SF6 ফ্লোর ট্যাঙ্ক সার্কিট ব্রেকারে আংশিক ডিচার্জ শনাক্ত প্রযুক্তি এবং বিশ্লেষণ পদ্ধতি গবেষণা

ফ্লোর-মাউন্টেড ট্যাঙ্ক-টাইপ সার্কিট ব্রেকার একটি গুরুত্বপূর্ণ নিয়ন্ত্রণ ও প্রোটেকশন ডিভাইস যা সাবস্টেশন ও পাওয়ার সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়। এটি মূলত লাইনগুলিতে স্বাভাবিক লোড কারেন্ট বিচ্ছিন্ন করা, বন্ধ করা এবং পরিবহন করার জন্য ব্যবহৃত হয়, এবং সিস্টেম ফেইলার সময় শর্ট-সার্কিট কারেন্ট কাটা করে। বিচ্ছিন্নকরণ উপাদান, আইসোলেটিং বুশিং, বুশিং-টাইপ কারেন্ট ট্রান্সফরমার, আর্ক-এক্সটিংগুইশিং চেম্বার, অপারেটিং মেকানিজম এবং গ্রাউন্ডিং কেসিং এর মতো উপাদানগুলি দ্বারা গঠিত, ফ্লোর-মাউন্টেড ট্যাঙ্ক-টাইপ সার্কিট ব্রেকারের আর্ক-এক্সটিংগুইশিং চেম্বার একটি গ্রাউন্ড মেটাল কেসিং এর মধ্যে অবস্থিত।

SF₆ ট্যাঙ্ক-টাইপ সার্কিট ব্রেকারের জন্য বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নকরণ এবং আর্ক-এক্সটিংগুইশিং মিডিয়া হিসাবে কাজ করে। একটি সমন্বিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে, এর বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নকরণ শক্তি বায়ুর প্রায় তিন গুণ, এবং আর্ক-এক্সটিংগুইশিং ক্ষমতা বায়ুর প্রায় ১০০ গুণ। ফলে, SF₆ সার্কিট ব্রেকারগুলি সংকীর্ণ গঠন এবং ছোট ফুটপ্রিন্টের সাথে চরিত্রায়িত হয়। তাছাড়া, ফ্লোর-মাউন্টেড ট্যাঙ্ক-টাইপ সার্কিট ব্রেকারগুলি নিম্ন উপকরণ কেন্দ্র, স্থিতিশীল গঠন, ভাল ভূকম্প পারফরমেন্স, বিল্ট-ইন কারেন্ট ট্রান্সফরমার, ধূলার প্রতি শক্ত প্রতিরোধ এবং সুবিধাজনক রক্ষণাবেক্ষণের মতো সুবিধাগুলি প্রদান করে।

তবে, ট্যাঙ্ক-টাইপ সার্কিট ব্রেকারের নির্মাণ, সংযোজন, পরিবহন এবং পরিচালনার সময়, খারাপ প্রক্রিয়া, ধাক্কা, প্রভাব এবং সুইচিং অপারেশনের কারণে বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নকরণের দোষ ঘটতে পারে। সাধারণ বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নকরণের দোষগুলি হল পরিবাহী বা কেসিং এর উপর উচ্চ মেটালিক বস্তু, ভেসে থাকা ইলেকট্রোড এবং মুক্ত মেটাল পার্টিকেল। যখন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি বিচ্ছিন্নকরণ দোষের কেন্দ্রীভূত অঞ্চলে পরীক্ষামূলক বা রেটেড ভোল্টেজের ব্রেকডাউন ক্ষেত্রের শক্তি পৌঁছায়, তখন পার্শিয়াল ডিসচার্জ (PD) ঘটে। পার্শিয়াল ডিসচার্জ সার্কিট ব্রেকারের বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নকরণ হ্রাসের প্রধান কারণ এবং বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নকরণের ফেলার পূর্বসূচক। তাই, পার্শিয়াল ডিসচার্জ সিগন্যালের অনলাইন মনিটরিং ফেলার আগে বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নকরণের দোষ শনাক্ত করতে পারে, যা ফ্লোর-মাউন্টেড ট্যাঙ্ক-টাইপ সার্কিট ব্রেকার এবং পাওয়ার সিস্টেমের নিরাপদ এবং স্থিতিশীল পরিচালনার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ উপায়।

বিচ্ছিন্নকরণ সময়ে তৈরি হওয়া পদার্থিক সিগন্যালগুলির উপর ভিত্তি করে, সার্কিট ব্রেকারের প্রধান পার্শিয়াল ডিসচার্জ শনাক্তকরণ পদ্ধতিগুলি হল পালসড কারেন্ট পদ্ধতি, অতিশব্দ পদ্ধতি (AE), অস্থায়ী পৃথিবী ভোল্টেজ পদ্ধতি (TEV) এবং অতি-উচ্চ কম্পাঙ্ক পদ্ধতি (UHF) [2 - 3]। এই নিবন্ধ পরীক্ষাগার এবং সাইটের অভিজ্ঞতা সম্পর্কে পর্যালোচনা করে এবং SF₆ ফ্লোর-মাউন্টেড ট্যাঙ্ক-টাইপ সার্কিট ব্রেকারের জন্য বিভিন্ন পার্শিয়াল ডিসচার্জ শনাক্তকরণ এবং বিশ্লেষণ পদ্ধতির বৈশিষ্ট্য সারাংশ করে।

পালসড কারেন্ট পদ্ধতি

পার্শিয়াল ডিসচার্জ ঘটলে, চার্জের চলাচল থেকে পালসড কারেন্ট উৎপন্ন হয়, যা পরীক্ষামূলক সার্কিটে সংযুক্ত কোপলিং ডিভাইস বা কারেন্ট সেন্সর দ্বারা শনাক্ত করা যায়। পালসড কারেন্ট পদ্ধতি IEC 60270 এবং সম্পর্কিত মানগুলিতে পার্শিয়াল ডিসচার্জের পরিমাপের জন্য নির্দিষ্ট একমাত্র পদ্ধতি। অন্যান্য পদ্ধতিগুলি মূলত পার্শিয়াল ডিসচার্জের শনাক্তকরণ বা অবস্থান নির্ধারণের জন্য ব্যবহৃত হয়। পালসড কারেন্ট পদ্ধতি উচ্চ সংবেদনশীল, তবে এটি সাইটের বৈদ্যুতিক চৌম্বকীয় বাধা থেকে বিশেষভাবে প্রভাবিত হয়। তাই, শনাক্তকৃত সিগন্যাল থেকে দুর্বল ডিসচার্জ সিগন্যাল বের করা প্রয়োজন। পার্শিয়াল ডিসচার্জের পরিমাণ প্রতিনিধিত্ব করা পদার্থিক রাশি হল উপস্থিত চার্জ q, যা নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা পাওয়া যায়।

সূত্রে, i(t ) পার্শিয়াল ডিসচার্জের পালসড কারেন্ট, Um(t) পালসড ভোল্টেজ, Rm শনাক্তকরণ প্রতিরোধ মান, এবং q উপস্থিত চার্জ, এর একক pC (পিকোকুলম্ব)।

কারেন্ট সেন্সর ভিত্তিক পালসড কারেন্ট পদ্ধতি অনলাইন পার্শিয়াল ডিসচার্জ শনাক্তকরণের জন্য উপযুক্ত। উচ্চ-কম্পাঙ্ক কারেন্ট সেন্সরগুলি সাধারণত ১৬ কিলোহার্টজ থেকে ৩০ মেগাহার্টজ কম্পাঙ্ক পরিসরে কাজ করে এবং একটি ক্ল্যাম্প-অন গঠনে ডিজাইন করা হয়, যা ফ্লোর-মাউন্টেড ট্যাঙ্ক-টাইপ সার্কিট ব্রেকারের গ্রাউন্ডিং এন্ডে স্থাপন সুবিধাজনক করে।

অতিশব্দ পদ্ধতি

পার্শিয়াল ডিসচার্জ ঘটলে তীব্র অণু ধাক্কা ঘটে, যা সার্কিট ব্রেকারের মধ্যে অতিশব্দ তরঙ্গ তৈরি করে। সার্কিট ব্রেকার কেসিংয়ে স্থাপিত অতিশব্দ সেন্সরগুলি পার্শিয়াল ডিসচার্জ সিগন্যাল শনাক্ত করতে পারে। অতিশব্দ সেন্সরের মধ্যে থাকা পাইজোইলেকট্রিক উপাদানগুলি পার্শিয়াল ডিসচার্জ থেকে উৎপন্ন অতিশব্দ সিগন্যালকে ভোল্টেজ সিগন্যালে রূপান্তরিত করে, যা পরে শনাক্তকরণ সার্কিটে প্রেরিত হয়। অতিশব্দ পদ্ধতির শনাক্তকরণ সার্কিট মূলত ডিকাপলার (অতিশব্দ সিগন্যাল থেকে পাওয়ার সিগন্যাল পৃথক করার জন্য ব্যবহৃত), সিগন্যাল আম্প্লিফায়ার এবং ফিল্টার দ্বারা গঠিত।

ফ্লোর-মাউন্টেড ট্যাঙ্ক-টাইপ সার্কিট ব্রেকারের মধ্যে পার্শিয়াল ডিসচার্জ থেকে উৎপন্ন অতিশব্দ তরঙ্গের সময়-ডোমেইন এবং ফ্রিকোয়েন্সি-ডোমেইন সিগন্যালগুলি চিত্র ২-এ দেখানো হয়েছে, যার ফ্রিকোয়েন্সি পরিসর মূলত ৫০ থেকে ২৫০ কিলোহার্টজ পর্যন্ত বিস্তৃত। অতিশব্দ পদ্ধতি কম খরচ, সহজ স্থাপন, বৈদ্যুতিক চৌম্বকীয় বাধার প্রতি শক্ত প্রতিরোধ এবং পার্শিয়াল ডিসচার্জ অবস্থান নির্ধারণের জন্য উপযুক্ত সুবিধাগুলি প্রদান করে। তবে, সার্কিট ব্রেকারের অভ্যন্তরীণ বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নকরণ গঠন জটিল, এবং অতিশব্দ তরঙ্গ এসএফ₆ গ্যাসে ধীর গতিতে চলে এবং বিশেষভাবে হ্রাস পায়, যা একটি সেরা শনাক্তকরণ অবস্থান চিহ্নিত করার প্রয়োজনীয়তা তৈরি করে।

অতি-উচ্চ কম্পাঙ্ক (UHF) পদ্ধতি

পার্শিয়াল ডিসচার্জ থেকে উৎপন্ন কারেন্ট পালসের উত্থান সময় এবং স্থায়িত্ব ন্যানোসেকেন্ড পরিসরে, যা ৩০০ মেগাহার্টজ থেকে ৩ গিগাহার্টজ অতি-উচ্চ কম্পাঙ্ক পরিসরে সমতুল্য ফ্রিকোয়েন্সির বৈদ্যুতিক তরঙ্গ উৎপন্ন করে। বর্তমানে, বাজারের বেশিরভাগ UHF সেন্সরের শনাক্তকরণ ফ্রিকোয়েন্সি পরিসর ৩০০ মেগাহার্টজ থেকে ১.৫ গিগাহার্টজ। দুর্বল এবং উচ্চ-কম্পাঙ্ক সিগন্যালের কারণে, UHF পদ্ধতিতে ইনপুট সিগন্যালগুলি ফিল্টারিং সার্কিট, আম্প্লিফায়ার সার্কিট এবং ইন্টিগ্রেটর সার্কিট দ্বারা শর্তাবলী করা প্রয়োজন, তারপর একটি ডেটা অ্যাকুয়ারিশন কার্ডে প্রেরণ করে পরবর্তী বিশ্লেষণের জন্য।

এছাড়াও, UHF পদ্ধতি ব্যবহার করার সময়, সফটওয়্যার এবং হার্ডওয়্যার দুই দিক থেকে যোগাযোগ সিগন্যাল এবং লাইটিং পাওয়ার সাপ্লাই সিগন্যাল সহ শব্দ দূর করা প্রয়োজন। UHF পদ্ধতি উচ্চ সংবেদনশীল, শক্ত প্রতিরোধ এবং পার্শিয়াল ডিসচার্জ অবস্থান নির্ধারণের জন্য উপযুক্ত। ভেসে থাকা পোটেনশিয়ালের পার্শিয়াল ডিসচার্জ থেকে উৎপন্ন UHF সিগন্যালের ফেজ-রেজোল্ড পার্শিয়াল ডিসচার্জ (PRPD) প্যাটার্ন চিত্র ৩-এ দেখানো হয়েছে, যা ডিসচার্জের আম্পলিটিউড, ফেজ এবং ঘটনার সংখ্যার তথ্য ধারণ করে।

অস্থায়ী পৃথিবী ভোল্টেজ (TEV) পদ্ধতি

যখন পার্শিয়াল ডিসচার্জ থেকে উৎপন্ন বৈদ্যুতিক তরঙ্গ ফ্লোর-মাউন্টেড ট্যাঙ্ক-টাইপ সার্কিট ব্রেকারের মেটাল এনক্লোজারে প্রসারিত হয়, তখন এনক্লোজারের পৃষ্ঠে একটি প্রবাহিত কারেন্ট উৎপন্ন হয়, যা গ্রাউন্ডিং বডির তরঙ্গ প্রতিরোধের মধ্যে একটি অস্থায়ী পৃথিবী ভোল্টেজ তৈরি করে। TEV সেন্সরের কাজের নীতি একটি ক্যাপাসিটিভ ভোল্টেজ ডিভাইডারের সমতুল্য হতে পারে। এটি সেন্সর ইলেকট্রোড এবং ইনসুলেটিং লেয়ারের মধ্যে সমতুল্য ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজ শনাক্ত করে পার্শিয়াল ডিসচার্জের ঘটনা নির্ধারণ করে। SF₆ সার্কিট ব্রেকারের মধ্যে পার্শিয়াল ডিসচার্জের অস্থায়ী পৃথিবী ভোল্টেজ সিগন্যালগুলি চিত্র ৪-এ দেখানো হয়েছে, যার মূল ফ্রিকোয়েন্সি পরিসর ১-১০০ মেগাহার্টজ। TEV পদ্ধতি সহজ ব্যবহারের জন্য পরিচিত এবং একটি অতিরিক্ত শনাক্তকরণ সার্কিটের প্রয়োজন নেই।

পার্শিয়াল ডিসচার্জ বিশ্লেষণ পদ্ধতি

পার্শিয়াল ডিসচার্জ বিশ্লেষণ পদ্ধতিগুলি ডিসচার্জের ঝুঁকির স্তর মূল্যায়ন, সিগন্যাল থেকে শব্দ দূর করা এবং ফলাফল শ্রেণীবিভাগের জন্য ডিসচার্জ