ইলেকট্রিকাল নিরাপত্তা ও সুবিধাজনক ডিজাইন গণনা: উপযোগী স্কেল সোলার PV প্ল্যান্টে নিউট্রাল গ্রাউন্ডিং স্কিম এবং গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার আকার

১ সোলার ফটোভোলটাইক পাওয়ার স্টেশনের নিউট্রাল গ্রাউন্ডিং পদ্ধতির শ্রেণীবিভাগ

অঞ্চল অনুসারে ভোল্টেজ স্তর এবং গ্রিড স্ট্রাকচারের পার্থক্যের প্রভাবে, পাওয়ার সিস্টেমের নিউট্রাল গ্রাউন্ডিং পদ্ধতিগুলি মূলত দুটি বিভাগে বিভক্ত: নন-ইফেক্টিভ গ্রাউন্ডিং এবং ইফেক্টিভ গ্রাউন্ডিং। নন-ইফেক্টিভ গ্রাউন্ডিং হল আর্ক সাপ্রেশন কয়েল দ্বারা নিউট্রাল গ্রাউন্ডিং এবং নিউট্রাল অানগ্রাউন্ডেড সিস্টেম, অন্যদিকে ইফেক্টিভ গ্রাউন্ডিং হল নিউট্রাল সলিড গ্রাউন্ডিং এবং রেজিস্টর দ্বারা নিউট্রাল গ্রাউন্ডিং। নিউট্রাল গ্রাউন্ডিং পদ্ধতির নির্বাচন একটি সম্পূর্ণ বিষয়, যা রিলে প্রোটেকশনের সেনসিটিভিটি, উপকরণের ইনসুলেশন স্তর, বিনিয়োগ খরচ, পাওয়ার সাপ্লাই এর অবিচ্ছিন্নতা, অপারেশন এবং মেইনটেনেন্সের কাঠিন্য, ফল্টের পরিসর এবং সিস্টেম স্টেবিলিটির উপর প্রভাব ইত্যাদি বিষয়গুলি বিবেচনা করে নেওয়া হয়।

১.১ নন-ইফেক্টিভ গ্রাউন্ডিং
১.১.১ আর্ক সাপ্রেশন কয়েল দ্বারা নিউট্রাল গ্রাউন্ডিং

আর্ক সাপ্রেশন কয়েলটি সিস্টেমের নিউট্রাল পয়েন্টে ইনস্টল করা হয়। ফল্টের সময়, ইনডাক্টিভ কারেন্ট সিস্টেমের ক্যাপাসিটিভ কারেন্টকে কমপেনসেট করে, এবং গ্রাউন্ডিং-পয়েন্ট ফল্ট কারেন্টটি কমপেনসেশনের পর অবশিষ্ট ইনডাক্টিভ কারেন্ট। একটি সিঙ্গল-ফেজ গ্রাউন্ডিং ফল্ট ঘটলে, কয়েলটি ক্যাপাসিটিভ কারেন্টকে দ্রুত নির্বাপিত করে গ্রাউন্ডিং আর্ক নির্বাপিত করে, এবং ইন্টারমিটেন্ট আর্ক এবং ওভারভল্টেজ সম্পর্কিত প্রভাব কমিয়ে দেয়। ফল্টের পর সিস্টেম একটি সময়ের জন্য পরিচালনা করতে পারে, যা উচ্চ-নির্ভরযোগ্য পাওয়ার সাপ্লাই সিনারিওতে উপযোগী।

মূল বৈশিষ্ট্য:

• প্রোটেকশন এবং অপারেশন: ছোট গ্রাউন্ডিং কারেন্ট সাধারণ জিরো-সিকোয়েন্স কারেন্ট প্রোটেকশনকে সেনসিটিভ করে না, যা জটিল সিঙ্গল-ফেজ গ্রাউন্ডিং প্রোটেকশনের প্রয়োজন করে। কয়েলটি ওভার-কমপেনসেশন মোডে কাজ করতে হয়; অপারেটররা গ্রিডের পরিবর্তনের সাথে সাথে প্যারামিটার সময়মত সমন্বয় করতে হয়, যা মেইনটেনেন্সকে জটিল করে।

• কনফিগারেশন: বেশ কয়েকটি কয়েল বা একটি একক কয়েল সেটআপের সন্দর্ভে কেন্দ্রীভূত ইনস্টলেশন এড়াতে হবে যাতে কমপেনসেশন ব্যর্থ না হয়।

• উপযোগীতা এবং সীমাবদ্ধতা: বড় সিঙ্গল-ফেজ গ্রাউন্ডিং ক্যাপাসিটিভ কারেন্ট সিস্টেমে উপযোগী, যা উপকরণের থার্মাল প্রভাব কমিয়ে দেয় এবং সংক্ষিপ্ত সময়ের জন্য পাওয়ার সাপ্লাই সম্ভব করে। কিন্তু মিডিয়াম-লার্জ PV স্টেশনে রিলে প্রোটেকশন দ্রুত ফল্ট কাট করতে পারে না। তাই, MW-লেভেল এবং তার উপরের PV স্টেশন এবং 10 kV/35 kV বাসবারে এটি কম ব্যবহৃত হয়, এবং প্রাচীন আর্ক-সাপ্রেশন-কয়েল সিস্টেমগুলি রিফিট করা হয়।

১.১.২ নিউট্রাল অানগ্রাউন্ডেড

নিউট্রাল অানগ্রাউন্ডেড সিস্টেম (নন-ইফেক্টিভ গ্রাউন্ডিং) একটি সিঙ্গল-ফেজ ফল্টের সময় লাইন/উপকরণের ক্যাপাসিটিভ কুপলিং থেকে ফল্ট কারেন্ট প্রাপ্ত হয়, কোন শর্ট-সার্কিট লুপ নেই। এটি কম কারেন্ট এবং রক্ষিত ফেজ-থেকে-ফেজ ভোল্টেজের কারণে ১-২ ঘন্টা ফল্ট অপারেশন সম্ভব করে, কিন্তু আর্ক পুনরায় জ্বালার ওভারভল্টেজের ঝুঁকি রয়েছে যা উচ্চ ইনসুলেশনের প্রয়োজন করে। ছোট ক্যাপাসিটিভ কারেন্ট (যেমন, PV ইনভার্টার AC সাইড, নিউট্রাল লো ভোল্টেজ ট্রান্সফরমার) এর জন্য উপযোগী।

১.২ ইফেক্টিভ গ্রাউন্ডিং
১.২.১ নিউট্রাল সলিড গ্রাউন্ডিং

উচ্চ ফল্ট কারেন্ট, সেনসিটিভ প্রোটেকশন, কম ওভারভল্টেজ, এবং স্বল্প ইনসুলেশনের প্রয়োজন, কিন্তু অতিরিক্ত গ্রাউন্ডিং কারেন্ট এবং গুরুতর কমিউনিকেশন বিরোধের ঝুঁকি রয়েছে। সাধারণত ≥50 MW PV স্টেশনের ≥110 kV HV ট্রান্সফরমারে ব্যবহৃত হয়, যাতে নিউট্রাল আইসোলেশন সুইচ/লাইটনিং আর্স্টার থাকে যা ফ্লেক্সিবল গ্রাউন্ডিং প্রদান করে।

১.২.২ নিউট্রাল রেজিস্টর গ্রাউন্ডিং

নিউট্রাল রেজিস্টর দ্বারা ক্যাপাসিটিভ কারেন্টের চেয়ে বেশি একটি একটিভ কারেন্ট ইনজেক্ট করা হয়, যা দ্রুত ফল্ট আইসোলেশনের জন্য উচ্চ-সেনসিটিভ জিরো-সিকোয়েন্স প্রোটেকশন সম্ভব করে। সুবিধাগুলি:

• স্থিতিশীল প্যারামিটার: প্রাথমিক অপারেশনের সময় কোন সমন্বয় প্রয়োজন নেই।

• ইনসুলেশন অর্থনৈতিকতা: দ্রুত ফল্ট ক্লিয়ারেন্স থেকে কম ইনসুলেশনের প্রয়োজন।

• অ্যাপ্লিকেশন: লম্বা কেবল সিস্টেম, উচ্চ-ক্ষমতার ট্রান্সফরমার/মোটর, এবং উচ্চ ক্যাপাসিটিভ কারেন্ট সহ PV স্টেশন।

• ভোল্টেজ হায়ারার্কি:

• ≥220 kV: সলিড গ্রাউন্ডিং

• 66–110 kV: বেশিরভাগ সলিড, কিছু নন-সলিড

• 6–35 kV: বেশিরভাগ নন-সলিড, কিছু সলিড

২ গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার ক্ষমতা গণনা

MW-স্কেলের PV স্টেশনের 10/35 kV বাস (রেজিস্টর গ্রাউন্ডিং) এর জন্য, যদি নিউট্রালগুলি উত্পন্ন না হয়, তাহলে বিশেষ গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার প্রয়োজন। গণনা পদক্ষেপ:

• প্রাথমিক ভোল্টেজ: সিস্টেম বাস ভোল্টেজের সাথে মিলে যায়।

• ক্যাপাসিটিভ কারেন্ট: কেবল/অভারহেড লাইন কারেন্ট এবং সাবস্টেশন উপকরণের প্রভাব যোগ করুন।

• রেজিস্টর মান: দ্রুত জিরো-সিকোয়েন্স প্রোটেকশন সক্রিয় করতে নিশ্চিত করুন।

• ট্রান্সফরমার ক্ষমতা: গ্রাউন্ডিং রেজিস্টর রেটিং বিবেচনা করুন; যদি স্টেশন পাওয়ার হিসাবে কাজ করে, তাহলে সেকেন্ডারি লোড যোগ করুন।

৩ গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার ক্ষমতা গণনার উদাহরণ
৩.১ প্রকল্পের সারাংশ
একটি 50 MW সেন্ট্রালাইজড পিভি পাওয়ার স্টেশন যা 1340 মিটার উচ্চতায় স্থাপিত (বার্ষিক গড় ৩°C) এবং উচ্চতা বা আর্দ্রতার জন্য কোন ডিরেটিং প্রয়োজন হয় না। 50x1 MW সাব-অ্যারে নিয়ে গঠিত, DC ইনভার্ট করা হয় এবং স্থানীয়ভাবে 35 kV এ স্টেপ-আপ করা হয়। দশটি সাব-অ্যারে একটি কলেক্টর লাইন গঠন করে যা 35 kV একক-বাস সিস্টেমে ফিড করে, তারপর 110 kV (সলিডলি গ্রাউন্ডেড নিউট্রাল) এ স্টেপ-আপ করা হয়। 35 kV স্টেপ-আপ স্টেশনটি এলভি মেইন ট্রান্সফরমার, 5 টি পিভি কলেক্টর লাইন, গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার, স্টেশন সার্ভিস ট্রান্সফরমার, রিএক্টিভ কম্পেনসেশন এবং PT সার্কিট অন্তর্ভুক্ত, নিউট্রালের জন্য রেজিস্টর গ্রাউন্ডিং রয়েছে।

৩.২ গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমারের ক্ষমতা গণনা
৩.২.১ গ্রাউন্ডিং পদ্ধতি

গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমারের প্রাথমিক রেটেড ভোল্টেজ 35 kV সিস্টেম ভোল্টেজের সাথে মিলে যায়। 35 kV কলেক্টর লাইনগুলি মূলত ডিরেক্ট-বুরিয়ে কেবল (মোট 34 km), এবং 2 km অভারহেড লাইন।

• 35 kV অভারহেড কলেক্টর লাইনের জন্য সিঙ্গল-ফেজ গ্রাউন্ডিং ক্যাপাসিটিভ কারেন্ট:Ic1=3.3×U_L×L×10−3=0.231A

• 35 kV কেবল কলেক্টর লাইনের জন্য সিঙ্গল-ফেজ গ্রাউন্ডিং ক্যাপাসিটিভ কারেন্ট:Ic2=0.1×U_L×L=119A

( U_L): গ্রিড লাইন-থেকে-লাইন ভোল্টেজ (kV); L: লাইনের দৈর্ঘ্য (km))

35 kV সাবস্টেশনের ক্যাপাসিটিভ কারেন্টের 13% বৃদ্ধি হওয়ায়, PV স্টেশনের গণনা করা সিঙ্গল-ফেজ গ্রাউন্ডিং ক্যাপাসিটিভ কারেন্ট 10 A এর বেশি হয়। তাই, 35 kV বাস নিউট্রাল পয়েন্টে রেজিস্টর গ্রাউন্ডিং ব্যবহৃত হয়।

৩.২.২ গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার ক্ষমতা

গ্রাউন্ডিং রেজিস্টরের জন্য, প্রাথমিক ভোল্টেজ U_R≥21.21kV। একটি সিঙ্গল-ফেজ ফল্টের সময়, গ্রাউন্ড-ফল্ট কারেন্ট 150-500 A সেট করা হয়, তাই I_R=400A, এবং R=50.5Ω, P_R≥U_R×I_R। লো-রেজিস্টর গ্রাউন্ডিং সিস্টেমে, গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার ক্ষমতা ফল্ট কারেন্টের 1/10 হয়। একটি পৃথক স্টেশন সার্ভিস ট্রান্সফরমার থাকায়, সেকেন্ডারি লোড অবহেলা করা হয়। প্রযুক্তিগত-অর্থনৈতিক বিবেচনা, আবহাওয়া শর্ত, এবং উচ্চতা বিবেচনায়, ক্ষমতা 1000 kVA সেট করা হয়।

৪. সারাংশ

ফটোভোলটাইক সহ পুনরুৎপাদ্য শক্তির উন্নয়ন বিশ্বব্যাপী শিল্প উন্নয়ন নীতির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। নিউট্রাল গ্রাউন্ডিং পদ্ধতি পাওয়ার সিস্টেমের ডিজাইন এবং অপারেশনের উপর প্রভাব ফেলে। সিস্টেমের নিউট্রাল গ্রাউন্ডিং পদ্ধতি নির্বাচনের সময়, সিস্টেমের পাওয়ার সাপ্লাই নির্ভরযোগ্যতা, উপকরণের ইনসুলেশন স্তর, এবং রিলে প্রোটেকশন বাস্তবায়নের কাঠিন্য ইত্যাদি বিষয়গুলি বিবেচনা করা উচিত।