एडिसन हे एकदिश प्रवाह (एप्र – Direct Current) प्रणालीचे तर टेस्ला हे प्रत्यावर्ती प्रवाहाचे (प्रप्र – Alternating Current) पुरस्कर्ते होते. विद्युत प्रणालीमध्ये रोहित्राच्या मदतीने विद्युत दाब कमी-जास्त करण्याच्या सुविधेमुळे टेस्लाच्या प्रत्यावर्ती प्रवाह प्रणालीचा मोठ्या प्रमाणात जगभर प्रसार झाला. मात्र विसाव्या शतकाच्या मध्यानंतर एकदिश प्रवाह प्रणाली काही वैशिष्ट्यांमुळे जगाच्या ऊर्जा नकाशावर (Power map) दिसू लागली.
विद्युत निर्मिती प्रकल्पांच्या जागा शहरांपासून वा औद्योगिक क्षेत्रांपासून (जेथे मागणी जास्त असते) दूर असतात. परिणामी निर्मिती केंद्रापासून ते भार केंद्रांपर्यंत उच्च विद्युत दाबाच्या पारेषण वाहिन्यांमार्फत उपकेंद्रामध्ये (Substation) वीज पोहोचविली जाते.
या ठिकाणी पारेषण – उच्च व्होल्टता एकदिश प्रवाह (High Voltage Direct Current-HVDC) याचा उल्लेख ‘एप्र’ असा केला आहे आणि उच्च व्होल्टता प्रत्यावर्ती प्रवाह ( High Voltage Alternating Current-HVAC) याचा उल्लेख ‘प्रप्र’ असा केला आहे.
प्रत्यावर्ती प्रवाह प्रणाली : आ. १.१ मध्ये प्रप्र वाहिनी, त्याच्या दोन्ही बाजूस असलेली उपकेंद्रे आणि वाहिनीचा मनोरा दाखविला आहे. उपकेंद्रामध्ये निर्मिती केंद्राच्या बाजूस विद्युत दाब वाढविण्यासाठी आरोहित्र आणि दुसऱ्या बाजूस उचित विद्युत दाब मिळविण्यासाठी अवरोहित्राची तरतूद केली जाते. दोन्ही बाजूस रोहित्राशिवाय परिपथ वियोजक (Circuit Breaker), तडित निवारक (Lightening Arrester), धारा रोहित्र (Current Transformer) इ. उपकरणे असतात.
पारेषण त्रिकला (three phase) असल्याने मनोऱ्यावर प्रति वाहिनी तीन तारा असतात. सर्वसाधारणत: प्रणालीचे स्थायित्व (Stability) आणि विद्युत दाबात होणारी वृद्धी (Ferranti Effect) ध्यानात घेऊन, एका टप्प्यात वाहिनीची लांबी ५०० किमी.पेक्षा अधिक नसते. अपेक्षित अंतर त्याहून जास्त असल्यास त्यामध्ये उपकेंद्राची तरतूद केली जाते. प्रप्र प्रणालीत विद्युत प्रवाह हा सक्रिय व विक्रियाशील शक्तीच्या (Reactive Power) प्रमाणात असतो. विद्युत हानी ही धाराच्या वर्गाच्या प्रमाणात [(धारा)वर्ग x विद्युत रोध] असते.
एकदिश प्रवाह प्रणाली : आ. १.२ मध्ये एप्र वाहिनी, त्याच्या दोन्ही बाजूस असलेली परिवर्तक केंद्रे (Converter Station) आणि वाहिनीचा मनोरा दाखविला आहे. येथे प्रप्र चे एप्र प्रणालीत रूपांतर करण्यासाठी परिवर्तक केंद्रे स्थापित केली जातात.
परिवर्तक केंद्रात, परिवर्तक रोहित्राशिवाय प्रप्र उपकेंद्रात असलेली उपकरणे असतात. त्याशिवाय एकदिशकारक (Thyristor) संचाचा कक्ष असतो. या कक्षात प्रप्र चे एप्र मध्ये रूपांतर होते. संचालनात थायरिस्टरचे तापमान मर्यादित ठेवावे लागते. त्यासाठी विशुद्ध पाणी कायमस्वरूपी खेळते ठेवून सुयोग्य तापमान राखले जाते. या रूपांतर प्रक्रियेत विद्युत हरात्मकतेची/गुणितकंपनांची (Harmonics) निर्मिती होते. आंतरराष्ट्रीय मानकाप्रमाणे (IEEE Standard 519-2014) ही कंपने मर्यादित ठेवावी लागतात, त्यासाठी हरात्मक छानकांची (Harmonic Filter) तरतूद करावी लागते. प्रप्र चे एप्र मध्ये रूपांतर होण्याच्या प्रक्रियेत, विक्रियाशील शक्तीची (Reactive Power) गरज असते. तिचे प्रमाण साधारणत: सक्रिय शक्तीच्या ४०—५० % असते. या विक्रियाशील शक्तीची परिवर्तक केंद्रात तजवीज करावी लागते. ही सर्व अतिरिक्त उपकरणे आणि त्याच्या नियंत्रणाच्या प्रणालीमुळे (Control System) परिवर्तक केंद्राचा खर्च वाढतो.
एप्र वाहिनीच्या मनोऱ्यावर दोन तारा असलेल्या प्रणालीस द्विध्रुवीय जोड (Bipolar Link) – एक तार धन भार असलेली तर दुसरी तार ऋण भार असलेली असते. काही प्रणालींत केवळ एकध्रुवीय जोड (Monopolar Link) असतो, म्हणजेच एक तार असते आणि परतावा मार्ग हा भूमार्ग किंवा समुद्रामार्गे जातो. एप्र वाहिनीच्या लांबीच्या बाबतीत काही मर्यादा नसते. एका टप्प्यात १५०० किमी. किंवा त्याहून अधिक अंतर असलेल्या एप्र वाहिनी अस्तित्वात आहेत. एप्र प्रणालीत विद्युत प्रवाह हा केवळ सक्रिय शक्तीमुळे असतो, त्यामुळे विद्युत हानी ही प्रप्र प्रणालीपेक्षा कमी असते.
प्रप्र आणि एप्र प्रणालीचा खर्च : आ. १.३ मध्ये प्रप्र आणि एप्र प्रणालीचा खर्च तीन प्रमुख मुद्द्यांनी दाखविला आहे : उपकरणांचा खर्च, वाहिनीचा खर्च आणि विद्युत हानीचे भांडवली मूल्य. वर उल्लेख केल्या प्रमाणे एप्र प्रणालीत उपकरणावर खर्च जास्त असतो. वाहिनीच्या बाबतीत एप्र प्रणालीत तारांची संख्या केवळ दोन तसेच एका टप्प्यात हजारो किमी. जाण्याची क्षमता असल्याने प्रप्र प्रणालीपेक्षा खर्च बराच कमी होतो. विद्युत हानी ही प्रवाहावर अवलंबून असते. एप्र प्रणालीत विद्युत प्रवाह हा केवळ सक्रिय शक्तीमुळे असतो, त्यामुळे विद्युत हानी ही प्रप्र प्रणालीपेक्षा कमी असते. या तिन्ही मुद्द्यांमुळे होणारा एकत्रित खर्च दाखविला आहे. यावरून एक मुद्दा स्पष्ट होतो की विशिष्ट अंतरापर्यंत – सीमांत अंतर – प्रप्र प्रणाली किफायतशीर ठरते तर अंतर जास्त असल्यास आर्थिक दृष्ट्या एप्र प्रणाली हा पर्याय उचित दिसतो. साधारणत: सीमांत अंतर ६०० – ७०० किमी.च्या पल्ल्यात येते. त्यामुळे पारेषण अंतर, सीमांत अंतरापेक्षा अधिक असताना एप्र पर्यायाचा प्राधान्याने विचार होतो.
पहा : उच्च दाब एकदिश विद्युत प्रवाह प्रेषण, पारेषण : प्रत्यावर्ती प्रवाह किंवा एकदिश प्रवाह — तांत्रिक अवलोकन.
संदर्भ :
• Arrillaga, J.; Arrillaga, Jos High Voltage Direct Current Transmission, The Institute of Electrical Engineers, London, 1998.
• IEEE Standard-519 : Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems, The Institute of Electrical Engineers, London, 1998.
• Kimbark, E. W. Direct Current Transmission, Vol. 1 Wiley-Blackwell, 1971.
• Padiyar, K. R. HVDC Power Transmission System (e- Book).
समीक्षक : गीतांजली वैद्य
