১০ কেভি আউটডোর ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের ইনসুলেশন পারফরম্যান্স বিশ্লেষণ

পরিচয়

ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদক একটি ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। এটি বড় বিচ্ছেদ ক্ষমতা বিশিষ্ট হওয়ার পাশাপাশি অনেকগুলি সুবিধা দেখায়, যেমন সুচারু আর্ক নির্বাপন, বহুবার পরিচালনার সুবিধা, দূষণ মুক্ত এবং ছোট আকার। যেহেতু ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারগুলি উচ্চতর ভোল্টেজ স্তরের দিকে পরিবর্তিত হচ্ছে, বাইরের এবং অভ্যন্তরীণ বিদ্যুৎ-প্রতিরোধ ক্ষমতার গভীর গবেষণা আরও প্রয়োজনীয় হয়ে উঠছে।

ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের অভ্যন্তরে বিদ্যুৎ ক্ষেত্রের বিতরণ ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের বিদ্যুৎ-প্রতিরোধ ক্ষমতার উপর ব্যাপক প্রভাব ফেলে। বিদ্যুৎ ক্ষেত্রের অসম বিতরণ যোগাযোগ ফাঁকের বিচ্ছেদ ঘটাতে পারে, যা সার্কিট ব্রেকারের খোলা হওয়ার ব্যর্থতার কারণ হয়। ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের অভ্যন্তরে একটি গ্রেডিং শিল্ড স্থাপন করলে অভ্যন্তরীণ বিদ্যুৎ ক্ষেত্রের বিতরণ সমান হয়, যা ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের গঠনকে আরও যৌক্তিক এবং সঙ্কুচিত করে।

তবে, শিল্ড যোগ করার ফলে ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের অভ্যন্তরে বিদ্যুৎ ক্ষেত্রের বিতরণে পরিবর্তন ঘটে। ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের বিদ্যুৎ-প্রতিরোধ ক্ষমতা সঠিকভাবে যাচাই করতে এবং শিল্ডের প্রভাব বিশ্লেষণ করতে, বাইরের ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের বিদ্যুৎ ক্ষেত্রের সংখ্যাগত বিশ্লেষণ পণ্যের নির্ভরযোগ্যতা যাচাই করার একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ।

এই জন্য, এই প্রবন্ধে দেশীয় সুইচ উৎপাদন প্রতিষ্ঠান দ্বারা স্বাধীনভাবে উন্নয়ন ও উৎপাদিত ১০ কেভি বাইরের উচ্চ-ভোল্টেজ এসিভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের বিদ্যুৎ-প্রতিরোধ গঠন বিশ্লেষণ ও ডিজাইন করা হয়েছে।

ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের বিদ্যুৎ-ক্ষেত্র বিশ্লেষণ করার সময় মডেলের সীমানায় একটি ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়, এবং মডেলের গঠন অনুযায়ী টেট্রাহেড্রাল মেশিং এলিমেন্ট ব্যবহৃত হয়। গ্রিডের মেশিং ইন্টেলিজেন্ট মেশিং ব্যবহার করে সম্পন্ন করা হয়। যেহেতু ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের একটি অক্ষ-সমমিত গঠন রয়েছে, ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদককে ত্রিমাত্রিক স্থানাঙ্ক ব্যবস্থার X-অক্ষ বরাবর বিভাজিত করা হয়। ইন্টেলিজেন্ট মেশিং ব্যবহারের সুবিধা হল, যেখানে গ্রাফের বক্রতা বিশেষভাবে পরিবর্তিত হয়, সেখানে গ্রিড বিভাজন খুব ঘন, এবং যেখানে গঠন আরও নিয়মিত, সেখানে গ্রিড ঘনত্ব আপেক্ষিকভাবে কম।

সার্কিট ব্রেকারের যোগাযোগ দুটি কাজের অবস্থা, যথা বিচ্ছেদ এবং বন্ধ অবস্থা, এবং বিচ্ছেদ প্রক্রিয়ার সময় যোগাযোগের বিভিন্ন খোলা দূরত্বের উপর ভিত্তি করে ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের বিদ্যুৎ ক্ষেত্র বিশ্লেষণ করা হয়। বিদ্যুৎ ক্ষেত্রের বিতরণের বৈশিষ্ট্য এবং ক্ষেত্র শক্তির সংকেন্দ্রিত বিন্দুগুলি নির্ধারণ করা হয়। ক্ষেত্র শক্তির সংকেন্দ্রিত বিন্দুগুলি এই প্রবন্ধের গুরুত্বপূর্ণ বিশ্লেষণের ক্ষেত্র। বিভিন্ন ভিন্ন শর্তাধীনে প্রাপ্ত বিদ্যুৎ ক্ষেত্রের ফলাফলগুলি তুলনা করা হয়।

ছবি ১ ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের অভ্যন্তরীণ বিস্তৃত গঠন চিত্র

ছবি ১ - স্থির প্লেট; ২ - মুখ্য শিল্ডিং কভার; ৩ - যোগাযোগ; ৪ - বেলো; ৫ - চলমান প্লেট; ৬ - স্থির পরিবাহী রড; ৭ - বিদ্যুৎ-প্রতিরোধ হাউসিং; ৮ - চলমান পরিবাহী রড

গণনা ফলাফল এবং বিশ্লেষণ

এই প্রবন্ধে স্থির যোগাযোগে ১২৫ কেভি উচ্চ ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়, এবং চলমান যোগাযোগে ০ শূন্য পটেনশিয়াল প্রয়োগ করা হয়। যোগাযোগের খোলা দূরত্ব ৫০%, ৮০% এবং ১০০% হলে সমগ্র সার্কিট ব্রেকারের পটেনশিয়াল বিতরণ প্রাপ্ত হয়। পটেনশিয়ালের একক হল V, এবং বিদ্যুৎ ক্ষেত্র শক্তির একক হল V/m।

ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকে শিল্ডিং কভারের উপস্থিতির কারণে বিদ্যুৎ ক্ষেত্রের বিকৃতি রোধ করা হয়, যা যোগাযোগের কাছাকাছি এলাকায় খুব সমান এবং সমমিত ভোল্টেজ বিতরণ তৈরি করে। শিল্ডিং কভারের উপর ভেসে থাকা পটেনশিয়াল প্রায় ৬০ কেভি।

• ৫০% যোগাযোগ খোলা দূরত্বে ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের পটেনশিয়াল বিতরণ

• ৮০% যোগাযোগ খোলা দূরত্বে ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের পটেনশিয়াল বিতরণ

•  ১০০% যোগাযোগ খোলা দূরত্বে ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের পটেনশিয়াল বিতরণ

ছবি ২-তে (a) - (c) উপরোক্ত তিনটি বিভিন্ন যোগাযোগ খোলা দূরত্বে ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের বিদ্যুৎ ক্ষেত্র শক্তির বিতরণের মানচিত্র দেখানো হয়েছে।

৫০% যোগাযোগ খোলা দূরত্বে ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের জন্য, সর্বোচ্চ বিদ্যুৎ ক্ষেত্র শক্তি শিল্ডিং কভারের প্রান্তে দেখা যায়, যার মান ২৫.৪ কেভি/মিমি। এই সময়, যোগাযোগের মধ্যে বিদ্যুৎ ক্ষেত্র শক্তি পূর্বের দুই খোলা দূরত্বের তুলনায় বেশি হয়। গ্রেডিং শিল্ডিং কভার যোগাযোগের কাছাকাছি ভোল্টেজের একটি গ্রেডিয়েন্ট বিতরণ তৈরি করে, এবং বিদ্যুৎ ক্ষেত্র শক্তি সমানভাবে বিতরিত হয়, যোগাযোগের মধ্যে বিদ্যুৎ ক্ষেত্র শক্তি বেশি থাকে।

ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের যোগাযোগ খোলা দূরত্ব ৮০% এবং ১০০% হলে, সর্বোচ্চ বিদ্যুৎ ক্ষেত্র শক্তি যথাক্রমে ২১.২ কেভি/মিমি এবং ১৮.১ কেভি/মিমি হয়। যোগাযোগের কাছাকাছি ভোল্টেজ গ্রেডিয়েন্ট বিতরণ তৈরি করে, এবং বিদ্যুৎ ক্ষেত্র শক্তি সমানভাবে বিতরিত হয়।

• ৫০% যোগাযোগ খোলা দূরত্বে ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের বিদ্যুৎ ক্ষেত্র মানচিত্র

• ৮০% যোগাযোগ খোলা দূরত্বে ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের বিদ্যুৎ ক্ষেত্র মানচিত্র

• ১০০% যোগাযোগ খোলা দূরত্বে ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের বিদ্যুৎ ক্ষেত্র মানচিত্র

ছবি থেকে দেখা যায়, যখন বাইরের বিদ্যুৎ-প্রতিরোধ মাধ্যম স্থির এবং সমান, ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের বিদ্যুৎ ক্ষেত্র শক্তির বিতরণের সাপেক্ষে বড় এলাকাগুলি মূলত চলমান এবং স্থির যোগাযোগের প্রান্ত পৃষ্ঠ এবং শিল্ডিং কভারের উপর ও নিচের প্রান্তে গুচ্ছাকার হয়। এই বিদ্যুৎ-প্রতিরোধ দুর্বল এলাকাগুলি বিদ্যুৎ-প্রতিরোধ ভেঙে যাওয়ার ঝুঁকিতে রয়েছে। তাই, পণ্যের প্রকৃত ডিজাইনে, চলমান এবং স্থির যোগাযোগের প্রান্ত পৃষ্ঠের বক্রতা বাড়ানো এবং শিল্ডিং কভারের উভয় প্রান্তের ধার মোটামুটি করার মাধ্যমে সংকেন্দ্রিত বিদ্যুৎ ক্ষেত্র শক্তির বিতরণ উন্নত করা যেতে পারে।

ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের বাইরের পৃষ্ঠে বিদ্যুৎ ক্ষেত্র শক্তি অপেক্ষাকৃত কম। ছবি থেকে দেখা যায়, ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের সেরামিক হাউসিং এবং বিচ্ছেদকের প্লেটের কাছাকাছি এলাকায়, বিদ্যুৎ ক্ষেত্র শক্তির মান অন্যান্য পৃষ্ঠ স্থানগুলির তুলনায় বেশি।

ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের যোগাযোগ বন্ধ হলে, কেন্দ্রীয় পরিবাহীতে ১২৫ কেভি উচ্চ ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়, এবং অসীম দূর সীমানায় পটেনশিয়াল ০ হয়। লোডিং পরে, গণনা দেখায় যে, সার্কিট ব্রেকারের অভ্যন্তরে এবং বাইরে বিদ্যুৎ ক্ষেত্র শক্তি খুব কম, সর্বোচ্চ বিদ্যুৎ ক্ষেত্র শক্তি ০.৮ কেভি/মিমি। বিদ্যুৎ ক্ষেত্র শক্তি সমানভাবে বিতরিত হয়, এবং যোগাযোগের চারপাশে ভোল্টেজ যোগাযোগ-কেন্দ্রিত গ্রেডিয়েন্ট বিতরণ প্রবণতা দেখায়।

• (a) ৫০% যোগাযোগ খোলা দূরত্বে ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের বিদ্যুৎ ক্ষেত্র মানচিত্র

• (b) ৮০% যোগাযোগ খোলা দূরত্বে ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের বিদ্যুৎ ক্ষেত্র মানচিত্র

• (c) ১০০% যোগাযোগ খোলা দূরত্বে ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের বিদ্যুৎ ক্ষেত্র মানচিত্র

সংক্ষিপ্তসার

১০ কেভি বাইরের উচ্চ-ভোল্টেজ এসিভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের বিদ্যুৎ ক্ষেত্রের বিশ্লেষণ ও গবেষণার মাধ্যমে, বিভিন্ন সীমানা শর্তের অধীনে সার্কিট ব্রেকারের বিদ্যুৎ ক্ষেত্র শক্তি এবং পটেনশিয়ালের পরিবর্তন প্রাপ্ত হয়েছে। উপরোক্ত ফলাফল থেকে স্পষ্ট হয়েছে যে, ANSYS ব্যবহার করে বস্তুর প্রোটোটাইপকে সঠিকভাবে সিমুলেট করা এবং সসীম-উপাদান পদ্ধতি ব্যবহার করে বিদ্যুৎ ক্ষেত্র এবং পটেনশিয়ালের সংখ্যাগত গণনা করলে, ভ্যাকুয়াম বিচ্ছেদকের অভ্যন্তরে বিদ্যুৎ ক্ষেত্র এবং পটেনশিয়ালের পরিবর্তনের সঠিক গণনা করা যায়।