پی وی کنیکٹرز میں جزوی ڈسچارج کے مسائل کا ازالہ: یوٹیلیٹی سکیل ارے کی انسلیشن کا خاموش قاتل

سوال: سورج کے انجینئرز فوٹو وولٹائک کنیکٹرز میں 'جزوی تخلیق' کا ازالہ اور روک تھام کیسے کر سکتے ہیں، جو یوٹیلیٹی سکیل ایرے کی بیرونی حفاظت کا خاموش قاتل کہا جاتا ہے؟

جب یوٹیلیٹی سکیل فوٹو وولٹائک (پی وی) پاور پلانٹس 1500 وولٹ ڈی سی آرکیٹیکچرز تک بڑھ جاتے ہیں، تو بجلائی عزل نظام کو بجلائی میدان کے انتہائی شدید دباؤ کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ ان بلند وولٹی حالات کے تحت، وہ چھوٹی چھوٹی جسمانی خرابیاں جو قدیم 1000 وولٹ نظاموں میں بے ضرر تھیں، ایک تباہ کن بجلائی پھینومینن کو جنم دے سکتی ہیں جسے جزوی ڈسچارج (پی ڈی) کہا جاتا ہے۔ انجینئرز اکثر اسے خاموش قاتل کہتے ہیں؛ جزوی ڈسچارج ایک مقامی بجلائی ٹوٹ پھوٹ ہوتی ہے جو دو موصلات کے درمیان خالی جگہ کو مکمل طور پر نہیں بھرتی۔ یہ سورجی کنیکٹرز کے عزل مادے کے اندر خالی جگہوں، دراڑوں یا سطحی سرحدوں پر پیدا ہوتی ہے۔ اگر اسے نظر انداز کیا جائے تو جزوی ڈسچارج آہستہ آہستہ اور خاموشی سے پولیمر ہاؤسنگز کی مالیکولر ساخت کو نقصان پہنچاتی رہتی ہے، جس کے نتیجے میں آخرکار تباہ کن عزل کا ٹوٹنا، فیز سے زمین کی غلطیاں اور تباہ کن پی وی سٹرنگ آگ لگ جاتی ہے۔ اس تکنیکی مضمون میں جزوی ڈسچارج کے پی وی کنیکٹرز میں عمل کے طریقہ کار، اس کی میدان میں تشخیص اور سنوم کنیکٹر انجینئرنگ کے ذریعے اس کے وقوع کو روکنے کے طریقوں پر بات کی گئی ہے۔

جزوی تخلیہ کی طبیعیات: 1500V کنیکٹرز میں یہ کیوں پیش آتا ہے

جزوی تخلیہ کی خرابی کو مؤثر طریقے سے دور کرنے کے لیے، انجینئرز کو پہلے اس کے بنیادی طبیعی اصولوں کو سمجھنا ضروری ہے جو اسے جنم دیتے ہیں۔ کسی بھی ہائی وولٹیج برقی اجزاء میں، برقی میدان دونوں موصلات اور ان کے اردگرد موجود عایق مواد پر تقسیم ہوتا ہے۔ جزوی تخلیہ تب واقع ہوتا ہے جب مقامی برقی میدان کی شدت عایق واسطے کے ایک چھوٹے سے حصّے کی ڈائی الیکٹرک بریک ڈاؤن کی طاقت سے زیادہ ہو جاتی ہے:

• خرابیوں کے خالی جگہوں میں ڈائی الیکٹرک غیر مطابقت: ہوا کا ڈائی الیکٹرک دائم اور بریک ڈاؤن کی طاقت، پولی فینائلین آکسائیڈ (پی پی او) جیسے ٹھوس عزل کرنے والے پولیمرز کے مقابلے میں بہت کم ہوتی ہے۔ اگر کسی کنیکٹر کے ڈھلے ہوئے پلاسٹک ہاؤسنگ کے اندر ایک مائیکرو سکوپک ہوا کا جیب یا خالی جگہ موجود ہو، یا اگر کیبل کی عزل اور کنیکٹر کی سیل کے درمیان انٹرفیس پر ایک چھوٹی سی ہوا کی شق ہو، تو برقی میدان اس خالی جگہ کے اندر زیادہ تر مرکوز ہو جائے گا۔ چونکہ ہوا اس مرکوز وولٹیج کے دباؤ کو برداشت نہیں کر سکتی، اس لیے وہ بریک ڈاؤن ہو جاتی ہے، جس کے نتیجے میں ایک چھوٹی سی چنگاری یا برقی تخلیق پیدا ہوتی ہے۔ یہ تخلیق جزوی ہوتی ہے کیونکہ اس کے اردگرد کا اعلیٰ معیار کا پلاسٹک اسے فوری طور پر مکمل شارٹ سرکٹ آرک بننے سے روک دیتا ہے۔
• نمی اور آلودگی کے پل: جب پانی کے قطرے یا موصل دھول کے ذرات (جیسے کاربن بلیک یا دھاتی دھول) ملانے والے کنیکٹر جوڑے میں داخل ہوتے ہیں، تو وہ اندرونی پلاسٹک کی سطحوں کے ساتھ مقامی موصل راستے تشکیل دیتے ہیں۔ اس سے مؤثر سیپیج اور کلیئرنس فاصلے کم ہو جاتے ہیں، بجلائی میدان مشوّش ہو جاتا ہے اور سطحی جزوی تخلیق شروع ہو جاتی ہے۔
• بلند ولٹیج کا دباؤ: 1000V سے 1500V ڈی سی تک ارتقاء سے کنیکٹر کے عزل پر بجلائی میدان کا دباؤ 50 فیصد تک بڑھ جاتا ہے۔ یہ بڑھی ہوئی ولٹیج مائیکرو سکوپک خالی جگہوں کے اندر موجود ہوا کو آئنائز ہونے کے لیے بہت زیادہ قابل بناتی ہے، جس سے جزوی تخلیق کے آغاز کا آستانہ کم ہو جاتا ہے۔

خاموش تباہی: جزوی تخلیق کیسے فوٹو وولٹائک کنیکٹر کے عزل کو تباہ کرتی ہے

جزوی تخلیق خاص طور پر خطرناک ہے کیونکہ اس کے ابتدائی اور درمیانے مراحل میں اسے نہ دیکھا جا سکتا ہے اور نہ سنایا جا سکتا ہے۔ یہ ایک آہستہ، تدریجی تخریب کا عمل ہے:

• کیمیائی تحلیل: ہر بار جب جزوی تخلیہ کا واقعہ پیش آتا ہے، تو وہ مائیکرو اوزون، نائٹروس آکسائڈز اور حرارت کی خردبینی مقدار پیدا کرتا ہے۔ یہ شدید طور پر متاثر کن کیمیائی اجزاء پلاسٹک کے باہری ڈھانچے کی پولیمر زنجیریں حملہ کرتے ہیں، جس سے اس کی کیمیائی ساخت کو نقصان پہنچتا ہے اور اس کی ڈائی الیکٹرک طاقت کم ہو جاتی ہے۔
• کاربن ٹریکنگ: مائیکرو تخلیہ کی مقامی حرارت پلاسٹک کو کاربنائز کر دیتی ہے۔ کاربن انتہائی موصل ہوتا ہے۔ وقتاً فوقتاً، یہ چھوٹے چھوٹے کاربنائز شدہ راستے درخت کی شاخوں کی طرح پلاسٹک کے باہری ڈھانچے کی موٹائی یا اس کی سطح پر پھیلتے ہیں، جسے 'ٹریئنگ' یا 'کاربن ٹریکنگ' کہا جاتا ہے۔
• کیٹاسٹروفک فلیش اوور: آخرکار، کاربنائز شدہ راستہ اتنا لمبا ہو جاتا ہے کہ وہ باقی ماندہ ٹھوس عزل کو عبور کر لیتا ہے۔ اس لمحے عزل مکمل طور پر ناکام ہو جاتی ہے، جس کے نتیجے میں اچانک اعلیٰ طاقت کا ڈی سی آرک، فیز سے زمین کا غلط رابطہ یا ٹرمینل سے ٹرمینل تک کا مختصر سرکٹ پیدا ہوتا ہے، جو فوراً کنیکٹر کو پگھلا دیتا ہے اور خشک گھاس، چھت کے ڈھانچے یا کیبل ٹرے کو بھڑکا سکتا ہے۔

مقامی تشخیص اور مسائل کے حل کے طریقے

چونکہ جزوی تخلیہ خاموش ہوتی ہے، اس لیے روایتی بجلائی ٹیسٹنگ کے طریقوں سے اکثر اسے اس وقت تک نہیں پکڑا جا سکتا جب تک کہ بہت دیر نہ ہو چکی ہو۔ مثال کے طور پر، معیاری عزل کا مقابلہ (میگر) ٹیسٹ صرف کم تناؤ کے تحت ایک مخصوص لمحے پر مزاحمت کو ماپتا ہے اور یہاں تک کہ اگر کوئی کنیکٹر شدید داخلی جزوی تخلیہ کا شکار ہو تو بھی اس کے نتائج مکمل طور پر درست نظر آ سکتے ہیں۔ تباہ کن خرابی کے واقع ہونے سے پہلے جزوی تخلیہ کی شناخت کرنے کے لیے، سورجی آپریشنز اینڈ مینٹیننس (O&M) ٹیمیں جدید تشخیصی آلات کا استعمال کرنا چاہیے:

• الٹرا ساؤنڈ اکوسٹک تشخیص: ہر جزوی تخلیہ کا واقعہ ایک اعلیٰ فریکوئنسی کی آوازی لہر پیدا کرتا ہے، جو عام طور پر 30 کلو ہرٹز سے 100 کلو ہرٹز کی حد میں ہوتی ہے۔ ہاتھ میں پکڑنے والے الٹرا ساؤنڈ ڈیٹیکٹرز یا آوازی تصویر کشی کے کیمرے استعمال کرتے ہوئے، فنکشنریاں ٹیکنیشنز چوٹی کی پیداوار کے اوقات کے دوران کنیکٹر ایریز کو اسکین کر سکتے ہیں۔ ان کنیکٹرز میں جو داخلی جزوی تخلیہ کا شکار ہوں گے، وہ ایک واضح، اعلیٰ فریکوئنسی کی چرچراہٹ کی آواز پیدا کریں گے یا کیمرے کی اسکرین پر آوازی گرم مقامات کے طور پر ظاہر ہوں گے۔
• ہائی فریکوئنسی کرنٹ ٹرانسفارمرز (HFCT): پارشل ڈسچارج (PD) کے واقعات سے تیز، ہائی فریکوئنسی کے کرنٹ پلسز پیدا ہوتے ہیں جو فوٹو وولٹائک (PV) کیبلز کے ساتھ سفر کرتے ہیں۔ HFCT سینسر کو PV سٹرنگ کیبلز کے گرد کلیمپ کرکے، جو کہ کمپن باکس , ٹیکنیشن ان پلسز کی نگرانی کر سکتے ہیں اور ان کے ویو فارمز کا تجزیہ کرکے سٹرنگ میں پارشل ڈسچارج کی موجودگی اور شدت کا تعین کر سکتے ہیں۔
• تھرمل امیجنگ کی محدودیتیں: انفراریڈ (IR) تھرمل گرافی کنیکٹرز میں زیادہ رابطہ مزاحمت کو تلاش کرنے کے لیے بہت مؤثر ہے۔ تاہم، IR کیمرے ابتدائی مرحلے کے پارشل ڈسچارج کا انکشاف کرنے میں کم مؤثر ہیں کیونکہ PD کی ابتدا میں بہت کم حرارت پیدا ہوتی ہے۔ جب تک کہ کوئی کنیکٹر PD کی وجہ سے دیدی جانے والی تھرمل ہاٹ اسپاٹ ظاہر نہیں کرتا، اُس وقت تک عزل پہلے ہی شدید طور پر متاثر ہو چکا ہوتا ہے اور فیلیور کے قریب ہوتا ہے۔

سُنوم کنیکٹر انجینئرنگ کیسے پارشل ڈسچارج کے خطرات کو ختم کرتی ہے

وینژو شان نو (سنوم) میں، ہم اس بات کو تسلیم کرتے ہیں کہ جزوی تخلیہ کو روکنے کے لیے غیر معمولی درجے کا تیاری کنٹرول، اعلیٰ معیار کے مواد اور درست مکینیکل اجازتیں ضروری ہیں۔ ہم جزوی تخلیہ کے بنیادی اسباب کو مندرجہ ذیل ڈیزائن اور تیاری کے طریقوں کے ذریعے ختم کرتے ہیں:

• خالی جگہ سے پاک اعلیٰ درجے کی درستی والی ان جیکشن ڈھالائی: پلاسٹک ہاؤسنگز کے اندر مائیکروسکوپک خالی جگہیں داخلی جزوی تخلیہ کا اہم ترین ذریعہ ہیں۔ سنوم جدید ترین، خودکار ان جیکشن ڈھالائی کی مشینوں کا استعمال کرتا ہے جن میں حقیقی وقت میں دباؤ اور درجہ حرارت کی نگرانی کا نظام موجود ہوتا ہے۔ اس سے خالی جگہوں کو مکمل طور پر بھرنے اور ڈھالے گئے پولیمر میں داخلی خالی جگہوں یا کثافت کی تبدیلیوں کو ختم کرنے کی ضمانت فراہم ہوتی ہے۔
• پریمیم پی پی او/پی سی جس میں اعلیٰ ڈائی الیکٹرک طاقت ہو: سنوم کنیکٹرز صرف خالص پولی فینائلین/پولی کاربونیٹ آکسائیڈ سے تیار کیے جاتے ہیں۔ یہ اعلیٰ کارکردگی کا مواد انتہائی اعلیٰ ڈائی الیکٹرک طاقت (عام طور پر 30 کلو وولٹ فی ملی میٹر سے زیادہ) اور بہترین موازنہ ٹریکنگ انڈیکس (سی ٹی آئی) درجہ بندی کا حامل ہے، جو اسے کاربن ٹریکنگ اور کیمیائی کشیدگی کے مقابلے میں انتہائی مضبوط بناتا ہے۔
• بہترین کریپیج اور کلیئرنس کا ڈیزائن: ہمارے انجینئرز سنوم کنیکٹرز کو وافر اندرونی کلیئرنس (ہوا کے ذریعے فاصلہ) اور کریپیج (پلاسٹک کی سطح کے ساتھ فاصلہ) کے راستوں کے ساتھ ڈیزائن کرتے ہیں۔ یہ ساختی علیحدگی مقامی بجلیدار میدان کی شدت کو ہوا کی آئنائزیشن کے آستانے سے کافی نیچے رکھتی ہے، حتیٰ کہ 1500 وولٹ مستقل بوجھ کے تحت بھی۔
• دوہری سیل گاسکٹس کا غیر ضروری استعمال: موصلیت والی نمی اور دھول کے داخل ہونے کو روکنے کے لیے، سنوم کنیکٹرز میں اعلیٰ لچکدار سلیکون سے بنے ہوئے دو رنگوں والے سیل گاسکٹس کا استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ مضبوط سیل کنیکٹر کے ہاؤسنگ کے اندر خشک اور صاف ہوا کو برقرار رکھتا ہے، جس سے سطحی ڈسچارج کے راستے ختم ہو جاتے ہیں۔

ای پی سی تعمیر ٹیموں کے لیے فیلڈ روک تھام کی حکمت عملیاں

یہ یقینی بنانے کے لیے کہ ی utility-scale arrays اپنی 25 سالہ عمر کے دوران جزوی ڈسچارج سے پاک رہیں، ای پی سی ٹھیکیداروں کو درج ذیل ہدایات پر عمل کرنا چاہیے:

• کراس میٹنگ روکیں: مختلف سازندگان کے کنیکٹرز کی اندرونی ہندسیات اور اجازتی حدود میں تھوڑا سا فرق ہوتا ہے۔ کراس میٹنگ سے جسمانی خالی جگہیں اور ہوا کے جھولے بن جاتے ہیں جو جزوی ڈسچارج کے لیے بہت زیادہ آسانی سے موزوں ہوتے ہیں۔
• اسمبلی کے دوران صفائی: فیلڈ ٹیکنیشنز کو کنیکٹر کے اجزاء کو میٹنگ سے پہلے صاف اور خشک رکھنے کی ہدایت کی جائے۔ اندرونی پلاسٹک کی سطحوں پر چھوڑا گیا کوئی بھی گند، پسینہ یا تیل کاربن ٹریکنگ شروع کرنے کا باعث بن سکتا ہے۔
• مکمل لاک تصدیق: یقینی بنائیں کہ تمام کنیکٹرز مکمل طور پر ایک دوسرے کے ساتھ دبائے گئے ہوں جب تک کہ لاکنگ ٹیبز سننے میں آنے والی دھڑاک کے ساتھ ٹھیک سے فٹ نہ ہو جائیں۔ نامکمل میٹنگ کنیکٹر کے اندر ایک بڑا ہوا کا خالی جگہ چھوڑ دیتی ہے، جو 1500V کے دباؤ کے تحت جزوی ڈسچارج (PD) کے خطرے کو بہت بڑا بنادیتی ہے۔

سنوم کے معیاری، خالی جگہ سے پاک کنیکٹرز کا انتخاب کرکے اور حفاظتی تشخیصی ٹیسٹنگ کو نافذ کرکے، سورجی ترقیاتی ماہرین جزوی ڈسچارج کے خاموش خطرے کو مؤثر طریقے سے ختم کر سکتے ہیں، جس سے ان کے اعلیٰ وولٹیج فوٹو وولٹائک اریز لمبے عرصے تک محفوظ اور زیادہ پیداواری توانائی کی پیداوار کے لیے محفوظ رہیں گے۔