वोल्टेज नियंत्रण और प्रतिक्रियाशील विद्युत् प्रबंधन

वोल्टेज नियंत्रण और प्रतिक्रियाशील विद्युत् प्रबंधन एक सहायक सेवा के दो पहलू हैं जो विद्युत शक्ति संचरण की विश्वसनीयता को सक्षम बनाता है और इन संजाल पर बिजली बाजार को सुविधाजनक बनाता है। इस गतिविधि के दोनों पहलू आपस में जुड़े हुए हैं (एक प्रत्यावर्ती धारा (एसी) संजाल में वोल्टेज परिवर्तन प्रतिक्रियाशील शक्ति के उत्पादन या अवशोषण के माध्यम से प्रभावित होता है), इसलिए इस लेख में वोल्टेज नियंत्रण शब्द का उपयोग मुख्य रूप से इस अनिवार्य रूप से एकल गतिविधि को निर्दिष्ट करने के लिए किया जाएगा, जैसा कि किर्बी एंड हर्स्ट (1997) द्वारा सुझाया गया है। वोल्टेज नियंत्रण में एक एसी चक्र के भीतर प्रतिक्रियाशील बिजली अंतःक्षेपण सम्मिलित नहीं है; ये एक अलग सहायक सेवा, तथाकथित प्रणाली स्थिरता सेवा का एक हिस्सा हैं।  प्रतिक्रियाशील शक्ति का संचरण इसकी प्रकृति से सीमित है, इसलिए वोल्टेज नियंत्रण पूरे विद्युत प्रजाल में वितरित उपकरणों के टुकड़ों के माध्यम से प्रदान किया जाता है, आवृत्ति नियंत्रण के विपरीत जो प्रणाली में समग्र प्रजाल संतुलन को बनाए रखने पर आधारित होता है।

वोल्टेज नियंत्रण की आवश्यकता
किर्बी और हर्स्ट वोल्टेज नियंत्रण की आवश्यकता के पीछे तीन कारण बताते हैं: प्रजाल में विशेष वोल्टेज नियंत्रण उपकरणों का उपयोग तुल्यकालिक जनित्र के घूर्णक कोण के उतार-चढ़ाव को कम करके बिजली प्रणाली की स्थिरता में सुधार करता है (जो जनित्र द्वारा प्रतिक्रियाशील बिजली की सोर्सिंग या अवप्रवाह के कारण होता है)।
 * 1) बिजली संजाल उपकरण एक संकीर्ण वोल्टता परास के लिए अभिकल्पित किया गया है, इसलिए ग्राहक पक्ष पर बिजली की खपत करने वाले उपकरण भी एक संकीर्ण वोल्टता परास के लिए अभिकल्पित किए गए हैं। इस सीमा के बाहर संचालन से उपकरण विफल हो जाएगा;
 * 2) प्रतिक्रियाशील शक्ति जनित्र और संचरण लाइन में ऊष्मण का कारण बनती है, ऊष्मीय सीमाओं के लिए उत्पादन और वास्तविक (सक्रिय शक्ति) शक्ति के प्रवाह को प्रतिबंधित करने की आवश्यकता होगी;
 * 3) संचार लाइन में प्रतिक्रियाशील शक्ति के अंतःक्षेपण से हानि होती है जिससे बिजली बर्बाद होती है, जिससे आद्‍य प्रवर्तक (इंजन) द्वारा आपूर्ति की जाने वाली बिजली में वृद्धि होती है।

विद्युत् बस और प्रणाली जो प्रतिक्रियाशील बिजली की स्थिति में परिवर्तन होने पर वोल्टेज में बड़े परिवर्तन प्रदर्शित करते हैं उन्हें शक्तिहीन प्रणाली कहा जाता है, जबकि जिनमें अपेक्षाकृत छोटे परिवर्तन होते हैं वे शक्तिशाली होते हैं (संख्यात्मक रूप से, शक्ति को लघुपथन अनुपात (विद्युत प्रजाल) के रूप में व्यक्त किया जाता है जो कि शक्तिशाली प्रणालियों के लिए अधिक होता है)।

प्रतिक्रियाशील शक्ति का अवशोषण और उत्पादन
उपकरण प्रतिक्रियाशील ऊर्जा को अवशोषित करते हैं यदि उनमें पश्चगामी ऊर्जा घटक होता है (प्रेरक की तरह होते हैं) और यदि उनके पास अग्रगामी शक्‍ति गुणांक होता है (संधारित्र की तरह होते हैं) तो प्रतिक्रियाशील ऊर्जा उत्पन्न करते हैं।

विद्युत प्रजाल उपकरण इकाइयाँ सामान्यतः या तो प्रतिक्रियाशील शक्ति की आपूर्ति करती हैं या उपभोग करती हैं:
 * समकालिक जनित्र अत्यधिक उत्तेजित होने पर प्रतिक्रियाशील शक्ति प्रदान करेगा और कम उत्तेजित होने पर इसे अवशोषित करेगा, जो जनित्र क्षमता वक्र की सीमा के अधीन है।
 * परिणामित्र {परिणामित्र} हमेशा प्रतिक्रियाशील शक्ति को अवशोषित करेंगे।
 * विद्युत लाइन या तो प्रतिक्रियाशील शक्ति को अवशोषित करेंगी या प्रदान करेंगी: शिरोपरि विद्युत लाइन निम्न भार पर प्रतिक्रियाशील शक्ति प्रदान करेंगी, लेकिन जैसे-जैसे भार लाइन की वृद्धि प्रतिबाधा से अधिक बढ़ता है, लाइनें प्रतिक्रियाशील शक्ति की बढ़ती मात्रा का उपभोग करना प्रारम्भ कर देती हैं। भूमिगत विद्युत लाइनें धारितीय होती हैं, इसलिए वे वृद्धि प्रतिबाधा से नीचे उद्भार होती हैं और प्रतिक्रियाशील शक्ति प्रदान करती हैं।
 * विद्युत भार सामान्यतः प्रतिक्रियाशील शक्ति को अवशोषित करते हैं, विशिष्ट उपकरणों के लिए शक्‍ति गुणांक 0.65 (विद्युत प्रेरक वाले घरेलू उपकरण, जैसे धावन यंत्र (वॉशिंग मशीन)) से लेकर 1.0 (विशुद्ध रूप से प्रतिरोधक भार जैसे तापदीप्त लैंप) तक होता है।

एक विशिष्ट विद्युत प्रजाल में, वोल्टेज नियंत्रण की मूल बातें समकालिक जनित्र द्वारा प्रदान की जाती हैं। ये जनित्र स्वचालित वोल्टेज नियामकों से सुसज्जित हैं जो जनित्र के अवसानक पर वोल्टेज को लक्ष्य सीमा के भीतर रखते हुए उद्दीपन (चुंबकीय) क्षेत्र को समायोजित करते हैं।

अतिरिक्त प्रतिक्रियाशील बिजली प्रतिकार (जिसे वोल्टेज प्रतिकार के रूप में भी जाना जाता है) का कार्य प्रतिकार उपकरणों को सौंपा गया है:
 * प्रतिक्रियाशील शक्ति के निष्क्रिय (या तो स्थायी रूप से जुड़े या परिवर्तित किए गए) सिंक (जैसे, पार्श्वपथ (विद्युत) प्रतिघातक (विद्युत) जो निर्माण में परिणामित्र के समान होते हैं, एक एकल विसर्पी और लौह चुंबकीय कोर के साथ हैं)। एक पार्श्वपथ प्रतिघातक सामान्यतः हल्के भार (फेरांति प्रभाव) के अंतर्गत अधिवोल्टता को रोकने के लिए एक लंबी संचार लाइन या एक शक्तिहीन प्रणाली के अंत से जुड़ा होता है;
 * प्रतिक्रियाशील शक्ति के निष्क्रिय स्रोत (जैसे, पार्श्वपथ या श्रृंखला और समानांतर विद्युत परिपथ संधारित्र)।
 * शंट संधारित्र का उपयोग 1910 के दशक से बिजली प्रणालियों में किया जाता है और कम लागत और परिनियोजन में आसानी के कारण लोकप्रिय हैं। पार्श्वपथ संधारित्र द्वारा आपूर्ति की गई प्रतिक्रियाशील शक्ति की मात्रा लाइन वोल्टेज के वर्ग के समानुपाती होती है, इसलिए संधारित्र कम-वोल्टेज स्थितियों में कम योगदान देता है (अक्सर प्रतिक्रियाशील शक्ति की कमी के कारण)। यह एक गंभीर कमी है, क्योंकि संधारित्र द्वारा प्रतिक्रियाशील शक्ति की आपूर्ति तब कम हो जाती है जब इसकी सबसे अधिक आवश्यकता होती है;
 * श्रृंखला संधारित्र का उपयोग भारित शिरोपरि विद्युत् लाइन के आगमनात्मक प्रतिक्रिया की भरपाई के लिए किया जाता है। विद्युत् परिचालक से श्रृंखला में जुड़े इन उपकरणों का उपयोग सामान्यतः प्रतिक्रियाशील बिजली के हानि को कम करने और स्व-विनियमन के साथ प्रतिक्रियाशील बिजली की आपूर्ति के साथ लाइन के माध्यम से प्रसारित की जा सकने वाली सक्रिय बिजली की मात्रा को बढ़ाने के लिए किया जाता है (अधिक भार के साथ आपूर्ति स्वतः ही बढ़ जाती है) द्वितीयक विचार है; श्रृंखला संधारित्र में वोल्टेज सामान्यतः कम होता है (संजाल की विनियमन सीमा के भीतर, निर्धारित वोल्टेज का कुछ प्रतिशत), इसलिए इसका निर्माण अपेक्षाकृत कम लागत वाला होता है। हालाँकि, भार पक्ष पर अल्प की स्तिथि में, संधारित्र संक्षेप में पूर्ण लाइन वोल्टेज के संपर्क में आ जाएगा, इस प्रकार सुरक्षा विद्युत परिपथ का प्रावधान किया जाता है, जिसमें सामान्यतः  स्फुलिंग अंतराल, ZnO चररोधक और स्विच सम्मिलित होते हैं;
 * सक्रिय प्रतिकारक (उदाहरण के लिए, तुल्यकालिक संघनित्र, स्थैतिक वार प्रतिकारक, स्थैतिक तुल्यकालिक प्रतिकारक जो या तो प्रतिक्रियाशील शक्ति के उद्गम या अभिगम हो सकते हैं;
 * परिणामित्र को विनियमित करना (उदाहरण के लिए, अपसारण परिवर्तक परिणामित्र)।

निष्क्रिय क्षतिपूर्ति उपकरणों को स्थायी रूप से जोड़ा जा सकता है, या स्वतः रूप से, काल समंजक का उपयोग करके, या संवेदक आँकड़े के आधार पर स्वचालित रूप से स्विच (संबद्ध और वियोजित) किया जा सकता है। सक्रिय उपकरण स्वभावतः स्व-समायोजित होते हैं।  अंतर्गत-भार अपसारण-परिवर्ती (यूएलटीसी) सुविधा वाले अपसारण-परिवर्ती परिणामित्र का उपयोग सीधे वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है। प्रणाली में सभी अपसारण-परिवर्ती परिणामित्र के संचालन को परिणामित्र और पार्श्वपथ संधारित्र के अनुप्रयोग के साथ समकालिक करने की आवश्यकता है।

प्रतिक्रियाशील शक्ति संतुलन की स्थानीय प्रकृति के कारण, मानक दृष्टिकोण प्रतिक्रियाशील शक्ति को स्थानीय रूप से (विकेंद्रीकृत विधि) प्रबंधित करना है। सूक्ष्मप्रजाल का प्रसार लचीले केंद्रीकृत दृष्टिकोण को अधिक अल्पव्ययी बना सकता है।

प्रतिक्रियाशील शक्ति भंडार
प्रणाली को बहुत जल्दी (गतिशील आवश्यकता) अतिरिक्त मात्रा में प्रतिक्रियाशील शक्ति प्रदान करने में सक्षम होना चाहिए क्योंकि जनित्र या संचार लाइन (जिसके लिए योजना बनाई जानी है) की एक विफलता में शेष कुछ पर भार को तुरंत बढ़ाने की क्षमता होती है। शिरोपरि बिजली लाइन की प्रकृति यह है कि जैसे-जैसे भार बढ़ता है, लाइनें प्रतिक्रियाशील बिजली की बढ़ती मात्रा का उपभोग करना प्रारम्भ कर देती हैं जिन्हें बदलने की आवश्यकता होती है। इस प्रकार एक बड़े संचार प्रणाली को प्रतिक्रियाशील विद्युत् संचय की आवश्यकता होती है जैसे उसे परिचालन संचय की आवश्यकता होती है। चूँकि प्रतिक्रियाशील शक्ति तारों के साथ-साथ वास्तविक शक्ति पर भी प्रवाहित नहीं होती है, इसके उत्पादन को भार के करीब केंद्रित करने के लिए एक प्रोत्साहन है। विद्युत ऊर्जा प्रणालियों का पुनर्गठन विद्युत् प्रजाल के इस क्षेत्र को एकीकृत बिजली उपयोगिता के हाथों से बाहर ले जाता है, इसलिए समस्या को ग्राहक पर धकेलने और भार को निकट-एकता शक्‍ति गुणांक के साथ संचालित करने की आवश्यकता होती है।

यह भी देखें

 * सक्रिय संजाल प्रबंधन

स्रोत


श्रेणी:विद्युत ऊर्जा पारेषण