বিতরণ ট্রান্সফরমারের বজ্রপাত প্রতিরক্ষা ব্যবস্থার বিশ্লেষণ

ডিস্ট্রিবিউশন ট্রান্সফরমারের জন্য বজ্রপাত প্রতিরক্ষা পদক্ষেপের বিশ্লেষণ

বজ্রপাত সৃষ্ট অতিচাপের প্রবেশ প্রতিরোধ করতে এবং ডিস্ট্রিবিউশন ট্রান্সফরমারের নিরাপদ পরিচালনা নিশ্চিত করতে, এই পেপারটি তাদের বজ্রপাত সহ্যশক্তি বৃদ্ধি করার জন্য কার্যকর বজ্রপাত প্রতিরক্ষা পদক্ষেপ উপস্থাপন করে।

১. ডিস্ট্রিবিউশন ট্রান্সফরমারের জন্য বজ্রপাত প্রতিরক্ষা পদক্ষেপ

১.১ ডিস্ট্রিবিউশন ট্রান্সফরমারের হাই-ভোল্টেজ (এইচভি) দিকে সার্জ আরেস্টার স্থাপন করুন।
SDJ7–79 বৈদ্যুতিক উপকরণের অতিচাপ প্রতিরক্ষা ডিজাইনের প্রযুক্তিগত কোড অনুযায়ী: “ডিস্ট্রিবিউশন ট্রান্সফরমারের এইচভি দিকটি সাধারণত সার্জ আরেস্টার দ্বারা সুরক্ষিত হওয়া উচিত। আরেস্টারের গ্রাউন্ডিং কন্ডাক্টর, লো-ভোল্টেজ (এলভি) কয়েলের নিউট্রাল পয়েন্ট, এবং ট্রান্সফরমার ট্যাঙ্ক একসঙ্গে সংযুক্ত হওয়া উচিত এবং গ্রাউন্ড করা উচিত।” এই বিন্যাসটি চীনের বৈদ্যুতিক কর্তৃপক্ষ দ্বারা প্রকাশিত DL/T620–1997 এসিইলেকট্রিকাল ইনস্টলেশনের জন্য অতিচাপ প্রতিরক্ষা এবং ইনসুলেশন সমন্বয় মতেও প্রস্তাবিত।

তবে, ব্যাপক গবেষণা এবং ক্ষেত্রের অভিজ্ঞতা দেখায় যে, এমনকি এইচভি-দিকের সার্জ আরেস্টারগুলি একাই থাকলেও, বজ্রপাত সৃষ্ট অতিচাপের ফলে ট্রান্সফরমারের ব্যর্থতা ঘটে। সাধারণ অঞ্চলে, বার্ষিক ব্যর্থতার হার প্রায় ১%; বজ্রপাত উচ্চ অঞ্চলে, এটি প্রায় ৫% পৌঁছতে পারে; এবং অত্যন্ত গুরুতর ঝড় অঞ্চলে (উদাহরণস্বরূপ, বার্ষিক ১০০ দিনের বেশি ঝড় হওয়া অঞ্চল), বার্ষিক ব্যর্থতার হার ৫০% পর্যন্ত পৌঁছতে পারে। প্রধান কারণ হল বজ্রপাত সৃষ্ট অতিচাপ যখন এইচভি কয়েলে প্রবেশ করে, তখন সামনের এবং পিছনের দিকে অস্থায়ী অতিচাপ সৃষ্টি হয়।

• পিছনের দিকে রূপান্তরিত অতিচাপ:
  যখন বজ্রপাত সৃষ্ট অতিচাপ (৩–১০ কেভি) এইচভি দিকে প্রবেশ করে, সার্জ আরেস্টার ডিসচার্জ করে, ফলে গ্রাউন্ডিং রেজিস্টেন্স দিয়ে বড় প্রবাহ চলে যায়, যা ভোল্টেজ ড্রপ তৈরি করে। এই ভোল্টেজ এলভি নিউট্রাল পয়েন্টের পটেনশিয়াল বাড়ায়। যদি এলভি লাইন দীর্ঘ হয়, তবে এটি গ্রাউন্ডের প্রতি একটি তরঙ্গ প্রতিরোধ হিসাবে আচরণ করে। ফলে, এলভি কয়েল দিয়ে বড় প্রবাহ চলে যায়। যেহেতু তিনটি ফেজের এলভি প্রবাহ পরিমাণ এবং দিক সমান, তাই তারা একটি শক্ত শূন্য-অনুক্রমিক চৌম্বক ফ্লাক্স তৈরি করে, যা ট্রান্সফরমারের টার্ন অনুপাতের মাধ্যমে এইচভি কয়েলে অত্যন্ত উচ্চ অস্থায়ী ভোল্টেজ সৃষ্টি করে। যেহেতু এইচভি কয়েল একটি স্টার-সংযোগে সংযুক্ত এবং এর নিউট্রাল অগ্রাহ্য, এইচভি দিকে কোনও প্রবাহ থাকে না যা ফ্লাক্স বালান্স করতে পারে। ফলে, সম্পূর্ণ এলভি প্রবাহ ম্যাগনেটাইজিং প্রবাহ হিসাবে কাজ করে, এইচভি নিউট্রাল প্রান্তে উচ্চ প্ররোচিত ভোল্টেজ তৈরি করে—যেখানে ইনসুলেশন সবচেয়ে দুর্বল। এছাড়াও, প্রতি-টার্ন এবং প্রতি-লেয়ার ভোল্টেজ গ্রেডিয়েন্ট বেশ বেশি হয়, যা অন্য কোথাও ইনসুলেশন ব্রেকডাউনের ঝুঁকি বাড়ায়। এই ঘটনা—এইচভি-দিকের অতিচাপ দ্বারা শুরু হওয়া, কিন্তু এলভি ইলেকট্রোম্যাগনেটিক কোপলিং দ্বারা অতিচাপ সৃষ্টি করা—কে পিছনের দিকে রূপান্তরিত বলা হয়।
• সামনের দিকে রূপান্তরিত অতিচাপ:
  যখন বজ্রপাত সৃষ্ট অতিচাপ এলভি লাইন দিয়ে প্রবেশ করে, প্রবাহ এলভি কয়েল দিয়ে চলে যায়, টার্ন অনুপাতের মাধ্যমে এইচভি কয়েলে উচ্চ ভোল্টেজ সৃষ্টি করে। এটি এইচভি নিউট্রাল পটেনশিয়াল বেশ বাড়ায় এবং প্রতি-লেয়ার এবং প্রতি-টার্ন ভোল্টেজ গ্রেডিয়েন্ট বেড়ে যায়। এই প্রক্রিয়া—এলভি-দিকের অতিচাপ দ্বারা এইচভি-দিকে অতিচাপ সৃষ্টি করা—কে সামনের দিকে রূপান্তরিত বলা হয়। পরীক্ষাগুলি দেখায় যে, ১০ কেভি এলভি অতিচাপ এবং ৫ ওম গ্রাউন্ডিং রেজিস্টেন্স সহ, এইচভি কয়েলে প্রতি-লেয়ার ভোল্টেজ গ্রেডিয়েন্ট ট্রান্সফরমারের পূর্ণ-তরঙ্গ প্ররোচিত সহ্যশক্তির চেয়ে ১০০% বেশি হতে পারে, যা অনিবার্যভাবে ইনসুলেশন ব্রেকডাউন ঘটায়।

১.২ এলভি দিকে প্রামাণ্য ভ্যাল্ভ-টাইপ বা ধাতু অক্সাইড সার্জ আরেস্টার স্থাপন করুন।
এই বিন্যাসে, এইচভি এবং এলভি সার্জ আরেস্টারের গ্রাউন্ডিং কন্ডাক্টর, এলভি নিউট্রাল পয়েন্ট, এবং ট্রান্সফরমার ট্যাঙ্ক সবই একসঙ্গে সংযুক্ত এবং গ্রাউন্ড করা হয় (সাধারণত “চার-পয়েন্ট বন্ধন” বা “তিন-ইন-এক গ্রাউন্ডিং” বলা হয়)।

ক্ষেত্রের ডেটা এবং পরীক্ষামূলক গবেষণা দেখায় যে, এমনকি ভাল ইনসুলেশন সম্পন্ন ট্রান্সফরমারের জন্যও, এইচভি-দিকের সার্জ আরেস্টারগুলি সামনের বা পিছনের দিকে রূপান্তরিত অতিচাপের ক্ষতি থেকে রক্ষা করতে পারে না। এইচভি সার্জ আরেস্টারগুলি এই অভ্যন্তরীণভাবে উৎপন্ন অস্থায়ী প্রবাহের বিরুদ্ধে কোনও প্রতিরক্ষা প্রদান করে না। লেয়ার এবং টার্ন প্রতি ভোল্টেজ গ্রেডিয়েন্ট টার্নের সংখ্যার সমানুপাতিক এবং কয়েলের জ্যামিতির উপর নির্ভর করে—কয়েলের শুরু, মাঝামাঝি, বা শেষে ব্যর্থতা ঘটতে পারে, যার মধ্যে টার্মিনাল প্রান্ত সবচেয়ে দুর্বল। এলভি-দিকের সার্জ আরেস্টার যোগ করা সামনের এবং পিছনের দিকে রূপান্তরিত অতিচাপ দুটিকে কার্যকরভাবে সীমাবদ্ধ করে।

১.৩ এইচভি এবং এলভি দিকে পৃথক গ্রাউন্ডিং।
এই পদ্ধতিতে, এইচভি সার্জ আরেস্টার স্বাধীনভাবে গ্রাউন্ড করা হয়, যেখানে এলভি নিউট্রাল এবং ট্রান্সফরমার ট্যাঙ্ক পৃথকভাবে সংযুক্ত এবং গ্রাউন্ড করা হয় (এলভি সার্জ আরেস্টার ছাড়া)।

গবেষণা দেখায় যে, এই পদ্ধতিটি পৃথিবীর ক্ষয় ব্যবহার করে পিছনের দিকে রূপান্তরিত অতিচাপ বেশ বেশি হ্রাস করে। সামনের দিকে রূপান্তরিত ক্ষেত্রে, হিসাব দেখায় যে, এলভি গ্রাউন্ডিং রেজিস্টেন্স কমানো ১০ ওম থেকে ২.৫ ওম পর্যন্ত এইচভি-দিকের অতিচাপ প্রায় ৪০% হ্রাস করতে পারে। এলভি গ্রাউন্ডিং সিস্টেমের ঠিক চিকিত্সা করলে, সামনের দিকে রূপান্তরিত অতিচাপ কার্যকরভাবে হ্রাস করা যায়। এই সমাধানটি সহজ এবং খরচ সাপেক্ষ, যদিও এটি কম এলভি গ্রাউন্ডিং রেজিস্টেন্স প্রয়োজন, যা এটিকে বিশেষ কার্যকর করে।

উপরের বিষয়গুলির পাশাপাশি, অন্যান্য পদক্ষেপগুলি হল ট্রান্সফরমারের কোরে ব্যালেন্সিং কয়েল স্থাপন করা যা রূপান্তরিত অতিচাপ দমন করে বা ট্রান্সফরমারের মধ্যে ধাতু অক্সাইড ভ্যারিস্টর (এমওভি) সন্নিবেশিত করা।

২. বজ্রপাত প্রতিরক্ষা পদক্ষেপের ব্যবহার

উপরের বিশ্লেষণ দেখায় যে, প্রতিটি প্রতিরক্ষা পদ্ধতিতে আলাদা আলাদা বৈশিষ্ট্য রয়েছে। অঞ্চলগুলি স্থানীয় ঝড়ের তীব্রতা (বার্ষিক ঝড়ের দিনের সংখ্যা দ্বারা পরিমাপ করা) অনুযায়ী যথাযথ রणনীতি নির্বাচন করতে পারে:

• অল্প বজ্রপাতের অঞ্চল (যেমন, মাঠ):বছরে অল্প হারে ফেইল হওয়ায় এচভি-পাশের আরেস্টারটি যথেষ্ট।
• মধ্যম বজ্রপাতের অঞ্চল:এচভি ও এলভি উভয় পাশেই আরেস্টার ইনস্টল করুন।
• উচ্চ বজ্রপাতের অঞ্চল:একক পদক্ষেপ সাধারণত যথেষ্ট নয়। সম্পূর্ণ পদ্ধতি প্রস্তাবিত: একটি স্বাধীন গ্রাউন্ডিং সহ এচভি আরেস্টার, একটি বন্ডড এলভি আরেস্টার, এলভি নিউট্রাল এবং ট্যাঙ্ক একটি আলাদা গ্রাউন্ডিং সিস্টেমের সাথে সংযুক্ত।
• তীব্র বজ্রপাতের অঞ্চল (বিশেষ করে যেখানে সম্পূর্ণ পদক্ষেপ গ্রহণ করলেও বার্ষিক ফেইল হার উচ্চ থাকে):তাক্তিক ও অর্থনৈতিক মূল্যায়নের পর, কোর-মাউন্টেড ব্যালেন্সিং ওয়াইন্ডিংস (অর্থাৎ, নতুন-ধরনের বজ্রপ্রতিরোধী ট্রান্সফরমার) বা অভ্যন্তরীণভাবে ইনস্টল করা ধাতু অক্সাইড সার্জ আরেস্টার এমন উন্নত সমাধানগুলি বিবেচনা করুন।

৩. সমাপ্তি

বিতরণ ট্রান্সফরমারের জন্য বজ্রপ্রতিরোধ পদ্ধতিগুলি বিভিন্ন হয়, এবং অঞ্চল অনুযায়ী সাইট শর্তগুলি বিভিন্ন। স্থানীয় শর্তগুলির উপর ভিত্তি করে প্রোটেকশন স্কিম নির্বাচন করা এবং পরিচালন ব্যবস্থাপনা শক্তিশালী করার মাধ্যমে, বিদ্যুৎ প্রতিষ্ঠানগুলি বিতরণ ট্রান্সফরমারের বজ্রপ্রতিরোধ ও নির্ভরযোগ্যতা বিশেষভাবে উন্নত করতে পারে।