विद्युत ग्रिड क्या है?

परिभाषा

विद्युत ग्रिड, जिसे पावर ग्रिड भी कहा जाता है, एक समग्र नेटवर्क है जो विद्युत उत्पादन, प्रसारण और वितरण इकाइयों को एकीकृत करता है। इसका मुख्य कार्य विद्युत शक्ति को उत्पादन स्रोतों से अंतिम उपयोगकर्ताओं तक स्थानांतरित करना है। 220kV या उच्चतर वोल्टेज पर विद्युत उत्पादन स्टेशनों से लोड केंद्रों तक एक बड़ी मात्रा में विद्युत प्रसारित होती है। इन उच्च-वोल्टेज प्रसारण लाइनों से बने नेटवर्क को सुपर ग्रिड कहा जाता है। सुपर ग्रिड, फिर, 132kV या निम्न वोल्टेज पर संचालित होने वाले उप-प्रसारण नेटवर्क को विद्युत प्रदान करता है।

विद्युत ग्रिड के प्रकार

एक विद्युत ग्रिड के भीतरी विद्युत स्टेशनों को आमतौर पर ईंधन स्रोतों के निकट स्थापित किया जाता है ताकि प्रणाली परिवहन लागत को कम किया जा सके। हालांकि, इसका अर्थ यह होता है कि वे घनी आबादी वाले क्षेत्रों से दूर स्थित होते हैं। इन स्टेशनों पर उत्पन्न उच्च-वोल्टेज विद्युत को उप-स्टेशनों में वोल्टेज को कम करने वाले ट्रांसफार्मरों का उपयोग करके उपभोक्ताओं तक वितरित किया जाता है। विद्युत ग्रिड दो प्रमुख प्रकारों में विभाजित किए जा सकते हैं:

क्षेत्रीय ग्रिड

क्षेत्रीय ग्रिड एक विशिष्ट भौगोलिक क्षेत्र के भीतर विभिन्न प्रसारण प्रणालियों को प्रसारण लाइनों द्वारा जोड़कर स्थापित किया जाता है। यह प्रकार का ग्रिड स्थानीय या क्षेत्रीय स्तर पर विद्युत वितरण और प्रबंधन को अनुकूलित करने के लिए सेवा प्रदान करता है, जिससे क्षेत्र की विद्युत आवश्यकताओं को प्रभावी रूप से पूरा किया जा सकता है।

राष्ट्रीय ग्रिड

राष्ट्रीय ग्रिड एक राष्ट्र के पूरे क्षेत्र में विस्तृत विद्युत वितरण नेटवर्क प्रदान करता है, जो विभिन्न क्षेत्रों के बीच विद्युत के बिना खिचाव के स्थानांतरण की सुविधा प्रदान करता है। यह एकीकृत प्रणाली देश भर में विद्युत आपूर्ति और मांग को संतुलित करने में मदद करती है, जिससे ग्रिड की समग्र स्थिरता और विश्वसनीयता में सुधार होता है।

ग्रिड एकीकरण के कारण

विद्युत ग्रिडों के एकीकरण कई महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है। यह ऊर्जा संसाधनों का अनुकूल उपयोग सुनिश्चित करता है, जिससे विभिन्न क्षेत्रों में ऊर्जा का प्रभावी वितरण होता है। इस एकीकरण से विद्युत आपूर्ति की सुरक्षा में भी सुधार होता है, क्योंकि ग्रिड के एक हिस्से में विफलता को अन्य एकीकृत क्षेत्रों से आने वाली ऊर्जा से दूर किया जा सकता है।

इसके अलावा, ग्रिड एकीकरण पूरी विद्युत प्रणाली की आर्थिक कार्यक्षमता और विश्वसनीयता में योगदान देता है। उत्पादन स्टेशनों को जोड़कर, प्रत्येक व्यक्तिगत क्षेत्र में आवश्यक रिझर्व उत्पादन क्षमता को कम करना संभव हो जाता है। यह साझा संसाधनों की दृष्टि से न केवल अतिरिक्त बैकअप विद्युत के रखरखाव से संबंधित लागत को कम करता है, बल्कि विद्युत ग्रिड की समग्र टिकाऊपन और प्रदर्शन को भी सुधारता है।

जब विद्युत ग्रिड के एक विशिष्ट क्षेत्र में लोड में अचानक वृद्धि होती है या विद्युत उत्पादन का नुकसान होता है, तो उस क्षेत्र को आसन्न एकीकृत क्षेत्रों से विद्युत लेनी पड़ती है। हालांकि, विश्वसनीय एकीकरण के लिए, एक निश्चित मात्रा में उत्पादन क्षमता, जिसे स्पिनिंग रिझर्व कहा जाता है, आवश्यक है। स्पिनिंग रिझर्व में उन जनरेटरों का समावेश होता है जो सामान्य गति पर संचालन कर रहे होते हैं और जब आवश्यकता होती है, तो तुरंत विद्युत प्रदान करने के लिए तैयार रहते हैं।

एकीकरण के प्रकार

विद्युत नेटवर्कों के बीच के एकीकरण दो प्रमुख प्रकारों में विभाजित किए जा सकते हैं: HVAC (उच्च वोल्टेज वैकल्पिक धारा) लिंक और HVDC (उच्च वोल्टेज सीधी धारा) लिंक।

HVAC (उच्च वोल्टेज वैकल्पिक धारा) एकीकरण

HVAC लिंक में, दो वैकल्पिक धारा (AC) प्रणालियाँ AC प्रसारण लाइन द्वारा जुड़ी होती हैं। AC प्रणालियों के सफल एकीकरण के लिए, दोनों प्रणालियों पर आवृत्ति को नियंत्रित रखना आवश्यक होता है। उदाहरण के लिए, 50Hz प्रणाली में, स्वीकार्य आवृत्ति परिसर आमतौर पर 48.5 Hz और 51.5 Hz के बीच होता है। इस प्रकार के एकीकरण को सिंक्रोनस एकीकरण या सिंक्रोनस टाइ कहा जाता है, क्योंकि यह दो AC प्रणालियों के बीच एक कठोर जोड़ बनाता है।

प्रसारित उपयोग के बावजूद, AC एकीकरण कई सीमाएं हैं, और AC प्रणालियों के एकीकरण अक्सर निम्न चुनौतियों का सामना करता है:

• आवृत्ति विक्षोभ प्रसार: चूंकि दो AC नेटवर्कों का एकीकरण सिंक्रोनस होता है, इसलिए एक प्रणाली में आवृत्ति के किसी भी उतार-चढ़ाव को तेजी से दूसरी प्रणाली में प्रसारित किया जाता है। यह पूरे एकीकृत नेटवर्क में अस्थिरता पैदा कर सकता है।

• पावर स्विंग प्रभाव: एक AC प्रणाली में पावर स्विंग दूसरे पर बड़ा प्रभाव डाल सकता है। बड़े पैमाने पर पावर स्विंग प्रोटेक्टिव डिवाइसों के आवर्ती ट्रिपिंग का कारण बन सकते हैं, जो प्रणाली में बड़ी दोषों का कारण बन सकता है। गंभीर मामलों में, ऐसे दोष पूरे एकीकृत AC नेटवर्क के पूर्ण ढहने का कारण बन सकते हैं।

• बढ़ी हुई दोष स्तर: एक मौजूदा AC प्रणाली को दूसरे से AC टाइ लाइन द्वारा जोड़ने से दोष स्तर बढ़ सकता है। यह इसलिए होता है क्योंकि अतिरिक्त समानांतर लाइन एकीकृत प्रणाली के समतुल्य रिएक्टेंस को कम कर देती है। हालांकि, यदि दोनों AC प्रणालियाँ एक ही दोष लाइन से जुड़ी हैं, तो प्रत्येक व्यक्तिगत प्रणाली का दोष स्तर अप्रभावित रहता है।

HVDC (उच्च वोल्टेज सीधी धारा) एकीकरण

DC एकीकरण, या DC टाइ, जोड़े जा रहे दो AC प्रणालियों के बीच एक अधिक लचीला कनेक्शन प्रदान करता है। HVAC एकीकरण के विपरीत, DC टाइ गैर-सिंक्रोनस (एसिंक्रोनस) होते हैं। HVDC एकीकरण दृष्टिकोण कई उल्लेखनीय लाभ लेकर आता है:

• आवृत्ति स्वतंत्रता: DC एकीकरण प्रणाली की गैर-सिंक्रोनस प्रकृति एक ही या विभिन्न आवृत्तियों पर संचालित होने वाले AC नेटवर्कों को जोड़ने की अनुमति देती है। यह विशेष विशेषता विभिन्न AC प्रणालियों को बिना किसी हस्तक्षेप के एकीकृत करने की सुविधा प्रदान करती है, जिससे प्रत्येक प्रणाली अपने आवृत्ति मानकों को बनाए रख सकती है और स्वतंत्र रूप से संचालित कर सकती है।

• सटीक पावर फ्लो नियंत्रण: HVDC लिंक रेंजरों को बदलकर पावर फ्लो की राशि और दिशा को तेजी से और विश्वसनीय रूप से नियंत्रित कर सकते हैं। यह सटीक नियंत्रण तंत्र एकीकृत प्रणाली की ट्रांसिएंट स्थिरता सीमा को महत्वपूर्ण रूप से सुधारता है, जिससे अधिक विश्वसनीय विद्युत स्थानांतरण सुनिश्चित होता है।

• पावर स्विंग डैम्पिंग: DC टाइ के माध्यम से पावर फ्लो को नियंत्रित करके, HVDC एकीकरण एकीकृत AC नेटवर्कों में पावर स्विंग को तेजी से डैम्प कर सकता है। यह प्रभावी रूप से विद्युत ग्रिड की समग्र स्थिरता में सुधार करता है, जिससे विस्तारित दोषों का जोखिम कम होता है और प्रणाली की टिकाऊपन में सुधार होता है।

आधुनिक युग में, पारंपरिक विद्युत ग्रिड धीरे-धीरे स्मार्ट ग्रिडों से प्रतिस्थापित हो रहे हैं। स्मार्ट मीटर और स्मार्ट उपकरणों का उपयोग करके, स्मार्ट ग्रिड पारंपरिक ग्रिडों की तुलना में सुधार ऑपरेशनल कार्यक्षमता, बेहतर डिमांड-साइड प्रबंधन और समग्र बेहतर प्रदर्शन प्रदान करते हैं।