विद्युत ग्रिड के बारे में 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 का उत्पादन स्रोतों से अंतिम उपयोगकर्ताओं तक स्थानांतरण सुविधाजनक बनाना है। विद्युत उत्पादन स्टेशनों से लोड केंद्रों तक 220kV या उच्चतर वोल्टेज पर एक बड़ी मात्रा में विद्युत शक्ति प्रसारित होती है। इन उच्च-वोल्टेज प्रसारण लाइनों से गठित नेटवर्क को सुपर ग्रिड कहा जाता है। सुपर ग्रिड, इसके बाद 132kV या निम्नतर वोल्टेज पर संचालित होने वाले सब-प्रसारण नेटवर्क को ऊर्जा प्रदान करता है।

विद्युत ग्रिड के प्रकार

विद्युत ग्रिड के भीतरी विद्युत स्टेशन आमतौर पर ईंधन स्रोतों के पास स्थित होते हैं ताकि प्रणाली के परिवहन लागत को कम किया जा सके। हालांकि, यह आमतौर पर यह अर्थ रखता है कि वे घनी आबादी वाले क्षेत्रों से दूर स्थित होते हैं। इन स्टेशनों पर उत्पन्न उच्च-वोल्टेज विद्युत को उप-स्टेशनों में उतारने वाले ट्रांसफार्मरों का उपयोग करके उपभोक्ताओं तक वितरित करने से पहले उतार दिया जाता है। विद्युत ग्रिड मुख्य रूप से दो प्रकार के होते हैं:

क्षेत्रीय ग्रिड

एक 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 आवश्यकताएं कुशलता से पूरी होती हैं।

राष्ट्रीय ग्रिड

राष्ट्रीय ग्रिड अनेक क्षेत्रीय ग्रिडों को जोड़कर बनाया जाता है। यह एक पूरे देश के लिए एकीकृत और व्यापक विद्युत वितरण नेटवर्क प्रदान करता है, जिससे विभिन्न क्षेत्रों के बीच विद्युत का सुचारु स्थानांतरण संभव होता है। यह जुड़ा हुआ प्रणाली देश भर में विद्युत आपूर्ति और मांग को संतुलित करने में मदद करता है, जिससे ग्रिड की समग्र स्थिरता और विश्वसनीयता में सुधार होता है।

ग्रिड जुड़ाव के कारण

विद्युत ग्रिडों का जुड़ाव कई महत्वपूर्ण फायदे प्रदान करता है। यह विद्युत संसाधनों का अनुकूल उपयोग सुनिश्चित करता है, जिससे विभिन्न क्षेत्रों में ऊर्जा का कुशल वितरण सुनिश्चित होता है। यह जुड़ाव विद्युत आपूर्ति की सुरक्षा को भी बढ़ावा देता है, क्योंकि ग्रिड के एक हिस्से में विफलता को अन्य जुड़े हुए क्षेत्रों से आने वाली ऊर्जा से दूर किया जा सकता है।

इसके अलावा, ग्रिड जुड़ाव समग्र विद्युत प्रणाली की आर्थिक कुशलता और विश्वसनीयता में योगदान देता है। उत्पादन स्टेशनों को जोड़कर, प्रत्येक व्यक्तिगत क्षेत्र में आवश्यक आरक्षित उत्पादन क्षमता को कम करना संभव हो जाता है। यह साझा संसाधन दृष्टिकोन न केवल अतिरिक्त पृष्ठभूमि ऊर्जा को रखने से संबंधित लागत को बचाता 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 में कमी आती है, तो उस क्षेत्र को आसन्न जुड़े हुए क्षेत्रों से ऊर्जा लेनी होती है। हालांकि, विश्वसनीय जुड़ाव को सुनिश्चित करने के लिए, एक निश्चित मात्रा में उत्पादन क्षमता, जिसे स्पिनिंग रिजर्व कहा जाता है, आवश्यक होती है। स्पिनिंग रिजर्व में ऐसे जनरेटर शामिल होते हैं जो सामान्य गति पर संचालन कर रहे होते हैं और जब आवश्यक होता है तो तुरंत ऊर्जा प्रदान करने के लिए तैयार रहते हैं।

जुड़ाव के प्रकार

विद्युत नेटवर्कों के बीच के जुड़ाव मुख्य रूप से दो प्रकार के होते हैं: HVAC (उच्च वोल्टेज वैकल्पिक धारा) लिंक और HVDC (उच्च वोल्टेज एकांक धारा) लिंक।

HVAC (उच्च वोल्टेज वैकल्पिक धारा) जुड़ाव

एक HVAC लिंक में, दो वैकल्पिक धारा (AC) प्रणालियों को एक AC प्रसारण लाइन द्वारा जोड़ा जाता है। AC प्रणालियों के सफल जुड़ाव के लिए, दोनों प्रणालियों पर अत्यधिक नियंत्रित आवृत्ति बनाए रखना आवश्यक है। उदाहरण के लिए, 50Hz प्रणाली में, स्वीकार्य आवृत्ति की सीमा आमतौर पर 48.5 Hz और 51.5 Hz के बीच होती है। इस प्रकार के जुड़ाव को सिंक्रोनस जुड़ाव या सिंक्रोनस टाइ कहा जाता है, क्योंकि यह दो AC प्रणालियों के बीच एक दृढ़ जुड़ाव बनाता है।

अपने व्यापक उपयोग के बावजूद, AC जुड़ाव कई सीमाएं होती हैं, और AC प्रणालियों के जुड़ाव अक्सर निम्नलिखित चुनौतियों का सामना करता है:

• आवृत्ति विक्षोभ का प्रसार: चूंकि दो AC नेटवर्कों का जुड़ाव सिंक्रोनस होता है, इसलिए एक प्रणाली में कोई आवृत्ति विक्षोभ तेजी से दूसरी प्रणाली में पहुंच जाता है। यह जुड़े हुए नेटवर्क में अस्थिरता पैदा कर सकता है।

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

• वाधिक दोष स्तर: एक मौजूदा AC प्रणाली को एक AC टाइ लाइन द्वारा दूसरी प्रणाली से जोड़ने से दोष स्तर बढ़ सकता है। यह होता है क्योंकि अतिरिक्त समानांतर लाइन जुड़े हुए प्रणाली के समतुल्य प्रतिरोध को कम करती है। हालांकि, अगर दोनों AC प्रणालियां एक ही दोष लाइन से जुड़ी हों, तो प्रत्येक व्यक्तिगत प्रणाली का दोष स्तर अप्रभावित रहता है।

HVDC (उच्च वोल्टेज एकांक धारा) जुड़ाव

एक DC जुड़ाव, या DC टाइ, दो AC प्रणालियों के बीच एक अधिक लचीला जोड़ प्रदान करता है। HVAC जुड़ावों के विपरीत, DC टाइ गैर-सिंक्रोनस (एसिंक्रोनस) होते हैं। HVDC जुड़ाव दृष्टिकोन के साथ कई उल्लेखनीय फायदे जुड़े होते हैं:

• आवृत्ति स्वतंत्रता: DC जुड़ाव प्रणाली की एसिंक्रोनस प्रकृति या तो एक ही या विभिन्न आवृत्तियों पर संचालित होने वाली AC नेटवर्कों को जोड़ने की अनुमति देती है। यह विशिष्ट विशेषता विविध AC प्रणालियों को सुचारु ढंग से एकीकृत करने की अनुमति देती है, जबकि प्रत्येक प्रणाली को अपने आवृत्ति मानकों को बनाए रखने और स्वतंत्र रूप से संचालित करने की अनुमति देती है।

• सटीक पावर फ्लो नियंत्रण: HVDC लिंक रूपांतरकों के फायरिंग कोण को समायोजित करके पावर फ्लो की मात्रा और दिशा को तेजी से और विश्वसनीय रूप से नियंत्रित कर सकते हैं। यह सटीक नियंत्रण तंत्र जुड़े हुए प्रणाली की ट्रांसिएंट स्थिरता सीमा को बहुत बढ़ाता है, जिससे अधिक विश्वसनीय पावर प्रसारण सुनिश्चित होता है।

• पावर स्विंग डैम्पिंग: DC टाइ के माध्यम से पावर फ्लो को मोड्यूलेट करके, HVDC जुड़ाव जुड़े हुए AC नेटवर्कों में पावर स्विंग को तेजी से डैम्प कर सकते हैं। यह संपूर्ण विद्युत ग्रिड की समग्र स्थिरता को बहुत बढ़ाता है, जिससे विस्तारित दोषों का जोखिम कम होता है और प्रणाली की टिकाऊपन में सुधार होता है।

आधुनिक युग में, पारंपरिक विद्युत ग्रिडों को बढ़ते रूप से स्मार्ट ग्रिडों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है। स्मार्ट मीटर और बुद्धिमत्ता से सुसज्जित उपकरणों का उपयोग करके, स्मार्ट ग्रिड पारंपरिक विकल्पों की तुलना में बेहतर संचालन की कुशलता, बेहतर डिमांड-साइड प्रबंधन और समग्र प्रदर्शन प्रदान करते हैं।