क्यों ऊर्जा उच्च वोल्टेज में न कि उच्च विद्युत धारा में संचारित की जाती है

उच्च वोल्टेज, निम्न विद्युत धारा शक्ति प्रसारणको पीछे तर्कदीर्घ दूरीको लागि शक्ति प्रसारण गर्दा उच्च वोल्टेज र निम्न विद्युत धाराले भेष्ट गर्न सबैभन्दा प्रभावी र खर्चहरूमा आर्थिक रूपमा फाइदेल रणनीति बन्छ। यो दृष्टिकोणले रोधीय नुकसान ठूलो हक्कले कम गर्छ, महँगो चालक वस्तुको उपरोक्त भरोसामा कमी गर्छ, र विद्युत ग्रिडको समग्र प्रदर्शनलाई बढाउँछ। यस लेखमा, हामी गहिरो तकनीकी र आर्थिक विश्लेषणको सहायताले उच्च वोल्टेज प्रसारणलाई निम्न वोल्टेज वा उच्च विद्युत धारा विकल्पभन्दा अधिक पसन्द गरिने मुख्य कारणहरूमा गहिरो जानेछौं।

१. P विद्युत शक्ति हो,

२. V वोल्टेज हो, र

३. I विद्युत धारा हो।

उच्च वोल्टेज, निम्न विद्युत धारा शक्ति प्रसारणको उत्कृष्टताP = VI फार्मुलाले दिखाउँछ कि शक्ति वोल्टेज र विद्युत धारासँग सीधा अनुपातिक हुन्छ। तर दीर्घ दूरीको शक्ति प्रसारणको बारेमा, उच्च वोल्टेज र निम्न विद्युत धाराले उपयोग गर्ने विभिन्न रूचिको कारणहरूले धेरै फाइदेल हुन्छ:

I^2R नुकसानको कमीप्रसारण लाइनमा शक्ति नुकसान I^2R फार्मुलाको अनुसार भएको छ, जहाँ I विद्युत धारा र R लाइनको रोध हुन्छ। उच्च विद्युत धाराले अनुपातिक रूपमा ठूलो नुकसान ल्याउँछ, किनकि यी नुकसान विद्युत धाराको वर्गको साथ वृद्धि गर्छ। जब ऊष्मा चालक वस्तुबाट छड्ने गर्छ, धेरै शक्ति निस्तेज हुन्छ।विद्युत धारालाई घटाउँदा वोल्टेज बढाउँदा शक्ति स्थिर राख्दा, विद्युत धारालाई घटाउन सकिन्छ। उदाहरणका लागि, यदि वोल्टेज दुई गुना बढाइएको छ, तब एउटै शक्ति निर्गमका लागि विद्युत धारा आधा हुन्छ। यी विद्युत धाराको कमीले I^2R नुकसानमा धेरै कमी ल्याउँछ, विद्युत प्रसारण प्रणालीको समग्र प्रभावितालाई बढाउँछ।

वोल्टेज गिरफ्तको कमीवोल्टेज गिरफ्त प्रसारण लाइनको रोध र त्यस लाइनमा प्रवाह गर्ने विद्युत धारासँग सीधा सम्बन्धित छ। उच्च विद्युत धाराले ठूलो वोल्टेज गिरफ्त ल्याउँछ, जसले शक्तिको गुणस्तर र प्रसारणको प्रभावितालाई कम गर्छ।उच्च वोल्टेजले यस मुद्दालाई रोक्न सहयोग गर्छ। निम्न विद्युत धाराले, लाइन बाट वोल्टेज गिरफ्त कमी हुन्छ, जसले उत्पादित वोल्टेजसँग शक्तिको पहुँच निकट राख्छ। यी सुरक्षितता विद्युत प्रणालीको विश्वसनीयतालाई बनाउन आवश्यक छ।

आर्थिक चालक वस्तुको उपयोगविद्युत प्रसारण प्रणालीमा चालक (तार) बनाउन र स्थापना गर्न धेरै खर्च लाग्छ। उच्च विद्युत धाराले विद्युत भार बढाउने लागि ठूलो क्रॉस-सेक्सनल क्षेत्रको चालक वस्तुको आवश्यकता छ। यी ठूलो चालक वस्तुहरू बनाउन अधिक महँगो छन् र धेरै सामग्रीको आवश्यकता छ, जसले खर्च अधिक बढाउँछ।

जब शक्ति उच्च वोल्टेजमा प्रसारण गरिन्छ, तब निम्न विद्युत धाराले निकै छोटो, अधिक आर्थिक चालक वस्तुको उपयोग गर्न सकिन्छ। गणितीय रूपमा, जब शक्ति (W), प्रसारण लाइनको लामी (L), चालक वस्तुको रोधकता ρ, र शक्ति नुकसान स्थिर रहेका छन्, तब चालक वस्तुको आयतन वोल्टेज VcosΦको वर्गको विपरीत अनुपातिक छ। यसैले, उच्च वोल्टेज तहले चालक वस्तुको आवश्यक सामग्रीको मात्रा मेटाउँछ, जसले धेरै खर्च बचाउँछ।

ट्रान्सफार्मरको प्रभाविताको सुधार

ट्रान्सफार्मरहरू, जसले वोल्टेज तह बढाउन वा घटाउन आवश्यक छ, उच्च वोल्टेजमा अधिक प्रभावित रहन्छन्। उच्च वोल्टेज प्रसारणले प्रसारण मार्गमा वोल्टेज रूपान्तरणको आवृत्तिलाई कम गर्छ। ठूलो रूपान्तरण चरणहरूले ट्रान्सफार्मरहरूमा शक्ति नुकसानको अवसरहरूलाई कम गर्छ, जसले समग्र प्रणालीको प्रभावितालाई बढाउँछ।

नियमन मानकहरूको पालना

राष्ट्रिय र अन्तर्राष्ट्रिय नियमहरू अक्सर वोल्टेज गिरफ्तको सीमा र शक्ति गुणांकको न्यूनतम आवश्यकता निर्धारण गर्छन्। उच्च वोल्टेज प्रसारणले युटिलिटिहरूलाई यी मानकहरूको पालना गर्न सरल बनाउँछ। वोल्टेज गिरफ्तको कमी र शक्ति गुणांकको अनुकूलन गर्दा, उच्च वोल्टेज प्रणालीहरू स्थिर शक्ति गुणस्तर र नियमन अपेक्षाहरू पूरा गर्छन्।

यो ध्यान दिनुपर्छ कि उच्च वोल्टेजले धेरै फाइदे दिन्छ, तर यसलाई सुरक्षित सीमामा उपयोग गर्नुपर्छ। उचित वोल्टेज तहलाई ओभरपास गर्ने ले विद्युत अन्तरणको लागि आवश्यक बढी अन्तरण, ठूलो ट्रान्सफार्मर, अधिक शक्तिशाली स्विचगियर, अतिरिक्त बिजली आरेष्टर, र अधिक मजबूत समर्थन संरचनाहरू जस्ता टावर र खम्बाहरूको आवश्यकता बढाउँछ। अधिक वोल्टेजले दोष तहलाई बढाउँछ, जसले विद्युत दोषको संभावना र गम्भीरतालाई बढाउँछ।

उच्च विद्युत धारा प्रसारणको परिणाम

यदि शक्ति प्रसारण र वितरणको लागि उच्च वोल्टेजको बजाय उच्च विद्युत धारा प्रयोग गरिन्थ्यो, तब शक्ति प्रणालीलाई एक श्रृंखला चुनौतिहरूको सामना गर्नुपर्छ:

I^2R नुकसानको वृद्धिपहिले चर्चा गरिएको अनुसार, उच्च विद्युत धाराले ठूलो I^2R नुकसान ल्याउँछ। यी नुकसान शक्ति निस्तेज गर्छ र यसलाई पूरा गर्न अतिरिक्त शक्ति उत्पादनको आवश्यकता राख्छ, जसले संचालन खर्च र पर्यावरणीय प्रभावलाई बढाउँछ।

ठूलो वोल्टेज गिरफ्त

उच्च विद्युत धाराले प्रसारण लाइन बाट अधिक विद्युत धारा गिरफ्त ल्याउँछ। यी विद्युत धारा गिरफ्त शक्तिको गुणस्तर अनियमित बनाउँछ, उपकरणको असफलता र प्रणालीको प्रभाविताको कमी ल्याउँछ।

ठूलो उपकरणको आवश्यकता

उच्च विद्युत धारालाई सँग गर्न विद्युत उपकरणहरू जस्तै अल्टरनेटर, ट्रान्सफार्मर, स्विचगियर, र चालक वस्तुहरूलाई ठूलो kVA क्षमतामा रेटिङ गर्नुपर्छ। यी ठूलो उपकरणहरू खरिद गर्न, स्थापना गर्न, र रक्षणावेक्षण गर्न अधिक महँगो हुन्छ, जसले शक्ति प्रणालीको कुल खर्च बढाउँछ।

संगतता समस्याहरू

धेरै विद्युत उपकरण र प्रणालीहरू विशिष्ट वोल्टेज र विद्युत धारा रेंजमा संचालन गर्न डिजाइन गरिएका छन्। उच्च विद्युत धारा प्रसारणले संगतता समस्याहरूलाई ल्याउँछ, जसले मौजूदा उपकरणहरूको लागि लागती बढाउँने अपग्रेड वा प्रतिस्थापनको आवश्यकता बनाउँछ।

प्रसारण प्रभाविताको कमी

बढी नुकसान, वोल्टेज गिरफ्त, र ठूलो उपकरणको संयुक्त प्रभावले समग्र प्रसारण प्रभावितामा ठूलो कमी ल्याउँछ। अधिक शक्ति निस्तेज हुन्छ, र अल्प शक्ति अन्तिम प्रयोगकर्तालाई पहुँच्छ, जसले प्रणालीलाई अधिक अर्थहीन र टिकाउ बनाउँछ।

सुरक्षा समस्याहरू

उच्च विद्युत धाराले विद्युत प्रणालीमा काम गर्ने व्यक्तिहरू र सामान्य जनतालाई अधिक सुरक्षा झुक्दाहरू ल्याउँछ। विद्युत चोट, आग, र उपकरणको असफलताको बढी झुक्दा अतिरिक्त सुरक्षा उपायहरूको आवश्यकता बनाउँछ, जसले प्रणालीको खर्च र जटिलतालाई बढाउँछ।

सीमित प्रसारण दूरी

उच्च विद्युत धारा प्रसारणले जोडिएको नुकसान र वोल्टेज गिरफ्तको कारणले, व्यावहारिक प्रसारण दूरी अत्यधिक सीमित छ। यो दीर्घ दूरीको लागि शक्ति पहुँच गर्नको क्षमतालाई सीमित गर्छ, जसले उच्च विद्युत धारा प्रसारणलाई ठूलो पैमानाका, जोडिएका विद्युत ग्रिडको लागि अनुपयुक्त बनाउँछ।

सन्दर्भमा, उच्च वोल्टेज प्रसारणले दीर्घ दूरीको लागि विद्युत शक्ति प्रसारणको लागि अधिक प्रभावित, आर्थिक र सुरक्षित समाधान उपलब्ध गर्छ। यो नुकसान कम गर्न, खर्च बचाउन, र नियमित रूपमा उच्च गुणस्तरको शक्ति पहुँच गर्नको बीच एक तुलना गर्छ, जसले यसलाई आधुनिक विद्युत प्रणालीको लागि पसन्दीदा चुनाव बनाउँछ।