সুপ্রভাসক উচ্চ-ভোল্টেজ গ্যাস-আবদ্ধ ট্রান্সমিশন সরঞ্জাম নিয়ে গবেষণা

পাওয়ার শিল্পের উন্নয়নের দাবির সাথে সক্রিয়ভাবে প্রতিক্রিয়া জানাতে, আমাদের কোম্পানি একটি নির্দিষ্ট এলাকায় গ্রিড নির্মাণ ত্রুটির পর্যবেক্ষণ তীব্র করেছে এবং উচ্চ উচ্চতার অঞ্চলে DC UHV ট্রান্সমিশন এবং ট্রান্সফরমেশন প্রকল্পের জন্য অপারেশন এবং মেইনটেনেন্স সমর্থন প্রদান করেছে UHV ট্রান্সমিশন সরঞ্জামের ডিজাইন পরিকল্পনা ইনস্টল এবং অপটিমাইজ করে। নির্মাণ সাইটের মোট ভূমি ক্ষেত্রফল ২,৫৪১.২২ বর্গমিটার, যার নেট ভূমি ক্ষেত্রফল ২,৫৩৯.২২ বর্গমিটার। নির্মাণ সাইটের ভূতাত্ত্বিক স্তর, উপর থেকে নিচের দিকে, লুইস-সদৃশ মাটি, লুইস, প্রাচীন মাটি, এবং সিল্টি ক্লে—চারটি ভিত্তি মাটির স্তর নিয়ে গঠিত। ভূতাত্ত্বিক অবস্থা জটিল এবং দীর্ঘ সময়ের উচ্চ উচ্চতার প্রভাবে প্রভাবিত, যা সহজেই ট্রান্সমিশন লাইন ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করতে পারে।

এই প্রেক্ষাপটে, আমাদের কোম্পানি প্রকল্প হিসাব করে এবং নির্ধারণ করেছে যে, প্রকল্পের ভবন সহগ ৬১.৪৮%, এবং ভূমি জল স্তরের গভীরতা ৮.৮ থেকে ৮.৯ মিটার পর্যন্ত, যা প্রকল্পের কনক্রিট স্ট্রাকচারের উপর নির্দিষ্ট মাত্রায় করোশিভ প্রভাব ফেলে। আমাদের কোম্পানি প্রধানত ১১০ কেভি ট্রান্সমিশন এবং ট্রান্সফরমেশন প্রকল্পে দৃষ্টি দেয়, এবং নির্মাণের পরিমাণ টেবিল ১-এ দেখানো হয়েছে।

টেবিল ১: UHV গ্যাস-ইনসুলেটেড ট্রান্সমিশন প্রকল্পের নির্মাণ পরিমাণ

অতঃপর, আমাদের কোম্পানি উচ্চ-ভোল্টেজ (UHV) গ্যাস-আবদ্ধ ট্রান্সমিশন সরঞ্জামের চাপ সহ্য ক্ষমতার পরিসরের বিষয়টি আরও দৃঢ়ভাবে বিবেচনা করতে হবে এবং পোস্ট ইনসুলেটর এবং বেসিন-ধরনের ইনসুলেটর যুক্তিযুক্তভাবে ব্যবহার করতে হবে যাতে ট্রান্সফরমারের দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীল পরিচালনা নিশ্চিত হয়।

১. সংস্পর্শ রোধ মডেলের বিকাশ
এই প্রকল্পের পরিচালনার সময় প্রবাহী পরিবাহীতে অতিরিক্ত বিদ্যুৎ প্রবাহ হওয়ার সম্ভাবনা থাকে, ফলে পরিবাহী স্পটের গঠন এড়ানো প্রয়োজন। এটি স্পট এলাকা এবং পথের সঙ্কোচন আচরণের বোঝাপড়া বৃদ্ধি করে অর্জন করা যায় [১]। এভাবে, স্থানীয় পর্যবেক্ষণ তীব্র করে পরিবেশের চারপাশের বিদ্যুৎ লাইনের পরিবর্তন বোঝা যায়, এবং এর ফলে মাটির পৃষ্ঠের বিতরণ, গ্রাউন্ডিং বিদ্যুৎ, বিদ্যুৎ উৎস এবং দূর বеспроводные точки মাইক্রোস্কোপিক স্তরে বিশ্লেষণ করা যায়, যাতে সংস্পর্শ পৃষ্ঠে অসমতার সমস্যাগুলি সম্পূর্ণরূপে বোঝা যায়, যা চিত্র ১-এ দেখানো হয়েছে।

একটি সংস্পর্শ মডেল গঠন করে, এই প্রবন্ধ UHV গ্যাস-আবদ্ধ ট্রান্সমিশন সরঞ্জামের ব্যবহারের সাথে সমন্বিতভাবে, একটি একক সংস্পর্শ স্পটের বাস্তব সঙ্কোচন রোধকে নিম্নরূপে সংজ্ঞায়িত করে:
Re = (ρ₁ + ρ₂) / 4α,
যেখানে: Re একক সংস্পর্শ স্পটের সঙ্কোচন রোধ প্রতিনিধিত্ব করে; ρ₁ এবং ρ₂ সংস্পর্শকারী উপাদানগুলির রোধকারকতা; এবং α সংস্পর্শ স্পটের ব্যাসার্ধ প্রতিনিধিত্ব করে।

এভাবে, স্ট্র্যাপ-ধরনের সংস্পর্শ আঙুলের মানচিত্রের উপর ভিত্তি করে একটি সংশোধন পদ্ধতি দ্বারা সংস্পর্শ রোধের পরিমাণ সঠিকভাবে বিশ্লেষণ করা যায়। আরও, সংস্পর্শ এলাকায় ইনসুলেশন ট্রান্সমিশন সরঞ্জামের উপাদান পরামিতি পরীক্ষা করে, যোগাযোগের জন্য কোন উপাদান ব্যবহার করা উচিত তা নির্ধারণ করা সম্ভব, যা টেবিল ২-এ দেখানো হয়েছে।

UHV গ্যাস-নিবেড়িত ট্রান্সমিশন সরঞ্জামের চাপ সহনশীলতার পরিসর 1,000 kV, এবং সর্বোচ্চ সহনশীল ভোল্টেজ 1,683 kV, যা বৈদ্যুতিক সংক্রমণের নিরাপত্তা নিশ্চিত করে। এর ট্রান্সমিশন ক্ষমতা 500 kV EHV ট্রান্সমিশনের 2.4 থেকে 5 গুণ পর্যন্ত হতে পারে। নিবেড়ন মাধ্যম হিসাবে বিশুদ্ধ SF₆ গ্যাস ব্যবহার করা হয়, যার পূরণ চাপ 0.3–0.4 MPa। দ্বিতীয় প্রজন্মের GIL (গ্যাস-নিবেড়িত লাইন) এর ক্ষেত্রে, আয়তনের হিসাবে 20% SF₆ এবং 80% N₂ এর মিশ্রণ নিবেড়ন মাধ্যম হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যার পূরণ চাপ 0.7–0.8 MPa। বিকল্পভাবে, শুষ্ক ও পরিষ্কার কমপ্রেসড বায়ু মাধ্যম হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, যার পূরণ চাপ 1–1.5 MPa। অতএব, UHV গ্যাস-নিবেড়িত ট্রান্সমিশন সরঞ্জামের স্থিতিশীল কার্যকরী অবস্থা নিশ্চিত করতে স্থানীয় অবস্থার উপর ভিত্তি করে নিবেড়ক গ্যাসের পছন্দ নির্ধারণ করা উচিত। কার্যকরী গ্যাস চাপ উপযুক্তভাবে বৃদ্ধি করা যেতে পারে এবং উপরের ইনস্টালেশন পদ্ধতি গৃহীত হতে পারে যাতে সরঞ্জামটি বর্তমান UHV ভোল্টেজ লেভেলের জন্য উপযুক্ত হয়।

UHV গ্যাস-নিবেড়িত ট্রান্সমিশন সরঞ্জামের প্রধান উপাদান জয়েন্টগুলির সংযোগ অবস্থার প্রতি কর্মীদেরও ঘনিষ্ঠভাবে মনোযোগ দিতে হবে যাতে তাদের ভারবহন ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়। প্রধান কাঠামোগত সদস্যদের লম্বা-চিকন অনুপাতও গণনা করা আবশ্যিক:
λ₀ = kL₀ / r,
যেখানে: λ₀ সংযুক্ত প্রধান সদস্যের লম্বা-চিকন অনুপাত নির্দেশ করে; k হল সংশোধন সহগ; L₀ UHV গ্যাস-নিবেড়িত ট্রান্সমিশন সরঞ্জামের প্রধান সদস্যের দৈর্ঘ্য; এবং r প্রধান সদস্যের ঘূর্ণন ব্যাসার্ধ।

2. UHV গ্যাস-নিবেড়িত ট্রান্সমিশন সরঞ্জামের জন্য প্রয়োগ ব্যবস্থা

2.1 বাস ডাক্ট এবং কন্ডাক্টর চাপের যাচাইকরণ
UHV গ্যাস-নিবেড়িত ট্রান্সমিশন সরঞ্জাম প্রয়োগের সময়, পাইপ-আকৃতির বাস ডাক্টের চাপ অবস্থার বিষয়টিও বিবেচনা করা হয়। অভ্যন্তরীণ চাপ 0.6 MPa, এবং বাস ডাক্টের কেন্দ্রের উচ্চতা 7.7 m। বিদ্যমান খোলা হাওয়ায় ট্রান্সমিশন সিস্টেমে, দুটি সাপোর্টের মধ্যে সর্বোচ্চ স্প্যান 12 m। কন্ডাক্টরের উপর ক্রিয়াশীল বাহ্যিক বলও 0.6 MPa, এবং উভয় উপাদানের জন্য অনুমোদিত চাপ 110 MPa। এছাড়াও, তিন-পথের সাপোর্ট ইনসুলেটর এবং কন্ডাক্টরের মাধ্যমে ট্রান্সমিশন সিস্টেম স্থির করা হয়।

প্রথমত, বাস ডাক্টের বাইরের ব্যাস 500 mm, এবং কন্ডাক্টরের বাইরের ব্যাস 160 mm। যদি অভ্যন্তরীণ চাপ থাকে, তবে বাইরের ব্যাস অপরিবর্তিত রাখা আবশ্যিক এবং প্রাচীরের পুরুত্ব উপযুক্তভাবে বৃদ্ধি করা হবে—5 mm থেকে 20 mm পর্যন্ত। প্রাথমিক চাপের পুরুত্ব পরিবর্তন বক্ররেখার উপর ভিত্তি করে, বাস ডাক্টের প্রাথমিক চাপ 18.45 MPa হিসাবে পাওয়া যায়, যা উপাদানের অনুমোদিত চাপের 16.71%; কন্ডাক্টরের প্রাথমিক চাপ 3.45 MPa, যা এর অনুমোদিত চাপের 3.71%। এটি নির্দেশ করে যে, বাইরের ব্যাস অপরিবর্তিত রাখার সময়, প্রাচীরের পুরুত্ব চাপ প্রতিক্রিয়াকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে, বিশেষত পাইপের প্রথম প্রধান চাপকে প্রভাবিত করে। অভ্যন্তরীণ চাপ পাইপলাইন কাঠামোর চাপ মানগুলি পরিবর্তন করে—বিশেষ করে পাতলা প্রাচীরের পাইপের ক্ষেত্রে—এবং বাস ডাক্ট এবং কন্ডাক্টরের উপর চাপের প্রভাব নির্ধারণের জন্য GIL মূল্যায়ন পদ্ধতি ব্যবহার করা যেতে পারে।

দ্বিতীয়ত, UHV গ্যাস-নিবেড়িত ট্রান্সমিশন সরঞ্জামে চাপ-সহনশীল পাইপলাইন—যেমন চাপ পাইপলাইন এবং উচ্চ-ভোল্টেজ রাইজার—কার্যকরী কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে। পাইপের দৈর্ঘ্য অনুদৈর্ঘ্য ক্রস-সেকশনে পরিধীয় স্বাভাবিক চাপ σₜ গণনা করতে নিম্নলিখিত সূত্র ব্যবহার করে পাতলা প্রাচীরের চাপ-সহনশীল পাইপলাইন কাঠামোর চাপ বিশ্লেষণ করা হয়:
σₜ = ρD / (2δ),
যেখানে: ρ পাইপের অভ্যন্তরীণ চাপ; D পাইপের অভ্যন্তরীণ ব্যাস; এবং δ পাইপের প্রাচীরের পুরুত্ব। ভোল্টেজ লেভেল পরিবর্তনের সাথে, উচ্চ ভোল্টেজ লেভেলের জন্য বড় ব্যাসের বুশিং পছন্দ করা হয়, যেখানে নিম্ন ভোল্টেজ লেভেলের জন্য ছোট ব্যাসের বুশিং যথেষ্ট।

2.2 গ্যাস বৈদ্যুতিক যোগাযোগ বৈশিষ্ট্য পরিষ্কারকরণ
UHV গ্যাস-নিবেড়িত ট্রান্সমিশন সরঞ্জামের জন্য, ব্যবহৃত প্রাথমিক গ্যাসগুলির মধ্যে রয়েছে SF₆, নাইট্রোজেন-অক্সিজেন মিশ্রণ এবং N₂। এই গ্যাসগুলির বৈদ্যুতিক যোগাযোগ বৈশিষ্ট্যে তাদের পার্থক্য বোঝার জন্য এদের গবেষণায় জোর দেওয়া উচিত। স্ট্র্যাপ-আকৃতির যোগাযোগ আঙ

শেষ পর্যন্ত, UHV গ্যাস-আবদ্ধ সরঞ্জামের বিশেষ শর্তগুলির উপর ভিত্তি করে, পরিবাহী রডের বহির্ব্যাসকে 130 মিমি এবং আবরণের অভ্যন্তরীণ ব্যাসকে 480 মিমি ডিজাইন করা উচিত। প্লাগ-ইন অংশেও দৃষ্টি দেওয়া উচিত: প্রাচীরের বেধকে 30–40 মিমি সেট করা উচিত এবং ফাঁকটি <1 মিমি হওয়া উচিত। যদি প্লাগ-ইন অঞ্চলের বহির্বৃত্তাকার ছাঁচের ব্যাসার্ধকে 5 মিমি সেট করা হয়, তবে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তির পরিবর্তন বেশি বোঝা যায়—ছাঁচের কাছে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি বেশি হয় বড় ব্যাসার্ধের জন্য, এবং ছোট ব্যাসার্ধের জন্য কম শক্তি হয়। স্থানীয় বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণের অগ্রাধিকারে, ফাঁকের মধ্যে অতিরিক্ত ক্ষেত্র শক্তি প্রতিরোধ করতে হবে, যা UHV গ্যাস-আবদ্ধ সরঞ্জামের প্রাথমিক বৈদ্যুতিক সংযোজন ডিজাইন এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সংকেত বিতরণের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।

2.4 যৌক্তিক আইসোলেটর ডিজাইন
UHV গ্যাস-আবদ্ধ সরঞ্জামের আইসোলেটরগুলি মাটির উপর পরিচালিত হয়, তাই তাদের ফ্ল্যাশওভার ভোল্টেজ ফাঁকের ব্রেকডাউন ভোল্টেজের চেয়ে কম, যা বৈদ্যুতিক আইসোলেশনের একটি দুর্বল বিন্দু হয়। তাই, ফাঁকের বিবেচনা শক্তিশালী করা উচিত, এবং বজ্রপাত প্রভাবের অধীনে ক্ষেত্র শক্তি বোঝা উচিত যাতে আইসোলেটিং কম্পোনেন্টগুলি সঠিকভাবে ডিজাইন করা যায়।

2.4.1 আইসোলেটর ক্ষেত্র শক্তির প্রসারিত নিয়ন্ত্রণ
প্রকল্প নির্মাণ শর্তগুলির উপর ভিত্তি করে, আমাদের কোম্পানি আইসোলেটর পৃষ্ঠের ফ্ল্যাশওভার ঘটনাগুলি অধ্যয়ন করেছে, যার মধ্যে আইসোলেটর পদার্থ, গঠন এবং পৃষ্ঠের চার্জের প্রভাব অন্তর্ভুক্ত। মেটাল পার্টিকেল দূষণ এড়াতে হবে। SF₆ গ্যাস, আইসোলেটিং পদার্থ এবং এম্বেডেড কম্পোনেন্টগুলি সমন্বয় করে UHV গ্যাস-আবদ্ধ সরঞ্জামের যৌক্তিক গঠন নিশ্চিত করা হয়। পূর্ববর্তী আইসোলেটর ডিজাইনের অভিজ্ঞতা থেকে, প্রস্তুতি সময়ে ক্ষেত্র শক্তিকে সাধারণ পরিচালনা বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ফাঁকের অর্ধেকে সীমাবদ্ধ করা যায়। শুধুমাত্র SF₆-আইসোলেটেড সরঞ্জামের জন্য, পরিচালনা গ্যাস চাপ 0.4–0.5 MPa রাখা যেতে পারে।

উল্লম্ব বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র শক্তি (Eₛ) নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা গণনা করা যেতে পারে:
Eₛ = 45.5p + 1.7,
যেখানে p হল গ্যাস চাপ। তাই, সরঞ্জামের সহ্যশক্তি ভোল্টেজের উপর নির্ভর করে, কেন্দ্রীয় পরিবাহী পৃষ্ঠের ডিজাইন ক্ষেত্র শক্তিকে 19.9–24.5 kV/mm এর মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, যেখানে আইসোলেটর পৃষ্ঠের ক্ষেত্র শক্তি 10 kV/mm এর বেশি হওয়া উচিত নয়। UHV প্রভাবে অকস্মাৎ ক্ষেত্র বৃদ্ধি প্রতিরোধ করার জন্য আইসোলেটরগুলিকে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অভ্যন্তরে এম্বেড করা যায়, যা আইসোলেশন ব্যর্থতার ঝুঁকি কমায় এবং UHV গ্যাস-আবদ্ধ ট্রান্সমিশন সরঞ্জামের দীর্ঘমেয়াদী প্রয়োগকে প্রকল্পে সক্ষম করে।

2.4.2 অপ্টিমাইজড বেসিন-টাইপ আইসোলেটর ডিজাইন
প্রকল্পের জটিল ভূমিরূপ এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সিমুলেশনের প্রয়োজনে, বেসিন-টাইপ আইসোলেটর ডিজাইন প্রসারিত করা উচিত—বিশেষত স্ক্রিনিং ইলেকট্রোড বাদ দিয়ে। এই গঠনটি আইসোলেটরের উচ্চ ভোল্টেজ পরিবাহী পাশে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের তীব্রতা পর্যবেক্ষণ করতে দেয়। যদি ক্ষেত্র শক্তি উচ্চ হয়, তবে উত্থিত পৃষ্ঠের সর্বোচ্চ মান 12.7 kV/mm এবং অবতল পৃষ্ঠে 13 kV/mm পাওয়া যায়; এই সীমার অতিক্রম করা অস্বাভাবিক পরিচালনা নির্দেশ করে। আইসোলেটরের কাছাকাছি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের তীব্রতা উচ্চ হলে, সর্বোচ্চ পাওয়ার ফ্রিকোয়েন্সি পরিচালনা ভোল্টেজ 3.4 kV/mm এর নিচে রাখা উচিত। বেসিন-টাইপ আইসোলেটরে স্ক্রিনিং ইলেকট্রোড স্থাপন করা বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রকে আরও অপ্টিমাইজ এবং সিমুলেট করে।

পূর্ববর্তী বৈদ্যুতিক সংযোজন পদ্ধতি অনুসরণ করে, স্ক্রিনিং ইলেকট্রোডের আকার সতর্কভাবে নিয়ন্ত্রণ করা উচিত, এবং বৈদ্যুতিক প্লাগ-ইন কানেক্টরটি বেসিন-টাইপ আইসোলেটরের ছাঁচে স্থাপন করা উচিত যাতে তার ইলেকট্রোড স্ক্রিনিং প্রভাব গুরুত্ব দেওয়া হয়, যার ফলে UHV গ্যাস-আবদ্ধ ট্রান্সমিশন সরঞ্জামের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের বিতরণ উন্নত হয়।

3. সংক্ষিপ্তসার
পাওয়ার ইন্ডাস্ট্রির সম্পূর্ণ উন্নয়নের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করার জন্য, আমাদের কোম্পানি উচিত উন্নত গবেষণা করা UHV গ্যাস-আবদ্ধ ট্রান্সমিশন সরঞ্জামের উপর। বিশেষ পরিচালনা শর্তগুলির উপর ভিত্তি করে, সমস্যাগুলি বিশ্লেষণ এবং সমাধান করা উচিত, যেমন সংস্পর্শ রোধ মডেল প্রতিষ্ঠা, বাস ডাক্ট এবং পরিবাহী তাপ চাপ যাচাই, গ্যাস বৈদ্যুতিক সংস্পর্শ বৈশিষ্ট্য পরিষ্কার করা, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ফাঁক ডিজাইন অপ্টিমাইজ করা, এবং আইসোলেটর যৌক্তিকভাবে ডিজাইন করা—এইভাবে সরঞ্জামের পরিচালনা জীবনকাল বढ়ানো যায়।