एखाद्या प्रदेशाच्या दुर्गम भागातील लोकसंख्या कमी असते व उद्योगधंदेही अशा भागात सहसा नसतात. त्यामुळे विजेची मागणी अल्प प्रमाणात असते. अशा भागात तेथील निवासी जनसमुदायाला वीज पुरवठ्यासाठी प्रस्थापित पद्धतीने दुय्यम वितरण यंत्रणा स्थापित करणे खर्चाचे होते आणि त्यातून मिळणारा अत्यल्प महसूल याचे गणित जमत नाही. तेथील नागरिकांना एकल तार भूप्रत्यागमन वितरण पद्धतीच्या साहाय्याने वीज पुरवठा कमी खर्चात उपलब्ध करून दिला जाऊ शकतो. (प्रस्तुत लेखात एकल तार भूप्रत्यागमन वितरण पद्धतीचा उल्लेख सोयीसाठी एकल तार पद्धती असा केला आहे.)
प्रचलित पद्धतीप्रमाणे उच्च व्होल्टता तारमार्गाच्या तीन तारा खांबांवरील निरोधीच्या वर टाकल्या जातात आणि विद्युत पुरवठा करावयाच्या जागी ४१५ V दुय्यम कुंडल (Secondary Winding) असलेले अवरोहित्र बसवून निम्न व्होल्टता तारमार्गाने वीज पुरवठा केला जातो.
एकल तार पध्दतीची कार्यप्रणाली : एकल तार योजनेसाठी, त्रिकला पद्धतीत ३३ / १९ kV किंवा २२ / १९ kV गुणोत्तराचे विलगन रोहित्र (Isolating Transformer) बसविले जाते. ह्या रोहित्राच्या प्राथमिक कुंडलनास (Primary winding) दोन कला जोडून ३३ किंवा २२ kV दाबाने भारीत केले जाते आणि दुय्यम कुंडलनास १९ kV दाबाने वीज पुरवठा उपलब्ध होतो. दुय्यम कुंडलनातील एक टोक पुनर्योजी (Recloser) मार्फत वीज पुरवठ्यासाठी वापरले जाते आणि दुसरे टोक सुयोग्य पद्धतीने भूसंपर्कित (Earthed) केले जाते. विलगन रोहित्राची क्षमता साधारणतः ३०० kVA एवढी असते. वीज पुरवठ्याच्या जागी १९ kV / २४० – ० – २४० V गुणोत्तराचे अवरोहित्र (Step-down Transformer) बसविले जाते. याच्या प्राथमिक कुंडलनाचे एक टोक रोहित्राच्या सुरक्षेसाठी तडित निवारक (Lightening Arrester) व बाह्य प्रक्षेपी वितळतार (Drop-out Fuse) मार्फत भारीत तारेस जोडले जाते. दुसरे टोक सुयोग्य पद्धतीने भूसंपर्कित केले जाते. यंत्रणा कार्यान्वित झाल्यावर विद्युत प्रवाह या भूसंपर्कित टोकापासून विलगन रोहित्राच्या भूसंपर्कित टोकापर्यंत भूमीतून प्रवाहित होऊन भूमी प्रत्यागमित (Earth Return) होते. अवरोहित्राच्या दुय्यम कुंडलनातील मध्य टोक भूसंपर्कित केले जाते व त्याच्या अन्य दोन टोकास २४० V दाबाचा प्रवाह उपलब्ध होतो. मध्य टोक व बाजूचे कोणतेही एक टोक वापरून एक कला (Single phase) वीज पुरवठा ग्राहकांना पुरविण्यासाठी उपलब्ध होतो. तारमार्ग पुढे वाढवून ज्या ज्या ठिकाणी गरज असेल तेथे अशा तऱ्हेचे अवरोहित्र ठेवून एक कला वीज पुरवठा करता येतो. एकल तार योजनेचा संकल्पनात्मक आराखडा आ. १ मध्ये दाखविला आहे.
एकल तार पध्दतीची वैशिष्ट्ये : (१) केवळ एक तार असल्याने तारमार्गाचे बांधकाम कमी वेळात आणि कमी खर्चात होते. (२) दुर्गम भागात विजेची मागणी आणि त्यातून मिळणारा महसूल मर्यादित असल्याने एक कला विद्युत पुरवठा करून तेथील नागरिकांची सोय होते. (३) काही काळानंतर विजेची मागणी वाढल्यावर खांबांवर काट भुजा (Cross Arm) बसवून, अतिरिक्त तारा टाकून आणि अवरोहित्र बदलून त्रिकला विद्युत पुरवठा करता येतो. (४) ग्रामीण विद्युतीकरण योजनेत याचा मोलाचा वाटा आहे.
एकल तार पध्दतीची निगा : या पद्धतीत अवरोहित्राकडून प्रवाह विलगन रोहित्राकडे भूमी प्रत्यागमन होत असल्याने संबंधित भागातील भू-रोधकता (Earth Resistivity) कमी असणे आवश्यक आहे. जेथे भू-रोधकता जास्त आहे अशा ठिकाणी भूसंपर्क जास्त खोल पातळीवर करणे आवश्यक बनते. संचालनामध्ये प्रत्यागमन प्रवाह भूसंपर्कन उपकरणातून सतत वाहत असल्याने विद्युत प्रस्थाचे (electrode) क्षरण (Corrosion) होत असते. क्षरणाची मात्रा धारेची अँपिअरता, वापरलेला धातू तसेच भूशास्त्रीय गुणधर्म इ. बाबींवर अवलंबून असते. साधारणतः मृदू पोलाद (Mild Steel) धातूची उपकरणे भूसंपर्कनासाठी वापरली जातात. सैद्धांतिक दृष्ट्या मृदू पोलादाचे प्रति वर्ष प्रति अँपिअर ९.१३ किग्रॅ. क्षरण होत असते. वितरण प्रणालीचे आयुष्यमान २५ वर्ष धरले जाते. या बाबी ध्यानात घेऊन भूसंपर्कन उपकरणाचा आकार सुरुवातीलाच वाढवून (Over-rating) घेणे आवश्यक असते.
ह्या पद्धतीत मुख्य त्रिकला यंत्रणेतील केवळ दोन कलांवर (two phases) भार येत असल्याने असमतोल होण्याची शक्यता असते. ते टाळण्यासाठी निरनिराळ्या एकल तार योजनांमध्ये भिन्न भिन्न कला वापरून भार संतुलित करणे आवश्यक असते.
ऑस्ट्रेलियात २००९ मध्ये एकल पद्धतीतील तार तुटून बाजूच्या झाडावर पडली. झाडाच्या मार्फत भूमीतून विद्युत धारा प्रवाहित होऊन भूमी प्रत्यागमन होत राहिले. त्यामुळे झाडा-झुडपांना (Bushfire) आग लागली. हे टाळण्यासाठी एकल पद्धतीतील तारमार्गाचे नियमितपणे निरीक्षण करून आसपासच्या झाडा-झुडपांपासून सुयोग्य अंतर राखणे अत्यावश्यक आहे.
उपयोजन : लॉइड मँडेनो (Lloyd Mandeno) यांनी १९२५ मध्ये न्यूझीलंडमध्ये ग्रामीण विद्युतीकरणासाठी याचा प्रथम वापर केला. न्यूझीलंड, आस्ट्रेलिया, कॅनडा या देशांत मोठ्या प्रमाणात याचा वापर केला गेला. ब्राझील, मोझँबीक, दक्षिण आफ्रिका इ. देशांतसुध्दा ही पद्धत वापरली गेली आहे.
संदर्भ :
• I. P. Da Silva, P. Mugisha, P. Simonis, G. R. Turyahikayo; “The use of Single Wire Earth Return (SWER) as a potential solution to reduce the cost of rural electrification in UGANDA”; Domestic Use of Energy Conference 2001
• Geofrey Bakkabulindi, Izael P. Da Silva, Eriabu Lugujjo, Lennart Söder and Mikael Amelin; “Rural Electrification Practicalities of Using Single Wire Earth Return for Low Cost Grid Extension: The Case of Ntenjeru, Uganda”; https://www.researchgate.net/publication/236953014
• I. O. Momoh*, Y. Jibril, B. Jimoh, A. S. Abubakar, O. Ajayi, A. Abubakar, S. H. Sulaiman, S. S. Yusuf; “Effect of an Optimal Conductor Size Selection Scheme for Single Wire Earth Return Power Distribution Networks for Rural Electrification” Journal of Science Technology and Education 7(3), September, 2019.
• Single-wire earth return – Wikipedia.
समीक्षक : एस. डी. गोखले