सद्यकालीन विद्युत यंत्रणेत (ग्रिड) विद्युत निर्मिती केंद्रे, उपकेंद्रे परस्परांना उच्च व्होल्टता पारेषण वाहिन्यांनी जोडलेली असतात. तंत्र-आर्थिक (Techno-Economic) दृष्टिकोनातून  ही  बाब आवश्यक आहे. अशा संरचनेत दोन उपकेंद्रांना जोडणाऱ्या  भिन्न मार्गांवरून अनेक वाहिन्या असू शकतात. मात्र त्या वाहिन्यांवरील विद्युत भार भिन्न असू शकतो. वस्तुतः त्यावरील भाराचे वाटप संबंधित वाहिन्यांच्या संरोधाच्या (Impedance) व्यस्त प्रमाणात होत असते. हे वाटप सामान्यपणे बदलता येत नाही.  तसेच निरनिराळ्या उपकेंद्रात व्होल्टता पातळी ही संबंधित पारेषण वाहिनीचे मापदंड (Parameter), त्या वाहिनीवरील भार इत्यादी बाबींवर अवलंबून असते. थोडक्यात म्हणजे प्रत्यावर्ती धारा विद्युत संरचनेत वाहिन्यांवरील भार व उपकेंद्रातील  व्होल्टता पातळी सामान्यपणे इच्छेनुसार बदलता येत नाही. परंतु फॅक्ट  (FACT- Flexible Alternating Current Transmission) पद्धतीतील उपकरणे वापरून वाहिन्यांवरील भार व उपकेंद्रातील  व्होल्टता पातळी तात्काळ नियंत्रित करता येते. त्यामुळेच या पद्धतीला फ्लेक्झिबल एसी ट्रान्समिशन असे म्हणतात.

उच्च व्होल्टता पारेषण प्रणालीच्या संचालनामध्ये प्रतिक्रिय शक्तिचा सिंहाचा वाटा असतो. फॅक्ट  प्रणालीमध्ये प्रामुख्याने धारित्र (Capacitor) – प्रतिक्रिय शक्ती निर्माण करणारे उपकरण,  प्रतिकारी (Reactor) –  प्रतिक्रिय शक्ती शोषण करणारे उपकरण यांची  मांडणी श्रेणी (Series) वा पार्श्वपथ (Shunt or Parallel) पद्धतीने करून अपेक्षित उद्दिष्ट साध्य केले जाते. ही उपकरणे योग्य वेळी व तात्काळ कार्यान्वित करण्यासाठी यांत्रिक पद्धतीच्या स्विचऐवजी इलेक्ट्रॉनी पद्धतीचे स्विच – थायरिस्टर (Thyristor) वापरले जातात. यांत्रिक पद्धतीचा  स्विच चालू-बंद करण्यास लागणारा बराच वेळ तसेच वारंवार होणाऱ्या वापरामुळे होणारी झीज ह्या गोष्टी इलेक्ट्रॉनी  स्विचमुळे टाळता येतात.  थायरिस्टर कार्यान्वित होण्यास लागणार वेळ हा मिलिसेकंदात असतो. १९८८ साली प्रथम  फॅक्ट तंत्रज्ञानाची घोषणा त्याचे  जनक डॉ. एन. जी. हिंगोरानी यांनी केली.

पारेषण प्रणालीच्या संचालनामधील काही अवस्थांमध्ये फॅक्ट प्रणालीची मदत होते. फॅक्ट  प्रणालीमध्ये अनेक प्रकारचे नियंत्रक (Controllers) समाविष्ट होतात. अपेक्षित उद्दिष्टाप्रमाणे भिन्न प्रकारचे नियंत्रक योजले जातात.

पारेषण वाहिनीतून भार वहन होत असतांना वाहीचे (Conductor) तापमान वाढते.  वाहीची कमाल  भार  वहन क्षमता ही वाहीसाठी वापरले  गेलेले धातू तसेच वातावरणीय तापमान यावर अवलंबून असते, ती  तापीय सीमा (Thermal Limit) होय. लांब पारेषण वाहिन्यांवरील भार तापीय सीमेपर्यंत वाढविणे शक्य होत नाही, कारण त्या परिस्थितीत दुसऱ्या बाजूकडील व्होल्टता अनुज्ञेय पातळीपेक्षा कमी होते किंवा प्रणालीची  स्थायित्व (Stability) पातळी ओलांडली जाण्याची शक्यता असते. अशा स्थितीत नियंत्रक – एसव्हीसी (Static Var Compensator – SVC ) बसवून दुसऱ्या बाजूकडील व्होल्टता अनुज्ञेय पातळीवर ठेवता येते, त्यायोगे वाहिनीवरील भार वाढविता येतो. या स्थितीत एसव्हीसीमार्फत प्रतिक्रिय शक्तिचा पुरवठा होतो. पारेषण वाहिनीवरील भार पातळी अतिकमी झाल्यास दुसऱ्या बाजूकडील व्होल्टता अनुज्ञेय पातळीपेक्षा अधिक  होते. या बाबतीत प्रतिक्रिय शक्तिचे एसव्हीसीमार्फत शोषण होऊन व्होल्टता नियंत्रित करता येते. प्रज्योत भट्टी (Arc Furnace) सारखे भार कार्यान्वित केले असता व्होल्टतेमध्ये तात्काळ घट येते, त्याचा अन्य ग्राहकांना उपद्रव न होण्याचे दृष्टीने अशा ग्राहकांनी एसव्हीसी बसविणे आवश्यक असते. एसव्हीसी  पार्श्वपथ (Shunt) पद्धतीने बसविला जातो. भारतात कानपूर, लुधियाना (पंजाब), कंकरोळी (राजस्थान), वानपोव (काश्मीर) येथे विद्युत शक्ती उत्पादक ग्रिडच्या उपकेंद्रांमध्ये एसव्हीसी  बसविलेले आहेत.

दोन किंवा अधिक समांतर पारेषण वहिनींपैकी एखादी वाहिनी अचानक बंद पडल्यास राहिलेल्या वाहिन्या अतिभार होऊ शकतात व / किंवा दुसऱ्या बाजूकडील  व्होल्टतेत घट येते. या बाबतीत नियंत्रक – टीसीएससी (Thyristor Controlled Series Capacitor – TCSC) वापरून कार्यरत राहिलेल्या वाहिन्यांच्या वहन क्षमतेत वृद्धी होते व  दुसऱ्या बाजूकडील व्होल्टतेत सुधारणा होते. प्रणालीच्या स्थायित्व (Stability) पातळीत सुधारणा होते. प्रणालीच्या गरजेनुसार टीसीएससी  परिवर्तनीय स्वरूपात कार्यान्वित होत असते. वाहिनीत  टीसीएससी श्रेणी (Series) पद्धतीने बसविला जातो. टीसीएससीमुळे अतिरिक्त प्रतिक्रिय शक्तिचा पुरवठा होतो त्यामुळे अपेक्षित बदल होतात.  भारतात गोरखपूर, रायपूर व अन्य बऱ्याच उपकेंद्रांत  टीसीएससी  कार्यान्वित आहेत.

मोठ्या औद्योगिक वसाहतीत तसेच जास्त वर्दळ असलेल्या रेल्वे स्थानकात रेल्वेच्या गमनागमनाप्रमाणे  विद्युत भार सतत कमी जास्त होत असतो.  परिणामी व्होल्टता पातळी कमी-जास्त होत असते. बऱ्याच उपकरणांच्या  संचालनास  ही व्होल्टतेतील चढ-उतार योग्य नसते. अशा ठिकाणी नियंत्रक – स्टॅटकॉम (Synchronous Static Compensator -STATCOM) याचा वापर केला जातो. स्टॅटकॉम आवश्यकतेनुसार प्रतिक्रिय शक्ती पुरवठा किंवा शोषण या दोन्ही गोष्टी अत्यल्प वेळात करून व्होल्टता पातळी स्थिर ठेवतो. हा नियंत्रक पार्श्वपथ (Shunt) पद्धतीने बसविला जातो. आंध्र प्रदेशात कुंटा उपकेंद्रात +/- १०० एमव्हीएआर क्षमतेचा स्टॅटकॉम २०१७ मध्ये कार्यान्वित करण्यात आला.

प्रावस्था स्थानच्युत रोहित्र  (Phase Shifting Transformer ) वापरून विद्युत प्रवाहामध्ये इच्छेनुसार बदल करता येतात. यास इलेक्ट्रॉनी  नियंत्रक वापरून विद्युत प्रवाहाचे गतिशील नियमन (Dynamic control) करणे शक्य होते. परिणामी प्रणालीची  स्थायित्व (Stability) पातळी सुधारता येते. या नियंत्रकास टीसीपार (Thyristor Controlled Phase Angle Regulator – TCPAR) म्हणतात. विद्युत यंत्रणेत समांतर वाहिन्यांमधून  चक्राकार (Loop flows) फिरणाऱ्या प्रवाहामुळे अनावश्यक विद्युत हानी होते.  टीसीपारचा वापर चक्राकार फिरणाऱ्या प्रवाहास अटकाव करणे अथवा करार केलेल्या  किंवा इच्छित मार्गावरून जबरदस्तीने प्रवाह वळविण्यात केला जातो.   टीसीपार श्रेणी (Series) व पार्श्वपथ (Shunt) अशा दुहेरी पद्धतीने बसविला जातो.

वर उल्लेखिलेले भिन्न नियंत्रक हे विशिष्ट कार्यासाठी वापरले जातात. ही सर्व कार्ये करण्याची क्षमता असलेला नियंत्रक हा यूपीएफसी (Unified Power Flow Controller – UPFC) होय. या एका नियंत्रकामुळे व्होल्टता पातळी स्थिर राखणे, वाहिनीवरील प्रवाह वहन क्षमता कमी-जास्त करणे, चक्राकार प्रवाहास मर्यादित करणे तसेच या सर्वांचा एकत्रित परिणाम म्हणजे प्रणालीची  स्थायित्व (Stability) पातळी सुधारणे  शक्य होते. यूपीएफसी पार्श्वपथ (Shunt) व  श्रेणी (Series) अशा दुहेरी पद्धतीने बसविला जातो.

आ. पारेषण वाहिनीवरील सक्रिय शक्ती व त्याच्याशी संबंधित मापदंड यांचे समीकरण

 

आकृतीमध्ये पारेषण वाहिनीवरील सक्रिय शक्ती व त्याच्याशी संबंधित मापदंड यांचे समीकरण दाखविले आहे. फॅक्ट  प्रणालीमधील निरनिराळे नियंत्रक वापरून सक्रिय शक्तिमध्ये बदल घडवू शकतो. व्होल्टता पातळीत  एसव्हीसी किंवा  स्टॅटकॉम वापरून बदल होऊ शकतो. पारेषण वाहिनीच्या संरोधात (Impedance) टीसीएससी  वापरून बदल होऊ शकतो. टीसीपारच्या उपयोगाने दोन कोनांमधील फरक बदलता येतो. यूपीएफसी समीकरणाच्या उजव्या बाजूस असलेले प्रत्येक मापदंड बदलू शकतो. अशा तऱ्हेने प्रत्यावर्ती धारा विद्युत संरचनेत फॅक्ट प्रणालीयोगे इच्छित बदल घडविणे शक्य होते. प्रस्तुत लेखात प्रमुख फॅक्ट नियंत्रकांचा आढावा घेतला आहे.

संदर्भ :

  • Hingorani Narain G., Flexible ac transmission IEEE Spectrum April 1993.
  • Hingorani, Narain G., Laszlo Gyugyi, (Book) Understanding FACTS: concepts and technology of flexible AC transmission systems IEEE Press 2000
  • Padiyar K.R. (Book) FACT Controllers in Power Transmission and Distribution New Age International Publishers, New Delhi, 2007
  • Padiyar K.R., Kulkarni, A.M. Flexible AC transmission system: A status review Sadhana December, 1997

समीक्षक – एस. डी. गोखले

प्रतिक्रिया व्यक्त करा

Close Menu
Skip to content