प्रत्यावर्ती धारा लाइनों की तुलना में उच्च वोल्टेज प्रत्यक्ष धारा संचरण लाइनों के लाभ

परंपरागत उच्च वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइन बनने के बाद, आज वे वैकल्पिक प्रवाह का उपयोग करके हमेशा काम करते हैं। लेकिन क्या आपने कभी उन फायदों के बारे में सोचा है जो एक एसी लाइन की तुलना में एक हाई वोल्टेज डीसी ट्रांसमिशन लाइन दे सकते हैं? जी हां, हम बात कर रहे हैं हाई वोल्टेज डायरेक्ट करंट (एचवीडीसी पावर ट्रांसमिशन) ट्रांसमिशन लाइन की।

बेशक, एक उच्च वोल्टेज प्रत्यक्ष वर्तमान लाइन के गठन के लिए, सबसे पहले, कन्वर्टर्स, जो प्रत्यावर्ती धारा से दिष्ट धारा और दिष्ट धारा से प्रत्यावर्ती धारा बनाती है। इस तरह के इनवर्टर और कन्वर्टर्स महंगे हैं, साथ ही उनके लिए स्पेयर पार्ट्स, ओवरलोड सीमाएँ हैं, इसके अलावा, प्रत्येक पंक्ति के लिए डिवाइस अतिशयोक्ति के बिना अद्वितीय होना चाहिए। कम दूरी पर, कन्वर्टर्स में बिजली का नुकसान ऐसी ट्रांसमिशन लाइन को आम तौर पर गैर-किफायती बनाता है।

लेकिन किन अनुप्रयोगों में इसका उपयोग करना बेहतर होगा डी.सी.? उच्च एसी वोल्टेज कभी-कभी पर्याप्त कुशल क्यों नहीं होता है? अंत में, क्या हाई वोल्टेज डायरेक्ट करंट ट्रांसमिशन लाइनें पहले से ही उपयोग में हैं? हम इन सवालों के जवाब पाने की कोशिश करेंगे।

आपको उदाहरण के लिए दूर जाने की जरूरत नहीं है। दो पड़ोसी देशों, जर्मनी और स्वीडन के बीच बाल्टिक सागर के तल पर बिछाई गई एक विद्युत केबल 250 मीटर लंबी है, और यदि करंट वैकल्पिक होता, तो कैपेसिटिव प्रतिरोध से महत्वपूर्ण नुकसान होता। या दूरस्थ क्षेत्रों में बिजली की आपूर्ति करते समय जब मध्यवर्ती उपकरण स्थापित करना संभव न हो। यहां भी हाई वोल्टेज डायरेक्ट करंट से कम नुकसान होगा।

क्या होगा यदि आपको अतिरिक्त लाइन डाले बिना किसी मौजूदा लाइन की क्षमता बढ़ाने की आवश्यकता है? और एसी वितरण प्रणालियों को बिजली देने के मामले में जो एक दूसरे के साथ सिंक्रनाइज़ नहीं हैं?

इस बीच, उच्च वोल्टेज पर प्रत्यक्ष धारा के लिए प्रेषित विशिष्ट शक्ति के लिए, तार के एक छोटे क्रॉस-सेक्शन की आवश्यकता होती है, और टावरों को कम किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, कनाडाई बाइपोल नेल्सन रिवर ट्रांसमिशन लाइन वितरण ग्रिड और रिमोट पावर स्टेशन को जोड़ती है।

शॉर्ट सर्किट के जोखिम को बढ़ाए बिना एसी पावर ग्रिड को स्थिर किया जा सकता है। कोरोना डिस्चार्ज, जो अल्ट्रा-हाई वोल्टेज चोटियों के कारण एसी लाइनों में नुकसान का कारण बनता है, डीसी के साथ बहुत कम होता है, तदनुसार कम हानिकारक ओजोन निकलता है। दोबारा, बिजली लाइनों के निर्माण की लागत को कम करना, उदाहरण के लिए तीन चरणों के लिए तीन तारों की आवश्यकता होती है और एचवीडीसी के लिए केवल दो। एक बार फिर, पनडुब्बी केबल्स का अधिकतम लाभ न केवल कम सामग्री है, बल्कि कैपेसिटिव नुकसान भी कम है।

1997 से हीAAB 500 kV तक के वोल्टेज पर 1.2 GW तक की शक्ति वाली HVDC लाइट लाइन स्थापित करता है। इस प्रकार ग्रेट ब्रिटेन और आयरलैंड के ग्रिड के बीच 500 मेगावाट का नाममात्र बिजली लिंक बनाया गया था।

यह कनेक्शन नेटवर्क के बीच बिजली आपूर्ति की सुरक्षा और विश्वसनीयता में सुधार करता है। पश्चिम से पूर्व की ओर चल रहे नेटवर्क में से एक केबल 262 किलोमीटर लंबी है, जिसमें 71% केबल समुद्र तल पर है।

एक बार फिर, याद रखें कि यदि केबल कैपेसिटेंस को रिचार्ज करने के लिए एसी करंट का उपयोग किया जाता है, तो अनावश्यक बिजली की हानि होगी, और चूंकि करंट लगातार लगाया जाता है, नुकसान नगण्य हैं। इसके अलावा, एसी ढांकता हुआ नुकसान भी उपेक्षित नहीं किया जाना चाहिए।

सामान्य तौर पर, प्रत्यक्ष धारा के साथ, एक ही तार के माध्यम से अधिक शक्ति प्रेषित की जा सकती है, क्योंकि वोल्टेज एक ही शक्ति पर होता है, लेकिन प्रत्यावर्ती धारा के साथ, अधिक होता है, इसके अलावा, इन्सुलेशन मोटा होना चाहिए, क्रॉस सेक्शन बड़ा होता है, कंडक्टरों के बीच की दूरी अधिक है, आदि। इन सभी कारकों को ध्यान में रखते हुए, प्रत्यक्ष वर्तमान संचरण लाइन का गलियारा विद्युत ऊर्जा का सघन संचरण प्रदान करता है।

इनके आसपास स्थाई हाई वोल्टेज लाइन नहीं बनाई जाती है कम आवृत्ति वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्रजैसा कि एसी ट्रांसमिशन लाइनों के लिए विशिष्ट है। कुछ वैज्ञानिक इस चर चुंबकीय क्षेत्र के मानव स्वास्थ्य, पौधों, जानवरों को होने वाले नुकसान के बारे में बात करते हैं। प्रत्यक्ष धारा, बदले में, कंडक्टर और जमीन के बीच की जगह में केवल एक स्थिर (चर नहीं) विद्युत क्षेत्र ढाल बनाता है, और यह लोगों, जानवरों और पौधों के स्वास्थ्य के लिए सुरक्षित है।

एसी सिस्टम की स्थिरता को प्रत्यक्ष धारा द्वारा सुगम बनाया जाता है।उच्च वोल्टेज और डायरेक्ट करंट के कारण, एसी सिस्टम के बीच पावर ट्रांसफर करना संभव है जो एक दूसरे के साथ सिंक्रोनाइज़ नहीं होते हैं। यह कैस्केडिंग क्षति को फैलने से रोकता है। गैर-महत्वपूर्ण विफलताओं के मामले में, ऊर्जा को सिस्टम में या बाहर ले जाया जाता है।

यह आगे उच्च वोल्टेज डीसी ग्रिड को अपनाने को बढ़ावा देता है, जिससे नई नींव को जन्म मिलता है।

फ्रांस और स्पेन के बीच एक उच्च वोल्टेज डायरेक्ट करंट (HVDC) ट्रांसमिशन लाइन के लिए सीमेंस कन्वर्टर स्टेशन

एक आधुनिक एचवीडीसी लाइन की योजनाबद्ध

ऊर्जा प्रवाह को नियंत्रण प्रणाली या रूपांतरण स्टेशन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। प्रवाह लाइन से जुड़े सिस्टम के संचालन के तरीके से संबंधित नहीं है।

डीसी लाइनों पर इंटरकनेक्शन में एसी लाइनों की तुलना में मनमाने ढंग से छोटी संचरण क्षमता होती है, और कमजोर लिंक की समस्या समाप्त हो जाती है। ऊर्जा प्रवाह के अनुकूलन को ध्यान में रखते हुए लाइनों को स्वयं डिज़ाइन किया जा सकता है।

इसके अलावा, व्यक्तिगत ऊर्जा प्रणालियों के संचालन के लिए कई अलग-अलग नियंत्रण प्रणालियों को सिंक्रनाइज़ करने की कठिनाइयां गायब हो जाती हैं। तेज आपातकालीन नियंत्रक शामिल थे प्रत्यक्ष वर्तमान विद्युत तार समग्र नेटवर्क की विश्वसनीयता और स्थिरता में वृद्धि। विद्युत प्रवाह नियंत्रण समानांतर रेखाओं में दोलनों को कम कर सकता है।

ये फायदे बड़ी बिजली प्रणालियों को कई हिस्सों में तोड़ने के लिए उच्च वोल्टेज प्रत्यक्ष वर्तमान बातचीत को तेजी से अपनाने की सुविधा प्रदान करेंगे जो एक दूसरे के साथ सिंक्रनाइज़ हैं।

उदाहरण के लिए, भारत में कई क्षेत्रीय प्रणालियाँ बनाई गई हैं जो उच्च-वोल्टेज डायरेक्ट करंट लाइनों द्वारा परस्पर जुड़ी हुई हैं।एक विशेष केंद्र द्वारा नियंत्रित कन्वर्टर्स की एक श्रृंखला भी है।

चीन में भी ऐसा ही है। 2010 में, ABB ने चीन में चीन में दुनिया का पहला 800 kV अल्ट्रा-हाई वोल्टेज डायरेक्ट करंट बनाया। 1100 kV Zhongdong - Wannan UHV DC लाइन की लंबाई 3400 किमी और 12 GW की क्षमता 2018 में पूरी हुई।

2020 तक, कम से कम तेरह निर्माण स्थल पूरे हो चुके हैं। चीन में EHV DC लाइनें। एचवीडीसी लाइनें महत्वपूर्ण दूरी पर बड़ी मात्रा में बिजली संचारित करती हैं, जिसमें प्रत्येक लाइन से कई बिजली आपूर्तिकर्ता जुड़े होते हैं।

एक नियम के रूप में, उच्च-वोल्टेज डायरेक्ट करंट ट्रांसमिशन लाइनों के डेवलपर्स आम जनता को अपनी परियोजनाओं की लागत के बारे में जानकारी नहीं देते हैं, क्योंकि यह एक व्यापार रहस्य है। हालाँकि, परियोजनाओं की विशिष्टता अपना समायोजन करती है, और कीमत इसके आधार पर भिन्न होती है: बिजली, केबल की लंबाई, स्थापना विधि, भूमि की लागत, आदि।

आर्थिक रूप से सभी पहलुओं की तुलना करके, एचवीडीसी लाइन के निर्माण की व्यवहार्यता के संबंध में निर्णय लिया जाता है। उदाहरण के लिए, फ्रांस और इंग्लैंड के बीच 8 GW की क्षमता वाली चार-लाइन ट्रांसमिशन लाइन के निर्माण के साथ-साथ तटवर्ती कार्य के लिए लगभग एक बिलियन पाउंड की आवश्यकता थी।

अतीत से महत्वपूर्ण उच्च वोल्टेज डायरेक्ट करंट (एचवीडीसी) परियोजनाओं की सूची

1880 के दशक में धाराओं का एक तथाकथित युद्ध था डीसी समर्थकों जैसे थॉमस एडिसन और एसी समर्थकों जैसे निकोला टेस्ला और जॉर्ज वेस्टिंगहाउस के बीच। डीसी 10 साल तक चला, लेकिन वोल्टेज बढ़ाने और इस तरह नुकसान को सीमित करने के लिए आवश्यक बिजली ट्रांसफार्मर का तेजी से विकास, एसी नेटवर्क के प्रसार का कारण बना। पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास के साथ ही हाई-वोल्टेज डायरेक्ट करंट का उपयोग संभव हो गया।

एचवीडीसी तकनीक 1930 के दशक में दिखाई दिया। इसे ASEA द्वारा स्वीडन और जर्मनी में विकसित किया गया था। मॉस्को और काशीरा के बीच 1951 में सोवियत संघ में पहली एचवीडीसी लाइन बनाई गई थी। फिर, 1954 में, गोटलैंड द्वीप और मुख्य भूमि स्वीडन के बीच एक और रेखा बनाई गई।

मास्को — काशीरा (यूएसएसआर) - लंबाई 112 किमी, वोल्टेज - 200 केवी, बिजली - 30 मेगावाट, निर्माण का वर्ष - 1951। इसे दुनिया का पहला पूरी तरह से स्थिर इलेक्ट्रॉनिक हाई-वोल्टेज डायरेक्ट करंट माना जाता है, जिसे ऑपरेशन में डाला जाता है। लाइन वर्तमान में मौजूद नहीं है।

गोटलैंड 1 (स्वीडन) - लंबाई 98 किमी, वोल्टेज - 200 केवी, बिजली - 20 मेगावाट, निर्माण का वर्ष - 1954। दुनिया का पहला वाणिज्यिक एचवीडीसी लिंक। 1970 में ABB द्वारा विस्तारित, 1986 में सेवामुक्त कर दिया गया।

वोल्गोग्राड - डोनबास (यूएसएसआर) - लंबाई 400 किमी, वोल्टेज - 800 kV, पावर - 750 MW, निर्माण का वर्ष - 1965। 800 kV DC पावर लाइन वोल्गोग्राड - डोनबास का पहला चरण 1961 में चालू किया गया था, जिसे उस समय प्रेस में नोट किया गया था सोवियत इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के तकनीकी विकास में बहुत महत्वपूर्ण चरण। लाइन को फिलहाल तोड़ा गया है।

वीईआई प्रयोगशाला, 1961 में डायरेक्ट करंट लाइन के लिए हाई-वोल्टेज रेक्टीफायर्स का परीक्षण।

हाई वोल्टेज डायरेक्ट करंट वोल्गोग्राड - डोनबास का लाइन आरेख

देखना: यूएसएसआर 1959-1962 में विद्युत प्रतिष्ठानों और विद्युत उपकरणों की तस्वीरें

न्यूजीलैंड के द्वीपों के बीच HVDC - लंबाई 611 किमी, वोल्टेज - 270 केवी, बिजली - 600 मेगावाट, निर्माण का वर्ष - 1965। 1992 से एबीबी का पुनर्निर्माण किया गया ... वोल्टेज 350 केवी।

1977 से1990 के दशक के उत्तरार्ध के बाद से अब तक सभी एचवीडीसी प्रणालियों को ठोस-राज्य घटकों का उपयोग करके बनाया गया है, ज्यादातर मामलों में थायरिस्टर्स का उपयोग किया गया है।

फ्रांस और स्पेन के बीच हाई-वोल्टेज डायरेक्ट करंट (एचवीडीसी) ट्रांसमिशन लाइन के लिए सीमेंस कन्वर्टर स्टेशन पर आईजीबीटी इनवर्टर

कहोरा बासा (मोजाम्बिक - दक्षिण अफ्रीका) - लंबाई 1420 किमी, वोल्टेज 533 केवी, बिजली - 1920 मेगावाट, निर्माण का वर्ष 1979। 500 केवी से अधिक वोल्टेज वाला पहला एचवीडीसी। एबीबी मरम्मत 2013-2014

एकिबस्तुज़ — तांबोव (यूएसएसआर) - लंबाई 2414 किमी, वोल्टेज - 750 केवी, बिजली - 6000 मेगावाट। यह परियोजना 1981 में शुरू हुई थी। जब इसे चालू किया जाएगा, तो यह दुनिया की सबसे लंबी ट्रांसमिशन लाइन होगी। सोवियत संघ के पतन के कारण निर्माण स्थलों को 1990 के आसपास छोड़ दिया गया था और रेखा कभी पूरी नहीं हुई थी।

इंटरकनेक्सियन फ्रांस एंगल्टर (फ्रांस - ग्रेट ब्रिटेन) - लंबाई 72 किमी, वोल्टेज 270 केवी, बिजली - 2000 मेगावाट, निर्माण का वर्ष 1986।

गेझोउबा - शंघाई (चीन) - 1046 किमी, 500 केवी, बिजली 1200 मेगावाट, 1989।

रिहंद दिल्ली (भारत) - लंबाई 814 किमी, वोल्टेज - 500 केवी, बिजली - 1500 मेगावाट, निर्माण का वर्ष - 1990।

बाल्टिक केबल (जर्मनी - स्वीडन) - लंबाई 252 किमी, वोल्टेज - 450 केवी, बिजली - 600 मेगावाट, निर्माण का वर्ष - 1994।

टीएन गुआन (चीन) - लंबाई 960 किमी, वोल्टेज - 500 केवी, बिजली - 1800 मेगावाट, निर्माण का वर्ष - 2001।

तालचेर कोलार (भारत) - लंबाई 1450 किमी, वोल्टेज - 500 केवी, बिजली - 2500 मेगावाट, निर्माण का वर्ष - 2003।

थ्री गोरजेस - चांगझौ (चीन) - लंबाई 890 किमी, वोल्टेज - 500 केवी, बिजली - 3000 मेगावाट, निर्माण का वर्ष - 2003। 2004 और 2006 में।940 और 1060 किमी के लिए "थ्री गोरजेस" एचवीडीसी जलविद्युत संयंत्र से हुइज़हौ और शंघाई तक 2 और लाइनें बनाई गईं।

दुनिया का सबसे बड़ा पनबिजली स्टेशन, थ्री गोरजेस, हाई-वोल्टेज डायरेक्ट करंट लाइनों द्वारा चांगझौ, ग्वांगडोंग और शंघाई से जुड़ा है

जियांगजीबा-शंघाई (चीन) - फुलोंग से फेंग्ज़िया तक की रेखा। लंबाई 1480 किमी है, वोल्टेज 800 केवी है, बिजली 6400 मेगावाट है, निर्माण का वर्ष 2010 है।

युन्नान - ग्वांगडोंग (चीन) - लंबाई 1418 किमी, वोल्टेज - 800 केवी, बिजली - 5000 मेगावाट, निर्माण का वर्ष - 2010।