বাংলাদেশের বাণিজ্যিক রুফটপ সোলারে বজ্রপাত ও সার্জ সুরক্ষা: LPS, SPD ও আর্দিং ডিজাইন

সরাসরি উত্তর: বাংলাদেশে বাণিজ্যিক রুফটপ সোলার প্ল্যান্টকে চার স্তরে সুরক্ষা দিন: IEC 62305 অনুযায়ী বাহ্যিক বজ্র সুরক্ষা ব্যবস্থা (LPS), IEC 61643-31 অনুযায়ী কম্বাইনার বক্স ও ইনভার্টার ইনপুটে টাইপ ১+২ ডিসি সার্জ ডিভাইস, এসি দিকে টাইপ ১+২+৩ SPD, এবং ১০ ওমের নিচে আর্দিং। বছরে ৩৩ লাখের বেশি বজ্রপাতের দেশে — যার ৬২% এপ্রিল থেকে জুনে হয় — এই সুরক্ষা বাদ দেওয়া মানে এক কালবৈশাখী ঝড়ের ওপর কারখানার পুরো সোলার সম্পদের বাজি ধরা।

কেন বাংলাদেশ বজ্রপাতের জন্য সবচেয়ে ঝুঁকিপূর্ণ স্থান

সংখ্যাগুলো ভয়াবহ। রিজিওনাল ইন্টিগ্রেটেড মাল্টি-হ্যাজার্ড আর্লি ওয়ার্নিং সিস্টেমের (RIMES) তথ্য অনুযায়ী (নিউ এজে প্রকাশিত), বাংলাদেশে বজ্রপাতে মৃত্যুহার প্রতি ১,০০০ বর্গকিলোমিটারে ১.২১ জন — দক্ষিণ এশিয়ায় সর্বোচ্চ। প্রতি বছর দেশে ৩৩ লাখের বেশি বজ্রপাত হয়, যার ৬২% পড়ে এপ্রিল থেকে জুনের মধ্যে, আর মে মাস সবচেয়ে খারাপ। দুর্যোগ ব্যবস্থাপনা অধিদপ্তরের হিসাবে ২০২৪ সালে বজ্রপাতে ৩২২ জনের মৃত্যু হয়েছে; ২০২০ সালে ছিল ৪২৭ জন। সবচেয়ে বেশি আঘাত পাওয়া এলাকা সুনামগঞ্জের জামালগঞ্জ উপজেলা — বছরে প্রতি বর্গকিলোমিটারে গড়ে ১০৩টি বজ্রপাত। ২০১৬ সালে বজ্রপাতকে জাতীয় দুর্যোগ ঘোষণা করা হয়।

সোলারের জন্য এটি গুরুত্বপূর্ণ, কারণ কারখানার ছাদ ঠিক সেই ধরনের উঁচু, সমতল, ধাতব-সমৃদ্ধ পৃষ্ঠ যা বজ্রপাত পছন্দ করে। কালবৈশাখী ঝড় ঠিক সেই মাসগুলোতেই আসে যখন বজ্রপাত সর্বোচ্চ থাকে, আর খোলা জমির শিল্প এলাকায় আঘাত নেওয়ার মতো উঁচু প্রতিবেশী থাকে না। বাংলাদেশের প্রতিটি রুফটপ প্ল্যান্টই উচ্চ-ঝুঁকির এলাকায় — সুরক্ষার পরিকল্পনা হতাশাবাদ নয়, এটি হিসাব।

বজ্রপাত সোলার প্ল্যান্টের আসলে কী ক্ষতি করে

ক্ষতি দুই ধরনের। সরাসরি আঘাত অ্যারে বা ভবনে পড়ে এবং কয়েক হাজার অ্যাম্পিয়ার কারেন্ট সরাসরি কাঠামোতে ঢুকিয়ে দেয় — ছাদে বসানো সিস্টেমে ৩১ kA পর্যন্ত পিক কারেন্টের ইমপালস পরিমাপ করা হয়েছে। তবে বেশি ঘটে প্ররোচিত সার্জ: কয়েকশ মিটার দূরে আঘাত হলেও প্ল্যান্টের লম্বা ডিসি স্ট্রিং তারে কিলোভোল্ট স্পাইক তৈরি হয়, কারণ তারগুলো বিশাল অ্যান্টেনার মতো কাজ করে। ক্যাবল যত লম্বা ও লুপযুক্ত, প্ররোচিত ভোল্টেজ তত বেশি।

ক্ষতিগ্রস্ত যন্ত্রাংশ অনুমেয়: ইনভার্টারের IGBT পাওয়ার স্টেজ ও কন্ট্রোল বোর্ড, ডিসি কম্বাইনার-বক্সের ইলেকট্রনিক্স, মনিটরিং ডেটা লগার ও অপটিমাইজার। পোড়া স্ট্রিং বা সেন্ট্রাল ইনভার্টার বাণিজ্যিক প্ল্যান্টের সবচেয়ে ব্যয়বহুল একক-যন্ত্রাংশ ব্যর্থতা — এক আঘাতেই এক বছরের উৎপাদন-সাশ্রয় মুছে যেতে পারে, আর প্রতিস্থাপন যন্ত্র না আসা পর্যন্ত কারখানা ব্যয়বহুল গ্রিড বিদ্যুতে চলতে থাকে। ধুলোর ক্ষতি নিয়মিত রক্ষণাবেক্ষণে ফিরে পাওয়া যায়, কিন্তু সার্জ-ক্ষতি চূড়ান্ত: যন্ত্র বদল না হওয়া পর্যন্ত মৃত।

প্রথম স্তর: বাহ্যিক বজ্র সুরক্ষা ব্যবস্থা (IEC 62305)

বাহ্যিক বজ্র সুরক্ষা ব্যবস্থা (LPS) ভবনের প্রথম প্রতিরক্ষা: অ্যারের ওপরে বসানো এয়ার-টার্মিনেশন রড বা পরিবাহী জালি, আর তা থেকে আর্থ ইলেকট্রোড পর্যন্ত ডাউন কন্ডাক্টর — IEC 62305 সিরিজ অনুযায়ী ডিজাইন করা। IEC 62305-2 অনুযায়ী ঝুঁকি মূল্যায়ন প্রয়োজনীয় সুরক্ষা-স্তর নির্ধারণ করে।

দুটি বিষয় নির্ধারণ করে LPS সোলার প্ল্যান্টকে রক্ষা করবে নাকি বিপদে ফেলবে:

• বিচ্ছিন্নতা দূরত্ব "s"। PV অ্যারের ধাতব কাঠামোর সাথে LPS কন্ডাক্টরের একটি গণনাকৃত দূরত্ব বজায় রাখতে হবে। তা থাকলে এয়ার টার্মিনালে আঘাত LPS-এর মধ্যেই থাকে, অ্যারে সুরক্ষিত থাকে।
• "s" অসম্ভব হলে বন্ডিং। ভিড় করা কারখানার ছাদে প্রায়ই অসম্ভব। তখন PV ফ্রেম ও রেল সরাসরি LPS-এর সাথে বন্ড করতে হবে — কিন্তু এই বন্ড বজ্র কারেন্টের একটি অংশ PV সিস্টেমে ঢুকিয়ে দেয়, তাই ডিসি দিকে টাইপ ১ SPD বাধ্যতামূলক হয় (দ্বিতীয় স্তর দেখুন)।

আপনার ইপিসিকে বলুন: "IEC 62305 অনুযায়ী বাহ্যিক LPS, ঝুঁকি মূল্যায়নসহ, বিচ্ছিন্নতা দূরত্ব বা বন্ডিং স্কিম নথিভুক্ত থাকবে।"

দ্বিতীয় স্তর: ডিসি দিকের সার্জ সুরক্ষা (IEC 61643-31)

এই স্তরই ইনভার্টার বাঁচায়। PV ডিসি সার্কিটের SPD পরীক্ষা হয় IEC 61643-31 (EN 50539-11) অনুযায়ী, আর বাণিজ্যিক রুফটপে দুটি জায়গায় দরকার:

• প্রতিটি ডিসি কম্বাইনার বক্সে টাইপ ১+২ সম্মিলিত SPD — অ্যারে-স্তরের প্রথম প্রতিরক্ষা। এটি সরাসরি আঘাতের ১০/৩৫০ মাইক্রোসেকেন্ড তরঙ্গ (সাধারণ PV ইউনিটে প্রতি পোলে ~৬.২৫ kA ইমপালস ডিসচার্জ কারেন্ট) এবং ৮/২০ মাইক্রোসেকেন্ড প্ররোচিত সার্জ (নমিনাল ২০ kA, সর্বোচ্চ ৪০ kA) — দুটোই সামলায়।
• প্রতিটি ইনভার্টারের ডিসি ইনপুটে টাইপ ২ SPD — দ্বিতীয় প্রতিরক্ষা, কম্বাইনার বক্স পার হয়ে আসা অবশিষ্ট সার্জ ইনভার্টারের ইলেকট্রনিক্সে পৌঁছানোর আগেই দমন করে।

SPD কাজ করবে কিনা তা নির্ধারণ করে স্থাপনের খুঁটিনাটি:

• দূরত্ব: দুটি SPD-এর মধ্যে ক্যাবল ১০ মিটারের বেশি হলে অতিরিক্ত SPD দরকার।
• লিডের দৈর্ঘ্য: SPD-এর সংযোগ-তার যতটা সম্ভব ছোট রাখুন — সম্ভব হলে ৫০ সেন্টিমিটারের নিচে, একসাথে প্যাঁচানো, কমপক্ষে ৬ মিমি²। প্রতিটি অতিরিক্ত সেন্টিমিটার ইমপিডেন্স বাড়ায় এবং সুরক্ষিত যন্ত্রের ওপর প্রকৃত ভোল্টেজ বাড়িয়ে দেয়।
• ভোল্টেজ রেটিং: SPD-এর সর্বোচ্চ স্থায়ী অপারেটিং ভোল্টেজ (Ucpv) স্ট্রিংয়ের সর্বোচ্চ ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজের ওপরে হতে হবে — আধুনিক বাণিজ্যিক স্ট্রিংয়ে ১০০০ V ও ১৫০০ V ক্লাস।
• স্ট্যাটাস নির্দেশনা: প্রতিটি SPD-তে থার্মাল ডিসকানেক্টরসহ সবুজ/লাল স্ট্যাটাস উইন্ডো থাকে। সবুজ মানে সুস্থ; লাল মানে কার্তুজ নিজেকে উৎসর্গ করেছে এবং সঙ্গে সঙ্গে বদলাতে হবে। রিমোট সিগন্যালিং কন্টাক্ট স্পেসিফাই করুন যাতে স্ট্যাটাস আপনার মনিটরিং সিস্টেমে পৌঁছায়।

তৃতীয় স্তর: এসি দিক ও ডেটা লাইন

বজ্রপাত ইনভার্টারের ডিসি টার্মিনাল মানে না — গ্রিড দিক থেকেও সার্জ ঢোকে:

• ভবনের প্রধান লো-ভোল্টেজ প্রবেশপথে টাইপ ১ (বা সম্মিলিত টাইপ ১+২+৩) SPD, যেখানে বাহ্যিক LPS আছে।
• ইনভার্টারের এসি আউটপুট / ACDB-তে টাইপ ২ SPD।
• ধারাবাহিক SPD-গুলো এনার্জি-সমন্বিত হতে হবে, যাতে আপস্ট্রিম ডিভাইস মূল আঘাত নেয় এবং ডাউনস্ট্রিম ডিভাইস বাকিটা দমন করে।

আর ভুলে যাওয়া শিকার: ডেটা লাইন। RS485 স্ট্রিং, ডেটা লগার পর্যন্ত ইথারনেট ও মনিটরিং পোর্টালের হার্ডওয়্যার — সবই নিম্ন-ভোল্টেজ ইলেকট্রনিক্স, পাতলা ইনসুলেশন। বাংলাদেশের অনেক প্ল্যান্টে ঝড়ের প্রথম শিকার ইনভার্টার নয়, মনিটরিং সিস্টেম — যা এরপর নীরবে আপনাকে বাকি সব ক্ষতি থেকে অন্ধ করে রাখে। কমিউনিকেশন লাইনেও SPD বসান।

ইনভার্টার সাইজিং ঠিক করলে কাগজে উৎপাদন নিরাপদ; সার্জ-স্তরই সেই সঠিক-সাইজের ইনভার্টারগুলোকে প্রথম বর্ষা পার করে বাঁচিয়ে রাখে।

চতুর্থ স্তর: আর্দিং ও ইকুইপোটেনশিয়াল বন্ডিং

প্রতিটি SPD ততটাই ভালো যতটা ভালো সেই আর্থ যেখানে সার্জ-শক্তি ফেলা হয়:

• লক্ষ্য: আর্থ রেজিস্ট্যান্স ১০ ওম বা তার কম; বেশি বজ্রপাতের এলাকায় ৫ ওম বা আরও কম।
• কন্ডাক্টর: কম্বাইনার বক্স ও ইনভার্টার স্টেশন থেকে আর্দিং রানে কমপক্ষে ১৬ মিমি² তামার তার।
• ইলেকট্রোড: ভবনের চারদিকে একাধিক রড বা রিং আর্থ; শুষ্ক, উচ্চ-রেজিস্টিভিটি মাটিতে খারাপ রিডিং মেনে না নিয়ে বেন্টোনাইট ব্যাকফিল বা কেমিক্যাল ইলেকট্রোড ব্যবহার করুন।
• বন্ডিং: মডিউল ফ্রেম, মাউন্টিং রেল, ইনভার্টার চ্যাসিস, DCDB ও ACDB এনক্লোজার — সব এক কমন আর্থ বারে বাঁধা। ভাসমান ধাতু মানেই অপেক্ষমাণ ভোল্টেজ।
• পরীক্ষা: প্রতি বছর বর্ষার আগে যথাযথ আর্থ টেস্টার দিয়ে (ফল-অফ-পোটেনশিয়াল পদ্ধতি) আর্থ রেজিস্ট্যান্স মাপুন, এবং ইপিসি হ্যান্ডওভারে টেস্ট রিপোর্ট চান। মাটি শুকায়, রডে মরিচা ধরে, ক্ল্যাম্প আলগা হয় — পুরনো "পাস" বর্তমান "পাস" নয়।

ইপিসি টেন্ডারে যা লিখবেন

ইপিসি দাম ধরার আগেই স্পেসিফাই করলে সুরক্ষা সবচেয়ে সস্তা। টেকনিক্যাল শিডিউলে এই লাইনগুলো রাখুন:

1. "IEC 62305 অনুযায়ী বাহ্যিক বজ্র সুরক্ষা ব্যবস্থা, ঝুঁকি মূল্যায়নসহ, বিচ্ছিন্নতা দূরত্ব বা বন্ডিং স্কিম নথিভুক্ত।"
2. "প্রতিটি কম্বাইনার বক্সে টাইপ ১+২ ডিসি SPD এবং প্রতিটি ইনভার্টার ডিসি ইনপুটে টাইপ ২ ডিসি SPD, IEC 61643-31 অনুযায়ী পরীক্ষিত, বদলযোগ্য কার্তুজ ও রিমোট স্ট্যাটাস কন্টাক্টসহ।"
3. "প্রধান LV প্রবেশপথে টাইপ ১+২ SPD এবং ইনভার্টার এসি আউটপুটে টাইপ ২ SPD, এনার্জি-সমন্বিত।"
4. "সব RS485/ইথারনেট মনিটরিং লাইনে সার্জ সুরক্ষা।"
5. "সম্পূর্ণ আর্দিং ও ইকুইপোটেনশিয়াল বন্ডিং; হ্যান্ডওভারে ফল-অফ-পোটেনশিয়াল টেস্ট রিপোর্টে যাচাইকৃত ≤ ১০ ওম আর্থ রেজিস্ট্যান্স।"
6. "প্রতিটি SPD-এর অবস্থান, টাইপ ও রেটিং চিহ্নিত সিঙ্গেল-লাইন ডায়াগ্রাম।"

সাধারণ জিজ্ঞাসা

বজ্র সুরক্ষা কি গ্যারান্টি দেয় যে প্ল্যান্টের কখনো ক্ষতি হবে না?

না — কোনো সুরক্ষা ব্যবস্থাই ১০০% গ্যারান্টি দেয় না, বজ্রপাতের শক্তি অনেক বেশি। IEC 62305-ভিত্তিক ডিজাইন ও SPD যা করে তা হলো ক্ষতির ঝুঁকি বীমাকারী ও প্রকৌশলীদের গ্রহণযোগ্য স্তরে নামিয়ে আনা। অবশিষ্ট ঝুঁকির জন্য প্ল্যান্টের বীমা রাখুন এবং SPD কার্তুজ সতেজ রাখুন।

আমার কারখানা ভবনে ইতিমধ্যে বজ্রদণ্ড আছে। সোলার অ্যারে কি সুরক্ষিত?

শুধু দুটি শর্তে: অ্যারে রডের সুরক্ষা-অঞ্চলের ভেতরে থাকতে হবে, এবং LPS ও অ্যারের ধাতব কাঠামোর মধ্যে বিচ্ছিন্নতা দূরত্ব "s" বজায় থাকতে হবে (অথবা টাইপ ১ SPD-সহ অ্যারে LPS-এর সাথে বন্ড করা)। বেশিরভাগ পুরনো রড ভবনের জন্য সাইজ করা, প্যানেল-ভরা ছাদের জন্য নয় — ইপিসিকে পুনরায় যাচাই করতে বলুন।

সার্জ প্রোটেক্টর কত ঘনঘন পরীক্ষা করা উচিত?

ত্রৈমাসিকে একবার চোখে দেখুন — সবুজ/লাল স্ট্যাটাস উইন্ডো দেখতে কয়েক সেকেন্ড লাগে, আর এটি স্বাভাবিকভাবেই ত্রৈমাসিক রক্ষণাবেক্ষণ রাউন্ডের সাথে মিলে যায়। প্রতিটি বড় ঝড়ের পর আবার পরীক্ষা করুন। লাল-উইন্ডোর কার্তুজ সঙ্গে সঙ্গে বদলান; মৃত SPD কোনো সুরক্ষা দেয় না।

সরাসরি আঘাত ছাড়াই কি SPD ক্ষয় হয়?

হ্যাঁ। টাইপ ২ ডিভাইস সারাজীবন গ্রিড সুইচিং ও কাছাকাছি আঘাতের ছোট সার্জ শোষণ করে, আর প্রতিটি ঘটনায় এর মেটাল-অক্সাইড ভ্যারিস্টর ক্ষয় হয়। স্ট্যাটাস উইন্ডো ও থার্মাল ডিসকানেক্টর ঠিক এই কারণেই আছে — লাল উইন্ডোকে জরুরি রক্ষণাবেক্ষণের ডাক হিসেবে নিন, পরামর্শ হিসেবে নয়।

সূত্র: নিউ এজে উদ্ধৃত RIMES বজ্রপাত তথ্য (বছরে ৩৩ লাখ+ আঘাত, প্রতি ১,০০০ বর্গকিমিতে ১.২১ মৃত্যু); ডেইলি স্টার ও দুর্যোগ ব্যবস্থাপনা অধিদপ্তরের পরিসংখ্যান (২০২৪-এ ৩২২, ২০২০-এ ৪২৭ মৃত্যু); IEC 62305 সিরিজ, IEC 61643-31, EN 50539-11, IEC TR 63227:2020; Citel ও LSP.global-এর PV সার্জ-সুরক্ষা প্রয়োগ নির্দেশিকা (৩১ kA পরিমাপকৃত ইমপালস, SPD স্থাপন ও রেটিং)।