Protection relay ও CT: Overcurrent ও Earth fault

11 kV-এর একটি Feeder-এ Fault, কিন্তু VCB Trip করল না — Substation-এর Breaker Trip করে পুরো এলাকা অন্ধকার। পরে দেখা গেল Relay ঠিক ছিল, Setting-ও ঠিক; কিন্তু CT-র Secondary-র একটি তার ঢিলা ছিল, Relay কখনো Fault current দেখেইনি। MV Protection একটি শৃঙ্খল — CT, তার, Relay, DC supply, Trip coil, Breaker। একটি কড়া ভাঙলে পুরো শৃঙ্খল ব্যর্থ।

CT — Current transformer

বড় Primary current-কে ছোট, মাপার উপযোগী Secondary current-এ (1 A বা 5 A) নামায়।

• Ratio — যেমন 200/5 A: Primary-তে 200 A হলে Secondary-তে 5 A।
• Rated burden (VA) — Secondary-তে যতটা Load (Relay, Meter আর তারের Resistance) নিয়ে নির্ভুল থাকে। লম্বা সরু তার Burden বাড়ায় — 1 A CT-তে তারের প্রভাব 5 A-এর চেয়ে অনেক কম, তাই দূরের Relay-তে 1 A CT প্রচলিত।
• Polarity — Primary-তে P1/P2, Secondary-তে S1/S2। Earth fault আর Directional relay-তে Polarity ভুল মানে ভুল সিদ্ধান্ত।

Protection CT বনাম Metering CT

Metering CT-তে Protection relay লাগালে বড় Fault-এ CT Saturate হয়, Relay আসল Current-এর চেয়ে কম দেখে — দেরিতে বা কখনো Trip করে না।

Relay-র Function: ANSI নম্বর

আধুনিক Numerical relay একটি যন্ত্রে এর অনেকগুলো, সাথে Fault record আর Event log।

IDMT: Current যত বেশি, Trip তত দ্রুত

IDMT (Inverse definite minimum time) — Current বেশি হলে দ্রুত Trip, তবে একটি ন্যূনতম সময়ের নিচে নয়। IEC 60255-এর Standard inverse সূত্র:

$$t = TMS \times \frac{0.14}{(I/I_s)^{0.02} - 1}$$

• Is — Pickup (Setting) current; এর নিচে Trip নয়।
• TMS — Time multiplier setting; Curve-কে ওপর-নিচ সরায়।
• Very inverse, Extremely inverse — অন্য Constant-এর Curve, Fuse বা Motor-এর সাথে সমন্বয়ে।

উদাহরণ

Is = 100 A (Primary), Fault = 1000 A (Is-এর 10 গুণ), TMS = 0.1:

• (10)^0.02 = 1.0471 → 0.14 ÷ 0.0471 ≈ 2.97
• t = 0.1 × 2.97 ≈ 0.30 s

একই Fault-এ TMS 0.2 হলে 0.59 s।

Grading: ওপরের Relay দেরিতে

একই Fault-এ নিচের Relay আগে, ওপরের Relay পরে — এই ব্যবধানকে বলে Grading margin, সাধারণত প্রায় 0.3–0.4 s (Breaker-এর খোলার সময়, Relay-র Overshoot, CT-র ত্রুটি আর নিরাপত্তা মিলিয়ে)। আধুনিক Numerical relay আর দ্রুত VCB-তে কিছুটা কম ধরা যায়। LV-র Discrimination-এর একই ধারণা (Lesson 6)।

উদাহরণ: নিচের Feeder relay একটি Fault-এ 0.30 s → ওপরের Incomer relay একই Fault-এ অন্তত প্রায় 0.65 s-এ সেট।

Transformer feeder-এর Relay-তে Inrush বিবেচনা — 50-এর Setting Inrush-এর ওপরে বা দ্বিতীয় Harmonic blocking (Inrush)।

Earth fault

দুই পদ্ধতি:

• Residual connection — তিন Phase-এর CT-র Secondary একসাথে জুড়ে Relay-তে; স্বাভাবিকে যোগফল প্রায় শূন্য, Earth fault-এ বাকি অংশ Relay-তে যায়। CT-র অমিল বা Inrush-এ ভুল সংকেত হতে পারে, তাই Setting খুব কম রাখা যায় না।
• Core balance CT (CBCT) — তিন Phase-এর Cable একসাথে একটি রিং CT-র ভেতর দিয়ে; খুব সংবেদনশীল।

CBCT-র সবচেয়ে প্রচলিত ভুল: Cable-এর Screen-এর Earth। Cable-এর Screen-এর Earth তার যদি CT-র ওপর দিয়ে Earth হয়, Screen-এ চলা Fault current-ও CT দেখে — বাতিল হয়ে যায়। নিয়ম: Screen-এর Earth তার CT-র ভেতর দিয়ে ফিরিয়ে এনে তারপর Earth করা, যাতে তার প্রভাব শূন্য হয়।

Trip circuit আর DC supply

Relay সিদ্ধান্ত নিলেও Breaker খোলে Trip coil দিয়ে, যা চলে Substation-এর DC battery-তে (সাধারণত 110 V বা 24/48 V DC)।

• Battery ও Charger — প্রতিদিন Voltage আর Charger-এর Alarm; Battery-র বয়স; বছরে Capacity test।
• Trip circuit supervision (74 TCS) — Trip coil-এর সার্কিট ভাঙলে Alarm।
• Relay-র নিজের Auxiliary supply-ও DC থেকে; DC চলে গেলে Relay বন্ধ — Protection নেই।
• কিছু ছোট RMU-তে Self-powered relay — CT থেকেই শক্তি নেয়, আর Trip করে CT-চালিত Low-energy trip coil দিয়ে; Battery লাগে না।

Lockout relay (86)

বড় Fault-এ (যেমন Transformer-এর Differential বা Buchholz) Trip-এর পর 86 Lockout relay Breaker-কে আবার চালু হতে দেয় না, যতক্ষণ না কেউ হাতে Reset করে। উদ্দেশ্য: Fault না খুঁজে কেউ যেন আবার চালু না করে। Reset-এর আগে কারণ খুঁজুন।

Relay পরীক্ষা

• Secondary injection — Relay test kit দিয়ে Relay-র Terminal-এ Current দিয়ে প্রতিটি Function-এর Pickup ও সময় যাচাই, Setting-এর সাথে মিলিয়ে।
• Primary injection — Primary-তে বড় Current দিয়ে CT, তার আর Relay একসাথে; Ratio আর Polarity নিশ্চিত।
• Trip test — Relay-র Trip-এ সত্যিই VCB খোলে কিনা, পুরো শৃঙ্খল।
• Setting-এর রেকর্ড — প্রতিটি Relay-র Setting-এর লিখিত তালিকা, কে কখন বদলেছে।
• Fault record পড়া — প্রতিটি Trip-এর পর Relay থেকে Current, সময়, কোন Function।

সংক্ষেপে

• CT: Ratio, Class (Protection 5P10/5P20, Metering 0.5), Burden, Polarity।
• CT-র Secondary কখনো খোলা নয় — আগে Short করুন।
• 50/51 Phase, 50N/51N Earth fault; IDMT: t = TMS × 0.14 ÷ ((I/Is)^0.02 − 1)।
• Grading margin প্রায় 0.3–0.4 s।
• CBCT-তে Cable screen-এর Earth তার CT-র ভেতর দিয়ে ফেরত।
• DC battery, Trip circuit supervision, Lockout relay — শৃঙ্খলের প্রতিটি কড়া পরীক্ষা করুন।

পরের Lesson: LV Panel: Busbar, Form of separation ও IEC 61439।