रिले प्रोटेक्शन डिवाइस करंट ट्रांसफार्मर

रिले सुरक्षा क्षेत्र

करंट ट्रांसफार्मर (सीटी) कारखानों में सुरक्षात्मक रिले को सिग्नल भेजता है। जब असामान्य धाराएं उत्पन्न होती हैं, तो ट्रिप ब्रेकर को रिले करता है, जिससे मोटर जलने और महंगे उपकरण क्षति को रोका जा सकता है।

रिले सुरक्षा उपकरण (सुरक्षा रिले) बिजली उत्पादन और वितरण प्रणालियों की स्थिरता, सुरक्षा और नियामक अनुपालन सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। नवीकरणीय ऊर्जा परिनियोजन, वितरित उत्पादन और कड़े ग्रिड कोड के साथ, रिले गलती का पता लगाने, ग्रिड डिस्कनेक्शन, आवृत्ति और वोल्टेज प्रवर्तन और समग्र सिस्टम विश्वसनीयता के लिए केंद्रीय हैं।

विनियामक/मानक संदर्भ

जेनरेशन सिस्टम के ग्रिड कनेक्शन के लिए जर्मनी के नियम सुरक्षा रिले के लिए कानूनी आवश्यकताएं निर्धारित करते हैं। दो प्रमुख तकनीकी कनेक्शन नियम हैं:

वीडीई-एआर-एन 4105: लो-वोल्टेज कनेक्शन (≤100 किलोवाट, <1,000 वी एसी) को नियंत्रित करता है।

वीडीई-एआर-एन 4110: मध्यम-वोल्टेज कनेक्शन के लिए (>100 किलोवाट या ≥1,000 वी एसी)।

दोनों ही मामलों में, वोल्टेज, आवृत्ति, आउटेज और संबंधित घटनाओं की निगरानी के लिए ग्रिड-फीडिंग या ग्रिड-नेटवर्क सुरक्षा रिले की आवश्यकता होती है; सीमा से बाहर या असुरक्षित परिस्थितियों में जनरेटर को डिस्कनेक्ट करना; और आइलैंडिंग को रोकने के लिए (यानी, ग्रिड के एक हिस्से को अनजाने में अलग करना)।

मुख्य अनुप्रयोग/मामले अध्ययन

1. पनबिजली संयंत्र और वितरित उत्पादन
एक ठोस मामला बवेरिया की एक कंपनी लुकास एनलागेनबाउ जीएमबीएच है, जो कई पनबिजली संयंत्र (लगभग 5 किलोवाट से 10 मेगावाट तक की क्षमता) संचालित करती है। वीडीई-एआर-एन 4105 विनियमन (और इसके संशोधनों) के कारण, इसके संयंत्रों को ग्रिड-फीडिंग निगरानी आवश्यकताओं का पालन करना होगा: ओवर-/अंडर-वोल्टेज, ओवर-/अंडर-फ़्रीक्वेंसी का पता लगाना, और मापदंडों के विचलन होने पर प्रतिक्रिया करना।

इन मांगों को पूरा करने के लिए, लुकास एनलाजेनबाउ ने 60 से अधिक जलविद्युत संयंत्रों में एबीबी के सीएम-यूएफडी.एम31 ग्रिड फीडिंग मॉनिटरिंग रिले को तैनात किया है। यह रिले लगातार प्रासंगिक मापदंडों की निगरानी करता है और सीमा पार होने पर इंटरफ़ेस स्विच को ट्रिप कर देता है (पौधे को सार्वजनिक ग्रिड से डिस्कनेक्ट कर देता है)। डिवाइस त्रुटि संदेश भी प्रदर्शित करता है, सटीक थ्रेशोल्ड (आवृत्ति और वोल्टेज) का समर्थन करता है, और अच्छी प्रयोज्यता (डीआईएन-रेल इंस्टॉलेशन, पठनीय डिस्प्ले) प्रदान करता है।

यह मामला दर्शाता है कि कैसे रिले सुरक्षा वितरित पीढ़ी को ग्रिड में भाग लेने की अनुमति देते हुए परिचालन सुरक्षा और नियामक अनुपालन दोनों सुनिश्चित करती है।

2. सौर फोटोवोल्टिक सिस्टम और 'एनए सुरक्षा'
एक अन्य प्रमुख उदाहरण सौर पीवी परिनियोजन है, विशेष रूप से कम-वोल्टेज क्षेत्र में। वीडीई-एआर-एन 4105 के तहत, लगभग 30 किलोवाट और 135 किलोवाट के बीच के किसी भी उत्पादन संयंत्र में नेटवर्क और सिस्टम प्रोटेक्शन (एनए प्रोटेक्शन) स्थापित होना चाहिए।

NA सुरक्षा एक मॉनिटरिंग रिले और निरर्थक इंटरलॉकिंग स्विच को जोड़ती है। रिले ग्रिड के वोल्टेज और आवृत्ति की निगरानी करता है, और जब विचलन सहनशीलता से अधिक हो जाता है, तो यह एक निर्दिष्ट समय के भीतर (अक्सर 0.2 सेकंड के भीतर) ग्रिड से पीवी सिस्टम को डिस्कनेक्ट कर देता है। इंटरलॉकिंग स्विचों को व्यवस्थित किया जाता है ताकि श्रृंखला में दो स्विचिंग तत्व दोष सुरक्षा सुनिश्चित करें - यदि एक विफल हो जाता है, तो दूसरा अभी भी वियोग सुनिश्चित करता है। स्विचिंग डिवाइस सही संचालन सुनिश्चित करते हुए मॉनिटरिंग रिले को स्टेटस भी फीड करते हैं।

3. उपयोग में आने वाले उपकरण/रिले,
ज़ीहल जैसे जर्मन निर्माता इन मानकों के अनुरूप सुरक्षा रिले का उत्पादन करते हैं। उदाहरण के लिए, UFR1001E और UFR1002IP डिवाइस VDE-AR-N 4105:2018-11 और VDE-AR-N 4110:2018-11 की आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, वोल्टेज, आवृत्ति, वेक्टर शिफ्ट और आवृत्ति के परिवर्तन की दर (ROCOF) की निगरानी करते हैं।

इन रिले का उपयोग उत्पादन संयंत्रों (सौर, जल, पवन) में किया जाता है और महत्वपूर्ण कार्यक्षमताएं प्रदान करते हैं: असामान्य ग्रिड स्थितियों का पता लगाना, सुरक्षित वियोग, रिमोट कंट्रोल/स्टैंडबाय, दोषों का प्रदर्शन और लॉगिंग। ज़ीहल रिले को एकल-दोष-सुरक्षित होने के लिए डिज़ाइन किया गया है (यानी, यदि एक घटक विफल हो जाता है, तो सुरक्षा सुविधा अभी भी काम करती है), जो जर्मन ग्रिड नियमों के तहत एक आवश्यकता है।

रिले सुरक्षा द्वारा समस्याओं का समाधान

इन अनुप्रयोगों से, हम समस्याओं की कई श्रेणियां देख सकते हैं जिनमें रिले सुरक्षा उपकरण मदद करते हैं

ग्रिड स्थिरता और सुरक्षा
नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत परिवर्तनशील हैं; पीढ़ी में अचानक परिवर्तन (उदाहरण के लिए पीवी पर बादल या हवा की गति में गिरावट के कारण) आवृत्ति और वोल्टेज में उतार-चढ़ाव का कारण बन सकता है। यदि प्रबंधित नहीं किया गया, तो ये उतार-चढ़ाव व्यापक ग्रिड को फैला और अस्थिर कर सकते हैं। रिले यह सुनिश्चित करते हैं कि जब पैरामीटर सुरक्षित सहनशीलता से अधिक हो जाते हैं तो उत्पादन संयंत्र डिस्कनेक्ट हो जाते हैं, जिससे संयंत्र और नेटवर्क दोनों की सुरक्षा होती है।

आइलैंडिंग को रोकना रखरखाव कर्मचारियों के लिए खतरनाक है और इससे उपकरण को नुकसान हो सकता है।
आइलैंडिंग (ग्रिड के डिस्कनेक्ट होने पर भी चालू रहने वाली एक पीढ़ी इकाई) सही पहचान (वोल्टेज हानि, आवृत्ति बहाव, वेक्टर शिफ्ट इत्यादि) के साथ सुरक्षा रिले यह सुनिश्चित करते हैं कि जब ग्रिड कनेक्शन खो जाता है या दोष उत्पन्न होता है, तो पीढ़ी सुरक्षित रूप से बंद हो जाती है। एनए सुरक्षा व्यवस्था में सौर प्रणालियों में द्वीप-विरोधी सुरक्षा शामिल करना आवश्यक है।

ग्रिड कोड और कानूनी आवश्यकताओं का अनुपालन
जर्मनी में VDE-AR-N 4105 / 4110 जैसे नियामक मानक विशिष्ट सुरक्षा, सुरक्षा और प्रदर्शन आवश्यकताओं को लागू करते हैं। ऑपरेटरों को सही सेटिंग्स के साथ इन मानकों के लिए प्रमाणित रिले का उपयोग करना चाहिए। अनुपालन कानूनी दंड से बचाता है और यह सुनिश्चित करता है कि पौधे जुड़े रह सकें और पारिश्रमिक पा सकें। VDE कोड को पूरा करने के लिए हाइड्रो कंपनी द्वारा ABB के CM-UFD.M31 को अपनाने का मामला एक उदाहरण है।

दोष का पता लगाना और तेजी से वियोग करना,
घटकों की क्षति को रोकने और कैस्केडिंग विफलताओं को रोकने के लिए लाइनों, ओवर-वोल्टेज, अंडर-वोल्टेज, ओवर-फ़्रीक्वेंसी, या कम-फ़्रीक्वेंसी स्थितियों में दोषों का तुरंत पता लगाया जाना चाहिए। रिले दोषपूर्ण भागों को अलग करने के लिए तेजी से पता लगाने और सक्रियण (स्विच ऑफ) प्रदान करते हैं।

बिजली और ग्रिड एकीकरण की गुणवत्ता
जैसे-जैसे नवीकरणीय ऊर्जा बढ़ती है, बिजली की गुणवत्ता (वोल्टेज में उतार-चढ़ाव, झिलमिलाहट, हार्मोनिक्स) और सुसंगतता (चरण, आवृत्ति) अधिक चुनौतीपूर्ण हो जाती है। सुरक्षा रिले सभी उपयोगकर्ताओं के लिए स्वीकार्य बिजली की गुणवत्ता बनाए रखने वाली सीमाओं की निगरानी और उन्हें लागू करने में मदद करते हैं। वे वेक्टर शिफ्ट (असामान्य चरण संबंधों का पता लगाने के लिए) और आरओसीओएफ (आवृत्ति के परिवर्तन की दर) जैसे कार्यों का भी समर्थन करते हैं, जो बड़ी मात्रा में वितरित पीढ़ी ऑनलाइन होने पर स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण हैं।

चर्चा/सीखा गया सबक

डिवाइस की उपयोगिता मायने रखती है: जर्मनी में वास्तविक दुनिया के मामले से पता चलता है कि जिन रिले को कॉन्फ़िगर करना आसान है, स्पष्ट डिस्प्ले और सरल सेटअप प्रक्रियाओं के साथ, उनके ठीक से स्थापित और बनाए रखने की अधिक संभावना है। पनबिजली संयंत्र संचालक ने विन्यास और परिशुद्धता में आसानी के लिए बजट बनाया।

अतिरेक और दोष-सुरक्षा: श्रृंखला में दो स्वतंत्र स्विचिंग तत्व, स्विच स्थिति की निगरानी, ​​दोहरे चैनल रिले, असफल-सुरक्षित डिजाइन न केवल अच्छी विशेषताएं हैं बल्कि कई जर्मन ग्रिड कोड में नियामक आवश्यकताएं हैं।

सीमाएँ और समय: वोल्टेज/आवृत्ति सीमा, डिस्कनेक्शन से पहले देरी, स्विचिंग क्षमता आदि जैसी सेटिंग्स को स्थानीय ग्रिड ऑपरेटर आवश्यकताओं के अनुरूप बनाया जाना चाहिए। जर्मन नियम समय सीमा को परिभाषित करते हैं (वोल्टेज/आवृत्ति सीमा से बाहर होने पर जनरेटर को कितनी जल्दी डिस्कनेक्ट करना चाहिए)। रिले की संवेदनशीलता, सटीकता और गति निर्णायक हैं।

मानक विकास: VDE-AR-N 4105 और 4110 मानक विकसित हो गए हैं। निर्माताओं और ऑपरेटरों को संशोधन करते रहना चाहिए। सुरक्षा रिले अक्सर इन मानकों के वर्तमान संस्करणों के लिए पूर्व निर्धारित सीमा मान प्रदान करते हैं।

निष्कर्ष

रिले सुरक्षा उपकरण नवीकरणीय और वितरित ऊर्जा स्रोतों के सुरक्षित, अनुपालन और स्थिर एकीकरण की आधारशिला हैं। नियामक मानकों (वीडीई-एआर-एन 4105/4110) के प्रवर्तन के माध्यम से, उन्नत रिले उपकरणों (एबीबी, ज़ीहल इत्यादि) की तैनाती, और जलविद्युत और सौर पीवी प्रणालियों में वास्तविक केस वर्क, रिले प्रमुख मुद्दों को संबोधित करते हैं:

असुरक्षित वोल्टेज/आवृत्ति स्थितियों में डिस्कनेक्ट करना

द्वीपसमूहीकरण को रोकना

उपकरण और ग्रिड स्थिरता की सुरक्षा करना

अनुपालन सुनिश्चित करना और दंड से बचना

जैसे-जैसे जर्मनी का ऊर्जा परिवर्तन ('एनर्जीवेंडे') जारी है, अधिक विकेन्द्रीकृत उत्पादन, ऊर्जा भंडारण, माइक्रोग्रिड और स्मार्ट ग्रिड के साथ, सुरक्षा रिले का महत्व बढ़ेगा - न केवल सुरक्षा और विनियमन के लिए, बल्कि विश्वसनीयता, लचीलापन और लचीले संचालन के प्रवर्तक के रूप में भी।