সুড়ঙ্গ ভেন্টিলেশনের জন্য ট্রান্সফরমার: সড়ক সুড়ঙ্গ এবং অ্যান্ডারগ্রাউন্ড ট্রানজিটের জন্য ইউনিট নির্দিষ্টকরণ

একটি সড়ক সুড়ঙ্গে সরঞ্জাম ব্যর্থতা প্রায়ই আলোকবৃত্তি সার্কিট থেকে শুরু হয় না। এটি ফ্যানগুলি থেকে শুরু হয়। একজন কমিশনিং ইঞ্জিনিয়ার আমাদের সহজ ভাষায় এই ধারাটি বর্ণনা করেছিলেন: প্রথম জেট ফ্যান ব্যাঙ্ক পরিষ্কারভাবে চালু হয়, দ্বিতীয় ব্যাঙ্কটিও ঠিক থাকে, তৃতীয় ব্যাঙ্কটি চালু হলে ৪৮০ ভোল্ট বাস লো-ভোল্টেজে পড়ে যায়, ড্রাইভ অন্ডারভোল্টেজে ট্রিপ করে, এবং ধোঁয়া পরীক্ষা শুরু হওয়ার আগেই ভেন্টিলেশন ত্রুটিতে পড়ে। এই সুড়ঙ্গ ভেন্টিলেশনের জন্য ট্রান্সফরমার লোড তালিকা থেকে আকার নির্ধারণ করা হয়েছিল। কেউই স্টার্টআপ মডেল করেনি।

সুড়ঙ্গের বিদ্যুৎ সম্পর্কে এটাই অসুবিধাজনক ব্যাপার। অধিকাংশ সময় লোড মাঝারি—কয়েকশো কিলোওয়াট আলোকবৃত্তি, কয়েকটি ফ্যান, কয়েকটি পাম্প। দিনে কয়েকবার, কয়েক সেকেন্ডের জন্য, এটি মাঝারি নয় বরং অত্যন্ত উচ্চ। এবং যে একই ইউনিট মোটর স্টার্টআপ সহ্য করে, সেই ইউনিটকে ভেন্টিলেশন ড্রাইভগুলিতে ভিএফডি হারমোনিক্স স্থায়ী চাপ সহ্য করতে হয় এবং কয়েক মিটার দূরে আগুন জ্বলতে থাকাকালীন কাজ চালিয়ে যেতে হয়।

 

আসলে কোন লোড সুড়ঙ্গ সাবস্টেশনকে চালিত করে

একটি সুড়ঙ্গ হলো একটি ছোটো শিল্প কারখানা, যা এক কিলোমিটার দৈর্ঘ্যের কংক্রিটের বরাবর বিস্তৃত। ভেন্টিলেশন বৈদ্যুতিক লোডের প্রধান অংশ গ্রহণ করে, কিন্তু এটি একমাত্র লোড নয়, এবং বিভিন্ন লোড একে অপরের মতো আচরণ করে না। এদের পৃথক না করে একটি একক kVA সংখ্যা চূড়ান্ত করা—এখানেই অধিকাংশ স্পেসিফিকেশন ত্রুটির উৎপত্তি।

লোড	সাধারণ পরিসর	কর	এটি সাইজিং-এর উপর যা প্রভাব ফেলে
জেট ফ্যান (অক্ষীয়, ড্রাইভ-ফেড)	২২–২৫০ kW	পর্যায়ক্রমিক স্টার্ট/স্টপ, বছরে শতাধিক চক্র	লকড-রটর কারেন্ট এবং LV বাসে ভোল্টেজ ডিপ
সুড়ঙ্গ ভেন্টিলেশন ফ্যান	২০০–১,০০০ kW	অবিচ্ছিন্ন, ধোঁয়া নিষ্কাশনের জন্য উলটো ঘোরানো যায়	বৃহত্তম একক মোটর; সাধারণত সাইজিং-এর ন্যূনতম সীমা নির্ধারণ করে
ধোঁয়া বাধা অ্যাকচুয়েটর এবং নিয়ন্ত্রণ	১০ কিলোওয়াটের কম	শুধুমাত্র জরুরি অবস্থায়, অবস্থান ধরে রাখতে হবে	ছোট লোড, কিন্তু একই প্যানেল এবং ইউপিএস সার্কিট শেয়ার করে
LED টানেল এবং জরুরি আলোকসজ্জা	৩০–৩৫০ কিলোওয়াট	অবিচ্ছিন্ন, ১০০% ডিউটি	হারমোনিক-সমৃদ্ধ; নিউট্রাল কারেন্ট বৃদ্ধি করে
ড্রেনেজ সাম্প পাম্প	১৫–১১০ কিলোওয়াট	আংশিক, আর্দ্র পরিবেশ	জলস্তম্ভের বিরুদ্ধে চালু করা; আর্দ্রতা প্রবেশের ঝুঁকি
সাবস্টেশনের ভেন্টিলেশন ও ডিহিউমিডিফায়ার	১০–৬০ কিলোওয়াট	অবিচ্ছিন্ন	ট্রান্সফর্মারটি যে পরিবেশে অবস্থিত, তার তাপমাত্রা বৃদ্ধি করে
SCADA, CCTV, সাইনবোর্ড	২০ কিলোওয়াটের কম	অবিচ্ছিন্ন	অগ্নিকাণ্ডের সময় কার্যকরী থাকার প্রয়োজনীয়তা

ডিজাইন নির্দেশিকা ইতিমধ্যে এগুলিকে পৃথক শাখা হিসেবে বিবেচনা করে। এই FHWA রোড টানেল ডিজাইন গাইডলাইন (https://www.fhwa.dot.gov/publications/focus/05nov/03.cfm) ভেন্টিলেশন, আলোকসজ্জা, অগ্নিসতর্ক এবং ভূকম্প ডিজাইন—এই চারটি বিষয়ের জন্য পৃথক পৃথক বিভাগ রাখা হয়, কিন্তু সবগুলোর লোড একটি একক লোড শিডিউলে যুক্ত হয় এবং সাধারণত একটি ট্রান্সফরমারকেই সেই মোট লোড বহন করতে হয়।

 

মোটর স্টার্টিং—এটিই হলো ফ্লোর নির্ধারণ করে, রানিং লোড নয়

রানিং লোড গণনা করা সহজ। ফ্যান, আলোকসজ্জা এবং পাম্পগুলোর লোড যোগ করুন, একটি ডাইভারসিটি ফ্যাক্টর প্রয়োগ করুন, এবং ৯০০ কেভিএ টানেলের বিপরীতে ১,৫০০ কেভিএ ইউনিটটি প্রশস্ত মনে হবে। কিন্তু তারপর স্টার্ট-আপের দিকে লক্ষ্য করুন।

একটি স্ট্যান্ডার্ড নেমা ডিজাইন বি ইন্ডাকশন মোটর সরাসরি লাইনে স্টার্ট করার সময় প্রায় ছয় গুণ ফুল-লোড কারেন্ট টানে। ৪৮০ ভোল্টে চালিত ২৫০ কিলোওয়াট জেট ফ্যান মোটরের ফুল-লোড কারেন্ট প্রায় ৩০০ অ্যাম্পিয়ার, তাই লকড-রোটর কারেন্ট হবে প্রায় ১,৮০০ অ্যাম্পিয়ার, এবং ফ্যানটি সম্পূর্ণ গতিতে পৌঁছাতে ২ থেকে ৪ সেকেন্ড সময় লাগে। অর্ধ সেকেন্ড পরে দ্বিতীয় ব্যাঙ্কটি স্টার্ট করলে ট্রান্সফরমারটি সেই লোড বহন করবে যা সাধারণ অপারেশনে আর কখনও হবে না। এই সংখ্যাটিই নামপ্লেটের মান নির্ধারণ করে।

দুটি প্যারামিটার স্টার্টের গ্রহণযোগ্যতা নির্ধারণ করে: ট্রান্সফরমারের শতকরা ইম্পিড্যান্স এবং ফিডার ইম্পিড্যান্স। ৫.৭৫% ইম্পিড্যান্স বিশিষ্ট ইউনিটটি সর্বোচ্চ স্তরে দুর্ঘটনাজনিত কারেন্টকে সীমিত করে, কিন্তু মোটর টার্মিনালে গভীরতর ভোল্টেজ ডিপ সৃষ্টি করে। ৪% ইম্পিড্যান্স বিশিষ্ট ইউনিটটি ডিপটি কমিয়ে দেয় এবং সম্ভাব্য শорт-সার্কিট কারেন্টকে বাড়িয়ে তোলে, যা এলভি ব্রেকারের রেটিং এবং বাস ব্রেসিংকে শোষণ করতে হয়। ৭০০ মিটার দীর্ঘ ফিডার যা একটি টানেলের মাঝখানে ফ্যান রুমে যায়, সেখানে কেবল ইম্পিড্যান্স ট্রান্সফরমারের চেয়ে বেশি ভোল্টেজ ড্রপ সৃষ্টি করতে পারে।

ব্যবহারিক অভিজ্ঞতা: আমরা টানেলের উদ্ধৃতি কারখানা থেকে প্রেরণের আগেই স্টার্ট গণনা করি, এবং যখন কোনো গ্রাহক শুধুমাত্র লোড তালিকা পাঠায়, তখন আমরা একটি প্রশ্ন ফিরিয়ে দিই — সবচেয়ে বড় মোটরটি কোনটি, কীভাবে এটি স্টার্ট করা হবে, এবং এটির সাথে কেবলের দৈর্ঘ্য কত? এই একক উত্তরটি যে কোনো অন্য লাইনের চেয়ে বেশি টানেল প্রকল্পে নির্দিষ্ট রেটিং পরিবর্তন করেছে।

 

টানেল ভেন্টিলেশনের জন্য ট্রান্সফরমারের ডিউটি পরিবর্তন করে ভিএফডি হারমোনিক্স

প্রায় প্রতিটি নতুন জেট ফ্যান ভেরিয়েবল ফ্রিকোয়েন্সি ড্রাইভ দ্বারা চালিত হয়, কারণ অফ-পিক সময়ে ৩০% গতিতে চলমান একটি ফ্যান শুধুমাত্র শক্তি খরচের মাধ্যমেই তার ড্রাইভের মূল্য পূরণ করে। ড্রাইভটি ট্রান্সফরমারের সেকেন্ডারি টার্মিনালগুলিতে কী দেখা যায় তাও পরিবর্তন করে।

ছয়-পালস ড্রাইভ ইনপুটে সাধারণত ২৫% থেকে ৪৫% পর্যন্ত মোট হারমোনিক বিকৃতি সহ অ-সাইনুসয়েডাল কারেন্ট টানে। IEEE ৫১৯ স্ট্যান্ডার্ড ৬৯ kV-এর নিচে বাসে ভোল্টেজ বিকৃতি ৫% এর বেশি হওয়া নিষিদ্ধ করে, এবং উপলব্ধ শর্ট-সার্কিট কারেন্ট কমলে কারেন্ট বিকৃতির সীমা আরও কঠোর করে। সুড়ঙ্গগুলি এই বক্ররেখার অসুবিধাজনক প্রান্তে অবস্থিত: দীর্ঘ ফিডার, তুলনামূলকভাবে দুর্বল সোর্স এবং একটি সেকেন্ডারি বাস থেকে একাধিক ড্রাইভ সংযুক্ত।

ফলস্বরূপ, সুড়ঙ্গ ভেন্টিলেশন ড্রাইভগুলিকে সঞ্চালিত করে এমন ট্রান্সফরমারকে শুধুমাত্র kVA দিয়ে নির্দিষ্ট করা যায় না। হারমোনিক কারেন্ট এডি-কারেন্ট ও বিচ্ছুরিত ক্ষতি যোগ করে, যা উইন্ডিংয়ের হট-স্পট তাপমাত্রাকে একই আপারেন্ট পাওয়ারে সাইনুসয়েডাল লোড দ্বারা উৎপাদিত তাপমাত্রার চেয়ে বেশি করে। এই কারণেই একটি গুঁড়িয়ে রেজিন ট্রান্সফরমার টানেল প্রকল্পের জন্য সাধারণত কে-ফ্যাক্টর রেটিং, ওভারসাইজড নিউট্রাল বা ট্রিপলেন হারমোনিকস আটকানোর জন্য ডেল্টা ওয়াইন্ডিং-এর সাথে একটি ওয়াইন্ডিং তাপমাত্রা শ্রেণি অর্ডার করা হয় যা ডিজাইন লোডের উপরে মাথার জায়গা রাখে।

আমাদের সাধারণ নিয়ম হলো ড্রাইভ-ফেড টানেল বোর্ডের ক্ষেত্রে, যেখানে ভিএফডি হারমোনিক্স প্রভাবশালী: সংযুক্ত ড্রাইভ ক্ষমতা নিন, হারমোনিক ক্ষতির জন্য একটি মার্জিন যোগ করুন এবং ওয়াইন্ডিং তাপমাত্রা-উত্থান শ্রেণি নির্দিষ্ট করুন যা কাঁচা প্রয়োজনীয়তার চেয়ে এক ধাপ উচ্চতর। অতিরিক্ত খরচটি কোটেশনে অন্তর্ভুক্ত থাকে। ভুল করার খরচ সাত বছর পরে আসে।

 

 

অগ্নি নিরাপত্তা প্রযুক্তি নির্ধারণ করে, মূল্য নয়

প্রশ্ন করুন কেন প্রায় প্রতিটি টানেলের ভিতরের সাবস্টেশনে শুষ্ক-প্রকারের সরঞ্জাম ব্যবহার করা হয় এবং উত্তর দক্ষতা নয়। এটি অগ্নি নিরাপত্তা। NFPA 502 (https://www.nfpa.org/codes-and-standards/nfpa-502-standard-development/502) রাস্তার টানেল, সেতু এবং অন্যান্য সীমিত প্রবেশাধিকার সড়কের জন্য অগ্নি সুরক্ষা ও অগ্নি-সম্পর্কিত জীবন নিরাপত্তা প্রয়োজনীয়তা নির্ধারণ করে, এবং এটি ভেন্টিলেশনকে একটি গুরুত্বপূর্ণ জীবন নিরাপত্তা ফাংশন হিসেবে বিবেচনা করে যা অগ্নিকালে চালু থাকতে হবে।

ওই প্রয়োজনীয়তা সরাসরি ট্রান্সফরমারের দিকে ছড়িয়ে পড়ে। একটি তেল-পূর্ণ ইউনিট যদি টানেলের ভিতরে স্থাপন করা হয়, তবে তার সঙ্গে জ্বলনশীল তরল, বাঁধাই, একটি ভল্ট এবং অতিরিক্ত আগুন পৃথকীকরণ ব্যবস্থা যুক্ত হয়; ফলে অধিকাংশ ডিজাইনার এই বিষয়টি এড়িয়ে যান এবং একটি গুঁড়িয়ে রেজিন ট্রান্সফরমার ছিদ্রের ভিতরে অথবা পাশের ঘরে স্থাপন করার নির্দেশ দেন। পণ্যের মানদণ্ডগুলি এমন ইউনিট যা কী শর্ত পূরণ করতে হবে, তা স্পষ্টভাবে উল্লেখ করে: আইইইই সি৫৭.১২.০১ (https://standards.ieee.org/ieee/C57.12.01/6775/) শুষ্ক-প্রকারের বিতরণ ও শক্তি ট্রান্সফরমারের সাধারণ প্রয়োজনীয়তা এবং আইইসি ৬০০৭৬-১১ শুষ্ক-প্রকারের ৩৬ কেভি পর্যন্ত শক্তি ট্রান্সফরমার নিয়ন্ত্রণ করে।

একটি বিষয় অন্য কোনো বিষয়ের চেয়ে বেশি বার উপেক্ষিত হয়: ট্রান্সফরমার ততটাই ভালো যতটা ফিডারটি ভালো। যেখানে জরুরি ভেন্টিলেশন সার্কিটকে আগুনের ঘটনার সময় সার্কিটের অখণ্ডতা বজায় রাখতে হয়, সেখানে কেবল এবং সংযোগ বিন্দুগুলিকেও একই শর্তে টিকে থাকতে হবে। একটি নিজে-নিভে যাওয়া কাস্ট রেজিন ইউনিটকে স্ট্যান্ডার্ড কেবল দিয়ে সংযুক্ত করা একটি সাধারণ কিন্তু ব্যয়বহুল অসামঞ্জস্য।

 

টানেলের পরিবেশ যন্ত্রপাতিকে নীরবে প্রভাবিত করে

সুড়ঙ্গের বাতাস আর্দ্র, ধূলিপূর্ণ এবং মৃদুভাবে ক্ষয়কারী। ভেন্টিলেশন শ্যাফটের ভিতরে ৮৫% এর বেশি আপেক্ষিক আর্দ্রতা সাধারণ ঘটনা, ব্রেক ও টায়ারের ধূলিকণা প্রতিটি অনুভূমিক পৃষ্ঠে জমা হয়, আর উপকূলীয় সুড়ঙ্গে এই মিশ্রণে ক্লোরাইডও যোগ হয়। গ্রীষ্মকালে শ্যাফটের পরিবেশের তাপমাত্রা ৪০ থেকে ৪৫°সে পর্যন্ত হতে পারে, যা ট্রান্সফরমারের প্রকৃত অবস্থানে পরিমাপ করা হয়, পোর্টালে নয়।

রেজিন-এনক্যাপসুলেটেড উইন্ডিং একটি মোড়ানো শুষ্ক-প্রকার উইন্ডিং-এর চেয়ে এটি ভালোভাবে সহ্য করে, কারণ একটি গুঁড়িয়ে রেজিন ট্রান্সফরমার কাস্টিং উইন্ডিংকে আর্দ্রতা প্রবেশ থেকে আবদ্ধ করে। তবুও বিশেষকরণটি পরিবেশের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে হবে: ঘনীভবন-বিরোধী স্পেস হিটার, আইপি-রেটেড টার্মিনাল বক্স, এবং শ্যাফট থেকে নেওয়া ডিজাইন পরিবেশের তাপমাত্রা—অঞ্চলীয় আবহাওয়ার গড় থেকে নয়।

উচ্চতাও গুরুত্বপূর্ণ। ১,৫০০ মিটার উচ্চতায় একটি ট্রান্সফরমারের সঞ্চালন-ভিত্তিক শীতলীকরণের জন্য প্রাপ্ত বায়ু ঘনত্ব প্রায় ৯% হ্রাস পায়; সুতরাং সমুদ্রপৃষ্ঠে তাপমাত্রা-বৃদ্ধি পরীক্ষা পাস করা একটি ইউনিট স্বয়ংক্রিয়ভাবে পাহাড়ি অঞ্চলে গৃহীত হয় না। আপনার সাইটের পরিবেশগত তাপমাত্রা ও উচ্চতার জন্য প্রযোজ্য ডি-রেটিং সম্পর্কে সরবরাহকারীকে জানাতে বলুন এবং সাধারণ গ্রাফের পরিবর্তে গণনার বিস্তারিত দেখাতে বলুন — এটিই আমরা প্রতিটি সুড়ঙ্গ ভেন্টিলেশনের জন্য ট্রান্সফরমার আমরা দাম উদ্ধৃত করি।

 

আমরা কোটেশন দেওয়ার আগে যা জানতে চাই

একটি টানেল ট্রান্সফরমার অর্ডারের রেটিং, মূল্য ও ডেলিভারি তারিখ নির্ধারণ করে পাঁচটি বিষয়। যদি এগুলো অনুসন্ধানে স্পষ্টভাবে উল্লেখ করা থাকে, তবে সাধারণত প্রথমবারেই সঠিক কোটেশন পাওয়া যায়:

• লোড স্কিডিউল, যাতে সবচেয়ে বড় মোটরটি হাইলাইট করা থাকবে। আমাদের তার স্টার্টিং পদ্ধতি ও সাবস্টেশন থেকে কেবলের দৈর্ঘ্য জানান। বাকি সবকিছু সেই একটি তথ্য থেকেই নির্ধারিত হয়।
• ড্রাইভের ধরন ও সংখ্যা। ছয়-পালস, বারো-পালস অথবা একটিভ ফ্রন্ট এন্ড, এবং এলভি বাসে প্রাপ্ত শর্ট-সার্কিট কারেন্ট — এটি হারমোনিক মার্জিন নির্ধারণ করে।
• সাইট শর্তে ঘটতে পারে। ডিজাইন অ্যাম্বিয়েন্ট, উচ্চতা, আর্দ্রতা এবং সংশ্লিষ্ট সারিবদ্ধতার জন্য ভূকম্প বিভাগ।
• অগ্নি কৌশল। টানেল এনভেলপের ভিতরে, একটি নির্দিষ্ট সাবস্টেশনে অথবা দূরবর্তী স্থানে সরঞ্জাম—এই উত্তরটি শুষ্ক-প্রকার বনাম তরল-পূর্ণ নির্ধারণ করে।
• সার্টিফিকেশন এবং দক্ষতা লক্ষ্য। ইউএল, সিএসএ অথবা আইইসি পরীক্ষা প্রতিবেদন এবং গন্তব্য দেশ কর্তৃক প্রয়োজনীয় দক্ষতা স্তর।

রায়ান ইলেকট্রিক উত্তর আমেরিকা, মধ্যপ্রাচ্য এবং দক্ষিণ-পূর্ব এশিয়ার অবকাঠামো ও শিল্প প্রকল্পের জন্য শুষ্ক-প্রকার এবং তেল-ভিজানো ট্রান্সফরমার তৈরি করে। আমাদের জিয়াংসু কারখানাটি ১২০,০০০ বর্গমিটার এলাকা জুড়ে বিস্তৃত এবং এতে ১৮০টির বেশি উৎপাদন ও পরীক্ষা সরঞ্জাম রয়েছে; আমাদের সার্টিফিকেশন পোর্টফোলিওতে UL, CSA, IEEE, DEKRA এবং CNAS অন্তর্ভুক্ত। ২০২৩ সাল থেকে আমরা ইটনের যৌথ উদ্যোগ অংশীদার হিসেবে কাজ করছি, যার ফলে আমাদের পরীক্ষা ও মানের ডকুমেন্টেশন এখন বহিঃস্থ শ্রেণীবদ্ধ পর্যালোচনার অধীন—স্ব-ঘোষণার পরিবর্তে। একটি সুড়ঙ্গ অর্ডারকে ডেটা সেন্টার অর্ডারের মতোই বিবেচনা করা হয়: রুটিন পরীক্ষা ডেটা, তাপমাত্রা-বৃদ্ধির রেকর্ড এবং সার্টিফিকেশন ফাইলগুলি ইউনিটের সাথে পাঠানো হয়।

 

লোড শিডিউল পাঠান, শুধু kVA নয়

যে সংখ্যাটি সিদ্ধান্ত নেয় সুড়ঙ্গ ভেন্টিলেশনের জন্য ট্রান্সফরমার লোড তালিকার প্রথম সংখ্যা হওয়ার কথা খুব কমই। আমাদের ইঞ্জিনিয়ারদের লোড শিডিউল, সবচেয়ে বড় মোটর, ড্রাইভ ধরন এবং সাইটের শর্তাবলী পাঠান; তারপর আপনি একটি রেটিং, একটি হারমোনিক মার্জিন এবং একটি ডি-রেটিং গণনা পাবেন যা ডিজাইন রিভিউতে আপনি যুক্তিসঙ্গতভাবে প্রতিপন্ন করতে পারবেন—নামপ্লেট নয় যা অনুমানের ভিত্তিতে বাছাই করা হয়েছে।

লেখক সম্পর্কে: এই নিবন্ধটি রায়ান ইলেকট্রিক-এর ইঞ্জিনিয়ারিং দল দ্বারা লেখা হয়েছে, যা চীনের জিয়াংসু প্রদেশে অবস্থিত একটি ট্রান্সফরমার নির্মাতা এবং ২০২৩ সাল থেকে ইটন-এর যৌথ উদ্যোগের অংশীদার। এটি উত্তর আমেরিকা, মধ্য প্রাচ্য এবং দক্ষিণ-পূর্ব এশিয়ার টানেল, মেট্রো, ডেটা সেন্টার এবং ইউটিলিটি প্রকল্পগুলিতে UL, CSA এবং IEC সার্টিফায়েড শুষ্ক-প্রকার ও তেল-নিমজ্জিত ট্রান্সফরমার সরবরাহ করে।