PV سسٹمز کے لیے سلیکشن سرج پروٹیکشن ڈیوائسز کا انتخاب – SPDs کی اقسام

فوٹو وولٹک (PV) پاور جنریشن قابل تجدید توانائی کا ایک اہم ذریعہ ہے اور روایتی پاور جنریشن کے مقابلے اقتصادی طور پر انتہائی مسابقتی ہے۔ چھوٹے تقسیم شدہ PV سسٹمز، جیسے چھتوں کے سولر پینلز، تیزی سے مقبول ہو رہے ہیں۔ روف ٹاپ پی وی سسٹمز میں AC اور DC دونوں تقسیم شامل ہوتے ہیں جن کی وولٹیج 1500V تک ہوتی ہے۔ ڈی سی سائیڈ، خاص طور پر پی وی پینل، زیادہ خطرہ والے علاقوں میں بجلی کے جھٹکے سے براہ راست متاثر ہو سکتے ہیں، جس سے وہ بجلی گرنے سے ہونے والے نقصان کا شکار ہو سکتے ہیں۔

عمارتوں کے لیے بجلی کے تحفظ کو بجلی کے خطرے کی بنیاد پر بیرونی تحفظ (لائٹننگ پروٹیکشن سسٹم، ایل پی ایس) اور اندرونی تحفظ (سرج پروٹیکٹیو میژرز، ایس پی ایم) میں تقسیم کیا گیا ہے۔ سرج پروٹیکٹیو ڈیوائسز (SPDs)، اندرونی تحفظ کے حصے کے طور پر، ماحولیاتی بجلی یا سوئچنگ آپریشنز کی وجہ سے عارضی اوور وولٹیجز کے خلاف حفاظت کرتے ہیں۔ SPDs محفوظ آلات کے باہر نصب کیے جاتے ہیں اور بنیادی طور پر اس طرح کام کرتے ہیں: جب پاور سسٹم میں کوئی اضافہ نہیں ہوتا ہے تو، SPD اس نظام کے معمول کے عمل کو نمایاں طور پر متاثر نہیں کرتا ہے جس کی وہ حفاظت کرتا ہے۔ جب اضافہ ہوتا ہے تو، SPD کم رکاوٹ پیش کرتا ہے، اپنے ذریعے اضافے کو موڑ دیتا ہے اور وولٹیج کو محفوظ سطح تک محدود کرتا ہے۔ اضافے کے گزر جانے کے بعد اور کوئی بقایا کرنٹ ختم ہو جانے کے بعد، SPD ایک اعلیٰ رکاوٹ کی حالت میں واپس آجاتا ہے۔

1. سرج پروٹیکٹیو ڈیوائسز (SPD) کی تنصیب کا مقام

SPDs کی تنصیب کی جگہ کا تعین بجلی کے خطرے کی ڈگری کے مطابق کیا جاتا ہے اور IEC 62305 میں لائٹننگ پروٹیکشن زونز (LPZ) کے تصور کی بنیاد پر ہوتا ہے۔ جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے، SPDs ان زونز کی حدود میں نصب کیے گئے ہیں، جو کم وولٹیج کے نظاموں میں استعمال ہونے والے کثیر سطحی اضافے کے تحفظ کے تصور کو جنم دیتے ہیں۔ PV سسٹمز کے لیے، AC اور DC کے اطراف میں بجلی کے شعلوں کو داخل ہونے سے روکنے پر توجہ دی جاتی ہے، اس طرح اہم اجزاء جیسے کہ انورٹرز کی حفاظت ہوتی ہے۔

2. سرج پروٹیکٹو ڈیوائسز (SPD)ٹیسٹ کلاسز

IEC 61643-11 کے مطابق، SPDs کو بجلی کی کرنٹ کے تسلسل کی قسم کی بنیاد پر تین ٹیسٹ کیٹیگریز میں درجہ بندی کیا گیا ہے جو انہیں برداشت کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ ٹائپ I ٹیسٹ (T1 کے بطور نشان زد) کا مقصد بجلی کی جزوی کرنٹوں کی نقل کرنا ہے جو عمارت میں چلائی جا سکتی ہیں۔ یہ 10/350 µs ویوفارم کا استعمال کرتے ہیں، جیسا کہ فگر بلو میں دکھایا گیا ہے، اور عام طور پر LPZ0 اور LPZ1 کے درمیان باؤنڈری پر لاگو ہوتے ہیں—جیسے کہ مین ڈسٹری بیوشن بورڈز یا کم وولٹیج ٹرانسفارمر آمدنی والوں پر۔ اس سطح کے لیے SPDs عام طور پر وولٹیج سوئچنگ کی قسم کے ہوتے ہیں، جس میں گیس ڈسچارج ٹیوب یا چنگاری گیپس (جیسے ہارن گیپس یا گریفائٹ گیپس) جیسے اجزاء ہوتے ہیں۔

Type II (T2) اور Type III (T3) ٹیسٹ مختصر دورانیے کے تسلسل کا استعمال کرتے ہیں۔ قسم II SPDs عام طور پر وولٹیج کو محدود کرنے والے آلات ہوتے ہیں جو دھاتی آکسائیڈ ویریسٹرز (MOVs) جیسے اجزاء استعمال کرتے ہیں۔ ان کا تجربہ 8/20 µs کرنٹ ویوفارم (فگر بلو دیکھیں) کا استعمال کرتے ہوئے برائے نام خارج ہونے والے کرنٹ کے ساتھ کیا جاتا ہے، اور یہ اپ اسٹریم پروٹیکشن ڈیوائس سے آنے والے بقایا سرج وولٹیج کو مزید محدود کرنے کے ذمہ دار ہیں۔ قسم III کے ٹیسٹ 1.2/50 µs وولٹیج اور 8/20 µs کرنٹ امپلس کے ساتھ ایک مرکب لہر جنریٹر کا استعمال کرتے ہیں (ذیل کی تصویر دیکھیں)، استعمال کے اختتامی آلات کے قریب اضافے کی نقل کرتے ہیں۔

3. سرج پروٹیکٹو ڈیوائس (SPDs) کے کنکشن کی قسم

عارضی اوور وولٹیجز کے خلاف تحفظ کے دو اہم طریقے ہیں۔ پہلا کامن موڈ پروٹیکشن (CT1) ہے، جو لائیو کنڈکٹرز اور PE (حفاظتی زمین) کے درمیان اضافے سے بچانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ مثال کے طور پر، آسمانی بجلی گرنے سے نظام میں زمین کی نسبت ہائی وولٹیج متعارف ہو سکتی ہے۔ کامن موڈ پروٹیکشن اس طرح کے بیرونی خلل کے اثرات کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے، جیسے بجلی، جیسا کہ ذیل میں دکھایا گیا ہے۔

دوسرا ڈیفرینشل موڈ پروٹیکشن (CT2) ہے، جو لائن کنڈکٹر (L) اور نیوٹرل کنڈکٹر (N) کے درمیان اضافے سے تحفظ فراہم کرتا ہے۔ اس قسم کا تحفظ اندرونی خلفشار سے نمٹنے کے لیے خاص طور پر اہم ہے، جیسے کہ برقی شور یا نظام کے اندر ہی پیدا ہونے والی مداخلت، جیسا کہ نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔

ان میں سے ایک یا دونوں پروٹیکشن طریقوں کو لاگو کرنے سے، برقی نظاموں کو ممکنہ اضافے کے ذرائع سے بہتر طور پر بچایا جا سکتا ہے، جو بالآخر منسلک آلات کی لمبی عمر اور بھروسے کو بڑھاتا ہے۔

یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ SPD پروٹیکشن موڈز کا انتخاب جگہ پر موجود گراؤنڈنگ سسٹم کے مطابق ہونا چاہیے۔ TN سسٹمز کے لیے، CT1 اور CT2 دونوں حفاظتی طریقوں کو استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، TT سسٹمز میں، CT1 کو صرف RCD کے بہاو پر لاگو کیا جا سکتا ہے۔ IT سسٹمز میں—خاص طور پر وہ جو غیر جانبدار کنڈکٹر کے بغیر ہیں—CT2 تحفظ لاگو نہیں ہوتا ہے۔ یہ ڈی سی ڈسٹری بیوشن سسٹمز میں ایک اہم غور ہے جو آئی ٹی گراؤنڈ کنفیگریشنز کا استعمال کرتے ہیں۔ تفصیلات نیچے دیے گئے جدول میں دیکھی جا سکتی ہیں۔

4. سرج پروٹیکٹو ڈیوائسز (SPD) کے کلیدی پیرامیٹرز

بین الاقوامی معیار IEC 61643-11 کے مطابق، کم وولٹیج بجلی کی تقسیم کے نظام سے منسلک SPDs کی خصوصیات اور ٹیسٹ کی وضاحت کی گئی ہے، جیسا کہ شکل 7 میں دکھایا گیا ہے۔

(1) وولٹیج پروٹیکشن لیول (اوپر)

SPD کو منتخب کرنے میں سب سے اہم پہلو اس کا وولٹیج پروٹیکشن لیول (Up) ہے، جو ٹرمینلز کے درمیان وولٹیج کو محدود کرنے میں SPD ​​کی کارکردگی کو نمایاں کرتا ہے۔ یہ قدر زیادہ سے زیادہ کلیمپنگ وولٹیج سے زیادہ ہونی چاہیے۔ یہ اس وقت پہنچتا ہے جب SPD سے بہنے والا کرنٹ برائے نام خارج ہونے والے کرنٹ In کے برابر ہو جاتا ہے۔ منتخب کردہ وولٹیج کے تحفظ کی سطح لوڈ کے تسلسل کو برداشت کرنے والے وولٹیج Uw سے کم ہونی چاہیے۔ بجلی گرنے کی صورت میں، SPD ٹرمینلز میں وولٹیج کو عام طور پر اوپر سے نیچے رکھا جاتا ہے۔ PV DC سسٹمز کے لیے، بوجھ سے مراد عام طور پر PV ماڈیولز اور انورٹرز ہوتے ہیں۔

(2) زیادہ سے زیادہ مسلسل آپریٹنگ وولٹیج (Uc)

Uc زیادہ سے زیادہ DC وولٹیج ہے جسے مسلسل SPD پروٹیکشن موڈ پر لاگو کیا جا سکتا ہے۔ اس کا انتخاب ریٹیڈ وولٹیج اور سسٹم کی گراؤنڈ کنفیگریشن کی بنیاد پر کیا جاتا ہے اور یہ SPD کی ایکٹیویشن تھریشولڈ کے طور پر کام کرتا ہے۔ PV سسٹمز کے DC سائیڈ کے لیے، Uc PV سرنی کے Uoc Max سے بڑا یا اس کے برابر ہونا چاہیے۔ Uoc Max سے مراد لائیو ٹرمینلز کے درمیان اور لائیو ٹرمینل اور PV صف کے متعین مقام پر گراؤنڈ کے درمیان سب سے زیادہ اوپن سرکٹ وولٹیج ہے۔

(3) برائے نام خارج ہونے والا کرنٹ (میں)

یہ SPD کے ذریعے بہنے والے 8/20 μs ویوفارم کرنٹ کی چوٹی کی قیمت ہے، جو قسم II کے ٹیسٹوں کے لیے اور قسم I اور میں پیشگی شرط کے ٹیسٹ کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ قسم II. IEC کا تقاضا ہے کہ SPD 8/20 μs ویوفارم کرنٹ کے کم از کم 19 ڈسچارجز کو برداشت کر سکے۔ قدر میں جتنی زیادہ ہوگی، SPD کی عمر اتنی ہی لمبی ہوگی، لیکن قیمت بھی بڑھ جاتی ہے۔

(4) امپلس کرنٹ (Iimp)

تین پیرامیٹرز کی طرف سے بیان کیا گیا ہے: موجودہ چوٹی (Ipeak)، چارج (Q)، اور مخصوص توانائی (W/R)، یہ موجودہ میں استعمال ہوتا ہے ٹائپ آئی ٹیسٹ عام ویوفارم 10/350 μs ہے۔