اوور ہیڈ لائنز کی حفاظت – خرابیاں اور حفاظتی دستیاب

اپر خطوط میں عام خرابیاں

اپر خطوط میں خرابیوں کے سب سے عام وجوہات درج ذیل ہیں:

• بیرونی اثرات: ہوائی جہازوں کی تصادمات اور وسائلوں سے متعلق واقعات جو لائنز اور سپورٹنگ سٹرکچرز کو نقصان پہنچاتے ہیں۔

• جانوروں کا تداخل: پرندوں اور جانوروں کی وجہ سے اختلالات، جیسے کہ برقی اجزا کے ساتھ تداخل یا شارٹ سرکٹ کا قائم کرنا۔

• اینسولیٹرز کی تحلیل: اینسولیٹرز کی آلودگی جو برقی خرابی کی وجہ بن سکتی ہے۔

• ماحولیاتی مسائل: زائد برف اور برف کا اکٹھا ہونا جو لائنز کو بوجھ دیتا ہے، اور رعد کی طوفان جو تجهیزات کو نقصان پہنچا سکتی ہیں۔

• برقی پدیدہ: غیر کنٹرول شدہ جزوی خارج (کورونا) جو کہ لائن کی صحت کو کم کر سکتے ہیں۔

• اینسولیٹرز کی تباہی: سوراخ یا توڑے ہوئے اینسولیٹرز، جو لائن کی برقی عازمت کو ختم کرتے ہیں۔

• پودوں کا داخل ہونا: درخت جو لائن کے قریب بہت زیادہ بڑھتے ہیں، جس کی وجہ سے تقریباً تواصل ہوتا ہے اور خرابی کا باعث بن سکتا ہے۔

• ہوا کے ذریعے تنش: مضبوط ہوا جو لائن کو ہلتی ہے، مکینکل نقصان یا شارٹ سرکٹ کا باعث بن سکتی ہے۔

متعلقہ مضمون: برقی ترانسفارمر کی حفاظت اور خرابیاں

اپر خطوط کے حفاظتی آلات

• کم ولٹیج (LV) اپر خطوط: فیوزز یا سرکٹ بریکرز کو استعمال کیا جاتا ہے تاکہ اوور کرنٹ سے بچا جائے، کم ولٹیج نظام کے لیے بنیادی سطح کی حفاظت فراہم کرتے ہیں۔

• معتدل ولٹیج (MV) اپر خطوط: اوور کرنٹ ریلے (جیسے 50, 50N, 51, 51N, 67, 67N) کو کرنٹ ٹرانسفارمرز (CT) سے منسلک کیا جاتا ہے۔ ان ریلے کو کرنٹ کے فلاؤ کی نگرانی کرتے ہیں اور جب غیر معمولی اوور کرنٹ کا پتہ چلتا ہے تو سرکٹ بریکرز کو ٹرپ کر دیتے ہیں۔

ٹائم گریڈڈ اوور کرنٹ حفاظت کے لیے بلند ولٹیج (HV) اپر ترانسفر لائنز موثر نہیں ہوتی ہیں۔ یہ خرابی کرنٹ کے متعدد مربوط ماخذوں کی موجودگی کی وجہ سے ہوتا ہے، جس کو خرابی کرنٹ لیمیٹرز کے ذریعے محدود کیا جا سکتا ہے۔ HV اپر ترانسفر لائنز کے حفاظتی منصوبوں کی کلیدی ضروریات درج ذیل ہیں:

• خرابی کا پتہ لگانا: برقی حفاظتی نظام کو حتمی طور پر حفاظت کی جانے والی لائن پر ہونے والی تمام خرابیوں کو فوری طور پر شناخت کرنے کی صلاحیت ہونی چاہئے۔

• خرابی کا تمیز کرنا: یہ حفاظت کی جانے والی لائن اور ملحقہ لائن، بس، ترانسفارمرز اور دیگر منسلک تجهیزات پر ہونے والی خرابیوں کے درمیان فرق کرنا چاہئے۔

• تیز خرابی کا ختم کرنا: خرابیوں کو کم از کم 1 سیکنڈ کے اندر ختم کرنا چاہئے تاکہ برقی نظام کو ناپایدار نہ ہو۔

• اعتماد کرنا: حفاظتی نظام کو بہت زیادہ قابل اعتماد ہونا چاہئے، یقینی بنانے کے لیے کہ یہ خرابیاں ختم کر سکے، چاہے کوئی ایک تجهیز ناکام ہو۔

ان ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، HV اپر لائنز میں عموماً درج ذیل حفاظتی آلات استعمال کیے جاتے ہیں:

• تفاضلی اور فیز مقایسة حفاظت

• دور کی حفاظت

تفاضلی حفاظت عام طور پر مختصر اپر لائنز کے لیے لاگو کی جاتی ہے، جبکہ دور کی حفاظت لمبی اپر لائنز کے لیے زیادہ مناسب ہوتی ہے۔ اپر لائن کو مختصر یا لمبا کے طور پر تقسیم کرنے کا بنیادی مقصد لائن کی انڈکٹنس، ریزسٹنس اور کیپیسٹنس کے درمیان تشبیہ ہے۔ ایک لائن کو مختصر سمجھا جاتا ہے جب اس کی ریزسٹنس اور کیپیسٹنس انڈکٹنس کے مقابلے میں ناچیز ہو۔ اس تجزیہ کو عام طور پر اپر لائن کے π - ڈیاگرام کے ذریعے کیا جاتا ہے۔

کئی عوامل لائن کی امپیڈنس، اس کی جسمانی ردعمل کٹ آؤٹ کی حالت میں، اور لائن کے چارجنگ کرنٹ کو متاثر کرتے ہیں۔ ان میں ولٹیج کی سطح، ترانسفر لائن کی جسمانی تعمیر، کنڈکٹروں کی قسم اور سائز، اور کنڈکٹروں کے درمیان فاصلہ شامل ہیں۔ علاوہ ازیں، لائن کے ٹرمینلز کی تعداد لوڈ اور خرابی کرنٹ کے فلاؤ کو متاثر کرتی ہے، جس کا حفاظتی نظام کو خیال رکھنا چاہئے۔ متوازی لائنیں بھی ریلے کو متاثر کرتی ہیں، کیونکہ متبادل کپلنگ گراؤنڈ کرنٹ کو متاثر کرتی ہے جسے حفاظتی ریلے کی میزان کیا جاتا ہے۔ سیریز کیپیسٹر بینکس یا شنٹ ریاکٹروں جیسے ریاکٹو کی موجودگی بھی حفاظتی نظام کی ترجیح اور حفاظتی آلات کی تنظیمات کو متاثر کرتی ہے۔ اس لیے، اپر لائن کا مفصل مطالعہ حفاظتی ریلے کا تعین کرنے کے لیے ضروری ہے۔ عام طور پر، تقریباً 80 - 100 کلومیٹر تک کی لمبائی کی لائن کو مختصر سمجھا جاسکتا ہے، حالانکہ یہ ولٹیج کی سطح اور نیٹ ورک کے خصوصیات پر منحصر ہو سکتا ہے۔

تقریباً 90% اپر لائن کی خرابیاں قابض ہوتی ہیں۔ خرابیاں درج ذیل طور پر درج کی جا سکتی ہیں:

• فیز - سے - زمین: ایک فیز کو زمین سے تعلق ہوتا ہے۔

• فیز - سے - فیز: دو فیز کے درمیان ہونے والی خرابی۔

• فیز - سے - فیز - سے - زمین: فیز - سے - فیز اور فیز - سے - زمین خرابیوں کا مجموعہ۔

• تین فیز: تین فیز کے درمیان ہونے والی خرابی۔

ایسی خرابیوں کے لیے، ایک پول ٹرپ کی ضرورت ہو سکتی ہے، جس کے بعد سرکٹ بریکرز کو ٹرپ کرنے کے بعد فوراً لائن کو دوبارہ کار کردہ کیا جا سکتا ہے۔ اس لیے، ایک پول ٹرپ اور آٹو ریکلوز کے منصوبے عام طور پر اپر ترانسفر لائنز سے منسلک سرکٹ بریکرز (عام طور پر 220 kV یا اس سے زیادہ ولٹیج) میں استعمال کیے جاتے ہیں۔ جب سرکٹ بریکرز خرابی کرنٹ کو روکتے ہیں، تو فلاش اوور آرک ختم ہوجاتا ہے، اور آئونائزڈ ہوا ڈسپیشن ہوتی ہے۔ آٹو ریکلوز عام طور پر کچھ چکروں کے بعد کامیاب ہوتا ہے۔ لیکن جب کسی لائن پر توانائی کی کامیابی کی جا رہی ہوتی ہے، تو کام کی جا رہی لائن پر آٹو ریکلوز کو غیر ریکلوزنگ موڈ میں چلانے کی ضرورت ہوتی ہے۔ ان کارروائیوں کے لیے استعمال کیے جانے والے سرکٹ بریکرز کو خاص طور پر ڈیزائن کیا جانا چاہئے تاکہ یہ کامیابی سے کام کر سکیں اور یقینی طور پر ٹرپ آرڈر کے قبل پول کی ناپایداری کے خلاف محکم ہو۔

تفاضلی اور فیز مقایسة حفاظت

تفاضلی حفاظت کریچوف کی کرنٹ کے قانون پر مبنی ہے۔ ترانسفر لائن کے سیاق و سباق میں، یہ ایک ٹرمینل سے لائن میں داخل ہونے والی کرنٹ کو دوسرے ٹرمینل سے لائن سے نکلنے والی کرنٹ کے ساتھ موازنہ کرتا ہے۔ لائن کے دونوں سرے پر لائن ڈیفرانشل ریلے کرنٹ کے معلومات کو فائر-آپٹک کمیونیکیشن لنک کے ذریعے تبادلہ کرتے ہیں۔ اس لنک کو عام طور پر اپٹکل پاور گراؤنڈ واائر (OPGW) کیبل کے ذریعے قائم کیا جاتا ہے، جو اپر لائن کے رعد کی حفاظت کے ڈیزائن کے لیے بھی استعمال کیا جاتا ہے اور اس کی ساخت میں فائر-آپٹک کیبل ہوتے ہیں۔ شکل 1 تفاضلی حفاظت نظام کا ڈیاگرام ظاہر کرتی ہے۔

شکل 1 – اپر لائن تفاضلی حفاظت ڈیاگرام
ایک اور حفاظتی ریلے نظام بلند ولٹیج (HV) ترانسفر لائن کے لیے، جو تفاضلی حفاظت کے اصول پر مبنی ہے اور اب حتیٰ اللّا لائن کے لیے بھی استعمال کیا جاتا ہے، فیز مقایسة حفاظت ہے۔
یہ نظام لائن کے دوسرے سرے پر کرنٹ کے فیز کے درجے کو موازنہ کرتے ہوئے کام کرتا ہے۔ بیرونی خرابیوں کے دوران، لائن میں داخل ہونے والی کرنٹ کا نسبی فیز کا درجہ نکلنے والی کرنٹ کے برابر ہوتا ہے۔ اس کے نتیجے میں، فیز مقایسة ریلے ہر ٹرمینل پر کم سے کم فیز کے درجے کا فرق رجسٹر کرتے ہیں۔ اس کے نتیجے میں، حفاظتی نظام مستقیم رہتا ہے، اور کوئی ٹرپنگ نہیں ہوتی۔ بالکہ، داخلی خرابی کے دوران، کرنٹ دونوں سرے سے لائن میں بہتی ہے، جس کی وجہ سے فیز کے درجے کا فرق پیدا ہوتا ہے جس کو فیز مقایسة ریلے شناسائی کر سکتے ہیں۔ اس فرق کی شناخت کے بعد، ریلے کام کرتے ہیں تاکہ خرابی کو علاحدہ کریں اور ختم کریں۔
فیز مقایسة منصوبوں میں، شروعاتی ریلے کا اہم کردار ہوتا ہے۔ ان ریلے کو فوراً فیز مقایسة عمل کو شروع کرنے کی ضرورت ہوتی ہے جب کوئی خرابی کی حالت پائی جاتی ہے۔ ان کی ڈیزائن کو اس طرح کیا جاتا ہے کہ یہ داخلی اور بیرونی خرابیوں کے لیے کام کرتا ہے، جس سے مکمل نگرانی حاصل ہوتی ہے۔
فیز مقایسة حفاظت کے موثر کام کرنے کے لیے، ایک موثوق کمیونیکیشن چینل ضروری ہے۔ مدرن کاروائیوں میں، آپٹکل گراؤنڈ واائر (OPGW) کیبلز میں ڈالی گئی فائر-آپٹک کیبلز کو یہ کمیونیکیشن لنک قائم کرنے کا مطلوبہ انتخاب بن گیا ہے۔
شکل 2 تین فیز لائن کی حفاظت کے لیے استعمال کی جانے والی مرز پرائز ولٹیج بالینس نظام کا سنگل-لائن ڈیاگرام ظاہر کرتی ہے۔

فیز مقایسة حفاظت اور دور کی حفاظت
فیز مقایسة حفاظت
شکل 2 – فیز مقایسة حفاظت ڈیاگرام

فیز مقایسة حفاظت میں، ہر فیز میں ایک ہی قسم کے کرنٹ ٹرانسفارمرز (CTs) کو ترانسفر لائن کے دونوں سرے پر استراتیژک طور پر رکھا جاتا ہے۔ ہر جوڑے کے CTs، لائن کے ہر سرے پر، کو ریلے کے ساتھ سیریز میں جوڑا جاتا ہے۔ غیر خرابی کی صحت مند شرائط کے تحت، یہ CTs کی جانب سے پیدا ہونے والی ثانوی ولٹیج کی مقدار میں برابر ہوتی ہے لیکن ہدف مخالف ہوتی ہے، جس کی وجہ سے یہ آپس میں کنسل ہو جاتی ہیں۔

صحت مند نظام کے دوران، لائن میں داخل ہونے والی کرنٹ کسی ایک سرے پر بطور کامل لائن کے دوسرے سرے سے نکلنے والی کرنٹ کے برابر ہوتی ہے۔ اس کے نتیجے میں، لائن کے دوسرے سرے پر CTs کے ثانوی میں برابر اور مخالف ولٹیج پیدا ہوتی ہے۔ یہ ولٹیج کا توازن یقینی بناتا ہے کہ ریلے کے ذریعے کوئی کرنٹ بہتی نہیں، حفاظتی نظام کی پایداری کو برقرار رکھتا ہے۔

لیکن، جب کسی نقطہ پر جیسے F پر لائن پر خرابی ہوتی ہے، جیسے شکل 2 میں دکھایا گیا ہے، تو کرنٹ کی تقسیم کو خراب کر دیا جاتا ہے۔ خصوصی طور پر، CT1 کے ذریعے CT2 کے مقابلے میں بہت زیادہ کرنٹ بہتی ہے۔ یہ کرنٹ کا فرق CTs کے ثانوی ولٹیج کو برابر نہیں رکھنے کا باعث بنتا ہے۔ اس کے نتیجے میں، پائلٹ واائرز اور ریلے کے ذریعے سرکلیٹنگ کرنٹ قائم ہوتا ہے۔ اس کرنٹ کے بہاؤ کے جواب میں، لائن کے دونوں سرے پر سرکٹ بریکرز کو کھولنے کے لیے ٹرگر کیا جاتا ہے، جس سے فوراً خراب لائن کو باقی برقی نظام سے الگ کر دیا جاتا ہے۔

مزید پڑھیں: پاور سسٹم میں پرائمری اور سیکنڈری یا بیک اپ حفاظت

دور کی حفاظت

دور کی حفاظت کرنٹ کی میزان کی کرنٹ سگنلز کو تجزیہ کرتے ہوئے ترانسفر لائن کی امپیڈنس کی میزان کرتے ہوئے کام کرتی ہے۔ جب کسی لائن پر خرابی ہوتی ہے، تو دو بڑے تبدیلیاں ہوتی ہیں: کرنٹ بہت زیادہ سطح تک بڑھ جاتا ہے، اور ولٹیج کافی کم ہو جاتا ہے۔

چونکہ ترانسفر لائن کی امپیڈنس اس کی لمبائی کے ساتھ سیدھا تناسب ہوتی ہے، اس لیے دور کی ریلے کو ایک پی سے تک میزان کرنے کیلئے ڈیزائن کیا گیا ہے جو "ریچ پوائنٹ" کے نام سے جانی جاتی ہے۔ ان ریلے، جنہیں عام طور پر امپیڈنس ریلے کہا جاتا ہے، امپیڈنس کی میزان کرتے ہیں اوہم کے قانون کے ذریعے، جو Z = U/I کی فارمولہ کے ذریعے ظاہر کیا جاتا ہے، جہاں Z امپیڈنس، U ولٹیج، اور I کرنٹ کی نمائندگی کرتا ہے۔

دور کی ریلے صرف ریلے کے مقام اور منتخب ریچ پوائنٹ کے درمیان ہونے والی خرابیوں کے لیے کام کرنے کے لیے ڈیزائن کی گئی ہیں۔ یہ ڈیزائن خصوصیت ان کو مختلف لائن حصوں میں ہونے والی خرابیوں کے درمیان فرق کرنے کی اجازت دیتی ہے۔ ریلے کی طرف سے محسوس کی گئی امپیڈنس پر سیٹ ریچ پوائنٹ امپیڈنس کے ساتھ موازنہ کیا جاتا ہے۔ اگر میزان کی گئی امپیڈنس ریچ پوائنٹ امپیڈنس سے کم ہو تو یہ یقینی بناتا ہے کہ ریلے اور ریچ پوائنٹ کے درمیان لائن پر خرابی ہے۔ جب محسوس کی گئی امپیڈنس ریلے کی ریچ سیٹنگ کے اندر ہو تو ریلے کام کرتا ہے، حفاظتی کارروائی کو شروع کرتا ہے۔

موثر حفاظت کے لیے، دور کی حفاظت کے نظام کو ترانسفر لائن کے دونوں سرے پر قائم کیا جاتا ہے، اور ان اطراف کے درمیان کمیونیکیشن لنک قائم کیا جاتا ہے، جیسے شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔ یہ کمیونیکیشن دونوں سرے پر ریلے کی متناسقات کام کرنے کی اجازت دیتی ہے، حفاظتی منصوبے کی کلی کارکردگی کو بہتر بناتی ہے۔

دور کی ریلے کی کارکردگی اور خصوصیات
شکل 3 &nd