পাওয়ার সিস্টেমগুলিতে ইনসুলেটরগুলির প্রধান অ্যাপ্লিকেশনগুলি কী কী?

পাওয়ার সিস্টেমে ইনসুলেটরের মৌলিক ভূমিকা এবং ধর্ম

পাওয়ার সিস্টেমে বৈদ্যুতিক ইনসুলেটরের কাজ এবং উদ্দেশ্য

বিদ্যুতের অংশগুলি এবং ভূমির কাঠামোর মধ্যে বাধা তৈরি করে বিদ্যুৎ প্রবাহ রোধ করার মাধ্যমে বৈদ্যুতিক অন্তরকগুলি একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, যা সরঞ্জামের ব্যর্থতা ঘটাতে বা বিপজ্জনক পরিস্থিতি তৈরি করতে পারে। এই উপকরণগুলি এমনকি 500 কিলোভোল্টের বেশি ভোল্টেজ হলেও শক্তি নিয়মিত চালাতে সাহায্য করে এবং 2021 এর IEEE মান অনুসারে প্রতি কিলোমিটারে প্রায় 10 মাইক্রোম্পস এর নিচে ফাঁকি দেওয়া বৈদ্যুতিক প্রবাহ রোধ করে। আজকাল বিদ্যুৎ নেটওয়ার্কগুলির জন্য এমন শক্তিশালী অন্তরক উপকরণের প্রয়োজন যা কঠিন পরিস্থিতি মোকাবেলা করতে পারে। বরফ জমা এবং ময়লা জমা হওয়া হল প্রকৃত সমস্যা, বিশেষ করে সমুদ্র উপকূলের কাছাকাছি এই কারণগুলি বিষয়টির পৃষ্ঠের প্রতিরোধকে 2022 সালে CIGRE দ্বারা প্রকাশিত একটি অধ্যয়ন অনুসারে অর্ধেক থেকে তিন-চতুর্থাংশ পর্যন্ত হ্রাস করে দিতে পারে।

মূল অন্তরক বৈশিষ্ট্য: রোধকত্ব, ডাই ইলেকট্রিক শক্তি এবং যান্ত্রিক স্থায়িত্ব

তিনটি প্রধান বৈশিষ্ট্য অন্তরকের কার্যকারিতা নির্ধারণ করে:

1. প্রতিরোধ : রোধকতা: শক্তিশালী কাচের মতো উচ্চ কর্মক্ষমতা সম্পন্ন উপকরণ 25°C তাপমাত্রায় 1×10¹³ Ω·cm এর বেশি আয়তনিক রোধকতা অর্জন করতে পারে।
2. ডায়েলক্ট্রিক শক্তি : পলিমার কম্পোজিট 30 kV/mm পর্যন্ত তড়িৎ ক্ষেত্র সহ্য করতে পারে ভাঙনের আগে
3. যান্ত্রিক লোড ক্ষমতা : সাসপেনশন ইনসুলেটর স্ট্রিংস 160 kN এর বেশি উল্লম্ব ভার সমর্থন করে ন্যূনতম বিকৃতির সাথে (<0.5%)

সাইক্লিক লোডিংয়ের অধীনে সেরামিক ইনসুলেটরগুলি পলিমার ধরনের তুলনায় 30-40% উচ্চতর পাংচার প্রতিরোধ প্রদর্শন করে, কিন্তু আধুনিক কম্পোজিটগুলি দূষিত এবং আর্দ্র অবস্থায় ফ্ল্যাশওভার কর্মক্ষমতার শ্রেষ্ঠত্ব প্রদর্শন করে (EPRI গ্রিড রিপোর্ট 2023)।

উচ্চ ভোল্টেজ ট্রান্সমিশন লাইনে সাসপেনশন ইনসুলেটর

দীর্ঘ-স্প্যান ট্রান্সমিশন নেটওয়ার্কে ওভারহেড কন্ডাক্টরগুলি সমর্থন করা

দীর্ঘ দূরত্বের ট্রান্সমিশন সিস্টেমে ওভারহেড পাওয়ার লাইনগুলি স্থানে ধরে রাখতে সাসপেনশন ইনসুলেটরগুলি একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এই উপাদানগুলি প্রায়শই 70 কেএন এর বেশি বল সহ্য করতে হয়, তবুও তাদের বৈদ্যুতিক ইনসুলেশন বৈশিষ্ট্যগুলি বজায় রাখতে হয়। এগুলি না থাকলে পরিবাহকগুলি সমর্থনকারী টাওয়ারগুলির সংস্পর্শে আসবে, যা বিশেষ করে খুঁটির মধ্যে দীর্ঘ স্প্যানগুলিতে সমস্যার কারণ হয়ে দাঁড়ায়। এই স্প্যানগুলিতে ঝুলে পড়ার পরিমাণ বিপজ্জনক ফ্ল্যাশওভার রোধ করতে মোট স্প্যান দৈর্ঘ্যের 3% এর কম রাখা দরকার। বেশিরভাগ আধুনিক ডিজাইনে মডিউলার ডিস্ক সাজানোর ব্যবস্থা ব্যবহার করা হয় যা কোম্পানিগুলির পক্ষে ভোল্টেজ প্রয়োজনীয়তা (যা এসি-তে 1,100 কেভি পর্যন্ত হতে পারে) এবং পরিবেশের ময়লা অবস্থা ইত্যাদি উপাদানগুলির উপর ভিত্তি করে ক্রিপেজ দূরত্ব সামঞ্জস্য করতে দেয়। 2024 এর হাই ভোল্টেজ ইনসুলেটর রিপোর্টের সাম্প্রতিক বাজার প্রবণতা দেখলে দেখা যায় যে বড় অঞ্চলিক এইচভিডিসি ট্রান্সমিশন করিডোরগুলির জন্য বিশেষভাবে ডিজাইন করা বিশেষ সাসপেনশন ইনসুলেটরগুলির চাহিদা বৃদ্ধি পাচ্ছে, শিল্প বিশ্লেষকদের মতে প্রতি বছর প্রায় 12% করে বৃদ্ধি পাচ্ছে।

নির্ভরযোগ্যতার জন্য স্ট্রিং কনফিগারেশন এবং ডিজাইন অপটিমাইজেশন

একটি ইনসুলেটর স্ট্রিংয়ের দৈর্ঘ্য নির্ধারণ করতে প্রকৌশলীরা এই মৌলিক গণনাটি ব্যবহার করেন: ইউনিটের সংখ্যা হল সিস্টেম ভোল্টেজকে নিরাপত্তা ফ্যাক্টর দিয়ে গুণ করে প্রতি ডিস্কের সহ্য ভোল্টেজ দিয়ে ভাগ করে। বেশিরভাগ পাওয়ার লাইনে 230 kV সিস্টেমের জন্য প্রায় 8টি ডিস্ক থাকবে, কিন্তু 765 kV-এর সেই হাই ভোল্টেজ ট্রান্সমিশন লাইনগুলির জন্য 24টি ইনসুলেটর একসাথে স্ট্রিংয়ে সংযুক্ত করার প্রয়োজন হতে পারে। গ্রেডিং রিং যোগ করাও অবশ্যই পার্থক্য তৈরি করে। এই রিংগুলি স্ট্রিংয়ের উপরে তড়িৎ ক্ষেত্রটি আরও সমানভাবে ছড়িয়ে দেয়, যা বিশেষ করে আর্দ্রতা উচ্চ থাকাকালীন কোরোনা ডিসচার্জ সমস্যা কমায়। আমরা এমন একটি প্রবণতা দেখছি যেখানে আজকাল সেন্সর প্রযুক্তি মানক ইনসুলেটর ডিজাইনের অংশ হয়ে উঠছে। কোম্পানিগুলি এমন ডিভাইসগুলি স্থাপন করছে যা মেকানিক্যাল স্ট্রেসকে ±2% সহনশীলতার মধ্যে এবং লিকেজ কারেন্ট পরিমাপ করে। এই ধরনের মনিটরিং প্ল্যান্ট অপারেটরদের নিয়মিত পরিদর্শনের সময় সমস্যা গুরুতর হওয়ার আগেই সম্ভাব্য সমস্যা শনাক্ত করতে সাহায্য করে।

আধুনিক গ্রিডে কম্পোজিট এবং পলিমার অবঝংঘন ইনসুলেটরের সুবিধা

• ওজন কমানো : পোর্সেলেনের চেয়ে 60% হালকা, টাওয়ার কাঠামোগত প্রয়োজনীয়তা কমানো
• দূষণের প্রতিরোধ : সিলিকন রাবারের ত্বক লবণ এবং দূষণের সঞ্চয় প্রতিরোধ করে, উপকূলীয় অঞ্চলের জন্য আদর্শ
• জলবিকর্ষ পৃষ্ঠ : সেরামিকের তুলনায় স্ব-পরিষ্কার বৈশিষ্ট্য রক্ষণাবেক্ষণের ঘনত্ব 70% কমিয়ে দেয়
• ধ্বনি নিয়ন্ত্রণ : পলিমার ম্যাট্রিক্স এয়োলিয়ান কম্পন শোষিত করে, পরিবাহকের আয়ু 15-20 বছর পর্যন্ত বাড়ায়

সাবস্টেশন অ্যাপ্লিকেশনে পোস্ট এবং সাপোর্ট ইনসুলেটর

বাসবার, সার্কিট ব্রেকার এবং কঠিন পরিবাহক সমর্থন সিস্টেমে অপরিহার্য ব্যবহার

পোস্ট ইনসুলেটরগুলি সাবস্টেশন পরিবেশে বিদ্যুৎ ধারণ করে রাখার পাশাপাশি প্রয়োজনীয় কাঠামোগত সমর্থন প্রদান করে। এই উপাদানগুলি ট্রান্সফরমারগুলিকে সার্কিট ব্রেকারের সাথে সংযুক্ত করে এমন শক্ত বাসবারগুলি ধরে রাখে, পরিবাহী অংশগুলির মধ্যে প্রয়োজনীয় ফাঁকগুলি তৈরি করে যাতে বিদ্যুৎ স্পাইকগুলি ঘটলে বিপজ্জনক ফ্ল্যাশওভারগুলি ঘটতে না পারে। প্রায় 500 kV এর অধিকাংশ উচ্চ ভোল্টেজ ইনস্টলেশনের জন্য প্রায় চল্লিশ থেকে ষাটটি এমন ইনসুলেটরের প্রয়োজন হয় যা সুবিধার জন্য ছড়িয়ে দেওয়া হয়। আধুনিক পোস্ট ইনসুলেটরগুলি ঐতিহ্যবাহী সিরামিক বা নতুন পলিমার যৌগ দিয়ে তৈরি করা হয় এবং সময়ের সাথে তাপ ক্ষতির লক্ষণ না দেখিয়ে চার হাজার অ্যাম্পিয়ার পর্যন্ত স্থিতিশীল বিদ্যুৎ প্রবাহ পরিচালনা করতে পারে। উপাদানের পছন্দটি প্রায়শই স্থানীয় জলবায়ু অবস্থা এবং বিভিন্ন অঞ্চলের রক্ষণাবেক্ষণ পছন্দের উপর নির্ভর করে।

সাবস্টেশন লেআউটে যান্ত্রিক লোড এবং পরিবেশগত চাপ পরিচালনা করা

এই ইনসুলেটরগুলি চরম বাতাসের গতিবেগ (>150 কিমি/ঘন্টা) এবং -40°C থেকে +80°C পর্যন্ত তাপমাত্রা পরিবর্তন সহ্য করতে পারে। কোস্টাল ইনস্টলেশনগুলিতে কম্পোজিট পলিমার ডিজাইনগুলি প্রাধান্য পায় কারণ এগুলি ক্ষয় প্রতিরোধী; পর্সেলেনের তুলনায় সিলিকন রাবার বৈচিত্র্যগুলি লবণ-কুয়াশা দ্বারা সৃত ব্যর্থতা 72% কমায়। পরিবেশের উপর ভিত্তি করে প্রধান ডিজাইন বিবেচনাগুলি পৃথক হয়:

পর্সেলেন বনাম সিলিকন রাবার: পারফরম্যান্স এবং রক্ষণাবেক্ষণ তুলনা

যদিও পোর্সেলেন ভরাট বৈদ্যুতিক শক্তি (30-40 kV/cm) সরবরাহ করে, সিলিকন রাবার কম্পোজিটগুলি উল্লেখযোগ্য সুবিধা দেয়:

• 45% হালকা ওজন যা পরিবহন এবং ইনস্টলেশনকে সহজতর করে
• তিনগুণ বেশি ভাঙন সহনশীলতা
• জলবিকর্ষিত, আত্ম-পরিষ্কারকৃত পৃষ্ঠতল

2022 এর CIGRE গবেষণা দেখিয়েছে যে দূষিত পরিবেশে পলিমার ইনসুলেটরের পোর্সেলেনের তুলনায় 60% কম রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন। তবুও অতি-উচ্চ-ভোল্টেজ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে (>800 kV) পোর্সেলেন পছন্দ করা হয় এর স্থিতিশীল তাপ প্রসারণ বৈশিষ্ট্যের কারণে।

ডেড-এন্ড এবং হাই-টেনশন ইনস্টলেশনের জন্য স্ট্রেইন ইনসুলেটর

লাইন টার্মিনেশন এবং শার্প রুট বিচ্যুতির কাছে কন্ডাক্টরগুলি আটকানো

স্ট্রেইন ইনসুলেটরগুলি লাইন টার্মিনেশন এবং দিকনির্দেশের তীব্র পরিবর্তনে কন্ডাক্টরগুলি নিরাপদ রাখে, 50 kN এর বেশি টানা বল সহ্য করে যখন বৈদ্যুতিক ক্ষতি প্রতিরোধ করে। আধুনিক কম্পোজিট সংস্করণগুলি পোর্সেলেন সমতুল্যের তুলনায় 40% হালকা এবং 150 kV/m এর বেশি ডাই-ইলেকট্রিক শক্তি বজায় রাখে, যা শহরাঞ্চলে ডেড-এন্ড পোলের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।

চ্যালেঞ্জিং ভূমির মধ্যে প্রয়োগ: নদী পার হওয়া এবং পাহাড়ি অঞ্চল

স্ট্রেইন ইনসুলেটরগুলি পাহাড়ি পাস এবং নদী উপত্যকার মতো চ্যালেঞ্জিং ভূমির জুড়ে বিদ্যুৎ লাইনগুলি রক্ষা করতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, যেখানে ভারী বরফ জমা, শক্তিশালী বাতাস এবং ভূমিকম্পের হুমকির মুখে থাকে। গত বছর প্রকাশিত গবেষণা অনুসারে, পোলিমার ইনসুলেটরগুলি সমুদ্র উপকূলের অঞ্চলে ঐতিহ্যবাহী কাচের বিকল্পগুলির তুলনায় পরিষেবা ব্যবধানকে প্রায় দুই তৃতীয়াংশ কমিয়ে দেয়। বাজারের প্রবণতা বিশ্লেষণ করলে দেখা যায় যে বৈশ্বিক ইনসুলেটর খণ্ডটি দ্রুত বৃদ্ধি পাচ্ছে এবং সম্প্রতি এর মূল্য দুই বিলিয়ন ডলারের বেশি বলে অনুমান করা হয়েছে। এই বৃদ্ধি পরিবেশগত চাপ এবং দূষণ প্রতিরোধ করতে সক্ষম উপকরণগুলির চাহিদা বৃদ্ধির সাথে সামঞ্জস্য রেখেছে, বিশেষত দূরবর্তী বা চরম অবস্থানে অবস্থিত অবকাঠামোর জন্য যা খুবই গুরুত্বপূর্ণ।

মাল্টি-ইউনিট স্ট্রেইন অ্যাসেম্বলিগুলিতে লোড বিতরণ এবং কাঠামোগত অখণ্ডতা

বহু ডিস্ক স্ট্রিং ডিজাইন একাধিক ইউনিটের মধ্যে যান্ত্রিক চাপ ছড়িয়ে দেয় যাতে অংশগুলি সময়ের সাথে ক্ষয়প্রাপ্ত হলেও সম্পূর্ণ সিস্টেমটি কার্যকর থাকে। সদ্য আবিষ্কৃত ফাইবার সংবলিত কোর এর মাধ্যমে ভারবহন ক্ষমতা প্রায় ত্রিশ শতাংশ বৃদ্ধি পায় যা আগের স্টিল সংবলিত সংস্করণগুলির তুলনায় বেশি। পরীক্ষায় দেখা গেছে যে এই সিস্টেমগুলি অত্যন্ত তীব্র পরিস্থিতিতেও নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করে, এগুলি 765 কিলোভোল্ট পর্যন্ত তড়িৎ চাপ এবং 15 কিলোনিউটন প্রতি মিটার পর্যন্ত যান্ত্রিক ভার সহ্য করতে পারে। যা দীর্ঘ দূরত্বের বিদ্যুৎ সংযোগের ক্ষেত্রে অত্যন্ত মূল্যবান যেখানে ব্যর্থতা কোনো বিকল্প নয়।

ট্রান্সফরমার এবং সুইচগিয়ার বুশিং: বিশেষায়িত অন্তরক প্রয়োগ

ট্রান্সফরমার অন্তরণ এবং তড়িৎ অখণ্ডতায় বুশিংয়ের ভূমিকা

উচ্চ ভোল্টেজ বুশিং লাইভ ট্রান্সফরমার টার্মিনাল এবং বাইরের পরিবাহীদের মধ্যে প্রয়োজনীয় সংযোগ হিসেবে কাজ করে, উচ্চ ভোল্টেজ পরিবহনকারী অংশগুলি এবং গ্রাউন্ডযুক্ত ট্যাঙ্কের মধ্যে অবরোধ অক্ষুণ্ণ রেখে। সদ্য প্রকাশিত কয়েকটি অধ্যয়ন অনুযায়ী, সমস্ত ট্রান্সফরমার সমস্যার প্রায় এক তৃতীয়াংশ আসলে অবরোধ ব্যর্থতা বা কেবলমাত্র পুরানো যান্ত্রিক পরিধানের কারণে ক্ষয়ক্ষত হওয়া বুশিং থেকে উদ্ভূত হয় (2023 সালে পাওয়ার সিস্টেম রিলায়েবিলিটি রিপোর্ট এই আকর্ষণীয় তথ্যটি প্রকাশ করেছিল)। বর্তমানে, প্রস্তুতকারকরা অ্যাডভান্সড সিরামিক এবং তেলে ভিজানো কাগজ সহ আরও ভালো উপকরণ দিয়ে বুশিং তৈরি করছেন, যা 500 কিলোভোল্টের বেশি ভোল্টেজ পরিচালনা করতে সক্ষম। এই আপগ্রেডটি বৈদ্যুতিক ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য অসুবিধা সৃষ্টি করে এমন আংশিক স্রোতের সমস্যা কমাতে সাহায্য করে।

উচ্চ-ভোল্টেজ বুশিংয়ে ক্যাপাসিটিভ গ্রেডিং এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র নিয়ন্ত্রণ

বহুস্তরযুক্ত বলয়ের মাধ্যমে ক্যাপাসিটিভ গ্রেডিং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বিতরণ অনুকূলিত করে, চাপের ঘনত্ব কমিয়ে দেয় 40-60% আরও ভাল করে তৈরি করা পদ্ধতির তুলনায়। বিশেষ করে 800 kV+ সিস্টেমগুলিতে এমন পার্থক্য দেখা দিতে পারে যা ডায়েলেক্ট্রিক ব্যর্থতা ঘটাতে পারে। পরিবাহী এবং অন্তরক স্তরগুলি পর্যায়ক্রমে ব্যবহার করে যথাযথ ধারকত্ব সমতা বজায় রেখে ইলেকট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপকে নিরাপদ সীমার মধ্যে রাখা হয়।

তেল দিয়ে পরিপূর্ণ থেকে শুষ্ক-প্রকার এপক্সি বুশিংয়ে রূপান্তর: নির্ভরযোগ্যতা এবং নিরাপত্তা

তেল দিয়ে পরিপূর্ণ থেকে সাইক্লোঅ্যালিফ্যাটিক এপক্সি রেজিন বুশিং প্রধান প্রধান পরিচালন সংক্রান্ত চ্যালেঞ্জগুলি সমাধান করে:

• আগুনের ঝুঁকি দাহ্য তেল না থাকায় 89% কমেছে
• রক্ষণাবেক্ষণের জটিলতা শুষ্ক-প্রকার ইউনিটগুলির জন্য পরিদর্শনের প্রয়োজন 75% কম হয়েছে
• পরিবেশগত দূষণ 2015 থেকে শূন্য তেল ক্ষরণ ডিজাইনের মাধ্যমে প্রতিরোধ করা হয়েছে

ক্ষেত্রের তথ্য 15,000 টি ইনস্টল করা ইউনিট শুকনো প্রকারের বুশিং অর্জন করে 98.3% কার্যকর নির্ভরযোগ্যতা দশ বছর পরে- তেল পরিপূর্ণ অপেক্ষা 22% উচ্চতর।

FAQ

বৈদ্যুতিক পাওয়ার সিস্টেমে বৈদ্যুতিক অন্তরকগুলির কাজ কী?

বৈদ্যুতিক অন্তরকগুলি দুর্ঘটনাজনিত বিদ্যুৎ প্রবাহ প্রতিরোধের জন্য বাধা সৃষ্টি করে, উচ্চ ভোল্টেজ এবং ফুটো কারেন্ট পরিচালনা করে সিস্টেমের অখণ্ডতা বজায় রাখে এবং নিরাপদ ও কার্যকর পরিচালনা নিশ্চিত করে।

বৈদ্যুতিক অন্তরকগুলির প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলি কী কী?

বৈদ্যুতিক ইনসুলেটরগুলির কার্যকারিতা এবং কার্যক্ষমতা নির্ধারণে রেজিস্টিভিটি, ডাই-ইলেকট্রিক শক্তি এবং যান্ত্রিক লোড ক্ষমতা হল প্রধান বৈশিষ্ট্য।

উচ্চ-ভোল্টেজ ট্রান্সমিশন লাইনগুলিতে সাসপেনশন ইনসুলেটরগুলি কেন গুরুত্বপূর্ণ?

ওভারহেড কন্ডাক্টরগুলি সমর্থন করা, যান্ত্রিক চাপ পরিচালনা করা এবং দীর্ঘ-স্প্যান ট্রান্সমিশন সিস্টেমগুলিতে বৈদ্যুতিক অন্তরক নিশ্চিত করা হল সাসপেনশন ইনসুলেটরগুলির কাজ।

কম্পোজিট সাসপেনশন ইনসুলেটরগুলি কী সুবিধা প্রদান করে?

কম্পোজিট ইনসুলেটরগুলি ওজন হ্রাস, দূষণ প্রতিরোধ, জলবিকর্ষক পৃষ্ঠতল এবং কম্পন স্তব্ধকরণ প্রদান করে, যা আধুনিক গ্রিডগুলির জন্য এদের সুবিধাজনক করে তোলে।