১২ কেভি এয়ার-ইনসুলেটেড RMU সম্পর্কিত ডিচার্জ ঝুঁকি কমাতে গ্রেডিং শিল্ড ডিজাইন ব্যবহার

এই পেপারটি এক ধরনের 12kV বায়ু-বিচ্ছিন্নকৃত রিং মেইন ইউনিট (RMU) এর প্রাথমিক বিচ্ছিন্নকরণ ব্রেককে গবেষণার বস্তু হিসেবে নেয়, এর চারপাশে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের বিতরণ ও সুষমতা বিশ্লেষণ করে, এই অবস্থানের বিদ্যুৎ বর্জন পর্যায় মূল্যায়ন করে এবং বিচ্ছিন্নকরণ পর্যায় বাড়ানোর মাধ্যমে বিচ্ছুরণ ঝুঁকি হ্রাস করে, ফলে এই ধরনের পণ্যগুলির বিচ্ছিন্নকরণ ডিজাইনের জন্য একটি রেফারেন্স প্রদান করা হয়।

1 বায়ু-বিচ্ছিন্নকৃত রিং মেইন ইউনিটের স্ট্রাকচার

এই পেপারে গবেষণার বায়ু-বিচ্ছিন্নকৃত RMU-এর ত্রিমাত্রিক স্ট্রাকচার মডেল চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে। মূল সার্কিট ভ্যাকুয়াম সুইচ এবং তিন-অবস্থান সুইচের একটি সংমিশ্রণ আকারে বিন্যস্ত, যেখানে তিন-অবস্থান সুইচ বাসবার পাশে স্থাপন করা হয়েছে - অর্থাৎ, তিন-অবস্থান সুইচ রিং মেইন ইউনিটের উপরের অংশে অবস্থিত, অন্যদিকে ভ্যাকুয়াম সুইচ একটি ঘন সীল করা পোল স্ট্রাকচারে নিচের অংশে স্থাপিত। যেহেতু ভ্যাকুয়াম সুইচ পোলের মধ্যে আবদ্ধ, তাই এর বাইরে এপক্সি রেজিন দিয়ে বিদ্যুৎ বর্জন করা হয়, যা বায়ুর তুলনায় বেশি বিদ্যুৎ বর্জন পর্যায় দেয়, ফলে বিদ্যুৎ বর্জনের প্রয়োজনীয়তা পূরণ হয়।

আরও, ঘন সীল করা পোলের সিলিং বিন্দুতে সংযোগ বাসবার চামচালো প্রান্ত এবং আর্ক-আকৃতির ডিজাইন সিলিকন রাবার সিলিং সম্মিলিতভাবে এই অঞ্চলে আংশিক বিচ্ছুরণের সমস্যা কমাতে সহায়তা করে। বাসবার এবং মাটির মধ্যে বিদ্যুৎ বর্জন স্পেসিং সম্পর্কিত বিদ্যুৎ বর্জন মান অনুযায়ী ডিজাইন করা হয়েছে এবং নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।

তিন-অবস্থান সুইচের বিচ্ছিন্নকরণ ব্লেড বায়ুকে বিদ্যুৎ বর্জন মাধ্যম হিসেবে ব্যবহার করে। এটি একটি চলাচল সংযোগ উপাদান হিসেবে, এর স্ট্রাকচারে পিন, স্প্রিং, ডিস্ক স্প্রিং, এবং সার্কলিপ সহ ধাতু উপাদান রয়েছে যা বিচ্ছিন্নকরণ কন্টাক্টের মধ্যে সংযোগ চাপ বাড়াতে সহায়তা করে। তবে, এই ধাতু উপাদানগুলির জটিল আকৃতির কারণে, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের বিতরণ খুব অসুষম হতে পারে, যা আংশিক বিচ্ছুরণ এবং বিপরীত ঝুঁকি তৈরি করে, যা এই অবস্থানের বিদ্যুৎ বর্জন পর্যায়ে অনুকূল নয়।

অতএব, এই স্ট্রাকচারের বৈদ্যুতিক ডিজাইন বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। পণ্য ডিজাইনের প্রয়োজনীয়তা অনুযায়ী, বিচ্ছিন্নকরণ ব্রেক 50kV রেটেড শর্ট-টাইম পাওয়ার-ফ্রিকোয়েন্সি বিদ্যুৎ বর্জন পর্যায় সহ্য করতে হবে, এবং এর মূল্যায়িত বৈদ্যুতিক স্পেসিং 100mm। বিচ্ছিন্নকরণ ব্লেড স্ট্রাকচারের জটিলতার কারণে, ব্লেডের দুই পাশে গ্রেডিং শিল্ড যোগ করা হয়েছে যাতে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সুষমতা বাড়ে এবং আংশিক বিচ্ছুরণ হ্রাস পায়। তিন-অবস্থান সুইচের ত্রিমাত্রিক মডেল চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে। এই পেপারে এই বিচ্ছিন্নকরণ ব্রেকের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সিমুলেশন বিশ্লেষণ করা হয়েছে।

2 সিমুলেশন বিশ্লেষণ

সসীম উপাদান সফটওয়্যার ব্যবহার করে রিং মেইন ইউনিটের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সিমুলেশন করা হয়েছে, নির্দিষ্ট 50 kV রেটেড শর্ট-টাইম পাওয়ার-ফ্রিকোয়েন্সি বিদ্যুৎ বর্জন পর্যায়ে বিচ্ছিন্নকরণ ব্রেকের চারপাশে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি বিতরণ বিশ্লেষণ করা হয়েছে। দুটি ইলেকট্রোস্ট্যাটিক ক্ষেত্রের সিমুলেশন কেস বিবেচনা করা হয়েছে:

• কেস 1: বাসবার পাশ (বিচ্ছিন্নকরণ নিশ্চল কন্টাক্ট পাশ) কম প্রাবল্য (0 V), এবং লাইন পাশ (বিচ্ছিন্নকরণ ব্লেড টিপ পাশ) উচ্চ প্রাবল্য (50 kV)।

• কেস 2: বাসবার পাশ (বিচ্ছিন্নকরণ নিশ্চল কন্টাক্ট পাশ) উচ্চ প্রাবল্য (50 kV), এবং লাইন পাশ (বিচ্ছিন্নকরণ ব্লেড টিপ পাশ) কম প্রাবল্য (0 V)।

সিমুলেশনের মাধ্যমে উভয় কেসের সর্বোচ্চ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি বিতরণ প্রাপ্ত হয়েছে। কেস 1-এ বিচ্ছিন্নকরণ ব্লেড টিপের চারপাশে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি বিতরণ চিত্র 3-এ দেখানো হয়েছে, এবং কেস 2-এ বিচ্ছিন্নকরণ নিশ্চল কন্টাক্টের চারপাশে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি বিতরণ চিত্র 4-এ দেখানো হয়েছে। কেস 1-এ, সর্বোচ্চ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি গ্রেডিং শিল্ডের প্রান্তে প্রাপ্ত হয়, 7.07 kV/mm; কেস 2-এ, সর্বোচ্চ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি বিচ্ছিন্নকরণ নিশ্চল কন্টাক্টের চামচালো প্রান্তে প্রাপ্ত হয়, 4.90 kV/mm।

বায়ুর জন্য সাধারণত বিপরীত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি 3 kV/mm। চিত্র 3 এবং 4-এ দেখা যায়, বিচ্ছিন্নকরণ ব্রেকের অধিকাংশ অঞ্চলে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি 3 kV/mm এর নিচে থাকে - যা বিপরীত করার পর্যাপ্ত নয় - তবে স্থানীয় অঞ্চলগুলি এই থ্রেশহোল্ড ছাড়িয়ে যায়, ফলে আংশিক বিচ্ছুরণ হয়। বায়ু শুকনো থেকে আর্দ্র অবস্থায় পরিবর্তিত হলে, তার বিদ্যুৎ বর্জন পর্যায় কমে [10], ফলে সুষম বিপরীত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি 3 kV/mm এর নিচে নেমে আসে। আরও, অত্যন্ত অসুষম বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের বিতরণ বায়ুর বিপরীত শক্তিকে আরও কমিয়ে দেয়, ফলে বিপরীত ঝুঁকি বাড়ে। বায়ু বিদ্যুৎ বর্জন মাধ্যমের উপর বাহ্যিক পরিবেশগত ফ্যাক্টরগুলির প্রভাব হ্রাস করতে এবং ক্ষেত্রের সুষমতা বাড়াতে, এই গবেষণা বিচ্ছিন্নকরণ ব্রেকের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সুষমতা এবং বিদ্যুৎ বর্জন পর্যায় মূল্যায়ন করে, বিচ্ছিন্নকরণ পর্যায় বাড়ানোর জন্য একটি ভিত্তি প্রদান করে।

3 বায়ু বিদ্যুৎ বর্জন বৈশিষ্ট্য

3.1 বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অসুষমতা গুণাঙ্কের নির্ধারণ

প্রাক্তনিকভাবে, একটি সম্পূর্ণ সুষম বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বিদ্যমান না, সব বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র প্রাকৃতিকভাবে অসুষম। বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অসুষমতা গুণাঙ্ক f-এর উপর ভিত্তি করে, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রগুলি দুই ধরনের শ্রেণীভুক্ত করা হয়: যখন f ≤ 4, তখন ক্ষেত্রটি অল্প অসুষম হিসেবে বিবেচিত হয়; যখন f > 4, তখন ক্ষেত্রটি অত্যন্ত অসুষম হিসেবে বিবেচিত হয়। অসুষমতা গুণাঙ্ক f এর সংজ্ঞা হল f = Eₘₐₓ/Eₐᵥ, যেখানে Eₘₐₓ হল সর্বোচ্চ স্থানীয় বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি, যা সিমুলেশন ফলাফলের পিক মান থেকে প্রাপ্ত, এবং Eₐᵥ হল গড় বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি, যা প্রয়োগ করা ভোল্টেজ দিয়ে ন্যূনতম বৈদ্যুতিক স্পেসিং দিয়ে ভাগ করে গণনা করা হয়।

চিত্র 3-এ, Eₘₐₓ = 7.07 kV/mm এবং Eₐᵥ = 0.5 kV/mm। সুতরাং, বিচ্ছিন্নকরণ ব্রেকের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অসুষমতা গুণাঙ্ক f = 14.14 > 4, যা অত্যন্ত অসুষম বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র নির্দেশ করে। অত্যন্ত অসুষম ক্ষেত্রের অঞ্চলে, স্থিতিশীল আংশিক বিচ্ছুরণ ঘটতে পারে, এবং অসুষমতার মাত্রা যত বেশি, আংশিক বিচ্ছুরণ এবং বিচ্ছুরণের পরিমাণ তত বেশি হয়। 12 kV রিং মেইন ইউনিটের জন্য, সম্পূর্ণ ক্যাবিনেটের মোট আংশিক বিচ্ছুরণ পরিমাণ 20 pC [5,11] এর নিচে হতে হবে। সুতরাং, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অসুষমতা গুণাঙ্ক হ্রাস করা আংশিক বিচ্ছুরণের মাত্রা হ্রাস করতে সাহায্য করে।

3.2 বায়ু বিদ্যুৎ বর্জনের নির্ধারণ

বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অসুষমতা গুণাঙ্ক শুকনো বায়ুর বিদ্যুৎ বর্জন পর্যায়ের উপর প্রভাব ফেলে। যখন ক্ষেত্রটি অল্প অসুষম, তখন বিদ্যুৎ বর্জন পর্যায় হল:

যেখানে U হল বিদ্যুৎ বর্জন পর্যায়; d হল ইলেকট্রোডের মধ্যে ন্যূনতম বৈদ্যুতিক স্পেসিং; k হল বিশ্বস্ততা গুণাঙ্ক, যা অভিজ্ঞতার উপর ভিত্তি করে সাধারণত 1.2 থেকে 1.5 পর্যন্ত হয়; এবং E₀ হল গ্যাসের ডাইইলেকট্রিক বিপরীত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি। প্রাকৃতিকভাবে, এই বিপরীত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি দুই ইলেকট্রোডের নির্দিষ্ট কনফিগারেশনের উপর নির্ভর করে, এবং বায়ুর বিপরীত শক্তি ইলেকট্রোডের স্ট্রাকচার এবং স্পেসিং দূরত্বের উপর ভিত্তি করে পরিবর্তিত হয়। তুলনামূলক বিশ্লেষণের জন্য, এই পেপারে E₀ = 3 kV/mm ধরা হয়েছে। সমীকরণ (1)-এ উল্লেখ করা হয়েছে, ন্যূনতম বৈদ্যুতিক স্পেসিং d বাড়ানো এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অসুষমতা গুণাঙ্ক f হ্রাস করা বায়ু বিদ্যুৎ বর্জন মাধ্যমের বিদ্যুৎ বর্জন পর্যায় বাড়াতে সাহায্য করে।

অত্যন্ত অসুষম