मोठ्या विद्युत् ऊर्जानिर्मिती केंद्रामधील ऊर्जेचे प्रेषण करण्यासाठी प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाहाचे (ए.सी.) प्रेषण प्रचलित आहे. संवाहकातून वाहणाऱ्या विद्युत् प्रवाहाचे मूल्य व दिशा दर सेकंदास वारंवार उलटसुलट बदलत असेल, तर त्या प्रवाहास ‘प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाह’ म्हणतात. तसेच विद्युत् ऊर्जेचे प्रेषण करण्यासाठी उच्च दाब एकदिश विद्युत् प्रवाह प्रेषणही [HVDC] दुसरा योग्य पर्याय आहे. एकदिश विद्युत् प्रवाहाच्या बाबतीत संवाहकातून वाहणाऱ्या प्रवाहाची दिशा सतत एकच असते. विद्युत् ऊर्जानिर्मिती केंद्रामधील जनित्रे प्रत्यावर्ती विद्युत् (वीज) प्रवाह निर्माण करतात.
उच्च दाब एकदिश विद्युत् प्रवाह प्रेषण : या पद्धतीमध्ये विद्युत् ऊर्जानिर्मिती केंद्रामध्ये निर्माण होणारी प्रत्यावर्ती विद्युत् त्या बाजूच्या परिवर्तकाद्वारे [कन्व्हर्टर] एकदिश विद्युत् प्रवाहात रूपांतरित करण्यात येते. या परिवर्तकाला एकदिशकारक (rectifier) असे संबोधिले जाते. त्या विजेचे नंतर मोठ्या अंतरापर्यंत एकदिश विद्युत् प्रवाहाचे [डी. सी.] संवाहक तारांनी प्रेषण केले जाते आणि नंतर दुसऱ्या टोकाच्या परिवर्तकाद्वारे प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाहात रूपांतर केले जाते. या दुसऱ्या टोकाच्या परिवर्तकाला इन्व्हर्टर (प्रतिपरिवर्तक) असे संबोधिले जाते. परिवर्तकाच्या दोन्ही बाजूंना प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाहावर काम करणारे विजेचे जाळे असते. दोन्ही बाजूंचे परिवर्तक वीज प्रेषणाच्या दिशेप्रमाणे एकदिशकारक किंवा प्रतिपरिवर्तकाचे काम करू शकतात. जगातील पहिली उच्च दाब एकदिश विद्युत् प्रवाह प्रेषण जोडणीपद्धत १९५४ मध्ये स्वीडनमध्ये अस्तित्वात आली. १०० किलोव्होल्ट आणि २० मेगावॉट क्षमतेच्या पहिल्या प्रेषण संवाहक तारा स्वीडिश मेनलॅंड आणि आयर्लंड ऑफ गोटलॅंड यांमध्ये उभारण्यात आल्या.
उच्च दाब एकदिश विद्युत् प्रवाह प्रेषणाचे प्रकार :
(१) एकध्रुवीय जोड (मोनोपोलर लिंक) : ही पद्धत आ. १ मध्ये दाखविण्यात आली आहे. या पद्धतीमध्ये एक संवाहक तार असते आणि परतावा मार्ग हा भूमार्ग किंवा समुद्रामार्गे जातो. हे
आकृतीमध्ये तुटक रेषांनी दाखविले आहे. याऐवजी धातूची संवाहक तारही वापरण्यात येते. यामुळे विश्वासार्हता वाढली तरी खर्चही वाढतो. काही ठिकाणी [HVDC light] एच. व्ही. डी. सी. लाईट पद्धतीमध्ये केबल वापरण्यात येते. एकध्रुवीय जोड पद्धतीमध्ये संवाहक तारेचा भार बहुतकरून ऋण असतो.
(२)द्विध्रुवीय जोड (बायपोलर लिंक) : आकृती २ मध्ये दाखविण्यात आल्याप्रमाणे या पद्धतीमध्ये दोन संवाहक तारा असतात. एक संवाहक तार धन भार असलेली तर दुसरी संवाहक तार ऋण भार असलेली असते. प्रत्येक टोकाला समान निर्धारित मूल्य असलेले दोन परिवर्तक जोडलेले असतात. एकदिश विद्युत् प्रवाहाच्या[डी.सी.] बाजूला ते एकसरीत [सिरीजमध्ये] जोडलेले असतात आणि प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाह मांडणीच्या [ए.सी.] बाजूला ते समांतर [पॅरेललमध्ये] जोडलेले असतात. दोन परिवर्तकामधील जोडबिंदू [जंक्शन] जमिनीला जोडलेले असतात. द्विध्रुवीय जोड यामध्ये एक ध्रुव धन तर दुसरा ध्रुव ऋण असतो. सामान्य स्थितीमध्ये दोन्ही ध्रुवांमधून एकसारखा वीज प्रवाह वाहतो आणि भूयोगातून विद्युत् प्रवाह वाहत नाही.
(३)समध्रुवी जोड (होमोपोलर लिंक) : ही पद्धत आकृती ३ मध्ये दाखविण्यात आली आहे. यामध्ये दोन किंवा जास्त एकच भार असलेल्या संवाहक तारा असतात. सहसा ऋण भार
असलेल्या संवाहक तारा वापरण्यात येतात. या पद्धतीमध्ये धातूच्या संवाहक तारेचा परतावा असतो.
उच्च दाब एकदिश विद्युत् प्रवाह प्रेषण पद्धतीचे घटक :
परिवर्तक [कन्व्हर्टर] : एच. व्ही. डी. सी. यंत्रणेच्या दोन्ही बाजूला दोन परिवर्तक असतात. पूर्वी पाऱ्याच्या प्रज्योतीवर चालणारे परिवर्तक वापरले जात. परंतु आता जास्त कार्यक्षमता असलेले व देखभालीचा खर्च कमी येणारे, सिलिकॉन नियंत्रित एकदिशकारक किंवा थायरिस्टर असलेले परिवर्तक वापरतात. आधुनिक यंत्रणेमध्ये जी. टी. ओ.[G.T.O.] किंवा आय. जी. बी. टी. [इन्सुलेटेड गेट बायपोलर ट्रँझिस्टर] असलेले परिवर्तक असतात. दोन्ही बाजूंचे परिवर्तक ‘प्रत्यावर्ती ते एकदिश’ आणि ‘एकदिश ते प्रत्यावर्ती’ विद्युत् प्रवाहामध्ये रूपांतर करतात. दोन्ही परिवर्तक दोन बाजूंच्या रोहित्रांना जोडलेले असतात.
परिवर्तक रोहित्र : एच. व्ही. डी. सी. यंत्रणेच्या दोन्ही बाजूंना परिवर्तक आणि प्रत्यावर्ती यंत्रणे [ए. सी.] च्यामध्ये रोहित्र असतात. केवळ प्रत्यावर्ती यंत्रणेमध्ये असणाऱ्या रोहित्रांपेक्षा या रोहित्रांची एकदिश विद्युत् दाबाच्या अध्यारोपणामुळे रचना थोडी वेगळी असते. या रोहित्राचे निरोधन (इन्सुलेशन) ए. सी. दाब, क्षणिक उच्च ए. सी. दाब, एकदिश विद्युत् दाबाचे अध्यारोपण आणि धन व ऋण भारांतील बदल या सर्वांत तग धरून राहिले पाहिजेत.
गाळण्या [फिल्टर] : परिवर्तकातील थायरिस्टर किंवा आय. जी. बी. टी. सारख्या इलेक्ट्रॉनीय स्वीचच्या वापरामुळे विद्युत् प्रवाहात कायम टिकणारे दोलायमान हेलकावे [हार्मोनिक्स] तयार होतात. यापासून होणारे अपाय म्हणजे उष्णतेमुळे यंत्रणेमध्ये दोष निर्माण होऊ शकतो किंवा खूप जास्त उष्णता निर्माण होऊन उपकरण जळू शकते. बहुतांशी धारित्र(कपॅसिटर) असलेल्या गाळण्यांमुळे दोलायमान हेलकावे त्यामधून वाहतात आणि उपकरण किंवा यंत्रणा वाचू शकते.
प्रतिगामी शक्तीच्या पूर्ततेसाठी समांतर धारित्र : दोन्ही बाजूंच्या परिवर्तकाच्या वापरामुळे प्रतिगामी शक्ती वापरली जाते. त्यामुळे प्रतिगामी शक्तीची गरज भासते. एकदिश पद्धतीमध्ये प्रतिगामी शक्ती निर्माण होत नाही. त्यामुळे प्रतिगामी शक्तीच्या निर्मितीसाठी धारित्राची समांतर जोडणी एच. व्ही. डी. सी. यंत्रणेच्या दोन्ही बाजूंना केलेली असते.
रिअॅक्टर : परिवर्तक स्थानकाच्या प्रत्येक ध्रुवाला खूप मोठ्या क्षमतेचे रिअॅक्टर एकसरीत [सिरीजमध्ये] जोडलेले असतात. हे रिअॅक्टर एकदिश विद्युत् प्रवाह एकसारखा स्थिर ठेवण्यास मदत करतात.
इलेक्ट्रोड : बहुतांशी एकदिश विद्युत् प्रवाह जोडण्यांमध्ये भूमार्ग हा निर्विद्युत संवाहक म्हणून वापरला जातो. विद्युत् प्रवाह भूमार्गापर्यंत पोहोचविण्यासाठी मोठ्या क्षमतेचा जास्त पृष्ठभागाचा संवाहक लागतो. या संवाहाकास इलेक्ट्रोड असे संबोधले जाते. काही ठिकाणी भूमार्गाऐवजी धातूची तारही संवाहक म्हणून वापरली जाते.
एकदिश केबल : एकदिश विद्युत् प्रवाहाचे प्रेषण करण्यासाठी हवेतून जाणाऱ्या संवाहक तारा किंवा जमिनीतून टाकलेली केबल उपयोगात आणतात.
उच्च दाब एकदिश विद्युत् प्रवाह प्रेषणाचे प्रत्यावर्ती त्रिकला (थ्री-फेज) प्रेषण पद्धतीच्या तुलनेतील फायदे :
- प्रत्यावर्ती त्रिकला प्रेषण पद्धतीच्या तुलनेत एच. व्ही. डी. सी. द्विध्रुवीय जोडातील प्रत्येक तारेतून जास्त विद्युत् हस्तांतरित होते.
- कमी प्रमाणात निरोधकांची [२/३] गरज भासते.
- कमी प्रमाणातील संवाहक तारा,निरोधक आणि स्विचिंग केंद्रामुळे मनोऱ्याची रचना सोपी असते आणि ते वजनाने हलके असतात.
- प्रत्यावर्ती त्रिकला किंवा एक-कला पद्धतीमध्ये प्रतिगामी शक्ती [रिअॅक्टिव्ह पॉवर] असून ती अकार्यकारी शक्ती असते व तिच्यापासून यांत्रिक शक्ती मिळत नाही. या प्रतिगामी शक्तीचे व्यवस्थापन प्रत्यावर्ती पद्धतीमध्ये सतत करावे लागते आणि या पद्धती बऱ्याच खर्चिक असतात. एच. व्ही. डी. सी. प्रेषणासाठी प्रतिगामी शक्तीची गरज लागत नसल्यामुळे हे व्यवस्थापन करावे लागत नाही आणि हा खर्चही टळतो. परंतु दोन्ही बाजूंच्या फक्त परिवर्तकांसाठी प्रतिगामी शक्तीची गरज लागते.
- लांब पल्ल्यासाठी एच. व्ही. डी. सी. प्रेषण आर्थिक दृष्ट्या जास्त फायद्याचे ठरते.
- एच. व्ही. डी. सी. प्रेषणाची विश्वासार्हता प्रत्यावर्ती त्रिकला पद्धतीपेक्षा जास्त असते.
संदर्भ :
- Kamakshaiah, S.; Kamaraju, V. HVDC Transmission, McGraw Hill Education (India) Private Limited.
- Kundur, Prabha Power System Stability and Control, Mc Graw Hill.
- Padiyar, K. R. HVDC Power Transmission Systems, New Age International Publishers.
समीक्षक – उज्ज्वला माटे
