জেনারেটর প্রোটেকশন – ফল্টের প্রকারভেদ এবং প্রোটেকশন ডিভাইস

সাধারণ জেনারেটর ফলতা এবং প্রোটেকশন সিস্টেম
জেনারেটর ফলতার শ্রেণীবিভাগ

জেনারেটর ফলতা মূলত অভ্যন্তরীণ এবং বহিরঙ্গ দুই প্রকারে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়:

• অভ্যন্তরীণ ফলতা: জেনারেটর উপাদানগুলির মধ্যে সমস্যা থেকে উদ্ভূত হয়।

• বহিরঙ্গ ফলতা: অস্বাভাবিক পরিচালনা অবস্থা বা বহিরঙ্গ নেটওয়ার্ক সমস্যা থেকে উদ্ভূত হয়।

প্রধান মোভার (উদাহরণস্বরূপ, ডিজেল ইঞ্জিন, টারবাইন) এর ফলতা মেকানিকাল প্রকৃতির এবং সরঞ্জাম ডিজাইনের সময় সংজ্ঞায়িত করা হয়, তবে তারা জেনারেটর প্রোটেকশনের সাথে একীভূত হয় যাতে ট্রিপিংয়ের উদ্দেশ্যে সংযুক্ত হতে পারে।

অভ্যন্তরীণ ফলতার প্রকারভেদ
১. স্টেটার ফলতা

• ওয়াইন্ডিং ওভারহিটিং: স্থায়ী ওভারলোড বা আইসোলেশন ভেঙে যাওয়ার কারণে ঘটে।

• ফেজ-টু-ফেজ ফলতা: ফেজের মধ্যে আইসোলেশন ভেঙে যাওয়ার কারণে ঘটে।

• ফেজ-টু-আর্থ ফলতা: ফেজ ওয়াইন্ডিং থেকে স্টেটার ফ্রেমে বিদ্যুৎ প্রবাহ হওয়ার কারণে ঘটে।

• ইন্টার-টার্ন ফলতা: একই ওয়াইন্ডিং এর পাশাপাশি টার্নের মধ্যে শর্ট সার্কিট হওয়ার কারণে ঘটে।

২. রোটর ফলতা

• আর্থ ফলতা: রোটর ওয়াইন্ডিং থেকে রোটর ষ্ট্যাফে বিদ্যুৎ প্রবাহ হওয়ার কারণে ঘটে।

• ওয়াইন্ডিং শর্ট-সার্কিট: উত্তেজনা ভোল্টেজ হ্রাস এবং উত্তেজিত রোটরে বিদ্যুৎ প্রবাহ বৃদ্ধি করে।

• ওভারহিটিং: স্টেটার অবিচ্ছিন্ন বিদ্যুৎ প্রবাহ (উদাহরণস্বরূপ, একটি-পোল ট্রিপ, নেগেটিভ ফেজ সিকোয়েন্স) দ্বারা ঘটে।

৩. ফিল্ড/উত্তেজনা হারানো

• রিঅ্যাকটিভ পাওয়ার জেনারেটরে প্রবাহিত হয়, যার ফলে এটি একটি ইনডাকশন জেনারেটর হিসাবে চলতে থাকে এবং সিঙ্খ্যানুবর্তীতা হারায়।

৪. অ-সিঙ্খ্যানুবর্তী পরিচালনা

• গ্রিডের সাথে সিঙ্খ্যানুবর্তীতা হারানোর ফলে ষ্ট্যাফের উপর মেকানিকাল চাপ এবং ভোল্টেজ সুইং ঘটে।

৫. মোটর পরিচালনা

• প্রধান মোভার সরবরাহ ব্যর্থ হলে (উদাহরণস্বরূপ, ভাপ/পানি হারানো), জেনারেটর গ্রিড থেকে শক্তি টেনে নেয়, যার ফলে টারবাইনে ওভারহিটিং বা ক্যাভিটেশনের ঝুঁকি থাকে।

৬. মেকানিকাল ফলতা

• বিয়ারিং ওভারহিটিং, লুব্রিকেশন তেল চাপ হারানো, এবং অতিরিক্ত ভেইব্রেশন।

রোটর ওভারহিটিংয়ের তত্ত্ব

অবিচ্ছিন্ন স্টেটার বিদ্যুৎ প্রবাহ (উদাহরণস্বরূপ, নেগেটিভ ফেজ সিকোয়েন্স) সিস্টেম ফ্রিকোয়েন্সির (১০০/১২০ হার্টজ) দ্বিগুণ হারে রোটরে এডি কারেন্ট তৈরি করে, যার ফলে স্থানীয় ওভারহিটিং ঘটে। এটি রোটর রিটেইনিং উইজ এবং রিংগুলি দুর্বল করে।

বহিরঙ্গ ফলতার প্রকারভেদ
পাওয়ার সিস্টেমের অস্বাভাবিকতা

• বহিরঙ্গ শর্ট-সার্কিট: গ্রিডে ফলতা যা জেনারেটরের পরিচালনাকে প্রভাবিত করে।

• নন-সিঙ্খ্যানুবর্তী সংযোগ: অপর্যাপ্ত জেনারেটর প্যারালেলিং থেকে ক্ষতি।

• ওভারলোড/অভারস্পিড: হঠাৎ লোড ছাড়ানো বা প্রধান মোভার নিয়ন্ত্রণ ব্যর্থতার কারণে ঘটে।

• ফেজ অবিচ্ছিন্নতা/নেগেটিভ সিকোয়েন্স: রোটর এডি কারেন্ট এবং ওভারহিটিং ঘটায়।

• ফ্রিকোয়েন্সি/ভোল্টেজ পরিবর্তন: জেনারেটর উপাদানগুলিতে চাপ দেয় অথবা ভোল্টেজ হ্রাস/বৃদ্ধি করে।

জেনারেটর প্রোটেকশন ডিভাইস
প্রধান প্রোটেকশন স্কিম
১. স্টেটার ফলতা প্রোটেকশন

• ডিফারেনশিয়াল রিলে: ইনপুট/আউটপুট বিদ্যুৎ প্রবাহ তুলনা করে ফেজ-টু-ফেজ এবং ফেজ-টু-আর্থ ফলতা শনাক্ত করে।

• আর্থ ফলতা প্রোটেকশন: স্টেটার গ্রাউন্ড ফলতা শনাক্ত করার জন্য ওভারকারেন্ট রিলে (রিজিস্ট্যান্স গ্রাউন্ডিং এর জন্য) বা ভোল্টেজ রিলে (ট্রান্সফরমার গ্রাউন্ডিং এর জন্য) ব্যবহার করে।

২. রোটর ফলতা প্রোটেকশন

• আর্থ ফলতা রিলে রোটর ওয়াইন্ডিং এবং ষ্ট্যাফের মধ্যে আইসোলেশন ভেঙে যাওয়া শনাক্ত করে।

৩. অবিচ্ছিন্ন লোডিং প্রোটেকশন

• নেগেটিভ ফেজ সিকোয়েন্স বিদ্যুৎ প্রবাহ এবং উত্তেজনা হারানো পর্যবেক্ষণ করে, যা রিঅ্যাকটিভ পাওয়ার প্রবাহের সমস্যা ঘটায়।

৪. ওভারহিটিং প্রোটেকশন

• থার্মাল রিলে বা তাপমাত্রা সেন্সর স্টেটার ওয়াইন্ডিং এবং বিয়ারিং ওভারহিটিং শনাক্ত করে; নেগেটিভ ফেজ সিকোয়েন্স রিলে রোটর হিটিং প্রশ্নের সমাধান করে।

৫. মেকানিকাল প্রোটেকশন

• অভারস্পিড রিলে, ভেইব্রেশন সেন্সর, এবং লো ভ্যাকুয়াম/চাপ সুইচ প্রধান মোভার এবং টারবাইন ফলতা থেকে সুরক্ষা প্রদান করে।

৬. ব্যাকআপ এবং সাপ্লিমেন্টারি প্রোটেকশন

• রিভার্স পাওয়ার রিলে মোটর পরিচালনা প্রতিরোধ করে, যেখানে স্টেটার আর্থ ফলতা শনাক্ত করার জন্য ডিফারেনশিয়াল রিলে প্রাথমিক ফলতা শনাক্তকরণ প্রদান করে (চিত্র ১ দেখুন টাইপিকাল সংযোগের জন্য)।

• ডিফারেনশিয়াল রিলে: স্টেটার ওয়াইন্ডিং এর উভয় প্রান্তে বিদ্যুৎ প্রবাহ তুলনা করে অভ্যন্তরীণ ফলতা শনাক্ত করে।

প্রোটেকশন তত্ত্ব

• জিরো-সিকোয়েন্স ভোল্টেজ ডিটেকশন: ভোল্টেজ ট্রান্সফরমার (VT) দ্বারা ভোল্টেজ অবিচ্ছিন্নতা পর্যবেক্ষণ করে ইন্টার-টার্ন ফলতা শনাক্ত করে।

• গ্রাউন্ডিং সিস্টেম অ্যাডাপ্টেশন: প্রোটেকশন স্কিম স্টেটার গ্রাউন্ডিং পদ্ধতি (রিজিস্ট্যান্স বা ট্রান্সফরমার গ্রাউন্ডিং) অনুযায়ী পরিবর্তিত হয়, CTs বা VTs ব্যবহার করে ফলতা বিদ্যুৎ প্রবাহ/ভোল্টেজ সেন্স করে।

রোটর ওয়াইন্ডিং ফলতা প্রোটেকশন তত্ত্ব

ওয়াইন্ড রোটর ওয়াইন্ডিং শর্ট-সার্কিট ফলতা ওভারকারেন্ট রিলে দ্বারা সুরক্ষিত, যা অস্বাভাবিক বিদ্যুৎ প্রবাহ শনাক্ত করলে জেনারেটর ট্রিপ করে। আর্থ ফলতা রোটর ওয়াইন্ডিং এর জন্য আরেকটি ঝুঁকি, যার জন্য বিশেষ পদ্ধতি প্রয়োজন।

বড় থার্মাল জেনারেটরে, রোটর বা ফিল্ড ওয়াইন্ডিং সাধারণত অগ্রাউন্ড, যার মানে একটি একক গ্রাউন্ড ফলতা ফলতা বিদ্যুৎ প্রবাহ তৈরি করে না। তবে, এমন একটি ফলতা সমগ্র ফিল্ড এবং এক্সাইটার সিস্টেমের পটেনশিয়াল বাড়ায়। ফিল্ড বা মুখ্য জেনারেটর ব্রেকার খুলার সময় অতিরিক্ত ভোল্টেজ আরোপ করা হয়—বিশেষ করে ফলতা অবস্থায়—এটি ফিল্ড ওয়াইন্ডিং আইসোলেশনে চাপ দেয়, যার ফলে দ্বিতীয় গ্রাউন্ড ফলতা ঘটতে পারে। দ্বিতীয় ফলতা স্থানীয় আয়রন হিটিং, রোটর বিকৃতি এবং বিপজ্জনক মেকানিকাল অবিচ্ছিন্নতা ঘটাতে পারে।

রোটর আর্থ-ফলতা প্রোটেকশন সাধারণত একটি রিলে ব্যবহার করে যা রোটরে একটি অক্ষীয় AC ভোল্টেজ আরোপ করে আইসোলেশন পর্যবেক্ষণ করে। বিকল্পভাবে, একটি ভোল্টেজ রিলে রোটর সার্কিটের মধ্যে একটি উচ্চ-রিজিস্ট্যান্স নেটওয়ার্ক (সাধারণত লিনিয়ার এবং নন-লিনিয়ার রিজিস্টরের সমন্বয়) এর সাথে সিরিজে ব্যবহার করা হয়। এই নেটওয়ার্কের কেন্দ্র বিন্দু একটি সংবেদনশীল রিলে কয়েল (ANSI/IEEE/IEC কোড ৬৪) দ্বারা গ্রাউন্ডের সাথে সংযুক্ত হয়। আধুনিক প্রোটেকশন স্কিম লিনিয়ার এবং নন-লিনিয়ার রিজিস্টরের সমন্বয় ব্যবহার করে ফলতা শনাক্ত এবং আইসোলেশন পর্যবেক্ষণের জন্য সুবিধাজনক হয়।

ফিল্ড হারানো এবং অভারএক্সিটেশন প্রোটেকশন তত্ত্ব

ফিল্ড হারানো প্রোটেকশন একটি রিলে ব্যবহার করে রিঅ্যাকটিভ পাওয়ার প্রবাহের পরিবর্তন শনাক্ত করে। একটি সাধারণ স্কিম জেনারেটর কারেন্ট ট্রান্সফরমার (CTs) এবং ভোল্টেজ ট্রান্সফরমার (VTs) দ্বারা সরবরাহ করা একটি সিঙ্গেল-ফেজ ডিভাইস (অফসেট মোহ ইমপিডেন্স রিলে) ব্যবহার করে লোড ইমপিডেন্স পরিমাপ করে। রিলে তার পরিচালনা বৈশিষ্ট্যের মধ্যে ইমপিডেন্স পড়লে ট্রিগার করে। একটি টাইমিং রিলে ১ সেকেন্ড (স্ট্যান্ডার্ড টাইমিং) পর্যন্ত লিডিং রিঅ্যাকটিভ পাওয়ার থাকলে জেনারেটর ট্রিপ শুর