কেন ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারগুলি মাঝারি-ভোল্টেজ পাওয়ার সিস্টেমে পছন্দের সুইচিং ডিভাইস?

কেন ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারগুলি মাঝারি-ভোল্টেজ পাওয়ার সিস্টেমে পছন্দের সুইচিং ডিভাইস?

ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার বিশ্বব্যাপী বৈদ্যুতিক বিতরণ নেটওয়ার্কগুলিতে মাঝারি-ভোল্টেজ স্যুইচিং এবং সুরক্ষার জন্য প্রভাবশালী প্রযুক্তি হয়ে উঠেছে। 1920-এর দশকে একটি বিশেষ ল্যাবরেটরি ধারণা থেকে 6 kV থেকে 36 kV অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আদর্শ সমাধানে তাদের উত্থান আজ উচ্চতর আর্ক-নিভিং কর্মক্ষমতা, ন্যূনতম রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজনীয়তা এবং তাদের প্রতিস্থাপিত তেল ও গ্যাস বিকল্পগুলির তুলনায় পরিবেশগত সুবিধার সংমিশ্রণকে প্রতিফলিত করে। বৈদ্যুতিক প্রকৌশলী, ফ্যাসিলিটি ম্যানেজার এবং ইউটিলিটি প্ল্যানারদের জন্য শিল্প প্ল্যান্ট, সাবস্টেশন এবং বাণিজ্যিক ভবনগুলির জন্য সুইচগিয়ার নির্দিষ্ট করে, ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারগুলি কীভাবে কাজ করে — এবং কেন তারা তাদের ভোল্টেজ শ্রেণিতে বিকল্পগুলিকে ছাড়িয়ে যায় — তা বোঝার জন্য উপযুক্ত সরঞ্জামের সিদ্ধান্ত নেওয়া অপরিহার্য।

কিভাবে ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার আর্কস নিভিয়ে দেয়

একটি ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের অপারেটিং নীতি উচ্চ ভ্যাকুয়াম পরিবেশের ব্যতিক্রমী অস্তরক শক্তির উপর কেন্দ্র করে। ব্রেকারের ভিতরে, প্রতিটি ফেজ একটি সিল করা ভ্যাকুয়াম ইন্টারপ্টার দ্বারা সুরক্ষিত থাকে — একটি নলাকার খাম, সাধারণত সিরামিক বা কাচ থেকে ধাতু নির্মাণের তৈরি, 10⁻³ Pa এর নিচে অভ্যন্তরীণ চাপে রক্ষণাবেক্ষণ করা হয়। যখন ব্রেকারটি লোড বা ত্রুটির অবস্থার অধীনে খোলে, তখন এই দুটি পৃথককারী চেবারকু যোগাযোগের মধ্যে একটি চাপ টানা হয়।

বায়ু বা তেলের আর্কগুলির বিপরীতে, যা আশেপাশের মাধ্যমকে আয়নাইজ করে নিজেদেরকে টিকিয়ে রাখে, একটি ভ্যাকুয়াম আর্ক সম্পূর্ণরূপে বিদ্যমান থাকে যা যোগাযোগের পৃষ্ঠ থেকে বাষ্পীভূত ধাতব বাষ্পে থাকে। এই বাষ্প - যোগাযোগ উপাদান থেকে উত্পাদিত, সাধারণত তামা-ক্রোমিয়াম খাদ - আর্কিং সময়কালে ফাঁক জুড়ে বর্তমান সঞ্চালন করে। যখন বিকল্প স্রোত তার প্রাকৃতিক শূন্য ক্রসিংয়ের মধ্য দিয়ে যায়, তখন চাপটি নিভে যায় কারণ ধাতব বাষ্প দ্রুত যোগাযোগের পৃষ্ঠে ঘনীভূত হয়ে পুনরায় ইগনিশন বজায় রাখার জন্য কোনো গ্যাসীয় মাধ্যমের অনুপস্থিতিতে ফিরে আসে। ভ্যাকুয়ামে পুনঃসংযোগের সময়টি মাইক্রোসেকেন্ডে পরিমাপ করা হয়, যে কোনও গ্যাস বা তরল অস্তরক থেকে অনেক দ্রুত, যা ব্রেকারকে পরিচিতিগুলি আলাদা করার পরে প্রথম বা দ্বিতীয় কারেন্ট শূন্যে ফল্ট স্রোতকে বাধা দিতে দেয়। এই গতিই ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারদের তাদের কমপ্যাক্ট শারীরিক আকারের তুলনায় তাদের ব্যতিক্রমী শর্ট-সার্কিট বাধা সৃষ্টিকারী কর্মক্ষমতা দেয়।

ভ্যাকুয়াম ইন্টারপ্টার নির্মাণ

ভ্যাকুয়াম ইন্টারপ্টার হল ব্রেকার অ্যাসেম্বলিতে সবচেয়ে প্রযুক্তিগতভাবে পরিমার্জিত উপাদান। এটির নির্মাণে অবশ্যই একটি অতি-উচ্চ ভ্যাকুয়াম সীল বজায় রাখতে হবে পুরো 20 থেকে 30 বছরের পরিষেবা জীবনের জন্য সিল করা চেম্বারে কোনও রক্ষণাবেক্ষণ অ্যাক্সেস ছাড়াই৷ খামটি 800°C এর বেশি তাপমাত্রায় নিয়ন্ত্রিত বায়ুমণ্ডলীয় চুল্লিগুলিতে ব্রেজিং দ্বারা যুক্ত সিরামিক এবং ধাতব শেষ ক্যাপগুলির সংমিশ্রণ ব্যবহার করে, বারবার যোগাযোগের অপারেশনের যান্ত্রিক চাপ সহ্য করতে সক্ষম হারমেটিক সীল তৈরি করে এবং ত্রুটি বর্তমান বাধার ঘটনাগুলির তাপীয় সাইক্লিং।

ইন্টারপ্টারের অভ্যন্তরে যোগাযোগের জ্যামিতিটি বাধার সময় চাপের আচরণ পরিচালনা করার জন্য ইঞ্জিনিয়ার করা হয়েছে। দুটি প্রধান যোগাযোগ ডিজাইন অনুশীলনে ব্যবহৃত হয়: অক্ষীয় চৌম্বক ক্ষেত্র (AMF) যোগাযোগ এবং রেডিয়াল চৌম্বক ক্ষেত্র (RMF) যোগাযোগ। AMF পরিচিতিগুলি আর্ক কলামের সমান্তরাল একটি চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করতে যোগাযোগের মুখের পিছনে একটি কুণ্ডলী জ্যামিতি ব্যবহার করে, যা যোগাযোগের পৃষ্ঠ জুড়ে আর্ককে ছড়িয়ে দেয়, যে কোনও একক বিন্দুতে ঘনীভূত ক্ষয় রোধ করে এবং যোগাযোগ পরিষেবা জীবনকে সর্বাধিক করে তোলে। RMF পরিচিতিগুলি একটি সর্পিল স্লট জ্যামিতি ব্যবহার করে যা একটি তির্যক ক্ষেত্র তৈরি করে, যার ফলে চাপটি যোগাযোগের পরিধির চারপাশে দ্রুত ঘোরে — এছাড়াও তাপীয় লোডিং বিতরণ করে এবং যোগাযোগের জীবনকে প্রসারিত করে। উভয় ডিজাইনই যোগাযোগের ক্ষয় প্রতিস্থাপনের থ্রেশহোল্ডে পৌঁছানোর আগে একই ইন্টারপ্টারকে তার পরিষেবা জীবনের বহু শত বার রেট করা শর্ট-সার্কিট স্রোতকে বাধা দেওয়ার অনুমতি দেয়।

মূল প্রযুক্তিগত পরামিতি এবং রেটিং

ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারগুলি IEC 62271-100 এবং ANSI/IEEE C37 স্ট্যান্ডার্ডে সংজ্ঞায়িত প্রমিত প্যারামিটারগুলির একটি সেটের বিপরীতে নির্দিষ্ট করা হয়েছে। সঠিক প্রয়োগ এবং সংগ্রহের জন্য এই পরামিতিগুলি বোঝা প্রয়োজন। নীচের সারণীটি প্রধান রেটিংগুলিকে সংক্ষিপ্ত করে:

যান্ত্রিক ধৈর্যের শ্রেণীবিভাগ বিশেষ করে ঘন ঘন স্যুইচিং অপারেশন, যেমন মোটর ফিডার, ক্যাপাসিটর ব্যাঙ্ক স্যুইচিং, বা আর্ক ফার্নেস ডিউটি জড়িত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য তাৎপর্যপূর্ণ। 30,000 যান্ত্রিক ক্রিয়াকলাপের জন্য রেট করা ক্লাস M2 ব্রেকারগুলি এই হাই-সাইকেল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে নির্দিষ্ট করা হয়েছে, যখন ক্লাস M1 ব্রেকারগুলি স্ট্যান্ডার্ড ডিস্ট্রিবিউশন এবং সুরক্ষা দায়িত্বের জন্য পর্যাপ্ত যেখানে ব্রেকার সাধারণ পরিষেবাতে বছরে মাত্র কয়েকবার কাজ করে।

তেল এবং SF₆ সার্কিট ব্রেকারগুলির উপর সুবিধা

মাঝারি-ভোল্টেজ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে বাল্ক অয়েল সার্কিট ব্রেকার এবং ন্যূনতম তেল সার্কিট ব্রেকার থেকে ভ্যাকুয়াম প্রযুক্তিতে রূপান্তরটি অপারেশনাল এবং পরিবেশগত সুবিধার একটি সুস্পষ্ট সেট দ্বারা চালিত হয়েছিল। তেল ব্রেকারগুলি দাহ্য অস্তরক মাধ্যম থেকে অন্তর্নিহিত আগুন এবং বিস্ফোরণের ঝুঁকি বহন করে, পর্যায়ক্রমিক তেলের নমুনা এবং প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন হয় এবং বাধাদানকারী চেম্বারের ভিতরে কার্বন জমা এবং স্লাজ তৈরি করে যা নিয়মিত পরিষ্কারের প্রয়োজন হয়। ভ্যাকুয়াম ব্রেকারগুলি এই উদ্বেগগুলি সম্পূর্ণরূপে দূর করে — সিল করা বাধাটিতে কোনও দাহ্য বা বিষাক্ত উপাদান থাকে না এবং ভিতরে থাকা পরিচিতিগুলিকে ব্রেকারের পরিষেবা জীবনে কখনই অ্যাক্সেস বা পরিষ্কার করার প্রয়োজন হয় না।

SF₆ (সালফার হেক্সাফ্লোরাইড) গ্যাস সার্কিট ব্রেকারগুলি উচ্চ ভোল্টেজ স্তরে এবং সুইচগিয়ারে চমৎকার কার্যক্ষমতা প্রদান করে যার জন্য খুব কমপ্যাক্ট ব্যাঘাত সৃষ্টিকারী জ্যামিতির প্রয়োজন হয়, কিন্তু SF₆ হল একটি শক্তিশালী গ্রীনহাউস গ্যাস যার বৈশ্বিক উষ্ণায়নের সম্ভাবনা প্রায় 23,500 গুণ বেশি CO100-বছরে। SF₆ নির্গমনের উপর নিয়ন্ত্রক চাপ ইউরোপীয় ইউনিয়ন এবং অন্যান্য বিচারব্যবস্থায় উল্লেখযোগ্যভাবে তীব্র হয়েছে, 2020-এর দশকের শেষের দিকে ফেজডাউন সময়সূচীর ব্যবহার হ্রাস করা বাধ্যতামূলক। মাঝারি ভোল্টেজের স্তরে যেখানে ভ্যাকুয়াম প্রযুক্তি সমানভাবে ভাল কাজ করে, ভ্যাকুয়াম ইন্টারপ্টারের পরিবেশগত সুবিধা — যেটিতে শূন্য গ্রীনহাউস গ্যাস রয়েছে — এখন নতুন ইনস্টলেশন এবং প্রতিস্থাপন প্রকল্পগুলির জন্য সুইচগিয়ার স্পেসিফিকেশনের একটি নির্ধারক ফ্যাক্টর।

পাওয়ার ডিস্ট্রিবিউশন নেটওয়ার্কে সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন

ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার উভয় ইউটিলিটি এবং শিল্প প্রসঙ্গে মাঝারি-ভোল্টেজ বিতরণ সরঞ্জামের সম্পূর্ণ পরিসীমা জুড়ে প্রয়োগ করা হয়। তাদের বহুমুখিতা তাদের ভোল্টেজ এবং বর্তমান রেটিং দ্বারা আচ্ছাদিত বিস্তৃত অপারেটিং পরিসরকে প্রতিফলিত করে:

• প্রাথমিক বিতরণ সাবস্টেশন: ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার serve as the incoming feeder breakers and bus section breakers in 11 kV, 22 kV, and 33 kV substations, providing protection and isolation for transformer feeders and outgoing distribution circuits.
• শিল্প কারখানা এমভি সুইচগিয়ার: পেট্রোকেমিক্যাল, মাইনিং, সিমেন্ট, স্টিল এবং পেপার প্ল্যান্টে, ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার 6 কেভি, 10 কেভি এবং 11 কেভি সুইচবোর্ডে উচ্চ-ভোল্টেজ মোটর ফিডার, ট্রান্সফরমার প্রাইমারী এবং বাস টাই রক্ষা করে।
• মোটর শুরু এবং স্যুইচিং: 1 মেগাওয়াটের উপরে বড় মোটরগুলির জন্য, ভ্যাকুয়াম ব্রেকারগুলি সরাসরি-অন-লাইন বা সফ্ট-স্টার্ট কনফিগারেশনের জন্য সুইচিং ডিভাইস সরবরাহ করে, শুরুতে উচ্চ ইনরাশ স্রোত পরিচালনা করে এবং মোটরের অপারেটিং লাইফের উপর পুনরাবৃত্তিমূলক সুইচিং চক্রগুলি পরিচালনা করে।
• ক্যাপাসিটর ব্যাঙ্ক স্যুইচিং: প্রতিক্রিয়াশীল পাওয়ার ক্ষতিপূরণ ব্যাঙ্কগুলি শুল্ক পরিবর্তনের জন্য ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার ব্যবহার করে, উচ্চ ক্ষণস্থায়ী ইনরাশ স্রোত এবং ক্যাপাসিটর এনার্জাইজেশন জড়িত পুনরাবৃত্তিমূলক সুইচিং চক্রগুলি পরিচালনা করার প্রযুক্তির ক্ষমতার সুবিধা গ্রহণ করে।
• নবায়নযোগ্য শক্তি সংগ্রাহক সাবস্টেশন: উইন্ড ফার্ম এবং সোলার পার্ক কালেক্টর সাবস্টেশন 11 কেভি থেকে 33 কেভি ফিডারগুলিতে ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার ব্যবহার করে যা টারবাইন ট্রান্সফরমার এবং ইনভার্টার ট্রান্সফরমারগুলিকে প্রধান কালেক্টর বাসের সাথে সংযুক্ত করে।

রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজনীয়তা এবং অবস্থা পর্যবেক্ষণ

ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারগুলির সবচেয়ে কার্যকরীভাবে উল্লেখযোগ্য সুবিধাগুলির মধ্যে একটি হল পূর্বের প্রযুক্তিগুলির তুলনায় তাদের ন্যূনতম রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজনীয়তা। সিল করা ভ্যাকুয়াম ইন্টারপ্টারকে তার পরিষেবা জীবন জুড়ে কোনও রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন নেই — পরীক্ষা করার জন্য কোনও অস্তরক তরল নেই, নিরীক্ষণ করার জন্য কোনও গ্যাসের চাপ নেই এবং বাধা দেওয়ার চেম্বার থেকে পরিষ্কার করার জন্য কোনও কার্বন জমা নেই। রুটিন রক্ষণাবেক্ষণ যান্ত্রিক ড্রাইভ প্রক্রিয়ার উপর ফোকাস করে: বসন্ত শক্তি সঞ্চয় করার সিস্টেমগুলি পরীক্ষা করা, প্রস্তুতকারকের সময়সূচী অনুযায়ী অপারেটিং লিঙ্কেজ লুব্রিকেট করা, পরোক্ষ পরিমাপের মাধ্যমে যোগাযোগের চাপ যাচাই করা এবং বন্ধ এবং খোলা কয়েলগুলির অপারেটিং সময় পরীক্ষা করা।

একটি ভ্যাকুয়াম-নির্দিষ্ট রক্ষণাবেক্ষণ পরামিতি হল সিল করা বাধার মধ্যে যোগাযোগের ক্ষয়। প্রতিটি ত্রুটি বিঘ্নের ঘটনা যোগাযোগের পৃষ্ঠ থেকে অল্প পরিমাণে উপাদান ক্ষয় করে, এবং সংজ্ঞায়িত সংখ্যক শর্ট-সার্কিট বাধার পরে — নির্মাতার দ্বারা বৈদ্যুতিক সহনশীলতা রেটিং হিসাবে নির্দিষ্ট করা হয়, সাধারণত রেট করা শর্ট-সার্কিট কারেন্টে অনেকগুলি অপারেশন হিসাবে প্রকাশ করা হয় — যোগাযোগের ব্যবধান নকশা সীমা ছাড়িয়ে যেতে পারে। নির্মাতারা ইন্টারপ্টার সমাবেশে যোগাযোগ পরিধান সূচক সরবরাহ করে যা রক্ষণাবেক্ষণ কর্মীদের সিল করা চেম্বারটি না খুলেই অবশিষ্ট যোগাযোগের জীবন যাচাই করতে দেয়। যখন সূচকটি প্রতিস্থাপনের থ্রেশহোল্ডে পৌঁছায়, তখন ইন্টারপ্টারটি মেরামত করার পরিবর্তে একটি সম্পূর্ণ সিল করা ইউনিট হিসাবে বিনিময় করা হয়।

ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার নির্দিষ্ট করার জন্য নির্বাচনের মানদণ্ড

একটি প্রদত্ত অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সঠিক ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার নির্দিষ্ট করার জন্য নিশ্চিত করা প্রয়োজন যে রেট করা পরামিতিগুলি যথাযথ মার্জিন সহ সিস্টেমের প্রয়োজনীয়তা অতিক্রম করেছে এবং যান্ত্রিক এবং বৈদ্যুতিক সহনশীলতা ক্লাসগুলি প্রত্যাশিত অপারেটিং দায়িত্বের সাথে মেলে৷ নিম্নলিখিত চেকলিস্ট মূল নির্বাচন ভেরিয়েবলগুলিকে কভার করে:

• সিস্টেম ভোল্টেজ: যেকোন ভোল্টেজ বৃদ্ধির অবস্থা সহ সর্বাধিক সিস্টেম ভোল্টেজের উপরে বা তার উপরে রেটযুক্ত ভোল্টেজ সহ একটি ব্রেকার নির্বাচন করুন। ইনসুলেশন সমন্বয় প্রভাব নিশ্চিত না করে একটি খরচ পরিমাপ হিসাবে একটি উচ্চ-ভোল্টেজ ব্রেকারকে কম করবেন না।
• সর্বাধিক ত্রুটি বর্তমান: রেট করা শর্ট-সার্কিট ব্রেকিং কারেন্ট অবশ্যই ইনস্টলেশন পয়েন্টে সর্বাধিক সম্ভাব্য ফল্ট কারেন্টকে অতিক্রম করতে হবে, আপস্ট্রিম সোর্স প্রতিবন্ধকতা এবং ট্রান্সফরমার রেটিং থেকে গণনা করা হয়। আপস্ট্রিম সুরক্ষা ডিভাইসগুলির সাথে সমন্বয়ও অবশ্যই যাচাই করা উচিত।
• ক্রমাগত স্রোত: রেট করা স্বাভাবিক কারেন্ট অবশ্যই স্বাভাবিক এবং জরুরী অপারেটিং অবস্থার প্রত্যাশিত সর্বাধিক লোড কারেন্টকে অতিক্রম করতে হবে, যেকোন পরিকল্পিত ভবিষ্যতের লোড বৃদ্ধি সহ।
• অপারেটিং দায়িত্ব: মোটর ফিডার, ক্যাপাসিটর স্যুইচিং বা আর্ক ফার্নেস অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, লোডের নির্দিষ্ট কারেন্ট এবং পাওয়ার ফ্যাক্টরের জন্য ব্রেকারের রেট করা বৈদ্যুতিক সহনশীলতা নিশ্চিত করুন এবং অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি স্ট্যান্ডার্ড ডিস্ট্রিবিউশন ডিউটি অতিক্রম করলে ক্লাস M2 যান্ত্রিক সহনশীলতা নির্বাচন করুন।
• মান সম্মতি: যাচাই করুন যে ব্রেকারটি IEC 62271-100 বা বাজারের জন্য প্রযোজ্য ANSI/IEEE স্ট্যান্ডার্ডে টাইপ-পরীক্ষিত হয়েছে, সংগ্রহের যোগ্যতার সময় পর্যালোচনার জন্য পরীক্ষার শংসাপত্রগুলি উপলব্ধ।

ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারগুলি মাঝারি-ভোল্টেজ পাওয়ার ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের সবচেয়ে পরিপক্ক এবং ভাল-প্রমাণিত প্রযুক্তিগুলির একটি প্রতিনিধিত্ব করে। তাদের দ্রুত, নির্ভরযোগ্য চাপ বাধা, পরিবেশগত পরিচ্ছন্নতা, কম রক্ষণাবেক্ষণের বোঝা, এবং ফিল্ড সার্ভিসে প্রমাণিত দীর্ঘায়ুর সংমিশ্রণ তাদের বিশ্বব্যাপী নতুন মাঝারি-ভোল্টেজ সুইচগিয়ার ইনস্টলেশনের বিশাল সংখ্যাগরিষ্ঠের জন্য ডিফল্ট স্পেসিফিকেশন করে তুলেছে - এমন একটি অবস্থান যা তারা আরও একত্রিত করতে পারে SF$-এর $ ₆ $-এর ওপরে বিকল্প চাপের উপর।