110kV পোর্সেলিন কলাম SF6 সার্কিট ব্রেকারের জন্য একটি গ্যাস হিটিং ডিভাইসের ডিজাইন ও বাস্তবায়ন

উচ্চ-ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকারগুলি পাওয়ার সিস্টেমের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ নিয়ন্ত্রণ উপকরণ। উচ্চ-ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকারের পরিচালনা অবস্থা পাওয়ার সিস্টেমের নিরাপদ এবং স্থিতিশীল পরিচালনার উপর সরাসরি প্রভাব ফেলে। এর মধ্যে আউটডোর পোর্সেলেন পোস্ট ধরনের SF₆ সার্কিট ব্রেকার হল উচ্চ-ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকারের প্রধান ধরনের একটি। SF₆ এর উচ্চ বৈদ্যুতিক সহ্যশীলতা, উত্তম আর্ক নির্মূল পর্যায় এবং পরিচালকত্ব রয়েছে। তবে, বাস্তব প্রয়োগে দেখা গেছে যে, হেবেই প্রদেশের ঝাংজিয়াকো বাশাং জেলার মতো খুব ঠাণ্ডা অঞ্চলে, ঠাণ্ডা তাপমাত্রায় SF₆ গ্যাস তরলীকৃত হয়, যা SF₆ গ্যাসের চাপ কমিয়ে দেয়। এটি সার্কিট ব্রেকারের কম-চাপ সতর্কবার্তা উৎপাদন করতে পারে বা এমনকি লকআউট (সার্কিট ব্রেকার লকআউট মানে হল সার্কিট ব্রেকার কিছুই বন্ধ করতে বা খুলতে পারে না) ঘটাতে পারে, যা সার্কিট ব্রেকারের বিচ্ছিন্নকরণ ক্ষমতা এবং পরিচালকত্বের উপর গুরুতর প্রভাব ফেলে। এই সমস্যার সমাধানের জন্য, এই পেপারটি 110kV পোর্সেলেন পোস্ট ধরনের SF₆ সার্কিট ব্রেকারের জন্য একটি গ্যাস হিটিং ডিভাইস ডিজাইন করেছে।

1 পোর্সেলেন পোস্ট ধরনের SF₆ সার্কিট ব্রেকারের কম-চাপ সতর্কবার্তা এবং লকআউট অবস্থা

ঝাংজিয়াকো বাশাং অঞ্চলে, শীতকালে তাপমাত্রা -30 °C পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। বাশাং অঞ্চলের সাবস্টেশনগুলিতে বারংবার SF₆ সার্কিট ব্রেকারের কম-চাপ সতর্কবার্তা এবং লকআউট ফলতা ঘটেছে। শুধুমাত্র এক মাসের মধ্যে, কম-চাপ সতর্কবার্তা 30 বারেরও বেশি এবং লকআউট ফলতা 10 বারেরও বেশি ঘটেছে, যা পাওয়ার গ্রিডের নিরাপদ এবং স্থিতিশীল পরিচালনার উপর একটি বড় সম্ভাব্য হুমকি হয়ে উঠেছে। গবেষণা দেখায় যে, 110kV পোর্সেলেন পোস্ট ধরনের SF₆ সার্কিট ব্রেকারের সতর্কবার্তা এবং লকআউট ফলতার প্রধান কারণ হল SF₆ গ্যাস হিটিং ডিভাইসের অনুপস্থিতি। যেহেতু SF₆ গ্যাস চেম্বার সরাসরি বাইরের পরিবেশে উন্মুক্ত, যখন পরিবেশের তাপমাত্রা নির্দিষ্ট সীমার নিচে নামে, SF₆ গ্যাস তরলীকৃত হয়, যা চেম্বারের চাপ নির্দিষ্ট সতর্কবার্তা এবং লকআউট চাপ মানগুলির নিচে নামায়।

2 ঐতিহ্যগত সমাধানের সমস্যা

বর্তমানে, পোর্সেলেন পোস্ট ধরনের SF₆ সার্কিট ব্রেকারের কম-চাপ সতর্কবার্তা এবং লকআউট সমস্যার সমাধানের প্রধান পদ্ধতিগুলি হল:
(1) সার্কিট ব্রেকারে বায়ু প্রবেশ করানো যাতে ট্যাঙ্কের গ্যাসের অণুর ওজন বৃদ্ধি পায়, যাতে SF₆ গ্যাসের চাপ বৃদ্ধি পায়। তবে, এই পদ্ধতি খুব ঠাণ্ডা আবহাওয়াতে প্রযোজ্য নয়। কারণ সরবরাহকৃত SF₆ গ্যাস কম তাপমাত্রা এবং উচ্চ-চাপের পরিবেশে দ্রুত তরলীকৃত হয়, এবং গ্যাসের চাপ বৃদ্ধি করা সম্ভব হয় না। সার্কিট ব্রেকারে SF₆-এর নির্দিষ্ট চাপ সাধারণত 0.6 MPa, এবং -20 °C তাপমাত্রায় SF₆-এর সম্পূর্ণ বাষ্পচাপ 0.6 MPa। যখন পরিবেশের তাপমাত্রা কমে, SF₆-এর সম্পূর্ণ বাষ্পচাপ কমে। অর্থাৎ, খুব কম তাপমাত্রার পরিবেশে, সার্কিট ব্রেকারে বায়ু প্রবেশ করলেও, SF₆ গ্যাসের সম্পূর্ণ বাষ্পচাপের কারণে প্রবেশকৃত গ্যাস দ্রুত তরলীকৃত হয়, এবং চাপ বৃদ্ধির উদ্দেশ্য সাধিত হয় না। তাই, যখন পরিবেশের তাপমাত্রা -20 °C-এর নিচে নামে, এই পদ্ধতি সার্কিট ব্রেকারের নির্দিষ্ট চাপ পুনরুদ্ধার করতে পারে না।
(2) সার্কিট ব্রেকারের লকআউট সার্কিট হাতে বন্ধ করে সার্কিট ব্রেকারকে স্বাভাবিকভাবে বন্ধ এবং খোলা করার অনুমতি দেওয়া। তবে, এই পদ্ধতিতে সার্কিট ব্রেকার বৈদ্যুতিক লকআউটের সুরক্ষা হারায়। একবার সার্কিট ব্রেকারের অভ্যন্তরীণ গ্যাস চাপ আর্ক নির্মূল বা পরিচালকত্বের প্রয়োজনের মান মেনে না চললে, গুরুতর দুর্ঘটনা ঘটতে পারে, এবং এই পদ্ধতির শ্রম খরচ অপেক্ষাকৃত বেশি।
(3) ঠাণ্ডা অঞ্চলে SF₆ সার্কিট ব্রেকারের আর্ক নির্মূল মাধ্যমের তরলীকরণের সমস্যার সমাধানের জন্য SF₆ গ্যাস গরম করার পদ্ধতি ব্যবহার করা। সার্কিট ব্রেকারের নির্দিষ্ট গঠন অনুযায়ী একটি সংশয়পূর্ণ হিটিং ডিভাইস তৈরি করা হয়, এবং হিটিং দ্বারা SF₆ গ্যাসের পরিচালনা তাপমাত্রা বৃদ্ধি করা হয় যাতে কম তাপমাত্রার পরিবেশে SF₆ গ্যাসের তরলীকরণ এড়ানো যায়। সার্কিট ব্রেকারের গ্যাস হিটিং ডিভাইস সাধারণত পরিবেশের তাপমাত্রার পরিবর্তন অনুযায়ী স্বয়ংক্রিয়ভাবে হিটিং ফাংশন সক্রিয় বা অক্ষম করতে পারে। পরিচালনা এবং রক্ষণাবেক্ষণ কর্মীরা প্রকৃত পরিবেশের তাপমাত্রার উপর ভিত্তি করে স্বয়ংক্রিয় সক্রিয় এবং অক্ষম তাপমাত্রা সেটিং মান সেট করতে পারেন। সার্কিট ব্রেকারের লকআউট সার্কিট হাতে বন্ধ করার তুলনায়, এই পদ্ধতিতে পরিচালনা এবং রক্ষণাবেক্ষণের শ্রম খরচ কম। তবে, হিটিং ডিভাইসের ইনস্টলেশনে মানব এবং পদার্থ খরচ উচ্চ, এবং তাপ ব্যবহারের হার অপেক্ষাকৃত কম।

3 পোর্সেলেন পোস্ট ধরনের SF₆ সার্কিট ব্রেকারের হিটিং ডিভাইস

পোর্সেলেন পোস্ট ধরনের SF₆ সার্কিট ব্রেকারের গঠনগত বৈশিষ্ট্য অনুযায়ী, একটি হিটিং ডিভাইস ডিজাইন করা হয়েছে, যা তিনটি অংশ নিয়ে গঠিত: হিটিং মডিউল, তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ মডিউল, এবং পাওয়ার সাপ্লাই মডিউল।

3.1 হিটিং মডিউল

হিটিং ডিভাইসের ইনস্টলেশন অবস্থান খুব গুরুত্বপূর্ণ, যা SF₆ গ্যাসের হিটিং দক্ষতার উপর সরাসরি প্রভাব ফেলে। পোর্সেলেন পোস্ট ধরনের সার্কিট ব্রেকার বিভিন্ন মৌলিক ইউনিট দিয়ে গঠিত, যার মধ্যে আর্ক নির্মূল চেম্বার, সাপোর্ট পোর্সেলেন বুশিং, অপারেটিং মেকানিজম, সাপোর্ট ফ্রেম ইত্যাদি রয়েছে। আর্ক নির্মূল চেম্বারের নিচে দুটি সংযুক্ত সাপোর্ট পোর্সেলেন বুশিং রয়েছে, যা SF₆ গ্যাস দিয়ে পূর্ণ। সাপোর্ট পোর্সেলেন বুশিংয়ের প্রধান কাজ হল মাটির সাথে পরিচালকত্ব অর্জন করা। তাই, পোর্সেলেন পোস্ট ধরনের সার্কিট ব্রেকার ডিজাইন করার সময়, নির্দিষ্ট পরিচালকত্ব দূরত্ব রক্ষা করতে হয়, এবং পোর্সেলেন পদার্থের যান্ত্রিক শক্তি নিশ্চিত করতে হয়। এর অর্থ হল, পোর্সেলেন বুশিংয়ের বাইরের পৃষ্ঠে একটি পরিবাহী হিটিং ডিভাইস ইনস্টল করা সম্ভব নয় [5]। এই পেপারে, ট্রান্সমিশন চেম্বারকে হিটিং অংশ হিসেবে নির্বাচন করা হয়েছে। তবে, ট্রান্সমিশন চেম্বারের আকৃতি অনিয়মিত, এবং প্রাচীন হিটিং ডিভাইসগুলি স্থির করা সহজ নয়। আরও, ট্রান্সমিশন চেম্বার পোর্সেলেন পোস্ট ধরনের সার্কিট ব্রেকারের ভিত্তিতে অবস্থিত, এবং স্থান সঙ্কীর্ণ। প্রাচীন হিটিং ডিভাইসগুলি আকারে বড়, যা সার্কিট ব্রেকারের ট্রান্সমিশন মেকানিজমের স্বাভাবিক পরিচালনাকে প্রভাবিত করতে পারে।

ঝাংজিয়াকো বাশাং অঞ্চলের পোর্সেলেন পোস্ট ধরনের সার্কিট ব্রেকারের বৈশিষ্ট্য অনুযায়ী একটি হিটিং মডিউল ডিজাইন করা হয়েছে। হিটিং মডিউলটি হিটিং টেপ এবং রেসিস্ট্যান্স তার দিয়ে গঠিত। হিটিং টেপটি পরিচালক সিলিকন রাবার দিয়ে তৈরি, এবং পিছনে 3M তাপ-সহ্যশীল অ্যাডহেসিভ রয়েছে, যার সামনে আউটলেট রয়েছে, যা চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে। রেসিস্ট্যান্স তারটি হিটিং টেপের ভিতরে মোড়া আছে। পরিচালক সিলিকন রাবার দিয়ে তৈরি হিটিং টেপ এবং 3M তাপ-সহ্যশীল অ্যাডহেসিভ উচ্চ তাপমাত্রা (ভোল্টেজ AC220V) সহ্য করতে পারে, এবং হিটিং টেপের আকৃতি এবং দৈর্ঘ্য সার্কিট ব্রেকারের ট্রান্সমিশন চেম্বারের আকৃতির উপর ভিত্তি করে ফ্লেক্সিবলভাবে নির্বাচন করা যায়।

চিত্র 1 হিটিং মডিউলের সামনের এবং পিছনের দিক দেখাচ্ছে

3.2 তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ মডিউল

তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ মডিউলটি সেন্সর এবং তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রক দিয়ে গঠিত। বিশেষভাবে, সেন্সরটি পোর্সেলেন পোস্ট ধরনের সার্কিট ব্রেকারের B ফেজের হিটিং টেপে ইনস্টল করা হয়েছে। এর কাজ হল পোর্সেলেন পোস্ট ধরনের সার্কিট ব্রেকারের ট্রান্সমিশন চেম্বারের তাপমাত্রা মাপা এবং তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রকে তাপমাত্রা তথ্য প্রেরণ করা, যা চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে। তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রকটি একটি JY-260 মাইক্রোকম্পিউটার তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রক। এটি এই অবস্থানের তাপমাত্রা গ্রহণ এবং প্রদর্শন করার জন্য ব্যবহৃত হয়, এবং প্রেসেট তাপমাত্রা থ্রেশহোল্ড অনুযায়ী হিটিং মডিউলের স্টার্ট এবং স্টপ নিয়ন্ত্রণ করে, যা চিত্র 3-এ দেখানো হয়েছে।

চিত্র 2 তাপমাত্রা সেন্সর

চিত্র 3 থার্মোস্ট্যাট

3.3 পাওয়ার মডিউল

পাওয়ার মডিউলটি তাপমাত্রা-নিয়ন্ত্রিত পাওয়ার সাপ্লাই এবং বলপূর্বক স্টার্ট পাওয়ার সাপ্লাই দিয়ে গঠিত, যা চিত্র 4-এ দেখানো হয়েছে। তাপমাত্রা-নিয়ন্ত্রিত পাওয়ার সাপ্লাইটি তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রক দিয়ে হিটিং মডিউলের সাথে সংযুক্ত হয়। বাশাং অঞ্চলের পরিবেশের তাপমাত্রার উপর ভিত্তি করে, তাপমাত্রা-নিয়ন্ত্রিত পাওয়ার সাপ্লাইটির পরিচালনা থ্রেশহোল্