर स्थिति, आर्क सप्रेशन कोइल तापमान/वर्तमान आदि) की जांच कर सकें, और लाइन ऑपरेशन टीम को लाइन पैट्रोल के लिए भेजा जाना चाहिए। मध्य संयंत्र से ग्राउंड फ़ॉल्ट की पुष्टि प्राप्त होने के बाद, लाइनों का परीक्षण ट्रायल स्विचिंग (ट्रायल ट्रिपिंग) किया जाना चाहिए। ट्रायल स्विचिंग से पहले, महत्वपूर्ण उपयोगकर्ताओं को सूचित किया जाना चाहिए। 

ट्रायल स्विचिंग उपकरणों के बिना, SCADA द्वारा दूरी से ट्रिपिंग की संभावना है, लेकिन पहले डाउनस्ट्रीम सबस्टेशनों पर लोड को ट्रांसफर किया जाना चाहिए। आंतरिक ब्रिज कनेक्शन वाले सिस्टमों में, ऑटोमेटिक ट्रांसफर स्विच (ATS) को अक्षम कर देना चाहिए ताकि वे स्वस्थ विभागों पर फ़ॉल्ट को ट्रांसफर न कर सकें। 

जब एक विशिष्ट लाइन को गलत साबित होता है, तो उसके लोड को ट्रांसफर करने का प्राथमिकता दी जानी चाहिए, फिर गलत लाइन को सेवा से बाहर ले लिया जाना चाहिए। लाइन ऑपरेशन टीम और मध्य संयंत्र के कर्मचारियों को 35kV लाइन का पैट्रोल और संबंधित 35kV सबस्टेशन के 35kV उपकरणों की जांच करने के लिए सूचित किया जाना चाहिए। 

फ़ॉल्ट को फेज-से-फेज शॉर्ट सर्किट में बदलने से रोकने के लिए, जो अचानक आपूर्ति रोक सकता है, गलत उपकरणों को तेजी से स्थानांतरित और अलग किया जाना चाहिए। इसके अलावा, आर्क सप्रेशन कोइल के गर्मी से नुकसान और नुकसान से बचने के लिए, गलत उपकरणों को आमतौर पर 2 घंटे के भीतर अलग किया जाना चाहिए। कोइल के तापमान वृद्धि का निगरानी की जानी चाहिए और इसे 55°C से कम रखा जाना चाहिए। यदि यह अधिक हो जाता है, तो एकल-फेज-से-ग्राउंड ऑपरेशन तुरंत बंद किया जाना चाहिए, और गलत उपकरणों को अलग किया जाना चाहिए। अगर ग्राउंडिंग स्थिति 2 घंटे से अधिक समय तक बनी रहती है, तो स्थिति को उच्च प्रशासन को सूचित किया जाना चाहिए।

III. निष्कर्ष

जब वितरण लाइन पर एकल-फेज-से-ग्राउंड फ़ॉल्ट होती है, तो लाइन वोल्टेज का परिमाण और फेज अपरिवर्तित रहता है, जिससे गलत उपकरणों को अलग किए बिना छोटे समय के लिए ऑपरेशन जारी रखा जा सकता है। यह आपूर्ति की विश्वसनीयता में सुधार करता है, लेकिन दो स्वस्थ फेजों का वोल्टेज लाइन-से-लाइन वोल्टेज तक बढ़ जाता है, जो इन्सुलेशन टूटने और बाद में दो-फेज-से-ग्राउंड शॉर्ट सर्किट की संभावना बढ़ाता है। यह सबस्टेशन उपकरणों और वितरण नेटवर्क की सुरक्षित और आर्थिक ऑपरेशन के लिए बड़ा खतरा है। इसलिए, यह फ़ॉल्ट जहाँ तक संभव हो रोकी जानी चाहिए, और जब यह होती है, तो फ़ॉल्ट बिंदु को तेजी से पहचाना और समाप्त किया जाना चाहिए ताकि समग्र बिजली की आपूर्ति की विश्वसनीयता में सुधार हो सके।