উচ্চ-ভোল্টেজ SF6 সার্কিট ব্রেকারের বর্তমান পরিস্থিতি এবং উন্নয়নের প্রবণতা

উচ্চ-ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকার, যা উচ্চ-ভোল্টেজ সুইচ নামেও পরিচিত, পর্যাপ্ত বিচ্ছিন্নকরণ এবং আর্ক নির্লিপ্ত করার ক্ষমতা রয়েছে। এগুলি শূন্য ও লোড বিদ্যুৎপ্রবাহ কেটে দিতে এবং উচ্চ-ভোল্টেজ সার্কিটে বিদ্যুৎপ্রবাহ বন্ধ করতে পারে। এছাড়াও, সিস্টেমে কোনো ত্রুটি ঘটলে, সুরক্ষা ডিভাইস এবং স্বয়ংক্রিয় ডিভাইসের সাথে সহযোগিতা করে দ্রুত ত্রুটি বিদ্যুৎপ্রবাহ কেটে দিয়ে বিদ্যুৎ বন্ধের পরিসর কমিয়ে দেয় এবং দুর্ঘটনার বিস্তার প্রতিরোধ করে। এটি বিদ্যুৎ সিস্টেমের নিরাপদ পরিচালনার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

উচ্চ-ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকার তেল সার্কিট ব্রেকার, চাপিত বায়ু সার্কিট ব্রেকার, ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার এবং SF₆ সার্কিট ব্রেকার দিয়ে বিবর্তিত হয়েছে। এদের মধ্যে, প্রথম দুই প্রকার ধীরে ধীরে বিলুপ্ত হয়েছে, এবং শেষ দুই প্রকারের তুলনায় SF₆ সার্কিট ব্রেকার বেশি প্রয়োগ হয়। ১৯৭০-এর দশকের প্রথম দিকে এই সার্কিট ব্রেকার ব্যাপকভাবে গৃহীত হয়। এগুলি সালফার হেক্সাফ্লোরাইড ব্যবহার করে আর্ক নির্লিপ্ত করে। এই ধরনের সার্কিট ব্রেকারের বিচ্ছিন্নকরণ ক্ষমতা বড়। মুক্ত বিচ্ছিন্নকরণ শর্তে, এর বিচ্ছিন্নকরণ ক্ষমতা অন্য সার্কিট ব্রেকারের তুলনায় প্রায় ১০ গুণ বেশি। এটি বিদ্যুৎ সিস্টেমের স্থিতিশীল এবং নিরাপদ পরিচালনায় গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে এবং অর্থনৈতিক এবং সামাজিক উপকারের দিক থেকেও গুরুত্বপূর্ণ।

১. SF₆ সার্কিট ব্রেকারের পারফরম্যান্স

SF₆ সার্কিট ব্রেকার তেল মুক্ত সুইচিং যন্ত্র যা SF₆ গ্যাস ব্যবহার করে বিদ্যুৎ পরিচালক এবং আর্ক নির্লিপ্ত করার মাধ্যম হিসেবে। এদের বিদ্যুৎ পরিচালক এবং আর্ক নির্লিপ্ত করার বৈশিষ্ট্য তেল সার্কিট ব্রেকারের তুলনায় বেশি উন্নত। সালফার হেক্সাফ্লোরাইড সার্কিট ব্রেকারের নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্য রয়েছে:

• মজবুত আর্ক নির্লিপ্ত ক্ষমতা, উচ্চ বিদ্যুৎ পরিচালক শক্তি এবং একক ফ্র্যাকচার বিভব মান। ফলে, একই রেটেড ভোল্টেজ স্তরে, প্রয়োজনীয় সিরিজ ফ্র্যাকচার পোর্টের সংখ্যা কমে যায়, যা পণ্যের অর্থনৈতিক পারফরম্যান্স উন্নত করে।

• দীর্ঘ বৈদ্যুতিক জীবন। এটি ৫০kA পূর্ণ ক্ষমতায় ১৯ বার ধারাবাহিক বিচ্ছিন্ন করতে পারে, এবং সঞ্চিত বিচ্ছিন্ন করা বিদ্যুৎপ্রবাহ ৪২০০kA পর্যন্ত হতে পারে। রক্ষণাবেক্ষণ চক্র ১৯ বার ধারাবাহিক বিচ্ছিন্ন করতে পারে, এবং প্রায়শই পরিচালনার জন্য উপযুক্ত।

• ভাল বিচ্ছিন্ন করার পারফরম্যান্স। SF₆ গ্যাসের ইলেকট্রোনেগেটিভিটির কারণে, এটি মুক্ত ইলেকট্রন শোষণের দক্ষতা রাখে। SF₆-এ গঠিত আর্ক "আর্ক কলাম স্ট্রাকচার" (আর্ক কোর এবং আর্ক শিল্ড) গঠনে সহায়তা করে। আয়নিত প্লাজমা প্রসারিত হওয়া সীমিত হয়, যা কার্যকর আয়ন পুনর্সংযোজন সম্ভব করে। বিচ্ছিন্ন করা বিদ্যুৎপ্রবাহ বড়, ৮০-১০০kA, এমনকি ২০০kA। আর্ক নির্লিপ্ত করার সময় ছোট, সাধারণত ৫-১৫ms। একই সাথে, বিপরীত পর্যায়ের বিচ্ছিন্ন করা, কাছাকাছি অঞ্চলের ত্রুটি, খালি দীর্ঘ লাইন, এবং ট্রান্সফরমার শূন্য লোড শর্তে বিচ্ছিন্ন করার পারফরম্যান্সও ভাল।

• উচ্চ বিদ্যুৎ পরিচালক শক্তি। SF₆-এর বিদ্যুৎ পরিচালক শক্তি বায়ুর তুলনায় প্রায় ৫-১০ গুণ বেশি।

• SF₆ গ্যাস রঙহীন, গন্ধহীন, বিষাক্ত নয়, অগ্নিশম নয়, এবং অন্যান্য পদার্থের সাথে বিক্রিয়া করা সহজ নয়। তাছাড়া, সার্কিট ব্রেকার খোলা হলে, আর্ক উত্তপ্ত করা দ্বারা চাপ বৃদ্ধি অত্যন্ত কম, যা নিরাপদ পরিচালনা নিশ্চিত করে এবং বিস্ফোরণ দুর্ঘটনা প্রতিরোধ করে।

২. উচ্চ-ভোল্টেজ SF₆ সার্কিট ব্রেকারের উন্নয়ন
২.১ ডাবল-প্রেসার SF₆ সার্কিট ব্রেকার

সার্কিট ব্রেকারের ভিতরে দুইটি SF₆ গ্যাস সিস্টেম (উচ্চ-চাপ সিস্টেম এবং কম-চাপ সিস্টেম) স্থাপন করা হয়। শুধুমাত্র খোলার প্রক্রিয়ায়, উচ্চ-চাপ চেম্বার ব্লোয়িং ভ্যাল্ভের নিয়ন্ত্রণে কম-চাপ চেম্বারে প্রবাহিত হয় এবং একটি উচ্চ-চাপ গ্যাস প্রবাহ গঠন করে। বিচ্ছিন্ন করার পর, ব্লোয়িং ভ্যাল্ভ বন্ধ করা হয়। আর্ক নির্লিপ্ত করার চেম্বারের তত্ত্ব হল উচ্চ-চাপ চেম্বার এবং কম-চাপ চেম্বারের মধ্যে একটি গ্যাস কম্প্রেসর এবং পাইপ সংযুক্ত করা হয়। যখন উচ্চ-চাপ চেম্বারের গ্যাস চাপ কমে বা কম-চাপ চেম্বারের গ্যাস চাপ নির্দিষ্ট সীমার উপর উঠে, গ্যাস কম্প্রেসর কম-চাপ চেম্বার থেকে SF₆ গ্যাস উচ্চ-চাপ চেম্বারে পাম্প করতে শুরু করে, একটি স্বয়ংক্রিয় বন্ধ গ্যাস সিস্টেম গঠন করে।

২.২ সিঙ্গল-প্রেসার SF₆ সার্কিট ব্রেকার

সিঙ্গল-প্রেসার স্ট্রাকচার সরল এবং বিস্তৃত পরিবেশ তাপমাত্রার সাথে অনুকূল। গ্যাস কম্প্রেসন টাইপও একটি উন্নয়ন প্রক্রিয়া অতিক্রম করেছে: আর্ক ব্লোয়িংয়ের দিক থেকে, প্রথম প্রজন্মের সিঙ্গল-প্রেসার টাইপ একটি সিঙ্গল-ব্লো স্ট্রাকচার রয়েছে, যার বিচ্ছিন্ন করা বিদ্যুৎপ্রবাহ কম (সাধারণত ৩১.৫kA) এবং ফ্র্যাকচার পোর্ট ভোল্টেজ কম (সাধারণত ১৭০kV)। দ্বিতীয় প্রজন্মের সিঙ্গল-প্রেসার টাইপ একটি ডাবল-ব্লো স্ট্রাকচার রয়েছে, যার বিচ্ছিন্ন করা বিদ্যুৎপ্রবাহ বেড়ে গেছে (৪০-৫০kA), এবং ফ্র্যাকচার পোর্ট ভোল্টেজ এখনও কম। সাধারণত ২৫২kV পণ্যে ডাবল ফ্র্যাকচার পোর্ট রয়েছে। তৃতীয় প্রজন্মের সিঙ্গল-প্রেসার টাইপ একটি ডাবল-ব্লো স্ট্রাকচার এবং থার্মাল এক্সপ্যানশন প্রভাব (হাইব্রিড আর্ক নির্লিপ্ত করা) দ্বারা সমর্থিত। বিচ্ছিন্ন করা বিদ্যুৎপ্রবাহ বড়, ৬৩kA-এ বেড়ে গেছে, এবং ফ্র্যাকচার পোর্ট ভোল্টেজ উচ্চ। একটি ফ্র্যাকচার পোর্ট ২৫২kV, ৩৬৩kV, ৪২০kV, এমনকি ৫৫০kV পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে।

সিঙ্গল-প্রেসার টাইপের উন্নয়ন, আর্ক নির্লিপ্ত করার চেম্বারের দিক থেকে, একটি ছোট গ্যাস কম্প্রেসন পিস্টন ব্যবহার করা হয়েছে। আর্ক নির্লিপ্ত করার চেম্বারে পিস্টন হ্রাসের দ্বারা আনা সুবিধাগুলি নিম্নলিখিত:

• পণ্যের বিচ্ছিন্ন করার প্রক্রিয়ায় সমগ্র গতিশীল সিস্টেমের ভর কমে যায়।

• পণ্যের পরিচালন শক্তি কমে যায়।

• পণ্যের বাফারিং সহজ হয়, এবং যান্ত্রিক জীবন দীর্ঘ।

২.৩ সেলফ-এনার্জি SF₆ সার্কিট ব্রেকার

সেলফ-এনার্জি SF₆ সার্কিট ব্রেকারে দুটি আর্ক নির্লিপ্ত করার তত্ত্ব রয়েছে: থার্মাল এক্সপ্যানশন তত্ত্ব এবং আর্ক রোটেশন তত্ত্ব। বর্তমানে, সেলফ-এনার্জি সার্কিট ব্রেকারের বেশিরভাগই থার্মাল এক্সপ্যানশন তত্ত্ব ব্যবহার করে। সেলফ-এনার্জি তত্ত্ব হল আর্ক শক্তি ব্যবহার করে এক্সপ্যানশন চেম্বারের SF₆ গ্যাস উত্তপ্ত করা, চাপ তৈরি করা, গ্যাস প্রবাহ গঠন করা, এবং আর্ক নির্লিপ্ত করা। তবে, ছোট বিদ্যুৎপ্রবাহ বিচ্ছিন্ন করার সময়, আর্ক শক্তি কম হওয়ায়, একটি ছোট পিস্টন প্রয়োজন হয় গ্যাস কম্প্রেস করতে এবং অ্যাডজুন্ট ব্লো তৈরি করতে। পরিচালন শক্তি সুপ্ত হওয়ার কারণে, একটি সরল স্ট্রাকচার স্প্রিং অপারেটিং মেকানিজম ব্যবহার করা যায়। থার্মাল এক্সপ্যানশন টাইপ এখন দ্বিতীয় প্রজন্মে উন্নত হয়েছে। প্রথম প্রজন্মের পণ্যগুলি আর্ক নির্লিপ্ত করার জন্য প্রয়োজনীয় গ্যাস কম্প্রেসন শক্তি হ্রাস করে পরিচালন শক্তি হ্রাস করার প্রভাব অর্জন করে। গ্যাস কম্প্রেসন পিস্টনের ব্যাস ম্যাক্সিমাম ফল্ট বিদ্যুৎপ্রবাহের ৩০% বিচ্ছিন্ন করার জন্য ডিজাইন করা হয়, এবং গতিশীল ভরও কম, যা পরিচালন শক্তি হ্রাস করে। দ্বিতীয় প্রজন্মের পণ্যগুলি থার্মাল এক্সপ্যানশন প্রভাব এবং বিচ্ছিন্ন করার পারফরম্যান্স উন্নত করে, নয় শুধুমাত্র ক্যাপাসিটিভ বিদ্যুৎপ্রবাহ বিচ্ছিন্ন করার পারফরম্যান্স উন্নত করে, বরং পরিচালন শক্তি আরও হ্রাস করে।

২.৪ ইন্টেলিজেন্ট SF₆ সার্কিট ব্রেকার

আধুনিক উচ্চ-ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকারের আরেকটি বৈশিষ্ট্য হল ইন্টেলিজেন্ট, যা প্রাচীন ইলেকট্রোমেকানিক্যাল সিস্টেম থেকে কম্পিউটার-কেন্দ্রিক আধুনিক ইন্টেলিজেন্ট সিস্টেমে বিবর্তিত হয়েছে। বর্তমানে, উচ্চ-ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকারের অনলাইন ডিটেকশন বিষয়গুলি হল:

• SF6 গ্যাস;

• অপারেটিং মেকানিজম সিস্টেম;

• রিলিজ;

• নিয়ন্ত্রণ এবং সহায়ক সার্কিট;

• পাওয়ার ট্রান্সমিশন চেইন।

এই ডিটেকশনগুলির মাধ্যমে, ৯০% এর বেশি ত্রুটি আবিষ্কৃত হতে পারে। অনলাইন ডিটেকশন সার্কিট ব্রেকারের নিয়মিত রক্ষণাবেক্ষণকে বাস্তব অবস্থার ভিত্তিতে রক্ষণাবেক্ষণে পরিবর্তন করতে পারে।

৩. পোর্সেলেন পোস্ট টাইপ এবং ট্যাঙ্ক টাইপ SF₆ সার্কিট ব্রেকার এবং তাদের প্রয়োগ

১৯৭০ সালে চীন প্রথম সিমেন্স থেকে তিনটি H-912 টাইপ ২২০kV ডাবল-প্রেসার পোর্সেলেন পোস্ট টাইপ SF₆ সার্কিট ব্রেকার আমদানি করে এবং সেগুলি শেনইয়াংের হুশিতাই প্রাথম