গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার কি?
একটি গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার, যা "গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার" হিসাবে সংক্ষিপ্ত করা হয়, ভরণীয় মাধ্যম অনুযায়ী তেল-ভরা এবং শুষ্ক-প্রকারে এবং ফেজের সংখ্যা অনুযায়ী তিন-ফেজ এবং এক-ফেজ গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমারে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে।
গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার এবং সাধারণ ট্রান্সফরমারের মধ্যে পার্থক্য
গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমারের উদ্দেশ্য হল ডেল্টা (Δ) বা ওয়াই (Y) কনফিগারেশনে সিস্টেম সংযোগ করা হলে এবং প্রবেশযোগ্য নিরপেক্ষ বিন্দু না থাকলে একটি কৃত্রিম নিরপেক্ষ বিন্দু তৈরি করা, যাতে আর্ক নির্মূল কুইল বা রেসিস্টর সংযোগ করা যায়। এই ট্রান্সফরমারগুলি জিগজ্যাগ (বা "Z-প্রকার") সুতা সংযোগ ব্যবহার করে। সাধারণ ট্রান্সফরমারগুলির থেকে প্রধান পার্থক্য হল প্রতিটি ফেজ সুতা একই চৌম্বকীয় কোর লিম্বে বিপরীত দিকে দুটি গ্রুপে বিভক্ত হয়। এই ডিজাইন শূন্য-অনুক্রম চৌম্বকীয় ফ্লাক্সকে কোর লিম্বগুলি দিয়ে প্রবাহিত হওয়ার অনুমতি দেয়, যেখানে সাধারণ ট্রান্সফরমারগুলিতে শূন্য-অনুক্রম ফ্লাক্স লিকেজ পথ দিয়ে প্রবাহিত হয়।
সুতরাং, Z-প্রকার গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমারের শূন্য-অনুক্রম প্রতিরোধ খুব কম (প্রায় 10 Ω), যেখানে সাধারণ ট্রান্সফরমারের এটি অনেক বেশি। প্রযুক্তিগত নিয়মাবলী অনুযায়ী, যখন একটি সাধারণ ট্রান্সফরমার ব্যবহার করে আর্ক নির্মূল কুইল সংযোগ করা হয়, তখন কুইলের ক্ষমতা ট্রান্সফরমারের রেটেড ক্ষমতার 20% ছাড়িয়ে যাবে না। অন্যদিকে, একটি Z-প্রকার ট্রান্সফরমার 90%-100% নিজের ক্ষমতার সাথে আর্ক নির্মূল কুইল বহন করতে পারে। তাছাড়া, গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমারগুলি দ্বিতীয় লোড সরবরাহ করতে পারে এবং স্টেশন সার্ভিস ট্রান্সফরমার হিসাবে কাজ করতে পারে, যার ফলে বিনিয়োগ খরচ সংরক্ষণ হয়।
গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমারের কাজের নীতি
একটি গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার একটি গ্রাউন্ডিং রেসিস্টর দিয়ে কৃত্রিমভাবে একটি নিরপেক্ষ বিন্দু তৈরি করে, যার প্রায় খুব কম প্রতিরোধ (সাধারণত 5 ওহমের চেয়ে কম প্রয়োজন)। তাছাড়া, তার বৈদ্যুতিক চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্যের কারণে, গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার স্থিতিস্থাপক এবং নেগেটিভ-অনুক্রম প্রবাহের জন্য উচ্চ প্রতিরোধ প্রদর্শন করে, শুধুমাত্র একটি ছোট উত্তেজনামূলক প্রবাহ সুতাগুলিতে প্রবাহিত হয়। প্রতিটি কোর লিম্বে, দুটি সুতা বিভাগ বিপরীত দিকে সুতা করা হয়। যখন একই লিম্বে এই সুতাগুলি দিয়ে সমান শূন্য-অনুক্রম প্রবাহ প্রবাহিত হয়, তখন তারা কম প্রতিরোধ প্রদর্শন করে, যার ফলে খুব কম ভোল্টেজ ড্রপ হয়।
একটি গ্রাউন্ড ফলতার সময়, সুতাগুলি স্থিতিস্থাপক, নেগেটিভ, এবং শূন্য-অনুক্রম প্রবাহ বহন করে। সুতা স্থিতিস্থাপক এবং নেগেটিভ-অনুক্রম প্রবাহের জন্য উচ্চ প্রতিরোধ প্রদর্শন করে, কিন্তু একই ফেজের মধ্যে দুটি সুতা বিপরীত বিপোলারিটিতে সিরিজ সংযোগে থাকায় শূন্য-অনুক্রম প্রবাহের জন্য কম প্রতিরোধ প্রদর্শন করে—তাদের প্ররোচিত ইলেকট্রোমোটিভ ফোর্স পরিমাণে সমান কিন্তু দিকে বিপরীত, ফলে তারা পরস্পর বাতিল হয়।
অনেক গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার শুধুমাত্র একটি কম-প্রতিরোধ নিরপেক্ষ বিন্দু প্রদান করার জন্য ব্যবহৃত হয় এবং কোনও দ্বিতীয় লোড সরবরাহ করে না; সুতরাং, অনেক ট্রান্সফরমার দ্বিতীয় সুতা ছাড়াই ডিজাইন করা হয়। স্বাভাবিক গ্রিড কাজের সময়, গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার প্রায় নো-লোড অবস্থায় কাজ করে। তবে, একটি ফলতার সময়, এটি খুব ছোট সময়ের জন্য ফলতা প্রবাহ বহন করে। একটি কম-প্রতিরোধ গ্রাউন্ড সিস্টেমে, যখন একটি এক-ফেজ গ্রাউন্ড ফলতা ঘটে, তখন উচ্চ সংবেদনশীল শূন্য-অনুক্রম প্রোটেকশন দ্রুত ফলতা ফিডার চিহ্নিত করে এবং অস্থায়ীভাবে বিচ্ছিন্ন করে।
গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার ফলতা ঘটার এবং ফিডারের শূন্য-অনুক্রম প্রোটেকশন কাজ করার মধ্যে অত্যন্ত সংক্ষিপ্ত সময়ে সক্রিয় থাকে। এই সময়ে, শূন্য-অনুক্রম প্রবাহ নিরপেক্ষ গ্রাউন্ডিং রেসিস্টর এবং গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার দিয়ে প্রবাহিত হয়, এবং সূত্র IR = U / R₁ অনুসরণ করে, যেখানে U হল সিস্টেমের ফেজ ভোল্টেজ এবং R₁ হল নিরপেক্ষ গ্রাউন্ডিং প্রতিরোধ।
যখন গ্রাউন্ডিং আর্ক নির্ভরযোগ্যভাবে নির্মূল করা যায় না
একটি এক-ফেজ গ্রাউন্ড আর্কের অনবরত নির্মূল এবং পুনরায় জ্বলার ফলে আর্ক-গ্রাউন্ড অতিরিক্ত ভোল্টেজ তৈরি হয়, যার আম্পলিটিউড 4U (যেখানে U হল পরিবর্তনশীল ফেজ ভোল্টেজ) বা তার চেয়ে বেশি হয়, এবং এটি দীর্ঘ সময় স্থায়ী হয়। এটি বৈদ্যুতিক সরঞ্জামের আইসোলেশনের জন্য গুরুতর হুমকি হয়, যা দুর্বল আইসোলেশন বিন্দুতে ভেঙে যেতে পারে এবং বড় ক্ষতির কারণ হতে পারে।
চলমান আর্ক পরিবেশের বাতাসকে আয়নিত করে, যার ফলে তার আইসোলেশন বৈশিষ্ট্য হ্রাস পায় এবং ফেজ-টু-ফেজ শর্ট সার্কিটের সম্ভাবনা বৃদ্ধি পায়।
ফেরোরিঝোন্যান্ট অতিরিক্ত ভোল্টেজ ঘটতে পারে, যা ভোল্টেজ ট্রান্সফরমার এবং সার্জ আরেস্টার কে সহজেই ক্ষতি করতে পারে—মোটামুটি আরেস্টার বিস্ফোরণ ঘটাতে পারে। এই ফলাফলগুলি গ্রিড সরঞ্জামের আইসোলেশন সম্পূর্ণতার জন্য গুরুতর হুমকি হয় এবং পুরো বিদ্যুৎ সিস্টেমের নিরাপদ কাজের জন্য হুমকি হয়।
স্থিতিস্থাপক, নেগেটিভ, এবং শূন্য-অনুক্রম প্রবাহ কী?
নেগেটিভ-অনুক্রম প্রবাহ: ফেজ A ফেজ B-এর 120° পিছনে, ফেজ B ফেজ C-এর 120° পিছনে, এবং ফেজ C ফেজ A-এর 120° পিছনে।
স্থিতিস্থাপক-অনুক্রম প্রবাহ: ফেজ A ফেজ B-এর 120° আগে, ফেজ B ফেজ C-এর 120° আগে, এবং ফেজ C ফেজ A-এর 120° আগে।
শূন্য-অনুক্রম প্রবাহ: সব তিনটি ফেজ (A, B, C) একই ফেজে—কোনও ফেজ অন্য ফেজের আগে বা পিছনে না থাকে।
তিন-ফেজ শর্ট-সার্কিট ফলতা এবং স্বাভাবিক কাজের সময়, সিস্টেমে শুধুমাত্র স্থিতিস্থাপক-অনুক্রম উপাদান থাকে।
এক-ফেজ গ্রাউন্ড ফলতা সময়, সিস্টেমে স্থিতিস্থাপক, নেগেটিভ, এবং শূন্য-অনুক্রম উপাদান থাকে।
দুই-ফেজ শর্ট-সার্কিট ফলতা সময়, সিস্টেমে স্থিতিস্থাপক এবং নেগেটিভ-অনুক্রম উপাদান থাকে।
দুই-ফেজ-টু-গ্রাউন্ড শর্ট-সার্কিট ফলতা সময়, সিস্টেমে স্থিতিস্থাপক, নেগেটিভ, এবং শূন্য-অনুক্রম উপাদান থাকে।
গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমারের কাজের বৈশিষ্ট্য
সাধারণ গ্রিড অপারেশনের সময় গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার নো-লোড শর্তে কাজ করে এবং ত্রুটির সময় স্বল্প-মেয়াদী ওভারলোড অনুভব করে। সংক্ষেপে, একটি গ্রাউন্ডিং রেজিস্টর সংযোগের জন্য কৃত্রিমভাবে একটি নিরপেক্ষ বিন্দু তৈরি করাই হল গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমারের কাজ। গ্রাউন্ড ফল্টের সময়, এটি পজিটিভ- এবং নেগেটিভ-সিকোয়েন্স কারেন্টের প্রতি উচ্চ ইম্পিডেন্স প্রদর্শন করে কিন্তু জিরো-সিকোয়েন্স কারেন্টের প্রতি কম ইম্পিডেন্স প্রদর্শন করে, যা গ্রাউন্ড-ফল্ট প্রোটেকশনের নির্ভরযোগ্য কাজকে নিশ্চিত করে।
আর্ক সাপ্রেশন কয়েল সিস্টেমের মাধ্যমে নিরপেক্ষ গ্রাউন্ডিং
যখন খারাপ সরঞ্জাম ইনসুলেশন, বাহ্যিক ক্ষতি, অপারেটর ত্রুটি, অভ্যন্তরীণ ওভারভোল্টেজ বা অন্য কোনও কারণে গ্রিডে একটি ক্ষণস্থায়ী একক-ফেজ গ্রাউন্ড ফল্ট ঘটে, তখন গ্রাউন্ড ফল্ট কারেন্ট আর্ক সাপ্রেশন কয়েলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয় যা ধারক কারেন্টের বিপরীত দিকে আবেশী কারেন্ট হিসাবে কাজ করে। এটি ফল্ট বিন্দুতে কারেন্টকে খুব ছোট মান বা এমনকি শূন্য পর্যন্ত হ্রাস করতে পারে, ফলে আর্ক নির্বাপিত হয় এবং সংশ্লিষ্ট ঝুঁকিগুলি দূর হয়। রিলে প্রোটেকশন বা সার্কিট ব্রেকার ট্রিপিং সক্রিয় না করেই ত্রুটিটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে দূর হয়, যা বিদ্যুৎ সরবরাহের নির্ভরযোগ্যতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে।
তিনটি কম্পেনসেশন অপারেটিং মোড
তিনটি ভিন্ন কম্পেনসেশন অপারেটিং মোড রয়েছে: আন্ডার-কম্পেনসেশন, ফুল কম্পেনসেশন এবং ওভার-কম্পেনসেশন।
আন্ডার-কম্পেনসেশন: কম্পেনসেশনের পর আবেশী কারেন্ট ধারক কারেন্টের চেয়ে কম।
ওভার-কম্পেনসেশন: কম্পেনসেশনের পর আবেশী কারেন্ট ধারক কারেন্টের চেয়ে বেশি।
ফুল কম্পেনসেশন: কম্পেনসেশনের পর আবেশী কারেন্ট ধারক কারেন্টের সমান।
আর্ক সাপ্রেশন কয়েল সিস্টেমের মাধ্যমে নিরপেক্ষ গ্রাউন্ডিংয়ে ব্যবহৃত কম্পেনসেশন মোড
একটি আর্ক সাপ্রেশন কয়েলের মাধ্যমে নিরপেক্ষ গ্রাউন্ডিং সহ সিস্টেমগুলিতে ফুল কম্পেনসেশন এড়ানো আবশ্যিক। সিস্টেম অসাম্য ভোল্টেজের মাত্রা যাই হোক না কেন, ফুল কম্পেনসেশন শৃঙ্খলা অনুনাদ সৃষ্টি করতে পারে, যা আর্ক সাপ্রেশন কয়েলকে বিপজ্জনকভাবে উচ্চ ভোল্টেজের শিকার করে। তাই, অনুশীলনে ওভার-কম্পেনসেশন বা আন্ডার-কম্পেনসেশন গৃহীত হয়, যেখানে ওভার-কম্পেনসেশন সবচেয়ে সাধারণভাবে ব্যবহৃত মোড।
ওভার-কম্পেনসেশন গ্রহণের প্রধান কারণগুলি
আন্ডার-কম্পেনসেটেড সিস্টেমে, ত্রুটির সময় উচ্চ ওভারভোল্টেজ সহজেই ঘটতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, যদি কোনও ত্রুটি বা অন্য কোনও কারণে লাইনগুলির অংশ বিচ্ছিন্ন হয়, তবে আন্ডার-কম্পেনসেটেড সিস্টেম ফুল কম্পেনসেশনের দিকে সরতে পারে, যা শৃঙ্খলা অনুনাদ সৃষ্টি করে এবং খুব উচ্চ নিরপেক্ষ বিস্থাপন ভোল্টেজ এবং ওভারভোল্টেজ সৃষ্টি করে। আন্ডার-কম্পেনসেশন ব্যবহার করা হলে এই ত্রুটি এড়ানো যায় না, যা ইনসুলেশন অখণ্ডতাকে হুমকির কারণ হয়।
উল্লেখযোগ্য তিন-ফেজ অসাম্য সহ আন্ডার-কম্পেনসেটেড সিস্টেমের সাধারণ অপারেশনের সময়, খুব উচ্চ ফেরোরেজোন্যান্ট ওভারভোল্টেজ ঘটতে পারে। এই ঘটনাটি আন্ডার-কম্পেনসেটেড আর্ক সাপ্রেশন কয়েল (যেখানে ωL > 1/(3ωC₀)) এবং লাইন ক্যাপাসিট্যান্স (3C₀) এর মধ্যে ফেরোম্যাগনেটিক অনুনাদ থেকে উদ্ভূত হয়। ওভার-কম্পেনসেশনের ক্ষেত্রে এমন অনুনাদ ঘটে না।
বিদ্যুৎ সিস্টেমগুলি ক্রমাগত প্রসারিত হয় এবং গ্রিডের গ্রাউন্ড ক্যাপাসিট্যান্স অনুরূপভাবে বৃদ্ধি পায়। ওভার-কম্পেনসেশনের সাথে, আসলে স্থাপিত আর্ক সাপ্রেশন কয়েল কিছু সময়ের জন্য সেবাতে থাকতে পারে—এমনকি যদি এটি শেষ পর্যন্ত আন্ডার-কম্পেনসেশনের দিকে সরে যায়। তবে, যদি সিস্টেম আন্ডার-কম্পেনসেশন দিয়ে শুরু হয়, তবে কোনও সম্প্রসারণ তৎক্ষণাৎ অতিরিক্ত কম্পেনসেশন ক্ষমতার প্রয়োজন হয়।
ওভার-কম্পেনসেশনের সাথে, ফল্ট বিন্দুর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্ট আবেশী হয়। আর্ক নির্বাপনের পর, ত্রুটিপূর্ণ ফেজ ভোল্টেজের পুনরুদ্ধারের হার ধীর হয়, যা আর্ক পুনরায় প্রজ্বলিত হওয়াকে কম সম্ভাব্য করে তোলে।
ওভার-কম্পেনসেশনের অধীনে, সিস্টেম ফ্রিকোয়েন্সির হ্রাস ওভার-কম্পেনসেশনের মাত্রাকে কেবল সাময়িকভাবে বৃদ্ধি করে, যা সাধারণ অপারেশনের সময় কোনও সমস্যা তৈরি করে না। বিপরীতভাবে, কম ফ্রিকোয়েন্সির সাথে আন্ডার-কম্পেনসেশন সিস্টেমকে ফুল কম্পেনসেশনের কাছাকাছি নিয়ে যেতে পারে, যা নিরপেক্ষ বিস্থাপন ভোল্টেজ বৃদ্ধির দিকে নিয়ে যায়।
সারাংশ
গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার IEE-Business একটি স্টেশন সার্ভিস ট্রান্সফরমার হিসাবেও কাজ করে, 35 kV ভোল্টেজকে 380 V লো ভোল্টেজে নামিয়ে আনে যা ব্যাটারি চার্জিং, SVG ফ্যান পাওয়ার, রক্ষণাবেক্ষণ আলোকসজ্জা এবং সাধারণ স্টেশন সহায়ক লোডগুলির জন্য শক্তি সরবরাহ করে।
আধুনিক বিদ্যুৎ গ্রিডে, কেবলগুলি প্রায়শই ওভারহেড লাইনগুলির স্থান নিচ্ছে। যেহেতু কেবল লাইনগুলির একক-ফেজ ধারক গ্রাউন্ড-ফল্ট কারেন্ট ওভারহেড লাইনগুলির চেয়ে অনেক বেশি, তাই আর্ক সাপ্রেশন কয়েলের মাধ্যমে নিরপেক্ষ গ্রাউন্ডিং প্রায়শই ফল্ট আর্ক নির্বাপন এবং বিপজ্জনক অনুনাদ ওভারভোল্টেজ দমন করতে ব্যর্থ হয়। তাই, আমাদের সাবস্টেশন IEE-Business একটি কম প্রতিরোধক নিরপেক্ষ গ্রাউন্ডিং পদ্ধতি গ্রহণ করে। এই পদ্ধতিটি সলিডলি গ্রাউন্ডেড নিরপেক্ষ সিস্টেমের মতো এবং ব্রেকার ট্রিপ করার জন্য একক-ফেজ গ্রাউন্ড-ফল্ট প্রোটেকশন স্থাপনের প্রয়োজন হয়। একক-ফেজ গ্রাউন্ড ফল্ট ঘটলে, ত্রুটিপূর্ণ ফিডারটি দ্রুত আলাদা করা হয়।
