ڈائریکٹ کرنٹ کا سرکٹ بریکر
HVDC سرکٹ بریکرز: کارکردگی، چیلنجز اور حل
ایک HVDC (ہائی وولٹیج ڈائریکٹ کرنٹ) سرکٹ بریکر ایک مخصوص شارٹنگ دستیابی ہے جس کا مقصد برقی سرکٹ میں غیرمعمولی ڈائریکٹ کرنٹ کو روکنا ہوتا ہے۔ جب سسٹم میں کوئی خرابی ہوتی ہے تو سرکٹ بریکر کے مکینکل کنٹیکٹ الگ ہو جاتے ہیں، جس سے سرکٹ کھلتا ہے۔ لیکن ایک HVDC سسٹم میں سرکٹ کو توڑنا ایک AC (آلتیٹنگ کرنٹ) کے مقابلے میں ایک چیلنجنگ کام ہے۔ یہ بنیادی طور پر اس وجہ سے ہے کہ HVDC سرکٹ میں کرنٹ صرف ایک ہدف کی طرف بہتا ہے اور خود بخود کرنٹ کی صفر قدر نہیں گذرتا، جو AC سرکٹ بریکروں کے آرک منسوخ کرنے کے لیے ضروری ہوتا ہے۔
HVDC سرکٹ بریکر کا اصل کام برقی نیٹ ورک میں ہائی وولٹیج ڈائریکٹ کرنٹ کو روکنا ہے۔ اس کے مقابلے میں، AC سرکٹ بریکروں کو آرک کو رُکانے کی آسانی ہوتی ہے جب کرنٹ AC ویو فارم کی طبیعی صفر قدر تک پہنچ جاتا ہے۔ اس صفر کرنٹ کے لمحے پر، رکنے کی ضرورت والی توان بھی صفر ہوتی ہے، جس سے کنٹیکٹ کے درمیان فاصلہ اپنی ڈائی الیکٹرک قوت کو دوبارہ حاصل کر سکتا ہے اور طبیعی عارضی بازیافت وولٹیج کو برداشت کر سکتا ہے۔
HVDC سرکٹ بریکروں کی صورتحال بہت زیادہ پیچیدہ ہے۔ کیونکہ DC ویو فارم میں طبیعی کرنٹ کی صفر قدر کی کمی کی وجہ سے مجبور طور پر آرک کو رکانے سے بہت زیادہ عارضی بازیافت وولٹیج پیدا ہوسکتی ہے۔ صحیح آرک رکاوٹ کے بغیر، دوبارہ آگ کی خطرہ ہوتی ہے، جس سے سرکٹ بریکر کے کنٹیکٹ کو نقصان ہوسکتا ہے۔ HVDC سرکٹ بریکروں کو ڈیزائن کرتے وقت، انجینئرز کو تین کلیدی چیلنجز کا مقابلہ کرنا ہوتا ہے:
طنزیہ کرنٹ کی صفر قدر کی تخلیق: یہ آرک منسوخ کرنے کے لیے ضروری ہے کیونکہ DC میں طبیعی کرنٹ کی صفر قدر کی کمی آرک کو رکانے میں مشکلات پیدا کرتی ہے۔
دوبارہ آگ کی روک تھام: جب آرک کو رک لیا جاتا ہے تو اس کو دوبارہ جلانے سے روکنے کے لیے اقدامات کیے جانے چاہئیں، جس سے سرکٹ بریکر کو نقصان ہوسکتا ہے اور سسٹم کی رکاوٹ ہوسکتی ہے۔
متاثرہ توان کی ذخیرہ شدہ توان کی ختمی: سسٹم کے کمپوننٹس میں ذخیرہ شدہ توان کو خطرناک حالات سے بچنے کے لیے سالم طور پر ختم کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔
طبیعی کرنٹ کی صفر قدر کی کمی کو دور کرنے کے لیے، HVDC سرکٹ بریکروں میں آرک منسوخ کرنے کے لیے طنزیہ کرنٹ کی صفر قدر بنانے کا اصول استعمال کیا جاتا ہے۔ ایک عام طریقہ اس کے لیے متوازی L - C (انڈکٹر - کیپیسٹر) سرکٹ کو شامل کرنا ہے۔ جب یہ سرکٹ کار کیا جاتا ہے تو یہ آرک کرنٹ کو ایک ایک ہلکانے کی طرح گھومنے کا باعث بنتا ہے۔ یہ ایک ہلکانے بہت شدید ہوتے ہیں اور متعدد طنزیہ کرنٹ کی صفر قدر پیدا کرتے ہیں۔ سرکٹ بریکر پھر ان طنزیہ صفر کرنٹ کے کسی ایک نقطے پر آرک کو منسوخ کرتا ہے۔ اس طریقہ کار کی موثرگی کے لیے، ہلکانے کی چوٹی کرنٹ کی مقدار کرنٹ کی مقدار سے زیادہ ہونی چاہئیں جس کو منسوخ کرنے کی ضرورت ہے۔
ایک مفصل ترین لائی آؤٹ میں، ایک سیریز کے ذریعے گھونٹنے والا سرکٹ جس میں ایک انڈکٹر (L) اور ایک کیپیسٹر (C) کو معمولی DC سرکٹ بریکر کے مین کنٹیکٹ (M) کے ذریعے ایک معاون کنٹیکٹ (S1) کے ذریعے جوڑا جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، ایک ریزسٹر (R) کو کنٹیکٹ (S2) کے ذریعے جوڑا جاتا ہے۔ معمولی کارکردگی کے دوران، مین کنٹیکٹ (M) اور چارجنگ کنٹیکٹ (S2) بند رہتے ہیں۔ کیپیسٹر (C) کو ہائی ریزسٹنس (R) کے ذریعے لائن وولٹیج تک چارجن کیا جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، کنٹیکٹ (S1) کھلا رہتا ہے، جس کے اوپر لائن وولٹیج موجود ہوتی ہے۔ یہ سیٹ اپ کسی خرابی کی صورتحال میں DC کرنٹ کو رکانے کے لیے ضروری شرائط بنانے اور متعلقہ برقی عمل کو مینجمنٹ کرنے کی بنیاد رکھتی ہے۔
جب مین سرکٹ کرنٹ Id کو رکنا ہوتا ہے تو آپریشنگ مکینزم ایک سلسلہ کارروائیوں کو شروع کرتا ہے۔ پہلے، یہ کنٹیکٹ S2 کو کھولتا ہے اور ساتھ ہی کنٹیکٹ S1 کو بند کرتا ہے۔ یہ کنفیگریشن کیپیسٹر C کو انڈکٹنس L، مین کنٹیکٹ M، اور معاون کنٹیکٹ S1 کے ذریعے ڈسچارج کرنے کے لیے متحرک کرتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، ایک ہلکانے کرنٹ قائم ہوجاتا ہے، جس کا نقشہ نیچے دکھایا گیا ہے۔ یہ ہلکانے کرنٹ طنزیہ کرنٹ کی صفر قدر پیدا کرتے ہیں، جو سرکٹ بریکر کے درست کام کرنے کے لیے ضروری ہیں۔ سرکٹ بریکر کا مین کنٹیکٹ M کسی بھی ایک طنزیہ کرنٹ کی صفر قدر پر کھولا جاتا ہے۔ جب مین کنٹیکٹ M نے کرنٹ کو کامیابی سے رک لیا ہوتا ہے تو کنٹیکٹ S1 کو کھولا جاتا ہے اور کنٹیکٹ S2 کو بند کر دیا جاتا ہے، جس سے سسٹم مستقبل کے کام کے لیے ری سیٹ ہوجاتا ہے اور HVDC سرکٹ بریکنگ عمل کی سلامتی کی ضمانت ہوتی ہے۔
مین ڈائریکٹ کرنٹ کو رکنے کا متبادل طریقہ
ہائی وولٹیج ڈائریکٹ کرنٹ (HVDC) سسٹم میں مین ڈائریکٹ کرنٹ کو رکنے کے لیے ایک متبادل طریقہ کرنٹ کو ایک کیپیسٹر پر منتقل کرنا ہے، جس سے سرکٹ بریکروں کو رکنے کی ضرورت والی کرنٹ کی مقدار کم ہوجاتی ہے۔ یہ طریقہ نیچے دکھائی گئی تصویر میں ظاہر کیا گیا ہے، اور یہ ایک کیپیسٹر C کے ساتھ شروع ہوتا ہے جو ابتدائی طور پر ناچارج ہوتا ہے۔
جب سرکٹ بریکر کا مین کنٹیکٹ M کھولنا شروع ہوتا ہے تو ایک اہم واقعہ ہوتا ہے: مین سرکٹ کرنٹ جو پہلے مین کنٹیکٹ M کے ذریعے بہ رہا تھا، اب کیپیسٹر C میں منتقل ہوتا ہے۔ اس منتقلی کے نتیجے میں، مین کنٹیکٹ M کو رکنے کے دوران کرنٹ کی مقدار میں کمی آتی ہے۔ یہ کرنٹ کی مقدار میں کمی سرکٹ بریکر پر کم بوجھ ڈالتی ہے، جس سے رکنے کا عمل آسان اور کم خطرناک ہوتا ہے۔
کیپیسٹر کے کرنٹ کو منتقل کرنے کے کردار کے علاوہ، غیر خطی ریزسٹر R بھی یہ سسٹم کا ایک اہم حصہ ہے۔ غیر خطی ریزسٹر R کرنٹ کے ساتھ متعلقہ توان کو اپنے آپ کو اضافی وولٹیج کے بغیر اپسری کرنے کا اہم کردار ادا کرتا ہے۔ توان کو موثر طور پر اپسری کرتے ہوئے، غیر خطی ریزسٹر سرکٹ بریکر اور کل برقی سسٹم کی سلامتی کو برقرار رکھتا ہے، اور کرنٹ کو رکنے کے دوران مین کنٹیکٹ M کے اوپر وولٹیج کو قابل قبول حدود میں رکھتا ہے۔ کیپیسٹر C اور غیر خطی ریزسٹر R کی متناسق کارکردگی HVDC سسٹم میں مین ڈائریکٹ کرنٹ کو رکنے کے لیے ایک موثر اور معتبر طریقہ فراہم کرتی ہے۔
M پر بازیافت وولٹیج کی افزائش کی شرح کو ایکسپریس کیا جاتا ہے
DC سرکٹ بریکروں میں جہاں کرنٹ کو رکنے کے لیے ہلکانے کرنٹ کا استعمال کیا جاتا ہے، دوبارہ آگ کو روکنے کا چیلنج خاص طور پر بڑا ہوتا ہے۔ یہ اس وجہ سے ہے کہ کرنٹ کو رکنے کا وقت یا "چاپنے" کا وقت بہت کم ہوتا ہے۔ جب کرنٹ کو ایک بہت کم وقت میں جلدی سے رکا جاتا ہے تو یہ سرکٹ بریکر کے ٹرمینل کے درمیان دوبارہ آگ کی وولٹیج کو ایک تیز اور ناگہانی افزائش کا باعث بنتا ہے۔ یہ بلند مقدار والی، تیزی سے بڑھتی ہوئی وولٹیج سرکٹ بریکر کی سلامتی کے لیے ایک قابل ذکر خطرہ ہوتی ہے۔ موثوق کارکردگی کے لیے، سرکٹ بریکر کو کافی ڈائی الیکٹرک قوت اور وولٹیج برداشت کرنے کی صلاحیت کے ساتھ مکمل کیا جانا چاہئیں تاکہ یہ دوبارہ آگ کی چھاپ سے محروم نہ ہو جو نقصان، برقی آگ اور سسٹم کی خرابی کا باعث بن سکتا ہے۔
