উচ্চ-বিদ্যুৎ সংক্রমণ লাইনের সাথে মিল রেখে টাওয়ারগুলি কীভাবে ডিজাইন করা যায়?

ট্রান্সমিশন টাওয়ারের জন্য ভোল্টেজ-চালিত ডিজাইন সীমাবদ্ধতা

230 kV এবং তার বেশি উপরে বাতাস, বরফ এবং তড়িৎ-চৌম্বকীয় লোড

২৩০ কেভি বা তার বেশি ভোল্টেজ নিয়ে কাজ করার সময়, ট্রান্সমিশন টাওয়ারগুলি জটিল পরিবেশগত চাপের মুখোমুখি হয় যা শুধুমাত্র ভোল্টেজ লেভেলের সাথে আনুপাতিকভাবে বৃদ্ধি পায় না। খারাপ আবহাওয়ার ঘটনার সময়, বাতাসের চাপ প্রতি বর্গফুটে ৫০ পাউন্ডের বেশি হতে পারে, যার অর্থ পার্শ্বীয় সমর্থনগুলির গুরুতর শক্তিশালীকরণের প্রয়োজন। যেখানে পা সংযুক্ত হয় এবং যেখানে কন্ডাক্টরগুলি লাগানো হয় সেখানে সবচেয়ে বেশি চাপ তৈরি হয় এমন ল্যাটিস স্টাইল টাওয়ারের ক্ষেত্রে এটি বিশেষভাবে প্রযোজ্য। আরেকটি প্রধান চ্যালেঞ্জ হল বরফ জমা। যখন কন্ডাক্টরগুলির উপর প্রায় দুই ইঞ্চি পুরু বরফ জমে, তখন তাদের ওজন তিন গুণ বেড়ে যায়, যা সিস্টেমের মধ্যে অসম টান তৈরি করে এবং প্রকৌশলীদের যা দেখতে ভীষণ অপছন্দ তা হল মোচড়ানো বল তৈরি করে। একই সময়ে, যখন ত্রুটিপূর্ণ কারেন্টগুলি 40 kA এর বেশি হারে লাইনগুলির মধ্য দিয়ে যায়, তখন তারা শক্তিশালী তড়িৎ চৌম্বকীয় বল তৈরি করে যা কন্ডাক্টরগুলিকে সহিংসভাবে নাড়া দেয়, কখনও কখনও টাওয়ারের নিজের মধ্যে বিপজ্জনক অনুনাদ ঘটায়। যেহেতু এই বিভিন্ন চাপের উপাদানগুলি এতটাই ওভারল্যাপ হয়, প্রকৌশলীরা সবকিছু কীভাবে একসাথে কাজ করে তা বোঝার জন্য ফাইনিট এলিমেন্ট বিশ্লেষণের উপর অত্যন্ত নির্ভর করে। উদাহরণস্বরূপ, 400 kV সিস্টেমে, ল্যাটিস টাওয়ারগুলির সাধারণত মনোপোল ডিজাইনের তুলনায় 20 থেকে 30 শতাংশ শক্তিশালী ব্রেসিংয়ের প্রয়োজন হয় যা একই ধরনের পরিস্থিতির মুখোমুখি হয়।

ক্লিয়ারেন্স এবং ক্রিপেজ দূরত্বের অনুপাত (IEC 61936 / IEEE 1243)

ভোল্টেজ বৃদ্ধির সাথে সাথে বৈদ্যুতিক অন্তরণের প্রয়োজনীয়তা আরও বেশি চাহিদাপূর্ণ হয়ে ওঠে। IEC 61936 এবং IEEE 1243-এর মতো মানদণ্ড অনুসারে, ফেজ এবং গ্রাউন্ডের মধ্যে প্রয়োজনীয় ক্লিয়ারেন্সও উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়। 230 kV-এ সিস্টেমের জন্য কমপক্ষে 2.3 মিটার স্থান প্রয়োজন হয়, কিন্তু 345 kV স্তরে কাজ করার সময় এটি বেড়ে 3.6 মিটারে পৌঁছায়। এই সংখ্যাগুলি সরাসরি প্রভাবিত করে যে কত উঁচুতে ট্রান্সমিশন টাওয়ার তৈরি করা হবে এবং তাদের ক্রস আর্মগুলি কত দূরে থাকবে। আরেকটি চ্যালেঞ্জ হল ইনসুলেটর স্ট্রিং, কারণ তাদের ক্রিপেজ দূরত্বও বৃদ্ধি করা প্রয়োজন। বিশেষ করে পলিমার ইনসুলেটরের ক্ষেত্রে, দূষণযুক্ত এলাকায় অপ্রীতিকর পৃষ্ঠের ট্র্যাকিং সমস্যা প্রতিরোধের জন্য প্রায় 25 মিমি প্রতি কিলোভোল্ট পর্যন্ত বিবেচনা করা হয়। যখন জায়গা সীমিত হয়ে পড়ে, তখন প্রকৌশলীরা প্রায়শই ইনসুলেটরের জন্য V-স্ট্রিং কনফিগারেশনের দিকে ঝুঁকে পড়েন। কিন্তু একটি আরও স্থায়ী সমস্যা রয়েছে যা বারবার ফিরে আসে: দূষণ। লবণাক্ত কুয়াশা বা শিল্প অবশিষ্টাংশের সঞ্চয় কিছু ক্ষেত্রে ফ্ল্যাশওভার ভোল্টেজ প্রায় অর্ধেক পর্যন্ত কমিয়ে দিতে পারে। তাই যেসব অঞ্চলে এই দূষণগুলি সময়ের সাথে জমা হয়, সেখানে নিয়মিত পরিষ্কারের সূচি অবশ্যই প্রয়োজন।

টাওয়ার টাইপ নির্বাচন: কাঠামোগত ফর্মকে কার্য এবং পরিবেশের সাথে খাপ খাওয়ানো

কার্যমূলক ভূমিকা: ঝুলন, টান, অদলবদল এবং অতিক্রমণ টাওয়ার

পাওয়ার ট্রান্সমিশন টাওয়ারগুলি যেভাবে কাজ করে তা নির্ধারণ করে তাদের ভৌত আকৃতি এবং নির্মাণ। সাসপেনশন টাওয়ারগুলি তাদের থেকে ঝুলন্ত ইনসুলেটরের দীর্ঘ স্ট্রিংগুলি ব্যবহার করে বৈদ্যুতিক তারগুলিকে সোজা উপরের দিকে ধরে রাখে, যা পাওয়ার লাইনের সোজা অংশগুলির পাশে সাধারণ দৃশ্য হয়ে ওঠে। যখন পথ পরিবর্তন করার প্রয়োজন হয় বা নদীর উপর দিয়ে যেতে হয়, তখন টেনশন টাওয়ারগুলি কাজে আসে। এগুলি লাইনের এক পাশ অন্য পাশের চেয়ে বেশি টান দিলে বিশাল বল সহ্য করার জন্য বিশেষভাবে তৈরি করা হয়। এছাড়াও রয়েছে ট্রান্সপোজিশন টাওয়ার যা লাইনের তিনটি ফেজের অবস্থানকে মিলিয়ে দেয় যাতে শত শত মাইল জুড়ে সবকিছু ভারসাম্যপূর্ণ থাকে। এবং তারপর রয়েছে ক্রসিং টাওয়ার যা সাধারণত রাস্তা, রেলপথ বা পাহাড়ের ঊর্ধ্বে তারগুলিকে যথেষ্ট উঁচুতে তুলে ধরে। ভুল জায়গায় ভুল ধরনের টাওয়ার বসানো বিপজ্জনক হতে পারে। কল্পনা করুন একটি ধ্রুব বাঁকে যেখানে টেনশন টাওয়ার থাকা উচিত সেখানে একটি সাধারণ সাসপেনশন টাওয়ার বসানো হয়েছে। ঝড় বা প্রবল বাতাসের সময়, এই অমিল পুরো গ্রিড সিস্টেম জুড়ে দ্রুত ব্যর্থতা ছড়িয়ে দিতে পারে।

উপাদান এবং আকৃতির তুলনামূলক বিশ্লেষণ: 400 kV+ লাইনের জন্য ল্যাটিস বনাম টিউবুলার বনাম মনোপোল

নির্বাচনটি কর্মক্ষমতা, যানবাহন ব্যবস্থাপনা এবং পরিবেশের মধ্যে ভারসাম্য বজায় রাখে:

• গ্রিজ টাওয়ার , যা জ্যালানাইজড ইস্পাত অ্যাঙ্গেল দিয়ে তৈরি, ওজনের তুলনায় চরম শক্তি এবং মডিউলার স্কেলযোগ্যতা প্রদান করে—এটি 400 kV+ প্রকল্পের জন্য সর্বোচ্চ লোড ধারণক্ষমতা এবং ভাঙন প্রতিরোধের জন্য প্রাথমিক পছন্দ করে তোলে। তাদের ত্রিভুজাকৃতির জ্যামিতি গতিশীল শক্তি কার্যকরভাবে ছড়িয়ে দেয়, বিশেষ করে ভূমিকম্পপ্রবণ অঞ্চলে।
• টিউবুলার ইস্পাত খুঁটি দৃশ্যমানতা কমায় এবং ছোট জায়গা নেয়, আবদ্ধ অংশগুলি ক্ষয় হওয়া কম হয়। তবে, পরিবহনের সীমাবদ্ধতা অত্যন্ত উচ্চ ভোল্টেজ প্রয়োগের জন্য বাস্তবিক উচ্চতা সীমাবদ্ধ রাখে।
• মোনোপোল , যদিও স্থাপনের জন্য দ্রুততর এবং কম জমি প্রয়োজন, 230 kV-এর বেশি গেলে উপাদানের খরচ তীব্রভাবে বৃদ্ধি পায়। তাদের কঠিন দেয়ালের গঠন অসম বরফের লোডের বিরুদ্ধে চমৎকার প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করে—বিশেষ করে আলপাইন ভূখণ্ডে এটি সুবিধাজনক।

ট্রান্সমিশন টাওয়ারে মূল কাঠামোগত উপাদান এবং লোড পথের অখণ্ডতা

ক্রস আর্ম থেকে ফাউন্ডেশন: ত্রুটির অবস্থার অধীনে চলমান বল স্থানান্তর নিশ্চিত করা

এই সিস্টেমগুলির গাঠনিক শক্তি পরিবাহী আটকগুলি থেকে শুরু করে ক্রস আর্মগুলির মধ্য দিয়ে, টাওয়ার দেহের বরাবর এবং অবশেষে ভিত্তি পর্যন্ত চলমান লোড স্থানান্তরের উপর নির্ভর করে। এই ক্রস আর্মগুলি বাতাসের চাপ, বরফ জমা এবং তড়িৎ চৌম্বকীয় প্রভাবের মতো বিভিন্ন বল গ্রহণ করে এবং তারপর সেগুলি প্রধান গাঠনিক ফ্রেমে স্থানান্তর করে। বিশেষত ল্যাটিস টাওয়ারের ক্ষেত্রে, লোড পথ বোল্টযুক্ত বা ওয়েল্ডেড জয়েন্টগুলির মাধ্যমে ঘটে, যাতে বাকলিংয়ের সমস্যা বন্ধ করতে নির্মিত রিডান্ডেন্সি থাকা প্রয়োজন। নলাকার এবং মনোপোল ডিজাইনগুলি অংশগুলির মধ্যে শক্তিশালী ফ্ল্যাঞ্জ সংযোগ এবং সমর্থনের জন্য অভ্যন্তরীণ স্টিফেনারগুলির উপর নির্ভর করে আলাদাভাবে কাজ করে। ভিত্তির ক্ষেত্রে, তারা যেখানে সরাসরি মাটির মধ্যে প্রোথিত হয় বা গ্রিলেজ সিস্টেম দিয়ে নির্মিত হয়, তাদের IEC 61936:2020 দ্বারা নির্ধারিত শিল্প মান অনুযায়ী পরিবাহীগুলি হঠাৎ ছিঁড়ে গেলে ঘটা দুর্ঘটনার মতো পরিস্থিতিতে স্বাভাবিক স্তরের প্রায় 2.5 গুণ হঠাৎ লোড বৃদ্ধি সহ্য করতে হয়। সসীম উপাদান বিশ্লেষণ (ফাইনাইট এলিমেন্ট অ্যানালাইসিস) প্রকৌশলীদের সমস্ত উপাদানগুলিতে চাপ কীভাবে ছড়িয়ে পড়ে তা দেখতে সাহায্য করে, যাতে সিস্টেমের কোনও একক বিন্দুতে ব্যর্থতার সম্ভাবনা একেবারে দূর করা যায়। যাচাইকরণ প্রক্রিয়ার সময় পরীক্ষা করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ বিষয়গুলি সাধারণত জড়িত থাকে...

উচ্চ-প্রসার্য ইস্পাত (যেমন, S460ML+) অতিরিক্ত ভারের অধীনে ভঙ্গুর ভাঙনের পরিবর্তে প্লাস্টিক বিকৃতি নিশ্চিত করে। সংযোগ স্থলগুলিতে ক্ষয়রোধী আবরণ—উপকূলীয় বা রাসায়নিকভাবে আক্রমণাত্মক স্থানগুলির জন্য যাচাইকৃত—লোড-পাথের অখণ্ডতা রক্ষার জন্য সেবা জীবন জুড়ে বজায় রাখা হয়।

উচ্চ-ভোল্টেজ টাওয়ার সিস্টেমের জন্য যান্ত্রিক শক্তি যাচাইকরণ এবং অনুপালন

গঠনমূলক যাচাইকরণের ক্ষেত্রে, প্রকৌশলীরা ওভারহেড লাইনের উপাদানগুলির যান্ত্রিক পরীক্ষার জন্য IEC 60652 এবং ইস্পাত ট্রান্সমিশন টাওয়ার ডিজাইনের জন্য ASCE 10-15-এর মতো আন্তর্জাতিক মানদণ্ডগুলি অনুসরণ করেন। পূর্ণ স্কেল পরীক্ষার সময়, প্রোটোটাইপগুলিকে 150 কিলোমিটার প্রতি ঘন্টা বেগের বাতাস, মৃত ভার এবং সক্রিয় ভার সহ বিভিন্ন উল্লম্ব ভার, এবং তারগুলি হঠাৎ করে ছিঁড়ে যাওয়ার মতো পরিস্থিতির মধ্য দিয়ে পরীক্ষা করা হয়। এই পরীক্ষাগুলি বাস্তব জীবনে ঘটতে পারে এমন চরমতম যান্ত্রিক চাপের অনুকরণ করে। গঠনের মধ্য দিয়ে বল কীভাবে ছড়িয়ে পড়ে তা পরীক্ষা করার জন্য প্রমাণিত লোড সেলগুলি চাপের বিন্দুগুলি পরিমাপ করে, যখন থিওডোলাইটগুলি ক্রস আর্ম থেকে শুরু করে ফাউন্ডেশন অ্যাঙ্কর পর্যন্ত যেকোনো স্থানচ্যুতি বা সরণ ট্র্যাক করে। প্রত্যয়নের পরে আমরা যা পাই তা শুধু এটি প্রমাণ করে নয় যে সবকিছু নিয়মকানুন মেনে চলে, বরং এটি প্রকৃতপক্ষে অপারেশনালভাবে প্রয়োজনীয়তার চেয়ে 25% থেকে 40% বেশি নিরাপত্তা মার্জিন দেখায়। এই ধরনের নিখুঁততা আসলে গুরুত্বপূর্ণ কারণ 400 কিলোভোল্টের বেশি উচ্চ ভোল্টেজ নেটওয়ার্কে কোনো কিছু ভুল হয়ে গেলে, একটি গুরুত্বপূর্ণ বিন্দুতে একটি ব্যর্থতা একাধিক অঞ্চল এবং এলাকাজুড়ে সমস্যার সৃষ্টি করতে পারে।

সাধারণ জিজ্ঞাসা

উচ্চ ভোল্টেজ ট্রান্সমিশন টাওয়ারগুলির জন্য ফাইনাইট এলিমেন্ট বিশ্লেষণ কেন গুরুত্বপূর্ণ?

ফাইনাইট এলিমেন্ট বিশ্লেষণ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ কারণ এটি প্রকৌশলীদের বাতাস, বরফ এবং তড়িৎ-চৌম্বকীয় বলের মতো বিভিন্ন চাপ উপাদানগুলি কীভাবে পারস্পরিক ক্রিয়া করে তা বুঝতে সাহায্য করে, যার ফলে টাওয়ারের ডিজাইন এবং শক্তিকরণের জন্য অনুকূল সমাধান পাওয়া যায়।

ল্যাটিস টাওয়ার এবং মনোপোল ডিজাইনের মধ্যে প্রধান পার্থক্যগুলি কী কী?

ল্যাটিস টাওয়ারগুলি উচ্চ ক্ষমতাসম্পন্ন প্রকল্পের জন্য আদর্শ শক্তি-থেকে-ওজন অনুপাত প্রদান করে, অন্যদিকে মনোপোলগুলি স্থাপন করা সহজ এবং কম জমি নেয়, তবে 230 kV-এর বেশি খরচ বেশি হয় এবং বরফ লোডের বিরুদ্ধে ভালো প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করে।

ট্রান্সমিশন টাওয়ার ডিজাইনকে কীভাবে অনুপালন মানগুলি প্রভাবিত করে?

অনুপালন মানগুলি নিরাপদ কার্যকারিতার জন্য প্রয়োজনীয় ক্লিয়ারেন্স, ক্রিপেজ দূরত্ব এবং লোড ক্ষমতা নির্ধারণ করে, যা পরিবেশগত এবং কার্যকরী চাপ সামলানোর জন্য উপাদানের পছন্দ, টাওয়ারের মাত্রা এবং সামগ্রিক ডিজাইনকে প্রভাবিত করে।