জেনারেটর সर্কিট ব্রেকারের ফল্ট প্রোটেকশন মেকানিজমের গভীর বিশ্লেষণ

১. পরিচিতি

১.১ GCB-এর মৌলিক ফাংশন এবং পটভূমি
জেনারেটর সার্কিট ব্রেকার (GCB), জেনারেটর থেকে স্টেপ-আপ ট্রান্সফরমারের সাথে যুক্ত হওয়ার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ নোড হিসাবে কাজ করে, সাধারণ এবং দোষ অবস্থায় বিদ্যুৎ প্রবাহ বিচ্ছিন্ন করার জন্য দায়িত্বপ্রাপ্ত। ঐতিহ্যগত উপায় স্টেশন সার্কিট ব্রেকারের বিপরীতে, GCB ডায়রেক্টলি জেনারেটর থেকে আসা অত্যধিক দোষ প্রবাহ সহ্য করে, যার রেটেড দোষ প্রবাহ শত কিলোঅ্যাম্পিয়ার পর্যন্ত পৌঁছায়। বড় জেনারেটিং ইউনিটগুলিতে, GCB-এর বিশ্বস্ত পরিচালনা জেনারেটরের নিজের নিরাপত্তা এবং বিদ্যুৎ গ্রিডের স্থিতিশীল পরিচালনার সঙ্গে সরাসরি সম্পর্কিত।

১.২ দোষ প্রতিষেধ মেকানিজমের গুরুত্ব
জেনারেটরের অভ্যন্তরে বা তার বাহিরের লাইনে দোষ ঘটলে, দোষ প্রবাহ কয়েক দশমিক মিলিসেকেন্ডের মধ্যে তার শীর্ষে পৌঁছাতে পারে। লক্ষ্যভেদ প্রতিষেধ মেকানিজম ছাড়া, ওয়াইন্ডিং অতিতাপ/পরিবর্তন এবং বিদ্যুৎ বিচ্ছিন্নতা ভেঙে যাওয়ার মতো অপরিবর্তনীয় ক্ষতি ঘটতে পারে। ২০১০ সালের উত্তর আমেরিকার একটি প্রাদেশিক গ্রিড ঘটনার বিশ্লেষণ দেখায় যে, দ্রুত প্রতিষেধ ব্যতীত পরবর্তী দোষ পরিমার্জন খরচ ৩০০% বেশি হয়েছিল। সুতরাং, বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যবস্থার নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করার জন্য বহুমাত্রিক, সমন্বিত প্রতিষেধ মেকানিজম গঠন করা হল মূল প্রতিরক্ষা।

২.GCB প্রতিষেধ মেকানিজমের মৌলিক নীতি
২.১ প্রতিষেধ মেকানিজমের সংজ্ঞা এবং মূল লক্ষ্য
GCB প্রতিষেধ মেকানিজম মৌলিকভাবে একটি প্রকৌশল সমাধান যা বাস্তব সময়ে অস্বাভাবিক তারিখের পরিমাপ পর্যবেক্ষণ করে এবং প্রথমে সংজ্ঞায়িত যুক্তি অনুসারে সার্কিট ব্রেকার ট্রিপিং অপারেশন ট্রিগার করে। তার মূল লক্ষ্য তিনটি: প্রথমত, তিনটি চক্র (৬০ মিলিসেকেন্ড) এর মধ্যে দোষ প্রবাহ বিচ্ছিন্ন করা; দ্বিতীয়ত, অভ্যন্তরীণ দোষ এবং বাহিরের বিভ্রান্তি প্রক্রিয়া সঠিকভাবে বিভেদ করা; এবং তৃতীয়ত, দোষের অবস্থান সুনিশ্চিত করা যাতে পরবর্তী রক্ষণাবেক্ষণ সিদ্ধান্ত সমর্থন করা যায়।

২.২ সাধারণ দোষ প্রকারের সারাংশ
সাধারণ দোষ দৃশ্য তিনটি শ্রেণীতে পড়ে: (১) পরস্পর দোষ, যা হঠাৎ প্রবাহ উত্থান এবং অতিরিক্ত তিন পর্যায়ের অসামঞ্জস্য দ্বারা চিহ্নিত; (২) একক পর্যায় ভূমি দোষ, যা নিরপেক্ষ-পয়েন্ট ভোল্টেজ অফসেট দ্বারা চিহ্নিত; এবং (৩) বিবর্তিত দোষ, যা প্রাথমিকভাবে অস্বাভাবিক আংশিক ডিচার্জ হিসাবে প্রকাশ পায় এবং ধীরে ধীরে বিদ্যুৎ বিচ্ছিন্নতা ভেঙে যায়। পরিসংখ্যান দেখায় যে, ৬০০ MW এর উপরের ইউনিটগুলিতে, ভূমি দোষ ৬৭% পরিমাণে প্রতিষ্ঠিত, যা প্রতিষেধ ব্যবস্থার সংবেদনশীলতার উপর উচ্চতর দাবি করে।

৩.প্রধান প্রকারের প্রতিষেধ মেকানিজম
৩.১ অতিরিক্ত প্রবাহ প্রতিষেধ মেকানিজম
একটি বহু-পর্যায়ের সংযুক্ত মানদণ্ড স্তরগত প্রতিক্রিয়া সম্ভব করে: তাত্ক্ষণিক উচ্চ-গতির ট্রিপিং গুরুতর নিকট-প্রান্ত দোষ লক্ষ্য করে, যার পরিচালনা সময় ২৫ মিলিসেকেন্ডের মধ্যে নিয়ন্ত্রিত; নির্দিষ্ট-সময় বিপরীত বক্ররেখা সরঞ্জামের তাপ সহ্যশীলতা সাথে মিলে যায়, যখন প্রবাহ ১.৫ গুণ রেটেড মান অতিক্রম করে স্থায়ীভাবে; দিক বিভেদ উপাদান বাহিরের দোষের সময় ভুল প্রচলন প্রতিরোধ করে কার্যকরভাবে। একটি উপকূলীয় পাওয়ার স্টেশনের ফিল্ড ডাটা এই মেকানিজম সফলভাবে দোষ প্রবাহের সময়কাল ৮৩ মিলিসেকেন্ডে সীমাবদ্ধ করেছে যা নিশ্চিত করেছে।

৩.২ বিশেষ প্রতিষেধ মেকানিজম
কিরচফের প্রবাহ সূত্র ভিত্তিতে একটি সম্পূর্ণ ডিজিটাল প্রতিষেধ পরিকল্পনা গঠিত। জেনারেটর নিরপেক্ষ পয়েন্ট এবং GCB আউটলেট পাশে ০.২S শ্রেণীর প্রবাহ ট্রান্সফরমার সমকালীনভাবে স্থাপন করা হয়। যখন দুই পাশের ভেক্টর পার্থক্য থ্রেশহোল্ড (সাধারণত রেটেড প্রবাহের ১৫%) অতিক্রম করে, তখন অভ্যন্তরীণ দোষ ঘোষণা করা হয়। নতুনতম বাস্তবায়নে একটি পর্যায়-শুদ্ধ অ্যালগরিদম অন্তর্ভুক্ত, যা সফলভাবে বিতরণ করা ক্ষমতা প্রবাহ দ্বারা ঘটা ১৫° পর্যায়-কোণ ত্রুটি সমাধান করেছে।

৩.৩ ভূমি দোষ প্রতিষেধ মেকানিজম
উচ্চ-প্রতিরোধ ভূমিতে শূন্য-ক্রম দিক প্রতিষেধ উন্নয়ন করা হয়েছে: বিশেষ ভোল্টেজ ট্রান্সফরমার দ্বারা শূন্য-ক্রম ভোল্টেজ উপাদান প্রাপ্ত হয় এবং শূন্য-ক্রম প্রবাহের সাথে সংমিশ্রণ করে দিক বিভেদ ম্যাট্রিক্স গঠন করে। একটি নতুন তৃতীয়-হার্মোনিক ব্লকিং প্রযুক্তি সফলভাবে স্বাভাবিক পরিচালনার সময় নিরপেক্ষ পয়েন্টে হার্মোনিক ভোল্টেজ থেকে হস্তক্ষেপ এড়িয়েছে। ফিল্ড অনুশীলন দেখায় যে, এই মেকানিজম ১০ Ω এর উপরে ভূমি দোষ শনাক্ত করার জন্য ৯৮.৭% সফলতা অর্জন করেছে।

৪.প্রতিষেধ মেকানিজমের বাস্তবায়ন প্রক্রিয়া
৪.১ রিলে এবং নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার ভূমিকা
আধুনিক মাইক্রোপ্রসেসর-ভিত্তিক প্রতিষেধ সরঞ্জামগুলি তিন-স্তর স্থাপনার অবলম্বন করে: পরিমাপ স্তর ৪০০০ Hz নমুনা হারে বাস্তব সময়ে তরঙ্গাকার সংগ্রহ করে; সিদ্ধান্ত স্তর বহু-CPU সমান্তরাল প্রক্রিয়াকরণ দ্বারা ১০ মিলিসেকেন্ডের মধ্যে ৩২টি হিসাব—ফুরিয়ার রূপান্তর এবং হার্মোনিক বিশ্লেষণ—সম্পন্ন করে; কার্য স্তর ফাইবার-অপটিক সরাসরি ট্রিপিং সার্কিট ব্যবহার করে নির্দেশ প্রেরণ দুরত্ব কম করে ২ মিলিসেকেন্ডের কম। গুরুত্বপূর্ণ ইউনিটগুলিতে সাধারণত "তিনটির মধ্যে দুই" ভোটিং যুক্তি বাস্তবায়ন করা হয় যাতে একটি বিন্দুতে ব্যর্থতার ঝুঁকি দূর করা যায়।

৪.২ দোষ শনাক্ত এবং দ্রুত কার্যক্রম ক্রম
একটি সাধারণ ট্রিপিং ক্রম আটটি মূল ধাপ অন্তর্ভুক্ত করে: দোষ প্রবাহ ঘটা → প্রবাহ ট্রান্সফরমার দ্বারা দ্বিতীয় সংকেত রূপান্তর → প্রতিষেধ সরঞ্জাম সক্রিয়করণ → দোষ প্রকার শনাক্ত → ট্রিপিং যুক্তি হিসাব → ব্লকিং সংকেত যাচাই → সার্কিট ব্রেকার ট্রিপ কোইল বিদ্যুৎপ্রবাহিত করা → আর্ক নির্মূল। সময় অপ্টিমাইজেশন অধ্যয়ন দেখায় যে, প্রিপ্রেসারাইজড আর্ক-কোয়েন্চিং চেম্বার ব্যবহার করে মোট বিচ্ছিন্নকরণ সময় ৫৮ মিলিসেকেন্ডে হ্রাস করা যায়, যা ঐতিহ্যগত মেকানিজমের তুলনায় ২২% সুন্দর হয়।

৫.সংক্ষিপ্ত সারাংশ
৫.১ প্রধান প্রতিষেধ মেকানিজমের বিন্দু সংক্ষিপ্ত সারাংশ
আধুনিক GCB প্রতিষেধ একটি বহু-স্তরের, বুদ্ধিমান প্রতিরক্ষা ব্যবস্থায় বিবর্তিত হয়েছে: অতিরিক্ত প্রবাহ প্রতিষেধ ভিত্তি স্তর হিসাবে কাজ করে, বিশেষ প্রতিষেধ নিখুঁত অঞ্চল বিচ্ছিন্ন করে, এবং ভূমি দোষ প্রতিষেধ দুর্বলতা কভারেজ শক্তিশালী করে। মূল বিপ্লব তিনটি চক্রের মধ্যে দোষ পরিষ্কার করার সাথে সাথে প্রতি বছর ০.০১ বারের কম ভুল ট্রিপ হার বজায় রাখা। তবে, লক্ষ্য করা উচিত যে, সরঞ্জামের বয়স্করণ বক্ররেখা অনুসারে প্রতিষেধ সেটিংস প্রতি দুই বছরে পুনরায় ক্যালিব্রেশন করা উচিত।

৫.২ বাস্তব প্রয়োগের জন্য অপটিমাইজেশনের প্রস্তাব
তিনটি উন্নত উন্নয়নমূলক পদক্ষেপ প্রস্তাব করা হয়েছে: প্রথমত, স্থানান্তরিত ট্রাভেলিং-ওয়েভ ফল্ট লোকেশন প্রযুক্তি একত্রিত করে ফল্ট লোকেশন সুনিশ্চিততা ±৫ মিটার পর্যন্ত উন্নত করা; দ্বিতীয়ত, একক পরিচালনা বয়সের উপর ভিত্তি করে স্বয়ংক্রিয়ভাবে সংবেদনশীলতা গুণাঙ্ক সমন্বয় করার জন্য অ্যাডাপটিভ প্রোটেকশন অ্যালগরিদম বিকাশ; তৃতীয়ত, সার্কিট ব্রেকারের যান্ত্রিক অবস্থার অনলাইন মনিটরিং ব্যবহার করে, খোলার গতি এবং সংস্পর্শ পরিবর্তনের মধ্যে ১২টি প্যারামিটার ব্যবহার করে মেকানিজমের বিশ্বস্ততা পূর্বাভাস করা। একটি প্রদর্শনী বিদ্যুৎ কেন্দ্রে এই পদক্ষেপগুলি প্রতিষ্ঠিত হয়েছে যে এগুলি প্রোটেকশন সিস্টেমের উপলব্ধতা ৯৯.৯৭% পর্যন্ত বৃদ্ধি করেছে।