কারখানায় নতুন পাওয়ার প্লান্ট স্থাপনের জন্য প্রয়োজনীয় লোড ও সার্কিট ডায়াগ্রাম এর হিসাব-নিকাশ

একটি কারখানার লোড ৫ লাখ ওয়াট। এর সাপ্লাই ভোল্টেজ ৪০০ ভোল্ট। এখন আপনাকে ট্রান্সফরমার, বাসবার, পি এফ আই, সার্কিট ব্রেকার সব কিছুর হিসাব করে একটা ডিজাইন করে দেখাতে হবে।

উত্তরঃ এই প্রশ্ন টা অনেক ফ্যাক্টরি তে ইন্টার্ভিউ দিতে গেলে করে। আজ তার পুরোপুরি হিসাব আর ডিজাইন তুলে ধরা হল। এই লেখা টা মনযোগ দিয়ে পড়লে আর মনে রাখলে আশা করি সাবস্টেশন এর সকল কিছু হিসাব করে নিজেই একটা সাবস্টেশন তৈরি করতে পারবেন।

৫০০০০০ ওয়াট মানে ৫০০০০০÷১০০০=৫০০ কিলোওয়াট।

এখন কিলোওয়াট কে কেভিএ বানাতে হবে।

সুতরাং, ৫০০÷০.৮=৬২৫ KVA

আমাকে লোড এর ৫০% বেশি ট্রান্সফরমার বসাতে হবে।কারন লোড ভবিষ্যৎ এ বাড়তে পারে। কমলে সমস্যা নাই। এটা সম্পূর্ণ নির্ভর করে কাস্টমারের উপর কাস্টমার যদি চায় সে ১০% বা ২০% ও বেশি নিতে পারে। আবার নাও নিতে পারে। বেশি হলে যে ক্ষতি হবে তার কোন মানে নেই। বরং কম নিলে ক্ষতি। এর কোন ম্যাথমেটিক্স নাই, যে কেউ আপনাকে ভুল ধরবে।

অতএব, ৬২৫ × (৫০÷১০০)=৩১২ kva.

সুতরাং, ৬২৫+৩১২=৯৩৭ KVA.

এই মানের তো ট্রান্সফরমার কিনতে পারবেন না কারন এই মানের ট্রান্সফরমার বানায় না। আপনি ৯৫০ অথবা ১০০০ KVA ট্রান্সফরমার কিনতে পারবেন।

আমরা ধরলাম ৯৫০ KVA ট্রান্সফরমার আমি বসাব।

মনে রাখবেন ৫০ কিলোওয়াট এর বেশি লোড হলে আপনাকে সাবস্টেশন ব্যবহার করতে হবে। এ ক্ষেত্রে তো সাবস্টেশন ব্যবহার করতেই হবে।

৯৫০ কে ভি এ ট্রান্সফরমার এর  ইনপুট কারেন্ট এবং আউটপুট  কারেন্ট এর মান আমাকে জানতে হবে। মনে রাখবেন ইনপুট সাইড হবে HT সাইড আর আউটপুট হবে LT সাইড। 

ইনপুট বা HT কারেন্টের সূত্র : 

I= Transformer KVA÷root 3×input kv

=950÷1.73×11 kv

=49.92 বা 50 Amp.

এখন ট্রান্সমিশন লাইন থেকে 50 amp এর ডাবল মানে ৫০×২=১০০ rm এর আর্মার পাওয়ার ক্যাবল ব্যবহার করতে হবে। ১০০ rm এর ক্যাবল হয় না। ৯৫ rm এর ক্যবল হয়। সেই ক্ষেত্রে ৯৫ আর এম এর ক্যাবল ব্যবহার করতে হবে। এই ডাবল কেন ধরব এর কোন ব্যাখ্যা আমি আজ পর্যন্ত পাই নি। কেউ জানলে কমেন্টে বলে দিবেন প্লিজ। সবাই বলে হাই ভোল্টেজ এর জন্য নাকি বেশি বা ডাবল আর এম ক্যাবল ব্যবহার করা হয় এই HT সাইডে।

আমি গত পোস্টে বলেছিলাম kva এর সাথে 0.052 গুন করলেই HT কারেন্ট পাওয়া যায়। আর এটাও বলেছিলাম এই মান টা Constant.

৯৫০× ০.০৫২= ৪৯.৪, দেখেন সূত্রের সাথে মিলে গেছে।এই মান টা আমি বের করছিলাম শুধুমাত্র সহযে মনে রাখার জন্য।

এখন LT সাইডে বা আউটপুট কারেন্ট বের করার সূত্র: 

I = Transformer KVA÷root 3×output voltage kv.

=950÷1.73×0.400

=1372.83 Amp.

আমি গত পোস্টে বলেছিলাম kva×1.39 গুন করলে amp. এসে যায়। 

৯৫০×১.৩৯=১৩২০ amp.

সুতরাং, দেখেন প্রায় মিলে গেছে। কিছুটা বেশি আসছে।তবে খুব বেশি না। মনে রাখার সুবিধার জন্য ১.৩৯ বলেছিলাম। আপনার সুবিধা মত আপনি যা প্রয়োগ করবেন। এই ১৩৭২ amp কারেন্টের জন্য আপনি ১০০০ rm cable  ব্যবহার করতে পারেন। ১০০০ rm cable ১২০০  amp current লোড নিবে। তবে যদি আপনি মনে করেন পারফেক্ট রিডিং আপনি নিবেন তাহলে ৪০০ rm এর ২ টা ক্যাবল জোড়া দিয়ে ১ টা ক্যাবল বানিয়ে আপনি LT তে পাওয়ার নিতে পারেন। ৪০০rm এর ক্যাবলে ৭০০ amp কারেন্ট টানে। সবাই তাই করে। এতে খরচ কম পড়ে। 

ট্রান্সফরমার থেকে কত আম্পিয়ার কারেন্ট বের হচ্ছে সেটা তা LT কারেন্টের সূত্র দিয়ে বের করতে পারেন অথবা এই constant value দিয়ে সহজে মনে রাখতে পারবেন।

সূত্র টা হল, 

=KVA×1.4

=950×1.4

=1330 আম্পিয়ার।

দেখেন প্রায় সেম আসছে তার মানে আমার ভ্যালু গুলা নেওয়া ভুল নয়। সব কিন্তু ১৩০০ এর সামন্য উপরেই আসছে।

এখন বাসবার কিভাবে সিলেক্ট করবেন? তামা দিয়ে বাস বার তৈরি। এটা মিলিমিটার দিয়ে হিসাব করা হয়।সূত্র:

=(উচ্চতা×প্রস্থচ্ছেদ)×১.৬

=(৮৫ মিলিমিটার ×১০ মিলিমিটার)×১.৬

=১৩৬০ আম্পিয়ার।

বাসবারের কোন হিসাব আমি কোন বই তে পাই নি। আমি জানি না এর কোন ম্যাথমেটিক্যাল হিসাব আছে কিনা। কোম্পানির লোক দের কাছ থেকে হিসাব টা পাওয়া। আপনারা ইচ্ছা করলে এই বাসবার নিজেদের মাপমত কেটে বানিয়ে নিতে পারেন। বাসবার কতটুকু বড় বা আয়তাকার তার উপর কিন্তু ডিপেন্ড করে না এটা ডিপেন্ড করে বাসবার কতটুকু মোটা তার উপর।

আমার এই ৯৫০ KVA ট্রান্সফরমার এর জন্য ১১/০.৪ ট্রান্সমিশন লাইন ব্যাবহার করলেই চলবে। মানে ১১কেভি ঢুকবে আর ৪২০ ভোল্টেজ  বের হবে।

HT সাইডে প্রটেকশনের জন্য সুইচগিয়ারে VCB মানে Vaccum Circuit Breaker ব্যবহার করতে হবে। ৫০০ kva এর অধিক ট্রান্সফরমার হলে VCB ব্যবহার করতে হয়। আর ৩১৫-৫০০ Kva এর মাঝে ট্রান্সফরমার হলে LSB মানে Load Break Switch ব্যবহার করতে হয়।আর LT সাইডে আপনি সাধারন MCCB ব্যবহার করবেন।

CT, PT গুলা সাধারণত বাজারে যা কিনতে পাওয়া যায় তাই ব্যবহার করলেই হল। শুধু CT কিনার আগে CT আম্পিয়ার এর মান টা বলে নিবেন।

এখন আসি PFI এর হিসাব নিয়ে...

আগে হিসাব করবেন আপনার কারখানা টা কত ল্যাগিং এ থাকবে। হিসাব টা হল, Load kw÷Load Transformer KVA

load kw তো আমরা জানি ৫০০ kw।আর লোড ট্রান্সফরমার kva মানে সর্ব্বোচ্চ কত লোড আমি এই ট্রান্সফরমার থেকে ব্যবহার করতে পারব। আমাদের দেশে সাধারণ এই ৯৫০ kva transformer কে ১০০০ kva পর্যন্ত লোড দেয়। প্রায় সব Transformer এই  বেশি লোড সবাই দেয়। এই জন্যই ট্রান্সফরমার বেশি পুড়ে। আপনি ইচ্ছা করলে ৯৫০ kva পর্যন্তই লোড দিতে পারবেন।কোন সমস্যা হবে না। কিন্তু এটা ঠিক না। কিছু কম লোড দেওয়াই ভাল। এতে ট্রান্সফরমার টা বেশি দিন টিকবে। আপনি ৯৫০ kva তে ৯০০ kva পর্যন্ত লোড দিবেন। এটাই হিসাব করে নিবেন। মানে কিছুটা কম। এখন দাঁড়ায়

=500kw÷900kva

=0.56 lagging এ থাকবে। আমাকে ০.৯৫ এ আনতে হবে পি এফ আই এর মান। কারন ০.৯৫ হল আর্দশ্য মান।

সূত্র: KVAR=KW(tan θ1- tan θ2)

এখানে KVAR হল pfi তে ব্যবহৃত ক্যাপাসিটর এর মান।

সুতরাং, KW = 500 kw (আমাদের কারখানায় যা লোড)

θ1=cos-1(0.56)=55.94

θ2=cos-1(0.95)=18.19

সুতরাং, KVAR=Kw (tan θ1- tan θ2)

=500 (tan55.94-tan18.19)

=575.31 KVAR

এই মানের ক্যাপাসিটর লাগবে। ক্যাপাসিটর ১ টা এই মানের ব্যবহার করলে চলবে না। ৩ বা ৪ টা ক্যাপাসিটর মানে ৩ টা ১৫০ আর ১ টা ১২৫ KVAR মানের ক্যাপাসিটর প্যারালাল এ সংযোগ দিতে হবে। আপনারা হয়ত শুনে থাকবেন সবাই বলে ট্রান্সফরমার KVA এর ৬০% হিসাব করে ধরলেই PFI এর ক্যাপাসিটর এর মান পাওয়া যায়।সো দেখেন ৯৫০ এর ৬০÷১০০= ৫৭০। এই মানে ক্যাপাসিটর ব্যবহার করার পর যদি PFI এর মান কম বা বেশি হয় তাহলে বুঝবেন আপনার ফ্যাক্টরির হয় ক্যাবলে সমস্যা,কোন জায়গায় শর্ট সার্কিট আছে,ইনভার্টার বা মোটর কন্ট্রোলিংএ কোন সমস্যা আছে,অথবা ক্যাপাসিটর খারাপ। যে কোন একটা সমস্যা আছেই।

Image: power plant control room