কিভাবে সঠিকভাবে ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার নির্বাচন করবেন?
০১ প্রস্তাবনা
মধ্যম-ভোল্টেজ সিস্টেমগুলিতে সার্কিট ব্রেকার অপরিহার্য প্রাথমিক উপাদান। ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার দেশীয় বাজারে আধিপত্য বিস্তার করেছে। তাই, সঠিক তড়িৎ ডিজাইন ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের সঠিক নির্বাচন থেকে বিচ্ছিন্ন হওয়া সম্ভব নয়। এই অধ্যায়ে, আমরা ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার সঠিকভাবে কিভাবে নির্বাচন করা যায় এবং তাদের নির্বাচনে সাধারণ ভুল বিষয়গুলি নিয়ে আলোচনা করব।
০২ শর্ট-সার্কিট বিদ্যুৎ প্রবাহের জন্য বিচ্ছিন্নকরণ ক্ষমতা অত্যধিক হতে হবে না
একটি সার্কিট ব্রেকারের শর্ট-সার্কিট বিচ্ছিন্নকরণ ক্ষমতা অত্যধিক হওয়া উচিত নয়, কিন্তু ভবিষ্যতে গ্রিড ক্ষমতা বৃদ্ধির ফলে বৃদ্ধি প্রাপ্ত শর্ট-সার্কিট প্রবাহের জন্য কিছু মার্জিন থাকা উচিত। তবে, প্রকৃত তড়িৎ ডিজাইনে, সার্কিট ব্রেকারের নির্বাচিত বিচ্ছিন্নকরণ ক্ষমতা অনেক সময় খুব বেশি হয়।
উদাহরণস্বরূপ, ১০kV সিস্টেমের মধ্যে ইন্ড ইউজার ট্রান্সফরমার সাবস্টেশনে, বাসবারের শর্ট-সার্কিট প্রবাহ বেশিরভাগ সময় ১০kA এর চারপাশে থাকে, এবং বড় ক্ষমতার সিস্টেমে এটি ১৬kA পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। তবে, তড়িৎ ডিজাইন ড্রাইংসে, ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের বিচ্ছিন্নকরণ ক্ষমতা অনেক সময় ৩১.৫kA বা এমনকি ৪০kA পর্যন্ত নির্দিষ্ট করা হয়। এমন উচ্চ বিচ্ছিন্নকরণ ক্ষমতা বিনিয়োগ ব্যয় বাড়িয়ে দেয়। উপরের ক্ষেত্রগুলিতে, ২০kA বা ২৫kA বিচ্ছিন্নকরণ ক্ষমতা যথেষ্ট হত। বর্তমানে, ৩১.৫kA বিচ্ছিন্নকরণ ক্ষমতার ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার চাহিদায় আছে এবং বড় পরিমাণে উৎপাদিত হচ্ছে, ফলে উৎপাদন খরচ ও মূল্য কমে গিয়েছে, তাই এগুলি আরও ব্যাপকভাবে গৃহীত হচ্ছে।
তড়িৎ ডিজাইনে, গণনা করা শর্ট-সার্কিট প্রবাহ সাধারণত বেশি হয়। কারণ হল, গণনার সময় সার্কিট লুপের সিস্টেম প্রতিরোধ এবং সংযোগ প্রতিরোধ অনেক সময় উপেক্ষা করা হয়। অবশ্যই, সার্কিট ব্রেকারের বিচ্ছিন্নকরণ ক্ষমতা সর্বাধিক সম্ভাব্য শর্ট-সার্কিট প্রবাহের উপর ভিত্তি করে নির্বাচন করতে হবে। তবে, শর্ট-সার্কিট প্রোটেকশন সেটিং মান সর্বাধিক শর্ট-সার্কিট প্রবাহের উপর ভিত্তি করে নির্ধারণ করা উচিত নয়।
কারণ শর্ট-সার্কিটের সময় অনেক সময় আর্ক ঘটে, এবং আর্কের প্রতিরোধ খুব বেশি। ডিজাইন গণনায়, শর্ট-সার্কিট সাধারণত পুরোপুরি ধাতব তিন-ফেজ শর্ট-সার্কিট হিসেবে বিবেচিত হয়, যাতে কোন আর্ক বা সংযোগ প্রতিরোধ নেই। প্রকৃত ফলাফলের পরিসংখ্যানে, ৮০% শর্ট-সার্কিট এক-ফেজ এবং শর্ট-সার্কিট ঘটনার সময় আর্ক প্রায়শই উপস্থিত থাকে। ফলে, প্রকৃত শর্ট-সার্কিট প্রবাহ আদর্শ গণনা মান থেকে অনেক কম।
যদি প্রোটেকশন সেটিং মান খুব বেশি হয়, তাহলে প্রোটেকশন সংবেদনশীলতা কমে যায় বা তাৎক্ষণিক প্রোটেকশন কাজ করতে ব্যর্থ হয়। প্রকৌশল প্রচেষ্টায়, সমস্যা সাধারণত সার্কিট ব্রেকার যে বিচ্ছিন্ন করতে পারে না, তা নয়, বরং প্রোটেকশন উপাদান অত্যধিক সেটিং মানের কারণে কাজ করতে ব্যর্থ হয়। বাই দ্য ওয়ে, পুরোপুরি ধাতব তিন-ফেজ শর্ট-সার্কিট খুব কমই ঘটে—এটি শুধুমাত্র রক্ষণাবেক্ষণের পর গ্রাউন্ডিং তার সরানো না হলে ব্রেকার বন্ধ করার সময় ঘটে। তবে, গ্রাউন্ডিং সাধারণত গ্রাউন্ডিং সুইচ বা গ্রাউন্ডিং ট্রলিদ্বারা করা হয় এবং ইন্টারলকিং ফাংশন উপস্থিত, ফলে পুরোপুরি ধাতব শর্ট-সার্কিট খুব বিরল।
তড়িৎ নির্মাণ ড্রাইংসে, মুখ্য ইনকামিং সার্কিট ব্রেকারের বিচ্ছিন্নকরণ ক্ষমতা ফিডার সার্কিট ব্রেকারের তুলনায় এক স্তর বেশি নির্দিষ্ট করা হয়। এটি অপ্রয়োজনীয়। মুখ্য ব্রেকার বাসবার শর্ট-সার্কিট দোষ সম্পর্কিত, আর ফিডার ব্রেকার তাদের নিজস্ব সার্কিটের দোষ সম্পর্কিত। তবে, ফিডার ব্রেকারের লোড পাশে, বাসবারের কাছাকাছি থাকার কারণে, শর্ট-সার্কিট প্রবাহ বাসবার শর্ট-সার্কিট প্রবাহ থেকে অনেক বেশি পার্থক্য থাকে না। তাই, মুখ্য এবং ফিডার ব্রেকারের বিচ্ছিন্নকরণ ক্ষমতা একই হওয়া উচিত।
০৩ তড়িৎ ও যান্ত্রিক জীবন প্রয়োজনীয়তা অত্যধিক হওয়া উচিত নয়
এখানে উল্লিখিত তড়িৎ জীবন বোঝায় নির্ধারিত সময় ব্যবধানে রেটেড বা আংশিক লোড প্রবাহে ব্রেকার যে সংখ্যক বার খোলা বন্ধ করতে পারে, বরং যে সংখ্যক বার শর্ট-সার্কিট প্রবাহ বিচ্ছিন্ন করতে পারে ব্যবস্থাপনা ছাড়া। এই সংখ্যার জন্য কোন জাতীয় মান নেই। সাধারণত, উৎপাদকরা ৩০ বার এই বিচ্ছিন্নকরণ ডিজাইন করে। কিছু উৎপাদকের পণ্য ৫০ বার পর্যন্ত পারে। ইউজার প্রকল্পের বিড ডকুমেন্টে, শর্ট-সার্কিট বিচ্ছিন্নকরণের সংখ্যার জন্য অত্যধিক প্রয়োজনীয়তা দেখা যায়। উদাহরণস্বরূপ, একটি টেন্ডার ডকুমেন্টে ১২kV লাইন প্রোটেকশন ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারকে ১০০ বার রেটেড শর্ট-সার্কিট প্রবাহ বিচ্ছিন্ন করতে, ১,০০,০০০ বার যান্ত্রিক জীবন এবং ২০,০০০ বার রেটেড প্রবাহ বিচ্ছিন্ন করতে প্রয়োজনীয়তা উল্লেখ করা হয়েছে—এই প্রয়োজনীয়তা অযৌক্তিক।
অত্যধিক শর্ট-সার্কিট বিচ্ছিন্নকরণের সংখ্যা অপ্রয়োজনীয়। শর্ট-সার্কিট দোষ একটি গুরুতর তড়িৎ ঘটনা। প্রতিটি ঘটনাকে একটি গুরুতর দুর্ঘটনা হিসেবে বিবেচনা করা উচিত, যার মূল কারণ বিশ্লেষণ করা এবং পুনরাবৃত্তি প্রতিরোধ করার পদক্ষেপ গ্রহণ করা উচিত। তাই, একটি সার্কিট ব্রেকারের কার্যকর জীবনকালে, এটি শর্ট-সার্কিট দোষ কেবল কয়েকবার বিচ্ছিন্ন করবে। সিস্টেমের ভোল্টেজ যত বেশি, শর্ট-সার্কিটের কারণে ক্ষতি তত বেশি, কিন্তু ঘটনার সম্ভাবনা কম। তাই, ৩০ বার শর্ট-সার্কিট বিচ্ছিন্নকরণ ক্ষমতার মধ্য-ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকার যথেষ্ট। শর্ট-সার্কিট বিচ্ছিন্নকরণের টাইপ টেস্ট খুব বেশি খরচের। ১২kV ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের জন্য, প্রতিটি শর্ট-সার্কিট বিচ্ছিন্নকরণ টেস্ট বর্তমানে প্রায় ১০,০০০ রেনমিনবি খরচ হয়। অত্যধিক টেস্ট করা খরচ বেশি এবং অপ্রয়োজনীয়।
আরও বেশি সংখ্যক সফল বিচ্ছিন্নকরণ বেশি বিচ্ছিন্নকরণ ক্ষমতা বোঝায়? এটি আরেকটি সাধারণ ভুল ধারণা। ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের শর্ট-সার্কিট বিচ্ছিন্নকরণ টেস্টের মূল কথা হল প্রথম দশটি অপারেশন। যদি ব্রেকার প্রথম দশটি টেস্টে নির্দিষ্ট প্রবাহ সফলভাবে বিচ্ছিন্ন করতে পারে, তাহলে তার পরবর্তী পারফরম্যান্স সাধারণত বিশ্বস্ত। টাইপ টেস্টের পরিসংখ্যান দেখায় যে, প্রথম দশটি বিচ্ছিন্নকরণের সময় ফেল হওয়ার সম্ভাবনা সবচেয়ে বেশি এবং বিচ্ছিন্নকরণের সংখ্যা বাড়ার সাথে সাথে ক্রমশ কমে যায়। ৩০ বার বিচ্ছিন্নকরণের পর, পরবর্তী টেস্টে ফেল হওয়ার সম্ভাবনা প্রায় শূন্য। তাই, ৩০ বার বিচ্ছিন্ন করতে পারা মানে ৫০ বার বিচ্ছিন্ন করতে পারে না—এটি শুধু মাত্র পরবর্তী টেস্ট অপ্রয়োজনীয় বোঝায়।
ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের মেকানিক্যাল জীবন সম্পর্কে অতিরিক্ত উচ্চ আবশ্যকতা নেই। M1 শ্রেণীর মূলত ২,০০০ বার এবং M2 শ্রেণীর ১০,০০০ বার নিম্ন হওয়া উচিত নয়। এখন, প্রস্তুতকারকরা মেকানিক্যাল জীবনে প্রতিযোগিতা করছেন—একজন ২৫,০০০ বার, আরেকজন ১,০০,০০০ বার দাবি করছেন। নিলাম প্রক্রিয়ায়, অংশগ্রহণকারীরা মেকানিক্যাল জীবন মানের তুলনা করে, যা ডিস্ট্রিবিউশন-ব্যবহারের ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের জন্য অর্থহীন। তবে, মোটর, আর্ক ফার্নেস, বা স্বয়ংক্রিয় ক্যাপাসিটর কমপেনসেশন সার্কিটের প্রায়শই সুইচিং এর মতো নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনে, ভ্যাকুয়াম কন্ট্যাক্টর বেশি উপযুক্ত (SF6 সার্কিট ব্রেকার মধ্যম ভোল্টেজ ক্যাপাসিটর ব্যাঙ্কের সুইচিংয়ে সাধারণত ব্যবহৃত হয়)। কন্ট্যাক্টরের মেকানিক্যাল এবং ইলেকট্রিক্যাল জীবন এক মিলিয়ন বারের বেশি (তাদের ইলেকট্রিক্যাল জীবন রেটেড কারেন্ট বিচ্ছিন্নতা দ্বারা মাপা হয়, না শর্ট-সার্কিট কারেন্ট দ্বারা)। সার্কিট ব্রেকারে মেকানিক্যাল জীবনে প্রতিযোগিতা করার প্রয়োজন নেই।
০৪ অন্যান্য ইলেকট্রিক্যাল প্যারামিটারের জন্য অতিরিক্ত আবশ্যকতা
একটি সার্কিট ব্রেকারের শর্ট-টাইম সহ্য ক্ষমতা তার দুর্ঘটনার সময় শর্ট-সার্কিট কারেন্টের তাপীয় তনাব সহ্য করার ক্ষমতাকে বোঝায়। এটি তাপমাত্রা বৃদ্ধির মতো নয়। তাপমাত্রা বৃদ্ধি পরীক্ষায় ব্রেকারের মধ্য দিয়ে রেটেড বা নির্দিষ্ট কারেন্ট দীর্ঘ সময় পাঠানো হয় এবং নিশ্চিত করা হয় যে বিভিন্ন বিন্দুতে তাপমাত্রা বৃদ্ধি নির্দিষ্ট সীমার বেশি হয় না। সার্কিট ব্রেকারের শর্ট-টাইম সহ্য ক্ষমতা সাধারণত ৩ সেকেন্ডের জন্য পরীক্ষা করা হয়।
এই সময়ের মধ্যে, শর্ট-সার্কিট কারেন্ট দ্বারা উৎপন্ন তাপ ব্রেকারকে ক্ষতিগ্রস্ত করতে পারে না। ৩ সেকেন্ডের তাপীয় সহ্য ক্ষমতা যথেষ্ট। কারণ একটি শর্ট-সার্কিট ঘটার পর, সময়-গ্রেড প্রোটেকশন নির্বাচনীতা নিশ্চিত করার জন্য ইচ্ছাকৃত দেরি থাকতে পারে। সময়-ভিত্তিক প্রোটেকশনের জন্য, পাশাপাশি ব্রেকারের মধ্যে ০.৫ সেকেন্ডের দেরি নির্বাচনীতা নিশ্চিত করে। যদি ব্রেকার দুই স্তরে পার্থক্য থাকে, তবে ট্রিপ দেরি ১ সেকেন্ড; যদি তিন স্তরে, ১.৫ সেকেন্ড। ৩ সেকেন্ডের সহ্য ক্ষমতা প্রত্যাশিত। তবে, কিছু ব্যবহারকারী বা ডিজাইনার ৫ সেকেন্ডের তাপীয় সহ্য ক্ষমতা চান, যা প্রকৃতপক্ষে অপ্রয়োজনীয়।
একটি সার্কিট ব্রেকারের বন্ধ করার প্রক্রিয়ায়, চলমান এবং স্থির কন্টাক্ট বাউন্স করতে পারে। যদি বাউন্সের সময় খুব বেশি হয় বা তিনটি ফেজের বন্ধ হওয়ার অসিঙ্ক্রোনিসিটি বড় হয়, তাহলে কন্টাক্টের মধ্যে ব্রেকডাউন এবং রিস্ট্রাইক ঘটতে পারে। রিস্ট্রাইক সার্কিটে চার্জ-ডিসচার্জ প্রক্রিয়া বাড়ায়, যা ওভারভোল্টেজের ঢাল এবং আয়তন বাড়ায়। এই ওভারভোল্টেজকে কন্টাক্ট রিস্ট্রাইক ওভারভোল্টেজ বলা হয়।
এর হানি ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের কারেন্ট চপিং ওভারভোল্টেজের চেয়েও বেশি হতে পারে, যা ট্রান্সফরমার এবং মোটরের টার্ন-টু-টার্ন আইসোলেশনকে হুমকি দিতে পারে। তাই, কন্টাক্ট বাউন্সের সময় এবং তিনটি ফেজের অসিঙ্ক্রোনিসিটি ২ মিলিসেকেন্ডের বেশি হওয়া উচিত নয়। বর্তমান সার্কিট ব্রেকার প্যারামিটার এই আবশ্যকতা পূরণ করার জন্য তৈরি করা হয়েছে। তবে, কিছু ব্যবহারকারী ২ মিলিসেকেন্ডের চেয়ে কম মান চান, যেমন ১ মিলিসেকেন্ড, যা বর্তমান প্রযুক্তিকে অতিক্রম করে।
০৫ ভ্যাকুয়াম ইন্টাররাপ্টারের অতিরিক্ত উচ্চ শুরু কারেন্ট দ্বারা উত্পন্ন ঋণাত্মক সমস্যা
মধ্যম ভোল্টেজ ভ্যাকুয়াম ইন্টাররাপ্টারের শুরুর রেটেড কারেন্ট ৬৩০A। বর্তমানে, কিছু প্রস্তুতকারক ৬৩০A ভার্সন আর উৎপাদন করে না, এবং ক্ষুদ্রতম শুরুর কারেন্ট ১২৫০A হয়ে গেছে। এটি ভ্যাকুয়াম ইন্টাররাপ্টার প্রস্তুতকরণের সাথে সম্পর্কিত। তবে, এটি এক সিরিজ ঋণাত্মক পরিণতি নিয়ে আসে। কারণ ভ্যাকুয়াম ইন্টাররাপ্টারের শুরুর কারেন্ট খুব উচ্চ, এই ইন্টাররাপ্টার দিয়ে সংস্থাপিত ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারগুলি ইন্টাররাপ্টারের কারেন্ট রেটিং সঙ্গতিপূর্ণ হতে হবে।
ফলে, সমস্ত সংশ্লিষ্ট উপাদান—যেমন পোল কলাম, পোল কলামের প্লাগ-ইন কন্টাক্ট, এবং সুইচগিয়ারের স্থির কন্টাক্ট—ইন্টাররাপ্টারের কারেন্ট রেটিং সঙ্গতিপূর্ণ হতে হবে। এটি বেশিরভাগ ক্ষেত্রে অ-অ্যালুমিনিয়াম ধাতু উপকরণের গুরুতর ব্যয় ঘটায়। উদাহরণস্বরূপ, ১২kV ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার শুধুমাত্র ১০০০kVA ট্রান্সফরমারের জন্য সরবরাহ করতে পারে, যার ১০kV দিকের রেটেড কারেন্ট শুধুমাত্র ৫৭.৭A। তবে, যেহেতু ভ্যাকুয়াম ইন্টাররাপ্টার ১২৫০A থেকে শুরু হয়, সার্কিট ব্রেকারকে ১২৫০A রেটেড হতে হবে। ফলে, ব্রেকারের সমস্ত অ্যাক্সেসরির রেটেড কারেন্ট কমপক্ষে ১২৫০A হতে হবে, এবং সুইচগিয়ারের স্থির কন্টাক্টগুলি কমপক্ষে ১২৫০A রেটেড হতে হবে, যা অ-অ্যালুমিনিয়াম ধাতু উপকরণের ব্যয় বৃদ্ধি করে।
আরও খারাপ, ব্যবহারকারীরা বা ডিজাইনাররা সুইচগিয়ারের মুখ্য পরিবাহীর কারেন্ট বহন ক্ষমতা সার্কিট ব্রেকারের সঙ্গতিপূর্ণ হওয়া উচিত বলে দাবি করেন—অর্থাৎ, পরিবাহীর কারেন্ট বহন ক্ষমতা ১২৫০A এর জন্য ডিজাইন করা হয়। আসলে, ৬০A যথেষ্ট, এবং যদি সার্কিট পরিবাহীর ক্ষুদ্রতম অনুপাত ডাইনামিক এবং তাপীয় স্থিতিশীলতা পরীক্ষা পারে, তাহলে উপকরণ সংরক্ষণের জন্য বিশেষ সুযোগ রয়েছে।
