ریلے پروٹیکشن ڈیوائس کرنٹ ٹرانسفارمر

ریلے پروٹیکشن فیلڈ

موجودہ ٹرانسفارمر (CTs) فیکٹریوں میں حفاظتی ریلے کو سگنل فیڈ کرتا ہے۔ جب غیر معمولی کرنٹ لگتے ہیں تو، ٹرپ بریکرز کو ریلے کرتا ہے، موٹر کے جل جانے اور مہنگے سامان کو پہنچنے والے نقصان کو روکتا ہے۔

ریلے پروٹیکشن ڈیوائسز (تحفظ ریلے) بجلی کی پیداوار اور تقسیم کے نظام کے استحکام، حفاظت اور ریگولیٹری تعمیل کو یقینی بنانے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ قابل تجدید توانائی کی تعیناتی، تقسیم شدہ جنریشن، اور سخت گرڈ کوڈز کے ساتھ، ریلے فالٹ کا پتہ لگانے، گرڈ کے منقطع ہونے، فریکوئنسی اور وولٹیج کے نفاذ، اور مجموعی نظام کی وشوسنییتا کے لیے مرکزی حیثیت رکھتے ہیں۔

ریگولیٹری / معیارات کا سیاق و سباق

جنریشن سسٹمز کے گرڈ کنکشن کے لیے جرمنی کے ضوابط پروٹیکشن ریلے کے لیے قانونی تقاضے طے کرتے ہیں۔ دو اہم تکنیکی کنکشن کے اصول ہیں:

VDE-AR-N 4105: کم وولٹیج کنکشن (≤100 kW، <1,000 V AC) کو کنٹرول کرتا ہے۔

VDE-AR-N 4110: درمیانے وولٹیج کنکشن کے لیے (>100 kW یا ≥1,000 V AC)۔

دونوں صورتوں میں، وولٹیج، فریکوئنسی، بندش، اور متعلقہ مظاہر کی نگرانی کے لیے گرڈ فیڈنگ یا گرڈ نیٹ ورک پروٹیکشن ریلے کی ضرورت ہوتی ہے۔ حد سے باہر یا غیر محفوظ حالات میں جنریٹرز کو منقطع کرنا؛ اور جزیرے کو روکنے کے لیے (یعنی، گرڈ کے کسی حصے کو غیر ارادی طور پر الگ کرنا)۔

کلیدی درخواستیں / کیس اسٹڈیز

1. ہائیڈرو الیکٹرک پلانٹس اور تقسیم شدہ جنریشن
ایک ٹھوس کیس Lukas Anlagenbau GmbH ہے، باویریا میں ایک کمپنی، جو بہت سے ہائیڈرو الیکٹرک پاور پلانٹس چلاتی ہے (5 کلو واٹ سے 10 میگاواٹ تک کی صلاحیت)۔ VDE-AR-N 4105 ریگولیشن (اور اس کی نظرثانی) کی وجہ سے، اس کے پودوں کو گرڈ فیڈنگ مانیٹرنگ کے تقاضوں کی تعمیل کرنی چاہیے: اوور-/ انڈر-وولٹیج، اوور-/ کم فریکوئنسی کا پتہ لگانا، اور پیرامیٹرز کے انحراف ہونے پر رد عمل ظاہر کرنا۔

ان مطالبات کو پورا کرنے کے لیے، Lukas Anlagenbau نے 60 سے زیادہ ہائیڈرو الیکٹرک پلانٹس میں ABB کے CM-UFD.M31 گرڈ فیڈنگ مانیٹرنگ ریلے کو تعینات کیا ہے۔ یہ ریلے متعلقہ پیرامیٹرز کی مسلسل نگرانی کرتا ہے اور حد سے تجاوز کرنے پر انٹرفیس سوئچ (پلانٹ کو پبلک گرڈ سے منقطع کرتا ہے) کو ٹرپ کرتا ہے۔ یہ آلہ خرابی کے پیغامات بھی دکھاتا ہے، درست حد (تعدد اور وولٹیج) کو سپورٹ کرتا ہے، اور اچھی استعمال کی پیشکش کرتا ہے (DIN-ریل کی تنصیب، پڑھنے کے قابل ڈسپلے)۔

یہ کیس واضح کرتا ہے کہ کس طرح ریلے پروٹیکشن آپریشنل سیفٹی اور ریگولیٹری تعمیل دونوں کو یقینی بناتا ہے، جبکہ تقسیم شدہ نسل کو گرڈ میں حصہ لینے کی اجازت دیتا ہے۔

2. سولر فوٹوولٹک سسٹمز اور 'NA تحفظ'
ایک اور اہم مثال شمسی پی وی کی تعیناتی ہے، خاص طور پر کم وولٹیج کے شعبے میں۔ VDE-AR-N 4105 کے تحت، تقریباً 30 kW اور 135 kW کے درمیان کسی بھی جنریشن پلانٹ میں نیٹ ورک اور سسٹم پروٹیکشن (NA پروٹیکشن) نصب ہونا ضروری ہے۔

NA پروٹیکشن مانیٹرنگ ریلے اور بے کار انٹر لاکنگ سوئچز کو یکجا کرتا ہے۔ ریلے گرڈ کے وولٹیج اور فریکوئنسی کی نگرانی کرتا ہے، اور جب انحراف برداشت سے تجاوز کر جاتا ہے، تو یہ ایک مخصوص وقت (اکثر 0.2 سیکنڈ کے اندر) کے اندر PV سسٹم کو گرڈ سے منقطع کر دیتا ہے۔ انٹرلاکنگ سوئچز کو ترتیب دیا گیا ہے تاکہ سیریز میں دو سوئچنگ عناصر غلطی کی حفاظت کو یقینی بناتے ہیں — اگر ایک ناکام ہوجاتا ہے، تو دوسرا اب بھی منقطع ہونے کو یقینی بناتا ہے۔ سوئچنگ ڈیوائسز بھی درست آپریشن کو یقینی بناتے ہوئے، مانیٹرنگ ریلے کو سٹیٹس کو فیڈ بیک کرتی ہیں۔

3. استعمال میں ڈیوائسز/ریلے
جرمن مینوفیکچررز جیسے زیہل ان معیارات کے مطابق حفاظتی ریلے تیار کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، UFR1001E اور UFR1002IP ڈیوائسز VDE-AR-N 4105:2018-11 اور VDE-AR-N 4110:2018-11 کے تقاضوں کو پورا کرتے ہوئے وولٹیج، فریکوئنسی، ویکٹر شفٹ، اور تعدد کی تبدیلی کی شرح (ROCOF) کی نگرانی کرتے ہیں۔

یہ ریلے جنریشن پلانٹس (سولر، ہائیڈرو، ونڈ) میں استعمال ہوتے ہیں اور اہم افعال فراہم کرتے ہیں: گرڈ کے غیر معمولی حالات کا پتہ لگانا، محفوظ منقطع ہونا، ریموٹ کنٹرول/اسٹینڈ بائی، ڈسپلے اور فالٹس کی لاگنگ۔ زیہل ریلے کو سنگل فالٹ سیف کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے (یعنی، اگر ایک جزو ناکام ہوجاتا ہے، تو سیفٹی فیچر اب بھی کام کرتا ہے)، جو جرمن گرڈ قوانین کے تحت ایک ضرورت ہے۔

ریلے پروٹیکشن کے ذریعے حل کیے گئے مسائل

ان ایپلی کیشنز سے، ہم ریلے پروٹیکشن ڈیوائسز میں مدد کرنے والے مسائل کے کئی زمرے دیکھ سکتے ہیں۔

گرڈ استحکام اور حفاظت
قابل تجدید توانائی کے ذرائع متغیر ہیں۔ نسل میں اچانک تبدیلیاں (مثال کے طور پر پی وی پر بادلوں کی وجہ سے یا ہوا کی رفتار میں کمی) تعدد اور وولٹیج کے اتار چڑھاو کا سبب بن سکتی ہے۔ اگر انتظام نہ کیا جائے تو یہ اتار چڑھاؤ وسیع تر گرڈ کو پھیلا اور غیر مستحکم کر سکتے ہیں۔ ریلے اس بات کو یقینی بناتے ہیں کہ جنریشن پلانٹس منقطع ہو جائیں جب پیرامیٹرز محفوظ رواداری سے بڑھ جائیں، پلانٹ اور نیٹ ورک دونوں کی حفاظت کرتے ہیں۔

آئی لینڈنگ آئی لینڈنگ کو روکنا
(گرڈ کے منقطع ہونے پر ایک جنریشن یونٹ کو چلانا) دیکھ بھال کرنے والے عملے کے لیے خطرناک ہے اور سامان کو نقصان پہنچا سکتا ہے۔ درست پتہ لگانے والے پروٹیکشن ریلے (وولٹیج کا نقصان، فریکوئنسی ڈرفٹ، ویکٹر شفٹ، وغیرہ) اس بات کو یقینی بناتے ہیں کہ جب گرڈ کنکشن کھو جائے یا خرابیاں پیدا ہو جائیں، جنریشن کو محفوظ طریقے سے بند کر دیا جاتا ہے۔ NA پروٹیکشن رجیم میں سولر سسٹمز کو اینٹی آئی لینڈنگ پروٹیکشن شامل کرنے کی ضرورت ہے۔

گرڈ کوڈز اور قانونی تقاضوں کے ساتھ تعمیل
ریگولیٹری معیارات جیسے VDE-AR-N 4105/4110 جرمنی میں مخصوص تحفظ، حفاظت اور کارکردگی کے تقاضے عائد کرتے ہیں۔ آپریٹرز کو صحیح ترتیبات کے ساتھ ان معیارات کے لیے تصدیق شدہ ریلے استعمال کرنا چاہیے۔ تعمیل قانونی جرمانے سے گریز کرتی ہے اور اس بات کو یقینی بناتی ہے کہ پودے جڑے رہ سکتے ہیں اور معاوضہ مل سکتے ہیں۔ ہائیڈرو کمپنی کا VDE کوڈ کو پورا کرنے کے لیے ABB کے CM-UFD.M31 کو اپنانا ایک مثال ہے۔

فالٹ ڈٹیکشن اور فاسٹ کنکشن
لائنوں، اوور وولٹیج، انڈر وولٹیج، اوور فریکوئنسی، یا کم فریکوئنسی حالات میں خرابیوں کا فوری پتہ لگانا ضروری ہے تاکہ اجزاء کو پہنچنے والے نقصان کو روکا جا سکے اور جھرن کی ناکامی کو روکا جا سکے۔ ریلے ناقص پرزوں کو الگ کرنے کے لیے اس تیزی سے پتہ لگانے اور عمل کرنے (سوئچ آف کرنا) فراہم کرتے ہیں۔

پاور اور گرڈ انٹیگریشن کا معیار
جیسے جیسے قابل تجدید توانائی میں اضافہ ہوتا ہے، پاور کوالٹی (وولٹیج کا اتار چڑھاؤ، فلکر، ہارمونکس) اور ہم آہنگی (فیز، فریکوئنسی) زیادہ چیلنجنگ ہو جاتے ہیں۔ پروٹیکشن ریلے تمام صارفین کے لیے قابل قبول پاور کوالٹی کو برقرار رکھنے والی حدود کی نگرانی اور ان کو نافذ کرنے میں مدد کرتے ہیں۔ وہ ویکٹر شفٹ (غیر معمولی مرحلے کے تعلقات کا پتہ لگانے کے لیے) اور ROCOF (فریکوئنسی کی تبدیلی کی شرح) جیسے افعال کی بھی حمایت کرتے ہیں، جو اس وقت استحکام کے لیے اہم ہوتے ہیں جب بڑی مقدار میں تقسیم شدہ نسل آن لائن ہوتی ہے۔

بحث / سبق سیکھا۔

ڈیوائس کے استعمال کے معاملات: جرمنی میں حقیقی دنیا کے معاملے سے پتہ چلتا ہے کہ واضح ڈسپلے اور سادہ سیٹ اپ کے عمل کے ساتھ، ریلے جو ترتیب دینے میں آسان ہیں، مناسب طریقے سے انسٹال اور برقرار رکھنے کے امکانات بہت زیادہ ہیں۔ ہائیڈرو الیکٹرک پلانٹ آپریٹر نے ترتیب میں آسانی اور درستگی کے لیے بجٹ بنایا۔

بے کار اور فالٹ سیفٹی: سیریز میں دو آزاد سوئچنگ عناصر، سوئچ پوزیشنز کی نگرانی، ڈوئل چینل ریلے، فیل سیف ڈیزائن نہ صرف اچھی خصوصیات ہیں بلکہ بہت سے جرمن گرڈ کوڈز میں ریگولیٹری تقاضے ہیں۔

حد اور وقت: سیٹنگز جیسے وولٹیج/فریکوئنسی کی حدیں، منقطع ہونے سے پہلے تاخیر، سوئچنگ کی صلاحیتیں، وغیرہ کو مقامی گرڈ آپریٹر کی ضروریات کے مطابق بنایا جانا چاہیے۔ جرمن قوانین وقت کی حدود کی وضاحت کرتے ہیں (وولٹیج/فریکوئنسی حد سے باہر ہونے پر جنریٹر کو کتنی جلدی منقطع ہونا چاہیے)۔ ریلے کی حساسیت، درستگی اور رفتار فیصلہ کن ہے۔

معیاری ارتقاء: VDE-AR-N 4105 اور 4110 معیارات تیار ہو چکے ہیں۔ مینوفیکچررز اور آپریٹرز کو نظرثانی کے ساتھ رہنا چاہیے۔ پروٹیکشن ریلے اکثر ان معیارات کے موجودہ ورژن کے لیے پہلے سے طے شدہ حد کی قدریں فراہم کرتے ہیں۔

نتیجہ

ریلے پروٹیکشن ڈیوائسز قابل تجدید اور تقسیم شدہ توانائی کے ذرائع کے محفوظ، مطابقت پذیر اور مستحکم انضمام کا سنگ بنیاد ہیں۔ ریگولیٹری معیارات (VDE-AR-N 4105/4110) کے نفاذ کے ذریعے، جدید ریلے ڈیوائسز (ABB، Ziehl وغیرہ) کی تعیناتی، اور ہائیڈرو الیکٹرک اور سولر پی وی سسٹمز میں حقیقی کام کے ذریعے، ریلے اہم مسائل کو حل کرتے ہیں:

غیر محفوظ وولٹیج/فریکوئنسی حالات میں رابطہ منقطع کرنا

جزیرے کی روک تھام

سامان اور گرڈ استحکام کی حفاظت

تعمیل کو یقینی بنانا اور جرمانے سے بچنا

جیسا کہ جرمنی کی توانائی کی منتقلی ('Energiewende') جاری ہے، زیادہ وکندریقرت پیدا کرنے، توانائی کے ذخیرہ کرنے، مائیکرو گرڈز، اور سمارٹ گرڈز کے ساتھ، تحفظ کے ریلے کی اہمیت بڑھے گی—نہ صرف حفاظت اور ضابطے کے لیے، بلکہ قابل اعتماد، لچک، اور لچکدار آپریشن کے لیے بھی۔