DC সার্কিট ব্রেকার
HVDC সার্কিট ব্রেকার: ফাংশনালিটি, চ্যালেঞ্জ এবং সমাধান
একটি HVDC (High - Voltage Direct Current) সার্কিট ব্রেকার হল একটি বিশেষ সুইচিং ডিভাইস যা একটি বৈদ্যুতিক সার্কিটের অভিঘাতপূর্ণ ডায়ারেক্ট কারেন্টের প্রবাহ বন্ধ করার জন্য ডিজাইন করা হয়। যখন সিস্টেমে একটি দোষ ঘটে, তখন সার্কিট ব্রেকারের মেকানিক্যাল কন্টাক্টগুলি পৃথক হয়, যা সার্কিট খুলে দেয়। তবে, একটি AC (Alternating Current) সার্কিট ব্রেকারের তুলনায়, একটি HVDC সিস্টেমে সার্কিট ভাঙার কাজটি একটি চ্যালেঞ্জিং কাজ। এটি মূলত এই কারণে যে, একটি HVDC সার্কিটে কারেন্ট একটি একক দিকে প্রবাহিত হয় এবং এটি স্বাভাবিকভাবে শূন্য কারেন্ট মান পার হয় না, যা AC সার্কিট ব্রেকারে আর্ক নির্মূলের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।
একটি HVDC সার্কিট ব্রেকারের প্রধান ফাংশন হল পাওয়ার নেটওয়ার্কে উচ্চ-ভোল্টেজ ডায়ারেক্ট কারেন্ট প্রবাহ বন্ধ করা। অন্যদিকে, AC সার্কিট ব্রেকার যখন কারেন্ট এসি তরঙ্গের স্বাভাবিক শূন্য পয়েন্টে পৌঁছায়, তখন সহজেই আর্ক বিচ্ছিন্ন করতে পারে। এই শূন্য-কারেন্ট মুহূর্তে, বিচ্ছিন্ন করতে হবে এমন শক্তি শূন্য হয়, যা কন্টাক্ট গ্যাপকে তার ডাইইলেকট্রিক শক্তি পুনরুদ্ধার করতে এবং স্বাভাবিক ট্রানজিয়েন্ট রিকভারি ভোল্টেজ সহ্য করতে দেয়।
HVDC সার্কিট ব্রেকারে, পরিস্থিতি অনেক জটিল। যেহেতু DC তরঙ্গে স্বাভাবিক কারেন্ট শূন্য নেই, বাধ্যতামূলক আর্ক বিচ্ছিন্ন করা অত্যন্ত উচ্চ ট্রানজিয়েন্ট রিকভারি ভোল্টেজ উৎপাদন করতে পারে। যথাযথ আর্ক বিচ্ছিন্ন করা না হলে, রিস্ট্রাইক হওয়ার ঝুঁকি থাকে, যা শেষ পর্যন্ত ব্রেকার কন্টাক্ট ধ্বংস করতে পারে। HVDC সার্কিট ব্রেকার ডিজাইন করার সময়, ইঞ্জিনিয়াররা তিনটি প্রধান চ্যালেঞ্জের সমাধান করতে হয়:
কৃত্রিম কারেন্ট শূন্য তৈরি: ডিসি তে স্বাভাবিক কারেন্ট শূন্যের অভাবে আর্ক নির্মূল করা কঠিন হয়, তাই এটি প্রয়োজন।
রিস্ট্রাইক আর্ক প্রতিরোধ: আর্ক বিচ্ছিন্ন হওয়ার পর, এটি পুনরায় জ্বলে উঠার প্রতিরোধ করার জন্য পদক্ষেপ গ্রহণ করতে হয়, যা ব্রেকার এবং সিস্টেমকে ক্ষতি করতে পারে।
অবস্থিত শক্তির বিসর্জন: সিস্টেম উপাদানগুলিতে সঞ্চিত শক্তিকে নিরাপদভাবে বিসর্জন করতে হয় যাতে সম্ভাব্য হাজার থাকে না।
স্বাভাবিক কারেন্ট শূন্যের অভাব দূর করার জন্য, HVDC সার্কিট ব্রেকার কৃত্রিম কারেন্ট শূন্য তৈরির মূলনীতি ব্যবহার করে আর্ক নির্মূল করে। একটি সাধারণ পদ্ধতি হল সমান্তরাল L - C (ইনডাক্টর - ক্যাপাসিটর) সার্কিট প্রবর্তন। যখন এই সার্কিট সক্রিয় হয়, তখন এটি আর্ক কারেন্টকে দোলনায় ফেলে। এই দোলনাগুলি তীব্র এবং বহু কৃত্রিম কারেন্ট শূন্য উৎপাদন করে। সার্কিট ব্রেকার তখন একটি কৃত্রিম শূন্য-কারেন্ট পয়েন্টে আর্ক নির্মূল করে। এই পদ্ধতি কার্যকর হওয়ার জন্য, দোলনার পিক কারেন্ট বিচ্ছিন্ন করতে হবে যে ডায়ারেক্ট কারেন্টের চেয়ে বেশি হতে হবে।
একটি আরও বিস্তারিত বাস্তবায়ন হল একটি সিরিজ রিজোন্যান্ট সার্কিট যা একটি ইনডাক্টর (L) এবং একটি ক্যাপাসিটর (C) দিয়ে গঠিত, যা একটি সাধারণ ডিসি সার্কিট ব্রেকারের মুখ্য কন্টাক্ট (M) এর মধ্যে একটি অক্ষম কন্টাক্ট (S1) দিয়ে সংযুক্ত হয়। অতিরিক্তভাবে, একটি রেসিস্টর (R) কন্টাক্ট (S2) দিয়ে সংযুক্ত হয়। সাধারণ পরিচালনার সময়, মুখ্য কন্টাক্ট (M) এবং চার্জিং কন্টাক্ট (S2) বন্ধ থাকে। ক্যাপাসিটর (C) উচ্চ-রেসিস্টেন্স (R) দিয়ে লাইন ভোল্টেজ দিয়ে চার্জ হয়। একই সাথে, কন্টাক্ট (S1) খোলা থাকে, এর উপর লাইন ভোল্টেজ থাকে। এই সেটআপ ডিসি কারেন্ট বিচ্ছিন্ন করার জন্য কৃত্রিম কারেন্ট শূন্য তৈরি করার এবং সম্পর্কিত বৈদ্যুতিক প্রক্রিয়া পরিচালনার জন্য প্রয়োজনীয় শর্তগুলি প্রদান করে।
মুখ্য সার্কিট কারেন্ট Id বিচ্ছিন্ন করার সময়, পারফরম্যান্স মেকানিজম একটি ক্রিয়ার সিরিজ শুরু করে। প্রথমে, এটি S2 কন্টাক্ট খোলে এবং একই সাথে S1 কন্টাক্ট বন্ধ করে। এই কনফিগারেশন ক্যাপাসিটর C কে ইনডাক্টেন্স L, মুখ্য কন্টাক্ট M এবং অক্ষম কন্টাক্ট S1 দিয়ে ডিসচার্জ করে। ফলে, একটি দোলনাযুক্ত কারেন্ট প্রতিষ্ঠিত হয়, যা নিম্নলিখিত চিত্রে দেখানো হয়েছে। এই দোলনাযুক্ত কারেন্ট কৃত্রিম কারেন্ট শূন্য উৎপাদন করে, যা সার্কিট ব্রেকারের সঠিক কাজের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। সার্কিট ব্রেকারের মুখ্য কন্টাক্ট M একটি কৃত্রিম কারেন্ট শূন্য পয়েন্টে খোলা হয়। মুখ্য কন্টাক্ট M যখন সফলভাবে কারেন্ট বিচ্ছিন্ন করে, তখন S1 কন্টাক্ট খোলা হয় এবং S2 কন্টাক্ট বন্ধ হয়, সিস্টেমকে ভবিষ্যতের প্রক্রিয়া জন্য পুনরায় সেট করে এবং HVDC সার্কিট-ব্রেকিং প্রক্রিয়ার সম্পূর্ণতা নিশ্চিত করে।
মুখ্য ডায়ারেক্ট কারেন্ট বিচ্ছিন্ন করার বিকল্প পদ্ধতি
উচ্চ-ভোল্টেজ ডায়ারেক্ট কারেন্ট (HVDC) সিস্টেমে মুখ্য ডায়ারেক্ট কারেন্ট বিচ্ছিন্ন করার জন্য একটি বিকল্প পদ্ধতি হল কারেন্টটিকে একটি ক্যাপাসিটরে পুনর্নির্দেশিত করা, যা সার্কিট ব্রেকার বিচ্ছিন্ন করতে হবে এমন কারেন্টের পরিমাণ কমিয়ে দেয়। এই পদ্ধতি নিম্নলিখিত চিত্রে দেখানো হয়েছে, এবং এটি একটি ক্যাপাসিটর C দিয়ে শুরু হয়, যা প্রাথমিকভাবে অচার্জ্ড অবস্থায় থাকে।
যখন সার্কিট ব্রেকারের মুখ্য কন্টাক্ট M খোলা শুরু করে, একটি গুরুত্বপূর্ণ ঘটনা ঘটে: মুখ্য সার্কিট কারেন্ট, যা পূর্বে মুখ্য কন্টাক্ট M দিয়ে প্রবাহিত হত, পুনর্নির্দেশিত হয় এবং ক্যাপাসিটর C এ প্রবাহিত হতে শুরু করে। এই পুনর্নির্দেশনের ফলে, মুখ্য কন্টাক্ট M এর কারেন্ট লোড বিচ্ছিন্ন করার সময় বেশি হ্রাস পায়। এই কারেন্টের পরিমাণ হ্রাস করে সার্কিট ব্রেকারের বোঝা কমায়, বিচ্ছিন্ন করার প্রক্রিয়াটি বেশি পরিচালনায় এবং ক্ষতি বা ব্যর্থতার ঝুঁকি কমায়।
ক্যাপাসিটর C এর কারেন্ট পুনর্নির্দেশনের পাশাপাশি, একটি অ-রৈখিক রেসিস্টর R এই সিস্টেমের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। অ-রৈখিক রেসিস্টর R কারেন্ট প্রবাহের সাথে সম্পর্কিত শক্তি শোষণ করার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে যাতে মুখ্য কন্টাক্ট M এর উপর ভোল্টেজ বেশি বাড়ে না। শক্তি কার্যকরভাবে বিসর্জন করে, অ-রৈখিক রেসিস্টর সার্কিট ব্রেকার এবং সমগ্র বৈদ্যুতিক সিস্টেমের সম্পূর্ণতা নিশ্চিত করে, যাতে কারেন্ট বিচ্ছিন্ন করার প্রক্রিয়ার সময় ভোল্টেজ স্তরগুলি গ্রহণযোগ্য সীমার মধ্যে থাকে। ক্যাপাসিটর C এবং অ-রৈখিক রেসিস্টর R এর এই সমন্বিত পরিচালনা একটি HVDC সিস্টেমে মুখ্য ডায়ারেক্ট কারেন্ট বিচ্ছিন্ন করার জন্য একটি কার্যকর এবং বিশ্বসনীয় পদ্ধতি প্রদান করে।
M এর উপর রিকভারি ভোল্টেজের বৃদ্ধির হার নিম্নলিখিত হিসাবে প্রকাশ করা হয়
কারেন্ট প্রবাহ বিচ্ছিন্ন করার জন্য দোলনাযুক্ত কারেন্ট ব্যবহার করা ডিসি সার্কিট ব্রেকারে, রিস্ট্রাইক প্রতিরোধ করার চ্যালেঞ্জ বিশেষভাবে গুরুতর। এটি কারেন্ট বিচ্ছিন্ন বা "চপ" করার অত্যন্ত ছোট সময়ের কারণে। যখন কারেন্ট এই ছোট সময়ের মধ্যে দ্রুত বিচ্ছিন্ন হয়, তখন ব্রেকার টার্মিনাল এর মধ্যে একটি তীব্র এবং দ্রুত বৃদ্ধি হয় রিস্ট্রাইক ভোল্টেজে। এই উচ্চ-মাত্রার, দ্রুত বৃদ্ধি পাওয়া ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকারের সম্পূর্ণতার জন্য একটি বড় হুমকি। বিশ্বস্ত পরিচালনার জন্য, সার্কিট ব্রেকারকে পর্যাপ্ত ডাইইলেকট্রিক শক্তি এবং ভোল্টেজ-সহ্য ক্ষমতা সহ ডিজাইন করতে হয় যাতে এই তীব্র রিস্ট্রাইক ভোল্টেজ সহ্য করতে পারে এবং রিস্ট্রাইক হওয়ার ঝুঁকি থেকে রক্ষা পায়, যা ক্ষতি, বৈদ্যুতিক আর্কিং এবং সিস্টেম ব্যর্থতার কারণ হতে পারে।
