جنریٹر فلائی وہیل کا اثر اور ٹربائن گورنر سسٹم کا استحکام

جنریٹر فلائی وہیل کا اثر اور ٹربائن گورنر سسٹم کا استحکام جنریٹر فلائی وہیل کا اثر اور ٹربائن گورنر سسٹم کا استحکام جنریٹر فلائی وہیل کا اثر اور ٹربائن گورنر سسٹم کا استحکام جنریٹر فلائی وہیل کا اثر اور ٹربائن گورنر سسٹم کا استحکام
بڑے جدید ہائیڈرو جنریٹرز میں چھوٹی جڑتا مستقل ہوتی ہے اور انہیں ٹربائن گورننگ سسٹم کے استحکام سے متعلق مسائل کا سامنا کرنا پڑ سکتا ہے۔یہ ٹربائن کے پانی کے رویے کی وجہ سے ہے، جو اس کی جڑت کی وجہ سے دباؤ کے پائپوں میں پانی کے ہتھوڑے کو جنم دیتا ہے جب کنٹرول ڈیوائسز چلائی جاتی ہیں۔یہ عام طور پر ہائیڈرولک ایکسلریشن ٹائم کنسٹینٹس کی خصوصیت ہے۔الگ تھلگ آپریشن میں، جب پورے نظام کی فریکوئنسی کا تعین ٹربائن گورنر کے ذریعے کیا جاتا ہے تو پانی کا ہتھوڑا رفتار کی حکمرانی کو متاثر کرتا ہے اور عدم استحکام شکار یا فریکوئنسی سوئنگ کے طور پر ظاہر ہوتا ہے۔ایک بڑے نظام کے ساتھ آپس میں جڑے آپریشن کے لیے فریکوئنسی بنیادی طور پر بعد میں مستقل ہوتی ہے۔پانی کا ہتھوڑا پھر سسٹم کو دی جانے والی بجلی پر اثر انداز ہوتا ہے اور استحکام کا مسئلہ صرف اس وقت پیدا ہوتا ہے جب پاور کو بند لوپ میں کنٹرول کیا جاتا ہے، یعنی ان ہائیڈرو جنریٹرز کی صورت میں جو فریکوئنسی ریگولیشن میں حصہ لیتے ہیں۔

ٹربائن گورنر گیئر کا استحکام پانی کے عوام کے ہائیڈرولک ایکسلریشن ٹائم مستقل کی وجہ سے مکینیکل ایکسلریشن ٹائم مستقل کے تناسب سے اور گورنر کے فائدے سے بہت زیادہ متاثر ہوتا ہے۔مندرجہ بالا تناسب میں کمی کا ایک غیر مستحکم اثر ہوتا ہے اور گورنر گین میں کمی کی ضرورت ہوتی ہے، جو فریکوئنسی کے استحکام کو بری طرح متاثر کرتی ہے۔اس کے مطابق ہائیڈرو یونٹ کے حصوں کو گھومنے کے لیے کم از کم فلائی وہیل اثر ضروری ہے جو عام طور پر صرف جنریٹر میں فراہم کیا جا سکتا ہے۔متبادل طور پر مکینیکل ایکسلریشن ٹائم مستقل کو پریشر ریلیف والو یا سرج ٹینک وغیرہ کی فراہمی سے کم کیا جا سکتا ہے، لیکن یہ عام طور پر بہت مہنگا ہوتا ہے۔ہائیڈرو جنریٹنگ یونٹ کی رفتار کو ریگولیٹ کرنے کی صلاحیت کے لیے تجرباتی معیار یونٹ کی رفتار میں اضافے پر مبنی ہو سکتا ہے جو کہ یونٹ کے آزادانہ طور پر کام کرنے والے پورے ریٹیڈ لوڈ کو مسترد کرنے پر ہو سکتا ہے۔بڑے باہم مربوط نظاموں میں کام کرنے والے پاور یونٹس کے لیے اور جو سسٹم فریکوئنسی کو ریگولیٹ کرنے کے لیے درکار ہوتے ہیں، جیسا کہ اوپر شمار کیا گیا ہے، فی صد رفتار میں اضافے کا اشاریہ 45 فیصد سے زیادہ نہیں سمجھا جاتا تھا۔چھوٹے سسٹمز کے لیے چھوٹی رفتار میں اضافہ فراہم کیا جائے (باب 4 کا حوالہ دیں)۔

انٹیک سے لے کر دیہار پاور پلانٹ تک طول بلد سیکشن
(ماخذ: پیپر از مصنف - دوسری عالمی کانگریس، انٹرنیشنل واٹر ریسورسز ایسوسی ایشن 1979) دہر پاور پلانٹ کے لیے، ہائیڈرولک پریشر واٹر سسٹم کو توازن اسٹوریج کو پاور یونٹ کے ساتھ جوڑنے والا پانی کی مقدار، پریشر ٹنل، ڈیفرینشل سرج ٹینک اور پین اسٹاک دکھایا گیا ہے۔ .پین اسٹاک میں زیادہ سے زیادہ دباؤ میں اضافے کو 35 فیصد تک محدود کرنے سے پورے لوڈ کو مسترد کرنے پر یونٹ کی متوقع زیادہ سے زیادہ رفتار میں اضافہ تقریباً 45 فیصد ہو گیا اور گورنر بند ہو گیا۔
جنریٹر کے گھومنے والے حصوں کے عام فلائی وہیل اثر کے ساتھ 282 میٹر (925 فٹ) کے ریٹیڈ ہیڈ پر 9.1 سیکنڈ کا وقت (یعنی صرف درجہ حرارت میں اضافے پر غور کیا گیا)۔آپریشن کے پہلے مرحلے میں رفتار میں اضافہ 43 فیصد سے زیادہ نہیں پایا گیا۔اس کے مطابق یہ سمجھا گیا کہ نظام کی فریکوئنسی کو منظم کرنے کے لیے عام فلائی وہیل اثر کافی ہے۔

جنریٹر کے پیرامیٹرز اور برقی استحکام
جنریٹر کے پیرامیٹرز جن کا استحکام پر اثر ہوتا ہے وہ ہیں فلائی وہیل اثر، عارضی رد عمل اور شارٹ سرکٹ کا تناسب۔420 kV EHV نظام کی ترقی کے ابتدائی مرحلے میں جیسا کہ دہر میں استحکام کے مسائل بہت اہم ہیں کیونکہ کمزور نظام، کم شارٹ سرکٹ کی سطح، اہم پاور فیکٹر پر آپریشن، اور ٹرانسمیشن آؤٹ لیٹس فراہم کرنے میں معیشت کی ضرورت ہے اور سائز طے کرنا۔ پیدا کرنے والے یونٹس کے پیرامیٹرزڈیہر ای ایچ وی سسٹم کے لیے نیٹ ورک تجزیہ کار (عارضی رد عمل کے پیچھے مستقل وولٹیج کا استعمال کرتے ہوئے) پر ابتدائی عارضی استحکام کے مطالعے نے بھی اشارہ کیا کہ صرف معمولی استحکام حاصل کیا جائے گا۔دہر پاور پلانٹ کے ڈیزائن کے ابتدائی مرحلے میں اس بات پر غور کیا گیا کہ جنریٹرز کو نارمل کے ساتھ مخصوص کیا جائے۔
خصوصیات اور دیگر عوامل کے پیرامیٹرز کو بہتر بنا کر استحکام کی ضروریات کو حاصل کرنا خاص طور پر جوش کے نظام کے معاشی طور پر سستا متبادل ہوگا۔برطانوی نظام کے مطالعہ میں یہ بھی دکھایا گیا کہ جنریٹر کے پیرامیٹرز کو تبدیل کرنے سے استحکام کے مارجن پر نسبتاً بہت کم اثر پڑتا ہے۔اس کے مطابق عام جنریٹر کے پیرامیٹرز جیسا کہ ضمیمہ میں دیا گیا ہے جنریٹر کے لیے مخصوص کیے گئے تھے۔تفصیلی استحکام کے مطالعہ دیے گئے ہیں۔

لائن چارج کرنے کی صلاحیت اور وولٹیج استحکام
دور دراز سے واقع ہائیڈرو جنریٹر لمبی اتاری ہوئی EHV لائنوں کو چارج کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں جن کی چارجنگ kVA مشین کی لائن چارجنگ کی گنجائش سے زیادہ ہوتی ہے، مشین خود پرجوش ہو سکتی ہے اور وولٹیج کنٹرول سے باہر ہو سکتا ہے۔سیلف ایکسائٹیشن کی شرط یہ ہے کہ xc

ڈیہر جنریٹر سے ریٹیڈ وولٹیج پر دستیاب لائن چارجنگ کی گنجائش جیسا کہ آلات کے سپلائرز کی طرف سے مطلع کیا گیا تھا:
(i) 70 فیصد ریٹیڈ MVA، یعنی 121.8 MVAR لائن چارجنگ 10 فیصد کے کم از کم مثبت جوش کے ساتھ ممکن ہے۔
(ii) درجہ بندی شدہ MVA کے 87 فیصد تک، یعنی 139 MVAR لائن چارج کرنے کی صلاحیت 1 فیصد کی کم از کم مثبت جوش کے ساتھ ممکن ہے۔
(iii) درجہ بندی شدہ MVAR کے 100 فیصد تک، یعنی 173.8 لائن چارج کرنے کی صلاحیت تقریباً 5 فیصد منفی اتیجیت کے ساتھ حاصل کی جا سکتی ہے اور زیادہ سے زیادہ لائن چارج کرنے کی صلاحیت جو 10 فیصد منفی جوش کے ساتھ حاصل کی جا سکتی ہے، ریٹیڈ MVA (191 MVAR) کا 110 فیصد ہے۔ ) بی ایس ایس کے مطابق۔
(iv) لائن چارجنگ کی صلاحیتوں میں مزید اضافہ صرف مشین کے سائز کو بڑھا کر ہی ممکن ہے۔(ii) اور (iii) کی صورت میں جوش پر ہاتھ سے کنٹرول ممکن نہیں ہے اور فوری عمل کرنے والے خودکار وولٹیج ریگولیٹرز کے مسلسل آپریشن پر مکمل انحصار کرنا ہوگا۔لائن چارجنگ کی صلاحیتوں کو بڑھانے کے مقصد سے مشین کا سائز بڑھانا نہ تو معاشی طور پر ممکن ہے اور نہ ہی مطلوبہ۔اس کے مطابق آپریشن کے پہلے مرحلے میں آپریٹنگ حالات کو مدنظر رکھتے ہوئے جنریٹرز پر منفی اتیجیت فراہم کرتے ہوئے جنریٹرز کے لیے ریٹیڈ وولٹیج پر 191 MVARs کی لائن چارجنگ کی گنجائش فراہم کرنے کا فیصلہ کیا گیا۔وولٹیج کے عدم استحکام کا باعث بننے والی نازک آپریٹنگ حالت بھی وصول کرنے والے سرے پر لوڈ کے منقطع ہونے کی وجہ سے ہو سکتی ہے۔یہ رجحان مشین پر کیپسیٹو لوڈنگ کی وجہ سے ہوتا ہے جو جنریٹر کی رفتار میں اضافے سے مزید بری طرح متاثر ہوتا ہے۔خود جوش اور وولٹیج کی عدم استحکام ہو سکتی ہے اگر.

Xc ≤ n2 (Xq + XT)
جہاں، Xc capacitive load reactance ہے، Xq quadrature axis synchronous reactance ہے اور n لوڈ مسترد ہونے پر ہونے والی رفتار سے زیادہ سے زیادہ رشتہ دار ہے۔دیہر جنریٹر پر اس شرط کو مستقل طور پر منسلک 400 kV EHV شنٹ ری ایکٹر (75 MVA) فراہم کرکے ختم کرنے کی تجویز دی گئی تھی جو تفصیلی مطالعہ کے مطابق لائن کے اختتام پر ہے۔

ڈیمپر سمیٹنا
ڈیمپر وائنڈنگ کا اصل کام یہ ہے کہ اس کی گنجائش سے زیادہ اوور وولٹیج کو روکنے کے لیے لائن ٹو لائن فالٹس کی صورت میں کپیسیٹیو بوجھ کے ساتھ، اس طرح آلات پر اوور وولٹیج کے دباؤ کو کم کرتا ہے۔ریموٹ لوکیشن کو مدنظر رکھتے ہوئے اور لمبی آپس میں جڑنے والی ٹرانسمیشن لائنوں کو مکمل طور پر منسلک ڈیمپر وائنڈنگز کو کواڈریچر اور ڈائریکٹ ایکسس ری ایکٹس کے تناسب کے ساتھ Xnq/Xnd 1.2 سے زیادہ متعین کیا گیا تھا۔

جنریٹر کی خصوصیت اور حوصلہ افزائی کا نظام
عام خصوصیات کے حامل جنریٹرز کی وضاحت کی گئی ہے اور ابتدائی مطالعات میں صرف معمولی استحکام کی نشاندہی کی گئی ہے، یہ فیصلہ کیا گیا کہ استحکام کے مارجن کو بہتر بنانے کے لیے ہائی سپیڈ سٹیٹک ایکسائٹیشن آلات کا استعمال کیا جائے تاکہ آلات کے مجموعی طور پر سب سے زیادہ اقتصادی انتظامات کو حاصل کیا جا سکے۔جامد اتیجیت کے سازوسامان کی زیادہ سے زیادہ خصوصیات کا تعین کرنے کے لیے تفصیلی مطالعہ کیے گئے اور باب 10 میں بحث کی گئی۔

سیسمک کنڈریشنز
دیہار پاور پلانٹ سیسمک زون میں آتا ہے۔دہر میں ہائیڈرو جنریٹر کے ڈیزائن میں مندرجہ ذیل دفعات سازوسامان کے مینوفیکچررز کے ساتھ مشاورت اور سائٹ پر زلزلہ اور ارضیاتی حالات اور یونیسکو کی مدد سے حکومت ہند کی طرف سے تشکیل دی گئی کوینا زلزلہ ماہرین کمیٹی کی رپورٹ کو مدنظر رکھتے ہوئے تجویز کی گئی تھیں۔

مکینیکل طاقت
دہر جنریٹروں کو مشین کے مرکز میں کام کرنے والے دہر میں متوقع عمودی اور افقی دونوں سمتوں میں زیادہ سے زیادہ زلزلے کی تیز رفتار قوت کو محفوظ طریقے سے برداشت کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔

قدرتی تعدد
مشین کی قدرتی فریکوئنسی کو 100 ہرٹز (جنریٹر فریکوئنسی سے دوگنا) کی مقناطیسی فریکوئنسی سے اچھی طرح دور (اعلیٰ) رکھا جائے۔اس قدرتی تعدد کو زلزلے کی فریکوئنسی سے بہت دور کر دیا جائے گا اور زلزلے کی غالب فریکوئنسی اور گردش کرنے والے نظام کی اہم رفتار کے مقابلے میں مناسب مارجن کے لیے جانچا جائے گا۔

جنریٹر اسٹیٹر سپورٹ
جنریٹر سٹیٹر اور لوئر تھرسٹ اور گائیڈ بیئرنگ فاؤنڈیشنز متعدد واحد پلیٹوں پر مشتمل ہیں۔فاؤنڈیشن بولٹ کے ذریعہ عام عمودی سمت کے علاوہ واحد پلیٹوں کو بعد میں بنیاد سے باندھا جائے۔

گائیڈ بیئرنگ ڈیزائن
گائیڈ بیرنگ سیگمنٹل قسم کے ہوں اور گائیڈ بیئرنگ پرزوں کو زلزلے کی مکمل قوت برداشت کرنے کے لیے مضبوط کیا جائے۔مینوفیکچررز نے مزید سفارش کی کہ اوپری بریکٹ کو اسٹیل گرڈرز کے ذریعے بیرل (جنریٹر انکلوژر) کے ساتھ بعد میں باندھ دیں۔اس کا مطلب یہ بھی ہوگا کہ بدلے میں کنکریٹ بیرل کو مضبوط کرنا ہوگا۔

جنریٹرز کی کمپن کا پتہ لگانا
ٹربائنوں اور جنریٹرز پر وائبریشن ڈٹیکٹر یا سنکی میٹرز کی تنصیب کو شٹ ڈاؤن اور الارم شروع کرنے کے لیے نصب کرنے کی سفارش کی گئی تھی اگر زلزلے کی وجہ سے کمپن پہلے سے طے شدہ قدر سے زیادہ ہو جائے۔یہ آلہ ٹربائن کو متاثر کرنے والے ہائیڈرولک حالات کی وجہ سے یونٹ کی کسی بھی غیر معمولی کمپن کا پتہ لگانے میں بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔

مرکری رابطے
زلزلے کی وجہ سے شدید جھٹکوں کے نتیجے میں اگر پارے کے رابطے استعمال کیے جائیں تو یونٹ کو بند کرنے کے لیے غلط ٹرپنگ ہو سکتی ہے۔اس سے یا تو اینٹی وائبریشن قسم کے مرکری سوئچز کی وضاحت کر کے یا اگر ضروری محسوس ہو تو ٹائمنگ ریلے شامل کر کے بچا جا سکتا ہے۔

نتائج
(1) دہر پاور پلانٹ میں سازوسامان اور ڈھانچے کی لاگت میں خاطر خواہ معیشتیں گرڈ کے سائز اور سسٹم کی اضافی صلاحیت پر اس کے اثر کو مدنظر رکھتے ہوئے بڑے یونٹ سائز کو اپنا کر حاصل کی گئیں۔
(2) جنریٹرز کی لاگت کو تعمیر کے چھتری کے ڈیزائن کو اپنانے سے کم کیا گیا جو اب روٹر رم پنچنگ کے لیے ہائی ٹینسائل اسٹیل کی ترقی کی وجہ سے بڑے ہائی سپیڈ ہائیڈرو جنریٹرز کے لیے ممکن ہے۔
(3) تفصیلی مطالعہ کے بعد قدرتی ہائی پاور فیکٹر جنریٹرز کی خریداری کے نتیجے میں لاگت میں مزید بچت ہوئی۔
(4) دہر کے فریکوئنسی ریگولیٹنگ سٹیشن پر جنریٹر کے گھومنے والے پرزوں کا عام فلائی وہیل اثر ٹربائن گورنر سسٹم کے استحکام کے لیے کافی سمجھا جاتا تھا کیونکہ بڑے باہم جڑے ہوئے نظام کی وجہ سے۔
(5) برقی استحکام کو یقینی بنانے کے لیے EHV نیٹ ورکس کو فیڈ کرنے والے ریموٹ جنریٹرز کے خصوصی پیرامیٹرز کو تیز ردعمل کے جامد جوش کے نظام سے پورا کیا جا سکتا ہے۔
(6) فاسٹ ایکٹنگ سٹیٹک ایکسائٹیشن سسٹم ضروری استحکام مارجن فراہم کر سکتے ہیں۔تاہم، اس طرح کے سسٹمز کو پوسٹ فالٹ استحکام حاصل کرنے کے لیے فیڈ بیک سگنلز کو مستحکم کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔تفصیلی مطالعہ کیا جانا چاہئے.
(7) طویل EHV لائنوں کے ذریعے گرڈ کے ساتھ جڑے ہوئے ریموٹ جنریٹروں کی خود کشی اور وولٹیج کی عدم استحکام کو منفی اتیجیت کا سہارا لے کر اور/یا مستقل طور پر منسلک EHV شنٹ ری ایکٹرز کو ملازمت دے کر مشین کی لائن چارج کرنے کی صلاحیت کو بڑھا کر روکا جا سکتا ہے۔
(8) جنریٹرز کے ڈیزائن اور اس کی بنیادوں میں چھوٹی قیمتوں پر زلزلے کی قوتوں کے خلاف تحفظات فراہم کرنے کے لیے انتظامات کیے جا سکتے ہیں۔

دہر جنریٹرز کے اہم پیرامیٹرز
شارٹ سرکٹ کا تناسب = 1.06
عارضی رد عمل کا براہ راست محور = 0.2
فلائی وہیل ایفیکٹ = 39.5 x 106 lb ft2
Xnq/Xnd = 1.2 سے زیادہ نہیں۔