হাই ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকার এবং আইসোলেটিং সুইচের মধ্যে পার্থক্য কী?

উচ্চ ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকার (বা উচ্চ ভোল্টেজ সুইচ) হলো সাবস্টেশনের প্রধান বিদ্যুৎ নিয়ন্ত্রণ সরঞ্জাম, যার আর্ক নির্বাপণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে। সিস্টেম যখন স্বাভাবিকভাবে কাজ করে, তখন এটি নো-লোড এবং লোড উভয় অবস্থাতেই লাইন এবং বিভিন্ন বৈদ্যুতিক সরঞ্জামের বিদ্যুৎ সংযোগ বিচ্ছিন্ন করে দিতে পারে। সিস্টেমে কোনো ত্রুটি ঘটলে, এটি এবং রিলে সুরক্ষা ব্যবস্থা দ্রুত ত্রুটিপূর্ণ বিদ্যুৎ প্রবাহ বিচ্ছিন্ন করে দুর্ঘটনার পরিধি বিস্তার রোধ করে।

ডিসকানেকশন সুইচে কোনো আর্ক নির্বাপক যন্ত্র থাকে না। যদিও নিয়মাবলীতে বলা আছে যে লোড কারেন্ট ৫ অ্যাম্পিয়ারের কম হলে এটি চালানো যেতে পারে, তবে সাধারণত লোড থাকা অবস্থায় এটি চালানো হয় না। তবে, ডিসকানেকশন সুইচের গঠন সরল এবং এর বাহ্যিক রূপ দেখেই এক নজরে এর কার্যরত অবস্থা বোঝা যায়। রক্ষণাবেক্ষণের সময় একটি সুস্পষ্ট সংযোগ বিচ্ছিন্ন করার স্থান থাকে।

ব্যবহৃত সার্কিট ব্রেকারকে “সুইচ” বলা হয়, ব্যবহৃত ডিসকানেক্টিং সুইচকে “নাইফ ব্রেক” বলা হয়, এই দুটি প্রায়শই একত্রে ব্যবহৃত হয়। হাই ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকার এবং ডিসকানেক্টিং সুইচের মধ্যে পার্থক্যগুলো নিম্নরূপ:

১) উচ্চ ভোল্টেজ লোড সুইচ লোডের সাথে বিচ্ছিন্ন হতে পারে, এতে স্বয়ংক্রিয়ভাবে আর্ক নির্বাপণের কার্যকারিতা রয়েছে, কিন্তু এর বিচ্ছিন্ন করার ক্ষমতা খুবই কম ও সীমিত।

২) উচ্চ ভোল্টেজ সংযোগ বিচ্ছিন্নকারী সুইচে সাধারণত লোড ব্রেকিং থাকে না, এতে কোনো আর্ক কভার কাঠামোও নেই। এমন উচ্চ ভোল্টেজ সংযোগ বিচ্ছিন্নকারী সুইচও আছে যা লোড বিচ্ছিন্ন করতে পারে, কিন্তু এর গঠন লোড সুইচের থেকে ভিন্ন এবং তুলনামূলকভাবে সরল।

৩) হাই ভোল্টেজ লোড সুইচ এবং হাই ভোল্টেজ ডিসকানেক্টিং সুইচ একটি সুস্পষ্ট ব্রেকিং পয়েন্ট গঠন করতে পারে। বেশিরভাগ হাই ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকারে আইসোলেশন ফাংশন থাকে না, এবং অল্প কিছু হাই ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকারে আইসোলেশন ফাংশন থাকে।

৪) উচ্চ ভোল্টেজ সংযোগ বিচ্ছিন্নকারী সুইচে কোনো সুরক্ষা ব্যবস্থা থাকে না, উচ্চ ভোল্টেজ লোড সুইচের সুরক্ষা সাধারণত ফিউজ সুরক্ষা হয়ে থাকে, যা কেবল দ্রুত সংযোগ বিচ্ছিন্ন হওয়া এবং অতিরিক্ত কারেন্ট প্রতিরোধ করে।

৫) উৎপাদন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে উচ্চ ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকারের ব্রেকিং ক্ষমতা অনেক বেশি হতে পারে। সুরক্ষার জন্য এটি প্রধানত সেকেন্ডারি সরঞ্জামসহ কারেন্ট ট্রান্সফরমারের উপর নির্ভর করে। এতে শর্ট সার্কিট সুরক্ষা, ওভারলোড সুরক্ষা, লিকেজ সুরক্ষা এবং অন্যান্য কার্যকারিতা থাকতে পারে।

সুইচ অপারেটিং পদ্ধতির শ্রেণিবিন্যাস

১. সুইচ অপারেটিং মেকানিজমের শ্রেণিবিন্যাস

বর্তমানে আমরা যে সুইচ দেখি তা সাধারণত কয়েকটি ভাগে বিভক্ত: বেশি তেলযুক্ত (পুরানো মডেল, যা এখন প্রায় দেখাই যায় না), কম তেলযুক্ত (কিছু ব্যবহারকারী স্টেশনে এখনও আছে), এসএফ৬ (SF6), ভ্যাকুয়াম, জিআইএস (GIS) (সংযুক্ত বৈদ্যুতিক সরঞ্জাম) এবং অন্যান্য। এই সবই মূলত সুইচের আর্কিং বা আর্ক তৈরির মাধ্যমকে কেন্দ্র করে। আমাদের জন্য দ্বিতীয় এবং ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত বিষয়টি হলো সুইচের কার্যপ্রণালী।

কার্যপ্রণালীর ধরণকে কয়েকটি ভাগে ভাগ করা যায়: তড়িৎচুম্বকীয় পরিচালন কার্যপ্রণালী (তুলনামূলকভাবে পুরোনো, সাধারণত তেলযুক্ত বা তেলবিহীন সার্কিট ব্রেকারে এটি ব্যবহৃত হয়); স্প্রিং পরিচালন কার্যপ্রণালী (বর্তমানে সবচেয়ে প্রচলিত, সাধারণত SF6, ভ্যাকুয়াম, GIS-এ এই কার্যপ্রণালী ব্যবহৃত হয়); এবং ABB সম্প্রতি পার্মানেন্ট ম্যাগনেট অপারেটরের একটি নতুন ধরন চালু করেছে (যেমন VM1 ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার)।

২. তড়িৎচুম্বকীয় পরিচালন ব্যবস্থা

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক কার্যপ্রণালীটি ট্রিপ স্প্রিংকে বন্ধ করতে ও চাপ দিতে, ক্লোজিং কয়েলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত ক্লোজিং কারেন্ট দ্বারা উৎপন্ন ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সাকশনের উপর সম্পূর্ণরূপে নির্ভর করে। ট্রিপটি মূলত ট্রিপ স্প্রিংয়ের শক্তি সরবরাহের উপর নির্ভর করে।

সুতরাং, এই ধরনের কার্যপ্রণালীর ট্রিপ কারেন্ট কম, কিন্তু ক্লোজিং কারেন্ট খুব বেশি, যা এক মুহূর্তে ১০০ অ্যাম্পিয়ারেরও বেশি হতে পারে।

এই কারণেই বাস নিয়ন্ত্রণ করার জন্য সাবস্টেশনের ডিসি সিস্টেমে বাসটি খোলা এবং বন্ধ করা উচিত। ক্লোজিং মাদারবোর্ডটি বন্ধ করার জন্য প্রয়োজনীয় পাওয়ার সরবরাহ করে এবং কন্ট্রোল মাদারবোর্ডটি কন্ট্রোল লুপে পাওয়ার সরবরাহ করে।

ক্লোজিং বাসটি সরাসরি ব্যাটারি প্যাকের সাথে সংযুক্ত থাকে, ক্লোজিং ভোল্টেজ হলো ব্যাটারি প্যাকের ভোল্টেজ (সাধারণত প্রায় ২৪০V), ক্লোজিংয়ের সময় একটি বড় কারেন্ট সরবরাহ করার জন্য ব্যাটারি ডিসচার্জ প্রভাব ব্যবহার করা হয়, এবং ক্লোজিংয়ের সময় ভোল্টেজ খুব দ্রুত পরিবর্তিত হয়। আর কন্ট্রোল বাসটি সিলিকন চেইন স্টেপ-ডাউন এবং মাদারের মাধ্যমে একসাথে সংযুক্ত থাকে (সাধারণত ২২০V-এ নিয়ন্ত্রিত), ক্লোজিং কন্ট্রোল বাস ভোল্টেজের স্থিতিশীলতাকে প্রভাবিত করে না। যেহেতু ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক অপারেটিং মেকানিজমের ক্লোজিং কারেন্ট খুব বেশি, তাই সুরক্ষামূলক ক্লোজিং সার্কিটটি সরাসরি ক্লোজিং কয়েলের মধ্য দিয়ে না গিয়ে ক্লোজিং কন্টাক্টরের মধ্য দিয়ে যায়। ট্রিপ সার্কিটটি সরাসরি ট্রিপ কয়েলের সাথে সংযুক্ত থাকে।

ক্লোজিং কন্টাক্টর কয়েল সাধারণত ভোল্টেজ টাইপের হয় এবং এর রেজিস্ট্যান্সের মান বেশি (কয়েক কিলোওহম)। যখন এই সার্কিটের সাথে সুরক্ষা ব্যবস্থা সমন্বিত করা হয়, তখন সাধারণ স্টার্ট বজায় রাখার জন্য এটি বন্ধ হওয়ার দিকে মনোযোগ দেওয়া উচিত। তবে এটি কোনো সমস্যা নয়, কারণ ট্রিপ হলে টিবিজে (TBJ) সাধারণ স্টার্ট বজায় রাখতে পারে, ফলে অ্যান্টি-জাম্প ফাংশনটি তখনও কার্যকর থাকে। এই ধরনের মেকানিজমের বন্ধ হওয়ার সময় দীর্ঘ (১২০~২০০ মিলিসেকেন্ড) এবং খোলার সময় সংক্ষিপ্ত (৬০~৮০ মিলিসেকেন্ড)।

৩. স্প্রিং পরিচালন ব্যবস্থা

এই ধরনের মেকানিজম বর্তমানে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়। এর খোলা ও বন্ধ হওয়া স্প্রিং-এর শক্তির উপর নির্ভর করে। জাম্প ক্লোজিং কয়েলটি শুধুমাত্র স্প্রিং পজিশনিং পিনটিকে বাইরে টানার জন্য শক্তি সরবরাহ করে, তাই জাম্প ক্লোজিং কারেন্ট সাধারণত বেশি হয় না। স্প্রিং-এর শক্তি সঞ্চয়কে এনার্জি স্টোরেজ মোটর দ্বারা সংকুচিত করা হয়।

স্প্রিং শক্তি সঞ্চয় অপারেটর সেকেন্ডারি লুপ

ইলাস্টিক অপারেশন মেকানিজমের ক্ষেত্রে, ক্লোজিং বাস মূলত এনার্জি স্টোরেজ মোটরে শক্তি সরবরাহ করে এবং এর কারেন্ট বেশি না হওয়ায় ক্লোজিং বাস ও কন্ট্রোলিং বাসের মধ্যে তেমন কোনো পার্থক্য থাকে না। এর সমন্বয়ের মাধ্যমে সুরক্ষা নিশ্চিত করা হয় এবং সাধারণত এর অবস্থান নিয়ে বিশেষভাবে মনোযোগ দেওয়ার প্রয়োজন হয় না।

৪. স্থায়ী চুম্বক অপারেটর

স্থায়ী চুম্বক অপারেটর হলো একটি কৌশল যা এবিবি (ABB) দেশীয় বাজারে প্রয়োগ করে, এবং এটি সর্বপ্রথম তাদের ভিএম১ (VM1) ১০কেভি (10kV) ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারে ব্যবহৃত হয়েছিল।

এর কার্যপ্রণালী মোটামুটিভাবে তড়িৎচুম্বকীয় ধরনের অনুরূপ; এর চালক দণ্ডটি স্থায়ী চুম্বকীয় পদার্থ দিয়ে তৈরি এবং এর চারপাশে একটি স্থায়ী চুম্বক থাকে।

স্বাভাবিক অবস্থায় তড়িৎচুম্বকীয় কয়েলটি চার্জিত থাকে না। সুইচটি চালু বা বন্ধ করার সময়, চৌম্বকীয় আকর্ষণ বা বিকর্ষণ নীতি ব্যবহার করে কয়েলের মেরুত্ব পরিবর্তনের মাধ্যমে এটিকে খোলা বা বন্ধ করা হয়।

যদিও এই তড়িৎপ্রবাহ কম নয়, সুইচটি একটি উচ্চ ধারণক্ষমতা সম্পন্ন ক্যাপাসিটর দ্বারা “সঞ্চিত” থাকে, যা কার্যকালীন সময়ে উচ্চ তড়িৎপ্রবাহ প্রদানের জন্য ডিসচার্জ হয়।

এই পদ্ধতির সুবিধা হলো এর ছোট আকার ও কম সঞ্চালন যান্ত্রিক অংশ, ফলে এর নির্ভরযোগ্যতা স্থিতিস্থাপক পরিচালন পদ্ধতির চেয়ে ভালো।

আমাদের সুরক্ষা ডিভাইসের সাথে মিলিতভাবে, আমাদের ট্রিপিং লুপ একটি উচ্চ-রোধের সলিড-স্টেট রিলেকে চালিত করে, যেটিকে সক্রিয় করার জন্য আমাদের একটি পালস সরবরাহ করতে হয়।

অতএব, সুইচটি লুপে রাখলে তা অবশ্যই চালু করা যাবে না, জাম্পের সুরক্ষা ব্যবস্থাও চালু হবে না (মেকানিজমটি নিজেই জাম্পযুক্ত)।

তবে, এটি মনে রাখা উচিত যে সলিড-স্টেট রিলের উচ্চ অপারেটিং ভোল্টেজের কারণে, প্রচলিত ডিজাইনের TW নেগেটিভকে ক্লোজিং সার্কিটের সাথে সংযুক্ত করা হয়, যা সলিড-স্টেট রিলেকে সক্রিয় করে না, কিন্তু অতিরিক্ত আংশিক ভোল্টেজের কারণে পজিশন রিলে চালু হতে ব্যর্থ হতে পারে।

১. উপরের ইনসুলেশন সিলিন্ডার (ভ্যাকুয়াম আর্ক-নির্বাপক চেম্বার সহ)

২. ইনসুলেশন সিলিন্ডারটি নামিয়ে দিন।

৩. হাতে খোলার হাতল

৪. চ্যাসিস (অন্তর্নির্মিত স্থায়ী চুম্বক পরিচালন ব্যবস্থা)

ভোল্টেজ ট্রান্সফরমার

৬. শেষ মুহূর্তে

৭. কারেন্ট ট্রান্সফরমার

৮. অনলাইন

মাঠে সম্মুখীন হওয়া এই পরিস্থিতির সুনির্দিষ্ট বিশ্লেষণ ও প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি এই গবেষণাপত্রের ডিবাগিং কেস অংশে দেখা যাবে, সেখানে বিস্তারিত বর্ণনা রয়েছে।

চীনেও স্থায়ী চুম্বক চালিত যন্ত্রাংশের পণ্য রয়েছে, কিন্তু আগে সেগুলোর মান ততটা উন্নত ছিল না। সাম্প্রতিক বছরগুলোতে, বাজারে ধীরে ধীরে এর মান উন্নত করা হয়েছে। খরচের কথা বিবেচনা করে, দেশীয় স্থায়ী চুম্বক যন্ত্রাংশে সাধারণত ক্যাপাসিট্যান্স থাকে না এবং কারেন্ট সরাসরি ক্লোজিং বাস থেকে সরবরাহ করা হয়।

আমাদের অপারেটিং মেকানিজমটি অন-অফ কন্টাক্টর (সাধারণত নির্বাচিত কারেন্ট টাইপ) দ্বারা চালিত হয় এবং এর মাধ্যমে সাধারণত হোল্ড ও অ্যান্টি-জাম্প চালু করা যায়।

৫. এফএস টাইপ “সুইচ” এবং অন্যান্য

আমরা উপরে যা উল্লেখ করেছি তা হলো সার্কিট ব্রেকার (সাধারণত সুইচ নামে পরিচিত), কিন্তু বিদ্যুৎ কেন্দ্র নির্মাণে আমরা এমন কিছুর সম্মুখীন হতে পারি যাকে ব্যবহারকারীরা এফএস সুইচ বলে থাকেন। এফএস সুইচ আসলে লোড সুইচ + ফাস্ট ফিউজ-এর সংক্ষিপ্ত রূপ।

যেহেতু সুইচটি অধিক ব্যয়বহুল, তাই খরচ বাঁচাতে এই এফএস সার্কিটটি ব্যবহার করা হয়। লোড সুইচের মাধ্যমে স্বাভাবিক কারেন্ট এবং কুইক ফিউজের মাধ্যমে ফল্ট কারেন্ট অপসারণ করা হয়।

এই ধরনের সার্কিট ৬কেভি পাওয়ার প্ল্যান্ট সিস্টেমে সচরাচর দেখা যায়। যখন ফল্ট কারেন্ট লোড সুইচের অনুমোদিত ব্রেকিং কারেন্টের চেয়ে বেশি হয়, তখন ট্রিপিং রোধ করতে অথবা বিলম্বের মাধ্যমে দ্রুত ফিউজিবল কারেন্ট অপসারণের সুযোগ দিতে এই ধরনের সার্কিটের সাথে প্রায়শই সুরক্ষার প্রয়োজন হয়। কিছু পাওয়ার প্ল্যান্ট ব্যবহারকারী হোল্ডিং লুপকে সুরক্ষিত করতে নাও চাইতে পারেন।

সুইচের নিম্নমানের কারণে সহায়ক সংযোগটি সঠিক স্থানে নাও থাকতে পারে, এবং একবার কিপিং সার্কিট চালু হলে, ফিরে আসার আগে এটিকে অবশ্যই ব্রেকারের সহায়ক সংযোগটি খোলার উপর নির্ভর করতে হয়, অন্যথায় জাম্প ক্লোজিং কারেন্ট জাম্প ক্লোজিং কয়েলে যুক্ত হতে থাকবে যতক্ষণ না কয়েলটি পুড়ে যায়।

জাম্প ক্লোজিং কয়েলটি অল্প সময়ের জন্য সক্রিয় রাখার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। দীর্ঘ সময় ধরে কারেন্ট যোগ করা হলে এটি সহজেই পুড়ে যেতে পারে। এবং আমরা অবশ্যই একটি হোল্ডিং লুপ রাখতে চাই, অন্যথায় সুরক্ষামূলক কন্টাক্টগুলো খুব সহজেই পুড়ে যায়।

অবশ্যই, যদি মাঠ পর্যায়ের ব্যবহারকারী জোর দেন, তবে হোল্ডিং লুপটিও সরিয়ে ফেলা যেতে পারে। সাধারণত, সহজ পদ্ধতিটি হলো সার্কিট বোর্ডের সেই লাইনটি কেটে ফেলা, যা রিলের নরমালি ওপেন কন্ট্যাক্টকে পজিটিভ কন্ট্রোল ফিমেলের সাথে সংযুক্ত রাখে।

ডিবাগিং সাইটে অবশ্যই খেয়াল রাখতে হবে যে, সুইচ অন এবং অফ করার সময় পজিশন ইন্ডিকেটরটি যেন বন্ধ থাকে। (তবে স্প্রিং-এ শক্তি সঞ্চিত না থাকার বিষয়টি এর ব্যতিক্রম, কারণ সেক্ষেত্রে প্যানেলে 'স্প্রিং-এ শক্তি সঞ্চিত নেই' অ্যালার্ম দেখাবে)। সুইচ কয়েল পুড়ে যাওয়া রোধ করতে কন্ট্রোল পাওয়ার অবিলম্বে বন্ধ করে দিতে হবে। ঘটনাস্থলে এটি একটি মৌলিক নীতি যা মনে রাখতে হবে।