পাওয়ার সিস্টেমের জন্য তেল-নিমজ্জিত ট্রান্সফরমারগুলির বৈশিষ্ট্যগুলি কী কী?

মূল নির্মাণ এবং অন্তরণ ব্যবস্থা: কীভাবে তেল এবং সেলুলোজ নির্ভরযোগ্য পাওয়ার রূপান্তরকে সক্ষম করে

প্রধান কাঠামোগত উপাদান: কোর, ওয়াইন্ডিং, ট্যাঙ্ক, কনজারভেটর এবং বুখহোলজ রিলে

তেল-নিমজ্জিত ট্রান্সফরমারগুলি পাঁচটি প্রধান অংশের সমন্বয়ে কাজ করে। এই সিস্টেমগুলির হৃদয় হল চৌম্বকীয় কোর, যা সাধারণত সিলিকন ইস্পাতের স্তরগুলি দিয়ে তৈরি। প্রাথমিক ও মাধ্যমিক ঘুরের মধ্যে চৌম্বকীয় ফ্লাক্সের জন্য এই উপাদানটি একটি দক্ষ পথ তৈরি করে। ঐ ঘুরগুলি সাধারণত তামা বা অ্যালুমিনিয়াম দিয়ে তৈরি হয়, এবং তারা আসলে ভোল্টেজ রূপান্তর প্রক্রিয়াটি চৌম্বকীয় আবেশের মাধ্যমে সম্পন্ন করে। এই সমস্ত উপাদানগুলি ডাই-ইলেকট্রিক তেলে পূর্ণ একটি সীলযুক্ত ইস্পাতের পাত্রের ভিতরে অবস্থিত। এই প্রধান ট্যাঙ্কের উপরে আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ রয়েছে যার নাম কনজারভেটর ট্যাঙ্ক। এর কাজটি খুব সোজা কিন্তু অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ - তাপমাত্রা পরিবর্তনের সাথে সাথে তেলের প্রসারণ ও সঙ্কোচন নিয়ন্ত্রণ করা, চাপকে স্থিতিশীল রাখা এবং অবাঞ্ছিত বাতাস ঢোকা থেকে রোধ করা। এবং তারপরে রয়েছে বুখহোলজ রিলে, যা সম্ভাব্য সমস্যাগুলির জন্য একটি প্রাথমিক সতর্কতা হিসাবে কাজ করে। যখন ট্রান্সফরমারের ভিতরে কিছু ভুল হয় - হয়তো আংশিক ডিসচার্জ, আর্কিং বা এমনকি তেলের বিয়োজন ঘটছে - এই নিরাপত্তা যন্ত্রটি উৎপাদিত গ্যাসগুলি ধরে ফেলে এবং জিনিসগুলি খুব খারাপ না হওয়ার আগেই সতর্কতা সংকেত পাঠায় বা সার্কিট বন্ধ করে দেয়।

তেল-সেলুলোজ সিঙার্জি: ট্রান্সফরমারের নির্ভরযোগ্যতায় দ্বৈত ডাই-ইলেকট্রিক এবং তাপীয় ভূমিকা

তেল-নিমজ্জিত ট্রান্সফরমারগুলি ইনসুলেটিং তেল এবং সেলুলোজ-ভিত্তিক কঠিন ইনসুলেশন উপকরণগুলির মধ্যে দলগত কাজের উপর অত্যন্ত নির্ভরশীল। কাগজ এবং প্রেসবোর্ড উপাদানগুলি একাধিক উদ্দেশ্য পূরণ করে—এগুলি যান্ত্রিকভাবে সবকিছু একসঙ্গে ধরে রাখে, পরিবাহীগুলিকে শারীরিকভাবে আলাদা রাখে এবং প্রাকৃতিকভাবে 105 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রার সম্মুখীন হওয়ার সময়ও তড়িৎ বিচ্ছিন্নতা প্রতিরোধ করে। খাদ তেল স্পঞ্জের মধ্যে জলের মতো এই উপকরণগুলিতে প্রবেশ করে, ক্ষুদ্র ফাঁকগুলি পূরণ করে এবং বৈদ্যুতিক নিরাপত্তা নিয়ে সম্পূর্ণ সিস্টেমের ক্ষমতা বাড়িয়ে তোলে। শুষ্ক সেলুলোজ উপকরণের তুলনায় ভোল্টেজ প্রতিরোধে প্রায় দুই তৃতীয়াংশ উন্নতি ল্যাব পরীক্ষায় এটি প্রমাণিত হয়েছে। তবে ট্রান্সফরমার তেলকে সত্যিকার মূল্যবান করে তোলে এর শীতল করার ভূমিকা। ট্রান্সফরমারের কোর এবং ওয়াইন্ডিং থেকে উৎপন্ন তাপের প্রায় সাত দশমাংশ তেল দ্বারা শোষিত হয়, যা পরে সরল প্রাকৃতিক সংবহন প্রবাহের মাধ্যমে রেডিয়েটর অংশগুলিতে তাপ নিয়ে যায়। এই তাপ ব্যবস্থাপনার ক্ষমতাই ট্রান্সফরমারগুলিকে দীর্ঘ সময় ধরে নির্ভরযোগ্যভাবে চলতে দেয় এবং অতিতাপ থেকে রক্ষা করে।

এই সমন্বিত ব্যবস্থাটি গতিশীল লোড অবস্থার অধীনে স্থিতিশীল পরিচালনাকে সমর্থন করে এবং বৈশ্বিকভাবে ইউটিলিটি-স্কেল পাওয়ার ট্রান্সফরমারগুলির 85% এর জন্য প্রমিত হওয়ার ক্ষেত্রে 30 বছরের বেশি সেবা আয়ুকে সরাসরি অবদান রাখে।

কুলিং ক্লাস (ONAN থেকে OFWF): গ্রিডের চাহিদা অনুযায়ী ট্রান্সফরমার তাপীয় কর্মক্ষমতার সাথে মিল

স্বাভাবিক থেকে বাধ্যতামূলক কুলিং: কার্যপ্রণালী এবং লোড-ক্ষমতার প্রভাব

বিভিন্ন ট্রান্সফরমার শীতলীকরণ শ্রেণীগুলি মূলত আমাদের বলে দেয় যে কীভাবে অন্তর্নিহিত কোর ও ওয়াইন্ডিং থেকে তাপ অপসারণ করা হয়, যা পরবর্তীতে নিরাপদে তাদের কী ধরনের লোড নেওয়া সম্ভব এবং কতটা নমনীয় তার কার্যকারিতা নির্ধারণ করে। প্রথমে ONAN-এর কথা বিবেচনা করা যাক (যার অর্থ Oil Natural Air Natural)। এটি কনভেকশনের মাধ্যমে নিষ্ক্রিয়ভাবে কাজ করে, যেখানে গরম তেল ডাক্টগুলির মধ্য দিয়ে উপরের দিকে উঠে রেডিয়েটরগুলিতে প্রবেশ করে এবং চারপাশের বাতাস দ্বারা স্বাভাবিকভাবে শীতল হয়। যখন লোড আনুমানিক 20 MVA-এর নিচে থাকে এবং আনুমানিক স্থির থাকে, তখন ছোট বা মাঝারি ট্রান্সফরমারগুলির জন্য এটি বেশ ভালো কাজ করে, তবে এটি অতিরিক্ত লোড খুব ভালোভাবে নিতে পারে না—30 মিনিটের বেশি সময় ধরে 120% ক্ষমতা ছাড়াই নেওয়া ঝুঁকিপূর্ণ হয়ে ওঠে। আরও উন্নত পর্যায়ে আমাদের রয়েছে ONAF (Oil Natural Air Forced), যেখানে রেডিয়েটরগুলির উপর বাতাসের প্রবাহ বাড়ানোর জন্য ফ্যান ব্যবহার করা হয়। এটি তাপ স্থানান্তরকে অনেক বেশি দক্ষ করে তোলে এবং এই ট্রান্সফরমারগুলিকে প্রায় 30% বেশি চলমান রেটিংয়ে চালানোর অনুমতি দেয়, তাই মাঝারি আকারের সাবস্টেশনগুলিতে এগুলি সাধারণত দেখা যায়। সর্বোচ্চ পর্যায়ে রয়েছে OFWF (Oil Forced Water Forced) সিস্টেম, যেগুলি বাহ্যিক জল-শীতল তাপ বিনিময়কারীর (হিট এক্সচেঞ্জার) মধ্য দিয়ে তেল পাম্প করে, যা 500 MVA পর্যন্ত বিশাল ক্ষমতা নেওয়ার অনুমতি দেয়। এদের বিশেষত্ব হল কয়েক ঘন্টা ধরে 150% অতিরিক্ত লোড সহ্য করার ক্ষমতা, যা ব্যাখ্যা করে যে কেন তারা বিদ্যুৎ জালের গুরুত্বপূর্ণ অংশগুলিতে অপরিহার্য। মোটকথা, এই উন্নত শীতলীকরণ পদ্ধতিগুলি হটস্পট তাপমাত্রা প্রায় 25% কমিয়ে দেয়, ফলে শুধুমাত্র মৌলিক ONAN শীতলীকরণের উপর নির্ভরশীল পুরানো মডেলগুলির তুলনায় ট্রান্সফরমারগুলির আয়ু 15 থেকে 25% পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়।

শীতলীকরণ পদ্ধতি জুড়ে পরিবেশগত অভিযোজ্যতা এবং অতিরিক্ত চাপ সহনশীলতা

ঠান্ডা করার সিস্টেমগুলি যেখানে ইনস্টল করা হয় তার ওপর নির্ভর করে এদের কার্যকারিতা অনেকটাই পরিবর্তিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, ONAN সিস্টেমগুলি বাইরের বাতাসের ওপর খুব নির্ভরশীল, যা এগুলিকে খুবই গরম অঞ্চলের জন্য কম উপযোগী করে তোলে। যখন তাপমাত্রা 40 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে যায়, তখন এই সিস্টেমগুলি সাধারণত তাদের স্বাভাবিক ক্ষমতার প্রায় 80% এ কাজ করার প্রয়োজন হয়। তবে ONAF সিস্টেমগুলির ক্ষেত্রে অবস্থা আলাদা। এদের পরিবর্তনশীল গতির ফ্যানগুলি অত্যন্ত গরম মরুভূমির অবস্থাতেও তাদের নির্ধারিত আউটপুটের প্রায় 95% বজায় রাখে। এদিকে, OFWF সিস্টেমগুলিতে জলের একটি বদ্ধ লুপ সিস্টেম থাকে যা উপকূলীয় অঞ্চল বা শিল্প ক্ষেত্রগুলিতে আর্দ্রতা, ধুলো বা অন্যান্য কিছু দ্বারা ব্যাহত হয় না। বিদ্যুৎ গ্রিডের সমস্যার সময়, ফ্যানগুলিকে পর্যায়ক্রমে চালু করলে ONAF ইউনিটগুলি প্রায় দুই ঘন্টার জন্য স্বাভাবিক লোডের 140% মোকাবিলা করতে পারে। স্বল্পমেয়াদী চাপের অধীনে OFWF সিস্টেমগুলি আরও ভালো কর্মদক্ষতা দেখায়, যেহেতু এরা তাপ দ্রুত সরিয়ে নেয়, ফলে এগুলি সর্বোচ্চ 160% ক্ষমতা পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। তবে যত বেশি করে শক্তিশালী ঠান্ডা করা হয়, তত বেশি ঝামেলায় পড়তে হয় রক্ষণাবেক্ষণের ক্ষেত্রে। ONAF-এর ক্ষেত্রে প্রতি তিন মাস পরপর ফ্যানগুলি পরীক্ষা করা প্রয়োজন, আবার OFWF-এর ক্ষেত্রে পাম্প এবং জলের গুণমান নিয়ে ক্রমাগত খেয়াল রাখা প্রয়োজন। তবুও, শিল্প তথ্য অনুযায়ী IEEE গবেষণা থেকে জানা যায় যে জোর করে ঠান্ডা করার ব্যবস্থা অতিতাপের কারণে ঘটা প্রায় 70% ব্যর্থতা বন্ধ করে দেয়।

ডিজাইন ভেদ এবং প্রয়োগ ফিট: কোর-টাইপ বনাম শেল-টাইপ তেল-নিমজ্জিত ট্রান্সফরমার

কোর-টাইপ এবং শেল-টাইপ তেল-নিমজ্জিত ট্রান্সফরমারের মধ্যে পার্থক্য হল তাদের চৌম্বক সার্কিটগুলি কীভাবে গঠিত হয় এবং তার কার্যকারিতার উপর কী প্রভাব ফেলে। কোর টাইপ মডেলগুলিতে, ঘূর্ণনগুলি এই উল্লম্ব ইস্পাত ল্যামিনেশনগুলির চারপাশে জড়ানো থাকে যা খোলা চৌম্বক পথ তৈরি করে। এই ব্যবস্থাটি তেলের চলাচলকে আরও ভালোভাবে সাহায্য করে এবং উৎপাদনকেও সহজ করে তোলে, তাই 220 থেকে 400 kV সাবস্টেশনের মতো উচ্চ ভোল্টেজ পরিস্থিতিতে এগুলি খুব বেশি দেখা যায় যেখানে শীতল রাখা এবং খরচ নিয়ন্ত্রণ করা সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ। এই কোর টাইপগুলি 500 MVA এর বেশি শক্তিশালী পাওয়ার সিস্টেমগুলির ক্ষেত্রে প্রাধান্য পায় কারণ এগুলি ভালোভাবে স্কেল হয় এবং আজকের বিভিন্ন শীতলকরণ পদ্ধতির সাথে ভালোভাবে কাজ করে।

শেল টাইপ ট্রান্সফরমারগুলিতে, ঘুরানো কুণ্ডলীগুলি আসলে এই বহু-অঙ্গ ইস্পাতের খোলের ভিতরে জড়ানো থাকে, যা চৌম্বকীয় ঢাল সহ একটি অনেক শক্তিশালী প্যাকেজ তৈরি করে। এই ধরনের ডিজাইনগুলি এতটা ভালো হওয়ার কারণ হলো এগুলি কতটা কম ফ্লাক্স ক্ষরণ করে এবং ত্রুটির সময় তাদের মধ্য দিয়ে প্রচুর পরিমাণে তড়িৎ প্রবাহিত হলে তারা কতটা ভালোভাবে প্রতিরোধ করতে পারে। আর্ক ফার্নেস বা রেল সিস্টেমের চারপাশে আমরা যে ট্রাকশন সাবস্টেশনগুলি দেখি সেই ধরনের জায়গাগুলিতে এই ধরনের শক্তি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। অবশ্যই, শেল টাইপগুলি প্রাথমিকভাবে বেশি খরচ করে এবং ঠান্ডা রাখা ঠিকমতো করা কঠিন হতে পারে, কিন্তু তারা অন্যান্য বিকল্পগুলির তুলনায় লघু সংযোগ অনেক ভালোভাবে মোকাবেলা করে এবং তড়িৎ-চৌম্বকীয় শব্দও কম তৈরি করে। অনেক শিল্প কার্যক্রমের জন্য, এই অতিরিক্ত স্থায়িত্বটাই সবচেয়ে বড় পার্থক্য তৈরি করে, এমনকি যদি প্রাথমিকভাবে কিছুটা বেশি দাম দিতে হয় এবং পথে কিছু শীতলকরণের চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হতে হয়।

পরিচালন বৈষম্য: উচ্চ-ভোল্টেজ গ্রিডে তেল-নিমজ্জিত ট্রান্সফরমারগুলি কেন উত্কৃষ্ট হয়—এবং কোথায় তাদের জন্য হস্তক্ষেপের প্রয়োজন হয়

প্রমাণিত সুবিধা: দক্ষতা, দীর্ঘ পরিষেবা জীবন এবং খরচ-কার্যকর এইচভি রূপান্তর

উচ্চ ভোল্টেজ ট্রান্সমিশনের ক্ষেত্রে, তেল-নিমজ্জিত ট্রান্সফরমারগুলি এখনও আদর্শ হিসাবে বিবেচিত হয় কারণ এগুলি দক্ষতা, আয়ু এবং দীর্ঘমেয়াদী খরচের কার্যকারিতা একত্রিত করে একটি বিশেষ কিছু প্রদান করে। সঠিকভাবে লোড করা হলে, এই নতুন মডেলগুলির পূর্ণ লোড ক্ষতি প্রায় 0.3 শতাংশ পর্যন্ত কম হতে পারে, যা 100 কিলোভোল্টের ঊর্ধ্বে থাকা শুষ্ক ধরনের বিকল্পগুলিকে প্রতিটি স্তরেই ছাড়িয়ে যায়। এদের এত ভালো কাজ করার কারণ হল তেল-সেলুলোজ অন্তরণ ব্যবস্থা। এই ব্যবস্থাটি চাপের মধ্যে থাকা সত্ত্বেও শীতল রাখে এবং তড়িৎ চাপ ভালোভাবে সহ্য করতে পারে। বেশিরভাগ উৎপাদক দাবি করে যে এদের সেবা আয়ু 40 বছরের বেশি, যা বৃহত গ্রিডে ব্যবহৃত একই ধরনের শুষ্ক ইউনিটগুলির তুলনায় প্রায় দ্বিগুণ। ইউটিলিটি দৃষ্টিকোণ থেকে, এই ধরনের স্থায়িত্ব আয়ু জীবনে প্রতি মেগাভোল্ট এম্পিয়ারে মোট খরচে প্রায় 30 শতাংশ সাশ্রয় করে। এই কারণেই বেশিরভাগ পাওয়ার কোম্পানি সেই গুরুত্বপূর্ণ দীর্ঘ দূরত্বের ট্রান্সমিশন লাইনগুলির জন্য তেল-নিমজ্জিত ট্রান্সফরমারগুলি ব্যবহার করে থাকে যেখানে বিঘ্ন ছাড়া সামঞ্জস্যপূর্ণ পাওয়ার সরবরাহ করা খুবই গুরুত্বপূর্ণ।

গুরুত্বপূর্ণ বিষয়: আগুনের ঝুঁকি, আর্দ্রতার প্রতি সংবেদনশীলতা এবং পরিবেশগত নিয়ম মেনে চলা

অয়েল নিমজ্জিত ট্রান্সফরমারগুলি অনেক সুবিধা প্রদান করে, কিন্তু এমন ঝুঁকিও রয়েছে যা সতর্কতার সঙ্গে পরিচালনা করা প্রয়োজন। ভিতরের ডাই-ইলেকট্রিক তেল কোনো কিছু ভুল হলে আগুন ধরে যেতে পারে, তাই NFPA 850 মানগুলি অনুসরণ করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। ইনস্টলারদের সরঞ্জামের চারপাশে অগ্নিরোধক দেয়াল, উপযুক্ত ধারক এলাকা এবং সেইসব গ্যাস সনাক্তকরণ ব্যবস্থা অন্তর্ভুক্ত করতে হবে যা সমস্যা দেখা দিলে অ্যালার্ম চালু করে। প্রযুক্তিবিদদের নিয়মিত যে একটি বড় সমস্যার মুখোমুখি হতে হয় তা হল সিস্টেমে আর্দ্রতা প্রবেশ করা। এই আর্দ্রতাকে অবহেলা করলে প্রতি বছর প্রায় 15 থেকে 20 শতাংশ হারে তেলের নিরোধক ক্ষমতা কমে যায় এবং সেলুলোজ উপাদানগুলি স্বাভাবিকের চেয়ে দ্রুত ভেঙে পড়ে। তাই শুষ্ক রাখার জন্য সীলযুক্ত কনজারভেটর এবং সিলিকা জেল ব্রিদারগুলি আসলে গুরুত্বপূর্ণ। ইপিএ-এর মতো সংস্থাগুলির পরিবেশগত নিয়মও এখানে ভূমিকা পালন করে, বিশেষ করে কোন ধরনের তরল ব্যবহার করা হবে এবং রক্ষণাবেক্ষণের সময় তরল ফেলে দেওয়া কীভাবে ধরে রাখা হবে তা নিয়ে। এই সমস্ত সতর্কতা একত্রিত করে নিয়মিত তেল পরীক্ষা, দ্রবীভূত গ্যাস বিশ্লেষণ পরীক্ষা এবং উপযুক্তভাবে সেট করা চাপ নিরাপত্তা ভালভগুলি ব্যবহার করলে বড় পরিবর্তন আসে। গবেষণায় দেখা গেছে যে এমন ব্যাপক পদ্ধতি প্রায় দুই তৃতীয়াংশ পর্যন্ত অপ্রত্যাশিত বন্ধ কমাতে পারে, যা চলমান কার্যক্রম নিরবিচ্ছিন্ন রাখে এবং কর্মীদের নিরাপত্তা সুনিশ্চিত করে।

FAQ বিভাগ

বুখহোলজ রিলে কীভাবে ট্রান্সফরমারের ত্রুটি প্রতিরোধে সাহায্য করে?

বুখহোলজ রিলে আংশিক ডিসচার্জ বা ট্রান্সফরমারের ভিতরে তেলের বিয়োজনের মতো সমস্যাগুলি থেকে উৎপন্ন গ্যাস সনাক্ত করে একটি প্রাথমিক সতর্কতা সিস্টেম হিসাবে কাজ করে। এটি প্রধান ত্রুটি রোধ করতে সতর্কতা পাঠায় বা সার্কিট বন্ধ করে দেয়।

ট্রান্সফরমারগুলিতে সেলুলোজ কেন গুরুত্বপূর্ণ?

সেলুলোজ একাধিক উদ্দেশ্য পূরণ করে, যার মধ্যে উপাদানগুলিকে যান্ত্রিকভাবে একত্রে ধরে রাখা, পরিবাহীগুলিকে শারীরিকভাবে পৃথক করা এবং তাপ প্রকাশের সময় বৈদ্যুতিক ব্রেকডাউনের বিরুদ্ধে প্রতিরোধ করা অন্তর্ভুক্ত।

কোর-টাইপ এবং শেল-টাইপ ট্রান্সফরমারের মধ্যে পার্থক্য কী?

কোর-টাইপ ট্রান্সফরমারের কুণ্ডলীগুলি উল্লম্ব ইস্পাতের লেমিনেশনগুলির চারপাশে জড়ানো থাকে, যা খোলা চৌম্বকীয় পথ এবং দক্ষ শীতলকরণ প্রদান করে। শেল-টাইপ ট্রান্সফরমারের কুণ্ডলীগুলি ইস্পাতের খোলের ভিতরে থাকে, যা ভালো ফ্লাক্স ক্ষরণ নিয়ন্ত্রণ এবং শর্ট সার্কিট প্রতিরোধ প্রদান করে।

ট্রান্সফরমারের জন্য কোন কোন শীতলকরণ শ্রেণী ব্যবহৃত হয় এবং সেগুলি কেন গুরুত্বপূর্ণ?

ট্রান্সফরমারে তাপ অপসারণ ব্যবস্থাপনা করতে ONAN, ONAF এবং OFWF-এর মতো কুলিং ক্লাসগুলি ব্যবহৃত হয়। হটস্পট তাপমাত্রা হ্রাস করে এবং শীতলকরণের দক্ষতা উন্নত করে এগুলি লোড ক্ষমতা, পরিচালনার নমনীয়তা এবং আয়ু প্রভাবিত করে।

তেল-নিমজ্জিত ট্রান্সফরমারে আগুন ও আর্দ্রতা ঝুঁকি কমাতে কী কী সতর্কতা অবলম্বন করা উচিত?

সতর্কতাগুলির মধ্যে রয়েছে আগুন নিরাপত্তা মানদণ্ড অনুসরণ করা, ধারক এলাকা ব্যবহার করা, গ্যাস সনাক্তকরণ সিস্টেম স্থাপন করা, সংরক্ষকগুলি সীল করা, সিলিকা জেল শ্বাসযন্ত্র ব্যবহার করা এবং আর্দ্রতা ও আগুন-সংক্রান্ত ঝুঁকি প্রতিরোধে নিয়মিত রক্ষণাবেক্ষণ পরীক্ষা করা।