ਹਵੈ ਵੋਲਟੇਜ ਡਿਰੈਕਟ ਕਰੈਂਟ (HVDC) ਦੀਆਂ ਸ਼ਕਤੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਵਿੱਚ ਆਏ ਹਵੈ ਵੋਲਟੇਜ ਐਲਟਰਨੈਟਿੰਗ ਕਰੈਂਟ (HVAC) ਨਾਲ ਤੁਲਨਾ ਵਿੱਚ ਕਿਹੜੀਆਂ ਲਾਭਾਂ ਹਨ?

HVDC کے نسبت HVAC کیا فائدہ ہے؟

بجلی اپنے استعمال کرنے والوں تک پہنچنے سے پہلے لمبی دوڑ کرتی ہے۔ بجلی کی پلانٹیں، جو عام طور پر دور دراز ہوتی ہیں، صدیوں کے میل کے ذریعے اور متعدد سب سٹیشنز کے ذریعے بجلی فراہم کرتی ہیں۔ عالی ولٹیج کا منتقل کرنا لائن کے نقصانات کو کم کرتا ہے، جس میں AC اور DC دونوں استعمال ہوتے ہیں۔ حالانکہ AC یونٹی پول اور گھریلو آؤٹلیٹس کے ذریعے وسائل کے ذریعے پریشیان ہوتا ہے، HVDC بجلی کے منتقل کرنے میں منفرد فوائد فراہم کرتا ہے۔

بجلی کے منتقل کرنے کا مقصد نقصانات اور خرچ کو کم کرنا ہوتا ہے۔ حالانکہ دونوں کو متاثر کرنے والے عوامل ہوتے ہیں، لیکن HVDC میں زیادہ فوائد ہیں۔ اس مضمون میں HVDC کے HVAC پر فوائد کا جائزہ لیا گیا ہے:

کم ترین منتقل کرنے کے خرچ
منتقل کرنے کے خرچ کو ترمیمی ولٹیج کے معدنی تجهیزات، کنڈکٹر کی مقدار/حجم، ٹاور کی ابعاد، اور نقصانات پر منحصر کیا جاتا ہے۔ HVAC تبدیلی کے لیے ترانسفارمر استعمال کرتا ہے - یہ HVDC کے thyristor-based converters کے مقابلے میں آسان اور سستا ہے، جس کا واحد خرچ کا فائدہ ہے۔

HVAC کو 3-فیز منتقل کرنے کے لیے کم از کم 3 کنڈکٹر کی ضرورت ہوتی ہے۔ HVDC، زمین کو واپسی کے راستے کے طور پر استعمال کرتا ہے، 1 کنڈکٹر (monopolar) یا 2 (bipolar) کا استعمال کرتا ہے، جس سے خرچ کم ہوتا ہے۔ یہاں تک کہ 3-فیز کنڈکٹروں کو HVDC double bipolar links کے ذریعے دوگنا بجلی منتقل کرسکتا ہے۔

HVAC کو فیز سے زمین اور فیز سے فیز کے درمیان بڑا فاصلہ چاہیے ہوتا ہے، جس کی ضرورت ہوتی ہے کہ ٹاور بلند اور وسیع ہو۔ HVDC ٹاور نصب کرنے کے خرچ کو کم کرتے ہیں۔ HVDC میں نقل و حمل کے نقصانات بہت کم ہوتے ہیں، جس سے یہ موثر ہوتا ہے۔

کل منتقل کرنے کے خرچ کو دو اہم قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: ٹرمینل اسٹیشن کے خرچ اور منتقل کرنے کی لائن کے خرچ۔ پہلا ایک ثابت خرچ ہے، جو منتقل کرنے کے فاصلے سے مستقل ہوتا ہے، جبکہ آخری لائن کی لمبائی کے ساتھ بدل سکتا ہے۔ AC ٹرمینل کے خرچ نسبتاً کم ہوتے ہیں، جبکہ HVDC ٹرمینل کے خرچ بہت زیادہ ہوتے ہیں۔ لیکن، 100 کلومیٹر فاصلے پر HVAC منتقل کرنے کی لائن کے خرچ HVDC لائن سے بہت زیادہ ہوتے ہیں۔ اس لیے، HVAC اور HVDC کے کل خرچ کی منحنیاں ایک نقطہ پر ملتی ہیں جسے break-even distance کہا جاتا ہے۔

break-even distance یہ فاصلہ ہے جس کے بعد HVAC کا کل سرمایہ کاری کا خرچ HVDC سے زیادہ ہوجاتا ہے۔ یہ فاصلہ منتقل کرنے کی قسم پر منحصر ہوتا ہے: اوورہیڈ لائنوں کے لیے تقریباً 400-500 میل (600-800 کلومیٹر)، آبی لائنوں کے لیے 20-50 کلومیٹر، اور انڈر گراؤنڈ لائنوں کے لیے 50-100 کلومیٹر۔ اس حد سے اوپر HVDC بجلی کے منتقل کرنے کے لیے ایک زیادہ موثر اور معیشتی طور پر قابل قبول انتخاب بن جاتا ہے۔

HVDC منتقل کرنے میں HVAC کے مقابلے میں نقصانات بہت کم ہوتے ہیں، جس میں نیچے دی گئی میدانوں میں کلیدی بہتری ہوتی ہے:

ریاکٹو پاور کے نقصانات کا غائب ہونا

HVAC منتقل کرنے میں ریاکٹو پاور کے نقصانات ہوتے ہیں، جو لائن کی لمبائی، فریکوئنسی، اور وصول کرنے والے کنڈکٹروں پر موجود انڈکٹو لود کے ساتھ مستقیماً تناسب رکھتے ہیں۔ یہ نقصانات موثر بجلی کے منتقل کرنے کو کم کرتے ہیں اور توانائی کو ضائع کرتے ہیں، جس سے HVAC لائنوں کی موثر لمبائی محدود ہو جاتی ہے۔ یہ مسئلہ حل کرنے کے لیے HVAC نظام سیریز اور شنٹ کمپنزیشن پر مبنی ہوتے ہیں تاکہ VARs (volt-ampere reactive) کو کم کیا جا سکے اور استحکام برقرار رکھا جا سکے۔

اس کے مقابلے میں، HVDC فریکوئنسی یا چارجنگ کرنٹ بغیر کام کرتا ہے، جس سے ریاکٹو پاور کے نقصانات مکمل طور پر ختم ہو جاتے ہیں۔ یہ ایسی کمپنزیشن کی ضرورت کو ختم کرتا ہے۔

کورونا نقصانات کا کم ہونا

جب منتقل کرنے کی ولٹیج ایک حیاتی حد (کورونا کے شروع ہونے کی ولٹیج) سے زیادہ ہوجاتی ہے تو کنڈکٹروں کے گرد کے مولکول یونائز ہو جاتے ہیں، جس سے اسپارک (کورونا ڈسچارج) پیدا ہوتے ہیں جو توانائی کو ضائع کرتے ہیں۔ کورونا نقصانات ولٹیج کی سطح اور فریکوئنسی پر منحصر ہوتے ہیں۔ کیونکہ DC کی فریکوئنسی صفر ہوتی ہے، HVDC کے کورونا نقصانات HVAC نظام کے کورونا نقصانات کے تقریباً ایک تہائی ہوتے ہیں۔

سکن ایفیکٹ کا غائب ہونا

AC کرنٹ میں سکن ایفیکٹ ہوتا ہے، جہاں کرنٹ کنڈکٹر کی سطح کے قریب میں مرکوز ہوتا ہے، جس سے کور کم استعمال ہوتا ہے۔ یہ نامساوی کرنٹ کی تقسیم کنڈکٹر کے موثر کراس سیکشنل علاقے کو کم کرتی ہے، مقاومت (جو علاقے کے برعکس تناسب میں ہوتی ہے) میں اضافہ ہوتا ہے اور HVAC لائن میں I²R نقصانات کو بڑھاتا ہے۔ HVDC، اپنے مستقیم کرنٹ کے ساتھ، یہ اثر سے بچتا ہے، کنڈکٹر کے سارے علاقے پر کرنٹ کی یکساں تقسیم کو یقینی بناتا ہے اور مقاومت کے نقصانات کو کم کرتا ہے۔

کوئی ریڈییشن یا انڈکشن نقصانات نہیں

HVAC منتقل کرنے کی لائنوں میں ان کے مستقل تبدیل ہونے والے مغناطیسی میدانوں کی وجہ سے ریڈییشن اور انڈکشن نقصانات ہوتے ہیں۔ ریڈییشن نقصانات ہوتے ہیں کیونکہ لمبی AC لائنوں کی طرح اینٹینا کا کام کرتے ہیں، جو کہ توانائی کو ضائع کرتے ہیں۔ انڈکشن نقصانات قریبی کنڈکٹروں میں متبادل میدان کی وجہ سے پیدا ہونے والے کرنٹوں سے پیدا ہوتے ہیں۔ HVDC نظام میں، مغناطیسی میدان مستقل ہوتا ہے، جس سے دونوں ریڈییشن اور انڈکشن نقصانات مکمل طور پر ختم ہو جاتے ہیں۔

کم چارجنگ کرنٹ نقصانات

انڈر گراؤنڈ اور آبی کیبلوں میں ذاتی کیپیسٹنس ہوتی ہے، جس کو چارجنگ کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ وہ بجلی منتقل کر سکیں۔ کیپیسٹنس کیبل کی لمبائی کے ساتھ بڑھتی ہے، اور اس کی وجہ سے چارجنگ کرنٹ بھی تناسب سے بڑھتا ہے۔

AC نظام میں، کیبلوں کو ہر سیکنڈ میں کئی بار چارجنگ اور ڈی چارجنگ کی ضرورت ہوتی ہے، جس کی وجہ سے سرچشمه سے اضافی کرنٹ درآمد ہوتا ہے تاکہ یہ چکر برقرار رہے۔ یہ اضافی کرنٹ کیبل میں I²R نقصانات کو بڑھاتا ہے۔ HVDC کیبلوں کی صرف ابتدائی توانائی یا سوئچنگ کے دوران چارجنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ مستقل چارجنگ کرنٹ کے ساتھ متعلقہ نقصانات کو ختم کرتا ہے۔