एक दूरी पर बिजली का संचरण बढ़े हुए वोल्टेज पर क्यों होता है
आज, दूरी पर विद्युत ऊर्जा का संचरण हमेशा बढ़े हुए वोल्टेज पर किया जाता है, जिसे दसियों और सैकड़ों किलोवोल्ट में मापा जाता है। पूरी दुनिया में, विभिन्न प्रकार के बिजली संयंत्र गीगावाट बिजली पैदा करते हैं। यह बिजली शहरों और गांवों में तारों का उपयोग करके वितरित की जाती है जिसे हम उदाहरण के लिए राजमार्गों और रेलवे पर देख सकते हैं, जहां वे हमेशा लंबे इंसुलेटर वाले ऊंचे खंभों पर तय की जाती हैं। लेकिन ट्रांसमिशन हमेशा हाई वोल्टेज क्यों होता है? हम उसके बारे में बाद में बात करेंगे।
10 किलोमीटर की दूरी पर कम से कम 1000 वाट के तारों के माध्यम से विद्युत ऊर्जा संचारित करने की कल्पना करें प्रत्यावर्ती धारा के रूप में न्यूनतम बिजली नुकसान के साथ, एक शक्तिशाली किलोवाट फ्लडलाइट। आप क्या करने जा रहे हैं? जाहिर है कि वोल्टेज को एक या दूसरे तरीके से बदलना, घटाना या बढ़ाना होगा। एक ट्रांसफार्मर का उपयोग करना.
मान लीजिए कि एक स्रोत (एक छोटा गैसोलीन जनरेटर) 220 वोल्ट का वोल्टेज पैदा करता है, जबकि आपके पास 35 वर्ग मिमी के प्रत्येक कोर के क्रॉस-सेक्शन के साथ एक दो-कोर कॉपर केबल है। 10 किलोमीटर के लिए, ऐसी केबल लगभग 10 ओम का सक्रिय प्रतिरोध देगी।
1 kW भार का प्रतिरोध लगभग 50 ओम होता है। और क्या होगा यदि संचरित वोल्टेज 220 वोल्ट पर रहता है? इसका मतलब है कि ट्रांसमिशन तार पर वोल्टेज का छठा हिस्सा (ड्रॉप) होगा, जो लगभग 36 वोल्ट पर होगा। तो रास्ते में लगभग 130 W खो गए - उन्होंने बस ट्रांसमिटिंग तारों को गर्म कर दिया। और फ्लडलाइट्स पर हमें 220 वोल्ट नहीं, बल्कि 183 वोल्ट मिलते हैं। संचरण दक्षता 87% निकली, और यह अभी भी संचारण तारों के आगमनात्मक प्रतिरोध की उपेक्षा करता है।
तथ्य यह है कि संचरण तारों में सक्रिय नुकसान हमेशा वर्तमान के वर्ग के सीधे आनुपातिक होते हैं (देखें ओम कानून). इसलिए, यदि उसी शक्ति का स्थानांतरण उच्च वोल्टेज पर किया जाता है, तो तारों पर वोल्टेज ड्रॉप इतना हानिकारक कारक नहीं होगा।
आइए अब एक अलग स्थिति मान लें। हमारे पास 220 वोल्ट का समान गैसोलीन जनरेटर है, वही 10 किलोमीटर का तार 10 ओम के सक्रिय प्रतिरोध और समान 1 kW फ्लडलाइट्स के साथ है, लेकिन उसके ऊपर अभी भी दो किलोवाट ट्रांसफार्मर हैं, जिनमें से पहला 220 -22000 को बढ़ाता है वोल्ट। जनरेटर के पास स्थित है और एक लो-वोल्टेज कॉइल के माध्यम से और एक हाई-वोल्टेज कॉइल के माध्यम से - ट्रांसमिशन तारों से जुड़ा है। और दूसरा ट्रांसफॉर्मर, 10 किलोमीटर की दूरी पर, 22000-220 वोल्ट का स्टेप-डाउन ट्रांसफॉर्मर है, लो-वोल्टेज कॉइल से, जिससे फ्लडलाइट जुड़ा हुआ है, और हाई-वोल्टेज कॉइल को ट्रांसमिशन तारों द्वारा खिलाया जाता है।
तो, 22000 वोल्ट के वोल्टेज पर 1000 वाट की लोड पावर के साथ, ट्रांसमिटिंग वायर में करंट (यहां आप प्रतिक्रियाशील घटक को ध्यान में रखे बिना कर सकते हैं) केवल 45 एमए होगा, जिसका अर्थ है कि 36 वोल्ट नहीं गिरेंगे यह (जैसा कि यह ट्रांसफार्मर के बिना था), लेकिन केवल 0.45 वोल्ट! नुकसान अब 130 W नहीं होगा, बल्कि केवल 20 mW होगा। बढ़े हुए वोल्टेज पर ऐसे संचरण की दक्षता 99.99% होगी। इसलिए सर्ज ज्यादा असरदार होता है।
हमारे उदाहरण में, स्थिति को गंभीर रूप से माना जाता है, और इस तरह के एक साधारण घरेलू उद्देश्य के लिए महंगे ट्रांसफॉर्मर का उपयोग निश्चित रूप से एक अनुचित समाधान होगा। लेकिन देशों और यहां तक कि क्षेत्रों के पैमाने पर, जब सैकड़ों किलोमीटर की दूरी और विशाल संचरित शक्तियों की बात आती है, तो बिजली की लागत जो खो सकती है वह ट्रांसफार्मर की सभी लागतों से एक हजार गुना अधिक है। यही कारण है कि एक दूरी पर बिजली संचारित करते समय, एक बढ़ा हुआ वोल्टेज, जिसे सैकड़ों किलोवोल्ट में मापा जाता है, हमेशा लगाया जाता है - संचरण के दौरान बिजली के नुकसान को कम करने के लिए।
बिजली की खपत में निरंतर वृद्धि, बिजली संयंत्रों में उत्पादन क्षमता की एकाग्रता, मुक्त क्षेत्रों में कमी, पर्यावरण संरक्षण आवश्यकताओं को कड़ा करना, मुद्रास्फीति और भूमि की कीमतों में वृद्धि, साथ ही कई अन्य कारक, वृद्धि को दृढ़ता से निर्देशित करते हैं बिजली पारेषण लाइनों की संचरण क्षमता में।
विभिन्न विद्युत लाइनों के डिजाइनों की यहां समीक्षा की गई है: विभिन्न वोल्टेज के साथ विभिन्न विद्युत लाइनों का उपकरण
ऊर्जा प्रणालियों का अंतर्संबंध, बिजली संयंत्रों और प्रणालियों की क्षमता में वृद्धि के साथ-साथ बिजली लाइन के साथ संचारित ऊर्जा की दूरी और प्रवाह में वृद्धि होती है।शक्तिशाली उच्च-वोल्टेज बिजली लाइनों के बिना, आधुनिक बड़े बिजली संयंत्रों से ऊर्जा की आपूर्ति करना असंभव है।
एकीकृत ऊर्जा प्रणाली मरम्मत कार्य या आपातकालीन स्थितियों से संबंधित उन क्षेत्रों में आरक्षित शक्ति के हस्तांतरण को सुनिश्चित करने की अनुमति देता है, जहां बेल्ट के परिवर्तन के कारण अतिरिक्त शक्ति को पश्चिम से पूर्व या इसके विपरीत स्थानांतरित करना संभव होगा समय के भीतर।
लंबी दूरी के प्रसारण के लिए धन्यवाद, महाशक्ति बिजली संयंत्रों का निर्माण करना और उनकी ऊर्जा का पूर्ण उपयोग करना संभव हो गया।
500 kV के वोल्टेज पर दी गई दूरी पर 1 kW बिजली के प्रसारण के लिए निवेश 220 kV के वोल्टेज की तुलना में 3.5 गुना कम है, और 330-400 kV के वोल्टेज की तुलना में 30-40% कम है।
500 kV के वोल्टेज पर 1 kW • h ऊर्जा स्थानांतरित करने की लागत 220 kV के वोल्टेज की तुलना में दो गुना कम है, और 330 या 400 kV के वोल्टेज की तुलना में 33 - 40% कम है। 500 kV वोल्टेज (प्राकृतिक शक्ति, संचरण दूरी) की तकनीकी क्षमता 330 kV की तुलना में 2 - 2.5 गुना अधिक और 400 kV से 1.5 गुना अधिक है।
एक 220 kV लाइन 200-250 किमी की दूरी पर 200-250 MW की शक्ति संचारित कर सकती है, एक 330 kV लाइन- 500 किमी की दूरी पर 400-500 MW की शक्ति, 400 kV लाइन- 600 की शक्ति - 900 किमी तक की दूरी पर 700 मेगावाट। 500 kV का वोल्टेज 1000 - 1200 किमी तक की दूरी पर एक सर्किट के माध्यम से 750 - 1000 MW का विद्युत संचरण प्रदान करता है।