پاور ترانسفورمرز کے لئے ایل ٹی اے سی ٹیسٹ کے معیار اور حساب

1 مقدمہ

قومی معیار GB/T 1094.3-2017 کے مطابق، برقی ترانس فارمرز کے لئے لائن ٹرمینل AC تحمل ولٹیج ٹیسٹ (LTAC) کا اصل مقصد ہائی وولٹیج ونڈنگ ٹرمینل سے زمین تک AC الیکٹریکی استحکام کا جائزہ لینا ہوتا ہے۔ یہ انٹرنال ٹرن کے عازمیت یا فیز سے فیز کی عازمیت کا جائزہ لینے کے لئے نہیں ہوتا ہے۔

دیگر عازمیت ٹیسٹس (جیسے کامل بجلی کی شدید آبی رفتار LI یا سوئچنگ آبی رفتار SI) کے مقابلے میں، LTAC ٹیسٹ کی مدت (معمولی طور پر 50 Hz ترانس فارمرز کے لئے 30 سیکنڈ اور 60 Hz ترانس فارمرز کے لئے 36 سیکنڈ) کے باعث ہائی وولٹیج ونڈنگ ٹرمینل، ہائی وولٹیج لیڈ ٹرمینل، اور زمیندار میٹلک کمپوننٹس جیسے کلیمپنگ سٹرکچرز، رائزر یونٹس، اور ٹینک کے درمیان اصل عازمیت کی قوت پر نسبتاً زیادہ مشدد جائزہ لاتا ہے۔

کئی عازمیت ٹیسٹ کے ناکامی کے کیسز نے ظاہر کیا ہے کہ کئی برقی ترانس فارمرز بجلی کی شدید آبی رفتار (LI) اور سوئچنگ آبی رفتار (SI) ٹیسٹ کو تحمل کر سکتے ہیں لیکن لائن ٹرمینل AC تحمل ولٹیج ٹیسٹ (LTAC) کے دوران آخری کچھ سیکنڈز میں براک ڈاؤن کا سامنا کرتے ہیں۔ یہ واضح طور پر ٹیسٹ کی مدت کی حیثیت کو اصل عازمیت کا جائزہ لینے میں بڑھاوا دیتا ہے اور LTAC ٹیسٹ کی مشدد حیثیت کو ظاہر کرتا ہے جو اصل عازمیت کی قوت کا جائزہ لیتا ہے۔

اس لیے، ترانس فارمر ڈیزائن مہندسی کے لئے لائن ٹرمینل AC تحمل ولٹیج ٹیسٹ (LTAC) کے دوران ونڈنگ کے پوٹنشل ڈسٹری بیوشن کا درست حساب لگانا ضروری ہے تاکہ سائنسی اور منطقی اصل عازمیت کا ڈیزائن کیا جا سکے، ڈیزائن کے ذریعے کافی عازمیت کا مارجن کی تضمین کی جا سکے۔

2 معیار کی تشریح

برقی ترانس فارمرز کے لئے لائن ٹرمینل AC تحمل ولٹیج ٹیسٹ (LTAC) نئے قومی معیار GB/T 1094.3-2017 میں شامل کردہ ایک نیا ہائی وولٹیج عازمیت ٹیسٹ آئٹم ہے۔ یہ سابق معیار GB/T 1094.3-2003 میں مخصوص کردہ کم وقت کے القاء شدہ تحمل ولٹیج ٹیسٹ (ACSD) سے ترقی کر کے جدا ہوا ہے۔ LTAC ٹیسٹ کے متعلقہ حکم نامے کو نیچے دی گئی جدول میں درج کیا گیا ہے:

معیار نے طاقت کے ترانس فارمرز کے لئے لائن ٹرمینل متبادل کرنے کے قابل رولٹنگ وولٹیج ٹیسٹ (LTAC) کا درج ذیل تفسیر فراہم کیا ہے:

• ام ≤ 72.5 kV کے ساتھ طاقت کے ترانس فارمرز کے لئے، جو تمام مکمل الگ ہیں، اونچے ولٹیج کے پیچ اور اونچے ولٹیج لیڈ ٹرمینلز اور زمین کے درمیان بنیادی الگ ہونے کی قوت کو لاگو کردہ ولٹیج ٹیسٹ (AV) سے مکمل طور پر جانچا جا سکتا ہے۔ لہذا، LTAC ٹیسٹ کی ضرورت نہیں ہوتی۔

• 72.5 < Um ≤ 170 kV کے ساتھ طاقت کے ترانس فارمرز کے لئے:

• اگر مکمل طور پر الگ ہوں، تو یقینی بنا دیں کہ بنیادی الگ ہونے کی قوت کو لاگو کردہ ولٹیج ٹیسٹ (AV) سے مکمل طور پر جانچا جا سکتا ہے، LTAC ٹیسٹ کو خصوصی ٹیسٹ کے طور پر متعین کیا گیا ہے۔ یہ مطلب ہے کہ عام طور پر روتین ٹیسٹنگ کے دوران یہ ضروری نہیں ہوتا، لیکن صرف اس صورت میں کیا جانا چاہئے جب صارف کی طرف سے صریح طور پر درخواست کی جائے۔

• اگر نیٹرلی گراؤنڈڈ (درجہ بند الگ ہونے) ہوں، تو LTAC ٹیسٹ کو روتین ٹیسٹ کے طور پر متعین کیا گیا ہے اور فیکٹری قبولیت ٹیسٹ کے دوران ہر یونٹ پر کیا جانا ضروری ہے۔ لیکن صارف کی رضامندی کے ساتھ، اسے لائن ٹرمینل سوئچنگ ضرب ٹیسٹ (SI) سے بدل دیا جا سکتا ہے۔

• Um > 170 kV کے ساتھ طاقت کے ترانس فارمرز کے لئے، چاہے مکمل طور پر الگ ہوں یا درجہ بند الگ ہونے، LTAC ٹیسٹ کو خصوصی ٹیسٹ کے طور پر درج کیا گیا ہے - عام طور پر ضروری نہیں جب تک کہ صارف کی طرف سے صریح طور پر مطلوب نہ کیا جائے۔ اس صورت میں، لیکن اسے SI ٹیسٹ سے بدل دیا نہیں جا سکتا۔

عملاً، مکمل طور پر الگ ہونے والے طاقت کے ترانس فارمرز کے لئے، کسی بھی ولٹیج کے سطح کے برابر، لائن ٹرمینل متبادل کرنے کے قابل رولٹنگ وولٹیج ٹیسٹ (LTAC) کبھی نہیں کیا جاتا ہے، کیونکہ اونچے ولٹیج کے پیچ/لیڈ ٹرمینلز اور زمین کے درمیان بنیادی الگ ہونے کی قوت کو روتین 1 منٹ کے لاگو کردہ ولٹیج ٹیسٹ (AV) سے زیادہ جانبداری سے جانچا جا سکتا ہے۔

یہ نوٹ کر لیں کہ Um > 170 kV کے ساتھ طاقت کے ترانس فارمرز کے لئے، LTAC ٹیسٹ کو SI ٹیسٹ سے بدل دیا نہیں جا سکتا۔ نظریاتی حسابات اور تاریخی تجربات دونوں دکھاتے ہیں کہ 170 kV سے اوپر کے ترانس فارمرز کے لئے لائن ٹرمینل سے زمین تک بنیادی الگ ہونے کی جانچ کرنے کے لئے LTAC ٹیسٹ SI ٹیسٹ کے مقابلے میں تقریباً 10% زیادہ مشدد ہوتا ہے۔

3 حساب کتاب کا طریقہ

طاقت کے ترانس فارمرز پر لائن ٹرمینل متبادل کرنے کے قابل رولٹنگ وولٹیج ٹیسٹ (LTAC) کا مقصد اونچے ولٹیج ٹرمینل پر مخصوص ٹیسٹ ولٹیج کو پیدا کرنا ہے، جبکہ کم ولٹیج ٹرمینل کو مخصوص سطح کے قریب ولٹیج کی قدر تک پہنچانا ہے۔ کسی مخصوص ٹیسٹ کے طریقے کے بارے میں کوئی ضروری شرائط نہیں ہیں۔ LTAC ٹیسٹ کا سب سے عام طریقہ "اپوزیٹ فیز شارٹ اور گراؤنڈڈ سپورٹ میتھڈ" ہے۔ اس حصے میں SZ18-100000/220 طاقت کے ترانس فارمر کے طور پر مثال کے طور پر اس طریقے کا مختصر تعارف کیا گیا ہے۔

3.1 ترانس فارمر کے پیرامیٹرز

ولٹیج کا تناسب: 230 ± 8 × 1.25% / 37 kV
کیپیسٹی کا تناسب: 100 / 100 MVA
معمولی فریکوئنسی: 50 Hz
ویکٹر گروپ: YNd11
الگ ہونے کی سطحیں: LI950 AC395 – LI400 AC200 / LI200 AC85

3.2 ٹیسٹ سرکٹ

اس طاقت کے ترانس فارمر کے لائن ٹرمینل متبادل کرنے کے قابل رولٹنگ وولٹیج ٹیسٹ (LTAC) کا سرکٹ ڈیاگرام نیچے دکھایا گیا ہے:

LTAC ٹیسٹ سرکٹ ڈیاگرام (فیز A کی مثال)

ٹیپ 9 پر اونچے ولٹیج کی جانب، کم ولٹیج کی جانب 2.0 گنا مقررہ ولٹیج پر آپریشن کیا جاتا ہے

LTAC ٹیسٹ سرکٹ کے کلیدی نکات درج ذیل ہیں:

• LTAC ٹیسٹ فیز کے ذریعے کیا جانا چاہئے، یعنی ایک سنگل فیز انڈیوسڈ اوور ولٹیج ٹیسٹ جس کا انڈکشن فیکٹر مقررہ ولٹیج کا تقریباً 2 گنا ہے۔ کچھ صورتحالوں میں، یقینی طور پر 2 گنا کو حاصل کرنا ممکن نہیں ہوتا، اور چھوٹے انحرافات کی اجازت ہے۔

• اونچے ولٹیج کے پیچ کی فیز A پر LTAC ٹیسٹ کی مثال کے طور پر: کم ولٹیج ٹرمینلز ax کے درمیان ایک معین ولٹیج Uax لاگو کیا جاتا ہے، ٹرمینل x کو گراؤنڈ کیا جاتا ہے؛ کم ولٹیج کی جانب ٹرمینلز b اور c کو چھوڑ دیا جاتا ہے۔ اونچے ولٹیج کی جانب، ٹرمینلز B اور C کو مل کر گراؤنڈ کیا جاتا ہے، جبکہ ٹرمینل A اور نیٹرل (0) ٹرمینل کو کھلا چھوڑ دیا جاتا ہے (نامربوط)۔

• اونچے ولٹیج کے پیچ کو مخصوص ٹیپ پوزیشن پر رکھا جانا ضروری ہے تاکہ اونچے ولٹیج لائن ٹرمینل A پر مطلوبہ ٹیسٹ ولٹیج 395 kV (±3% کی مجاز انحراف) پیدا ہو سکے۔

3.3 حساب کتاب کا عمل

فاراڈے کے مغناطیسی القاء کے قانون اور مغناطیسی فلو کی استمراریت کے مبدأ کے مطابق، اوپر کے ٹیسٹ کے کنفیگریشن کے تحت، فیز B اور C کے کور لیمبز میں مغناطیسی فلو فیز A کے کور لیمب میں مغناطیسی فلو کے نصف کے برابر ہوتا ہے، اور مخالف سمت میں ہوتا ہے۔ لہذا، فیز B اور C کے پیچوں میں القاء شدہ ولٹیج کی شدت فیز A میں القاء شدہ ولٹیج کی شدت کے نصف کے برابر ہوگی۔

LTAC ٹیسٹ کے دوران کور فلو کی تقسیم کا سکیمی ڈیاگرام
(اونچے ولٹیج فیز A کی مثال)

کم ولٹیج فیز a پر برانڈنگ ولٹیج کا القاء فیکٹر K ہو، اور اونچے ولٹیج کی جانب ٹیپ پوزیشن N ہو۔ نیچے دیا گیا مساوات قائم کیا جا سکتا ہے:

Uₐ₀ + U₀₈ = 395
(چونکہ فیز B گراؤنڈ ہے، Uᵦ = 0)

فیز B کے کور لیمب میں مغناطیسی فلو کی شدت فیز A کے کور لیمب میں مغناطیسی فلو کی شدت کے نصف ہونے کے باعث:
U₀₈ = ½ Uₐ₀

لہذا:
1.5 × Uₐ₀ = 395

ٹرانسفارمر کے وولٹیج تناسب اور ٹیپ سیٹنگز کو تبدیل کرنا:
(230 / 1.732) × [1 + (9 − N) × 1.25%] × K × 1.5 = 395

اس مساوات میں دو نامعلوم متغیرات شامل ہیں، N اور K، اور اس لحاظ سے نظری طور پر ان کے لامحدود حل ہیں۔ تاہم، جسمانی لحاظ سے دونوں متغیرات کی حدود ہوتی ہیں: N کا تعلق 1 سے 17 کے درمیان عدد سے ہونا چاہیے، اور K تقریباً 2 کے برابر ہوتا ہے۔

N = 9 کے ساتھ مساوات کو حل کرنے پر K = 1.98 حاصل ہوتا ہے۔
بصورت دیگر، K = 2 اور N = 9 رکھنے پر متاثر شدہ وولٹیج Uₐ = 398.4 kV حاصل ہوتی ہے۔

اوپر دی گئی فارمولے کو استعمال کرتے ہوئے، LTAC ٹیسٹ کے دوران ٹرانسفارمر کے وائنڈنگز پر کسی بھی نقطہ پر متاثر شدہ زمینی صلاحیت کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔

3.4 وولٹیج تقسیم

اوپر دی گئی حساب کتاب کے طریقہ کار کو استعمال کرتے ہوئے، ہائی وولٹیج وائنڈنگ کے فیز A پر LTAC عزل ٹیسٹ کے دوران وائنڈنگز پر صلاحیت کی تقسیم درج ذیل طریقے سے طے کی جا سکتی ہے:

فیز A پر سنگل فیز LTAC ٹیسٹ کے دوران وائنڈنگ کی صلاحیت کی تقسیم

اوپر دی گئی متاثر شدہ وولٹیج تقسیم کے خاکے سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ سنگل فیز LTAC ٹیسٹ کے دوران، وائنڈنگز کے درمیان متاثر شدہ صلاحیت کا فرق نسبتاً کم ہوتا ہے۔ اس لیے، LTAC ٹیسٹ بنیادی عزل کی طاقت کا سخت جائزہ نہیں لیتی—نہ ہی وائنڈنگز کے درمیان بنیادی عزل کی طاقت کا مکمل جائزہ لیتی ہے۔ تاہم، زمین پر ہائی وولٹیج لائن ٹرمینل سے بنیادی عزل کی طاقت کا جائزہ اس ٹیسٹ کے تحت سب سے سخت ہوتا ہے (یہ نتیجہ خاص طور پر گریڈڈ عزل والے ٹرانسفارمرز پر لاگو ہوتا ہے)۔ ڈیزائن کے دوران، LTAC ٹیسٹ کی حالتوں کے تحت ہائی وولٹیج وائنڈنگ ٹرمینل، ہائی وولٹیج لیڈ ٹرمینل، اور کلیمپنگ ساخت، ٹینک کی دیواریں، اور ہائی وولٹیج بوشنگ رائزر جیسے زمین شدہ اجزاء کے درمیان بنیادی عزل کی طاقت کی تصدیق کے لیے خصوصی توجہ دینی ضروری ہے۔