HVDC र HVAC मध्ये पावर ट्रान्समिशनमा HVDC को कुन कुन फाइदेल्त्या छन्?

HVDC र HVAC बीच के लाभ क्या हैं?

विद्युत उपभोक्ताओं तक पहुंचने से पहले लंबी दूरी तय करता है। अक्सर दूर स्थित विद्युत संयंत्र, सैकड़ों मील और अनेक सबस्टेशनों के माध्यम से विद्युत प्रदान करते हैं। उच्च वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइन लोस को कम करता है, जिसमें एसी और डीसी दोनों का उपयोग किया जाता है। हालांकि घरेलू आउटलेट और बिजली के खंभों के माध्यम से एसी परिचित है, HVDC विद्युत ट्रांसमिशन में विशिष्ट लाभ प्रदान करता है।

विद्युत ट्रांसमिशन का लक्ष्य लागत और नुकसान को कम करना है। दोनों लागत के प्रभावकारी कारकों का सामना करते हैं, लेकिन HVDC के अधिक लाभ हैं। यह लेख HVDC और HVAC के लाभों की तुलना करता है:

कम ट्रांसमिशन लागत
ट्रांसमिशन लागत टर्मिनल वोल्टेज कन्वर्टर उपकरण, कंडक्टर की मात्रा/आकार, टावर के आयाम, और नुकसान पर निर्भर करती है। HVAC ट्रांसफार्मर का उपयोग कन्वर्शन के लिए करता है - यह HVDC के थाय्रिस्टर-आधारित कन्वर्टरों की तुलना में सरल और सस्ता है, इसका एकमात्र लागत का लाभ है।

HVAC 3-फेज ट्रांसमिशन के लिए कम से कम 3 कंडक्टर की आवश्यकता होती है। HVDC, पृथ्वी का उपयोग रिटर्न पथ के रूप में करता है, 1 (एक-पोल) या 2 (द्वि-पोल) कंडक्टर का उपयोग करता है, जिससे लागत कम हो जाती है। भले ही 3-फेज कंडक्टर डबल बिपोलर लिंक के माध्यम से दोगुनी शक्ति ले सकते हैं।

HVAC के लिए फेज-से-पृथ्वी और फेज-से-फेज दूरी अधिक होनी चाहिए, जिसके लिए ऊंचे और चौड़े टावरों की आवश्यकता होती है। HVDC टावर इंस्टॉलेशन लागत को कम करते हैं। HVDC में ट्रांसमिशन लोस काफी कम होता है, जिससे यह अधिक कुशल होता है।

कुल ट्रांसमिशन लागत दो मुख्य श्रेणियों में विभाजित की जा सकती है: टर्मिनल स्टेशन लागत और ट्रांसमिशन लाइन लागत। पहला एक निश्चित व्यय है, जो ट्रांसमिशन दूरी पर निर्भर नहीं करता, जबकि दूसरा लाइन की लंबाई के साथ बदलता है। एसी टर्मिनल लागत सापेक्ष रूप से कम होती है, जबकि HVDC टर्मिनल लागत बहुत अधिक होती है। हालांकि, HVAC ट्रांसमिशन लाइनों के लिए 100 किमी प्रति किमी की लागत HVDC लाइनों की तुलना में बहुत अधिक होती है। इस प्रकार, HVAC और HVDC की कुल लागत वक्र एक बिंदु पर कटते हैं, जिसे ब्रेक-इवन दूरी कहा जाता है।

ब्रेक-इवन दूरी वह ट्रांसमिशन लंबाई है, जिसके बाद HVAC की कुल निवेश लागत HVDC से अधिक हो जाती है। यह दूरी ट्रांसमिशन प्रकार पर निर्भर करती है: ओवरहेड लाइनों के लिए लगभग 400-500 मील (600-800 किमी), जलतलीय लाइनों के लिए 20-50 किमी, और भूमिगत लाइनों के लिए 50-100 किमी। इस सीमा से अधिक, HVDC विद्युत ट्रांसमिशन के लिए अधिक कुशल और आर्थिक रूप से व्यावहारिक विकल्प बन जाता है।

HVDC ट्रांसमिशन HVAC की तुलना में बहुत कम नुकसान उत्पन्न करता है, निम्नलिखित क्षेत्रों में मुख्य सुधार होता है:

रिएक्टिव पावर नुकसान का अभाव

HVAC ट्रांसमिशन रिएक्टिव पावर नुकसान से पीड़ित होता है, जो लाइन लंबाई, आवृत्ति, और ग्राहक छोर पर आंदोलित लोडों के सीधे आनुपातिक होता है। ये नुकसान प्रभावी शक्ति स्थानांतरण को कम करते हैं और ऊर्जा का व्यर्थ होने का कारण बनते हैं, HVAC लाइनों की अधिकतम दक्ष लंबाई को सीमित करते हैं। इसको दूर करने के लिए, HVAC सिस्टम श्रृंखला और शंकु संपन्नता पर निर्भर करते हैं जो VARs (वोल्ट-एम्पियर रिएक्टिव) को कम करते हैं और स्थिरता बनाए रखते हैं।

इसके विपरीत, HVDC आवृत्ति या चार्जिंग करंट के बिना काम करता है, जिससे रिएक्टिव पावर नुकसान पूरी तरह से दूर हो जाते हैं। इससे ऐसी संपन्नता उपायों की आवश्यकता दूर हो जाती है।

कोरोना नुकसान का कमी

जब ट्रांसमिशन वोल्टेज एक महत्वपूर्ण सीमा (कोरोना आरंभ वोल्टेज) से अधिक हो जाता है, तो कंडक्टर के आसपास के हवा के अणुओं का आयनीकरण होता है, जिससे चिंगारी (कोरोना डिस्चार्ज) उत्पन्न होती है जो ऊर्जा का व्यर्थ होने का कारण बनती है। कोरोना नुकसान वोल्टेज स्तर और आवृत्ति पर निर्भर करता है। क्योंकि DC की आवृत्ति शून्य होती है, HVDC कोरोना नुकसान HVAC सिस्टम की तुलना में लगभग एक-तिहाई होता है।

स्किन प्रभाव का अभाव

AC करंट स्किन प्रभाव प्रदर्शित करता है, जहाँ करंट कंडक्टर की सतह के निकट संकेंद्रित हो जाता है, कोर को अप्रयुक्त छोड़ देता है। यह असमान करंट वितरण कंडक्टर के प्रभावी क्रॉस-सेक्शन क्षेत्र को कम करता है, प्रतिरोध (जो क्षेत्र के व्युत्क्रमानुपाती होता है) को बढ़ाता है और HVAC लाइनों में I²R नुकसान बढ़ाता है। HVDC, अपने स्थिर डायरेक्ट करंट के साथ, इस प्रभाव से बचता है, कंडक्टर के सारे क्रॉस-सेक्शन पर समान रूप से करंट वितरित करता है और प्रतिरोधी नुकसान को न्यूनतम करता है।

कोई रेडिएशन या इंडक्शन नुकसान नहीं

HVAC ट्रांसमिशन लाइनें अपने लगातार बदलते चुंबकीय क्षेत्रों के कारण रेडिएशन और इंडक्शन नुकसान से पीड़ित होती हैं। रेडिएशन नुकसान इसलिए होता है क्योंकि लंबी AC लाइनें एंटेना की तरह कार्य करती हैं, जो ऊर्जा को अपुनर्प्राप्तीय रूप से उत्सर्जित करती हैं। इंडक्शन नुकसान आसपास के कंडक्टरों में विकल्प से उत्पन्न धाराओं से होता है।HVDC सिस्टमों में, चुंबकीय क्षेत्र स्थिर होता है, जिससे रेडिएशन और इंडक्शन नुकसान पूरी तरह से दूर हो जाते हैं।

चार्जिंग करंट नुकसान का कमी

भूमिगत और जलतलीय केबलों में अंतर्निहित पारासिटिक क्षमता होती है, जिसे उन्हें शक्ति ट्रांसमिशन से पहले चार्ज करने की आवश्यकता होती है। क्षमता केबल की लंबाई के साथ बढ़ती है, और इसलिए चार्जिंग करंट आनुपातिक रूप से बढ़ता है।

AC सिस्टमों में, केबल प्रति सेकंड बार-बार चार्ज और डिस्चार्ज होते हैं, जिससे स्रोत से अतिरिक्त करंट की आवश्यकता पड़ती है इस चक्र को बनाए रखने के लिए। यह अतिरिक्त करंट केबल में I²R नुकसान बढ़ाता है।HVDC केबल, हालांकि, केवल प्रारंभिक ऊर्जांत प्रदान या स्विचिंग के दौरान चार्जिंग की आवश्यकता होती है। यह निरंतर चार्जिंग करंट से संबंधित नुकसानों को दूर करता है।

कोई डाइएलेक्ट्रिक हीटिंग नुकसान नहीं

AC सिस्टमों में विकल्पी विद्युत क्षेत्र ट्रांसमिशन लाइनों के इंसुलेशन सामग्रियों को प्रभावित करता है, जिससे वे ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और उसे गर्मी में परिवर्तित करते हैं - जिसे डाइएलेक्ट्रिक नुकसान कहा जाता है। यह न केवल ऊर्जा का व्यर्थ होना है, बल्कि इंसुलेशन की लंबाई को भी कम करता है।HVDC सिस्टम निरंतर विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करते हैं, जिससे डाइएलेक्ट्रिक नुकसान और संबंधित इंसुलेशन गर्मी की समस्याएं दूर हो जाती हैं।

3) पतले कंडक्टर

AC में स्किन प्रभाव के कारण करंट कंडक्टर की सतह के निकट संकेंद्रित हो जाता है, जिससे कंडक्टर को गहरा बनाने की आवश्यकता होती है ताकि उच्च करंट को समायोजित किया जा सके।HVDC, स्किन प्रभाव से मुक्त, करंट को कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शन पर समान रूप से वितरित करता है। यह पतले कंडक्टरों का उपयोग करने की अनुमति देता है, जबकि समान करंट-संचार क्षमता बनाए रखता है, जिससे सामग्री की लागत और वजन कम हो जाता है।

4) लाइन लंबाई की सीमाएं

HVAC लाइनों में रिएक्टिव पावर नुकसान होते हैं जो लाइन लंबाई के साथ सीधे बढ़ते हैं। यह HVAC ट्रांसमिशन दूरी पर एक महत्वपूर्ण सीमा लगाता है: ओवरहेड लाइनों के लिए लगभग 500 किमी से अधिक, रिएक्टिव पावर नुकसान अत्यधिक अधिक हो जाते हैं, जिससे सिस्टम अस्थिर हो जाता है।HVDC ट्रांसमिशन, इसके विपरीत, ऐसी लंबाई की सीमाएं नहीं होती हैं, जिससे यह अत्यधिक दूरी पर शक्ति देने के लिए उपयुक्त होता है।

5) केबल रेटिंग आवश्यकताओं का कमी

केबलों को अधिकतम सहनशील वोल्टेज और करंट के लिए रेट किया जाता है। AC सिस्टमों में, शिखर वोल्टेज और करंट उनके औसत मानों (जो वास्तविक शक्ति देने के संबंधित होते हैं) के लगभग 1.4 गुना अधिक होते हैं। हालांकि, कंडक्टरों को इन शिखर मानों के लिए रेट किया जाना चाहिए।DC सिस्टमों में, शिखर और औसत मान समान होते हैं। यह अर्थ है कि HVDC HVAC की तुलना में कम वोल्टेज और करंट रेटिंग वाले केबलों का उपयोग करके समान शक्ति ट्रांसमिट कर सकता है। वास्तव में, HVAC सिस्टम अपने उच्च शिखर आवश्यकताओं के कारण एक कंडक्टर की क्षमता का लगभग 30% व्यर्थ करते हैं।

6) संकीर्ण राइट-ऑफ-वे

"राइट-ऑफ-वे" ट्रांसमिशन बुनियादी ढांचे के लिए आवश्यक भूमि कोरिडोर को संदर्भित करता है। HVDC सिस्टम छोटे टावरों और कम कंडक्टरों का उपयोग करते हैं, इसलिए उन्हें संकीर्ण राइट-ऑफ-वे की आवश्यकता होती है।HVAC, इसके विपरीत, अधिक कंडक्टरों और बड़े इंसुलेटरों (AC शिखर वोल्टेज के लिए रेट किए गए) को समर्थित करने के लिए ऊंचे टावरों की आवश्यकता होती है, जिससे मजबूत संरचनात्मक समर्थन की आवश्यकता होती है। यह विस्तृत पैदल चरण उपकरण, निर्माण, और भूमि की लागत बढ़ाता है - जिससे HVDC राइट-ऑफ-वे की दक्षता के मामले में उत्कृष्ट होता है।

7) श्रेष्ठ केबल-आधारित ट्रांसमिशन

भूमिगत और जलतलीय केबल अनेक कंडक्