प्रेषणमार्गांची कार्यपद्धती योग्य रीतीने चालू आहे का हे ठरविण्यासाठी दोन निकष आहेत : (अ) कार्यक्षमता ( efficiency) आणि (ब) विद्युत् दाब नियमन. (Voltage regulation).
(अ) कार्यक्षमता : ग्रहण केंद्राकडे ( Receiving station) पोहोचवलेली विद्युत् शक्ती आणि प्रेषणमार्गाला उत्पादन केंद्रातून पुरवलेली विद्युत् शक्ती यांचे गुणोत्तर म्हणजे प्रेषणमार्गांची कार्यक्षमता होय. ही कार्यक्षमता १०० ने गुणून टक्केवारीत सांगितली जाते. ती ९५ % पर्यंत असू शकते. वाटेत होणाऱ्या विद्युत् शक्तीचा व्यय ( loss) वाढल्यास ही कार्यक्षमता कमी होते. त्यामुळे हा व्यय कमी करण्यासाठी प्रयत्न करावे लागतात. हा व्यय तीन मार्गांसाठी ३ × प्रवाह वर्ग × मार्गाचा अवरोध इतका असतो.
कार्यक्षमता = [ ३ × दाब (ग्रहण) × प्रवाह (ग्रहण) × शक्तीगुणक ] / [ ३ × दाब (उत्पादन) × प्रवाह (उत्पादन) × शक्तीगुणक ]
किंवा
कार्यक्षमता = [ ३ × दाब (ग्रहण) × प्रवाह (ग्रहण) × शक्तीगुणक ] / [ ३ × दाब (ग्रहण) × प्रवाह (ग्रहण) × शक्तीगुणक + ३ प्रवाह वर्ग × अवरोध ]
यावरून कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी खालील उपाय करता येतात.
(१) विद्युत् दाब वाढविणे : परंतु यासाठी रोहित्र (transformer) आणि निरोधक (Insulators) बदलावे लागतात.
(२) शक्तिगुणक वाढविणे : यासाठी ग्रहणकेंद्रात धारक (capacitor) बसवावे लागतात.
(३) अवरोध कमी करणे : यासाठी वाहकाचा व्यास वाढवितात. परंतु त्यामुळे खर्चात वाढ होते.
(४) विद्युत् प्रवाह हा १०% कमी करता आला तर विद्युत् शक्तीचा अपव्यय १९% कमी होतो. मात्र प्रवाह हा ग्रहण केंद्रामधील विद्युत् भारावर अवलंबून असतो.
(ब) विद्युत् दाब नियमन : ग्रहण केंद्रातील दाब हा तेथील भाराप्रमाणे बदलत असतो. जर उत्पादन केंद्रातील दाब स्थिर ठेवला तर ग्रहण केंद्रातील दाबामधील फरक हा शून्य भार ते पूर्ण भार असा मोजला जाऊन त्याचे गुणात्तर पूर्णभार असलेल्या दाबाशी मोजले जाते. त्याला दाब नियमन असे म्हणतात. यामध्ये शक्तीगुणक हा ठराविक आणि स्थिर असतो.
दाब नियमन = { विद्युत् दाब (ग्रहण) शून्य भार ─ विद्युत् दाब (ग्रहण) पूर्ण भार } / विद्युत् दाब (ग्रहण) पूर्ण भार
टक्केवारीसाठी याला १०० ने गुणले जाते. साधारणपणे दाब नियमन ६% पेक्षा कमी असावे म्हणजे प्रेषणमार्गाची कार्यपद्धती चांगली आहे, असे समजतात. या दोन्ही दाबामधील फरक हा साधारणपणे,
प्रवाह × अवरोध × शक्तीगुणक (cosφ) + प्रवाह × रोधनाचा अवरोध sinφ
अशा समीकरणाने दाखविला जातो. यामध्ये अधिक चिन्ह हे प्रवाह हा दाबाच्या मागे असेल (Lagging) तर वापरावे आणि उणे चिन्ह प्रवाह हा दाबाच्या पुढे (Leading) असे तर वापरावे.
वरील समीकरणावरून लक्षात येईल की, प्रवाह मागे असणाऱ्या भारासाठी नियमन नेहमी अधिकच येईल. याचा अर्थ असा भार वाढला तर दाब कमी होत जाईल.
उलट जर प्रवाह पुढे असणारा भार असेल तर नियमन उणे येऊ शकेल. याचा अर्थ असा भार वाढविला गेला तर ग्रहण केंद्रातील दाब शून्य भार असतानाच्या दाबापेक्षा वाढू शकेल.
नियमनाचे उपाय : कोणताही भार असला तरी नियमन शक्य तितके कमी असावे. म्हणजेच दाब हा सतत एकाच मूल्याचा असावा. यासाठी खालील उपाय केले जातात.
(१) प्रवाह कमी ठेवणे : यामुळे गळती कमी होते. मात्र प्रवाह हा भारावर अवलंबून असतो. त्यात बदल करता येत नाही.
(२) अवरोध कमी करणे : यासाठी मार्गाच्या वाहकाचा व्यास वाढवावा लागतो. या उपायामुळे कार्यक्षमता पण वाढते. परंतु हा उपाय खर्चिक आहे.
(३) रोधनाचा अवरोध कमी करणे : यासाठी मार्गाच्या वाहकाचा व्यास वाढवावा लागतो. या उपायामुळे कार्यक्षमतासुध्दा वाढते. परंतु हा उपाय खर्चिक आहे.
(४) शक्तिगुणक (power factor) बदलणे : जर भाराचा शक्तिगुणक बदलता आला तर cosφ आणि sinφ बदलून नियमन बदलता येते.
(५) उच्च दाब वापरणे : यामुळे गळती ही नगण्य होते आणि नियमन शक्य होते.
सर्वसाधारणपणे ग्रहणकेंद्राच्या समांतर असे स्थिर धारक (static capacitor) बसविले तर बरेच फायदे मिळू शकतात.
१. शक्तीचा सहगुणक बराच वाढतो.
२. प्रेषणमार्गातील प्रवाह कमी होतो.
३. यामुळे मार्गामधील गळती कमी होते.
४. त्यामुळे दाब नियमन अधिक चांगले होते.
५. मार्गामधील शक्तीचा ऱ्हास कमी होतो.
६. त्यामुळे कार्यक्षमता वाढते.
काही वेळेला स्थिर धारकाच्या ऐवजी त्याचा सहगुणक हा आघाडीचा आहे. अशी समकालिक(synchronous) मोटर वापरली जाते. ही मोटर कुठलेही दुसरे यंत्र चालवित नसते. त्यामुळे तिचे कार्य स्थिर धारकासारखेच असते.
एकंदरीत विद्युत मार्गप्रेषणाची कार्य प्रभावितता वाढविण्यासाठी त्याची कार्यक्षमता वाढविणे आणि दाब नियमन करणे हे दोन निकष आहेत. दोन्हीसाठी वाहकाचा व्यास वाढविणे आणि समांतर धारक जोडणे हे उपाय प्रभावी ठरतात.
संदर्भ :
- Stevenson (Jr.) Elements of power system analysis.
समीक्षक – एस. डी. गोखले
