H61 ডিস্ট্রিবিউশন ট্রান্সফরমারের জন্য কী ধরনের বজ্রপাত প্রতিরক্ষা ব্যবস্থা ব্যবহৃত হয়?

H61 বিতরণ ট্রান্সফরমারগুলির জন্য কোন বজ্রপাত প্রতিরোধ ব্যবস্থা ব্যবহার করা হয়?

H61 বিতরণ ট্রান্সফরমারের উচ্চ-ভোল্টেজ পক্ষে একটি সার্জ আরেস্টার ইনস্টল করা উচিত। SDJ7–79 "ইলেকট্রিক পাওয়ার সরঞ্জামের অতিরিক্ত ভোল্টেজ প্রতিরোধের জন্য প্রযুক্তিগত কোড" অনুসারে, H61 বিতরণ ট্রান্সফরমারের উচ্চ-ভোল্টেজ পক্ষকে সাধারণত একটি সার্জ আরেস্টার দ্বারা রক্ষা করা উচিত। আরেস্টারের গ্রাউন্ডিং কন্ডাক্টর, ট্রান্সফরমারের নিম্ন-ভোল্টেজ পক্ষের নিউট্রাল পয়েন্ট এবং ট্রান্সফরমারের ধাতব কেসিং—এই তিনটি একত্রে সংযুক্ত হয়ে একটি সাধারণ বিন্দুতে গ্রাউন্ড করা হওয়া উচিত। প্রাক্তন ইলেকট্রিক পাওয়ার মন্ত্রণালয় কর্তৃক প্রকাশিত DL/T620–1997 "এসি ইলেকট্রিক্যাল ইনস্টালেশনের জন্য অতিরিক্ত ভোল্টেজ প্রতিরোধ এবং অন্তরণ সমন্বয়" এ এই পদ্ধতিটি সুপারিশ করা হয়েছে।

তবে, ব্যাপক গবেষণা এবং পরিচালন অভিজ্ঞতা দেখায় যে, শুধুমাত্র উচ্চ-ভোল্টেজ পক্ষে সার্জ আরেস্টার ইনস্টল করা থাকলেও, বজ্রপাতের প্রভাবে ট্রান্সফরমারের ক্ষতি ঘটে। সাধারণ এলাকায়, বার্ষিক ব্যর্থতার হার প্রায় 1%; উচ্চ বজ্রপাতযুক্ত এলাকায়, এটি প্রায় 5% পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে; এবং প্রতি বছর 100 দিনের বেশি ঝড়-বৃষ্টি হয় এমন অত্যন্ত গুরুতর বজ্রপ্রবণ অঞ্চলে, বার্ষিক ব্যর্থতার হার 50% পর্যন্ত হতে পারে। প্রধান কারণটি হল বিতরণ ট্রান্সফরমারের উচ্চ-ভোল্টেজ ওয়াইন্ডিংয়ে প্রবেশকারী বজ্রপাতের সার্জ দ্বারা সৃষ্ট এই বলা হয় "সম্মুখ এবং পশ্চাৎ রূপান্তরিত অতিরিক্ত ভোল্টেজ"। এই অতিরিক্ত ভোল্টেজগুলির ব্যবস্থা হল নিম্নরূপ:

1. পশ্চাৎ রূপান্তরিত অতিরিক্ত ভোল্টেজ
যখন একটি বজ্রপাতের সার্জ 3–10 kV উচ্চ-ভোল্টেজ পক্ষ থেকে প্রবেশ করে এবং আরেস্টারকে ক্রিয়াশীল করে, তখন গ্রাউন্ডিং রেজিস্ট্যান্সের মধ্য দিয়ে একটি বড় আঘাত কারেন্ট প্রবাহিত হয়, যা একটি ভোল্টেজ ড্রপ তৈরি করে। এই ভোল্টেজ ড্রপ নিম্ন-ভোল্টেজ ওয়াইন্ডিংয়ের নিউট্রাল পয়েন্টে প্রদর্শিত হয়, ফলে এর সম্ভাব্যতা বৃদ্ধি পায়। যদি নিম্ন-ভোল্টেজ লাইনটি তুলনামূলকভাবে দীর্ঘ হয়, তবে এটি গ্রাউন্ডের প্রতি একটি তরঙ্গ প্রতিরোধের মতো আচরণ করে। এই উচ্চতর নিউট্রাল-পয়েন্ট সম্ভাব্যতার প্রভাবে, নিম্ন-ভোল্টেজ ওয়াইন্ডিংয়ের মধ্য দিয়ে একটি বড় আঘাত কারেন্ট প্রবাহিত হয়। তিন-ফেজ আঘাত কারেন্টগুলি মাত্রায় এবং দিকে সমান, একটি শক্তিশালী শূন্য-ক্রম চৌম্বক প্রবাহ তৈরি করে।

 এই প্রবাহটি ট্রান্সফরমারের তুল্য অনুপাত অনুসারে উচ্চ-ভোল্টেজ ওয়াইন্ডিংয়ে খুব উচ্চ পালস ভোল্টেজ তৈরি করে। এই তিন-ফেজ প্ররোচিত পালস ভোল্টেজগুলি মাত্রায় এবং দিকে সমান। যেহেতু উচ্চ-ভোল্টেজ ওয়াইন্ডিং সাধারণত অমর্মিত নিউট্রাল পয়েন্ট সহ তারকা কনফিগারেশনে সংযুক্ত থাকে, তাই যদিও উচ্চ পালস ভোল্টেজ প্রদর্শিত হয়, উচ্চ-ভোল্টেজ ওয়াইন্ডিংয়ে চৌম্বকীয় প্রভাবকে প্রতিরোধ করার জন্য কোন অনুরূপ আঘাত কারেন্ট প্রবাহিত হয় না। ফলে, নিম্ন-ভোল্টেজ ওয়াইন্ডিংয়ের সম্পূর্ণ আঘাত কারেন্ট চৌম্বকীয় কারেন্ট হিসাবে কাজ করে, তীব্র শূন্য-ক্রম প্রবাহ তৈরি করে এবং উচ্চ-ভোল্টেজ পক্ষে অত্যন্ত উচ্চ সম্ভাব্যতা প্ররোচিত করে। 

যেহেতু উচ্চ-ভোল্টেজ টার্মিনাল সম্ভাব্যতা আরেস্টারের অবশিষ্ট ভোল্টেজ দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকে, এই প্ররোচিত সম্ভাব্যতা ওয়াইন্ডিং বরাবর বন্টিত হয়, নিউট্রাল প্রান্তে এর সর্বোচ্চ হয়। ফলস্বরূপ, নিউট্রাল-পয়েন্ট অন্তরণ ভেঙে যাওয়ার প্রবণতা রাখে। এছাড়াও, স্তরের মধ্যে এবং ঘুরের মধ্যে ভোল্টেজ গ্রেডিয়েন্ট উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়, যা অন্যান্য স্থানে অন্তরণ ব্যর্থতা ঘটাতে পারে। এই ধরনের অতিরিক্ত ভোল্টেজ উচ্চ-ভোল্টেজ পক্ষ থেকে আসা সার্জ থেকে উৎপন্ন হয় এবং নিম্ন-ভোল্টেজ ওয়াইন্ডিংয়ের মাধ্যমে উচ্চ-ভোল্টেজ ওয়াইন্ডিংয়ে ইলেকট্রোম্যাগনেটিকভাবে প্রতিফলিত হয়—যা সাধারণত "পশ্চাৎ রূপান্তর" নামে পরিচিত।

2. সম্মুখ রূপান্তরিত অতিরিক্ত ভোল্টেজ
যখন একটি বজ্রপাতের সার্জ নিম্ন-ভোল্টেজ লাইনের মাধ্যমে প্রবেশ করে তখন সম্মুখ রূপান্তরিত অতিরিক্ত ভোল্টেজ ঘটে। একটি আঘাত কারেন্ট তখন নিম্ন-ভোল্টেজ ওয়াইন্ডিংয়ের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, যা ঘুরের অনুপাত অনুসারে উচ্চ-ভোল্টেজ ওয়াইন্ডিংয়ে একটি ভোল্টেজ প্ররোচিত করে, যা উচ্চ-ভোল্টেজ নিউট্রাল পয়েন্টে সম্ভাব্যতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে। এটি স্তরের মধ্যে এবং ঘুরের মধ্যে ভোল্টেজ গ্রেডিয়েন্ট বৃদ্ধি করে। এই প্রক্রিয়া—যেখানে নিম্ন-ভোল্টেজ পক্ষের সার্জ উচ্চ-ভোল্টেজ পক্ষে অতিরিক্ত ভোল্টেজ প্ররোচিত করে—তাকে "সম্মুখ রূপান্তর" বলা হয়। পরীক্ষাগুলি দেখায় যে, যখন 10 kV সার্জ নিম্ন-ভোল্টেজ পক্ষে প্রবেশ করে এবং গ্রাউন্ডিং রেজিস্ট্যান্স 5 Ω হয়, তখন উচ্চ-ভোল্টেজ ওয়াইন্ডিংয়ের স্তরের মধ্যে ভোল্টেজ গ্রেডিয়েন্ট স্তরের অন্তরণের পূর্ণ-তরঙ্গ আঘাত প্রতিরোধ শক্তির 100% এর বেশি অতিক্রম করতে পারে, যা অন্তরণ ভাঙন অপরিহার্য করে তোলে।

অতএব, H61 বিতরণ ট্রান্সফরমারের নিম্ন-ভোল্টেজ পক্ষেও সাধারণ ভালভ-প্রকার বা ধাতব অক্সাইড সার্জ আরেস্টার ইনস্টল করা উচিত। এই রক্ষণাবেক্ষণ পদ্ধতিতে, উচ্চ- এবং নিম্ন-ভোল্টেজ আরেস্টারগুলির গ্রাউন্ডিং কন্ডাক্টর, নিম্ন-ভোল্টেজ নিউট্রাল পয়েন্ট এবং ট্রান্সফরমারের ধাতব কেসিং—সবগুলিকে একত্রে সংযুক্ত করে একটি একক বিন্দুতে গ্রাউন্ড করা হয় (যা "চার-বিন্দু বন্ডিং" বা "তিন-এক গ্রাউন্ডিং" নামেও পরিচিত)।

পরিচালন অভিজ্ঞতা এবং পরীক্ষামূলক গবেষণা দেখায় যে, ভাল অন্তরণ সহ বিতরণ ট্রান্সফরমারের ক্ষেত্রেও, শুধুমাত্র উচ্চ-ভোল্টেজ পক্ষে আরেস্টার ইনস্টল করা থাকলে সম্মুখ এবং পশ্চাৎ রূপান্তরিত অতিরিক্ত ভোল্টেজের কারণে বজ্রপাতে ব্যর্থতা ঘটে। এর কারণ হল উচ্চ-ভোল্টেজ পক্ষের আরেস্টারগুলি সম্মুখ বা পশ্চাৎ রূপান্তরিত অতিরিক্ত ভোল্টেজ দমন করতে পারে না। এই অতিরিক্ত ভোল্টেজের অধীনে স্তরের মধ্যে ভোল্টেজ গ্রেডিয়েন্ট ঘুরের সংখ্যার সমানুপাতিক এবং ওয়াইন্ডিং বন্টনের উপর নির্ভরশীল; ওয়াইন্ডিংয়ের শুরু, মাঝ বা শেষে অন্তরণ ভাঙন ঘটতে পারে—কিন্তু শেষ প্রান্তটি সবচেয়ে বেশি ঝুঁকিপূর্ণ। নিম্ন-ভোল্টেজ পক্ষে আরেস্টার ইনস্টল করা সম্মুখ এবং পশ্চাৎ রূপান্তরিত অতিরিক্ত ভোল্টেজ উভয়কেই নিরাপদ সীমার মধ্যে সীমাবদ্ধ করতে সক্ষম।

আরেকটি রক্ষণাবেক্ষণ পদ্ধতি হল উচ্চ- এবং নিম্ন-ভোল্টেজ পক্ষের জন্য পৃথক গ্রাউন্ডিং। এই কনফিগারেশনে, উচ্চ-ভোল্টেজ আরেস্টার স্বাধীনভাবে গ্রাউন্ড করা হয়, নিম্ন-ভোল্টেজ পক্ষে কোন আরেস্টার ইনস্টল করা হয় না, এবং নিম্ন-ভোল্টেজ নিউট্রাল পয়েন্ট এবং ট্রান্সফরমার কেসিং একত্রে বন্ড করা হয় এবং উচ্চ-ভোল্টেজ গ্রাউন্ডিং সিস্টেম থেকে পৃথকভাবে গ্রাউন্ড করা হয়।

এই পদ্ধতিটি বজ্রপাতের তরঙ্গের উপর মাটির ক্ষয়কারী প্রভাব কাজে লাগিয়ে প্রায় সম্পূর্ণরূপে পশ্চাৎ রূপান্তরিত অতিরিক্ত ভোল্টেজ দূর করে। সম্মুখ রূপান্তরিত অতিরিক্ত ভোল্টেজ সম্পর্কে, গণনা দেখায় যে, নিম্ন-ভোল্টেজ গ্রাউন্ডিং রেজিস্ট্যান্স 10 Ω থেকে কমিয়ে 2.5 Ω করলে উচ্চ-ভোল্টেজ সম্মুখ রূপান্তরিত অতিরিক্ত ভোল্টেজ প্রায় 40% কমে যায়। নিম্ন-ভোল্টেজ গ্রাউন্ডিং ইলেকট্রোডের উপযুক্ত চিকিত্সা করলে সম্মুখ রূপান্তরিত অতিরিক্ত ভোল্টেজ সম্পূর্ণরূপে দূর করা যেতে পারে।

এই প্রোটেকশন স্কিমটি সহজ এবং অর্থনৈতিক, যদিও এটি নিম্ন ভোল্টেজের গ্রাউন্ডিং রেজিস্ট্যান্সের উপর উচ্চতর দাবি জারি করে, যা ব্যাপক প্রয়োগের জন্য নির্দিষ্ট প্রায়োগিক মূল্য প্রদান করে।

উপরের পদ্ধতিগুলোর পাশাপাশি, ডিস্ট্রিবিউশন ট্রান্সফরমারের জন্য অন্যান্য বজ্রপাত প্রতিরোধ ব্যবস্থাগুলো হল ট্রান্সফরমার কোরে একটি ব্যালেন্সিং ওয়াইন্ডিং ইনস্টল করা যাতে ফরওয়ার্ড এবং রিভার্স ট্রান্সফরমেশন ওভারভোল্টেজ দমন করা যায়, বা ট্রান্সফরমারের মধ্যে সরাসরি মেটাল অক্সাইড সার্জ আরেস্টার সন্নিবেশ করা।