উচ্চ-ভোল্টেজ ডায়ারেক্ট কারেন্ট (HVDC) সিস্টেম কনফিগারেশন

উচ্চ-ভোল্টেজ ডায়ারেক্ট কারেন্ট, যা সাধারণত HVDC হিসাবে সংক্ষিপ্ত করা হয়, দীর্ঘ-দূরত্বের শক্তি প্রেরণের জন্য একটি অত্যন্ত কার্যকর পদ্ধতি, যা ঐতিহ্যগত বিকল্প-বিদ্যুৎ (AC) প্রেরণের তুলনায় শক্তি হার বেশি কমিয়ে দেয়। HVDC সিস্টেম বিভিন্ন কনফিগারেশনে বাস্তবায়িত করা যায়, প্রতিটি নির্দিষ্ট পরিচালনা আবশ্যকতার উপযোগী। এই নিবন্ধে প্রধান ধরনের HVDC সিস্টেম কনফিগারেশনের একটি সংক্ষিপ্ত সারাংশ প্রদান করা হয়েছে।

ব্যাক-টু-ব্যাক HVDC সিস্টেম

একটি ব্যাক-টু-ব্যাক (B2B) HVDC কনফিগারেশনে, কনভার্টারের মূল উপাদান হিসাবে রেক্টিফায়ার এবং ইনভার্টার উভয়ই একই টার্মিনাল স্টেশনে অবস্থিত। এই দুটি কনভার্টার উপাদান পরস্পরের সাথে সরাসরি ব্যাক-টু-ব্যাক সংযুক্ত। এই কনফিগারেশনের প্রধান ফাংশন হল দুটি পৃথক AC শক্তি সিস্টেম সংযুক্ত করা। এটি প্রথমে আগত AC শক্তিকে রেক্টিফায়ার দ্বারা DC-তে রূপান্তর করে এবং তারপর ইনভার্টার দ্বারা অতি সত্বর এই DC শক্তিকে পুনরায় AC-তে রূপান্তর করে এই লক্ষ্য অর্জন করে।

ব্যাক-টু-ব্যাক HVDC সিস্টেম (চলমান)

ব্যাক-টু-ব্যাক HVDC সেটআপ একটি একক রুমে ইনস্টল করা হয় এবং দুটি অসিঙ্ক্রোনাস AC শক্তি সিস্টেম সংযুক্ত করার জন্য ব্যবহৃত হয়। রেক্টিফায়ার এবং ইনভার্টারের সরাসরি ব্যাক-টু-ব্যাক সংযোগের কারণে, একটি DC ট্রান্সমিশন লাইনের প্রয়োজন হয় না। থাইরিস্টরের সিরিজে সংযুক্ত সংখ্যা কমাতে, মধ্যবর্তী DC ভোল্টেজ উচ্চ স্তরে রাখা হয়। অন্যদিকে, এই কনফিগারেশনের কারেন্ট রেটিং কয়েক হাজার আম্পিয়ার পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে।

এই ধরনের HVDC সিস্টেম নিম্নলিখিত পরিস্থিতিতে দুটি অসিঙ্ক্রোনাস AC শক্তি সিস্টেম সংযুক্ত করার জন্য বিশেষভাবে উপযোগী:

• যখন দুটি AC সিস্টেম বা শক্তি গ্রিড ভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সিতে পরিচালিত হয়।

• যখন দুটি সিস্টেম একই ফ্রিকোয়েন্সিতে পরিচালিত হয় কিন্তু পরস্পরের সাথে একটি পর্যায় পার্থক্য থাকে।

দুই-টার্মিনাল HVDC সিস্টেম

একটি দুই-টার্মিনাল HVDC কনফিগারেশনে, দুটি পৃথক টার্মিনাল স্টেশন রয়েছে, প্রতিটি কনভার্টার স্টেশন হিসাবে কাজ করে। একটি স্টেশনে একটি রেক্টিফায়ার এবং অন্যটিতে একটি ইনভার্টার রয়েছে। এই দুটি টার্মিনাল একটি HVDC ট্রান্সমিশন লাইন দ্বারা সংযুক্ত, যা দীর্ঘ-দূরত্বের শক্তি প্রেরণের জন্য কার্যকর উপায় প্রদান করে। এই সেটআপ ঐতিহ্যগত AC ট্রান্সমিশনের সীমাবদ্ধতা অতিক্রম করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, যা DC শক্তির সুবিধাগুলি ব্যবহার করে শক্তি হার কমায় এবং বিস্তৃত ভৌগোলিক এলাকায় ট্রান্সমিশন দক্ষতা বাড়ায়।

দুই-টার্মিনাল HVDC সিস্টেম দুই বিন্দুর মধ্যে সরাসরি সংযোগ বজায় রাখে, ট্রান্সমিশন লাইনের মধ্যে কোনও সমান্তরাল ট্রান্সমিশন লাইন বা মধ্যবর্তী ট্যাপ ছাড়াই। এই বৈশিষ্ট্যের কারণে এর অন্য নাম হল পয়েন্ট-টু-পয়েন্ট শক্তি প্রেরণ। এটি দুইটি ভৌগোলিকভাবে দূরবর্তী অবস্থানের মধ্যে শক্তি সরবরাহের জন্য আদর্শভাবে উপযোগী।

দুই-টার্মিনাল HVDC সিস্টেমের একটি উল্লেখযোগ্য সুবিধা হল এটি HVDC সার্কিট ব্রেকারের প্রয়োজন নেই। রক্ষণাবেক্ষণ বা ফল্ট সাফাই করার সময়, AC দিকের AC সার্কিট ব্রেকার ব্যবহার করে DC লাইন ডি-এনার্জাইজড করা যায়। DC সার্কিট ব্রেকারের তুলনায়, AC সার্কিট ব্রেকারের ডিজাইন সহজ এবং কম খরচ, যা দুই-টার্মিনাল HVDC সিস্টেমকে অর্থনৈতিক এবং রক্ষণাবেক্ষণে সহজ করে তোলে।

মাল্টি-টার্মিনাল DC (MTDC) সিস্টেম

মাল্টি-টার্মিনাল DC (MTDC) সিস্টেম একটি আরও জটিল HVDC কনফিগারেশন প্রতিনিধিত্ব করে। এটি দুই বিন্দুর বেশি বিন্দুর মধ্যে সংযোগ স্থাপন করার জন্য বেশ কয়েকটি ট্রান্সমিশন লাইন ব্যবহার করে। এই সেটআপে বেশ কয়েকটি টার্মিনাল স্টেশন রয়েছে, প্রতিটিতে নিজস্ব কনভার্টার রয়েছে, সব কিছু একটি HVDC ট্রান্সমিশন লাইন নেটওয়ার্ক দ্বারা সংযুক্ত। এই নেটওয়ার্কের মধ্যে, কিছু কনভার্টার AC শক্তিকে DC-তে রূপান্তর করে, অন্যগুলি শক্তি বণ্টনের জন্য লোডে DC শক্তিকে পুনরায় AC-তে রূপান্তর করে। MTDC সিস্টেমের একটি মৌলিক নীতি হল রেক্টিফায়ার স্টেশনগুলি দ্বারা সরবরাহ করা মোট শক্তি ইনভার্টার (লোড) স্টেশনগুলি দ্বারা গৃহীত মোট শক্তির সমান হতে হবে, যা সংযুক্ত নেটওয়ার্কে সুষম এবং কার্যকর শক্তি প্রবাহ নিশ্চিত করে।

মাল্টি-টার্মিনাল DC (MTDC) সিস্টেম (চলমান)

MTDC নেটওয়ার্ক একটি AC গ্রিডের সাথে সুপ্তিকর হলেও, এটি একটি অনন্য সুবিধা প্রদান করে: DC বণ্টিত নেটওয়ার্কের মধ্যে শক্তি প্রবাহ সুনিশ্চিত নিয়ন্ত্রণের ক্ষমতা। তবে, এই বৃদ্ধিপ্রাপ্ত ফাংশনালিটির জন্য এটি দুই-টার্মিনাল HVDC কনফিগারেশনের তুলনায় বেশ জটিল হয়।

MTDC সেটআপে, AC দিকের AC সার্কিট ব্রেকার উপর নির্ভর করা সম্ভব নয়। দুই-টার্মিনাল সিস্টেমের মতো, AC সার্কিট ব্রেকার ব্যবহার করলে সমগ্র DC নেটওয়ার্ক ডি-এনার্জাইজড হবে, নয় তো শুধুমাত্র ফল্ট বা রক্ষণাবেক্ষণ প্রয়োজনীয় লাইন বিচ্ছিন্ন করা হবে। এই সমস্যার সমাধানের জন্য, MTDC সিস্টেম বেশ কিছু DC সুইচগিয়ার উপাদান, যেমন সার্কিট ব্রেকারের প্রয়োজন হয়। এই বিশেষ ডিজাইনকৃত DC সার্কিট ব্রেকারগুলি রক্ষণাবেক্ষণ অপারেশন বা ফল্ট সাফাই করার সময় সুরক্ষিতভাবে সার্কিট বা নির্দিষ্ট অংশ বিচ্ছিন্ন করতে এবং নেটওয়ার্কের স্থিতিশীলতা ও বিশ্বসনীয়তা নিশ্চিত করতে পরিকল্পিত হয়।

MTDC সিস্টেমে সিস্টেম সুষমতা রক্ষা করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। রেক্টিফায়ার স্টেশনগুলি দ্বারা সরবরাহ করা মোট কারেন্ট ইনভার্টার স্টেশনগুলি দ্বারা খরচ করা কারেন্টের সাথে ঠিকমতো মিলে যাওয়া উচিত। যখন কোনও ইনভার্টার স্টেশন থেকে হঠাৎ শক্তি চাহিদা বৃদ্ধি পায়, তখন DC শক্তি আউটপুট বৃদ্ধি করা প্রয়োজন হয় যাতে বৃদ্ধিত লোডের প্রয়োজন মেটানো যায়। এই প্রক্রিয়ার সময়, সরবরাহকৃত ভোল্টেজ এবং ইনভার্টারগুলির পরিচালনা নিকটবর্তী এবং নিয়ন্ত্রিত করা প্রয়োজন, যাতে ওভারলোডিং হয় না, যা সিস্টেম ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করতে পারে।

MTDC সিস্টেমের একটি গুরুত্বপূর্ণ শক্তি হল বলপূর্বক বিদ্যুৎ বন্ধ হলে এর বিশ্বসনীয়তা। কোনও জেনারেশন স্টেশনে অপ্রত্যাশিত শক্তি বন্ধ হলে, সিস্টেম শীঘ্রই বিকল্প কনভার্টার স্টেশনগুলি দিয়ে শক্তি পুনরায় পথ নির্দেশ করতে পারে, যা সমগ্র শক্তি সরবরাহে বিচ্ছিন্নতা কমিয়ে দেয়।

MTDC-এর প্রয়োগ

• পুনরুৎপাদনযোগ্য শক্তি সংযোজন: বিভিন্ন শক্তি গ্রিডের সাথে বেশ কিছু DC-ভিত্তিক পুনরুৎপাদনযোগ্য শক্তি ফার্মের সংযোগ সুবিধাজনক করে, যা পরিষ্কার শক্তির দক্ষ বণ্টন সম্ভব করে।

• সমুদ্র তীরবর্তী বাতাসের শক্তি: বহু সমুদ্র তীরবর্তী বাতাসের ফার্মগুলিকে স্থল শক্তি গ্রিডের সাথে সংযোগ করে, দূরবর্তী সমুদ্র তীরবর্তী অবস্থান থেকে বড় পরিমাণে শক্তি প্রেরণের সঙ্গে সম্পর্কিত চ্যালেঞ্জগুলি অতিক্রম করে।

• বৃহৎ পরিমাণে শক্তি স্থানান্তর: বহু দূরবর্তী AC জেনারেশন স্টেশন থেকে বহু লোড কেন্দ্রে বৃহৎ পরিমাণে শক্তি স্থানান্তর করার অনুমতি দেয়, বিস্তৃত অঞ্চলে শক্তি বণ্টন অপ্টিমাইজ করে।

• গ্রিড সংযোগ: দুই অসিঙ্ক্রোনাস AC শক্তি সিস্টেমের মধ্যে সংযোগ সম্ভব করে, গ্রিডের স্থিতিশীলতা এবং শক্তি বিনিময়ের ক্ষমতা বাড়ায়।

• শক্তি পুনরায় বণ্টন: একক জেনারেশন স্টেশনে শক্তি বিফলতার সময় শক্তি সরবরাহ পুনরায় বণ্টন করার অনুমতি দেয়, যা গ্রাহকদের কাছে অবিচ্ছিন্ন শক্তি সরবরাহ নিশ্চিত করে।

• AC নেটওয়ার্ক সমর্থন: একটি একক রেক্টিফায়ার এবং বেশ কিছু ইনভার্টার ব্যবহার করে AC গ্রিডে শক্তি ইনজেক্ট করে, যা ভারী লোড এলাকার AC নেটওয়ার্কে অতিরিক্ত শক্তি প্রদান করে, যা সম্পূর্ণতা নিয়ন্ত্রণ কমিয়ে এবং সামগ্রিক গ্রিড পারফরম্যান্স উন্নয়ন করে।

• সুরক্ষিত শক্তি ট্যাপিং: নেটওয়ার্কের বিভিন্ন বিন্দুতে শক্তি ট্যাপ করার সুযোগ প্রদান করে, বিভিন্ন শক্তি চাহিদা এবং বণ্টনের প্রয়োজনীয়তার সাথে অনুকূল হয়।

MTDC সিস্টেম দুইটি প্রধান ধরনে শ্রেণীবদ্ধ করা যায়:

সিরিজ MTDC সিস্টেম

একটি সিরিজ MTDC কনফিগারেশনে, বেশ কিছু কনভার্টার স্টেশন সিরিজে সংযুক্ত, যেমন একটি বৈদ্যুতিক সিরিজ সার্কিটের উপাদানগুলি। এই সেটআপের এ