वोल्टेज वर्गों की समझ: पावर सिस्टम में महत्त्व प्रकार और अनुप्रयोग

वोल्टेज वर्ग क्या है?

• वोल्टेज वर्ग की परिभाषा:वोल्टेज वर्ग (या वोल्टेज स्तर) विद्युत प्रणालियों और विद्युत उपकरणों में प्रयोग किए जाने वाले मानकीकृत रेटेड वोल्टेज का एक समूह है। रेटेड वोल्टेज वह नामित वोल्टेज है जिस पर उपकरण सामान्य स्थितियों में संचालित होता है; मूल रूप से, एक वोल्टेज वर्ग एक प्रणाली या उपकरण के लिए इंटेंडेड कार्य करने वाले वोल्टेज सीमा को परिभाषित करता है।

• उपभोक्ता उपकरणों के साथ एक रूपक:घरेलू उपकरण (जैसे, फ्रिज, टीवी) आमतौर पर 220 V नामित वोल्टेज पर संचालित होते हैं, और अगर उन्हें बहुत अधिक या कम वोल्टेज दिया जाए तो वे खराब हो सकते हैं या नुकसान पहुंच सकता है। इसी तरह, विद्युत प्रणाली उपकरणों को अपने निर्धारित वोल्टेज वर्ग के भीतर संचालित होना चाहिए ताकि विश्वसनीय प्रदर्शन सुनिश्चित किया जा सके।

वोल्टेज-स्तर वर्गीकरण का महत्व

• मानकीकरण:एकीकृत वोल्टेज वर्ग उपकरण डिजाइन, निर्माण, और रखरखाव के लिए स्पष्ट ढांचे प्रदान करते हैं। विभिन्न निर्माताओं से आने वाले उपकरण जो एक ही वोल्टेज वर्ग का पालन करते हैं, आसानी से एक साथ काम कर सकते हैं, जिससे इंटरचेंजेबिलिटी में वृद्धि होती है और प्रणाली प्रबंधन सरल होता है।

• कार्यक्षमता:उचित वोल्टेज स्तरों का चयन प्रसारण नुकसान को कम करता है। दिए गए शक्ति स्थानांतरण के लिए, उच्च वोल्टेज वर्तमान को कम करता है, जिससे चालकों में I²R नुकसान कम होता है और उत्पादन से अंतिम उपयोग तक की कुल कार्यक्षमता में वृद्धि होती है।

• सुरक्षा और विश्वसनीयता:स्पष्ट वोल्टेज वर्ग विभाजन सुनिश्चित करता है कि छात्रीकरण आवश्यकताएं और सुरक्षा उपाय वोल्टेज दबाव के साथ मेल खाते हैं, जिससे असंगत वोल्टेज से ओवरलोड या शॉर्ट सर्किट से बचा जा सकता है और कर्मचारियों और उपकरणों की सुरक्षा सुनिश्चित की जा सकती है।

• तकनीकी विकास को सुगम बनाना:सुस्पष्ट वोल्टेज टियर्स ग्रिड को बढ़ती शक्ति की मांग और उभरती तकनीकों (जैसे, वितरित उत्पादन, स्मार्ट ग्रिड) को समायोजित करने की सुविधा प्रदान करते हैं। वे अक्षय ऊर्जा, ऊर्जा संचय और उन्नत नियंत्रणों के समावेश का समर्थन करते हैं, जबकि स्थिरता और टिकाऊपन बनाए रखते हैं।

सामान्य वोल्टेज वर्ग

• सुरक्षा वोल्टेज (≤36 V):सुरक्षा-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में प्रयोग किया जाता है: 24 V हैंडहेल्ड पावर टूल्स के लिए, 12 V खदान लाइटिंग के लिए, ≤6 V चिकित्सा एंडोस्कोप के लिए। विशेष परिवेश (जैसे, स्विमिंग पूल) अक्सर 12 V का उपयोग करते हैं; बच्चों के खिलौने ≤6 V का उपयोग करते हैं। GB/T 3805-2008 के साथ संगतता आवश्यक है, जिसमें सुरक्षा अलगाव ट्रांसफॉर्मर, बैटरी, डबल छात्रीकरण, और 72-घंटे की आपातकालीन प्रकाश रनटाइम शामिल हैं।

• निम्न वोल्टेज (220 V/380 V):तीन-पावर चार-तार निम्न वोल्टेज वितरण नेटवर्क (220 V फेज-टू-न्यूट्रल, 380 V फेज-टू-फेज) बनाता है, जिसमें GB/T 12325 के अनुसार ±7% की टोलरेंस होती है। यूरोप 230/400 V का उपयोग करता है; जापान 100/200 V का उपयोग करता है। सुरक्षा में 30 mA RCDs, ओवरलोड/शॉर्ट-सर्किट ब्रेकर (ब्रेकिंग क्षमता ≥6 kA), और TN-S ग्राउंडिंग (छात्रीकृत PE चालक, पृथ्वी प्रतिरोध ≤4 Ω) शामिल हैं।

• मध्यम वोल्टेज (10 kV–35 kV):10 kV शहरी वितरण (केबल करंट क्षमता ~300 A/km) के लिए सामान्य है; 35 kV उपनगरीय/औद्योगिक फीडर्स के लिए। IEEE 1547 द्वारा वितरित उत्पादन को ≤35 kV तक सीमित किया गया है, PV प्लांटों के लिए ±10% वोल्टेज नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

• उच्च वोल्टेज (110 kV–220 kV):बल्क शक्ति स्थानांतरण के लिए आर्थिक रूप से लाभदायक: 110 kV 50–100 MW (जैसे, LGJ-240 चालकों के साथ) संभालता है; 220 kV 200–500 MW संभालता है। आम तौर पर 220 kV सबस्टेशन ट्रांसफॉर्मर 180 MVA रेटिंग के साथ 12%–14% शॉर्ट-सर्किट इम्पीडेंस के साथ होते हैं।

• अत्यधिक उच्च और अत्यधिक उच्च वोल्टेज (≥330 kV):500 kV AC लाइनें स्वाभाविक रूप से ~1000 MW ले जाती हैं; ±800 kV DC लाइनें 8000 MW (6×720 mm² चालकों के साथ) तक संभाल सकती हैं। 1000 kV AC UHV लाइनें <0.8‰ प्रति km के नुकसान का सामना करती हैं।

वोल्टेज-स्तर निर्धारण का आधार

• राष्ट्रीय मानक:चीन के वोल्टेज टियर GB/T 156-2017 ("मानक वोल्टेज") और GB/T 156-2007 से लिए गए हैं, जो IEC 60038 के साथ एकीकृत हैं लेकिन स्थानीय 50 Hz AC ग्रिड की आवश्यकताओं के लिए उपयोगी हैं।

• संचार दूरी:उच्च वोल्टेज लंबी दूरियों के लिए उपयुक्त हैं: 0.4 kV लघु दूरी (<0.6 km) के लिए स्थानीय वितरण; 1000 kV AC अत्यधिक लंबी (800–1500 km) बल्क स्थानांतरण के लिए।

• तकनीकी योग्यता:उच्च वोल्टेज तक आगे बढ़ने के लिए छात्रीकरण, ठंडा देना, और सामग्री की चुनौतियों का समाधान करना आवश्यक है। UHV उपकरण सुरक्षित, स्थिर संचालन के लिए विशेष छात्री और थर्मल प्रबंधन का उपयोग करते हैं, जिसमें लगातार R&D वोल्टेज-क्लास विस्तार को बढ़ावा देता है।