प्रत्यावर्ती धारा प्रणालीत बहुतेक सर्व उपकरणांना कार्य करण्यासाठी सक्रिय शक्तीबरोबरच प्रतिक्रिय शक्तीची आवश्यकता असते. उदा., रोहित्राचा विचार केल्यास त्याच्या कार्यासाठी त्यातील क्रोडात चुंबकीय क्षेत्र निर्माण करावे लागते, त्यासाठी प्रतिक्रीय शक्तीची गरज लागते. तापदिप्त दिवा किंवा विद्युत शेगडी अशा प्रकारच्या शुद्ध रोधी उपकरणांना प्रतिक्रिय शक्तीची गरज नसते.
रोधी उपकरणात वाहत असलेली विद्युत धारा व त्यावरील व्होल्टता यांचे सदिश आलेखन केले असता त्या दोन्हींमध्ये कोनाचा फरक नसतो. मात्र अन्य उपकरणाचे बाबतीत विद्युत धारा व त्याचे वरील व्होल्टता यांच्या सदिशात कोनाचा फरक असतो.
धारित्रासारख्या (Capacitor) उपकरणाबाबतीत विद्युत धारेचा सदिश, व्होल्टतेच्या सदिशापुढे (धन फरक) असतो. त्यामुळे या परिस्थितीत प्रतिक्रिय शक्ती निर्माण झाली असे समजले जाते. तर प्रतिकारी (Reactor) किंवा रोहित्राच्या बाबतीत हा फरक ऋण असतो तेथे प्रतिक्रिय शक्तीचे शोषण किंवा ग्रहण केले जाते असे मानतात.
सक्रिय शक्ती निर्माण करण्यासाठी विद्युत जनित्राची गरज असते. प्रतिक्रिय शक्तीसुद्धा जनित्रातून निर्माण होऊ शकते. परंतु विद्युत धारा ही सक्रिय व प्रतिक्रिय शक्तीच्या प्रमाणात असते. विद्युत हानी ही धाराच्या वर्गाच्या प्रमाणात [(धारा)वर्ग x विद्युत रोध] असते. प्रतिक्रिय शक्तीचे वहन शक्य तितके कमी केल्यास विद्युत हानी कमी होऊ शकते. अशा परिस्थितीत प्रतिक्रिय शक्ती धारित्रासारख्या उपकरणाने स्थानिक पातळीवर निर्माण होऊ शकते.
विद्युत उपकेंद्रात किंवा विद्युत ग्राहकाच्या संरचनेतील विद्युत दाब (व्होल्टता) प्रमाणित पातळीवर राखण्यास प्रतिक्रीय शक्तीची परिपूर्ती हा महत्त्वाचा घटक असतो. पर्याप्त प्रमाणात प्रतिक्रिय शक्ती उपलब्ध झाल्यास व्होल्टता योग्य पातळीवर असते. प्रतिक्रिय शक्ती आवश्यकतेपेक्षा कमी असल्यास व्होल्टता निर्धारित पातळीपेक्षा कमी असते. त्याउलट आवश्यकतेपेक्षा जास्त असल्यास व्होल्टता आवश्यक पातळीपेक्षा जास्त असते. उपकरणाच्या सुयोग्य संचालनासाठी व्होल्टता निर्धारित पातळीवर ठेवणे अनिवार्य असते.
धारित्र, अल्प प्रमाणात भार वाहणाऱ्या पारेषण वाहिन्या, केबल इ. प्रतिक्रिय शक्तीची निर्मिती करतात; तर प्रतिकारी, रोहित्र, भारीत पारेषण वाहिन्या प्रतिक्रीय शक्तीचे ग्रहण करतात. विद्युत जनित्रे, फॅक्ट (Flexible AC Transmission) उपकरणे तत्कालीन परिस्थितीनुसार निर्मिती वा ग्रहण दोन्ही करू शकतात.
विद्युत वितरण व पारेषण क्षेत्रात प्रतिक्रिय शक्तीचे विशेष स्थान आहे.
सक्रिय शक्ती व प्रतिक्रिय शक्ती यांच्या सदिश बेरजेने आभासी शक्ती मिळते. सक्रिय शक्ती व आभासी शक्ती यांच्या गुणोत्तरास शक्ती गुणांक (Power factor) म्हणतात.
रोधी उपकरणाचा शक्ती गुणांक एक असतो व केवळ प्रतिक्रीय शक्तीच वापरणाऱ्या उपकरणांचा शक्ती गुणांक शून्य असतो. अन्य उपकरणांचे बाबतीत जितका प्रतिक्रिय शक्तीचा वापर जास्त तितका शक्ती गुणांक १ पेक्षा कमी होत जातो. बऱ्याच औद्योगिक ग्राहकांच्या विद्युत भारात प्रतिक्रिय शक्तीचा मोठा वाटा असतो. बहुतेक सर्व विद्युत वितरण संस्था प्रतिक्रिय शक्तीच्या वापरावर बंधने घालतात. साधारणत: शक्ती गुणांक ०.९५ पेक्षा कमी असल्यास सदर ग्राहकाचे देयकात दंड आकारला जातो व ज्यांचा गुणांक ०.९५ – १.० दरम्यान असेल त्यांच्या देयकात प्रोत्साहनपर रक्कम दिली जाते. याचा लाभ घेण्यासाठी, शक्ती गुणांक मर्यादित ठेवण्यासाठी विद्युत संरचनेत योग्य क्षमतेचे धारित्र वापरले जाते. धारित्राच्या वापराने प्रतिक्रिय शक्ती स्थानिक पातळीवरून पुरवली जाते व विद्युत पुरवठा यंत्रणेतून घेतली जाणारी प्रतिक्रिय शक्ती कमी होते. परिणामत: ग्राहकाच्या दृष्टीने व्होल्टता सुधारते आणि वितरण संस्थेच्या दृष्टीने विद्युत हानीचे प्रमाण कमी होते.
उच्च व्होल्टता पारेषण प्रणालीमध्ये वाहिनीच्या दोन्ही बाजूस व्होल्टता किती असावी याबाबतीत मानके असतात. साधारणत: २२० kV पर्यंतच्या प्रणालीत निर्धारित पातळीच्या + १० % आणि २२० kV पेक्षा अधिक व्होल्टच्या प्रणालीत निर्धारित पातळीच्या + ५ % फरक अनुज्ञेय असतो. या मर्यादेत व्होल्टता राखणे प्रतिक्रिय शक्तीच्या साहाय्याने शक्य होते. पारेषण वाहिनीवर भार नसताना वाहिनी विद्युत भारित केली असता दुसऱ्या बाजूची व्होल्टता पहिल्या बाजूपेक्षा अधिक असते – यालाच फेरांटी परिणाम असे म्हणतात. या परिस्थितीत व्होल्टतातील वृद्धी वाहिनीच्या रचनेवर व लांबीवर अवलंबून असते. ही वृद्धी अनुज्ञेय पातळीहून अधिक असल्यास, पार्श्वपथ प्रतिकारी (Shunt Reactor) हे उपकरण दुसऱ्या बाजूस बसवून व्होल्टता मर्यादित ठेवता येते. पार्श्वपथ प्रतिकारी प्रतिक्रिय शक्तीचे ग्रहण करते. पारेषण वाहिनीअतिरिक्त भार वाहत असताना दुसऱ्या बाजूची व्होल्टता कमी होते. तिच्यात सुधारणा करण्यासाठी दुसऱ्या बाजूस पार्श्वपथ धारित्र (Shunt Capacitor) बसवून व्होल्टता सुधारता येते. भारीत पारेषण वाहिनीची भार वहन क्षमता श्रेणी धारित्र (Series Capacitor) बसवून वाढविता येते.
विद्युत ग्राहकांना गुणवत्तापूर्वक विद्युत पुरवठा करण्यासाठी ज्याप्रमाणे सक्रिय शक्तीचे बाबतीत पूर्ण नियोजन केले जाते. तसेच नियोजन प्रतिक्रिय शक्तीच्या बाबतीतही करणे अनिवार्य आहे. विद्युत हानी मर्यादित राखणे, व्होल्टता प्रमाणित पातळीवर राखणे याशिवाय विद्युत ग्रिडची स्थिरता राखण्याचे कार्य प्रतिक्रिय शक्तीसंबंधित उपकरणांच्या वापराने साध्य होते.
पहा : फॅक्ट.
संदर्भ :
- Central Electricity Authority, Manual on Transmission Planning Criteria New Delhi, January 2013.
- Kothari, D.P.; Nagrath, I. J. Modern Power System Analysis, Tata McGraw Hill, New Delhi, 1980.
- Maharashtra Electricity Regulatory Commission, Mumbai Order in case no. 195 of 2017 & 203 of 2017.
- Stevenson, William D. Elements of Power System Analysis McGraw-Hill Book Company, 1982.
समीक्षक : उज्ज्वला माटे