উচ্চ-ভোল্টেজ সাবস্টেশনে ফল্ট কারেন্ট লিমিটারের নির্ভরযোগ্যতা বিশ্লেষণ

১ পরিচিতি

বিদ্যুৎশক্তির দ্রুত বৃদ্ধির দাবিতে পরিবহন এবং বিতরণ ব্যবস্থা সম্পর্কে উন্নয়ন করা প্রয়োজন। এই উন্নয়নের মধ্যে একটি গুরুত্বপূর্ণ সমস্যা হল শর্ট-সার্কিট স্ট্রিমের দ্রুত বৃদ্ধি। শর্ট-সার্কিট স্ট্রিমের বৃদ্ধি নিম্নলিখিত ঝুঁকিগুলি উত্পন্ন করে:

• ফল্ট পথের সিরিজ-সংযুক্ত ডিভাইসগুলির অতিতাপ;
• বর্তনী বিচ্ছেদের সময় ট্রান্সিয়েন্ট এবং পুনরুদ্ধার ভোল্টেজের বৃদ্ধি, যা বিদ্যুৎ প্রচালন ব্যবস্থাকে ক্ষতি করতে পারে;
• কয়েল-ভিত্তিক যন্ত্র (যেমন, ট্রান্সফরমার, জেনারেটর, রিঅ্যাক্টর) তে অত্যন্ত উচ্চ যান্ত্রিক বল উৎপন্ন হয়;
• ফল্ট স্ট্রিমের পরিমাণ এবং পরিস্কার সময়ের উপর নির্ভর করে সিস্টেমের অস্থিতিশীলতা;
• বিদ্যমান সার্কিট ব্রেকারগুলি বৃদ্ধিপ্রাপ্ত ফল্ট স্ট্রিম বিচ্ছিন্ন করতে আর সক্ষম হবে না, যা সময় এবং টাকায় ব্যয়বহুল প্রতিস্থাপনের প্রয়োজনীয়তা উত্পন্ন করে; এই ব্যয় এড়াতে, সমান্তরাল বিদ্যুৎ ট্রান্সফরমার সীমিত করা যেতে পারে বা সিস্টেমের সংযোগ কমানো যেতে পারে, যা পরিবহন ক্ষমতা এবং সিস্টেমের নির্ভরযোগ্যতা কমিয়ে দেয়;
• বৃদ্ধিপ্রাপ্ত ফল্ট স্ট্রিম সংশোধন কাজকর্ম বাড়িয়ে দেয়, যা বিক্ষোভের দৈর্ঘ্য বাড়িয়ে দেয় এবং অর্থনৈতিক ক্ষতি বাড়ায়;
• গ্রিডের নির্ভরযোগ্যতা কমে যায়।

এই প্রভাবগুলি কমানোর জন্য বর্তমানে তিনটি প্রধান সমাধান উপলব্ধ:

• ন্যূনতম ফল্ট সম্ভাবনার সঙ্গে গ্রিড স্ট্রাকচার নির্মাণ;
• উচ্চতর বিচ্ছেদক্ষম সার্কিট ব্রেকার ব্যবহার করা বা দুর্বল ব্রেকারগুলিকে আরও সক্ষম ব্রেকার দিয়ে প্রতিস্থাপন করা;
• গ্রিড পরিবর্তন করে শর্ট-সার্কিট স্তর কমানো। এই সমাধানগুলির সংমিশ্রণ ব্যবহার করা হয় যাতে অপটিমাল নেটওয়ার্ক ডিজাইন অর্জন করা যায় এবং সিস্টেমের নির্ভরযোগ্যতা গ্রহণযোগ্য সীমার মধ্যে রাখা যায়। তবে, ফল্টের সম্ভাবনা কখনই সম্পূর্ণরূপে বাদ দেওয়া যায় না, এবং প্রতিবার বৃদ্ধি প্রাপ্ত শর্ট-সার্কিট স্ট্রিমের উপর ভিত্তি করে বিদ্যুৎ যন্ত্রপাতি ডিজাইন করা বাণিজ্যিকভাবে অপ্রাকৃতিক। তৃতীয় সমাধানটি আরও ভাগ করা যেতে পারে:
  • সিস্টেমের সংযোগ কমানো (যেমন, বাস বিভাজন);
  • ফল্ট কারেন্ট লিমিটার (FCLs) প্রয়োগ করা।

উচ্চতর বিচ্ছেদক্ষম সার্কিট ব্রেকার দিয়ে প্রতিস্থাপন করা একটি ব্যয়বহুল সমাধান এবং কিছু ক্ষেত্রে এটি সম্ভব না হতে পারে। তাছাড়া, রিলে স্পেসিফিকেশনের উপর ভিত্তি করে প্রোটেকশন সিস্টেম ফল্ট শনাক্ত করার জন্য দেরি করে। সার্কিট ব্রেকারের প্রচালন এবং আর্ক নির্মূল স্বচ্ছন্দ নয়, সাধারণত ৩-৫ চক্রের মধ্যে একটি ফল্ট পূর্ণরূপে পরিস্কার করা প্রয়োজন। ফলস্বরূপ, ফল্ট হওয়ার পর ২-৮ চক্রের মধ্যে ফল্ট স্ট্রিম সাধারণত বিচ্ছিন্ন করা যায় না। এই সময়ের মধ্যে, ফল্ট পথের সিরিজ ডিভাইসগুলির মধ্য দিয়ে অত্যন্ত উচ্চ স্ট্রিম প্রবাহিত হয়, এবং এই সংক্ষিপ্ত সময়ও বিনাশকারী হতে পারে, বিশেষ করে প্রথম চক্রে যখন ফল্ট স্ট্রিমের DC উপাদান বিশেষভাবে উচ্চ।

বাস বিভাজন এবং সিস্টেমের সংযোগ কমানো এই সমস্যার সমাধান হিসেবে বিবেচনা করা যেতে পারে। তবে, এগুলি অন্যান্য পরিচালনা সমস্যা যেমন পরিবহন ক্ষমতা কমে, বিদ্যুৎ প্রবাহ পরিবর্তিত হয় এবং ক্ষতি বাড়ে এর কারণ হয়। FCLs এর প্রয়োজনীয়তা বিশেষভাবে খরচ ও বিপজ্জনক যন্ত্রপাতির প্রতিকার করার জন্য উঠে আসে। সাধারণত, সমস্ত প্রস্তাবিত FCL কৌশল ফল্টের সময় সিরিজ পথে উচ্চ ইমপিডেন্স প্রবেশ করার উপর ভিত্তি করে, শুধুমাত্র বাস্তবায়নে পার্থক্য রয়েছে। আদর্শ FCL এর প্রার্থিত বৈশিষ্ট্যগুলি সাধারণত:

• সাধারণ বিদ্যুৎ প্রণালীর শর্তাবলীতে খুব কম ইমপিডেন্স;
• ফল্টের সময় উচ্চ ইমপিডেন্স প্রবেশ;
• ফল্ট স্ট্রিমের DC উপাদান সীমাবদ্ধ করার জন্য দ্রুত প্রচালন;
• ক্ষুদ্র সময়ের মধ্যে বারংবার প্রচালন এবং স্ব-পুনরুদ্ধারের ক্ষমতা;
• বিদ্যুৎ প্রণালীতে হারমোনিক প্রবেশ না করানো;
• ট্রান্সিয়েন্ট ওভারভোল্টেজ কমানো;
• উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা।

২ ফল্ট কারেন্ট লিমিটারের নির্ভরযোগ্যতা

FCLs এর উপায়কেন্দ্রে প্রয়োগের দুটি প্রধান কারণ রয়েছে:

• উচ্চ শর্ট-সার্কিট ক্ষমতা সম্পন্ন নতুন সার্কিট ব্রেকার দিয়ে প্রতিস্থাপনের ব্যয়বহুল সমাধান এড়ানো;
• অপারেশনাল বা নির্ভরযোগ্যতা সম্পর্কিত সমস্যার কারণে বাস বিভাজন এড়ানো এবং উপায়কেন্দ্রের টপোলজি রক্ষা করা। বর্তমানে FCLs এর নির্ভরযোগ্যতা বৈশিষ্ট্যের কোনও নির্ভরযোগ্য উৎস বা রেফারেন্স উপলব্ধ নয়; তাই, এই অধ্যয়নে, আমরা এই বিষয়টি প্রযুক্তিগত বৈশিষ্ট্যগুলি বিবেচনা করে বিশ্লেষণ করার উদ্দেশ্যে লক্ষ্য করি। কিছু FCLs খুব জটিল প্রযুক্তি ব্যবহার করে, যা তাদের নির্ভরযোগ্যতা কমিয়ে দিতে পারে।

FCLs এর বিভিন্ন প্রকার রয়েছে, যার মধ্যে রিজোন্যান্ট-টাইপ এবং সুপারকন্ডাক্টিং FCLs বেশি প্রসিদ্ধ।

A. রিজোন্যান্ট-টাইপ FCLs

রিজোন্যান্ট-টাইপ FCLs এর জন্য বিভিন্ন কনফিগারেশন প্রস্তাবিত হয়েছে। এগুলি সাধারণত সিরিজ রিজোন্যান্ট-টাইপ এবং সমান্তরাল রিজোন্যান্ট-টাইপ FCLs হিসেবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। রিজোন্যান্ট-টাইপ FCLs ফল্ট সীমাবদ্ধতার জন্য বেশ কিছু উপযোগী বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যেমন:

• বিচ্ছেদ ছাড়া প্রচালন;
• ফল্টের দ্রুত প্রতিক্রিয়া;
• ফল্ট সময়ে শর্ট-সার্কিট স্ট্রিম পরিবহনের ক্ষমতা;
• রিসেট ক্ষমতা।

তবে, রিজোন্যান্ট-টাইপ FCLs সাধারণত বিভিন্ন উপাদান নিয়ে গঠিত হয়, এবং সমগ্র নির্ভরযোগ্যতা প্রতিটি উপাদানের সঠিক প্রচালনের উপর নির্ভর করে। তাছাড়া, কিছু রিজোন্যান্ট-টাইপ FCLs বাহ্যিক ট্রিগারিং ডিভাইসের প্রয়োজন হয়, যার অর্থ একটি শর্ট সার্কিট সনাক্ত করার জন্য এবং ট্রিগারিং শুরু করার জন্য অতিরিক্ত উপাদান প্রয়োজন। এটি সিস্টেমের জটিলতা বাড়ায় এবং নির্ভরযোগ্যতা কমায়। তাই, স্ব-ট্রিগারিং FCLs স্পষ্টভাবে আরও নির্ভরযোগ্য।

B. সুপারকন্ডাক্টিং FCLs

রিজোন্যান্ট-টাইপ FCLs এর তুলনায়, সুপারকন্ডাক্টিং FCLs কম উপাদান প্রয়োজন হয় এবং স্ব-ট্রিগারিং। ফল্ট কারেন্ট সীমাবদ্ধতার কৌশল সরল এবং সুপারকন্ডাক্টিং পদার্থের প্রাকৃতিক আচরণের উপর ভিত্তি করে। সুপারকন্ডাক্টিভিটি খুব কম তাপমাত্রায় বিদ্যমান, তাই সুপারকন্ডাক্টিং FCLs অতিরিক্ত শীতলকরণ যন্ত্রপাতির প্রয়োজন, যা বিনিয়োগ খরচ বাড়ায়। এই প্রবন্ধে প্রস্তাবিত ধারণাটি উপায়কেন্দ্রের নির্ভরযোগ্যতায় FCL প্রয়োগের প্রভাব মূল্যায়নের সীমিত হয়।

৩ FCLs এর ব্যর্থতা মোড

হাই-ভোল্টেজ উপায়কেন্দ্রের অন্যান্য উপাদানগুলির মতো, FCLs বিভিন্ন ব্যর্থতা মোড প্রদর্শন করে যা পরিবহন উপায়কেন্দ্রের নির্ভরয়োগ্যতা মূল্যায়নের সময় বিবেচনা করা উচিত। এই অধ্যায়ে বিভিন্ন ধরনের FCLs এর ব্যর্থতা হার তুলনা করা হয়।

একটি সম্পূর্ণ সিস্টেমের নির্ভরযোগ্যতা এবং তার সাব-সিস্টেমগুলির সংখ্যার মধ্যে একটি মৌলিক সম্পর্ক রয়েছে, যা সমগ্র ফাংশন অর্জনের জন্য সঠিকভাবে প্রচালিত হতে হবে।

• A. সক্রিয় ব্যর্থতা মোড
• B. নিষ্ক্রিয় ব্যর্থতা মোড
• টিপ