HECI GCB for Generators – Fast SF₆ Circuit Breaker জেনারেটর জন্য HECI GCB – দ্রুত SF₆ সার্কিট ব্রেকার

১. সংজ্ঞা এবং ফাংশন

১.১ জেনারেটর সার্কিট ব্রেকারের ভূমিকা

জেনারেটর সার্কিট ব্রেকার (GCB) হল একটি নিয়ন্ত্রণযোগ্য বিচ্ছিন্নকরণ বিন্দু যা জেনারেটর এবং স্টেপ-আপ ট্রান্সফরমারের মধ্যে অবস্থিত এবং জেনারেটর এবং পাওয়ার গ্রিডের মধ্যে একটি ইন্টারফেস হিসাবে কাজ করে। এর প্রধান ফাংশনগুলি জেনারেটর-সাইড ফল্ট বিচ্ছিন্ন করা এবং জেনারেটর সিঙ্ক্রনাইজেশন এবং গ্রিড সংযোগ সময় অপারেশনাল নিয়ন্ত্রণ প্রদান করা অন্তর্ভুক্ত। GCB এর পরিচালন নীতি একটি মানদণ্ড সার্কিট ব্রেকারের থেকে বেশি আলাদা নয়; তবে, জেনারেটর ফল্ট বিদ্যুৎ প্রবাহের উচ্চ DC উপাদানের কারণে, GCB গুলি খুব দ্রুত কাজ করতে হয় যাতে ফল্ট দ্রুত বিচ্ছিন্ন করা যায়।

১.২ সার্কিট ব্রেকার সহ এবং ছাড়া সিস্টেমের তুলনা

চিত্র ১ জেনারেটর সার্কিট ব্রেকার ছাড়া সিস্টেমে জেনারেটর ফল্ট বিদ্যুৎ প্রবাহ বিচ্ছিন্ন করার পরিস্থিতি দেখায়।

চিত্র ২ জেনারেটর সার্কিট ব্রেকার (GCB) সহ সিস্টেমে জেনারেটর ফল্ট বিদ্যুৎ প্রবাহ বিচ্ছিন্ন করার পরিস্থিতি দেখায়।

উপরোক্ত তুলনায় দেখা যায়, জেনারেটর সার্কিট ব্রেকার (GCB) স্থাপনের সুবিধাগুলি নিম্নলিখিতভাবে সংক্ষিপ্ত করা যায়:

জেনারেটিং ইউনিটের স্বাভাবিক স্টার্ট এবং শটডাউন সময়ে, অক্ষম পাওয়ার সাপ্লাই সুইচিং প্রয়োজন হয় না—শুধুমাত্র জেনারেটর সার্কিট ব্রেকার পরিচালনা প্রয়োজন, যা স্টেশন সার্ভিস পাওয়ারের বিশ্বাসযোগ্যতা বেশি বাড়ায়।

জেনারেটরের (অর্থাৎ, GCB-এর জেনারেটর পক্ষে) অভ্যন্তরীণ ফল্টের ঘটনায়, শুধুমাত্র জেনারেটর সার্কিট ব্রেকার ট্রিপ করতে হয়, যা ইউনিট ফল্টের সময় অপারেশনাল জটিলতা বেশি কমায়।

এটি মূল ট্রান্সফরমার এবং উচ্চ-ভোল্টেজ স্টেশন সার্ভিস ট্রান্সফরমারের জন্য বেশি সুরক্ষা প্রদান করে। এই ট্রান্সফরমার দুটির অভ্যন্তরে ফল্ট ঘটলে, জেনারেটর তার ফিল্ড (এক্সাইটেশন) বিদ্যুৎ প্রবাহের ক্ষয় পর্যায়েও ফল্ট বিদ্যুৎ প্রবাহ প্রদান করে—এমনকি মূল ট্রান্সফরমারের উচ্চ-ভোল্টেজ পাশের সার্কিট ব্রেকার প্রোটেকশন রিলেয়িঙ্গ দ্বারা খোলার পরেও। GCB স্থাপন করলে, জেনারেটর দ্রুত বিচ্ছিন্ন করা যায়, যা মূল ট্রান্সফরমারের ক্ষতি কমায়—বড় জেনারেটিং ইউনিটের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা।

একটি অতিরিক্ত গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা হল উচ্চ-ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকারের অনিয়মিত (পোল-বিরোধ) পরিচালনার কারণে জেনারেটরের ক্ষতি কমানো বা বাতিল করা। জেনারেটর-ট্রান্সফরমার ইউনিট সংযোগে, উচ্চ-ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকার উচ্চ রেটেড ভোল্টেজে পরিচালিত হয়, এবং ওপেন-টাইপ সুইচগিয়ারে, বড় পর্যায়-থেকে-পর্যায় দূরত্ব মেকানিক্যাল তিন-পোল ইন্টারলকিং প্রতিরোধ করে। ফলে, স্বাভাবিক সুইচিংয়েও অনিয়মিত পরিচালনা ঘটতে পারে। এমন পরিস্থিতি জেনারেটর স্টেটরে নেগেটিভ-সিকোয়েন্স বিদ্যুৎ প্রবাহ উৎপাদন করে, এবং রোটরের নেগেটিভ-সিকোয়েন্স চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের খুব সীমিত সহনশীলতা থাকে—যা গুরুতর রোটর ক্ষতির দিকে পরিচালিত করতে পারে। আধুনিক GCB গুলি তিন-পোল মেকানিক্যাল ইন্টারলকিং সহ ডিজাইন এবং নির্মিত হয়, যা দক্ষভাবে অনিয়মিত পরিচালনা প্রতিরোধ করে।

GCB-এর জেনারেটর পক্ষে ফল্ট ঘটলে, শুধুমাত্র জেনারেটর সার্কিট ব্রেকার ট্রিপ করতে হয়—মূল ট্রান্সফরমারের উচ্চ-ভোল্টেজ পাশের ব্রেকার খোলার প্রয়োজন নেই—এটি মোট গ্রিড স্ট্রাকচারের উপর প্রভাব কমায় এবং সিস্টেম স্থিতিশীলতার পক্ষে সুবিধাজনক।

পাওয়ার প্ল্যান্টের লেআউট সহজ এবং অর্থনৈতিক হয়, ইনস্টলেশন, কমিশনিং সময় এবং খরচ কমায়। স্টেশন সার্ভিস ট্রান্সফরমার এবং তার সম্পর্কিত মধ্য-এবং উচ্চ-ভোল্টেজ সুইচগিয়ার বাদ দেওয়া যায়। GCB বাস্তবায়নের ফলে, গড় প্ল্যান্ট উপলব্ধতা ০.৩%–০.৬% বৃদ্ধি পায়, এবং উচ্চ জেনারেটর উপলব্ধতা সরাসরি শক্তি রিভেনিউতে প্রতিফলিত হয়।

২. স্ট্রাকচার এবং ফাংশন

২.১ মোটামুটি স্ট্রাকচার

সার্কিট ব্রেকার সিস্টেম মোটামুটি নিম্নলিখিত উপাদান এবং উপকরণ দ্বারা গঠিত, সব কিছু একটি সাধারণ সাপোর্ট ফ্রেমে স্থাপিত। অর্ডার স্পেসিফিকেশনের উপর নির্ভর করে, কিছু তালিকাভুক্ত উপাদান বাদ দেওয়া হতে পারে।

HEC/HECI-টাইপ সুইচগিয়ারের মান ডিজাইন অন্তর্ভুক্ত:

• SF₆ সার্কিট ব্রেকার

• ডিসকনেক্টর (আইসোলেটিং সুইচ)

• আর্থিং (গ্রাউন্ডিং) সুইচ

• ক্যাপাসিটর

• বিদ্যুৎ ট্রান্সফরমার (CTs)

• ভোল্টেজ ট্রান্সফরমার (VTs)

সার্জ আরেস্টার, শর্টিং লিঙ্ক, এবং স্টার্ট-আপ সুইচ (এসএফসি, SFC এর জন্য) অপশনাল আইটেম হিসাবে উপলব্ধ।

১ – সার্কিট ব্রেকার ২ – ডিসকনেক্টর (আইসোলেটিং সুইচ) ৩a – আর্থিং সুইচ ৩b – আর্থিং সুইচ ৪ – শর্টিং লিঙ্ক ৫ – স্টার্ট-আপ সুইচ (SFC) ৬ – ক্যাপাসিটর

৭ – বিদ্যুৎ ট্রান্সফরমার ৮ – ভোল্টেজ ট্রান্সফরমার ৯ – সার্জ আরেস্টার ১০ – এনক্লোজার

সার্কিট ব্রেকারটি SF₆ গ্যাস দিয়ে পূর্ণ করা হয় এবং এটি আর্ক-কুইঞ্চিং মিডিয়াম হিসেবে ব্যবহৃত হয়। মূল কন্টাক্ট এবং আর্কিং কন্টাক্টগুলি পৃথক করা হয়। কন্টাক্টগুলি একটি স্প্রিং-অপারেটেড মেকানিজম দ্বারা পরিচালিত হয়। সার্কিট ব্রেকারের তিনটি পোল মেকানিক্যালভাবে সংযুক্ত থাকে।

১ – ফ্লেক্সিবল কানেকশন ২ – ডিসকানেক্টর (আইসোলেটিং সুইচ) ৩ – আর্ক নির্মোচন চেম্বার ৪ – ইনসুলেশন ৫ – এনক্লোজার ৬ – গ্রাউন্ডিং (আর্থিং) সুইচ ৭ – আইসোলেটেড-ফেজ বাসবার কানেকশন

৮ – কারেন্ট ট্রান্সফরমার

GCB এনক্লোজারের অভ্যন্তরীণ উপাদানগুলি নিম্নলিখিত ছবিতে দেখানো হয়েছে।

২.২ উপাদান সংস্থান এবং ফাংশন

১) অপারেটিং মেকানিজম

HECI5-ধরনের GCB সুইচ AHMA ৪ অপারেটিং মেকানিজম ব্যবহার করে। এই অপারেটিং মেকানিজমের পদার্থিক ফটোটি নিম্নরূপ:

১ – কম্বাইন্ড মোটর (অয়েল পাম্প মোটর) ২ – নিয়ন্ত্রণ ভ্যাল্ভ অ্যাক্সিলিয়ারি কন্টাক্ট ৩ – অ্যাক্সিলিয়ারি কন্টাক্ট

① অপারেটিং মডিউল:

এই মডিউল একটি স্থির চাপ পার্থক্য স্ট্রাকচার অনুসরণ করে, যেখানে উচ্চচাপের তেল স্থিরভাবে পিস্টন রডের উপর প্রভাব ফেলে। খোলা এবং বন্ধ গতিকে সংশ্লিষ্ট থ্রটল স্ক্রু দ্বারা আলাদা করে সম্পাদন করা যায়।

② এনার্জি স্টোরেজ মডিউল:

হাইড্রাউলিক তেলের প্রভাবে, অ্যাক্যুমুলেটর পিস্টন ডিস্ক স্প্রিং চাপ দেয় এবং এনার্জি স্টোরেজ পিস্টন সিলিন্ডারে দীর্ঘমেয়াদীভাবে হাইড্রাউলিক শক্তি সঞ্চয় করে, যা খোলা এবং বন্ধ অপারেশনের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি সংরক্ষণ প্রদান করে।

③ নিয়ন্ত্রণ মডিউল:

মুখ্য নিয়ন্ত্রণ রুম থেকে আসা ইলেকট্রিকাল কমান্ড সিগনাল খোলা/বন্ধ সোলেনয়েড ভ্যাল্ভ সক্ষম করে, যা পাল্টা নিয়ন্ত্রণ ভ্যাল্ভ স্থানান্তর করে এবং সার্কিট ব্রেকারের খোলা বা বন্ধ করা সম্পন্ন করে।

④ অ্যাডাপ্টার (লিঙ্কেজ) মডিউল:

পিস্টন রডের চলাচলের সময়, একটি সংযোজক ক্র্যাঙ্ক আর্ম অ্যাক্সিলিয়ারি সুইচকে ঘুরায়, যা খোলা/বন্ধ অবস্থান সিগনাল পরিবর্তন করে।

⑤ হাইড্রাউলিক পাম্প মডিউল:

একটি ইলেকট্রিক মোটর হাইড্রাউলিক পাম্পকে চালিত করে তেল অ্যাক্যুমুলেটরে প্রবেশ করায়, ইলেকট্রিক শক্তিকে হাইড্রাউলিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে।

⑥ মনিটরিং মডিউল:

ডিস্ক স্প্রিং চাপ দেয় এবং একটি লিমিট সুইচের ক্যামকে ঘুরায়, যা একটি মাইক্রোসুইচের কন্টাক্ট খোলা বা বন্ধ করে। এটি মুখ্য নিয়ন্ত্রণ রুমের জন্য অ্যালার্ম সিগনাল এবং স্বয়ংক্রিয় ইন্টারলক ফাংশন প্রদান করে। (যখন চাপ নির্দিষ্ট মান ছাড়িয়ে যায়, তখন প্রেসার রিলিফ ভ্যাল্ভ স্বয়ংক্রিয়ভাবে খোলা হয় এবং ওভারপ্রেসার প্রোটেকশন প্রদান করে।)

২) সার্কিট ব্রেকার

সার্কিট ব্রেকার GCB-এর প্রধান উপাদান। এর কাঠামো ততটা জটিল নয়, এর ফাংশনাল স্কিমেটিক ডায়াগ্রাম নিম্নলিখিত হয়েছে:

S1 – স্প্রিং লিমিট সুইচ S0 – অ্যাক্সিলিয়ারি সুইচ SA – অবস্থান ইন্ডিকেটর Y1 – ক্লোজিং কয়েল Y2, Y3 – ওপেনিং কয়েল ১ এবং ২ M0 – এনার্জি স্টোরেজ মোটর R10 – হিটার DI – ঘনত্ব ইন্ডিকেটর 

F6 – ঘনত্ব মনিটর

৩) SF₆ গ্যাস সিস্টেম

GCB-তে, SF₆ গ্যাস শুধুমাত্র সার্কিট ব্রেকার, ঘনত্ব রিলে, ঘনত্ব মিটার, এবং সংযুক্ত গ্যাস পাইপিং-এ উপস্থিত থাকে।

ঘনত্ব মনিটর একটি তাপমাত্রা-কম্পেনসেটেড চাপ মনিটরিং ডিভাইস, যা তিন-পোল (তিন-ফেজ) সার্কিট ব্রেকারের SF₆ গ্যাস ঘনত্ব মনিটর করতে ব্যবহৃত হয়। গ্যাস চাপ প্রত্যক্ষভাবে প্রেসার গেজ দ্বারা পর্যবেক্ষণ করা যায়। যখন চাপ নির্দিষ্ট থ্রেশহোল্ড এর নিচে পড়ে, তখন ঘনত্ব মনিটর "গ্যাস পুনরায় পূর্ণ করুন" সিগনাল প্রেরণ করে। যদি SF₆ চাপ প্রতিনিয়ত কমতে থাকে, তাহলে দুটি স্বাধীন মাইক্রোসুইচ ইন্টারলক সক্ষম করে যা যেকোনো সুইচিং অপারেশনকে প্রতিবন্ধিত করে—সার্কিট ব্রেকার মেকানিক্যালভাবে এবং ইলেকট্রিক্যালভাবে লক হয়ে যায়।

ঘনত্ব মনিটরের সেট পয়েন্টগুলি সম্পর্কিত নিয়ন্ত্রণ ডায়াগ্রাম এবং SF₆ গ্যাস ঘনত্ব বৈশিষ্ট্য বক্ররেখায় নির্দিষ্ট করা হয়েছে।

নিয়ন্ত্রণ ক্যাবিনেটের নিয়ন্ত্রণ প্যানেল প্রধানত চারটি অংশে গঠিত:

• ইন্টারলক সুইচ

• অপারেশন কাউন্টার

• অপারেশন এবং অ্যালার্ম ইন্ডিকেটর

• স্থানীয় অপারেশন মোড বাটন

৪) নিয়ন্ত্রণ ক্যাবিনেট

সার্কিট ব্রেকারের অপারেটিং মেকানিজমের সমস্ত ফাংশন নিয়ন্ত্রণ ক্যাবিনেটের মধ্যে একীভূত করা হয়েছে। চূড়ান্ত কনফিগারেশন এবং ফাংশনাল লেআউট সংশ্লিষ্ট নিয়ন্ত্রণ ডায়াগ্রামে বিস্তারিত দেওয়া হয়েছে। নিম্নলিখিত নিয়ন্ত্রণ উপাদানগুলি সবই নিয়ন্ত্রণ ক্যাবিনেটের মধ্যে রয়েছে:

S2 – স্থানীয়/দূরবর্তী সিলেক্টর সুইচ: সুইচ S2 দিয়ে অপারেটিং মোড নির্বাচন করা হয়।

দূরবর্তী অবস্থায়, আদেশ শুধুমাত্র মূল নিয়ন্ত্রণ রুম থেকে দেওয়া যায়।

স্থানীয় অবস্থায়, আদেশ শুধুমাত্র সার্কিট ব্রেকারের নিয়ন্ত্রণ ক্যাবিনেট থেকে শুরু করা যায়।

স্থানীয় অবস্থায়, সিলেক্টর সুইচ S2-এর কী বাইরে নেওয়া যায় না। এটি নিয়ন্ত্রণ রুমে কী সংরক্ষণ রাখার পরামর্শ দেওয়া হচ্ছে।

S11/S12 – সার্কিট ব্রেকার অপারেশনের জন্য আলোকিত পুশ-বাটন সুইচ।

৫) চাপ মুক্তি (বিস্ফোরণ প্রতিরোধ) সিস্টেম

বার্স্টিং ডিস্ক: ভিতরের আর্ক ফল্ট (দীর্ঘ সংক্ষিপ্ত-সার্কিট প্রবাহের কারণে) হলে, যদি এনক্লোজারের ভিতরে গ্যাস চাপ সক্রিয় থ্রেশহোল্ড পর্যন্ত পৌঁছায়, তাহলে বার্স্টিং ডিস্ক ফাটে এবং অতিরিক্ত চাপ তাৎক্ষণিকভাবে মুক্ত হয়। এই দ্রুত ভেন্টিং এনক্লোজারের বিপর্যয়কর ব্যর্থতা প্রতিরোধ করে এবং অতিরিক্ত চাপযুক্ত SF₆ গ্যাস নিরাপদভাবে ছাড়ায়।