লোড ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণ (LFC) এবং টারবাইন গভর্নর নিয়ন্ত্রণ (TGC) পাওয়ার সিস্টেমে
তাপ উৎপাদন ইউনিটের সংক্ষিপ্ত পরিচিতি
বিদ্যুৎ উৎপাদন পুনরাবৃত্তিযোগ্য এবং অপুনরাবৃত্তিযোগ্য শক্তি সম্পদের উপর নির্ভর করে। তাপ উৎপাদন ইউনিটগুলি শক্তি উৎপাদনের একটি ঐতিহ্যগত পদ্ধতি প্রতিনিধিত্ব করে। এই ইউনিটগুলিতে কয়লা, পারমাণবিক শক্তি, প্রাকৃতিক গ্যাস, জৈব জ্বালানি এবং বায়োগ্যাস জ্বালানি একটি বয়লারের মধ্যে দগ্ধ করা হয়।
একটি উৎপাদন ইউনিটের বয়লার একটি অত্যন্ত জটিল ব্যবস্থা। এর সরলতম ধারণায়, এটি এমন একটি চেম্বার হিসাবে দেখা যায় যার প্রাচীরগুলিতে পাইপ লাইন করা আছে, যার মধ্য দিয়ে জল নিরন্তর পরিচলন করে। বয়লারের মধ্যে জ্বালানি দগ্ধ হওয়ার ফলে উৎপন্ন তাপ শক্তি এই জলে স্থানান্তরিত হয়। এই প্রক্রিয়ায়, জল উচ্চ চাপ (ডিজাইন অনুযায়ী 150 কিলোস্কোয়ার থেকে 380 কিলোস্কোয়ার) এবং উচ্চ তাপমাত্রা (ডিজাইন স্পেসিফিকেশন অনুযায়ী 530°C থেকে 732°C) বিশিষ্ট শুষ্ক সম্পূর্ণ বাষ্পে পরিণত হয়।
এই সম্পূর্ণ বাষ্প তারপর একটি টারবাইনে প্রবেশ করে, যেখানে এটি প্রসারিত হয় এবং তাপমাত্রা কমে যায়। এই প্রসারণ প্রক্রিয়ায়, বাষ্প তার তাপ শক্তি টারবাইন সাফটের ঘূর্ণন শক্তিতে স্থানান্তর করে। বাষ্পের টারবাইনে প্রবাহ একটি নিয়ন্ত্রণ ভ্যালভ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, যা টারবাইনের নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার দ্বারা পরিচালিত হয়। ফলস্বরূপ, টারবাইনের সক্রিয় শক্তি উত্পাদন গভর্নর দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। টারবাইনটি একটি সিঙ্ক্রোনাস জেনারেটরের সঙ্গে সংযুক্ত।
সিঙ্ক্রোনাস জেনারেটর টারবাইনের যান্ত্রিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করে। সিঙ্ক্রোনাস জেনারেটরগুলি সাধারণত 11 kV থেকে 26 kV পর্যন্ত স্বাভাবিক ফ্রিকোয়েন্সিতে বৈদ্যুতিক শক্তি উৎপাদন করে। এই ভোল্টেজ পরে একটি উৎপাদন ট্রান্সফরমার দ্বারা 220 kV/400 kV/765 kV-এ বাড়ানো হয় যাতে এটি বিদ্যুৎ গ্রিডে প্রেরণ করা যায়। বিদ্যুৎ প্রणালী অধ্যয়নে, এই সম্পূর্ণ একীভূত ব্যবস্থাটিকে একটি উৎপাদন ইউনিট হিসাবে উল্লেখ করা হয়।
টারবাইন গভর্নর নিয়ন্ত্রণ (TGC)
পূর্বে উল্লিখিত হয়েছে, গভর্নর নিয়ন্ত্রণ ভ্যালভের অবস্থান নিয়ন্ত্রণ করে টারবাইনে সক্রিয় শক্তি প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ করে। একটি হাইড্রাউলিক গভর্নরকে একটি ইন্টিগ্রাল নিয়ন্ত্রক হিসাবে মডেল করা যায় যা টারবাইনের প্রকৃত ঘূর্ণন গতি থেকে ফিডব্যাক নেয়। চিত্র 1 গভর্নরের গতি-নিয়ন্ত্রণ মোডে প্রক্রিয়াকে দেখায়।
টারবাইনের প্রকৃত গতিকে নির্দিষ্ট গ্রিড ফ্রিকোয়েন্সির সাথে তুলনা করা হয়। ফলস্বরূপ গতি ত্রুটি সিগন্যাল (∆ωᵣ) গভর্নরে প্রদান করা হয়। এই ত্রুটি সিগন্যালের উপর ভিত্তি করে, গভর্নর নিয়ন্ত্রণ ভ্যালভের অবস্থান সম্পর্কে সামান্য পরিবর্তন করে: যদি একটি ধনাত্মক ত্রুটি সিগন্যাল (যা প্রকৃত ফ্রিকোয়েন্সি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সি অতিক্রম করে) শনাক্ত হয়, তবে গভর্নর ভ্যালভটি সামান্য বন্ধ করে; বিপরীতে, যখন একটি ঋণাত্মক ত্রুটি সিগন্যাল প্রাপ্ত হয়, তখন গভর্নর ভ্যালভটি খুলে দেয়।
“R” গভর্নরের ড্রোপ সেটিং প্রতিনিধিত্ব করে, যা সাধারণত 3% থেকে 8% পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়। গাণিতিকভাবে, এটি এভাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়:
R = (পার ইউনিট ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তন) / (পার ইউনিট শক্তি পরিবর্তন)
ড্রোপ সেটিংগ গুলি একাধিক উৎপাদন ইউনিটের স্থিতিশীল সমান্তরাল পরিচালনার জন্য গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এগুলি নিয়ন্ত্রণ এলাকার মধ্যে লোড শেয়ারিং নির্ধারণ করে। ছোট ড্রোপ মানের ইউনিটগুলি লোডের বড় অংশ স্বাভাবিকভাবে গ্রহণ করবে।
নিয়ন্ত্রণ এলাকা
বিদ্যুৎ প্রণালীতে, উৎপাদন ইউনিট এবং লোডগুলি বিস্তৃত ভৌগোলিক অঞ্চলে বিতরণ করা হয়। স্থিতিশীলতা রক্ষার জন্য, সমগ্র গ্রিডকে ছোট নিয়ন্ত্রণ এলাকায় (প্রধানত ভৌগোলিকভাবে) বিভক্ত করা হয়। এই বিভাজন যথাযথ লোড প্রবাহ গণনা এবং ফ্রিকোয়েন্সি এবং শক্তি ভারসাম্যের নিয়ন্ত্রণের সুবিধা প্রদান করে।
একটি নিয়ন্ত্রণ এলাকার মধ্যে বিভিন্ন উৎপাদন ইউনিট এবং লোড সহ-অস্তিত্ব রাখে। বিদ্যুৎ প্রণালীকে নিয়ন্ত্রণ এলাকায় বিভক্ত করার কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ উদ্দেশ্য রয়েছে:
1. লোড-ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণ
এই ফ্রেমওয়ার্ক গ্রিড ফ্রিকোয়েন্সি রক্ষার জন্য লোড-ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতির প্রয়োগের সুবিধা প্রদান করে—এটি পরবর্তীতে বিস্তারিত আলোচনা করা হবে।
2. নির্ধারিত আদান-প্রদানের নির্ধারণ
যদি একটি নিয়ন্ত্রণ এলাকার উৎপাদন তার লোড চাহিদার চেয়ে কম হয়, তবে শক্তি প্রতিবেশী নিয়ন্ত্রণ এলাকাগুলি থেকে টাই লাইনগুলি দিয়ে প্রবেশ করে (এবং বিপরীতে)।
3. কার্যকর লোড শেয়ারিং
লোড চাহিদা দিনের বিভিন্ন সময়ে পরিবর্তিত হয় (উদাহরণস্বরূপ, রাতে কম, সকাল এবং সন্ধ্যায় পরিমাণ বেশি হয়)। নিয়ন্ত্রণ এলাকাগুলি এই প্রক্রিয়াগুলি সরলীকরণ করে:
শক্তি ভারসাম্য
বৈদ্যুতিক শক্তি বাস্তব সময়ে ব্যবহৃত হয় (এটি বড় স্কেলে সঞ্চিত করা যায় না)। সুতরাং, শক্তি ভারসাম্য একটি মৌলিক প্রয়োজন:
উৎপাদিত শক্তি (P₉) = লোড চাহিদা (Pd) + ট্রান্সমিশন লোস (Pₗ)
ট্রান্সমিশন লোস সাধারণত উৎপাদিত শক্তির ~2% এবং ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণে ফোকাস করার সময় এটি অনেক সময় উপেক্ষা করা হয়। সরলতার জন্য, আমরা অনুমান করি:
উৎপাদিত শক্তি (P₉) ≈ লোড চাহিদা (Pd)
ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তন
গ্রিড ফ্রিকোয়েন্সি লোড চাহিদা এবং উৎপাদনের মধ্যে অমিলের কারণে পরিবর্তিত হয়। যদিও ক্ষুদ্র বিচ্যুতি পদ্ধতির জড়তার দ্বারা স্থিতিশীল হয়, তবে বড় বিচ্যুতি (উদাহরণস্বরূপ, ইউনিট ট্রিপ, বড় লোড পরিবর্তন) ফ্রিকোয়েন্সিকে ±5% পরিবর্তিত করতে পারে। গুরুত্বপূর্ণ পরিস্থিতিগুলি হল:
অধিকাংশ ক্ষেত্রে (উদাহরণস্বরূপ, ইউনিট/লাইন ট্রিপ, বড় লোড সংযোগ), চাহিদা উৎপাদনের চেয়ে বেশি হয়, ফলে ফ্রিকোয়েন্সি কমে যায়। বিপরীতে, যদি একটি ট্রান্সমিশন লাইন যা বড় লোড পরিবহন করে ট্রিপ করে, তবে উৎপাদন চাহিদার চেয়ে বেশি হতে পারে, ফলে ফ্রিকোয়েন্সি বেড়ে যায়। যদিও এই দুটি পরিস্থিতিতে পদ্ধতির প্রতিক্রিয়া বিপরীত, তবে ফ্রিকোয়েন্সি ডিপ বোঝার জন্য যথেষ্ট।
ফ্রিকোয়েন্সি ডিপ কেন ঘটে
দুটি অন্তর্নিহিত পদ্ধতি ফ্রিকোয়েন্সি ডিপ ঘটায়:
1. লোড ড্যাম্পিং
ইনডাকশন মোটর (উদাহরণস্বরূপ, গৃহস্থালী ফ্যান, শিল্প ড্রাইভ) গ্রিড লোডের অধিকাংশ দখল করে। তাদের শক্তি ব্যবহার ফ্রিকোয়েন্সি-নির্ভর: 1% ফ্রিকোয়েন্সি হ্রাস সাধারণত বড় পদ্ধতিতে সক্রিয় শক্তি ব্যবহার প্রায় 2% কমায়। যখন নতুন লোড সংযুক্ত হয়, ফ্রিকোয়েন্সি কমে, এবং বিদ্যমান ইনডাকশন লোডগুলি স্বয়ংক্রিয়ভাবে কম শক্তি ব্যবহার করে—আংশিকভাবে চাহিদা-উৎপাদন ফাঁক কমায়।
2. টারবাইন-জেনারেটর (TG) সেট থেকে কিনেটিক শক্তি মুক্তি
প্রাতিষ্ঠানিক TG সেটগুলিতে মাসিভ রোটর (সাধারণত >25 টন) 3000 RPM (50Hz গ্রিডের জন্য) ঘুরে থাকে। যখন চাহিদা উৎপাদনের চেয়ে বেশি হয়, এই রোটরগুলি সংরক্ষিত কিনেটিক শক্তি (3-5 সেকেন্ড, জড়তার উপর নির্ভর করে) তাম্পোরারিলি সরবরাহ করে। রোটর ধীর হওয়ার সাথে সাথে গ্রিড ফ্রিকোয়েন্সি কমে যায়।
ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণ
লোড-ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণ (LFC) চাহিদা-উৎপাদন অমিলের পর গ্রিড ফ্রিকোয়েন্সিকে তার নির্ধারিত মানে পুনরুদ্ধার করে। দুটি স্তরের নিয়ন্ত্রণ রয়েছে:
1. প্রাথমিক ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণ
ইউনিট স্তরে, টারবাইনের নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা গতি (এবং ফলস্বরূপ ফ্রিকো
