উচ্চ ভোল্টেজের ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের অতীত ও বর্তমানের সংক্ষিপ্ত ইতিহাস

উচ্চ ভোল্টেজ ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার: একটি সারাংশ

পরিচিতি

উচ্চ ভোল্টেজ ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার (HV VCBs) প্রাথমিকভাবে SF6 গ্যাস-আবদ্ধ সার্কিট ব্রেকারের একটি উপযুক্ত বিকল্প হিসাবে উত্থিত হয়েছে, বিশেষ করে যেখানে প্রায়শই সুইচিং এবং কম রক্ষণাবেক্ষণ খরচ গুরুত্বপূর্ণ। 2014 সাল থেকে, HV VCBs হাই-ভোল্টেজ গ্যাস সার্কিট ব্রেকারের বিকল্প হিসাবে আরও বেশি গৃহীত হয়েছে, যা SF6, একটি শক্তিশালী গ্রীনহাউস গ্যাস, ব্যবহার করে না, ফলে এটি একটি সবুজ এবং টিকাবিল সমাধান প্রদান করে।

ভ্যাকুয়াম সুইচগিয়ার তিন দশকেরও বেশি সময় ধরে ডিস্ট্রিবিউশন সিস্টেমে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে, মূলত দোষ স্রোত এবং বিভিন্ন ধরনের লোড সুইচিং করার জন্য। মধ্যম ভোল্টেজ পর্যায়ে (সর্বোচ্চ 52 kV) ভ্যাকুয়াম সুইচিং প্রযুক্তির নির্ভরযোগ্যতা এবং পারফরম্যান্স অসাধারণ ছিল, যা ডিস্ট্রিবিউশন সিস্টেমে এর প্রভাবকে বাড়িয়েছে। তবে, ট্রান্সমিশন ভোল্টেজ স্তরে ভ্যাকুয়াম সুইচিং প্রযুক্তি বিস্তারের প্রচেষ্টা 1960-এর দশকে শুরু হয়েছিল, 1980-এর দশকে জাপানে প্রথম উচ্চ ভোল্টেজ ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার ইনস্টল হওয়ার সাথে সাথে গুরুত্বপূর্ণ মাইলস্টোন অর্জিত হয়েছিল। 2010 সাল পর্যন্ত, প্রায় 10,000 টি HV VCBs প্রচলনে ছিল, মূলত শিল্প সেটিংসে কিন্তু বিদ্যুৎ সরবরাহ অ্যাপ্লিকেশনেও। ভ্যাকুয়াম প্রযুক্তির প্রতি পছন্দ ছিল এর প্রায়শই সুইচিং অপারেশন এবং কম রক্ষণাবেক্ষণ প্রয়োজনের ক্ষমতার কারণে।

মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে, ভ্যাকুয়াম ক্যাপাসিটর ব্যাঙ্ক সুইচ 242 kV পর্যন্ত ভোল্টেজে কয়েক দশক ধরে ব্যবহৃত হয়েছে। 2008 সালের আশেপাশে, চীন এবং ইউরোপে গবেষণা ও উন্নয়ন (R&D) প্রোগ্রামগুলি হাই-ভোল্টেজ ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার বিকাশের উপর ফোকাস করেছিল, যার লক্ষ্য ছিল SF6 ব্যবহার কমানো বা বাদ দেওয়া। এটি পর্যন্ত 145 kV ভোল্টেজে কাজ করতে সক্ষম পণ্য প্রবর্তন করেছিল। চীনে, বাণিজ্যিক অ্যাপ্লিকেশনে হাই-ভোল্টেজ ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের দ্রুত গ্রহণ অব্যাহত থাকার আশা করা হচ্ছে, যাতে শত শত ইউনিট 126 kV পর্যন্ত ভোল্টেজ স্তরে পরিষেবায় রয়েছে। ইউরোপে, টাইপ-টেস্ট ডিভাইসের পারফরম্যান্স যাচাই করার জন্য ক্ষেত্রে পরীক্ষা চলমান আছে যাতে তারা বাজারে প্রবেশ করতে পারে।

প্রযুক্তি এবং ডিজাইন

সমস্ত HV VCB পণ্যগুলি স্থাপিত মধ্যম ভোল্টেজ ভ্যাকুয়াম ইন্টাররুপ্টার প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে তৈরি, যা বছরের পর বছর ধরে পরিষ্কার করা হয়েছে। এই প্রযুক্তিকে উচ্চ ভোল্টেজ স্তরে বিস্তার করার জন্য কোনও মৌলিকভাবে নতুন প্রযুক্তিগত বৈশিষ্ট্যের প্রয়োজন ছিল না। প্রাথমিক চ্যালেঞ্জ হল ইন্টাররুপ্টারের জ্যামিতিকে উচ্চ ভোল্টেজ রেটিং সহ স্কেল করা। উদাহরণস্বরূপ, 52 kV-এর উপর ভোল্টেজ সামলাতে ডায়ামিটার এবং কন্টাক্ট গ্যাপ দৈর্ঘ্য বাড়ানো প্রয়োজন। 126 kV-এর উপর ভোল্টেজের ক্ষেত্রে, নিরাপদ অপারেশনের জন্য দুটি ভ্যাকুয়াম গ্যাপ সিরিজে ব্যবহৃত হয়।

অপারেশনাল বৈশিষ্ট্য

• সাধারণ স্রোত হ্যান্ডলিং: 2,500 A পর্যন্ত সাধারণ স্রোতের জন্য, HV VCBs এবং SF6 সার্কিট ব্রেকারের মধ্যে কোনও উল্লেখযোগ্য পার্থক্য নেই। তবে, 2,500 A-এর উপর উচ্চ স্রোত রেটিং অর্জন করা HV VCBs-এর জন্য চ্যালেঞ্জিং, কারণ কন্টাক্ট স্ট্রাকচার থেকে তাপ উৎপাদন এবং ইন্টাররুপ্টারের সীমিত তাপ স্থানান্তর ক্ষমতা।

• মনিটরিং: SF6 সার্কিট ব্রেকারে বিচ্ছেদ মাধ্যমের গুণমান মনিটর করা সহজ, কারণ পরিষেবার সময় HV VCBs-এর ভ্যাকুয়াম পরিমাণ বাস্তবে মনিটর করা সম্ভব নয়।

• সুইচিং অপারেশন: ভ্যাকুয়াম কন্টাক্ট সিস্টেমের আর্কিং-এর উপর ভ্যাকুয়াম প্রযুক্তির উচ্চ সহনশীলতার কারণে, HV VCBs-এর সুইচিং অপারেশনের সংখ্যা বেশি হতে পারে, যা দৈনিক অপারেশনের মতো প্রায়শই সুইচিং প্রয়োজনীয় অ্যাপ্লিকেশনের জন্য বিশেষভাবে আকর্ষণীয় করে।

• ড্রাইভ এনার্জি: একটি সাধারণ 72.5 kV রেটিংয়ে, একটি ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের জন্য প্রয়োজনীয় ড্রাইভ এনার্জি অনেক কম—প্রায় 20% একটি সমতুল্য SF6 সার্কিট ব্রেকারের প্রয়োজনীয় এনার্জির তুলনায়। দুই ধরনের ডিভাইসের পরিমাণ তুলনামূলক।

• ইন্টাররুপ্টার কনফিগারেশন: 145 kV-এর উপর, HV VCBs-এর জন্য একাধিক ইন্টাররুপ্টার সিরিজে প্রয়োজন হতে পারে, যেখানে 1994 সাল থেকে 550 kV পর্যন্ত একক-ব্রেক সার্কিট ব্রেকার সফলভাবে বিকাশ করা হয়েছে, যা অনেক দেশে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

• আর্ক বৈশিষ্ট্য: HV VCBs-এ আর্ক ভোল্টেজ অনেক কম, সাধারণত কয়েক দশক ভোল্ট পর্যন্ত, যেখানে SF6 সার্কিট ব্রেকারে শত শত ভোল্ট। অতিরিক্তভাবে, দোষ সুইচিং সময়ে আর্কের সময় ভ্যাকুয়াম সুইচগিয়ারে 5-7 ms-এর মধ্যে, যেখানে SF6 সার্কিট ব্রেকারে 10-15 ms-এর মধ্যে। এটি HV VCBs-এর জন্য বেশি সুইচিং অপারেশনের সম্ভাবনা বৃদ্ধি করে।

• X-রে বিকিরণ: 145 kV পর্যন্ত রেটিংযুক্ত HV VCBs-এর X-রে বিকিরণ স্বাভাবিক অপারেশনের সময় 5 µSv/h-এর মধ্যে থাকে, যা স্ট্যান্ডার্ডাইজড লিমিটের মধ্যে। বহু-ব্রেক ডিভাইসগুলি আরও কম X-রে বিকিরণ করে। এটি নিয়ন্ত্রণ এবং নিরাপত্তার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ বিবেচনা, যা নিশ্চিত করে যে HV VCBs-এর বিকিরণ কর্মী বা পরিবেশের জন্য বিপজ্জনক হবে না।

ইলেকট্রিকাল বৈশিষ্ট্য

• দোষ স্রোত বিচ্ছেদ: HV VCBs-এর দ্রুত ডাইইলেকট্রিক পুনরুদ্ধার, যা SF6 সার্কিট ব্রেকারের চেয়ে দ্রুত, ফলে এটি খুব দ্রুত প্রতিস্থাপন ভোল্টেজ (TRV) এর দ্রুত হারে দোষ স্রোত বিচ্ছেদে উত্তম।

• ব্রেকডাউন পরিসংখ্যান: যদিও তাত্ত্বিকভাবে ভ্যাকুয়াম গ্যাপগুলির খুব উচ্চ ব্রেকডাউন ভোল্টেজ রয়েছে, তবে মধ্যম ভোল্টেজে ব্রেকডাউনের একটি ছোট সম্ভাবনা রয়েছে। ভ্যাকুয়াম গ্যাপগুলি স্বতঃস্ফূর্ত দেরিতে ব্রেকডাউন অনুভব করতে পারে, যা স্রোত বিচ্ছেদের পর কয়েক শত মিলিসেকেন্ড পরে ঘটতে পারে। তবে, এই ঘটনার ফলাফল সীমিত, কারণ ভ্যাকুয়াম গ্যাপ তার ইন্সুলেশন তাত্ক্ষণিকভাবে পুনরুদ্ধার করে। দেরিতে ব্রেকডাউনের সিস্টেম প্রভাব এখনও সম্পূর্ণভাবে বোঝা যায়নি।

• ইনডাকটিভ লোড সুইচিং: শান্ট রিএক্টর সুইচিং এর মতো ইনডাকটিভ লোড অ্যাপ্লিকেশনে, HV VCBs একটি পাওয়ার ফ্রিকোয়েন্সি স্রোত শূন্যে বেশি সংখ্যক পুনরায় জ্বালানোর প্রবণতা প্রদর্শন করে। এটি ভ্যাকুয়ামের উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি স্রোত বিচ্ছেদ করার ক্ষমতার কারণে। এই পুনরায় জ্বালানোর ট্রানসিয়েন্ট প্রভাব RC স্নাবার এবং মেটাল-অক্সাইড অ্যারেস্টার এর মতো অপারেটিং যন্ত্রের উপর বর্তমানে গবেষণা করা হচ্ছে।

• ক্যাপাসিটর ব্যাঙ্ক সুইচিং: ক্যাপাসিটর ব্যাঙ্ক সুইচিং করার সময়, খুব উচ্চ ইনরাশ স্রোত এড়ানো প্রয়োজন, কারণ এটি প্রিস্ট্রাইক আর্ক দ্বারা কন্টাক্ট সিস্টেমের ডাইইলেকট্রিক বৈশিষ্ট্য হ্রাস করতে পারে। এই চ্যালেঞ্জ উভয় HV VCBs এবং SF6 সার্কিট ব্রেকারের জন্য প্রযোজ্য। মিটিগেশন কৌশলগুলির মধ্যে সিরিজ রিএক্টর বা নিয়ন্ত্রিত সুইচিং ব্যবহার রয়েছে, তবে HV VCBs-এর জন্য নিয়ন্ত্রিত সুইচিং এর ক্ষেত্রে ক্ষেত্রে অভিজ্ঞতা সীমিত।

ভবিষ্যতের সম্ভাবনা এবং বাজারের দৃষ্টিভঙ্গি

উচ্চ ভোল্টেজ সুইচগিয়ারের ব্যবহারকারীদের মধ্যে একটি সমীক্ষা থেকে জানা গেছে যে, ভ্যাকুয়াম সুইচগিয়ারের প্রধান সুবিধা হল এতে SF6 নেই, যদি বাহ্যিক ইন্সুলেশনও SF6-মুক্ত হয়। তবে, ট্রান্সমিশন ভোল্টেজ স্তরে প্রশিক্ষণের অভাব হল ব্যাপকভাবে হাই-ভোল্টেজ ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার গ্রহণের জন্য একটি বড় অনিশ্চয়তা। এই সত্ত্বেও, ভ্যাকুয়াম প্রযুক্তির পরিবেশগত সুবিধা এবং অপারেশনাল সুবিধা এই ক্ষেত্রে অবিচ্ছিন্ন আগ্রহ এবং বিকাশ চালিত করছে।

উচ্চ ভোল্টেজ ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার (HV VCBs) ব্যবহারকারীরা প্রায়শই সুইচিং অপারেশনের সময় স্রোত কাটার কারণে অতি-ভোল্টেজ উৎপাদন এবং X-রে বিকিরণের সম্ভাবনার সম্পর্কে উদ্বিগ্ন হন। এই সমস্যাগুলি হাই-ভোল্টেজ ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের নিরাপদ এবং নির্ভরযোগ্য অপারেশনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ, বিশেষ করে ট্রান্সমিশন ভোল্টেজ অ্যাপ্লিকেশনে এগুলি বেশি বিবেচিত হচ্ছে।

X-রে বিকিরণ

একক-ব্রেক ডিভাইসের জন্য, 145 kV পর্যন্ত রেটিংযুক্ত HV VCBs-এর X-রে বিকিরণ স্বাভাবিক অপারেশনের সময় 5 µSv/h-এর মধ্যে থাকে। বহু-ব্রেক ডিভাইসগুলি আরও কম X-রে বিকিরণ করে। এটি নিয়ন্ত্রণ এবং নিরাপত্তার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ বিবেচনা, যা নিশ্চিত করে যে HV VCBs-এর বিকিরণ কর্মী বা পরিবেশের জন্য বিপজ্জনক হবে না।

পায়লট