ট্রান্সফরমার নিউট্রাল গ্রাউন্ডিং ব্যাখ্যা: সলিড, রেজিস্ট্যান্স এবং জিগ-জ্যাগ গ্রাউন্ডিং তুলনা

সুইচগিয়ার শিডিউলে উচ্চ-রোধ গ্রাউন্ডিং ৫ অ্যাম্পিয়ার এবং ১০ সেকেন্ডের রেজিস্টর নির্দিষ্ট করা হয়েছিল। ঠিক তাই ঠিকাদার ইনস্টল করেছিলেন। কেউই সিস্টেম চার্জিং কারেন্ট মাপেনি, যা ওই প্লান্টে শিল্ডেড ৫ কেভি কেবল, সার্জ অ্যারেস্টার এবং ড্রাইভ ইনপুট ফিল্টারের কারণে প্রায় ৬.৮ অ্যাম্পিয়ার ছিল। প্রথম ফেজ-টু-গ্রাউন্ড ফল্টে রেজিস্টরটি সম্পূর্ণ ক্যাপাসিটিভ কারেন্ট বহন করেছিল, সেন্সিং রিলে কোনো বৃদ্ধি দেখতে পায়নি, এবং প্লান্টটি দু’দিন ধরে গ্রাউন্ডেড ফেজের সাথে চলেছিল। দ্বিতীয় ফল্ট, অন্য একটি ফেজে, একটি বিরক্তিকর ঘটনাকে ফেজ-টু-ফেজ আর্ক ফ্ল্যাশে পরিণত করেছিল। সবকিছু ড্রয়িং অনুযায়ী নির্মিত হয়েছিল। তবুও গ্রাউন্ডিং পদ্ধতিটি ভুল ছিল।

ট্রান্সফরমার নিউট্রাল গ্রাউন্ডিং এটি একটি ডিজাইন সিদ্ধান্ত যা নির্ধারণ করে যে কখন ইনসুলেশন ব্যর্থ হয়, কতটুকু কারেন্ট প্রবাহিত হয়, সুরক্ষা ব্যবস্থা কি ট্রিপ করবে নাকি শুধুমাত্র অ্যালার্ম দেবে, এবং ট্রান্সফরমার, কেবল ও সুইচগিয়ার কতটুকু কারেন্ট সহ্য করতে পারবে। এটি ডিজাইন পর্যায়ে একবার নেওয়া হয় এবং সাধারণত একটি স্পেসিফিকেশনের একটি লাইন জুড়ে থাকে।

চারটি পদ্ধতি প্রায় প্রতিটি শিল্প, ইউটিলিটি ও ডেটা সেন্টার সিস্টেমকে কভার করে: সলিড গ্রাউন্ডিং, লো-রেজিস্ট্যান্স গ্রাউন্ডিং, হাই-রেজিস্ট্যান্স গ্রাউন্ডিং, এবং জিগ-জ্যাগ বা ওয়াই-ডেল্টা গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমারের মাধ্যমে গ্রাউন্ডিং। প্রতিটি পদ্ধতি ভিন্ন প্রশ্নের উত্তর দেয়, এবং সঠিক উত্তর নির্ভর করে আপনি প্রথম গ্রাউন্ড ফল্টের সময় সিস্টেমটি কী করতে চান তার উপর।

 

ট্রান্সফরমার নিউট্রাল গ্রাউন্ডিং কী নির্ধারণ করে

গ্রাউন্ড ফল্ট হলো একটি ফেজ কন্ডাক্টর এবং পৃথিবীর মধ্যে সার্কিট সম্পূর্ণ করা। যে কারেন্ট প্রবাহিত হয়, তার পরিমাণ রিটার্ন পাথের ইম্পিড্যান্স দ্বারা নির্ধারিত হয়, আর সেই রিটার্ন পাথটি গঠিত হয় সিস্টেম নিউট্রাল এবং গ্রাউন্ডিং ইলেকট্রোড সিস্টেমের মধ্যে সংযোগের মাধ্যমে। সংযোগটি পরিবর্তন করলে ফল্ট কারেন্ট, সনাক্তকরণের গতি এবং ফল্ট দূর করার সময় যে ক্ষতি হয়, তাও পরিবর্তিত হয়।

স্পেসিফিকেশনে দুটি রেফারেন্সের নাম উল্লেখযোগ্য। IEEE Std 3003.1-2019 শিল্প ও বাণিজ্যিক পাওয়ার সিস্টেমের জন্য সিস্টেম গ্রাউন্ডিং কভার করে এবং গ্রিন বুক পরিবারের আধুনিক উত্তরসূরি; IEEE Std C62.92.1-2016 ইউটিলিটি সিস্টেমের জন্য ১,০০০ ভোল্টের ঊর্ধ্বে রেটেড নিউট্রাল গ্রাউন্ডিং কভার করে। উভয়ই একই ট্রেড-অফ-এর চারপাশে গঠিত: গ্রাউন্ড-ফল্ট কারেন্ট যথেষ্ট উচ্চ হতে হবে যাতে বিশ্বস্তভাবে সনাক্ত করা যায়, কিন্তু যথেষ্ট নিম্ন হতে হবে যাতে সরঞ্জাম ধ্বংস না হয়।

নীচের টেবিলে চারটি পদ্ধতি সংক্ষেপে উপস্থাপন করা হয়েছে।

পদ্ধতি	সাধারণ ফল্ট কারেন্ট	সনাক্তকরণের দর্শন	এটি কোথায় ফিট করে
দৃঢ় ভূ-সংযোগ	বল্টেড থ্রি-ফেজ মান পর্যন্ত	তাত্ক্ষণিক অতি-বর্তমান, ট্রিপ হয়	৪৮০ ভোল্ট এবং তার নিচে, কম ভোল্টেজ বিতরণ
নিম্ন রোধ (LRG)	১০০ অ্যাম্পিয়ার থেকে ১,০০০ অ্যাম্পিয়ার, সাধারণত ২০০ অ্যাম্পিয়ার থেকে ৪০০ অ্যাম্পিয়ার	অতি-বর্তমান রিলে, নির্বাচনী সমন্বয়	মাঝারি ভোল্টেজ শিল্প বিতরণ যেখানে নির্বাচনী ট্রিপিং প্রয়োজন
উচ্চ রোধ (HRG)	৫ অ্যাম্পিয়ার থেকে ২৫ অ্যাম্পিয়ার	সংবেদনশীল রিলে, প্রথমে সতর্কতা সংকেত	ড্রাইভ-ঘনীভূত কারখানা, চলমান প্রক্রিয়া, ডেটা কেন্দ্র
জিগ-জ্যাগ গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার	রেজিস্টর বা ট্রান্সফরমার ডিজাইন দ্বারা নির্ধারিত	সংবেদনশীল রিলে	ডেল্টা সিস্টেম, কোনো অ্যাক্সেসযোগ্য নিউট্রাল নেই

 

সলিড গ্রাউন্ডিং: সবচেয়ে কম খরচ এবং সর্বোচ্চ ফল্ট কারেন্ট

একটি সলিডলি গ্রাউন্ডেড সিস্টেমে নিউট্রালকে সরাসরি গ্রাউন্ডিং ইলেকট্রোড সিস্টেমের সঙ্গে যুক্ত করা হয়। কোনো কিছুই কারেন্টকে সীমিত করে না, তাই ফেজ-টু-গ্রাউন্ড ফল্ট সেই বিন্দুতে পাওয়া যাওয়া বোল্টেড থ্রি-ফেজ মানের কাছাকাছি হতে পারে—৪৮০ ভোল্টে ২,০০০ কেভিএ ইউনিটে দশকয়েক কিলোঅ্যাম্পিয়ার। এটি কোনো ডিজাইনের ত্রুটি নয়; এটিই মূল উদ্দেশ্য। ফল্টটি বৃহৎ, প্রতিটি প্রোটেক্টিভ ডিভাইস এটি দেখতে পায়, এবং এটি কয়েকটি সাইকেলের মধ্যে নিষ্ক্রিয় করা হয়।

বিলটি অন্যত্র আসে। বাস ব্রেসিং, ব্রেকার ইন্টারাপ্টিং রেটিং এবং আর্ক-ফ্ল্যাশ অধ্যয়নে ঘটনা-শক্তি গণনা—সবগুলোই সেই কারেন্টের সঙ্গে সমানুপাতিক। বেশির ভাগ ৪৮০ ভোল্ট সিস্টেমের জন্য সলিড গ্রাউন্ডিং এখনও ব্যবহারিক পছন্দ, কারণ ফেজ-টু-গ্রাউন্ড ভোল্টেজ ২৭৭ ভোল্টে স্থির থাকে এবং ইনসুলেশন ও সার্জ-অ্যারেস্টারের দায়িত্ব মাঝারি স্তরেই থাকে। মাঝারি ভোল্টেজে এটি আর যুক্তিসঙ্গত হয় না, যেখানে একই যুক্তি ট্রান্সফরমার, কেবল এবং সুইচগিয়ারের পক্ষে অবাঞ্ছিত ফল্ট কারেন্ট তৈরি করে।

এর একটি পরিণতি মানুষকে অবাক করে। সলিডলি গ্রাউন্ডেড সিস্টেমে অধিকাংশ ফল্ট একক ফেজ-টু-গ্রাউন্ড ঘটনা হিসেবে শুরু হয় এবং সেগুলো উচ্চতর পর্যায়ে উন্নীত হওয়ার আগেই নিষ্ক্রিয় করা হয়। অনগ্রাউন্ডেড বা হাই-রেজিস্ট্যান্স গ্রাউন্ডেড সিস্টেমে প্রথম ফল্টটি প্রায়শই সম্পূর্ণরূপে নিষ্ক্রিয় করা হয় না।

 

রেজিস্ট্যান্স গ্রাউন্ডিং: লো রেজিস্ট্যান্স বনাম হাই রেজিস্ট্যান্স

নিউট্রাল ও আর্থের মধ্যে একটি রেজিস্টর সংযুক্ত করা হলে একটি ডিজাইন দর্শনকে একটি সংখ্যায় রূপান্তরিত করা হয়। নিম্ন-রেজিস্ট্যান্স গ্রাউন্ডিং সাধারণত প্রবাহকে কয়েকশো অ্যাম্পিয়ারের মধ্যে সীমাবদ্ধ রাখে—মাঝারি ভোল্টেজে ২০০ এ থেকে ৪০০ এ পর্যন্ত প্রবাহ সাধারণ—যা এখনও স্ট্যান্ডার্ড ওভারকারেন্ট রিলেগুলির জন্য সনাক্তযোগ্য এবং সমন্বয়যোগ্য। এই কারণেই এলআরজি (LRG) ব্যবহার করা হয় যখন কোনো প্লান্ট একটি ত্রুটিযুক্ত ফিডারকে মূল সার্কিট ব্রেকার ট্রিপ না করে নির্বাচনমূলকভাবে ট্রিপ করতে চায়।

উচ্চ-রেজিস্ট্যান্স গ্রাউন্ডিং আরও অনেক বেশি দূরে যায় এবং গ্রাউন্ড-ফল্ট প্রবাহকে ৫ এ, ১০ এ বা ২৫ এ-এ সীমাবদ্ধ রাখে। এই পর্যায়ে ত্রুটিটি সাধারণত ট্রিপ না হয়ে শুধুমাত্র একটি সতর্কতা সংকেত হিসেবে কাজ করে, এবং রক্ষণাবেক্ষণ কর্মীরা ত্রুটিটি খুঁজে পাওয়া পর্যন্ত প্লান্টটি অব্যাহতভাবে চালিত থাকে। ড্রাইভ-প্রধান শিল্প সিস্টেম, যেসব কন্টিনিউয়াস-প্রসেস প্লান্ট কোনো ট্রিপ সহ্য করতে পারে না, এবং ডেটা সেন্টারের মাঝারি ভোল্টেজ বিতরণ সিস্টেম—সবগুলোই এই পদ্ধতির উপর নির্ভরশীল। এই কারণে ট্রান্সফরমার ও কেবলগুলি আর কয়েক কিলোঅ্যাম্পিয়ার পর্যন্ত প্রবাহ সহ্য করার জন্য ডিজাইন করা হয় না, এবং গ্রাউন্ড ফল্টের কারণে আর্ক-ফ্ল্যাশ ঝুঁকি প্রবাহের হ্রাসের সাথে সাথে কমে যায়।

এখানেই সবচেয়ে বেশি ক্রেতা ভুল করেন। উচ্চ-রোধের গ্রাউন্ডেড সিস্টেম শুধুমাত্র তখনই কাজ করে যখন রেজিস্টরের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্ট সিস্টেমের চার্জিং কারেন্টের চেয়ে বেশি হয়। শিল্ডেড কেবল, সার্জ আরেস্টার এবং ড্রাইভ ইনপুট ফিল্টারের চার্জিং কারেন্ট হলো প্রকৃত কারেন্ট, এবং গ্রাউন্ড ফল্টের সময় এটি রেজিস্টর ও ফল্ট উভয়ের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়। যদি রেজিস্টরের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্ট এই পরিমাণের চেয়ে কম হয়, তবে রিলে ফল্টকে সাধারণ ক্যাপাসিটিভ কারেন্ট থেকে আলাদা করতে পারে না—যা ঠিক এই নিবন্ধটির শুরুতে উদাহরণে ঘটেছিল। সঠিক পদ্ধতি হলো প্রকৃত ইনস্টলেশনের ক্যাপাসিটিভ কারেন্ট পরিমাপ করা, তার চেয়ে বেশি মানের সাথে মার্জিন যোগ করে রেজিস্টরের কারেন্ট নির্বাচন করা, এবং তারপর মাত্র সময় রেটিং সেট করা।

 

 

জিগ-জ্যাগ গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার: যেখানে কোনো নিউট্রাল নেই, সেখানে নিউট্রাল

উপরের সবকিছুই ধরে নেয় যে আপনি একটি রেজিস্টর সংযুক্ত করতে পারেন এমন একটি নিউট্রাল বিন্দু আছে। ডেল্টা-সংযুক্ত উৎস, অথবা যার সেকেন্ডারি নিউট্রাল বাইরে আনা হয়নি এমন ট্রান্সফরমার, আপনাকে এমন কোনো বিন্দু দেয় না। জিগ-জ্যাগ ইউনিটটি সেই সমস্যার সমাধান করে। এর ওয়াইন্ডিংগুলো শূন্য-ক্রম কারেন্টের প্রতি কম ইম্পিড্যান্স প্রদর্শন করে, ফলে এটি ভূ-ত্রুটি কারেন্টের জন্য একটি উদ্দেশ্যপূর্ণ ফিরে আসার পথ তৈরি করে; অন্যদিকে, ধনাত্মক- এবং ঋণাত্মক-ক্রম কারেন্টের প্রতি এটি উচ্চ ইম্পিড্যান্স প্রদর্শন করে, যার ফলে সাধারণ অপারেশনে ইউনিটটি প্রায় কোনো লোড কারেন্ট বহন করে না। একটি ওয়াই-ডেল্টা ইউনিট ভিন্ন ওয়াইন্ডিং বিন্যাস ব্যবহার করে একই কাজ করে।

এই আচরণটি তাই একটি গ্রাউন্ডিং ট্রান্সফরমার এটি লোড ট্রান্সফরমারের চেয়ে সম্পূর্ণ আলাদা ডেটাশিট থেকে নির্দিষ্ট করা হয়। সম্মতিপূর্ণ হওয়া আবশ্যিক সংখ্যাগুলো হলো স্বল্প-সময়ের নিউট্রাল কারেন্ট এবং তার স্থায়িত্ব—১০ সেকেন্ড ও ১ মিনিট হলো সাধারণ রেটিং—এবং সাধারণ অপারেশনের ফলে যে অসাম্য তৈরি হয়, তার জন্য নির্বিচারে নিউট্রাল কারেন্ট সক্ষমতা, যা জিগ-জ্যাগ ইউনিটে সাধারণত স্বল্প-সময়ের মানের কয়েক শতাংশ হয়। শুধুমাত্র স্বল্প-সময়ের সংখ্যা অনুযায়ী নির্দিষ্ট করলে স্থায়ী অসাম্যের কারণে এটি অতিরিক্ত উত্তপ্ত হবে। লোড ট্রান্সফরমারের মতো নির্দিষ্ট করলে আপনি এমন তামা কিনবেন যা কখনোই ব্যবহার করবেন না।

ড্রাইভ-প্রধান সিস্টেমগুলোতে জিগ-জ্যাগ ইউনিটটি সাধারণত একটি রেজিস্টরের সঙ্গে যুক্ত থাকে। রেজিস্টরটি প্রবাহিত কারেন্ট নির্ধারণ করে; ট্রান্সফরমারটি রেজিস্টরের প্রয়োজনীয় নিউট্রাল সরবরাহ করে।

 

রেজিস্টরের আকার নির্ধারণ: চারটি সংখ্যা যা নির্ধারণ করে যে এটি কাজ করবে কি না

নিউট্রাল গ্রাউন্ডিং রেজিস্টর হলো একটি স্বল্প-সময়ের ডিভাইস যার কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ রেটিং রয়েছে। এই চারটি সংখ্যা সেবার মধ্যে সিস্টেমটি কাজ করবে কি না তা নির্ধারণ করে।

• পরিমাপ করা ধারক কারেন্ট। এটি প্রকৃত ইনস্টলেশনে, প্রকৃত ভোল্টেজে পরিমাপ করুন। টেবিলের মানগুলি শুরু করার একটি বিন্দু মাত্র, উত্তর নয়।
• প্রবাহিত কারেন্ট। উচ্চ-রোধাঙ্কিত গ্রাউন্ডিংয়ের জন্য ৫ এ, ১০ এ অথবা ২৫ এ; নিম্ন-রোধাঙ্কিত গ্রাউন্ডিংয়ের জন্য ২০০ এ থেকে ৪০০ এ। উভয় ক্ষেত্রেই এটি পরিমাপ করা ধারিত কারেন্টের চেয়ে উচ্চতর হতে হবে, একটি সুরক্ষা মার্জিন সহ।
• সময় রেটিং। দশ সেকেন্ড এবং এক মিনিট সাধারণত ব্যবহৃত হয়। একটি ১৩.৮ কেভি সিস্টেমে ৪০০ এ, দশ সেকেন্ডের রেজিস্টর দোষ প্রবাহিত হওয়ার সময় প্রায় ৩.২ মেগাওয়াট শক্তি বিলুপ্ত করে—দশ সেকেন্ডে প্রায় ৩২ মেগাজুল শক্তি। সিস্টেমে দোষ অব্যাহত রাখলে এটি ধ্বংস হয়ে যাবে।
• ভোল্টেজ এবং ইনসুলেশন রেটিং। গ্রাউন্ড দোষের সময় রেজিস্টরটি ঘটনার সম্পূর্ণ সময় ধরে সিস্টেমের লাইন-টু-নিউট্রাল ভোল্টেজ পূর্ণ পরিমাণে ধরে রাখে।

আরও দুটি বিষয় একই আলোচনায় অন্তর্ভুক্ত হওয়া উচিত, কিন্তু রেজিস্টরের ডেটাশিটে নয়: সনাক্তকরণ পদ্ধতি—রিলে যে কারেন্ট দেখে তার সাথে কী করে, এবং এটি কি সতর্কতা দেয় না হঠাৎ বিচ্ছিন্ন করে—এবং, নিম্ন-রোধাঙ্কিত গ্রাউন্ডিংয়ের ক্ষেত্রে, কারেন্ট সীমিত হওয়ার পরেও সমন্বয় অধ্যয়নটি কি এখনও বৈধ রয়েছে।

 

রায়ান ইলেকট্রিক কাস্টম অর্ডারগুলিতে গ্রাউন্ডিং ডিজাইনকে কীভাবে সমর্থন করে

গ্রাউন্ডিং ডিজাইন ট্রান্সফরমার থেকে শুরু হয়, কারণ ওয়াইন্ডিং কনফিগারেশন নির্ধারণ করে যে নিউট্রাল আদৌ বিদ্যমান আছে কিনা। একটি কাস্টম তিন-ফেজ ট্রান্সফরমার ওয়াই সেকেন্ডারি সহ ট্রান্সফরমারে আমরা গ্রাউন্ড-ফল্ট ডিউটির জন্য পরীক্ষা করা ইনসুলেটেড বুশিংয়ের মাধ্যমে নিউট্রাল বাইরে আনি, যা গবেষণা কর্তৃক নির্দিষ্ট করা হয়েছে, এবং আমরা গ্রাউন্ডিং ও কোঅর্ডিনেশন গবেষণার প্রয়োজনীয় ওয়াইন্ডিং কনফিগারেশন ও ভেক্টর গ্রুপ তথ্য সরবরাহ করি। যখন কোনো গ্রাহকের পরিকল্পনায় রেজিস্ট্যান্স বা জিগ-জ্যাগ গ্রাউন্ডিং ব্যবহার করা হয়, তখন আমরা ফ্যাক্টরি অ্যাকসেপ্ট্যান্স টেস্টের পরিবর্তে কোটেশন পর্যায়েই নিউট্রাল ব্যবস্থা নিশ্চিত করি। এটি শুরুতে পনেরো মিনিটের একটি আলোচনা, কিন্তু এটি মিস করলে পুনরায় কাজ করার অর্ডার দেওয়া হবে।

আমরা ১২০,০০০ বর্গমিটার এলাকায় নির্মিত একটি সুবিধাতে উৎপাদন করি, যেখানে ১৮০-এর বেশি সেট উৎপাদন ও পরীক্ষা সরঞ্জাম এবং ৩৭টি পেটেন্ট রয়েছে, এবং আমাদের UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS এবং CE সার্টিফিকেশন রয়েছে। ২০২৩ সাল থেকে রায়ান ইলেকট্রিক ইটনের একটি আনুষ্ঠানিক যৌথ উদ্যোগ অংশীদার হিসেবে কাজ করছে। প্রতিটি ইউনিটের সঙ্গে যে নিয়মিত পরীক্ষা রিপোর্ট পাঠানো হয়, তাতে ঘূর্ণন রোধ এবং অনুপাতের তথ্য থাকে, যা চালুকরণ দলকে সাইটে নিউট্রাল ও গ্রাউন্ডিং সংযোগ নিশ্চিত করতে সাহায্য করে।

 

ট্রান্সফরমারের জন্য আরএফকিউ-এর সঙ্গে গ্রাউন্ডিং পরিকল্পনা পাঠান

আমাদের কাছে এক-লাইন ডায়াগ্রাম, গ্রাউন্ডিং পদ্ধতি, আপনার ডিজাইন করা নিউট্রাল কারেন্ট ও সময়কাল, এবং ট্রান্সফরমারের রেটিং পাঠান। আমাদের প্রকৌশল দল আপনার অধ্যয়নের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ একটি ট্রান্সফরমার নিউট্রাল গ্রাউন্ডিং ব্যবস্থা প্রস্তাব করবে—নিউট্রাল বুশিং সহ—যাতে চালুকরণ প্রকৌশলী একটি ডিজাইন নিশ্চিত করতে পারেন, না হয় তা আবিষ্কার করতে হয়। উদ্ধৃতির সময় ভিত্তি সঠিকভাবে স্থাপন করা কোনো খরচ বহন করে না; কিন্তু প্রথম গ্রাউন্ড ফল্টের পর তা আবিষ্কার করা হলে একটি বিচ্ছিন্নতা (আউটেজ) ঘটে।

 

লেখক সম্পর্কে: এই নিবন্ধটি রায়ান ইলেকট্রিক (জিয়াংসু রায়ান ট্রান্সফরমার্স) এর প্রকৌশলী দল দ্বারা লেখা হয়েছে, যা ২০০৭ সাল থেকে ইউটিলিটি, ডেটা সেন্টার, নবায়নযোগ্য জেনারেশন এবং শিল্প গ্রাহকদের জন্য কাস্ট রেজিন, অয়েল-ইমার্সড এবং প্যাড-মাউন্টেড ট্রান্সফরমার তৈরি করে আসছে। এই দলটি প্রতিদিন IEEE C57 এবং IEC 60076 প্রয়োজনীয়তা নিয়ে কাজ করে এবং স্পেসিফিকেশন, ফ্যাক্টরি টেস্টিং এবং সাইট কমিশনিংয়ের মাধ্যমে ডেভেলপার এবং EPC ঠিকাদারদের সমর্থন করে।