Load Sharing: kW ও kVAr

দুটি Generator সফলভাবে Synchronise হলো (Lesson 8)। এবার প্রশ্ন: Load কে কতটা নেবে? ঠিকমতো ভাগ না হলে একটি Generator Overload-এ চলে আর অন্যটি প্রায় খালি — অথবা দুটির মধ্যে অকারণে Current ঘুরতে থাকে, দুটোই গরম হয়। Load sharing-এর দুটি আলাদা অংশ: kW (আসল শক্তি) আর kVAr (Reactive শক্তি)।

মূল নীতি

• kW ভাগ করে Engine — অর্থাৎ Governor। বেশি Fuel = বেশি kW।
• kVAr ভাগ করে Alternator-এর Excitation — অর্থাৎ AVR। বেশি Excitation = বেশি kVAr।

Parallel-এ সব Generator একই Frequency আর Voltage-এ আটকে থাকে, তাই Governor-এর "Speed বাড়ানো" আর Speed বাড়ায় না — kW বাড়ায়। AVR-এর "Voltage বাড়ানো" আর Voltage বাড়ায় না — kVAr বাড়ায়।

ভালো Load sharing মানে প্রতিটি Generator তার Rating-এর সমান শতাংশ নেয় — যেমন 500 kVA আর 250 kVA একসাথে চললে দুটোই ধরুন ৬০% করে।

kW ভাগ: Droop দিয়ে

Droop governor-এ Load বাড়লে Speed একটু কমে (Lesson 3)। Parallel-এ Bus-এর Frequency সবার জন্য এক, তাই প্রতিটি Generator সেই Frequency অনুযায়ী তার Droop line-এর যে বিন্দুতে পড়ে, ততটা Load নেয়।

একটি Generator-এর Load:

$$P = \frac{f_{\text{NL}} - f_{\text{bus}}}{f_{\text{NL}} - f_{\text{FL}}} \times P_{\text{rated}}$$

$f_{\text{NL}}$ = No-load-এ যে Frequency-তে সেট (Speed setpoint), $f_{\text{FL}}$ = পূর্ণ Load-এর Frequency।

উদাহরণ

দুটি 400 kW Generator, দুটোই ৪% Droop (No-load থেকে Full-load পর্যন্ত 2 Hz)। G1-এর No-load setpoint 52.0 Hz, G2-এর 51.8 Hz। মোট Load 600 kW।

$$\frac{52.0 - f}{2} \times 400 + \frac{51.8 - f}{2} \times 400 = 600$$

$$103.8 - 2f = 3 \quad\Rightarrow\quad f = 50.4 \text{ Hz}$$

• G1: (52.0 − 50.4) ÷ 2 × 400 = 320 kW
• G2: (51.8 − 50.4) ÷ 2 × 400 = 280 kW

মাত্র 0.2 Hz Setpoint-এর পার্থক্যে 40 kW অসমান। G2-এর Speed setpoint 0.1 Hz বাড়ালে (আর G1-এর 0.1 Hz কমালে) দুটোই 300 kW নেবে। তাই Droop-এ চালালে Setpoint হাতে মিলিয়ে নিতে হয়, আর Bus Frequency Load অনুযায়ী একটু বদলায়।

kW ভাগ: Load-sharing controller দিয়ে (Isochronous)

আধুনিক Control module-গুলো নিজেদের মধ্যে যোগাযোগ করে (Load-sharing line বা Communication bus)। প্রতিটি Module জানে অন্যরা কত শতাংশ Load-এ আছে, আর নিজের Governor ঠিক করে যাতে সবাই সমান শতাংশ নেয় — আর Frequency থাকে ঠিক 50 Hz। একে বলে Isochronous load sharing। বড় Synchronising panel-এ এটাই প্রচলিত।

kVAr ভাগ: AVR দিয়ে

kW ঠিকমতো ভাগ হলেও kVAr অসমান হতে পারে। একটি Generator-এর Excitation বেশি হলে সে বেশি kVAr দেয়, অন্যটি কম — এমনকি অন্যটি kVAr টানতে পারে। তখন দুটির মধ্যে Circulating current ঘোরে:

• দুটির Ammeter-এ Current বেশি দেখায়, অথচ kW সমান আর মোট Load ছোট।
• PF meter-এ একটির PF খুব কম lagging, অন্যটির leading।
• দুটোই অকারণে গরম হয়; Excitation কম যেটির, সেটি Loss-of-excitation-এ trip করতে পারে।

সমাধান:

• Reactive droop (Quadrature droop) — AVR-এ একটি Droop CT সংযোগ: kVAr বাড়লে AVR Voltage একটু কমায় — kW-এর Droop-এর মতোই, kVAr আপনা-আপনি ভাগ হয়। CT-র Polarity ভুল হলে উল্টো কাজ করে, Circulating current আরও বাড়ে।
• kVAr / PF sharing controller — Module-গুলো নিজেরাই kVAr সমান করে।

Grid-এর সাথে Parallel

Grid-এর সাথে Parallel-এ Frequency আর Voltage ঠিক করে Grid — Generator তা বদলাতে পারে না। তখন:

• Governor-এর Setpoint ঠিক করে কত kW দেবে (Base load mode)।
• AVR-এর Setpoint ঠিক করে কত kVAr বা কোন Power Factor-এ চলবে।

Droop না থাকলে (Isochronous একা) Grid-এর সাথে Parallel-এ Generator হয় পুরো Load নিতে চায়, নয় Motor হয়ে যায় — তাই Grid-parallel-এ Droop বা বিশেষ Controller বাধ্যতামূলক, আর বিদ্যুৎ বিতরণ সংস্থার অনুমতি ও সুরক্ষা লাগে।

Generator বন্ধ করার নিয়ম

Parallel থেকে একটি Generator সরাতে হঠাৎ Breaker খুলবেন না। আগে Governor দিয়ে তার Load ধীরে ধীরে অন্যদের দিকে সরান (Unload), যখন অল্প Load (মোটামুটি ১০%-এর মতো) থাকে তখন Breaker খুলুন — Reverse power-এ trip এড়াতে Load শূন্যের নিচে নামাবেন না। তারপর Cool-down করে বন্ধ। আধুনিক Module এটা নিজেই করে (Soft unload)।

কী মেপে দেখবেন

সংক্ষেপে

• kW ভাগ করে Governor, kVAr ভাগ করে AVR।
• লক্ষ্য: প্রতিটি Generator Rating-এর সমান শতাংশ।
• Droop-এ ভাগ নির্ভর করে No-load setpoint-এর ওপর — অল্প পার্থক্যে বড় অসমতা; Load-sharing controller নিজেই সমান করে, Frequency 50 Hz রাখে।
• kVAr অসমান হলে Circulating current — Reactive droop (CT-র Polarity ঠিক) বা kVAr controller।
• Grid-parallel-এ Generator-এর kW ও kVAr Setpoint দিয়ে; অনুমতি ও সুরক্ষা লাগে।
• বন্ধের আগে ধীরে Unload, তারপর Breaker খুলুন।

পরের Lesson: Neutral ও Earthing।