Fault current ও Breaking capacity: Icu, Ics, Icw

একটি কারখানার নতুন Sub-panel-এ 10 kA-এর সস্তা MCCB বসানো হলো, কারণ "আগের Panel-এও তো 10 kA ছিল।" কিন্তু নতুন Panel-টা বসানো হয়েছে Transformer-এর ঠিক পাশের ঘরে, যেখানে Fault current প্রায় 25 kA। প্রথম Short circuit-এ MCCB ভাঙতে পারল না — বডি ফেটে আগুন, Arc Busbar-এ ছড়িয়ে গেল। Breaker কত বড় Fault ভাঙতে পারে, আর সেই জায়গায় Fault কত বড় হতে পারে — এই দুটি সংখ্যা মেলানো Switchgear নকশার প্রথম নিয়ম।

চারটি সংখ্যা

MCB-তে (IEC 60898-1) একটি সংখ্যা: Icn — যেমন 6000 বা 10000, চতুর্ভুজে লেখা। MCCB ও ACB-তে (IEC 60947-2) Icu ও Ics।

Icu বনাম Ics: কোনটি দেখবেন

• Icu ≥ সেই জায়গার সবচেয়ে বড় Fault — এটা ন্যূনতম শর্ত।
• গুরুত্বপূর্ণ জায়গায় (Main incomer, প্রধান Feeder) Ics-ও Fault current-এর বেশি রাখুন — বড় Fault-এর পরও Breaker বিশ্বাসযোগ্য থাকবে, সাথে সাথে বদলাতে হবে না।
• একই Icu-এর দুটি MCCB-র একটির Ics 50%, অন্যটির 100% — দাম ভিন্ন, আর বড় Fault-এর পরের আচরণও ভিন্ন।

Voltage-এর সাথে বদলায়: Nameplate-এ Icu Voltage অনুযায়ী আলাদা — যেমন 415 V-এ 36 kA, 690 V-এ কম। নিজের ব্যবস্থার Voltage-এর মান দেখুন। DC-তে আলাদা Rating (Solar-এ জরুরি)।

Panel-এর কোথায় কত Fault current

Fault current সবচেয়ে বেশি Transformer-এর LV Terminal-এ, আর Cable বা Busbar যত লম্বা, তত কমে।

উদাহরণ: 1000 kVA, 5% Transformer

• Transformer-এর LV Terminal-এ: 1391 × 100 ÷ 5 ≈ 27.8 kA (Source অসীম ধরে) — LV Fault Level Calculator।
• Main LV Panel (কয়েক মিটার Busbar trunking): প্রায় একই — Main ACB আর Feeder MCCB-তে কমপক্ষে 36 kA।
• 100 m দূরের Sub-panel (95 mm² Cu): প্রায় 9.6 kA — সেখানে 10 kA-ই যথেষ্ট, Icu-এর হিসাবে — Cable-এর শেষে Fault current।
• একই Sub-panel যদি মাত্র 15 m দূরে হয় — Fault current প্রায় 20 kA-এর বেশি; 10 kA-এর Breaker সেখানে বিপজ্জনক।

তাই প্রতিটি Panel-এর জন্য আলাদা হিসাব, আর Single-line diagram-এ প্রতিটি Bus-এর Fault level লিখে রাখা ভালো চর্চা।

Motor-এর অবদান

Fault-এর প্রথম কয়েক Cycle-এ চালু Motor-গুলো Generator-এর মতো আচরণ করে Fault-এ Current যোগ করে। অনেক বড় Motor-এর কারখানায় Main bus-এর Fault current Transformer-এর হিসাবের চেয়ে বেশি — পূর্ণ হিসাবে (IEC 60909) এটি ধরা হয়।

Current-limiting ও Let-through

অনেক আধুনিক MCCB আর HRC fuse বড় Fault-এ এত দ্রুত (প্রথম অর্ধ-Cycle-এর মধ্যে) Current কেটে দেয় যে Current তার সম্ভাব্য সর্বোচ্চ মানে উঠতেই পারে না।

• Prospective current — Breaker না থাকলে যত Current চলত।
• Let-through peak ও Let-through I²t — Breaker আসলে যতটা যেতে দিল। প্রস্তুতকারক Graph দেন।

লাভ: নিচের Cable, Busbar ও যন্ত্রের ওপর তাপ ও যান্ত্রিক বল অনেক কম। Cable-এর Short-circuit withstand হিসাবে তখন Let-through I²t ব্যবহার করুন — Short-circuit Withstand Calculator।

Cascading (Back-up protection)

ওপরের Current-limiting Breaker নিচের কম Icu-এর Breaker-কে সাহায্য করে — বড় Fault-এ ওপরেরটি Current সীমিত করে, তাই নিচেরটি তার নিজের Icu-এর চেয়ে বড় Prospective fault-এ টিকে যায়। এতে নিচে সস্তা Breaker ব্যবহার করা যায়।

কিন্তু: Cascading শুধু প্রস্তুতকারকের পরীক্ষিত Table অনুযায়ী — নির্দিষ্ট ওপরের আর নিচের মডেলের জোড়া, একই প্রস্তুতকারকের। নিজে অনুমান করে নয়। আর Cascading-এ বড় Fault-এ দুটোই Trip করতে পারে — Discrimination কমে (Lesson 6)।

Panel-এর নিজের Withstand

শুধু Breaker নয় — Busbar, তার Support আর পুরো Panel-কেও Fault সহ্য করতে হয়। Panel-এর Rating-এ থাকে Icw (যেমন 50 kA 1 s) আর Peak withstand (Ipk)। Busbar-এর Support দূরে দূরে হলে Short circuit-এর চুম্বকীয় বলে Busbar বেঁকে যায়। এটা Panel প্রস্তুতকারকের পরীক্ষায় যাচাই হয় (IEC 61439 — Lesson 9)।

Generator থেকে চালানোর সময়

Generator-এর Fault current Transformer-এর চেয়ে অনেক কম আর সময়ের সাথে কমে। ফলে:

• Breaking capacity-র সমস্যা নেই (Grid-এর হিসাবই বড়)।
• কিন্তু Breaker সাথে সাথে Trip না-ও করতে পারে — Magnetic setting-এর চেয়ে Fault current কম। Generator mode-এ Earth fault সুরক্ষা আলাদাভাবে যাচাই করুন (Generator Protection)।

ভবিষ্যতের কথা

• Transformer বড় হলে বা কম %Z-এর নতুন Transformer এলে Fault current বাড়ে — পুরোনো Breaker-এর kA আবার দেখুন।
• দুটি Transformer Parallel করলে Fault current প্রায় দ্বিগুণ।
• বিতরণ সংস্থা Grid শক্তিশালী করলে Source-এর Fault level বাড়ে — তাই অনেকে Source অসীম ধরেই নকশা করেন।

সংক্ষেপে

• Icu: একবার ভাঙার সর্বোচ্চ; Ics: ভাঙার পরও ব্যবহারযোগ্য; Icw: না খুলে সহ্য; Icm: চালু করার Peak।
• Icu ≥ সেই জায়গার সবচেয়ে বড় Fault; গুরুত্বপূর্ণ জায়গায় Ics-ও।
• Fault current Transformer-এর কাছে সবচেয়ে বেশি, Cable বরাবর কমে — প্রতিটি Panel আলাদা হিসাব।
• Current-limiting Breaker Let-through কমায়; Cascading শুধু প্রস্তুতকারকের Table অনুযায়ী।
• Panel-এর Busbar-ও Withstand করতে হয়।
• Generator mode-এ সমস্যা উল্টো — কম Fault current, Trip নিশ্চিত কিনা দেখুন।

পরের Lesson: Discrimination ও Trip curve।