करंट ट्रांसफॉर्मर्स (CTs) के सैचुरेशन पॉइंट की पहचान करना

एक CT के सैचुरेशन की पहचान करने के लिए सबसे प्रत्यक्ष विधि यह है कि द्वितीयक पक्ष को वास्तविक लोड से लोड किया जाए और प्राथमिक पक्ष से करंट पास किया जाए, द्वितीयक करंट को अवलोकन करके सैचुरेशन पॉइंट की पहचान की जाती है। हालांकि, संरक्षण-ग्रेड CTs के लिए, जहां सैचुरेशन पॉइंट सामान्य रूप से 10-20 गुना अधिक हो सकता है, इस परीक्षण को फील्ड में करना चुनौतीपूर्ण हो सकता है।

CT के सैचुरेशन पॉइंट की पहचान करने का एक अन्य तरीका वोल्टेज-करंट (V-I) विशेषता परीक्षण है। जैसा कि उल्लेख किया गया है, CT का सैचुरेशन तब होता है जब कोर में चुंबकीय फ्लक्स घनत्व एक निश्चित थ्रेशहोल्ड को पार कर जाता है। यह सैचुरेशन पॉइंट CT की प्रेरित इलेट्रोमोटिव फोर्स (EMF) में दिखाई दे सकता है। V-I विशेषता कर्व को प्लॉट करके और सैचुरेशन वोल्टेज की पहचान करके, संबंधित सैचुरेशन करंट की गणना की जा सकती है। V-I परीक्षण में CT के द्वितीयक पक्ष पर करंट लागू करना और प्राथमिक पक्ष को खोलते हुए द्वितीयक वाइंडिंग के माध्यम से वोल्टेज ड्रॉप मापना शामिल है। चूंकि प्राथमिक करंट से कोई डेमैग्नेटाइजिंग प्रभाव नहीं होता है, कोर अपेक्षाकृत छोटे करंट में सैचुरेट होने की संभावना है। यह विधि फील्ड में लागू करने में आसान है क्योंकि इसमें बड़े करंट मानों की आवश्यकता नहीं होती है।

सामान्य ऑपरेशन के दौरान, CT के कोर का चुंबकीय फ्लक्स सैचुरेट नहीं होता है। इस स्थिति में, लोड इंपेडेंस और मैग्नेटाइजिंग करंट अपेक्षाकृत कम होते हैं, और मैग्नेटाइजिंग इंपेडेंस उच्च होता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग्स में चुंबकीय पोटेंशियल संतुलित होता है। हालांकि, जब कोर में चुंबकीय फ्लक्स घनत्व बढ़ता है और सैचुरेशन के करीब पहुँचता है, मैग्नेटाइजिंग इंपेडेंस (Zm) तेजी से घटता है, मैग्नेटाइजिंग करंट और प्रेरित करंट के बीच की रैखिक संबंध को तोड़ता है। सैचुरेशन सामान्यत: अत्यधिक करंट या उच्च लोड से उत्पन्न होता है, जो द्वितीयक वोल्टेज को बढ़ाता है और इसके बाद कोर के चुंबकीय फ्लक्स घनत्व को बढ़ाता है।

सैचुरेटेड करंट ट्रांसफॉर्मर्स की विशेषताएँ

जब एक CT सैचुरेट हो जाता है, तो निम्नलिखित प्रभाव होते हैं:

• द्वितीयक करंट में महत्वपूर्ण कमी आती है।
• करंट वेवफॉर्म में भारी विरूपण होता है, जिसमें उच्च-आदेशीय हार्मोनिक घटक दिखाई देते हैं।
• CT की आंतरिक प्रतिरोध शून्य के करीब घट जाती है।
• फॉल्ट की स्थिति में, अगर करंट वेवफॉर्म शून्य से पार कर जाता है, तो CT अभी भी करंट को रैखिक रूप से पास कर सकता है।
• सैचुरेशन प्रक्रिया आमतौर पर फॉल्ट के घटित होने के लगभग 5 सेकंड बाद होती है।

इसके अतिरिक्त, CT के द्वितीयक सर्किट को कभी भी ऑपरेशन के दौरान खुला नहीं छोड़ना चाहिए। यदि द्वितीयक पक्ष खुला है, तो प्राथमिक करंट मैग्नेटाइजिंग करंट में परिवर्तित हो जाता है, जिससे चुंबकीय फ्लक्स घनत्व तेजी से बढ़ता है, जिससे CT जल्दी से सैचुरेट हो जाता है। सैचुरेशन उच्च वोल्टेज उत्पन्न करता है जो प्राथमिक और द्वितीयक इंसुलेशन को नुकसान पहुँचा सकता है, जिससे सुरक्षा जोखिम उत्पन्न होता है।

ट्रांसफॉर्मर सुरक्षा का प्रभाव और उपाय

ट्रांसफॉर्मर सामान्यत: छोटे क्षमता वाले और उच्च विश्वसनीयता वाले होते हैं, और इन्हें आमतौर पर 10kV या 35kV बक्सों पर इंस्टॉल किया जाता है। एक ट्रांसफॉर्मर के उच्च वोल्टेज पक्ष पर शॉर्ट-सर्किट करंट अक्सर सिस्टम के शॉर्ट-सर्किट करंट के समान होता है, जबकि निम्न वोल्टेज पक्ष पर अपेक्षाकृत बड़ा शॉर्ट-सर्किट करंट होता है। ट्रांसफॉर्मरों के लिए अपर्याप्त सुरक्षा ट्रांसफॉर्मर और पूरे सिस्टम की सुरक्षित ऑपरेशन पर गंभीर प्रभाव डाल सकती है।

प्रारंभिक ट्रांसफॉर्मर सुरक्षा में फ्यूज-आधारित उपकरणों का उपयोग किया जाता है, जो विश्वसनीय सुरक्षा प्रदान करते हैं, लेकिन सिस्टम ऑटोमेशन और शॉर्ट-सर्किट क्षमता बढ़ने के साथ ये अपर्याप्त होते जा रहे हैं। नए निर्मित या उन्नत सबस्टेशनों के लिए, ट्रांसफॉर्मर स्विचगियर और सुरक्षा उपकरण अक्सर 10kV लाइन सुरक्षा के समान होते हैं, लेकिन करंट ट्रांसफॉर्मर की सैचुरेशन समस्या को अक्सर नजरअंदाज किया जाता है।

ट्रांसफॉर्मर के छोटे क्षमता और प्राथमिक करंट के तुलनात्मक रूप से निम्न होने के कारण, साझा CTs का उपयोग किया जाता है। सटीक माप सुनिश्चित करने के लिए, CT अनुपात घटाया जाता है। हालांकि, जब ट्रांसफॉर्मर में कोई फॉल्ट होता है, तो CT सैचुरेट हो सकता है, द्वितीयक करंट को घटित करता है और सही सुरक्षा क्रिया को रोकता है। अगर फॉल्ट उच्च वोल्टेज पक्ष पर है, तो बैकअप सुरक्षा फॉल्ट को क्लियर कर सकती है। हालांकि, अगर फॉल्ट निम्न वोल्टेज पक्ष पर है, तो उत्पन्न शॉर्ट-सर्किट करंट बैकअप सुरक्षा को ट्रिगर करने के लिए आवश्यक मान तक नहीं पहुँच सकता है, जिससे ट्रांसफॉर्मर जल सकता है और सिस्टम सुरक्षा पर गंभीर प्रभाव पड़ सकता है।

सुरक्षा विफलताओं से बचने के लिए, ट्रांसफॉर्मरों को सही तरीके से कॉन्फ़िगर किया जाना चाहिए, यह सुनिश्चित करते हुए कि चुने गए CTs न केवल फॉल्ट डिटेक्शन के लिए उपयुक्त हों, बल्कि माप के लिए भी उपयुक्त हों। माप CTs को ट्रांसफॉर्मर के निम्न वोल्टेज पक्ष पर स्थापित किया जाना चाहिए ताकि माप की सटीकता सुनिश्चित हो, जबकि सुरक्षा CTs सामान्यत: उच्च वोल्टेज पक्ष पर रखे जाते हैं ताकि सुरक्षा की विश्वसनीयता सुनिश्चित की जा सके।

करंट सुरक्षा का प्रभाव और उपाय

जब एक करंट ट्रांसफॉर्मर सैचुरेट हो जाता है, तो द्वितीयक समकक्ष करंट में कमी आती है, जिससे सुरक्षा में विफलताएँ होती हैं। ऐसे मामलों में जहाँ लाइन इंपेडेंस अधिक हो या पावर स्रोत से दूरी अधिक हो, लाइन आउटलेट पर शॉर्ट-सर्किट करंट छोटा हो सकता है। हालांकि, जैसे-जैसे सिस्टम का विस्तार होता है, शॉर्ट-सर्किट करंट बढ़ता है, जो CT की प्राथमिक करंट से सौ गुना तक हो सकता है, जिससे CT सैचुरेट हो सकता है। इसके अतिरिक्त, शॉर्ट-सर्किट दोष पार्श्व होते हैं और इनमें कई विभिन्न आवृत्ति घटक होते हैं, जो सैचुरेशन प्रक्रिया को तेज कर सकते हैं।

उदाहरण के लिए, जब 10kV लाइन पर शॉर्ट-सर्किट दोष होता है, तो CT सैचुरेशन द्वितीयक करंट को कम कर सकता है, जिससे सुरक्षा उपकरण कार्य नहीं करते। बसबार का पृथक्करण या मुख्य ट्रांसफॉर्मर के निम्न वोल्टेज पक्ष का पृथक्करण फॉल्ट अवधि को बढ़ा सकता है और प्रभावित क्षेत्र को बढ़ा सकता है, जिससे आपूर्ति विश्वसनीयता से समझौता हो सकता है और उपकरण सुरक्षा खतरे में पड़ सकती है।

इन समस्याओं को कम करने के लिए, CT लोड इंपेडेंस को कम करने, साझा CTs से बचने, और केबल के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र और लंबाई को बढ़ाने पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए। CT अनुपात अधिक छोटा नहीं होना चाहिए, और शॉर्ट-सर्किट दोषों से उत्पन्न सैचुरेशन समस्याओं के बारे में विचार करना चाहिए।

निष्कर्ष

जब करंट ट्रांसफॉर्मरों का डिजाइन और संचालन करते समय, यह महत्वपूर्ण है कि सैचुरेशन प्रभावों को ध्यान में रखा जाए, क्योंकि ये ट्रांसफॉर्मर सुरक्षा और करंट सुरक्षा प्रणालियों पर सीधे प्रभाव डालते हैं। उचित आकार के CTs का चयन करने और रोकथाम उपायों को लागू करने से सैचुरेशन के जोखिम को कम किया जा सकता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि सुरक्षा तंत्र ठीक से कार्य करें और पावर सिस्टम की कुल सुरक्षा सुनिश्चित हो।

• करंट ट्रांसफॉर्मरों के दोष और समस्या निवारण
• सिंगल-फेज़ वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर क्या है और यह क्यों आवश्यक हैं?
• करंट ट्रांसफॉर्मर का रखरखाव और त्रुटियाँ
• संयुक्‍त ट्रांसफॉर्मर और उनके श्रेणीकरण का परिचय
• सिंगल-फेज़ वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर क्या है?
• ज़ीरो-सीक्वेंस करंट ट्रांसफॉर्मर्स में गलत फॉल्ट अलार्म्स के कारण और समाधान