দুই দেশের মধ্যে বিদুৎ আমদানি বা রপ্তানির জন্য HVDC ব্যবহার করা হয় কেন?

ভূমিকা:

দুটি ভিন্ন দেশের মধ্যে বৈদ্যুতিক পাওয়ার সরবরাহের ক্ষেত্রে উচ্চ ভোল্টেজ ডাইরেক্ট কারেন্ট (High Voltage Direct Current) বা HVDC একটি বহুল ব্যবহৃত প্রযুক্তি। নির্ভরযোগ্যতা, দক্ষতা এবং বিভিন্ন ধরনের গ্রিড নেটওয়ার্ককে যুক্ত করার ক্ষমতা HVDC প্রযুক্তির অন্যতম সুবিধা। দীর্ঘ দুরত্বে বেশি পরিমানে বিদুৎ সঞ্চালন এবং দুটি এসিংক্রোনাস (Asynchronous) গ্রিডকে যুক্ত করার কাজে HVAC এর তুলনায় HVDC অধিক উপযোগী এবং সুবিধাজনক।

এই আর্টিকেলের মাধ্যমে আমরা ক্রস বর্ডার পাওয়ার সঞ্চালনের ক্ষেত্রে HVDC প্রযুক্তি ব্যবহারের কারণ সম্পর্কে বিস্তারিত জানবো।

HVDC ব্যবহারের কারণ:

১. এসিংক্রোনাস (Asynchronous) গ্রিডের মধ্যে অন্তসংযোগ:
যখন দুটি গ্রিডে আলাদা আলাদা ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবহার করা হয় তখন তাদের এসিংক্রোনাস গ্রিড বলে। ক্রস বর্ডার পাওয়ার সঞ্চালনের ক্ষেত্রে HVDC ব্যবহারের অন্যতম কারণ হলো দুটি ভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সির গ্রিডের মধ্যে আন্তসংযোগ তৈরি করা।

কারণ:

  • HVDC প্রযুক্তিতে HVAC এর মত গ্রিডের অন্তসংযোগের জন্য ফ্রিকোয়েন্সি একই হওয়ার প্রয়জন হয় না।
  • ফলে দুটি দেশ বা গ্রিডের ফ্রিকোয়েন্সি আলাদা হলেও তারা একে অপরের সাথে বৈদ্যুতিক পাওয়ার বিনিময় করতে পারে।

উদাহরণ:
জাপানের ৫০ হার্জ এবং ৬০ হার্জ গ্রিড নেটওয়ার্কের মধ্যকার অন্তঃসংযোগ HVDC প্রযুক্তির ব্যবহারের অন্যতম উধাহরন।

২. গ্রিডের স্থিতিশীলতা এবং ফল্ট আইসোলেসন (Grid Stability and Fault Isolation):
HVDC লিঙ্ক গ্রিডের স্থিতিশীলতা বৃদ্ধি করে এবং অন্তসংযুক্ত গ্রিডকে একে অপরের ফল্ট এর প্রভাব থেকে পৃথক (Isolate) রাখে। ফলে আন্তসংযুক্ত গ্রিডের কোনো একটিতে ফল্ট সংগঠিত হলে বাকি গ্রিড সমূহ ফল্ট এর প্রভাব থেকে সুরক্ষিত থাকে।

সুবিধা: HVDC লিঙ্ক একটি প্রতিরক্ষা দেয়াল হিসেবে কাজ করে ফল্ট কে বিস্তৃত হতে বাধা দেয়।
ফল্ট হতে তাৎক্ষণিক পৃথকীকরণ ( Isolation) এবং উদ্ধার (Recovery) এর কারণে ক্রস বর্ডার পাওয়ার সঞ্চালন সুনিশ্চিত হয়।

উদাহরণ:
ভারত থেকে বাংলাদেশে বিদ্যুৎ আমদানির ক্ষেত্রে উভয় দেশের গ্রিডের ফ্রিকোয়েন্সি ৫০ হার্জ হওয়া সত্ত্বেও গ্রিডের স্ট্যাবিলিটি এবং ফল্ট আইসোলেশনের বিবেচনা করে ব্যাক টু ব্যাক HVDC লিঙ্ক ব্যবহার করা হয়েছে যাতে এক দেশের গ্রিডে ফল্ট সংগঠিত হলে অন্য দেশের গ্রিড ফল্টের প্রভাব থেকে মুক্ত থাকে।

৩. সঞ্চালন লস হ্রাস:
HVAC এর তুলনায় HVDC প্রযুক্তিতে বৈদ্যুতিক লসের পরিমাণ কম হয়।

কারণ

  • DC তে স্কিন ইফেক্ট এর প্রভাব না থাকায় পরিবাহীর কার্যকরী রোধের পরিমাণ কম থাকে। ফলে I2*R লস কম হয়।
  • DC সিস্টেমে রিয়্যাক্টিভ পাওয়ার না থাকায় লস হ্রাস পায় এবং গ্রাহক প্রান্তে স্থির ভোল্টেজ পাওয়া যায়।

সুবিদা:
লস হ্রাসের মাধ্যমে দীর্ঘ দুরত্বে পাওয়ার ট্রান্সমিশনের দক্ষতা বৃদ্ধি পায়।

৪. ব্যয় হ্রাস:
HVDC এর প্রাথমিক সংস্থাপন খরচ বেশি হলেও দীর্ঘ দুরত্বে বিশাল পরিমাণ পাওয়ার সরবরাহের ক্ষেত্রে HVDC প্রযুক্তি অধিক সাশ্রয়ী এবং মিতব্যয়ী। ওভারহেড ৬০০ কিলোমিটার বা ৫০ কিলোমিটার বা তারচেয়ে দীঘ্র সাবমেরিন ক্যাবলের সঞ্চালন লাইনের ক্ষেত্রে HVAC এর তুলনায় HVDC কম ব্যয়বহুল।

কারণ:

  • HVDC তে সঞ্চালন লস কম হওয়ায় সঞ্চালন ব্যয় কম হয়।
  • উচ্চ ভোল্টেজ এবং দীর্ঘ দুরত্বে পাওয়ার ট্রান্সমিশনের খেরে HVAC এর তুলনায় HVDC এর সুইচ গিয়ার এবং টার্মিনাল ইকুইপমেন্ট এর খরচ তুলনামুলক কম।
  • ভবিষ্যতে সম্প্রসারণের ক্ষেত্রে HVAC এর তুলনায় HVDC বেশি সাশ্রয়ী।

সুবিদা:
দীর্ঘ মেয়াদে স্বল্প খরচে বিদুৎ সরবরাহ নিশ্চিত হয়।

৫. পাওয়ার এর প্রবাহে অধিকতর নিয়ন্ত্রণ:
HVDC প্রযুক্তিতে কি পরিমান পাওয়ার প্রবাহিত হবে এবং কেন দিকে প্রবাহিত হবে তা অতি সূক্ষ্মভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যায় যা ক্রস বর্ডার পাওয়ার ট্রান্সফারের ক্ষেত্রে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

সুবিদা:

  • কি পরিমান পাওয়ার ট্রান্সফার হবে তা নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে সিস্টেমকে ওভারলোড হতে রক্ষা করা যায়।
  • ফলে পরিবর্তনশীল লোডের ক্ষেত্রে গ্রিডের স্থিতিশীলতা বজায় থাকে।

৬. ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ইন্টারফারেন্স এর প্রভাব হ্রাস:
HVAC এর তুলনায় HVDC ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ইন্টারফারেন্স দ্বারা কম প্রভাবিত হয় ফলে এবং আশেপাশের পরিবেশকে কম প্রভাবিত করে।

উপসংহার:

ক্রস বর্ডার পাওয়ার ট্রান্সফারের ক্ষেত্রে দক্ষতা, নিরপত্তা এবং এসিংক্রোনাস গ্রিডকে যুক্ত করার বিষয় বিবেচনায় HVDC প্রযুক্তি অত্যাবশ্যক। এটা দীর্ঘ দুরত্বে পাওয়ার ট্রান্সমিশনের ক্ষেত্রে লস হ্রাস করে, স্থিতিশীলতা বৃদ্ধি করে এবং ফল্ট কে ছড়িয়ে পড়া হতে প্রতিহত করে যা একে আন্তর্জাতিক বিদুৎ বিনিময়ের ক্ষেত্রে সবচে ভালো বিকল্প হিসেবে প্রতিষ্ঠিত করেছে।

ইলেকট্রিক্যাল ট্রান্সমিশন লাইনে কেনো এলুমিনিয়াম কন্ডাক্টর ব্যবহার করা হয়?

ইলেকট্রিক্যাল ট্রান্সমিশন লাইনে এলুমিনিয়াম কন্ডাক্টর ব্যবহারের কারণ: কপারের তুলনায় অ্যালুমিনিয়াম কন্ডাক্টরের সুভিদা।
Aluminum Conductor VS Copper Conductor
Aluminum Conductor VS Copper Conductor

কিছু অনন্য বৈশিষ্ট্যের জন্য ইলেকট্রিক্যাল ট্রান্সমিশন লাইনে কন্ডাক্টর হিসেবে কপারের পরিবর্তে এলুমিনিয়াম ব্যবহার করা হয়। এলুমিনিয়ামের তুলনায় কপার অধিক পরিবাহী হওয়া সত্ত্বেও এলুমিনিয়াম কন্ডাক্টর এর ব্যয়, দক্ষতা এবং বাস্তবিক ব্যবহারের ক্ষেত্রে কিছু বিশেষ সুবিধা রয়েছে, যেমন:

১। কম ব্যয়:
কপারের তুলনায় এলুমিনিয়াম কম ব্যয়বহুল। বড় সঞ্চালন লাইন নির্মাণের ক্ষেত্রে কন্ডাক্টরের ব্যয় অন্যতম বিবেচ্য বিষয়। তাই সঞ্চালন লাইন নির্মাণের ক্ষেত্রে কপারের তুলনায় এলুমিনিয়াম কন্ডাক্টরকে প্রাধান্য দেয়া হয়।

২। ওজন হালকা:
কপারের তুলনায় এলুমিনিয়াম প্রায় এক তৃতীয়াংশ হালকা। তাই একই আয়তনের কপারের তুলনায় এলুমিনিয়াম কন্ডাক্টর ওজনে হালকা হওয়ায় সঞ্চালন লাইন নির্মাণের ক্ষেত্রে এলুমিনিয়াম কন্ডাক্টর ব্যবহার করা হয়। ওজন হালকা হওয়ার কন্ডাক্টর পরিবহন, ব্যবস্থাপনা এবং স্থাপন সহজ হয়। কন্ডাক্টরের ওজন কম হওয়ার সঞ্চালন লাইনের টাওয়ার এর উপর কম লোড পরে এবং অপেক্ষাকৃত কম শক্তিশালী টাওয়ার ও সহায়ক যন্ত্রপাতি দরকার হয়। ফলে সার্বিক খরচ কম লাগে।

৩। উচ্চ স্ট্রেংথ টু ওয়েট রেশিও:
এলুমিনিয়াম কন্ডাক্টর হিসেবে প্রধানত সংকরায়িত রি-ইনফোর্সড কন্ডাক্টর ব্যবহার করা হয়, যেমন: Aluminium Conductor Steel Reinforced(ACSR)। এই রি-ইনফোর্সড কন্ডাক্টর সমূহ ওজনে হালকা হওয়া সত্ত্বেও এদের স্ট্রেংথ টু ওয়েট রেশিও খুবই উচ্চ মানের হয়। ফলে লম্বা স্প্যান যুক্ত সঞ্চালন লাইন নির্মাণ সম্ভব হয় এবং সঞ্চালন টাওয়ার সংখ্যা ও ব্যয় হ্রাস পায়।

৪। মরিচা প্রতিরোধী:
এলুমিনিয়াম বাতাসের সংস্পর্শে আসলে এর উপর মরিচা প্রতিরোধী অক্সাইড এর আবরণ তৈরি হয়। এই আবরণের ফলে পর্বর্তনশীল আবহাওয়াও কন্ডাক্টর দীর্ঘদিন কোনো রকম ক্ষতি ছাড়াই টিকে থাকতে পরে।

৫। সহজলভ্য এবং টেকসই:
কপারের তুলনায় এলুমিনিয়াম অধিক সহজলভ্য এবং এলুমিনিয়াম পুনব্যবহারযোগ্য হওয়ায় এটি কন্ডাক্টর হিসেবে পরিবেশবান্ধব এবং টেকসই।

৬। নিরাপত্তা:
কপারের তুলনায় এলুমিনিয়াম দামে সস্তা হওয়ায় এর চুরি হয়ে যাওয়ার প্রবণতা কম। তাই সঞ্চালন লাইনে এলুমিনিয়াম এর ব্যবহার অধিক নিরাপদ।

কপার এবং এলুমিনিয়াম কন্ডাক্টর এর মৌলিক পার্থক্য:
পার্থক্যর বিষয়এলুমিনিয়ামকপার
দামসস্তাব্যায়বহুল
ওজনহালকাভারি
পরিবাহিতাকম(~কপারের ৬০%)বেশি
মরিচা রোধ ক্ষমতাভালো (অক্সাইডের আবরণ তৈরি হয়)মরিচা রোধ ক্ষমতা
প্রাপ্যতাসহজলভ্যসীমিত
চুরির সম্ভাবনাকমবেশি
উপসংহার:

সঞ্চালন লাইনে কম ব্যয়, ওজনে হালকা, পর্যাপ্ত পরিবাহিতা এবং মরিচা প্রতিরোধী হওয়ায় কপারের পরিবর্তে এলুমিনিয়াম কন্ডাক্টর ব্যবহার করা হয়। কপার অধিক পরিবাহী এবং শক্তিশালী হওয়া সত্ত্বেও অতিরিক্ত ওজন এবং উচ্চ ব্যয়ের কারণে দীর্ঘ দুরত্বের সঞ্চালন লাইনে কপার ব্যবহার করা হয় না। দক্ষতা, প্রাচুর্যতা এবং ব্যয়ের মধ্যে সুষম সমন্বয় সাধনের মাধ্যমে আধুনিক সঞ্চালন লাইন নির্মাণে এলুমিনিয়াম কন্ডাক্টর নিজেকে নির্ভরযোগ্য এবং দক্ষ পরিবাহী হিসেবে প্রতিষ্ঠিত করেছে।

ইলেকট্রিক্যাল সঞ্চালন লাইনে কি কি ফল্ট ঘটে?

ভূমিকা(Introduction):
Faults in Electrical Transmission Lines
Faults in Electrical Transmission Lines

বৈদ্যুতিক সিস্টেমে ফল্ট হলো এমন কোনো অনাকাঙ্খিত ঘটনা যার ফলে স্বাভাবিক বিদুৎ সরবরাহে বিঘ্ন ঘটে এবং সরঞ্জামের ক্ষতি সাধন হয় বা নিরাপত্তা ঝুঁকি তৈরি হয়। সাধারণত কয়টি ফেজে ফল্ট সংঘঠিত হয়েছে এবং কি ধরনের ফল্ট সংঘঠিত হয়েছে তার উপর ভিত্তি করে ফল্টকে শ্রেণী বিন্যাস করা হয়ে থাকে। এই আর্টিকেলের মাধ্যমে আমরা বৈদ্যুতিক সঞ্চালন লাইন সংঘঠিত ফল্ট, ফল্ট এর কারণ এবং তার প্রভাব নিয়ে আলোচনা করবো।

বৈদ্যুতিক সিস্টেম প্রধানত দুই ধরনের ফল্ট সংঘঠিত হয়ে থাকে, যথা: 1. সিমেট্রিক্যাল ফল্ট এবং 2. আন-সিমেট্রিক্যাল ফল্ট।

1. সিমেট্রিক্যাল ফল্ট(Symmetrical Fault):

ফল্ট সংঘঠনের সময় যখন ট্রান্সমিশন লাইনের তিন ফেজেই সমান ফল্ট কারেন্ট প্রবাহিত হয় তখন তাকে সিমেট্রিক্যাল ফল্ট বলে। একে তিন ফেজ ফল্টও বলা হয়ে থাকে। যদিও বৈদ্যুতিক সিস্টেমে সিমেট্রিক্যাল খুবই কম সংঘঠিত হয় তবে এই ফল্ট বৈদ্যুতিক সিস্টেমের জন্য মারাত্বক ক্ষতির কারণ হতে পারে এবং খুবই তাৎক্ষণিক পদক্ষেপ নেয়া দরকার হয়।

i. তিন ফেজ শর্ট সার্কিট ফল্ট(Three Phase Short Circuit Fault):
Three phase short circuit fau
Three Phase Short Circuit Fault

যখন সঞ্চালন লাইনের তিন ফেজ একত্রে এক অপরকে স্পর্শ করে বা শর্ট সার্কিট হয় তখন সিমেট্রিক্যাল ফল্ট সংঘঠিত হয়।

  • কারণ: ইন্সুলেশন ফেইলর, বজ্রপাত বা ফিজিক্যাল ড্যামেজ যেমন তারের উপর গাছ পরে তার ছিঁড়ে যাওয়া ইত্যাদি।
  • প্রভাব: ফল্ট এর সময় অতি উচ্চ কারেন্ট প্রবাহিত হয় এবং সঞ্চালন লাইন ও লাইনের সাথে যুক্ত যন্ত্রপাতি ক্ষতিগ্রস্থ হয়।
  • পরিমাণ: বৈদ্যুতিক সিস্টেমে সংগঠিত ফল্ট এর শতকরা ৫% বা তার কম সিমেট্রিক্যাল ফল্ট হয়ে থাকে।
ii. তিন ফেজ গ্রাউন্ড ফল্ট(Three Phase Ground Fault):

বৈদ্যুতিক লাইনের তিনটি ফেজ যখন একত্রে গ্রাউন্ড স্পর্শ করে তখন তাকে তিন ফেজ গ্রাউন্ড ফল্ট বলে। বৈদ্যুতিক সিস্টেমে তিন ফেজ গ্রাউন্ড ফল্ট ঘটেনা বললেই চলে তবে এই ফল্টের ঘটলে বৈদ্যুতিক সিস্টেম এবং এর সঙ্গে সংযুক্ত যন্ত্রপাতির মারাত্মক ক্ষতি সাধিত হয়।

2. আন-সিমেট্রিক্যাল ফল্ট(Unsymmetrical Fault):

বৈদ্যুতিক সিস্টেমে যখন কোনো এক বা দুই ফেজে ফল্ট সংগঠিত হয় তখন তাকে আন-সিমেট্রিক্যাল ফল্ট বলে। ট্রান্সমিশন লাইনে সংঘঠিত বেশিরভাগ ফল্টই আন-সিমেট্রিক্যাল ফল্ট। তিন ধরনের আন-সিমেট্রিক্যাল ফল্ট সংঘঠিত হয়ে থাকে, যথা:

i. সিঙ্গেল লাইন টু গ্রাউন্ড ফল্ট(Single Line to Ground Fault or L-G Fault):
Single Line to Ground Fault
Single Line to Ground Fault

যখন কোনো অনাকাঙ্খিত কারণে বৈদ্যুতিক লাইনের এক ফেজ গ্রাউন্ড স্পর্শ করে তখন তাকে সিঙ্গেল লাইন টু গ্রাউন্ড ফল্ট বলে।

  • কারণ: বজ্রপাত, লাইনের উপর গাছ পড়া, ইন্সুলেশন ডেমেজ ইত্যাদি।
  • প্রভাব: যেই ফেজে ফল্ট সংঘঠিত হয়েছে সেই ফেজে উচ্চ ফল্ট কারেন্ট প্রবাহিত হয় তবে তা সিমেট্রিক্যাল ফল্ট এর তুলনায় কম বিপদজনক।
  • পরিমাণ: বৈদ্যুতিক সিস্টেমের ফল্ট সমূহের মধ্যে সবচে বেশি সংঘঠিত হয় সিঙ্গেল লাইন টু গ্রাউন্ড ফল্ট। মোট ফল্ট এর প্রায় ৭০% ফল্টই সিঙ্গেল লাইন টু গ্রাউন্ড ফল্ট।
ii. লাইন টু লাইন ফল্ট(Line to Line Fault or L-L Fault):
Line to Line Fault
Line to Line Fault

যখন বৈদ্যুতিক লাইনের দুই ফেজের মধ্যে শর্ট সার্কিট সংঘঠিত হয় তাকে লাইন টু লাইন ফল্ট বলে।

  • কারণ: ইন্সুলেশন ফেইলিওর অথবা ফিজিক্যাল ডেমেজ।
  • প্রভাব: লাইনে অসম কারেন্ট প্রবাহিত হয় এবং যন্ত্রপাতির ক্ষতি সাধন করে।
  • পরিমাণ: বিতরণ লাইনে সংঘঠিত ফল্ট এর প্রায় 15% লাইন টু লাইন ফল্ট।
iii. ডাবল লাইন টু গ্রাউন্ড ফল্ট(Double Line to Ground Fault or L-L-G Fault):
Double Line to Ground Fault
Double Line to Ground Fault

যখন বৈদ্যুতিক লাইনের দুটি ফেজ একত্রে গ্রাউন্ড স্পর্শ করে তখন তাকে ডাবল লাইন টু গ্রাউন্ড ফল্ট বলে।

  • কারণ: প্রবল ঝড়, প্রাকৃতিক দূর্যোগ বা যান্ত্রিক ত্রুটির কারণে ডাবল লাইন টু গ্রাউন্ড ফল্ট সংগঠিত হয় ।
  • প্রভাব: লাইনে অসম কারেন্ট প্রবাহিত হয় এবং মারাত্বক ক্ষতি সাধন করে।
  • পরিমাণ: বৈদ্যুতিক লাইন সংঘঠিত ফল্ট এর প্রায় ১০% ডাবল লাইন টু গ্রাউন্ড ফল্ট।
4. ওপেন সার্কিট ফল্ট(Open Circuit Fault):

বৈদ্যুতিক লাইনের এক বা একাধিক ফেজ এর সংযোগ অনাকাঙ্খিত কারণে বিচ্ছিন্ন হলে তাকে ওপেন সার্কিট ফল্ট বলে। ফল্ট এর কারণে কতটি ফেজ বিচ্ছিন্ন হয়েছে তার উপর ভিত্তি করে ওপেন সার্কিট ফল্টকে তিন ভাগে ভাগ করা হয়েছে, যথা:

  1. এক ফেজ ওপেন সার্কিট,
  2. দুই ফেজ ওপেন সার্কিট এবং
  3. তিন ফেজ ওপেন সার্কিট ফল্ট।