विद्युत प्रसारण नेटवर्क – अति उच्च वोल्टता और उच्च वोल्टता के ऊपरी लाइनें
विद्युत प्रसारण नेटवर्क और ऊपरी तार
विद्युत शक्ति प्रणालियों में, अत्यधिक उच्च वोल्टेज (EHV, जहाँ वोल्टेज V≥150 kV और उच्च वोल्टेज (HV, जहाँ 60 kV ≤ V <150 kV) ऊर्जा प्रसारण के लिए सामान्यतः इस्तेमाल किए जाते हैं। इन उच्च-वोल्टेज स्तरों का उपयोग प्रसारण लाइनों से गुजरने वाली धारा को कम करने के लिए किया जाता है। जूल के नियम के अनुसार, W=RI2t=UIt, जहाँ W गर्मी के रूप में खोई गई ऊर्जा को दर्शाता है, R संवाहक का प्रतिरोध है, I धारा है, t समय है, और U वोल्टेज है। धारा को कम करके, संवाहकों के अनुप्रस्थ-खंड को कम करना संभव हो जाता है, जिससे जूल प्रभाव के कारण शक्ति की हानि भी कम हो जाती है।
प्रसारण नेटवर्क आमतौर पर विद्युत स्टेशनों और उपस्टेशनों से उत्पन्न होते हैं। जबकि ऊपरी तार बहुत से क्षेत्रों में प्रमुख घटक हैं, शहरी क्षेत्रों में, स्थान की सीमाओं और आकारिक विचारों के कारण अक्सर भूमिगत अवरोधित केबलों की आवश्यकता होती है।
EHV और HV ऊपरी तार मुख्य रूप से निम्नलिखित महत्वपूर्ण तत्वों से बने होते हैं:
विद्युत प्रसारण उपकरणों को कोरोना डिस्चार्ज के गठन को कम करने के लक्ष्य से इंजीनियरिंग किया जाता है। कोरोना रिंग्स, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, इस मामले में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वे विद्युत क्षेत्र को एक बड़े क्षेत्र पर फैलाकर, कोरोना थ्रेशहोल्ड से नीचे क्षेत्र ग्रेडिएंट को कम करते हैं, जिससे कोरोना डिस्चार्ज को प्रभावी रूप से दबाया जा सकता है। यह न केवल कोरोना से संबंधित शक्ति की हानि को रोकने में मदद करता है, बल्कि यह श्रव्य शोर और विद्युत चुंबकीय हस्तक्षेप को भी कम करता है, जो प्रसारण प्रणाली की कुल दक्षता और विश्वसनीयता में योगदान देता है।
ऊपरी तारों के लिए बिजली की चमक की सुरक्षा और OPGW केबलों की भूमिका
ऊपरी तारों के लिए सबसे महत्वपूर्ण खतरों में से एक बिजली की चमक है। ये तार अपनी पूरी लंबाई पर बिजली की चमक के खतरों से संघर्ष करते हैं, जिसका मतलब है कि केवल उपस्टेशनों पर सर्ज आरेस्टर्स द्वारा प्रदान की गई सुरक्षा पर्याप्त नहीं है। प्रसारण प्रणाली की विश्वसनीयता और सुरक्षा को सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त सुरक्षा उपाय आवश्यक हैं।
इस मुद्दे को संबोधित करने के लिए, "बिजली की चमक की वायु सुरक्षा तार" ऊपरी तारों के पूरे मार्ग पर स्थापित किए जाते हैं। इनमें से, ऑप्टिकल पावर ग्राउंड वायर (OPGW) केबलों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, क्योंकि उनकी दोहरी कार्यक्षमता होती है। एक OPGW केबल एक ट्यूबुलर संरचना होती है जिसमें एक या अधिक ऑप्टिकल सिंगल-मोड फाइबर इसके केंद्र में होते हैं। यह केंद्रीय फाइबर असेंबली फिर इसे घेरने वाले स्टील और ऐल्यूमिनियम तारों के बहुत सारे लेयर्स से घिरी होती है।
OPGW केबल के चालक बाहरी लेयर्स में विद्युतीय सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वे आसन्न प्रसारण टावरों को भूमि से जोड़ते हैं, जिससे बिजली की चमक की धाराओं के लिए एक कम प्रतिरोध का मार्ग बनता है। इसके द्वारा, वे मुख्य प्रसारण लाइनों से सीधी बिजली की चमक की झांकी को कम करते हैं, मुख्य प्रसारण लाइनों को क्षति से बचाने में मदद करते हैं।
एक साथ, OPGW केबल के अंदर के ऑप्टिकल फाइबर्स संचार के लिए महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करते हैं। ये फाइबर्स उच्च-गति के डेटा प्रसारण के लिए उपयोग किए जा सकते हैं, विद्युत उपयोगकर्ता क्षेत्र की विभिन्न आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। वे आंतरिक अनुप्रयोगों जैसे प्रसारण लाइनों की सुरक्षा और नियंत्रण, वास्तविक समय में निगरानी और संभावित समस्याओं पर त्वरित प्रतिक्रिया के लिए उपयोग किए जाते हैं। इसके अलावा, वे आवाज और डेटा संचार की आवश्यकताओं का समर्थन करते हैं, विभिन्न भागों के बीच बिना किसी विघटन के समन्वय को सुविधाजनक बनाते हैं।
ऑप्टिकल फाइबर्स स्वयं उत्कृष्ट अवरोधक गुणों के साथ होते हैं, जो विद्युत प्रसारण लाइनों और बिजली की चमक से विद्युतीय प्रेरण के खिलाफ प्राकृतिक सुरक्षा प्रदान करते हैं। वे बाहरी शोर और क्रॉस-टॉक के खिलाफ भी अत्यधिक प्रतिरोधी होते हैं, जिससे प्रसारित डेटा की पूर्णता सुनिश्चित की जाती है। इसके अलावा, ऑप्टिकल फाइबर्स अत्यधिक कम प्रसारण हानि के साथ होते हैं, जिससे उन्हें लंबी दूरी और उच्च-गति के डेटा ट्रांसफर के लिए आदर्श बनाता है, बिना किसी महत्वपूर्ण सिग्नल विघटन के।
चित्र 2 एक आम OPGW केबल का एक विशिष्ट उदाहरण दिखाता है, जो इसकी विशिष्ट संरचना को प्रदर्शित करता है और यह दिखाता है कि यह विद्युतीय सुरक्षा और संचार क्षमताओं को कैसे जोड़ता है, जिससे यह आधुनिक ऊपरी प्रसारण लाइन प्रणालियों का अनिवार्य घटक बन जाता है।
कुछ देशों में, 72.5 kV वोल्टेज स्तर पर संचालित अधिक पुराने ऊपरी तारों के लिए, बिजली की चमक की सुरक्षा के लिए एक विशिष्ट दृष्टिकोण का एक समय इस्तेमाल किया जाता था। ऐतिहासिक रूप से, केवल उपस्टेशनों के निकट पहले चार या पाँच स्पैन को सुरक्षा उपायों से सुसज्जित किया जाता था, और इस उद्देश्य के लिए ऐल्यूमिनियम कंडक्टर स्टील-रिफोर्स्ड (ACSR) केबलों का उपयोग किया जाता था। हालाँकि, यह समाधान अब फेज आउट हो गया है। ऑप्टिकल पावर ग्राउंड वायर (OPGW) केबल अब पसंदीदा विकल्प बन गया है, क्योंकि यह न केवल प्रभावी बिजली की चमक की सुरक्षा प्रदान करता है, बल्कि उपस्टेशनों के बीच डेटा संचार को भी सक्षम करता है, जिससे एक अधिक समग्र और विविध समाधान प्रदान किया जाता है।
अवरोधित केबल आमतौर पर क्रॉस-लिंक्ड पॉलीथिलीन (XLPE) अवरोधन का उपयोग करते हैं। ये केबल आमतौर पर ऐल्यूमिनियम कंडक्टरों के साथ होते हैं और एक-प्रकार अनुप्रयोगों के लिए डिजाइन किए जाते हैं। XLPE अवरोधन का उपयोग उत्कृष्ट विद्युतीय गुण, यांत्रिक शक्ति और दीर्घावधि की दृष्टि से उपयोगी बनाता है, जिससे यह विद्युत प्रसारण के लिए अत्यधिक उपयुक्त होता है।
अत्यधिक उच्च वोल्टेज (EHV) और उच्च वोल्टेज (HV) प्रसारण नेटवर्क अक्सर "रिंग" कॉन्फिगरेशन को अपनाते हैं। चित्र 3 में दिखाए गए इस सेटअप का विशेष रूप से जटिलता का एक महत्वपूर्ण डिग्री होती है। रिंग कॉन्फिगरेशन पावर वितरण में बढ़ी हुई विश्वसनीयता और लचीलेपन प्रदान करता है, बेहतर लोड शेयरिंग और नेटवर्क के आसान रखरखाव और संचालन की अनुमति देता है। यह दोष या रखरखाव कार्य की स्थिति में पावर को रिराउट करने की सुविधा प्रदान करता है, पावर सप्लाई में हस्तक्षेप को कम करता है और एक अधिक स्थिर और दक्ष प्रसारण प्रणाली को सुनिश्चित करता है।
