विद्युत प्रणालीमध्ये निर्मिती केंद्रापासून पारेषण व वितरण तारमार्गामार्फत ग्राहकापर्यंत विद्युत पुरवठा केला जातो. पारेषण वाहिनीसाठी मनोरे (Tower) उभारले जातात आणि वितरणासाठी खांब (Pole) किंवा भूमिगत केबल टाकली जाते. मनोरे वा खांबांवर निरोधक (Insulator) व त्यास जोडून तारमार्ग टाकला जातो. या तारमार्गासाठी प्रामुख्याने ॲल्युमिनियम व त्याचे मिश्रधातू यांचा वापर होतो.
तारमार्गासाठी ॲल्युमिनियमची निवड : विद्युत वाहकतेबाबत धातूंचे वर्तन चांदी > तांबे > सोने > ॲल्युमिनियम असे दिसून येते. तारमार्गासाठी चांदी व सोन्याचा विचार करणे किमतीच्या दृष्टीने अशक्य आहे. ॲल्युमिनियम आणि तांब्याची तुलना करता ॲल्युमिनियमची वाहकता तांब्याच्या सु. ६१% आणि घनता सु. ३१% असते. त्यामुळे वाहकता व वजन हे गुणोत्तर ॲल्युमिनियमच्या बाबतीत सरस ठरते. तसेच तांब्याची किंमत ॲल्युमिनियमच्या ३-३.५ पट अधिक असते. पारेषण तारमार्गात दोन मनोऱ्यांमधील अंतर (प्रांतर लांबी) ३००-४०० मी. इतकी असते. मनोऱ्याच्या संकल्पनेत (Design) प्रांतर लांबी आणि तारेचे एकक वजन हे अन्य घटकांबरोबर महत्त्वाचे घटक असतात. ॲल्युमिनियमचे वजन तांब्याच्या मानाने कमी असल्याने ॲल्युमिनियम धातूचा प्रामुख्याने वापर तारमार्गासाठी केला जातो. परिणामी मनोऱ्यासाठी लागणाऱ्या पोलादाची आणि पर्यायाने खर्चामध्ये बचत होते.
पोलाद प्रबलित ॲल्युमिनियम वाही (Aluminium Conductor Steel Reinforced- ACSR) : निम्न व्होल्टता वितरण (२४०/४१५ V) प्रणालीमध्ये दोन खांबातील अंतर (प्रांतर लांबी) ५०-६० मी. पर्यंत मर्यादित असते. तेथे पूर्ण ॲल्युमिनियम वाही (All Aluminium Conductor -AAC) तारांचा वापर होतो. पारेषण आणि प्राथमिक वितरणात प्रांतर लांबी जास्त असते, त्यामुळे त्यांतील तारमार्गासाठी पोलाद प्रबलित ॲल्युमिनियम वाही (पोप्रअवा) पद्धतीची तार वापरली जाते. ॲल्युमिनियमचे ताणबल (Tensile Strength) बरेच कमी असते. प्रत्यावर्ती धारा (Alternating Current- AC) प्रणालीत त्वक् परिणामामुळे (Skin Effect) विद्युत प्रवाह हा तारेच्या केंद्रापेक्षा बाह्य आवरणातील तारेमधून जास्त प्रमाणात प्रवाहित होतो. पोलाद प्रबलित ॲल्युमिनियम वाही या प्रकारच्या तारेमध्ये केंद्रस्थानी पोलादाच्या तारा वापरल्या जातात आणि त्यावर ॲल्युमिनियमच्या तारांचे आवरण असते. असे केल्याने वाहीला पोलादामुळे ताणबल मिळते तसेच त्यावरील ॲल्युमिनियमच्या तारा विद्युत प्रवाहासाठी वापरात येतात.
उपयोजनातील दक्षता : तारेतून विद्युत प्रवाह चालू असताना तारेचे तापमान हे वातावरणीय तापमान, विद्युत प्रवाहाचे वहन (ज्यूलचा नियम) आणि सौर ऊर्जा यांमुळे वाढते. त्यातील अंशत: उष्णता ही प्रारण (Radiation) व प्रक्रमण (Convection) यांमुळे वातावरणात मिसळते, तरीही तारेचे तापमान वाढते. पोलाद प्रबलित ॲल्युमिनियम वाही तारेतील ॲल्युमिनियम तारा ह्या दृढ कर्षित (Hard drawn) पद्धतीने तयार केल्या असल्याने ९३० से. च्या तापमानाला तारेचे अनुशीतन (Annealing) होते आणि शक्तीचा ऱ्हास होतो. हे टाळण्यासाठी पोलाद प्रबलित ॲल्युमिनियम वाहीतून विद्युत प्रवाह वाहत असताना त्याचे तापमान ७५० से. पेक्षा अधिक न होण्याची दक्षता घ्यावी लागते.
तापमान वाढले असता तारेतील झोळ (Sag) वाढतो. झोळ वाढला की, तार व भूमी यांतील अंतर कमी होते. साधारणत: दोन खांब / मनोरा याच्या मधोमध झोळ जास्त असतो, त्यामुळे तेथे तार व भूमी यातील अंतर कमीत कमी असते. केंद्रिय विद्युत प्राधिकरणाच्या विनियमानुसार (Central Electricity Authority – CEA Measures Related to Safety and Electric Supply Regulations, 2010) प्रणालीच्या व्होल्टता पातळीप्रमाणे तार व भूमी यांत किमान अंतर राखणे अनिवार्य असते. हे सुरक्षेच्या दृष्टीने योग्य आहे. विहित अंतर न ठेवल्यास प्राणघातक अपघात होऊ शकतात. याचा परिणाम म्हणजे तारेतून वाहणाऱ्या प्रवाहावर मर्यादा येतात.
विद्युत तेजोवलयाचा प्रभाव : प्रत्येक व्होल्टता पातळीनुसार विद्युत तेजोवलयाच्या (corona) दृष्टीने वाहीचा किमान छेद आकार ठरविला जातो. उदा., २२० kV वाहिनीच्या बाबतीत समुद्रसपाटीला वाहीचा किमान आकार ३०० चौमिमी. असावा लागतो. ३४५ kV व त्यापेक्षा अधिक विद्युत दाब असलेल्या पारेषण वाहिन्यांचे बाबतीत विद्युत तेजोवलयामुळे होणाऱ्या हानी व अन्य बाबींचा विचार करून प्रत्येक कलेला (Phase) एकल वाहकाचे ऐवजी दोन, तीन, चार गुच्छित (Bunched) वाहक वापरतात.
उच्च तापमान निम्न झोळ तारा (High Temperature Low Sag- HTLS) : अनेक शहरांमध्ये विजेची मागणी वाढत गेल्याने पूर्वी बसविलेल्या पोप्रअवा तारा अतिभारित होतात. त्याठिकाणी जास्त क्षमतेचा नवीन तारमार्ग टाकण्यासाठी मार्गाधिकार (Right Of Way – ROW) शहरीकरणाने मिळणे दुरापास्त होते. अशा स्थितीत नवीन प्रकारच्या तारांमुळे मात करता येते. या नवीन प्रकाराला उच्च तापमान निम्न झोळ (उतानिझो) तारा असे म्हणतात. या प्रकारामध्ये ॲल्युमिनियममध्ये काही मिश्रधातू मिसळले जातात. या पद्धतीत तारा अनुशीतन पद्धतीने तयार केल्या जातात आणि केंद्रस्थानी अधिकतम शक्तीच्या पोलाद तारांचा वापर होतो. त्यायोगे तारेचे तापमान २००-२५०० से. पर्यंत वाढले, तरी तारेचा झोळ कमी राहतो. त्यामुळे तार व भूमी यातील अंतर सुरक्षित राहून तारेतून अधिक विद्युत प्रवाह जाऊ शकतो. उच्च तापमान निम्न झोळ या समूहात अनेक तार प्रकार येतात. खालील तक्त्यामध्ये पोलाद प्रबलित ॲल्युमिनियम वाही (५२० चौ. मि.मि.- MOOSE Conductor) आणि त्यासाेबत तुलना करण्यायोग्य उच्च तापमान निम्न झोळ समूहातील तारा यांचे अधिकतम अनुज्ञेय तापमान व अधिकतम प्रवाह वहन क्षमता (अँपिअर) दिलेली आहे.
सदर तुलना करतेवेळी पुढील प्रचल (parameters) गृहीत धरले आहेत : वातावरणीय तापमान : ४५० से.; सौर प्रारण (Solar Radiation) : १०४५ वॅट / चौमी.; पवन वेग (Wind speed) : ०.५६ मी. / से.; अवशोषण गुणांक (Absorption coefficient): ०. ८ आणि उत्सर्जकता गुणांक (Emissivity coefficient): ०.४५ .
|
अ.क्र. |
वाहक/तार प्रकार |
अधिकतम तापमान (० से) |
अधिकतम वहन क्षमता (अँपिअर) |
| १ | पोलाद प्रबलित ॲल्युमिनियम वाही (Aluminium Conductor Steel Reinforced, ACSR) | ७५ | ६२० |
| २ | ॲल्युमिनियम-५९ (Al-59) | ९५ | ९८७ |
| ३ | स्टील प्रबलित ऊष्मीय मिश्रधातू वाही (Thermal Alloy Conductor Steel Reinforced, TACSR) | १५० | १४३० |
| ४ | संमिश्र अंतरकीय ॲल्युमिनियम वाही (Aluminium Conductor Composite Core, ACCC) | १८० | १८६६ |
| ५ | अति ऊष्मीय इन्वर (संमिश्र प्रकार = Fe +Ni) प्रबलित ॲल्युमिनियम वाही (Super Thermal Aluminium Conductor Invar Reinforced, STACIR) | २१० | १६४९ |
|
६ |
स्टील आधारित ॲल्युमिनियम वाही
(Aluminium Conductor Steel Supported, ACSS) |
२५० | २०१८ |
उपयुक्तता : अनेक जुन्या वाहिनींचा पोलाद प्रबलित ॲल्युमिनियम वाही बदलून त्याजागी उच्च तापमान निम्न झोळ वाही वापरून वाहिनीची क्षमता वाढवली आहे. आंध्र प्रदेशात सामलकोट ते वेमागिरी ४०० kV वाहिनीचा पोलाद प्रबलित ॲल्युमिनियम वाही ऐवजी TACSR बसवून त्याची वहन क्षमता ५०० मेगा वॅट हून ८०० मेगावॅट इतकी करण्यात आली. गुजरातमध्ये गोंडाळ ते हादमताला ६६ kV वाहिनीचा पोलाद प्रबलित ॲल्युमिनियम वाही बदलून त्याजागी TACSR वाही बसवून क्षमता २२ मेगावॅट वरून ३८ मेगावॅटपर्यंत वाढवण्यात आली.
तडित संरक्षक योजना : पारेषण वाहिन्यांवर तडितापासून संरक्षण करण्यासाठी, मनोऱ्यावर सर्वांत वर जस्ताचा थर दिलेली पोलादी पीळदार/वेटोळ्या (Galvanized Steel Stranded) तारेची भूसंपर्क तार (Earth Wire) म्हणून संपूर्ण वाहिनीमध्ये तरतूद केली जाते.
पहा : विद्युत ग्रिड, विद्युत तेजोवलय, पारेषण वाहिनीचे तडित संरक्षण.
संदर्भ :
- Central Electricity Authority; New Delhi Guidelines For Rationalised Use Of High Performance Conductors Feb. 2019.
- International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland; Overhead electrical conductors – Calculation methods for stranded bare conductors IEC 1597: 1995.
- Kothari, D.P. and I.J. Nagrath (Book) Modern Power System Analysis, Tata McGraw Hill, New Delhi, 1980.
समीक्षक : एस. एम. बाकरे
