گراؤنڈنگ ترانسفرمر کے اوورکارنٹ پروٹیکشن ریلے کے غلط کام کرنے کا کیس اینالیسیس

نیوٹرل گراؤنڈنگ کا مود بجلی کے نظام کے نیوٹرل پوائنٹ اور زمین کے درمیان کنکشن سے متعلق ہے۔ چین کے 35 کیلو وولٹ یا اس سے کم نظاموں میں عام طریقے میں نیوٹرل غیر گراؤنڈ، آرک-سپریشن کوئل گراؤنڈنگ، اور چھوٹا ریزسٹنس گراؤنڈنگ شامل ہیں۔ نیوٹرل غیر گراؤنڈ مود وسیع طور پر استعمال ہوتا ہے کیونکہ یہ سنگل فیز گراؤنڈنگ فلٹ کے دوران قصیر مدت تک آپریشن کرنے کی اجازت دیتا ہے، جبکہ چھوٹا ریزسٹنس گراؤنڈنگ تیز فلٹ ریموول اور اوور ولٹیج لیمیٹیشن کی وجہ سے مین اسٹریم بن گیا ہے۔ کئی سب سٹیشنز نیوٹرل گراؤنڈنگ کو ریٹروفٹ کرنے کے لیے گراؤنڈنگ ترانسفارمر قائم کرتے ہیں، لیکن تبدیل شدہ فلٹ کی خصوصیات ریلے حفاظت کو متاثر کرتی ہیں، جس کی وجہ سے غلط آپریشن یا انکار کا خطرہ ہوتا ہے۔

یہ مقالہ گراؤنڈنگ ترانسفارمر کے اصول اور خصوصیات کو متعارف کراتا ہے، چھوٹے ریزسٹنس نظاموں میں موجودہ حفاظتی کنفیگریشن/سیٹنگ کی تفصیل دیتा ہے، غلط آپریشن کی وجوہات کا تجزیہ کرتا ہے، اور ایک سنگل فیز گراؤنڈنگ کیس کو لیکر حفاظتی کام کو اور فلٹ کی روٹس کو تجزیہ کرتا ہے۔ یہ فلٹ ہینڈلنگ/پریونشن کے لیے رفرنس فراہم کرتا ہے، مینٹیننس کے عملے کے سمجھ کو گہرائی سے بڑھاتا ہے، ٹرابل شوٹنگ کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے، اور پوتینشل خطرات کو ختم کرتا ہے۔

گراؤنڈنگ ترانسفارمر کا کام کا اصول

ایک سب سٹیشن کو ڈیلٹا - کنکٹڈ، نیوٹرل - غیر گراؤنڈ سسٹم سے چھوٹا ریزسٹنس گراؤنڈنگ سسٹم میں تبدیل کرتے وقت، نیوٹرل پوائنٹ کو متعارف کرانے کے لیے عام طور پر بس بار پر ایک گراؤنڈنگ ترانسفارمر شامل کرنے کی مشق کی جاتی ہے۔ حالیہ طور پر، نیوٹرل پوائنٹ کو متعارف کرانے کے لیے عام طور پر Z - ٹائپ گراؤنڈنگ ترانسفارمر منتخب کیا جاتا ہے۔ اب Z - ٹائپ گراؤنڈنگ ترانسفارمر کے کام کا اصول تجزیہ کیا جائے گا۔

Z - ٹائپ گراؤنڈنگ ترانسفارمر کی ساخت عام طور پر ایک معمولی بجلی کے ترانسفارمر کی ساخت کے مطابق ہوتی ہے۔ لیکن، ہر فیز کرن کے وائنڈنگ کو دو برابر حصوں میں تقسیم کیا جاتا ہے، اوپری اور نیچے والی، جو زیگ - زیگ شکل میں کنکٹ ہوتی ہیں۔ اس کا واائرنگ طریقہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔

جب زمین کا شارٹ سرکٹ ہوتا ہے تو صفر سیکوئنس کا کرنٹ نیوٹرل پوائنٹ کے ذریعے بہتا ہے۔ Z - ٹائپ گراؤنڈنگ ترانسفارمر کا زیگ - زیگ کنکشن اوپری اور نیچے والے وائنڈنگ کے صفر سیکوئنس کرنٹ کو ایک دوسرے کے خلاف بہنے کی اجازت دیتا ہے، جس سے میگنیٹک فلکس کیلیئں کاٹریں اور صفر سیکوئنس کا امپیڈنس کم کریں تاکہ زیادہ آرک-گراؤنڈنگ اوور ولٹیج سے بچا جا سکے۔ پوزیٹیو/نیگیٹو سیکوئنس کرنٹ کے لیے، اس کی معمولی ترانسفارمر کی طرح الیکٹرومیگنیٹک خصوصیات کا امپیڈنس بلند ہوتا ہے، جس سے ان کی حرکت محدود ہوتی ہے۔

معمولی آپریشن کے دوران، گراؤنڈنگ ترانسفارمر نیا لود (ثانوی لود نہیں) کے قریب چلتا ہے۔ زمین کے فلٹ کے دوران، پوزیٹیو، نیگیٹو، اور صفر سیکوئنس کے فلٹ کرنٹ اس کے ذریعے گزرتے ہیں۔ "بلند پوزیٹیو/نیگیٹو سیکوئنس، کم صفر سیکوئنس امپیڈنس" کی وجہ سے، حفاظتی ڈیوائس کا اصلی کام گرڈ کے صفر سیکوئنس کرنٹ کا میپنگ کرنا ہوتا ہے۔

2 گراؤنڈنگ ترانسفارمر کے لیے کرنٹ حفاظت کی کنفیگریشن اور تجزیہ

گراؤنڈنگ ترانسفارمر کرنٹ حفاظت عام طور پر فیز-ٹو-فیز اور صفر سیکوئنس کرنٹ حفاظت کا استعمال کرتی ہے۔ یہاں یہ تفصیل دی گئی ہے:

2.1 فیز-ٹو-فیز کرنٹ حفاظت کی سیٹنگ
2.1.1 سیٹنگ کے اصول

یہ حفاظت فوری ٹرپ اور اوور-کرنٹ حفاظت دونوں کو شامل کرتی ہے:

• فوری ٹرپ: اسی جانب کے بجلی کے ترانسفارمر کے بیک اپ اوور-کرنٹ حفاظت کے ساتھ تناسب رکھنا۔ دو فیز کے شارٹ-سروس (کم سے کم آپریشن مود) کے دوران حساسیت کو یقینی بنانا اور انشورنگ کرنٹ (7-10x گراؤنڈنگ ترانسفارمر کی ریٹڈ کرنٹ) اور لو-ولٹیج سائیڈ کے فلٹ کرنٹ سے بچنا۔

• اوور-کرنٹ حفاظت: گراؤنڈنگ ترانسفارمر کی ریٹڈ کرنٹ اور بیرونی سنگل فیز گراؤنڈنگ کے دوران زیادہ سے زیادہ فلٹ فیز کرنٹ سے بچنا۔ یقینی بنانا۔

• آپریشن کا منطق: فوری ٹرپ فوری طور پر (بیگاہی نہیں) کام کرتا ہے؛ اوور-کرنٹ حفاظت (فیز-ٹو-فیز شارٹس کے لیے بیک اپ) کم بیگاہی اور کم سیٹنگ کے ساتھ لیول کو تناسب رکھتا ہے۔

2.1.2 ٹرپنگ کے طرائق

گراؤنڈنگ ترانسفارمر کو بجلی کے ترانسفارمر سے کنکٹ کرنے کے بنیاد پر:

• لو-ولٹیج بس سے کنکٹ: فوری ٹرپ/اوور-کرنٹ حفاظت اسی جانب کے سرکٹ بریکر کو ٹرپ کرتی ہے تاکہ فلٹ کو تیزی سے علاحدہ کیا جا سکے۔

• لو-ولٹیج لیڈ سے کنکٹ: حفاظت تمام جانب کے سرکٹ بریکرز کو ٹرپ کرتی ہے تاکہ فلٹ کا راستہ کٹا جا سکے اور اس کی توسیع سے روکا جا سکے۔

2.2 گراؤنڈنگ ترانسفارمر کے لیے صفر سیکوئنس کرنٹ حفاظت کی سیٹنگ
2.2.1 سیٹنگ کے اصول

• کرنٹ سیٹنگ کی قدر کو یقینی بنانا چاہیے کہ جب سنگل فیز-ٹو-زمین فلٹ ہو تو کافی حساسیت ہو۔

• نیچے والی صفر سیکوئنس کرنٹ حفاظت کی فلائنگ کی یقینی بنانا کے لیے سیٹنگ کی قدر کے ساتھ معاونت کرنا۔

• پہلی صفر سیکوئنس کرنٹ کی مدت کے لیے، دو لائن پر سنگل فیز-ٹو-زمین فلٹ کی مسلسل وقوع سے بچنا۔

• آپریشن کی مدت بس کے ہر کنکٹڈ کمپوننٹ کے صفر سیکوئنس کرنٹ کے سیکشن Ⅱ کی زیادہ سے زیادہ مدت سے لمبی ہونی چاہیے۔

کیونکہ گراؤنڈنگ ترانسفارمر کی صفر سیکوئنس کرنٹ حفاظت کا اصلی حفاظت کا کام نہیں ہوتا، اس کے تین مدتیں ہوتی ہیں، جو نیچے دکھائی گئی ہیں:

فرمول میں: t0¹, t0², t0³ گراؤنڈنگ ترانسفارمر کی صفر سیکوئنس کرنٹ حفاظت کی ریسبکٹوولی 1st، 2nd، اور 3rd مدت ہیں؛ t_0I' آؤٹگنگ لائن کے صفر سیکوئنس کرنٹ کے سیکشن I کی ٹائم سیٹنگ کی قدر ہے؛ t_0II' بس کے تمام معدات کے صرف گراؤنڈنگ ترانسفارمر کے علاوہ صفر سیکوئنس کرنٹ حفاظت کے سیکشن II کی سب سے لمبی ٹائم سیٹنگ کی قدر ہے؛ Δt 0.2-0.5 s کے طور پر سیٹ کیا گیا ہے۔

2.2.2 ٹرپنگ کے طرائق

• جب گراؤنڈنگ ترانسفارمر کو سب سٹیشن کی متعلقہ بس سے کنکٹ کیا جاتا ہے، تو صفر سیکوئنس کرنٹ حفاظت کام کرتی ہے: 1st مدت بس لنک سرکٹ بریکر یا سیکشن سرکٹ بریکر کو ٹرپ کرتی ہے اور اتومیٹک اسٹینڈ بائی پاور سپلائی انپٹ ڈیوائس (اس کو مختصر طور پر "اٹو اسٹینڈ بائی انپٹ" کہا جاتا ہے) کو بلاک کرتی ہے؛ 2nd مدت گراؤنڈنگ ترانسفارمر اور بجلی کے ترانسفارمر کے اسی جانب کے سرکٹ بریکرز کو ٹرپ کرتی ہے۔

• جب گراؤنڈنگ ترانسفارمر کو بجلی کے ترانسفارمر کے متعلقہ لیڈ سے کنکٹ کیا جاتا ہے، تو صفر سیکوئنس کرنٹ حفاظت کام کرتی ہے: 1st مدت بس لنک سرکٹ بریکر یا سیکشن سرکٹ بریکر کو ٹرپ کرتی ہے اور اٹو اسٹینڈ بائی انپٹ کو بلاک کرتی ہے؛ 2nd مدت بجلی کے ترانسفارمر کے اسی جانب کے سرکٹ بریکر کو ٹرپ کرتی ہے؛ 3rd مدت بجلی کے ترانسفارمر کے تمام جانب کے سرکٹ بریکرز کو ٹرپ کرتی ہے۔

2.3 گراؤنڈنگ ترانسفارمر کے لیے کرنٹ حفاظت کے آپریشن کا تجزیہ

گراؤنڈنگ ترانسفارمر کی حفاظت کی کنفیگریشن کا تجزیہ کرتے ہوئے فیز-ٹو-فیز اور صفر سیکوئنس کرنٹ حفاظت کے درمیان ٹرپنگ کے طرائق میں قابل ذکر فرق پایا گیا ہے: صفر سیکوئنس حفاظت آپریشن کے دوران اٹو اسٹینڈ بائی انپٹ کو بلاک کرتی ہے، جبکہ فیز-ٹو-فیز حفاظت کرتی نہیں۔

اگر حفاظتی ڈیوائس کے ذریعے میپ کیا گیا صفر سیکوئنس کرنٹ آپریشن کی قدر تک پہنچ جاتا ہے اور ایک زمین فلٹ ہوتا ہے (گراؤنڈنگ ترانسفارمر کے ساتھ چھوٹا ریزسٹنس گراؤنڈنگ سسٹم میں صرف صفر سیکوئنس کرنٹ کا راستہ ہوتا ہے)، تو ڈیوائس فلٹ کو ڈیٹیکٹ کرتا ہے لیکن اس کی جگہ کو ڈیٹرمن کرنے میں ناکام رہتا ہے۔ اگر فلٹ آؤٹگنگ لائن پر ہے، تو حفاظت گراؤنڈنگ ترانسفارمر کو ٹرپ کرنے کے بعد، اٹو اسٹینڈ بائی انپٹ اسٹینڈ بائی بس کو سوچلیتی ہوتا ہے۔ اگر اسٹینڈ بائی بس نے فلٹی لائن پر دوبارہ کنکشن کیا، تو اس پر گراؤنڈنگ ترانسفارمر صفر سیکوئنس کرنٹ کو ڈیٹیکٹ کرتا ہے اور ایک اور ٹرپ کو ٹریگر کرتا ہے۔ کیونکہ اٹو اسٹینڈ بائی انپٹ کو چارجن کرنے کا کام نہیں ہوا، تو آؤٹیج کا رنج بڑھ سکتا ہے۔ اس لیے، صفر سیکوئنس حفاظت کو اٹو اسٹینڈ بائی انپٹ کو بلاک کرنا چاہیے۔

جب فیز-ٹو-فیز حفاظت کام کرتی ہے (لیکن صفر سیکوئنس حفاظت نہیں کرتی)، تو ڈیوائس گراؤنڈنگ ترانسفارمر کے اندر خود کے فیز-ٹو-فیز شارٹ سرکٹ کا فیصلہ کرتا ہے۔ یہ گراؤنڈنگ ترانسفارمر کو ٹرپ کرتا ہے، بجلی کے ترانسفارمر کے اسی جانب کے سرکٹ بریکر کو پیرالل-ٹرپ کرتا ہے، اور اٹو اسٹینڈ بائی انپٹ اسٹینڈ بائی بس کو سوچلیتی ہوتا ہے۔ کیونکہ فلٹ ٹرپ ہونے والے گراؤنڈنگ ترانسفارمر پر ہے، اسٹینڈ بائی بس نے نارمل لائن کو دوبارہ کنکشن کیا، بجلی کو ریسٹور کیا۔

خلاصہ کے طور پر، گراؤنڈنگ ترانسفارمر کی فیز-ٹو-فیز اور صفر سیکوئنس کرنٹ حفاظت کے درمیان فلٹ کی وجہ اور مقام کے فیصلے میں قابل ذکر فرق ہوتا ہے، مختلف سیٹنگز اور کنفیگریشن کی ضرورت ہوتی ہے۔ لیکن، زمین کے شارٹ سرکٹ کے دوران، فیز-ٹو-فیز حفاظت میپ کیے گئے صفر سیکوئنس کے کمپوننٹ کی وجہ سے غلط آپریشن کر سکتی ہے۔ ان کے مختلف اٹو اسٹینڈ بائی انپٹ کے منطق کی وجہ سے، غلط آپریشن فلٹ کا رنج بڑھا سکتا ہے یا پھر کامل سب سٹیشن کا بلک آؤٹ ہو سکتا ہے۔

3 کیس کا تجزیہ
3.1 فلٹ کا عمل

110 کیلو وولٹ کے سب سٹیشن کا پرائمری واائرنگ ڈیاگرام شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔ فلٹ سے پہلے، ٹرانسفارمر 1 کا لو-ولٹیج سائیڈ 018 سرکٹ بریکر بند تھا، ٹرانسفارمر 2 کا لو-ولٹیج سائیڈ 032 سرکٹ بریکر بند تھا، اور 034 سرکٹ بریکر ٹیسٹ پوزیشن میں تھا۔

30 جولائی 2023 کو 06:14 بجے، نمبر 2 گراؤنڈنگ ترانسفارمر کی اوور-کرنٹ I سیکشن حفاظت کام کر گئی، نمبر 2 گراؤنڈنگ ترانسفارمر 022 سرکٹ بریکر کو ٹرپ کر دیا۔ اس کے ساتھ ہی، یہ انٹر لاک کر کے ٹرانسفارمر 2 کے لو-ولٹیج سائیڈ 032 سرکٹ بریکر کو بھی کٹ دیا، جس کے نتیجے میں 10 کیلو وولٹ سیکشن II اور III بس کی بجلی کا کٹاؤ ہو گیا۔ اتومیٹک اسٹینڈ بائی پاور سپلائی (اٹو اسٹینڈ بائی) ڈیوائس کام کر کے 10 کیلو وولٹ سیکشن I/II بس لنک 020 سرکٹ بریکر کو بند کر دیا۔

06:36 بجے، نمبر 1 گراؤنڈنگ ترانسفارمر کی اوور-کرنٹ I سیکشن حفاظت کام کر گئی، نمبر 1 گراؤنڈنگ ترانسفارمر 015 سرکٹ بریکر کو ٹرپ کر دیا اور انٹر لاک کر کے ٹرانسفارمر 1 کے لو-ولٹیج سائیڈ 018 سرکٹ بریکر کو بھی کٹ دیا، جس کے نتیجے میں 10 کیلو وولٹ سیکشن I، II، اور III بس کی بجلی کا کٹاؤ ہو گیا۔ اٹو اسٹینڈ بائی ڈیوائس پھر ٹرانسفارمر 2 کے لو-ولٹیج سائیڈ 032 سرکٹ بریکر اور نمبر 2 گراؤنڈنگ ترانسفارمر 022 سرکٹ بریکر کو بند کر دیا۔ لیکن فلٹ جاری رہا، جس کی وجہ سے نمبر 2 گراؤنڈنگ ترانسفارمر کی اوور-کرنٹ I سیکشن حفاظت پھر کام کر گئی۔ 022 سرکٹ بریکر کو ٹرپ کر دیا گیا اور انٹر لاک کر کے 032 سرکٹ بریکر کو بھی کٹ دیا گیا، آخر کار سب سٹیشن کے 10 کیلو وولٹ سسٹم کا کامل بجلی کا کٹاؤ ہو گیا۔

3.2 میدانی معدات کی تحقیق کے نتائج
پرائمری معدات کی تحقیق کے نتائج:

• گراؤنڈنگ ترانسفارمر کا بدن: نمبر 1 اور نمبر 2 گراؤنڈنگ ترانسفارمر میں کوئی غیر معمولی حالت نہیں پائی گئی، وائنڈنگ یا کرن کے کوئی واضح فلٹ کے نشانات نہیں تھے۔

• 10 کیلو وولٹ سیکشن III بس PT انٹروال