সামঞ্জস্যপূর্ণ সমাধান IEE-Business ফলট কারেন্ট লিমিটার (FCL) এবং একক-ফেজ অটো-রিক্লোজিং (SPAR) দক্ষিণ-পূর্ব এশীয় EHV পাওয়ার গ্রিডগুলিতে

1. পরিচিতি: গবেষণার পটভূমি এবং গুরুত্ব​
   দক্ষিণ-পূর্ব এশিয়ায় দ্রুত অর্থনৈতিক উন্নয়নের সাথে সাথে বিদ্যুৎ গ্রিডের আকার বৃদ্ধি পাচ্ছে এবং লোড বাড়ছে। এর ফলে সিস্টেমের শর্ট-সার্কিট বিদ্যুৎ সিস্টেমের বিচ্ছিন্নকরণ ক্ষমতার সীমানা প্রায় বা পার্শ্ববর্তী হয়ে যাচ্ছে, যা বিদ্যুৎ গ্রিডের পরিচালনার নিরাপত্তা এবং স্থিতিশীলতাকে গুরুতরভাবে হুমকি দিচ্ছে। একই সাথে, অতি উচ্চ ভোল্টেজ (EHV) ট্রান্সমিশন লাইনগুলি অঞ্চলগত বিদ্যুৎ সংযোগের মূল স্তম্ভ হিসেবে কাজ করে। ৭০% এরও বেশি ফল্ট এক-ফেজ গ্রাউন্ডিং ফল্ট এবং এর প্রায় ৮০% তার প্রাথমিক ফল্ট (উদাহরণস্বরূপ, বজ্রপাত, বাতাসে বহিত বিদেশী বস্তু)। এক-ফেজ স্বয়ং-পুনরায় সংযোগ (SPAR) প্রযুক্তি দ্রুত ফল্ট পরিষ্কার করার এবং বিদ্যুৎ সরবরাহ পুনরায় স্থাপনের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ পদ্ধতি, যা গ্রিডের স্থিতিশীলতা এবং নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করে।

ফল্ট কারেন্ট লিমিটার (FCLs), বিশেষ করে খরচ কম ধাতব অক্সাইড আরেস্টার (MOA)-ধরনের FCLs, শর্ট-সার্কিট বিদ্যুতের নিয়ন্ত্রণে একটি কার্যকর পদক্ষেপ এবং এগুলি ধীরে ধীরে EHV গ্রিডে প্রয়োগ করা হচ্ছে। তবে, বর্তমান গবেষণাগুলি মূলত FCLs-এর সিস্টেমের স্থানান্তরিত স্থিতিশীলতা এবং রিলে প্রোটেকশনের উপর প্রভাবের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছে, কিন্তু SPAR সফলতার হারের উপর তাদের সম্ভাব্য অনুকূল প্রভাবগুলি উপেক্ষা করেছে। এই প্রস্তাব এই গবেষণার ফাঁক পূরণ করার জন্য একটি গভীর বিশ্লেষণ পরিচালনা করে এবং FCLs এবং SPAR-এর মধ্যে সাক্ষাতকারের একটি সেট সহকারী নিয়ন্ত্রণ রणনীতি প্রস্তাব করে, যা দক্ষিণ-পূর্ব এশীয় বিদ্যুৎ গ্রিডের জন্য উপযোগী। এই রণনীতিগুলি বিদ্যুৎ সীমাবদ্ধতা এবং নিরাপদ বিদ্যুৎ সরবরাহ উভয়ই নিশ্চিত করে।

​১. ধাতব অক্সাইড আরেস্টার-ধরনের FCL-এর কাজের নীতি​
এই ধরনের FCL মূলত নিম্নলিখিত উপাদানগুলি দ্বারা গঠিত, যারা "স্বাভাবিক পরিচালনার সময় নিম্ন প্রতিরোধ এবং ফল্টের সময় উচ্চ প্রতিরোধ" এই মূল ফাংশনটি প্রদান করার জন্য সমন্বিতভাবে কাজ করে:

কাজের প্রক্রিয়া: সিস্টেমের স্বাভাবিক পরিচালনার সময়, Lf এবং Cf ধ্বনিত → FCL-এর প্রতিরোধ প্রায় শূন্য → বিদ্যুৎ প্রবাহে কোন প্রভাব নেই। যখন শর্ট-সার্কিট ফল্ট ঘটে, তখন MOA দ্রুত ক্রিয়া করে Cf-কে শর্ট-সার্কিট করে → সীমাবদ্ধ রিঅ্যাক্টর L সিস্টেমে প্রবেশ করে শর্ট-সার্কিট বিদ্যুৎ নিয়ন্ত্রণ করে → ট্রিগার গ্যাপ বিঘ্নিত হয় এবং বাইপাস সুইচ K-কে বন্ধ করার জন্য সিগন্যাল পাঠায় → K বন্ধ হলে, এটি বিদ্যুৎ ভাগ করে MOA-কে রক্ষা করে।

​২. সমস্যা বিশ্লেষণ: FCL-এর দ্বিতীয় আর্ক বিদ্যুৎ এবং SPAR-এর উপর অনুকূল প্রভাব​
দ্বিতীয় আর্ক বিদ্যুৎ হল ফল্ট-ফেজ সার্কিট ব্রেকার খোলার সময় SPAR পরিচালনার সময় ফল্ট বিন্দুটি বজায় রাখার জন্য স্বাস্থ্যকর ফেজগুলি থেকে তড়িৎচৌম্বক এবং তড়িৎস্থিতিক সংযোগের মাধ্যমে সমর্থিত বিদ্যুৎ। এই বিদ্যুতের পরিমাণ এবং বৈশিষ্ট্য ফল্ট আর্ক নিজেই নির্বাপিত হতে পারে কিনা তা নির্ধারণ করে, যা SPAR-এর সফলতার জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

সিমুলেশন বিশ্লেষণ (EMTP-এর উপর ভিত্তি করে, মডেল প্যারামিটারগুলি দক্ষিণ চীনের ৫০০ kV সিস্টেমের উপর ভিত্তি করে) দেখায় যে, FCL ইনস্টল করা নতুন সমস্যা আনতে পারে:

• বাইপাস সুইচ (K) সময়ের প্রভাব: যদি সার্কিট ব্রেকার ট্রিপ হওয়ার সময় বাইপাস সুইচ K খোলা থাকে, তাহলে দ্বিতীয় আর্ক বিদ্যুতের একটি উপাদান বড় আকারের (২২৫ A পর্যন্ত), ধীর বিলুপ্তি এবং খুব কম কম্পাঙ্ক (প্রায় ৩–৩.২৫ Hz) হবে। এই কম কম্পাঙ্ক উপাদানটি বিদ্যুতের শূন্য পারগমন সংখ্যাকে বিশেষভাবে হ্রাস করে, যা আর্ক নিজেই নির্বাপিত হওয়াকে কঠিন করে এবং SPAR-এর সফলতার হারকে উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে।
• আর্ক পথ রোধ (Rg) এর প্রভাব: যখন ফল্ট বিন্দুতে ট্রানজিশন রোধ বড় (উদাহরণস্বরূপ, ৩০০ Ω), তখন শর্ট-সার্কিট বিদ্যুৎ ছোট, যা লাইন শেষের FCL-এর সক্রিয় হওয়ার (MOA কার্যকর ভোল্টেজ পৌঁছায় না) প্রতিরোধ করতে পারে। এই ক্ষেত্রে, Cf শর্ট-সার্কিট থাকে না এবং লাইন শান্ট রিঅ্যাক্টরের সাথে একটি কম কম্পাঙ্ক দোলন সার্কিট গঠন করে, যা আর্ক নির্বাপনের জন্য অনুকূল নয়।

​৩. মেকানিজম পর্যবেক্ষণ: কম কম্পাঙ্ক উপাদানের উৎস​
সমতুল্য প্রতিরোধ নেটওয়ার্ক এবং লাপ্লাস ট্রান্সফর্ম ব্যবহার করে তাত্ত্বিক বিশ্লেষণ কম কম্পাঙ্ক উপাদানের পেছনের মেকানিজম প্রকাশ করে:
মূল কারণ হল FCL-এর ক্যাপাসিটর Cf। সার্কিট ব্রেকার ট্রিপ হওয়ার পর এবং ফল্ট-ফেজ বিচ্ছিন্ন হওয়ার পর, Cf-এ সঞ্চিত শক্তি শান্ট রিঅ্যাক্টর এবং ফল্ট বিন্দু আর্ক রোধ দিয়ে বিসর্জন করে। এই বিসর্জন সার্কিট একটি কম কম্পাঙ্ক দোলন সার্কিট গঠন করে, যার দোলন কম্পাঙ্ক (প্রায় ৩ Hz) মূলত Cf এবং লাইন শান্ট রিঅ্যাক্টর প্যারামিটারগুলি দ্বারা নির্ধারিত হয়, ফল্ট স্থানের উপর বড় কিছু নির্ভর করে না। এই কম কম্পাঙ্ক দোলন শুধুমাত্র বাইপাস সুইচ K বন্ধ থাকলে, Cf-কে পুরোপুরি শর্ট-সার্কিট করে বিলুপ্ত হয়।

​৪. মূল সমাধান: FCL এবং SPAR-এর জন্য সময় সমন্বয় রণনীতি​
FCL-এর দ্বারা বিদ্যুৎ সীমাবদ্ধ করার জন্য এবং SPAR-এর উপর কোন প্রভাব না পড়ার জন্য, এই প্রস্তাব নিম্নলিখিত সুনির্দিষ্ট সময় সমন্বয় রণনীতি প্রস্তাব করে, যার মোট সময় ০.৬৬–০.৭৩ সেকেন্ডের মধ্যে নিয়ন্ত্রিত করা হয়:

রণনীতির মূল: রিলে প্রোটেকশন থেকে সার্কিট ব্রেকার ট্রিপ সিগন্যালকে বাইপাস সুইচ K-কে দ্রুত বলপূর্বক বন্ধ করার জন্য একটি আদেশ হিসেবে ব্যবহার করা হয় এবং দ্বিতীয় আর্ক পুড়ানোর সময় (প্রায় ০.২ সেকেন্ড) পুরোপুরি বন্ধ রাখা হয়। এটি ক্যাপাসিটর Cf-কে পুরোপুরি শর্ট-সার্কিট করে, দ্বিতীয় আর্ক বিদ্যুতের কম কম্পাঙ্ক দোলন উপাদানটি পুরোপুরি বিলুপ্ত করে এবং আর্ক নিজেই নির্বাপিত হওয়ার জন্য অনুকূল পরিস্থিতি তৈরি করে।

​৫. পরিকল্পনার কার্যকারিতা এবং সুবিধা​
EMTP সিমুলেশন যাচাই করে যে, এই সময় সমন্বয় রণনীতি নিম্নলিখিত লক্ষ্য অর্জন করে:

1. কম কম্পাঙ্ক হারমোনি