FACTS কী এবং তারা বিদ্যুৎ পরিষেবায় কেন প্রয়োজন?

FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) একটি পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স-ভিত্তিক সিস্টেম যা স্ট্যাটিক ডিভাইস ব্যবহার করে AC ট্রান্সমিশন নেটওয়ার্কের পাওয়ার ট্রান্সফার ক্ষমতা এবং নিয়ন্ত্রণযোগ্যতা বাড়ায়।

এই পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স ডিভাইসগুলি প্রচলিত AC গ্রিডে অন্তর্ভুক্ত করা হয় যাতে নিম্নলিখিত প্রধান পারফরমেন্স মেট্রিকগুলি বৃদ্ধি পায়:

• ট্রান্সমিশন লাইনের পাওয়ার ট্রান্সফার ক্ষমতা

• ভোল্টেজ স্থিতিশীলতা এবং ট্রান্সিয়েন্ট স্থিতিশীলতা

• ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণের নির্ভুলতা

• সিস্টেমের নির্ভরযোগ্যতা

• ট্রান্সমিশন বিন্যাসের তাপীয় সীমা

পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স সুইচ আবিষ্কারের আগে, রিএকটিভ পাওয়ার অবজান্সি এবং স্থিতিশীলতা সমস্যাগুলি ক্যাপাসিটর, রিএক্টর, বা সিঙ্ক্রোনাস জেনারেটর সংযোগ করার জন্য মেকানিক্যাল সুইচ ব্যবহার করে সমাধান করা হত। তবে, মেকানিক্যাল সুইচগুলি দ্রুত প্রতিক্রিয়ার সময়, মেকানিক্যাল পরিবর্তন এবং দুর্বল নির্ভরযোগ্যতা এমন গুরুতর দৈন্য ছিল—এটি ট্রান্সমিশন লাইনের নিয়ন্ত্রণযোগ্যতা এবং স্থিতিশীলতা অপটিমাইজেশনে তাদের কার্যকারিতা সীমিত করেছিল।

উচ্চ-ভোল্টেজ পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স সুইচ (যেমন, থাইরিস্টর) এর উন্নয়ন ফ্যাক্টস কন্ট্রোলার তৈরি করতে সক্ষম হয়েছিল, যা AC গ্রিড ব্যবস্থাপনাকে বিপ্লব ঘটায়।

পাওয়ার সিস্টেমে ফ্যাক্টস ডিভাইসের প্রয়োজন কেন?

একটি স্থিতিশীল পাওয়ার সিস্টেমে উৎপাদন এবং চাহিদার মধ্যে নিখুঁত সমন্বয় প্রয়োজন। বিদ্যুৎ চাহিদা বৃদ্ধির সাথে সাথে, সমস্ত নেটওয়ার্ক উপাদানের দক্ষতা বৃদ্ধি করা অপরিহার্য হয়—এবং ফ্যাক্টস ডিভাইসগুলি এই অপটিমাইজেশনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

বৈদ্যুতিক শক্তি তিন প্রকারে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়: একটিভ পাওয়ার (এন্ড-ইউজ জন্য ব্যবহার্য/সত্য পাওয়ার), রিএকটিভ পাওয়ার (লোডের শক্তি সঞ্চয়কারী উপাদান দ্বারা সৃষ্ট), এবং অ্যাপারেন্ট পাওয়ার (একটিভ এবং রিএকটিভ পাওয়ারের ভেক্টর যোগফল)। রিএকটিভ পাওয়ার, যা ইনডাকটিভ বা ক্যাপাসিটিভ হতে পারে, ট্রান্সমিশন লাইনগুলির মধ্যে প্রবাহিত হওয়া থেকে রক্ষা করতে সুষম করা প্রয়োজন—অনিয়ন্ত্রিত রিএকটিভ পাওয়ার নেটওয়ার্কের একটিভ পাওয়ার ট্রান্সফার ক্ষমতা হ্রাস করে।

কম্পেনসেশন প্রযুক্তি (ইনডাকটিভ এবং ক্যাপাসিটিভ রিএকটিভ পাওয়ার সুষম করার জন্য এটি সরবরাহ বা শোষণ করে) তাই গুরুত্বপূর্ণ। এই প্রযুক্তিগুলি পাওয়ার গুণমান উন্নয়ন করে এবং ট্রান্সমিশন দক্ষতা বৃদ্ধি করে।

কম্পেনসেশন প্রযুক্তির প্রকারভেদ

কম্পেনসেশন প্রযুক্তিগুলি পাওয়ার সিস্টেমে ডিভাইসগুলি কীভাবে সংযুক্ত হয় তার উপর ভিত্তি করে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়:

১. সিরিজ কম্পেনসেশন

সিরিজ কম্পেনসেশনে, ফ্যাক্টস ডিভাইসগুলি ট্রান্সমিশন নেটওয়ার্কের সাথে সিরিজে সংযুক্ত হয়। এই ডিভাইসগুলি সাধারণত ভেরিয়েবল ইমপিডেন্স (যেমন, ক্যাপাসিটর বা ইনডাক্টর) হিসাবে কাজ করে, সিরিজ ক্যাপাসিটর সবচেয়ে সাধারণ।

এই পদ্ধতি EHV (Extra High Voltage) এবং UHV (Ultra High Voltage) ট্রান্সমিশন লাইনগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহার করা হয় যাতে তাদের পাওয়ার ট্রান্সফার ক্ষমতা বৃদ্ধি করা যায়।

কম্পেনসেশন ডিভাইস ব্যবহার ছাড়া ট্রান্সমিশন লাইনের পাওয়ার ট্রান্সফার ক্ষমতা;

যেখানে,

• V₁ = প্রেরণ প্রান্তের ভোল্টেজ

• V₂ = গ্রহণ প্রান্তের ভোল্টেজ

• X_L = ট্রান্সমিশন লাইনের ইনডাকটিভ রিএকট্যান্স

• δ = V₁ এবং V₂ এর মধ্যে ফেজ কোণ

• P = প্রতি ফেজে ট্রান্সফার কৃত পাওয়ার

এখন, আমরা একটি ক্যাপাসিটর ট্রান্সমিশন লাইনের সাথে সিরিজে সংযুক্ত করি। এই ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিটিভ রিএকট্যান্স হল XC। তাই, মোট রিএকট্যান্স হল XL-XC। তাই, কম্পেনসেশন ডিভাইস ব্যবহার করলে, পাওয়ার ট্রান্সফার ক্ষমতা হবে;

কার্যকারিতা k কে কম্পেনসেশন ফ্যাক্টর বা কম্পেনসেশনের ডিগ্রি বলা হয়। সাধারণত, k এর মান 0.4 থেকে 0.7 এর মধ্যে থাকে। ধরা যাক, k এর মান 0.5।

তাই, সিরিজ কম্পেনসেশন ডিভাইস ব্যবহার করলে পাওয়ার ট্রান্সফার ক্ষমতা প্রায় 50% বৃদ্ধি পায়। সিরিজ ক্যাপাসিটর ব্যবহার করলে, ভোল্টেজ এবং কারেন্টের মধ্যে ফেজ কোণ (δ) অকম্পেনসেটেড লাইনের তুলনায় ছোট হয়। একটি ছোট δ মান সিস্টেমের স্থিতিশীলতা বৃদ্ধি করে—অর্থাৎ, একই পাওয়ার ট্রান্সফার আয়তন এবং একই প্রেরণ এবং গ্রহণ প্যারামিটারের জন্য, একটি কম্পেনসেটেড লাইন একটি অকম্পেনসেটেড লাইনের তুলনায় বেশি স্থিতিশীল।

শান্ট কম্পেনসেশন

একটি উচ্চ ভোল্টেজ ট্রান্সমিশন লাইনে, গ্রহণ প্রান্তের ভোল্টেজের মাত্রা লোডিং শর্তের উপর নির্ভর করে। ক্যাপাসিটেন্স উচ্চ ভোল্টেজ ট্রান্সমিশন লাইনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

যখন একটি ট্রান্সমিশন লাইন লোড হয়, তখন লোড রিএকটিভ পাওয়ার প্রয়োজন হয়, যা প্রথমে লাইনের অন্তর্নিহিত ক্যাপাসিটেন্স দ্বারা সরবরাহ করা হয়। তবে, যখন লোড SIL (সার্জ ইমপিডেন্স লোডিং) ছাড়িয়ে যায়, তখন বেশি রিএকটিভ পাওয়ার প্রয়োজন হয় যা গ্রহণ প্রান্তে বেশি ভোল্টেজ ড্রপ ঘটায়।

এই সমস্যার সমাধানের জন্য, ক্যাপাসিটর ব্যাংকগুলি গ্রহণ প্রান্তে ট্রান্সমিশন লাইনের সাথে সমান্তরাল সংযুক্ত করা হয়। এই ব্যাংকগুলি প্রয়োজনীয় অতিরিক্ত রিএকটিভ পাওয়ার সরবরাহ করে, যা গ্রহণ প্রান্তে ভোল্টেজ ড্রপ কমায়।

লাইনের ক্যাপাসিটেন্স বৃদ্ধি গ্রহণ প্রান্তের ভোল্টেজ বৃদ্ধি করে।

যখন একটি ট্রান্সমিশন লাইন হালকা লোড হয় (অর্থাৎ, লোড SIL এর নিচে), তখন রিএকটিভ পাওয়ারের চাহিদা লাইনের ক্যাপাসিটেন্স দ্বারা উৎপন্ন রিএকটিভ পাওয়ারের চেয়ে কম হয়। এই পরিস্থিতিতে, গ্রহণ প্রান্তের ভোল্টেজ প্রেরণ প্রান্তের ভোল্টেজের চেয়ে বেশি হয়—এই ঘটনাকে Ferranti প্রভাব বলা হয়।

এই প্রভাব প্রতিরোধ করতে, শান্ট রিএক্টরগুলি গ্রহণ প্রান্তে ট্রান্সমিশন লাইনের সাথে সমান্তরাল সংযুক্ত করা হয়। এই রিএক্টরগুলি লাইন থেকে অতিরিক্ত রিএকটিভ পাওয়ার শোষণ করে, যা গ্রহণ প্রান্তের ভোল্টেজ তার রেটেড মানে রাখে।