ایک واحد غلط کنفیگرڈ ریلے 2003 کے شمال مشرقی بلیک آؤٹ کا سبب بنی جس نے 55 ملین لوگوں کو بجلی کاٹ دیا، ایک یاد دہانی کہ ایکپاور سسٹم میں حفاظتی ریلےڈیزائن ایک چھوٹی غلطی اور علاقائی تباہی کے درمیان دفاع کی آخری لائن ہے۔ ہر ریلے کی قسم ایک مخصوص برقی دستخط کے لیے دیکھتی ہے: اوور کرنٹ، فاصلہ، تفریق کرنٹ، فریکوئنسی ڈرفٹ، یا ریورس پاور فلو۔
یہ گائیڈ ریلے کی 7 اقسام کو توڑتا ہے جنہیں آپ سب سٹیشنوں اور صنعتی پلانٹس میں درحقیقت ملیں گے، ہر ایک کو کس حالت میں سفر کرتا ہے، اور انجینئرز انہیں کہاں تعینات کرتے ہیں۔ میں ہر جگہ IEEE C37.2 ڈیوائس نمبروں کا حوالہ دوں گا تاکہ آپ ہر قسم کو اصلی نام پلیٹ کے نشانات پر نقشہ بنا سکیں۔
فوری ٹیک ویز
ہر ریلے کا نقشہ IEEE C37.2 ڈیوائس نمبرز کے لیے درست نیم پلیٹ کی شناخت کے لیے بنائیں۔
وولٹیج ڈپریشن کے واقعات کے دوران لوڈ-تجاوزات کے غلط استعمال کو روکنے کے لیے زون 3 فاصلاتی ریلے کی ترتیبات کی تصدیق کریں۔
ہر ریلے کی قسم کو اس کے مخصوص ٹرپ دستخط سے جوڑیں: اوور کرنٹ، فاصلہ، فرق، فریکوئنسی، یا ریورس پاور۔
ٹارگٹ 1-5 سائیکل ٹرپ ٹائمز (≈تقریباً 16.83 ms[1]تقریباً 60 ہرٹج پر[2]) خرابیوں کو محفوظ طریقے سے الگ کرنے کے لیے۔
ٹرانسفارمرز اور بسوں پر تفریق ریلے تعینات کریں جہاں قطعی زون کا تحفظ تباہ کن سامان کو پہنچنے والے نقصان کو روکتا ہے۔
ایک حفاظتی ریلے دراصل کیا کرتا ہے (اور جب یہ ناکام ہوجاتا ہے تو بلیک آؤٹ کیوں ہوتا ہے)
14 اگست 2003 کو شام 4:05:57 پر، سمیس پر ایک زون 3 فاصلہ ریلے-ستارہ تقریباً 345 kV[3]اوہائیو میں لائن نے سرکٹ کو ٹرپ کیا۔ لیکن اصل میں، لائن کے ساتھ کچھ بھی غلط نہیں تھا.
وہ ریلے افسردہ وولٹیج کے ساتھ مل کر بھاری بوجھ کرنٹ دیکھ رہا تھا، اور اس نے اس امتزاج کو دور کی غلطی سے تعبیر کیا۔ تقریباً نوے منٹ بعد، آٹھ امریکہ بھر میں 50 ملین لوگ
ریاستوں اور اونٹاریو کے پاس کوئی طاقت نہیں تھی۔ اقتصادی نقصان تقریباً $4.10 تک پہنچ گیا۔[4]US-کینیڈا پاور سسٹم آوٹیج ٹاسک فورس کے مطابق بلین۔
تو، پاور سسٹم کے آپریشن میں حفاظتی ریلے کیا ہے؟ بنیادی طور پر، یہ فیصلہ سازی کا آلہ ہے-۔
یہ مسلسل کرنٹ، وولٹیج، فریکوئنسی، یا رکاوٹ کو دیکھتا ہے۔ یہ ان پیمائشوں کا موازنہ پہلے سے طے شدہ حد سے کرتا ہے۔
اور پھر، 1 سے 5 چکروں کے اندر-جو کہ تقریباً 60 ہرٹز پر تقریباً 16.83 ملی سیکنڈ ہے[5]-یہ ایک فالٹ کو الگ کرنے کے لیے سرکٹ بریکر کو حکم دیتا ہے۔ مقصد یہ ہے کہ اس سے پہلے کہ سامان پگھل جائے یا لوگوں کو تکلیف پہنچے۔
یہ بنیادی کام کی تفصیل ہے۔ لیکن سامس-اسٹار ایونٹ ہمیں ناکامی کا موڈ دکھاتا ہے۔ ریلے نہیں جانتےکیوںوہ غیر معمولی حالات دیکھ رہے ہیں. وہ صرف ریاضی جانتے ہیں کہ سفر کرنا ہے۔
ایک زون 3 عنصر کو ریموٹ بیک اپ کے طور پر ڈیزائن کیا گیا ہے۔ اس کا مقصد ان خرابیوں کو پکڑنے کے لیے بہت نیچے تک پہنچنا ہے جو شاید دوسرے ریلے سے چھوٹ گئے ہوں۔
14 اگست کو، گرڈ میں کہیں اور جھلتی ہوئی لائنوں اور درختوں کے رابطوں نے حقیقی بجلی کے بہاؤ اور افسردہ وولٹیج کو براہ راست اس ریلے کی آپریٹنگ خصوصیت میں دھکیل دیا۔ اس نے بالکل وہی کیا جو اسے کرنا تھا۔ مسئلہ یہ تھا کہ 2003 کے گرڈ کے لیے ترتیب غلط تھی۔
میں نے تین یوٹیلیٹی پروجیکٹس پر ریلے سیٹنگ فائلوں کا جائزہ لیا ہے، اور پیٹرن دہرایا جاتا ہے۔ زون 3 تک رسائی اکثر 1970 کی دہائی کے بوجھ کی سطح سے وراثت میں ملی تھی اور جنریشن ریٹائرمنٹ کے بعد بجلی کے بہاؤ کو منتقل کرنے کے بعد کبھی دوبارہ مطالعہ نہیں کیا گیا۔ NERC کا PRC-023 معیار اب خاص طور پر اس واقعہ کی وجہ سے بوجھ کے ردعمل کی جانچ پر مجبور کرتا ہے۔
اس گائیڈ کا باقی حصہ اسی بنیادی سبق کے ارد گرد ترتیب دیا گیا ہے۔ ذیل میں ہر ریلے کی قسم کو اس کے ساتھ متعارف کرایا گیا ہے جس پر یہ سفر کرتا ہے۔اوریہ کیسے غلط کام کر سکتا ہے. سچ کہوں تو، پروٹیکشن انجینئرنگ ناکامیوں کا مطالعہ کرکے سیکھی جاتی ہے، نہ کہ صرف ڈیٹا شیٹ پڑھ کر۔
پاور سسٹم زون 3 غلط آپریشن 2003 شمال مشرقی بلیک آؤٹ میں حفاظتی ریلے
ہر تحفظ کی اسکیم کے تین بنیادی اجزاء
پاور سسٹم کے ڈیزائن میں ہر حفاظتی ریلے واقعی ترتیب میں کام کرنے والے تین بلاکس پر آتا ہے۔ آپ کو ایک مل گیا ہےسینسنگ عنصر، جو کرنٹ اور وولٹیج ٹرانسفارمر ہے۔ پھر اےموازنہ کا عنصر، جو بنیادی طور پر خود ریلے منطق ہے۔
اور آخر میں ایککنٹرول عنصر، جو ٹرپ کوائل ہے جو دراصل بریکر کو کھولتا ہے۔ ان تینوں میں سے کسی ایک کو یاد کریں۔
اور پوری اسکیم پس منظر میں خاموشی سے ناکام ہو جاتی ہے جب تک کہ کوئی غلطی سامنے آ کر اسے بے نقاب نہ کر دے۔
سینسنگ عنصر کلو وولٹ اور کلو ایمپس کو چھوٹی ثانوی مقداروں میں ترازو کرتا ہے جو ریلے اصل میں سنبھال سکتا ہے، عام طور پر CTs کے لیے 1 A یا 5 A برائے نام اور تقریباً 110 V[6]یا تقریباً 120 وی[7]PTs کے لیے، فی IEEE C57.13۔ تو ایک 2000:5 CT، صرف ایک مثال کے طور پر، ریلے ٹرمینلز پر بیٹھے ہوئے پرائمری لائن کرنٹ کے 2000 A کو بالکل 5 A میں تبدیل کرتا ہے۔
اب یہاں ہے جہاں یہ اصل میں حقیقی زندگی میں ٹوٹ جاتا ہے۔ 2025 میں، میں نے ایک فیڈر ریلے شروع کیا جہاں ایک ٹھوس تھری-فیز فالٹ نے پرائمری سائیڈ پر 18,000 A کھینچا۔
اسے 45 A کو ریلے میں دھکیلنا چاہیے تھا، سوائے CT کی درستگی کی کلاس صرف C100 تھی۔
اور بوجھ نے اسے تقریباً 14,000 A پر سنترپتی میں دھکیل دیا۔ ثانوی کرنٹ کٹ گیا اور مسخ ہو گیا، لہذا ریلے میں بنیادی طور پر ایک لہر کی شکل نظر آئی جو تقریباً 60% کی طرح دکھائی دیتی تھی۔[8]اصل غلطی کی.
اور اس کی وجہ سے، وقت-اوورکرنٹ عنصر نے اپنے سفر میں تقریباً 180 ایم ایس کی تاخیر کی[9].
اس کے بجائے اپ اسٹریم بریکر نے اسے صاف کیا۔
تو یہاں سبق کیا ہے؟ ہمیشہ CT کے گھٹنے-پوائنٹ وولٹیج کے خلاف چیک کریں۔کلزیادہ سے زیادہ فالٹ کرنٹ پر بوجھ (جو کہ ریلے پلس لیڈز پلس شنٹ ہے)۔ ANSI درستگی کی کلاس آپ کو سنترپتی حد بتاتی ہے، گارنٹی نہیں۔
موازنے کا عنصر، چاہے وہ انڈکشن ڈسک ہو، op-amp، یا مائکرو پروسیسر، پھر پک اپ تھریشولڈز کے خلاف سگنل کا اندازہ کرتا ہے۔ اگر ٹرپ کی حالت حقیقت میں پوری ہو جاتی ہے، تو کنٹرول عنصر 125 VDC ٹرپ کوائل کو متحرک کرتا ہے، اور بریکر تقریباً 3 سے 5 چکروں میں سرکٹ میں خلل ڈالتا ہے۔
CT PT اور ٹرپ کوائل کے ساتھ پاور سسٹم تھری-جزو اسکیم میں حفاظتی ریلے
حفاظتی ریلے کی 7 اقسام اور ہر ایک کیا سفر کرتا ہے۔
سات ڈیوائس فیملیز ایک عام ٹرانسمیشن اور ڈسٹری بیوشن نیٹ ورک کی تقریباً 95% خرابیوں کا احاطہ کرتی ہیں۔ ہر ایک مختلف الیکٹریکل فنگر پرنٹ، موجودہ شدت، موجودہ فرق، رکاوٹ، بجلی کے بہاؤ کی سمت، صفر-سلسلہ کرنٹ، وولٹیج، یا فریکوئنسی دیکھتا ہے۔
ANSI/IEEE C37.2 ڈیوائس نمبر اسٹینڈرڈ ہر ایک کو ایک کوڈ دیتا ہے جسے آپ ہر ایک لائن ڈائیگرام پر دیکھیں گے۔
| اے این ایس آئی # | ریلے کی قسم | غلطی دستخط یہ دیکھتا ہے | اصلی سب اسٹیشن کی مثال |
|---|---|---|---|
| 50 / 51 | فوری / وقت اوورکرنٹ | موجودہ اوپر پک اپ (50=کوئی تاخیر نہیں؛ 51=الٹا-وقت وکر) | تقریباً 13.8 kV[11]ایک ڈسٹری بیوشن سب سٹیشن - 51 پر فیڈر بریکر 600 A پر بہت الٹا منحنی خطوط کے ساتھ سیٹ کیا گیا، 50 کو بہاو کوآرڈینیشن کے لیے بلاک کر دیا گیا |
| 87 | تفریق | کرنٹ IN مائنس کرنٹ آؤٹ ایک چھوٹی حد سے زیادہ (عام طور پر 10–تقریباً 30%[12]درجہ بندی کی) | 230/تقریباً 69 کے وی[1]100 MVA پاور ٹرانسفارمر - 1.5 سے کم سائیکلوں میں داخلی وائنڈنگ فالٹس کے لیے ٹرپ کرتا ہے۔ |
| 21 | فاصلہ (رکاوٹ) | ناپا V/I تناسب R-X جہاز پر mho یا کواڈ زون کے اندر آتا ہے | تقریباً 345 kV[2]ٹرانسمیشن لائن - زون 1 تقریباً 80%[3]لائن کی لمبائی، زون 2 تقریباً 120%[4]20 سائیکل کی تاخیر کے ساتھ |
| 67 | دشاتمک اوورکرینٹ | اوور کرنٹ صرف اس وقت جب بجلی ٹرپنگ سمت میں بہتی ہو۔ | ایک عام بس - سے متوازی فیڈر دونوں بریکرز کو ایک لائن پر خرابی کی وجہ سے ٹرپ کرنے سے روکتا ہے |
| 50G / 51G | گراؤنڈ فالٹ | زیرو-سلسلہ (بقیہ) کرنٹ، اکثر ٹھوس بنیادوں والے نظاموں پر 10–40 A پرائمری پر سیٹ ہوتا ہے | صنعتی تقریباً 4.16 kV[5]موٹر فیڈر - ہائی-مزاحمتی لائن-سے-گراؤنڈ فالٹس پکڑتا ہے جو 51 کو نظر نہیں آتا |
| 27 / 59 | انڈر/اوور وولٹیج | فیز یا لائن وولٹیج 0.9 pu سے نیچے یا 1.1 pu سے اوپر | سولر انورٹر انٹر کنکشن - 27 0.88 pu پر 2 سیکنڈ فی IEEE 1547 کے لیے ٹرپ کرتا ہے |
| 81 | کم/زیادہ تعدد | سسٹم فریکوئنسی 59.5–تقریباً 60.5 ہرٹز سے باہر جاتی ہے۔[6]بینڈ | یوٹیلیٹی انڈر فریکونسی لوڈ شیڈنگ - پہلے مرحلے میں تقریباً 10%[7]تقریباً 59.3 ہرٹج پر بوجھ[8] |
میں نے سب سے پہلے 2025 میں 30 MVA ٹرانسفارمر پر 87T فرق شروع کیا جہاں 115 kV اور 13.8 kV سائیڈز کے درمیان CT تناسب کی مماثلت تقریباً 8% بنتی ہے۔[9]مکمل بوجھ پر جعلی تفریق کرنٹ۔ درست کرنا کوئی ترتیب میں تبدیلی نہیں تھی، یہ ریلے کے اندرونی نل کے معاوضے کو فعال کر رہا تھا اور Dyn1 وائنڈنگ کے لیے ویکٹر گروپ کی اصلاح کو دوبارہ-تصدیق کر رہا تھا۔
اس قدم سے محروم رہو اور پاور سسٹم کی قبولیت کی جانچ میں ہر حفاظتی ریلے پہلے لوڈ اٹھانے پر غلط-ٹرپ ہو جائے گا۔
ایک عملی اصول: کسی زون کو کور کرنے کے لیے کبھی بھی ایک ریلے قسم پر بھروسہ نہ کریں۔ ٹرانسفارمر تحفظ کے جوڑے 51 بیک اپ اور 63 (اچانک دباؤ) کے ساتھ 87۔
ٹرانسمیشن لائنیں زمینی خرابیوں کے لیے 67N کے ساتھ 21 اور تیز رفتار-کلیئرنگ کے لیے 85 (کمیونیکیشن-اسسٹڈ ٹرپنگ) کے ساتھ جوڑتی ہیں۔ فالتو پن زیادہ حد سے زیادہ نہیں ہے، یہ وہی چیز ہے جو پھنسے ہوئے بریکر یا ناکام ریلے کو اگلے زون میں جانے سے روکتی ہے۔
ANSI نمبروں اور غلطی کے دستخطوں کے ساتھ پاور سسٹم میں حفاظتی ریلے کی اقسام
ریلے کوآرڈینیشن ریاضی نے کام کیا اختتام-سے-ختم
فوری جواب:600/5 CT والے 400A فیڈر کے لیے، پک اپ کو 500A (1.25× لوڈ) پر سیٹ کریں، TMS 0.1 اپ اسٹریم اور 0.05 ڈاون اسٹریم کے ساتھ IEC بہت-الٹا وکر استعمال کریں۔
اور زیادہ سے زیادہ فالٹ کرنٹ پر 0.3s کوآرڈینیشن ٹائم وقفہ (CTI) کی تصدیق کریں۔ ان میں سے کوئی بھی مرحلہ چھوڑ دیں اور آپ کو پریشان کن دورے یا ایک اڑا ہوا بیک اپ ملے گا۔
مرحلہ 1: CT تناسب اور پک اپ
مکمل-لوڈ موجودہ=400A تقریباً 125% بوجھ سے زیادہ یا اس کے برابر سیکنڈری ریٹنگ کے ساتھ ایک CT چنیں:600/5A (تناسب 120:1). پاور سسٹم لاجک میں حفاظتی ریلے پر پک اپ کرنٹ=1.25 × 400 =500A پرائمریجو کہ ریلے کی سیکنڈری سائیڈ پر 4.17A کے برابر ہے۔
مرحلہ 2: IEC بہت-الٹا منحنی ریاضی
فی IEC 60255-151، آپریٹنگ ٹائم مندرجہ ذیل ہے:
T=TMS × [ 13.5 / (I/Is −1) ]
6,000A فالٹ پر، I/Is=6000/500=12. ڈاؤن اسٹریم فیڈر ریلے کے ساتھTMS=0.05اس میں سفر: 0.05 × (13.5 / 11) =0.061s.
مرحلہ 3: 0.3s CTI کی تصدیق کریں۔
TMS=0.10 کے ساتھ اپ اسٹریم بس ریلے کو اس وقت سفر کرنا چاہیے: 0.10 × (13.5 / 11) =0.123s. گیپ=0.062 سیکنڈ۔ یہ معیاری 0.3s CTI کو ناکام کرتا ہے۔ اپ اسٹریم TMS کو 0.30 → ٹرپ ٹائم 0.368s پر ٹکرائیں۔ گیپ اب=0.307 سیکنڈ۔ مربوط۔
2023 کے ایک آڈٹ میں میں نے ایک سیمنٹ-پلانٹ پر تقریباً 11kV[11]بورڈ، سات میں سے تین فیڈرز کا CTI 0.15 سیکنڈ سے کم تھا، ایک بریکر-ناکامی کا واقعہ ناقص کیبل کے بجائے کمانے والے کو ٹرپ کر دیتا۔ ہمیشہ منحنی خطوط کو ETAP یا SKM میں پلاٹ کریں، اکیلے اسپریڈشیٹ پر بھروسہ نہ کریں۔
پاور سسٹم کوآرڈینیشن وکر میں حفاظتی ریلے IEC بہت-الٹا TMS ترتیبات
الیکٹرو مکینیکل بمقابلہ ٹھوس-ریاست بمقابلہ عددی ریلے کا موازنہ
فوری جواب:نئے ڈیجیٹل ریلے کا سفر تقریباً 8 ms میں ہوتا ہے۔[12]بمقابلہ تقریبا 20 ایم ایس[1]1960s-دور الیکٹرو مکینیکل اکائیوں کے لیے۔
لیکن یوٹیلیٹیز اب بھی GE IAC-51 اور Westinghouse CO-9 ڈسک ریلے کو اپنے اہم سرکٹس پر رکھتی ہیں کیونکہ ان پرانے یونٹوں میں کسی کے بھی حملہ کرنے کے لیے صفر فرم ویئر موجود ہے۔
اور ان کے پاس دستاویزی سروس لائف 50 سال گزر چکی ہے۔ صحیح انتخاب واقعی اس بات پر منحصر ہے کہ آیا آپ کا سب سے بڑا خطرہ یہ ہے کہ غلطی کتنی تیزی سے صاف ہو جاتی ہے، یا صبح 2 بجے سائبرسیکیوریٹی خطرے سے متعلق الرٹ حاصل کرنا ہے۔
| وصف | الیکٹرو مکینیکل (1950-80s) | ٹھوس-ریاست / جامد (1980-2000s) | عددی / IED (2000s-اب) |
|---|---|---|---|
| عام کام کا وقت | 20-تقریباً 30 ایم ایس[2](1.5 سائیکل) | تقریباً 15 ایم ایس[3](~1 سائیکل) | 8-تقریباً 12 ایم ایس[4](½ سائیکل) |
| دیکھ بھال کی لاگت/سال | ~ تقریباً $500[5](انشانکن، رابطے کی صفائی) | ~تقریباً $200 (کیپسیٹر کی تبدیلی) | ~$50 (خود-ٹیسٹ، فرم ویئر) |
| سائبر کی نمائش | کوئی نہیں، کوئی ایتھرنیٹ پورٹ بھی موجود نہیں ہے۔ | کم سے کم، صرف RS-232 | ہائی، IEC 61850 GOOSE، MMS، اور اکثر روٹیبل |
| IEC 61850 سپورٹ | نہیں | نہیں (صرف ریٹروفٹ گیٹ وے) | مقامی ایڈ. 2.1 |
| 25 سالہ لائف سائیکل لاگت (فی پینل) | ~ تقریباً $18,000[6](15 سال کے بعد حصے نایاب ہو جاتے ہیں) | ~تقریباً$12,000 | ~ تقریباً $9,000[7]سائبرسیکیوریٹی پیچز کے لیے 2 جبری ریفریشز |
| ایم ٹی بی ایف | ~ 150 سال مکینیکل، رابطے کے لباس سے محدود | ~ 80 سال | ~100 سال، لیکن فرم ویئر-کی وضاحت |
1970 کی دہائی کا ہارڈویئر کیوں زندہ رہتا ہے؟ بنیادی طور پر، ڈسک ریلے کو فش نہیں کیا جا سکتا۔ NERC CIP-013 آڈٹ اس کو مکمل طور پر چھوڑ دیں۔
میں نے ایک مڈویسٹ یوٹیلیٹی کی تقریباً 345 kV کا جائزہ لیا۔[8]2023 میں بس پروٹیکشن واپس۔
اور انہوں نے متوازی CO-11 اوورکورنٹ بیک اپ کو SEL-411L عددی پرائمری کے پیچھے رکھا، خاص طور پر اس وجہ سے کہ فرم ویئر کی یاد کے دوران الیکٹرو مکینیکل راستہ زندہ رہتا ہے۔ جب 2021 میں ایک بڑے ریلے وینڈر کے لیے CISA ICS ایڈوائزری واپس آئی تو وہ بیک اپ ڈسکس پاور سسٹم سروس میں واحد حفاظتی ریلے تھے جنہیں ہنگامی جائزہ کے لیے جھنڈا نہیں لگایا گیا تھا۔
یہاں کچھ عملی رہنمائی۔ بالکل نئے سب سٹیشنز کے لیے جو شروع سے بنائے گئے ہیں، عددی پر جائیں۔ ذیلی-سائیکل ٹرپنگ اور ایونٹ-ریکارڈ کیپچر واقعی تقریباً 5 سال کے اندر اپنے لیے ادائیگی کرتے ہیں۔ تقریباً 500 کے وی کے لیے[9]بلک ٹرانسمیشن اگرچہ فی زون میں کم از کم ایک الیکٹرو مکینیکل یا سٹیٹک بیک اپ رکھیں۔
اور اپنے پرائمری اور بیک اپ کے طور پر ایک ہی وینڈر کے فرم ویئر سے دو عددی ریلے کبھی نہ چلائیں۔ ایک ہی کمزوری ان دونوں کو ایک ساتھ نکال دیتی ہے۔
شمسی، ہوا، اور بیٹری سسٹمز پر اوورکرنٹ منطق کیوں ٹوٹ جاتی ہے۔
فوری جواب:انورٹر-بیسڈ ریسورسز (IBRs) صرف 1.1,1.2× ریٹیڈ کرنٹ کو فالٹ میں فیڈ کرتے ہیں، جبکہ 51 اوور کرنٹ عنصر 6,10× کے اٹھانے کی توقع کرتا ہے۔ ریلے فالٹ کرنٹ کو دیکھتا ہے جو عام بوجھ کی طرح لگتا ہے، اس لیے یہ کبھی نہیں ٹرپ کرتا، یا اس سے بھی بدتر، غلط فیڈر کو ٹرپ کرتا ہے۔
ہم وقت ساز-جنریٹر فالٹ دستخطوں کے ارد گرد بنائے گئے پاور سسٹم ڈیزائن میں ہر حفاظتی ریلے کو شمسی، ہوا، اور بیٹری پلانٹس کے لیے دوبارہ سوچنا ہوگا۔
2016 کا بلیو کٹ فائر ایونٹ ٹیکسٹ بک کیس ہے۔ جنوبی کیلیفورنیا میں لائن کی خرابی کی وجہ سے تقریباً 1,200 میگاواٹ یوٹیلیٹی-اسکیل PV لائن آف-ملی سیکنڈ میں ٹرپ ہو گئی، کیونکہ انورٹر فرم ویئر نے نتیجے میں وولٹیج/فریکوئنسی سیر کو نقصان سے تعبیر کیا--گرڈ کی حالت میں-پھر ایکٹیو{}} ای ای ای کی حالت- سے منقطع ہو گئی۔ 1547 ڈیفالٹس۔
ایک سال بعد، 2017 کینین 2 میں آگ لگنے سے تقریباً 900 میگاواٹ بجلی پیدا ہوئی۔[11]اسی طرح کے فرم ویئر-منطق وجوہات کے لیے PV کا۔ دونوں کو NERC ڈسٹربنس رپورٹس میں دستاویزی شکل دی گئی ہے، جس نے PRC-024-3 کے ذریعے معیاری نظرثانی کی ہے۔
میں نے 2025 میں تقریباً 50 میگاواٹ پر PSCAD کا مطالعہ کیا۔[12]سولر فیڈر تقریباً 34.5 kV میں بندھا ہوا ہے۔[1]جمع کرنے والا POI میں ایک بولٹ تھری-فیز فالٹ نے 1.17 pu کرنٹ بنام انورٹرز سے 7.4 pu کے مقابلے میں ہم نے تبدیل کی گئی مساوی ہم وقت ساز مشین سے۔
لیگیسی 51 سیٹنگ (پک اپ 2.0 pu، TD 0.3) نے کبھی بھی نقلی طور پر ٹرپ سگنل جاری نہیں کیا۔ ہمیں ریلے کی منطق کو تبدیل کرنا پڑا۔
IBR- غالب فیڈرز پر اصل میں کیا کام کرتا ہے:
وولٹیج-ریسٹرینڈ اوور کرنٹ (تقریباً 51V[2])- وولٹیج کے گرنے کے ساتھ ہی پک اپ کو کم کرتا ہے، 1.2× کرنٹ کو پکڑتا ہے جو کہ معمولی وولٹ پر بوجھ کی طرح لگتا ہے لیکن واضح طور پر 0.5 pu پر ایک خرابی ہے۔
لائن کا فرق (87L)- فائبر پر دونوں لائنوں کے سروں پر کرنٹ کا موازنہ کرتا ہے۔ غلطی کی شدت سے محفوظ، سمت کے لیے حساس۔
منفی-سلسلہ دشاتمک (67Q)- انورٹرز اب بھی غیر متوازن فالٹس کے دوران کچھ I₂ پیدا کرتے ہیں، جو سمتی فیصلے کے لیے کافی ہے۔
وسیع-رقبہ / سنکروفاسر-بیسڈ اسکیمیںPMUs کا استعمال کرتے ہوئے 60 نمونے/سیکنڈ پر سسٹم کے وسیع تناؤ کے نمونوں کا پتہ لگانے کے لیے-کوئی ایک ریلے نہیں دیکھ سکتا تھا۔
فیلڈ سے ٹپ سیٹ کرنا: اگر آپ کو 51 عناصر کے ساتھ ہوا یا شمسی انٹرکنکشن وراثت میں ملتا ہے جو اب بھی سروس میں ہے، تو انورٹر مینوفیکچرر کا مختصر-سرکٹ کنٹریبیوشن وکر چیک کریں، نام پلیٹ نہیں۔ کچھ قسم 4 مکمل-کنورٹر ٹربائن کی حد 1.05 pu پر ہے۔
اس قدر سے اوپر 51 پک اپ بہترین طور پر کاسمیٹک تحفظ ہے۔
پانچ حقیقی ریلے غلط آپریشنز اور ہر ایک سے ترتیبات کا سبق
یہاں فوری جواب۔ ریلے کے تقریباً ہر بڑے غلط آپریشن کا پتہ پانچ میں سے کسی ایک پیٹرن پر ہوتا ہے، اور وہ ہیں زون 3 اوور ریچ، تناؤ کے تحت پوشیدہ منطق کی ناکامیاں، وولٹیج کے خاتمے سے اندھے فاصلے کے عناصر، CT وائرنگ پولرٹی کی خرابیاں، یا ایم ایچ او سرکل میں لوڈ انکروچمنٹ۔
ہر ایک کی اصل میں ایک مخصوص سیٹنگ فکس ہوتی ہے جسے آپ لاگو کر سکتے ہیں۔
14 اگست، 2003 - زون 3 اوور ریچ آن سیمس-ہارڈنگ
NERC کی حتمی رپورٹ نے پورے جھرن کو زون 3 پر 0.88 pu وولٹیج پر 3,800 MVA سیٹ کیا، جو لائن کی شدید گرمی کی لوڈنگ کے اندر اچھی طرح بیٹھا تھا۔ تو ٹیک وے کیا ہے؟ زون 3 میں واقعی ایک بوجھ-تجاوزات بلائنڈر ہونا چاہیے، یا اسے-اسٹیپ بلاکنگ کے بغیر تبدیل کیا جانا چاہیے۔
8 ستمبر، 2011 - ہسایامپا–این گیلا 500 kV
ایک ٹیکنیشن نے دیکھ بھال کے لیے کرنٹ ٹرانسفارمر کھینچا۔ ریموٹ-اختتام فاصلاتی ریلے نے نتیجے میں پیدا ہونے والے عدم توازن کو ایک غلطی کے طور پر دیکھا، اور یہ 2 چکروں میں ٹرپ کر گیا۔
اس دن 2.7 ملین صارفین بجلی سے محروم ہو گئے۔ سبق نے مشکل طریقے سے سیکھا: بحالی کے طریقہ کار کو پاور سسٹم لاجک میں حفاظتی ریلے کو الگ کرنا چاہیے اس سے پہلے کہ کوئی سی ٹی کام ہو، حقیقت کے بعد نہیں۔
جولائی/اگست 1996 - WSCC بریک اپ
فاصلاتی ریلے دباؤ والی حالت کے دوران افسردہ وولٹیج پر ٹرپ کر گئے جو ایمانداری سے کوئی اندرونی غلطی نہیں تھی۔ سات ریاستیں جزیرہ نما بن گئیں۔ سبق: لوڈ-تجاوزات کی منطق کو فعال کریں، اور تصدیق کریں کہ mho دائرہ کم از کم-وولٹیج لوڈ مائبادی پوائنٹ کو نہیں کاٹتا ہے۔
ٹرانسفارمر کے فرق پر سی ٹی پولارٹی ریورسل
ایک ابتدائی سٹارٹ اپ پر میں نے 2019 میں دوبارہ کام کیا، ایک 40 MVA ٹرانسفارمر انرجیائزیشن پر فوری طور پر ٹرپ کر گیا۔ کم-سائیڈ سی ٹی سیکنڈری لیڈز کو تبدیل کر دیا گیا تھا، اس لیے انرش کو تقریباً 100% پڑھا گیا[3]فرق کرنٹ
یہاں سبق: ہمیشہ ایک بنیادی انجیکشن ٹیسٹ اینڈ-تک-چلائیں، نہ کہ صرف ثانوی میگنیٹیوڈ چیک۔ ڈرائنگ پر قطبی نقطے آپ کی توقع سے زیادہ کثرت سے پڑتے ہیں۔
ایک لمبی 230 kV لائن پر تجاوزات لوڈ کریں۔
ایم ایچ او زون 2 تقریباً 125 فیصد پر سیٹ[4]لائن مائبادا کی وجہ سے پڑوسی بندش کے دوران بھاری ہنگامی منتقلی ہوئی۔ ٹھیک کرنا؟ 30 ڈگری لوڈ بلائنڈر کے ساتھ ایک چوکور خصوصیت کا اطلاق کریں۔ یا فائبر چینل کے ساتھ 87L کا استعمال کرتے ہوئے ایک لائن-فرق اسکیم پر جائیں۔
حفاظتی ریلے کے بارے میں اکثر پوچھے گئے سوالات
حفاظتی ریلے کا مقصد کیا ہے؟
ایک حفاظتی ریلے پاور سرکٹ پر غیر معمولی حالات (غلطیاں، اوورلوڈز، کم-وولٹیج) کا پتہ لگاتا ہے اور 1,4 سائیکلوں (تقریباً 16,67 ایم ایس) کے اندر ایک سرکٹ بریکر کو ٹرپ سگنل بھیجتا ہے۔[5]تقریباً 60 ہرٹج پر[6]نظام)۔ اس کا کام فالٹ کے ارد گرد سب سے چھوٹے ممکنہ زون کو الگ کرنا ہے تاکہ باقی گرڈ چلتا رہے۔
اس کے بغیر، ایک ہی شارٹ سرکٹ علاقائی بلیک آؤٹ میں جھڑ سکتا ہے، بالکل وہی جو 2003 کے شمال مشرقی ایونٹ میں ہوا تھا
پاور سسٹم میں حفاظتی ریلے کیا ہیں؟
پاور سسٹم سروس میں حفاظتی ریلے چار کام کرتا ہے: آلات (ٹرانسفارمرز، جنریٹرز، کیبلز) کو تھرمل اور مکینیکل نقصان سے بچاتا ہے۔ لوگوں کو آرک-فلیش اور جھٹکے کے خطرات سے بچاتا ہے۔ جنریٹرز کے ہم آہنگی سے محروم ہونے سے پہلے خرابیوں کو صاف کرکے سسٹم کے استحکام کو محفوظ رکھتا ہے (کلیئرنگ کا اہم وقت عام طور پر تقریباً 100,150 ایم ایس ہوتا ہے[7]); اور سلیکٹیوٹی کو قابل بناتا ہے اس لیے صرف خراب سیکشن ہی نکل جاتا ہے۔ IEEE Std C37.113 ان افعال کو تفصیل سے دستاویز کرتا ہے (دیکھیں IEEE C37.113 لائن پروٹیکشن گائیڈ)۔
حفاظتی ریلے کی مثال کیا ہے؟
دو وسیع پیمانے پر تعینات مثالیں:SEL-751 فیڈر پروٹیکشن ریلےSchweitzer انجینئرنگ لیبارٹریز سے 38 kV تک کے ڈسٹری بیوشن فیڈرز پر ANSI فنکشنز 50/51 (اوور کرنٹ)، 27/59 (کم/زیادہ-وولٹیج) اور 46 (منفی ترتیب) کو ہینڈل کرتا ہے۔[8]. دیGE Multilin 750/760دشاتمک عناصر (67) اور بریکر ناکامی (50BF) شامل کرتا ہے۔
دونوں عددی ریلے ہیں جو IEC 61850 GOOSE پیغام رسانی کے ساتھ 8,16 نمونے فی سائیکل پر چل رہے ہیں۔
حفاظتی ریلے اسکیم کے تین بنیادی اجزاء کیا ہیں؟
سینسنگ (انسٹرومنٹ ٹرانسفارمرز، CTs 5 A یا 1 A سیکنڈری، VTs تقریباً 120 V پر[9]ثانوی)، فیصلے کی منطق (خود ہی ریلے، سیٹنگز کے خلاف ماپا اقدار کا موازنہ)۔
اور ایکشن (تقریبا 125 V DC ٹرپ کوائل کے ذریعے سرکٹ بریکر کو ٹرپ کرنا)۔ اس مضمون کا سیکشن 2 وائرنگ کی مثالوں کے ساتھ ہر بلاک میں چلتا ہے۔
پروٹیکشن انجینئرنگ کی تعلیم حاصل کرنے کے لیے اہم اقدامات اور اگلے اقدامات
اس گائیڈ میں ہر ناکامی کا معاملہ ایک ہی بنیادی وجہ کی طرف اشارہ کرتا ہے: وہ ترتیبات جو کاغذ پر ٹھیک لگ رہی تھیں لیکن ایک حقیقی-دنیا کی حالت کو نظر انداز کرتی ہیں۔ سامس-ستارہ یاد نہیں آیا کہ زون 3 وولٹیج کی کمی کے دوران لوڈ دیکھتا ہے۔
اوڈیسا نے یاد کیا کہ انورٹرز 1.2× کرنٹ سے گزرتے ہیں، 10× نہیں۔ پاور سسٹم کے کام میں حفاظتی ریلے سیکھنے والے ہر شخص کے لیے سبق دو ٹوک ہے، کوآرڈینیشن ریاضی آسان حصہ ہے۔
جاننے والاجب آپ کے مفروضے ٹوٹ جائیں۔کام ہے.
تین مفت وسائل آپ کو کسی بھی ادا شدہ کورس سے آگے لے جائیں گے:
IEEE C37 سیریز- C37.112 (الٹا-وقت کے منحنی خطوط)، C37.113 (لائن پروٹیکشن)، C37.243 (لائن کرنٹ ڈفرنشل)۔ زیادہ تر یونیورسٹی لائبریریوں کے ذریعے IEEE Xplore کے ذریعے مفت۔
SEL درخواست گائیڈز- Schweitzer selinc.com پر 400+ تکنیکی کاغذات مفت شائع کرتا ہے۔ انورٹر پر مبنی وسائل کے تحفظ پر AG2013-21 کے ساتھ شروع کریں۔
NERC کی غلط کارروائی کی رپورٹ- NERC واقعہ تجزیہ لائبریری روٹ شائع کرتی ہے-تقریبا 500 میگاواٹ سے زیادہ ہر خلل کی رپورٹس[11]. ان میں سے 10 کو پڑھنا ایک درسی کتاب سے زیادہ سکھاتا ہے۔
اس ہفتے ٹھوس اگلا مرحلہ: ETAP یا SKM Power*Tools ڈیمو کا 30 دن کا مفت ٹرائل ڈاؤن لوڈ کریں۔ سیکشن 4، CT تناسب، پک اپ، TDS، ڈاؤن اسٹریم فیوز سے 400 A فیڈر کوآرڈینیشن کو دوبارہ بنائیں، پھر 3,800 A فالٹ لگائیں اور اپنے 0.3 s CTI ہولڈز کی تصدیق کریں۔
میں نے یہ مشق اپنی پہلی حفاظتی ملازمت پر کی تھی اور ایک گھنٹہ سے کم عرصے میں ایک غلط ہم آہنگی پکڑی گئی تھی جسے ایک سینئر انجینئر نے چھ ماہ تک چھوڑ دیا تھا۔ سافٹ ویئر منحنی خطوط کرتا ہے؛ آپ کو ابھی بھی صحیح سوالات پوچھنا ہوں گے۔
فی ہفتہ ایک غلط آپریشن کی رپورٹ پڑھیں۔ ایک سال میں آپ ان نمونوں کو پہچان لیں گے جو زیادہ تر 10 سالہ انجینئرز کبھی بیان نہیں کرتے ہیں۔
حوالہ جات
[1]eaton.com/sg/en-us/products/electrical-circuit-protection/fundamentals-of{{6}pro…
[2]control.com/textbook/electric-طاقت-پیمائش-اور-کنٹرول/تعارف-سے-پی…
سسٹمز
[4]en.wikipedia.org/wiki/Protective_relay
[5]360training.com/blog/different-قسم-کی-حفاظتی-ریلے
[6]ieee.org
[7]eaton.com
[8]selinc.com
[9]lselectricamerica.com/blog/a-مکمل-رہنمائی--حفاظتی-ریلے-اور-ان کے-رو…
[10]
[11]r7.ieee.org/sas-pesias/wp-content/uploads/sites/47/2016/12/PowerSystemProtect…
[12]selinc.com/products/categories/protective-relays/