ট্রান্সফরমার সার্জ প্রোটেকশন: বজ্রপাত ও সুইচিং সার্জের জন্য সার্জ আরেস্টার কীভাবে নির্বাচন করবেন

গত আগস্ট মাসে লুজনের দক্ষিণাঞ্চলের একজন ইউটিলিটি ফরেম্যান আমাদের একটি ছবি ইমেইল করেছিলেন, যা স্বাভাবিক দেখাচ্ছিল যখন তা স্বাক্ষরিত হয়েছিল: একটি ১৩.৮ কেভি প্যাড-মাউন্টেড ট্রান্সফরমার, এর ব্র্যাকেটে নতুন পলিমার আরেস্টার, এবং তাজা রং। মূল স্পেসিফিকেশনে দুটি বিষয় ছিল না। আরেস্টার টার্মিনাল ও ট্যাঙ্কের মধ্যে চার ফুট লেড তারের কুণ্ডলী। এবং গ্রাউন্ড কন্ডাক্টরটি সরাসরি গ্রাউন্ড প্যাডের দিকে না যাওয়ায় মাউন্টিং ব্র্যাকেটের মধ্য দিয়ে ফিরিয়ে আনা হয়েছিল। তিন সপ্তাহ পর ফিডারটিতে বজ্রপাত হয়। আরেস্টারটি কোনো ক্ষতি ছাড়াই টিকে গিয়েছিল। কিন্তু প্রাইমারি ওয়াইন্ডিংটি টিকে থাকেনি।

সার্জ আরেস্টার কী করে — এবং কী করতে পারে না

একটি আধুনিক ট্রান্সফরমার সার্জ প্রোটেকশন এই ব্যবস্থাটি একটি ফাঁকহীন ধাতব-অক্সাইড ভ্যারিস্টরের চারপাশে গঠিত। এর রেফারেন্স ভোল্টেজের নীচে ভ্যারিস্টরটি একটি খোলা সার্কিটের মতো আচরণ করে এবং মাইক্রোঅ্যাম্পিয়ার পরিমাণ কারেন্ট টানে। এর উপরে গেলে রেজিস্ট্যান্স হঠাৎ কমে যায়, অ্যারেস্টারটি সার্জ কারেন্টকে গ্রাউন্ডে শান্ট করে, এবং পরবর্তী অর্ধ-চক্রের আগেই উচ্চ-প্রতিবন্ধকতা অবস্থায় ফিরে আসে। IEEE C62.11-2020 এটি ডিভাইসটিকে সংজ্ঞায়িত করে, যা ৪৮ থেকে ৬২ হার্জ সার্কিটের জন্য ১,০০০ ভোল্টের উপরে ধাতব-অক্সাইড অ্যারেস্টারগুলিকে কভার করে, যা ডিসচার্জ কারেন্ট পাঠানোর মাধ্যমে বজ্রপাত ও সুইচিং সার্জ সীমিত করে এবং তারপর সিস্টেম পাওয়ার কারেন্টের প্রবাহ স্বয়ংক্রিয়ভাবে সীমিত করে। এটি একটি সক্রিয় মানদণ্ড, যা সেপ্টেম্বর ২০২০ সালে প্রকাশিত হয়েছে।

অ্যারেস্টারটি কোনো সার্জ শোষণ করে না। এটি সার্জকে ক্ল্যাম্প করে। যে ভোল্টেজটি ওয়াইন্ডিং আসলে অনুভব করে, তা হলো অ্যারেস্টারের ডিসচার্জ ভোল্টেজ। যোগফল সেই ভোল্টেজ যা সার্জটি অ্যারেস্টার টার্মিনাল থেকে যে বিন্দুতে এটি সুরক্ষা করছে সেই বিন্দু পর্যন্ত চলে যাওয়া লিড ওয়্যারের উপর তৈরি করে। উভয় শব্দই বাস্তব। কিন্তু ইনস্টলেশনের দিনে কেবল দ্বিতীয় শব্দটির মান একটি ওয়ারেন্স দিয়ে পরিবর্তন করা যায়।

একটি সঠিকভাবে নির্বাচিত অ্যারেস্টারও ভুলভাবে প্রয়োগ করা হতে পারে। নির্বাচন এবং সংযোগ—এই দুটি আলাদা কাজ, এবং ক্রেতারা সাধারণত এর মধ্যে শুধুমাত্র একটিকেই অন্যের উপর ন্যস্ত করেন।

 

 

ট্রান্সফরমার সার্জ প্রোটেকশন মিডিয়াম কন্টিনিউয়াস অপারেটিং ভোল্টেজ (এমসিওভি) দিয়ে শুরু হয়, রেটেড কিলোভোল্ট দিয়ে নয়।

আমাদের ইঞ্জিনিয়ারিং ডেস্কে যেসব আরএফকিউ পৌঁছায়, সেগুলোর অধিকাংশই রেটেড ভোল্টেজ অনুযায়ী অ্যারেস্টার নির্দিষ্ট করে—“একটি ১০ কেভি অ্যারেস্টার”, “একটি ১৮ কেভি অ্যারেস্টার”। এই সংখ্যাটি হলো ডিউটি-সাইকেল রেটিং, এবং একা এটি আপনার সিস্টেমে এই ইউনিটটির উপযুক্ততা সম্পর্কে প্রায় কিছুই বলে না। যে সংখ্যাটি প্রয়োগ নির্ধারণ করে, সেটি হলো এমসিওভি : সর্বোচ্চ চলমান কার্যকরী ভোল্টেজ, যা অ্যারেস্টারের টার্মিনালের মধ্যে অবিরতভাবে প্রয়োগ করা যায় এমন সর্বোচ্চ আরএমএস ভোল্টেজ, যাতে অতিরিক্ত তাপ উৎপন্ন হয় না।

এমসিওভি ট্রান্সফরমার দ্বারা নির্ধারিত হয় না, বরং সিস্টেম গ্রাউন্ডিং দ্বারা নির্ধারিত হয়। একটি কার্যকরীভাবে গ্রাউন্ডেড সিস্টেমে অ্যারেস্টার সাধারণ অপারেশনে লাইন-টু-গ্রাউন্ড ভোল্টেজ দেখে, তাই প্রয়োজনীয়তা হলো সর্বোচ্চ লাইন-টু-গ্রাউন্ড ভোল্টেজটি নিজেই—১২.৪৭ কেভি মাল্টি-গ্রাউন্ডেড সিস্টেমে ৭.৬৫ কেভি। একটি আনগ্রাউন্ডেড বা ইম্পিড্যান্স-গ্রাউন্ডেড সিস্টেমে, একটি ফেজ-টু-গ্রাউন্ড ফল্টের কারণে অ-ফল্টযুক্ত ফেজগুলি পূর্ণ ফেজ-টু-ফেজ ভোল্টেজের কাছাকাছি পৌঁছায়, তাই নিয়মটি হয় সর্বোচ্চ ফেজ-টু-ফেজ ভোল্টেজের ৯০ শতাংশের সমান বা তার চেয়ে বেশি এমসিওভি। একই ট্রান্সফরমার, একই ভোল্টেজ ক্লাস, কিন্তু দুটি সম্পূর্ণ আলাদা অ্যারেস্টার।

সিস্টেম লাইন-টু-লাইন ভোল্টেজ (কেভি, নমিনাল)	অ্যারেস্টার এমসিওভি—কার্যকরীভাবে গ্রাউন্ডেড (কেভি)	অ্যারেস্টার এমসিওভি—ইম্পিড্যান্স-গ্রাউন্ডেড বা আনগ্রাউন্ডেড (কেভি)
4.16	2.55	5.10
12.47	7.65	15.30
13.80	8.40	15.30
24.94	15.30	29.00
34.50	22.00	অনুশুল্কিত নয়

ওই সংখ্যাগুলো হাবেল পাওয়ার সিস্টেমস কর্তৃক প্রকাশিত অ্যারেস্টার অ্যাপ্লিকেশন ডেটা থেকে এসেছে, এবং এগুলো উত্তর আমেরিকার ডিস্ট্রিবিউশন সিস্টেমগুলোতে আমরা যা দেখি তার সঙ্গে মিলে যায় ( হাবেল ক্যাটালগ ৭০, সার্জ অ্যারেস্টার ব্যবহারিক পরিণতি স্পষ্টভাবে উল্লেখ করা মূল্যবান। যদি কোনো স্পেসিফিকেশনে ‘অগ্রাউন্ডেড সিস্টেম’ বলা হয়, কিন্তু আসল সিস্টেমটি চার-তারের বহু-গ্রাউন্ডেড হয়, তবে আপনি প্রায় দ্বিগুণ MCOV কিনবেন—এবং এটি আপনাকে উচ্চতর ডিসচার্জ ভোল্টেজের জন্য প্রদান করতে হবে, যা ঠিক সেই সংখ্যা যা আপনি নিম্ন রাখার চেষ্টা করছিলেন।

ডেটাশিট পড়ার সময় আরেকটি সম্পর্ক উপযোগী: একটি অ্যারেস্টারের রেটেড ভোল্টেজ সাধারণত এর MCOV-এর প্রায় ১.২৫ গুণ। এই কারণেই ১০ কেভি রেটেড বিতরণ অ্যারেস্টারের MCOV প্রায় ৮.৪ কেভি হয়, এবং একই ট্রান্সফরমারে গ্রাউন্ডিং ধারণাটি পরিবর্তন করলে উভয় সংখ্যাই একসঙ্গে পরিবর্তিত হয়।

 

লিড দৈর্ঘ্য, গ্রাউন্ডিং এবং যে প্রোটেক্টিভ মার্জিন আসলে গুরুত্বপূর্ণ

এখানেই সবচেয়ে বেশি ক্রেতা ভুল করেন। আরেস্টার এবং যে সরঞ্জামটিকে এটি রক্ষা করে তার মধ্যে প্রতিটি ফুট লিড ওয়্যার চাপ বৃদ্ধি করে ইনসুলেশনের উপর সার্জ চলাকালীন, কারণ কারেন্টকে সেই দূরত্ব অতিক্রম করে ফিরে আসতে হয়। মেটাল-অক্সাইড আরেস্টারের জন্য IEEE অ্যাপ্লিকেশন গাইড ১০ kA-এ ১.৬ kV প্রতি ফুট ব্যবহার করে, এবং বৈদ্যুতিক সরঞ্জামের বজ্র ও সার্জ সুরক্ষা সম্পর্কিত FM অ্যাপ্রুভাল স্ট্যান্ডার্ড DS ৫-১১-ও একই মান ব্যবহার করে।

আরেস্টার লিড দৈর্ঘ্য (ফুট)	১০ kA-এ যোগ হওয়া ভোল্টেজ (kV)	৯৫ kV BIL ওয়াইন্ডিংয়ের অংশ
1	1.6	1.7%
2	3.2	3.4%
4	6.4	6.7%
10	16.0	16.8%

 

 

দ্য সুরক্ষা মার্জিন এটিই হলো সমস্ত কিছুকে একত্রিত করে দেওয়া গাণিতিক প্রক্রিয়া। ওয়াইন্ডিংয়ের BIL থেকে আরেস্টারের ডিসচার্জ ভোল্টেজ এবং লিডের অবদান বিয়োগ করুন, তারপর ফলাফলকে BIL দিয়ে ভাগ করুন। ১৩.৮ kV বিতরণ ট্রান্সফরমারে প্রাথমিক ইনসুলেশন স্তরের মানক ৯৫ kV BIL, এবং সুপারিশকৃত ন্যূনতম সুরক্ষা মার্জিন হলো ২০ শতাংশ। ১০ ফুট লিড ঐ ৯৫ kV-এর মধ্যে ১৬ kV গ্রহণ করে—যা সুপারিশকৃত মার্জিনের প্রায় সম্পূর্ণ অংশ, যখন আরেস্টারের ডিসচার্জ ভোল্টেজের একটি kV-ও এখনও গণনা করা হয়নি।

ভূমি সংযোগ ব্যর্থ হয় একই নীরব উপায়ে। ভূমি তারটি ছোট, সোজা এবং মাউন্টিং ব্র্যাকেট থেকে পৃথক হয়ে চলতে হবে, এবং ট্যাঙ্কের সাথে এবং স্টেশনের ভূমি গ্রিডের সাথে বন্ধনকৃত একটি নির্দিষ্ট প্যাডে শেষ হতে হবে। বোল্টেড ব্র্যাকেট হার্ডওয়্যারের মধ্য দিয়ে ভূমি পথ নির্দেশ করা একটি যোগস্থল তৈরি করে যা ক্ষয় হয়, ঢিলা হয় এবং সার্জ আসার ঠিক সেই মুহূর্তে প্রতিবাধকতা বাড়ায়। NFPA 780 — বজ্রপাত প্রতিরোধ ব্যবস্থা স্থাপনের জন্য মানদণ্ড — বর্তমান ২০২৬ সংস্করণ, এবং উত্তর আমেরিকার অধিকাংশ পরিদর্শক এটিকে রেফারেন্স হিসেবে ব্যবহার করেন। কোনো ব্যর্থতার পর নয়, বরং কোনো লেআউট অনুমোদনের আগে এটি পড়ুন।

 

আপনি যে ট্রান্সফরমারটি কিনছেন তার জন্য সঠিক অ্যারেস্টার শ্রেণি নির্বাচন

অ্যারেস্টারগুলি সার্জ শক্তি এবং ত্রুটি কারেন্টের উপর ভিত্তি করে শ্রেণিবদ্ধ করা হয় যা এগুলি সহ্য করতে পারে, এবং শ্রেণিটি এর পিছনে যা কিছু রয়েছে তার গুরুত্বের উপর ভিত্তি করে নির্ধারিত হওয়া উচিত — ক্রয় অর্ডারের আকারের উপর নয়।

অ্যারেস্টার শ্রেণি	টাইপিক্যাল অ্যাপ্লিকেশন	নির্বাচন সংক্রান্ত নোটসমূহ
বিতরণ	১২.৪৭–৩৪.৫ কেভি বিতরণ ট্রান্সফরমার, প্যাড-মাউন্টেড ইউনিট, রাইজার পোল	১০ কেএ নমিনাল ডিসচার্জ কারেন্ট। সাধারণ ব্যবহার হালকা লোডযুক্ত গ্রামীণ ফিডারের জন্য উপযুক্ত; ভারী ব্যবহার যখন ইউনিটটি প্রকাশ্যে থাকে অথবা ফিডারটি দীর্ঘ হয়।
মাধ্যমিক	ছোট সাবস্টেশন, মাঝারি ভোল্টেজ সুইচগিয়ার, ৫ এমভিএ-এর বেশি ট্রান্সফরমার	বিতরণ-শ্রেণির চেয়ে উচ্চতর শক্তি ক্ষমতা। এটি ব্যবহার করা হয় যখন সুরক্ষিত সরঞ্জামগুলি ব্যয়বহুল এবং ঝুঁকির মাত্রা উচ্চ হয়।
স্টেশন	ট্রান্সমিশন-শ্রেণির ট্রান্সফরমার এবং গুরুত্বপূর্ণ সাবস্টেশন	সর্বোচ্চ শক্তি এবং ত্রুটি-কারেন্ট সহনশীলতা। চাপ-মুক্তি আচরণ এবং গ্রেডিং প্রয়োজনীয়তা IEEE C62.11-এ স্পষ্টভাবে উল্লেখ করা হয়েছে।

উত্তর আমেরিকায় প্যাড-মাউন্টেড ট্রান্সফরমারে অ্যারেস্টারটি সাধারণত একটি বিশেষ ব্র্যাকেট ও কভার দিয়ে ট্যাঙ্কের সঙ্গে বোল্ট করা হয়, এবং গ্রাউন্ড লিডটি ট্যাঙ্কের দেয়ালে লাগানো একটি প্যাডে সংযুক্ত হয়। এটি কোনো সজ্জা নয়। এটি অ্যারেস্টার বেস থেকে গ্রাউন্ডেড স্টিলের সবচেয়ে ছোট ব্যবহারিক পথ, এবং এটিই একমাত্র পথ যা লিডের অবদানকে আমাদের প্রকৌশলীরা উদ্ধৃতি পর্যায়ে যে পরিসীমায় গণনা করেন, তার মধ্যে রাখে।

 

ক্ষেত্রে আমরা যে তিনটি অ্যারেস্টার সমস্যা পুনঃপুনঃ দেখি

আমরা প্রতিস্থাপন ইউনিটের জন্য আমাদের উদ্ধৃতি দেওয়ার আগে বিদ্যমান ইনস্টলেশনের ছবি চাই, এবং একই তিনটি প্যাটার্ন বারবার ফিরে আসছে।

• কুণ্ডলীকৃত বা লুপ করা লিড তার। যে ক্রু ৬ ফুট লিড ধরে রেখেছে এবং যার ১৮ ইঞ্চি প্রয়োজন, সে অবশিষ্ট অংশটি ট্যাঙ্ক বরাবর সুন্দরভাবে কুণ্ডলী করবে। প্রতিটি পাক ইন্ডাক্ট্যান্স ও ভোল্টেজ বাড়ায়। লিড ছোট করুন; এটিকে সাজানোর চেষ্টা করবেন না।
• মাউন্টিং ব্র্যাকেটের মাধ্যমে গ্রাউন্ড পাথ। এটি দ্রুত, কিন্তু ভুল। ইনস্টলেশনের দিনে ব্র্যাকেটের বোল্টগুলি গ্রাউন্ডিং কন্ডাক্টর নয়, এবং উপকূলীয় এলাকায় দুটি শীতকাল কাটানোর পরেও তারা তা হয়ে উঠবে না।
• ট্রান্সফরমারের কেভিএ-এর ভিত্তিতে অ্যারেস্টারের সাইজ নির্ধারণ করা হয়েছে, সিস্টেম গ্রাউন্ডিং-এর ভিত্তিতে নয়। ইউনিটের কেভিএ রেটিং-এর MCOV-এর সঙ্গে কোনো সম্পর্ক নেই। গ্রাউন্ডিং কনফিগারেশনের সঙ্গে সম্পর্ক আছে, এবং এটি ড্রয়িংয়ে এক লাইনের উত্তর।

আরও একটি ব্যর্থতা প্রথমটির মধ্যেই লুকিয়ে আছে। বাইরের ডিসকানেক্টরযুক্ত একটি বিতরণ অ্যারেস্টার যদি শর্ট হয়ে যায়, তবে তার লিড খসে পড়বে—যা আপনি আসলে চান; কিন্তু ডিসকানেক্টরের জন্য একটি বায়ু-ফাঁক প্রয়োজন যা সর্বদা পরিষ্কার থাকতে হবে। আমরা এমন ক্যাবিনেটগুলি খুলেছি যেখানে একটি তারের একক সূত্র বা এক মৌসুম ধরে গড়ে ওঠা কীটপতঙ্গের বাসা সেই ফাঁকটি জুড়ে দিয়েছিল। অ্যারেস্টারটি এখনও সেখানে ছিল, কিন্তু কিছুই রক্ষা করছিল না।

 

আমরা প্রতিটি ট্রান্সফরমার অর্ডারে সার্জ প্রোটেকশন কীভাবে অন্তর্ভুক্ত করি

রায়ান ইলেকট্রিক ২০০৭ সাল থেকে ট্রান্সফরমার উৎপাদন করছে, এবং ২০২৩ সাল থেকে এটনের যৌথ উদ্যোগের অংশীদার হিসেবে কাজ করছে। দানিয়াং কারখানায়—যার আয়তন ১,২০,০০০ বর্গমিটার, ১৮০-এর বেশি সেট উৎপাদন ও পরীক্ষা সরঞ্জাম, এবং ৩৭টি পেটেন্ট—ডাই-ইলেকট্রিক পরীক্ষা হলে প্রকল্পের স্পেসিফিকেশন অনুযায়ী নিয়মিত পরীক্ষা এবং প্রয়োজনীয় ডিজাইনগুলির জন্য ইমপালস পরীক্ষা উভয়ই চালানো হয়, এবং নামপ্লেটে মুদ্রিত BIL মান হল সেই ডিজাইনের যোগ্যতা প্রমাণিত স্তর।

যখন কোনো অর্ডারে আরেস্টার অন্তর্ভুক্ত থাকে, তখন আমরা আপনার দেওয়া সিস্টেম গ্রাউন্ডিং-এর ভিত্তিতে এমসিওভি-এর আকার নির্ধারণ করি, বিল অফ মেটেরিয়ালস-এ মাউন্টিং ব্র্যাকেট এবং কভার তালিকাভুক্ত করি এবং একটি গ্রাউন্ড প্যাড ওয়েল্ড করি যাতে ইনস্টলারের জন্য সরাসরি ল্যান্ডিং পয়েন্ট থাকে— কোনো সুবিধাজনক বোল্ট নয়। ইউএল এবং সিএসএ প্রোগ্রামগুলিতে ব্র্যাকেট, গ্রাউন্ড প্যাড এবং ট্যাঙ্ক বন্ডিং-কে অ্যাসেম্বলির অংশ হিসেবে পর্যালোচনা করা হয়, ফিল্ড অ্যাক্সেসরিজ হিসেবে বিবেচনা করা হয় না।

 

ট্রান্সফরমার সার্জ প্রোটেকশনের জন্য আপনার আরএফকিউ-তে কী লিখবেন

আরএফকিউ-তে চারটি লাইন যোগ করলে পরে কোনো রিভিশন এড়ানো যায়, এবং এগুলোর কোনোটিই ড্রয়িংগুলিতে খুঁজে পাওয়ার জন্য এক মিনিটের বেশি সময় লাগে না।

• সিস্টেম গ্রাউন্ডিং: কার্যকরভাবে গ্রাউন্ডেড, ইম্পিড্যান্স-গ্রাউন্ডেড, আনগ্রাউন্ডেড অথবা ডেল্টা— এবং নমিনাল ভোল্টেজ ছাড়াও সর্বোচ্চ সিস্টেম ভোল্টেজ।
• প্রয়োজনীয় এমসিওভি যদি আপনার ইতিমধ্যে এটি থাকে, এবং যে আরেস্টার ক্লাস আপনি নির্দিষ্ট করতে চান।
• মাউন্টিং পদ্ধতি: ট্যাঙ্ক ব্র্যাকেট, ক্রস-আর্ম, ক্যাবিনেটের ভিতরে, অথবা সুইচগিয়ার কিউবিকলে।
• বাস্তব লেআউটে অর্জনযোগ্য লিড দৈর্ঘ্য বাস্তব লেআউটে, এবং গ্রাউন্ড প্যাড কোথায় ল্যান্ড করবে।

ওই চারটি উত্তরসহ এক-লাইন ডায়াগ্রাম এবং সাইট প্ল্যান পাঠান, আমরা অ্যারেস্টার নির্বাচন, এর ডিসচার্জ ভোল্টেজ, লিড অবদান এবং ফলাফল সুরক্ষা মার্জিন উদ্ধৃতিতে — যাতে আলোচনা ঝড়ের পরে সাবস্টেশনে না হয়ে আপনার ডেস্কে কাগজের উপর হয়। অ্যাপ্লিকেশন ইঞ্জিনিয়ারিং দলের সঙ্গে যোগাযোগ করুন [email protected]এ, অথবা তেল-অন্তর্নিহিত ট্রান্সফরমার এবং প্যাড-মাউন্টেড ট্রান্সফর্মার এর পণ্য পৃষ্ঠাগুলি খুলুন একটি নির্দিষ্ট প্রকল্পের জন্য সাইজিং সমর্থন অনুরোধ করতে।

 

লেখকের সম্পর্কে

এই নিবন্ধটি রায়ান ইলেকট্রিক (জিয়াংসু রায়ান ইলেকট্রিক কোং, লিমিটেড) এর অ্যাপ্লিকেশন ইঞ্জিনিয়ারিং দল দ্বারা প্রস্তুত করা হয়েছে, যা ইউটিলিটি, ডেটা সেন্টার, শিল্প এবং অবকাঠামো ক্লায়েন্টদের জন্য বিতরণ, পাওয়ার এবং নবায়নযোগ্য শক্তি প্রকল্পে ট্রান্সফর্মার নির্মাণে কাজ করে। আমাদের ইঞ্জিনিয়াররা ডানিয়াং পরীক্ষা হলে যেসব ডিজাইন চালানো হয়, সেগুলিতেই অ্যারেস্টার নির্বাচন, ইনসুলেশন কোঅর্ডিনেশন এবং গ্রাউন্ডিং বিবরণ নির্দিষ্ট করেন। MCOV নির্বাচন বা একটি নির্দিষ্ট প্রকল্পে সুরক্ষা মার্জিন নিয়ে প্রশ্ন থাকলে [email protected]এ লিখুন।