वोल्टेज नियंत्रण और प्रतिक्रियाशील विद्युत् प्रबंधन

वोल्टेज नियंत्रण और प्रतिक्रियाशील बिजली प्रबंधन एक सहायक सेवा के दो पहलू हैं जो विद्युत शक्ति संचरण  की विश्वसनीयता को सक्षम बनाता है और इन नेटवर्क पर बिजली बाजार को सुविधाजनक बनाता है। इस गतिविधि के दोनों पहलू आपस में जुड़े हुए हैं (एक प्रत्यावर्ती धारा (एसी) नेटवर्क में वोल्टेज परिवर्तन प्रतिक्रियाशील शक्ति के उत्पादन या अवशोषण के माध्यम से प्रभावित होता है), इसलिए इस लेख के भीतर वोल्टेज नियंत्रण शब्द का उपयोग मुख्य रूप से इसे अनिवार्य रूप से एकल को निर्दिष्ट करने के लिए किया जाएगा। गतिविधि, जैसा कि किर्बी एंड हर्स्ट (1997) द्वारा सुझाया गया है। वोल्टेज नियंत्रण में एक एसी चक्र के भीतर प्रतिक्रियाशील बिजली इंजेक्शन शामिल नहीं है; ये एक अलग सहायक सेवा, तथाकथित सिस्टम स्थिरता सेवा का एक हिस्सा हैं। प्रतिक्रियाशील शक्ति का संचरण इसकी प्रकृति से सीमित है, इसलिए वोल्टेज नियंत्रण पूरे पावर ग्रिड में वितरित उपकरणों के टुकड़ों के माध्यम से प्रदान किया जाता है, आवृत्ति नियंत्रण के विपरीत जो सिस्टम में समग्र ग्रिड 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: ग्रिड में विशेष वोल्टेज नियंत्रण उपकरणों का उपयोग तुल्यकालिक जनरेटर  के रोटर कोण के उतार-चढ़ाव को कम करके बिजली प्रणाली की स्थिरता में सुधार करता है (जो जेनरेटर द्वारा प्रतिक्रियाशील बिजली की सोर्सिंग या सिंकिंग के कारण होता है)।
 * 1) बिजली नेटवर्क उपकरण एक संकीर्ण वोल्टेज रेंज के लिए डिज़ाइन किया गया है, इसलिए ग्राहक पक्ष पर बिजली की खपत करने वाले उपकरण भी एक संकीर्ण वोल्टेज रेंज के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। इस सीमा के बाहर संचालन से उपकरण विफल हो जाएगा;
 * 2) प्रतिक्रियाशील शक्ति जनरेटर और ट्रांसमिशन लाइनों में हीटिंग का कारण बनती है, थर्मल सीमाओं के लिए उत्पादन और वास्तविक (सक्रिय शक्ति) शक्ति के प्रवाह को प्रतिबंधित करने की आवश्यकता होगी;
 * 3) ट्रांसमिशन लाइनों में प्रतिक्रियाशील शक्ति के इंजेक्शन से नुकसान होता है जिससे बिजली बर्बाद होती है, जिससे प्राइम मूवर (इंजन) द्वारा आपूर्ति की जाने वाली बिजली में वृद्धि होती है।

पावर बसें और सिस्टम जो प्रतिक्रियाशील बिजली की स्थिति में परिवर्तन होने पर वोल्टेज में बड़े परिवर्तन प्रदर्शित करते हैं उन्हें कमजोर सिस्टम कहा जाता है, जबकि जिनमें अपेक्षाकृत छोटे परिवर्तन होते हैं वे मजबूत होते हैं (संख्यात्मक रूप से, ताकत को शॉर्ट सर्किट अनुपात (इलेक्ट्रिकल ग्रिड) के रूप में व्यक्त किया जाता है जो कि अधिक होता है) मजबूत प्रणालियों के लिए)।

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

इलेक्ट्रिक ग्रिड उपकरण इकाइयाँ आमतौर पर या तो प्रतिक्रियाशील शक्ति की आपूर्ति करती हैं या उपभोग करती हैं:
 * सिंक्रोनस जनरेटर अत्यधिक उत्तेजित होने पर प्रतिक्रियाशील शक्ति प्रदान करेगा और कम उत्तेजित होने पर इसे अवशोषित करेगा, जो जनरेटर क्षमता वक्र की सीमा के अधीन है।
 * ट्रांसफार्मर हमेशा प्रतिक्रियाशील शक्ति को अवशोषित करेंगे।
 * विद्युत लाइनें या तो प्रतिक्रियाशील शक्ति को अवशोषित करेंगी या प्रदान करेंगी: ओवरहेड विद्युत लाइनें कम लोड पर प्रतिक्रियाशील शक्ति प्रदान करेंगी, लेकिन जैसे-जैसे लोड लाइन की वृद्धि प्रतिबाधा से अधिक बढ़ता है, लाइनें प्रतिक्रियाशील शक्ति की बढ़ती मात्रा का उपभोग करना शुरू कर देती हैं। भूमिगत विद्युत लाइनें कैपेसिटिव होती हैं, इसलिए वे वृद्धि प्रतिबाधा से नीचे लोड होती हैं और प्रतिक्रियाशील शक्ति प्रदान करती हैं।
 * विद्युत भार आमतौर पर प्रतिक्रियाशील शक्ति को अवशोषित करते हैं, विशिष्ट उपकरणों के लिए पावर फैक्टर 0.65 (विद्युत मोटर वाले घरेलू उपकरण, जैसे वॉशिंग मशीन) से लेकर 1.0 (विशुद्ध रूप से प्रतिरोधक भार जैसे गरमागरम लैंप) तक होता है।

एक विशिष्ट विद्युत ग्रिड में, वोल्टेज नियंत्रण की मूल बातें सिंक्रोनस जनरेटर द्वारा प्रदान की जाती हैं। ये जनरेटर स्वचालित वोल्टेज नियामकों से सुसज्जित हैं जो जनरेटर के टर्मिनलों पर वोल्टेज को लक्ष्य सीमा के भीतर रखते हुए उत्तेजना (चुंबकीय) क्षेत्र को समायोजित करते हैं।

अतिरिक्त प्रतिक्रियाशील बिजली मुआवजे (जिसे वोल्टेज मुआवजे के रूप में भी जाना जाता है) का कार्य क्षतिपूर्ति उपकरणों को सौंपा गया है:
 * प्रतिक्रियाशील शक्ति के निष्क्रिय (या तो स्थायी रूप से जुड़े या स्विच किए गए) सिंक (जैसे, शंट (इलेक्ट्रिकल) रिएक्टर (विद्युत)  जो निर्माण में ट्रांसफार्मर के समान होते हैं, एक एकल  समापन  और लौह चुंबकीय कोर के साथ). एक शंट रिएक्टर आम तौर पर हल्के भार (फेरांति प्रभाव) के तहत ओवरवॉल्टेज को रोकने के लिए एक लंबी ट्रांसमिशन लाइन या एक कमजोर प्रणाली के अंत से जुड़ा होता है;
 * प्रतिक्रियाशील शक्ति के निष्क्रिय स्रोत (जैसे, शंट या श्रृंखला और समानांतर सर्किट कैपेसिटर)।
 * शंट कैपेसिटर का उपयोग 1910 के दशक से बिजली प्रणालियों में किया जाता है और कम लागत और तैनाती में आसानी के कारण लोकप्रिय हैं। शंट कैपेसिटर द्वारा आपूर्ति की गई प्रतिक्रियाशील शक्ति की मात्रा लाइन वोल्टेज के वर्ग के समानुपाती होती है, इसलिए कैपेसिटर कम-वोल्टेज स्थितियों में कम योगदान देता है (अक्सर प्रतिक्रियाशील शक्ति की कमी के कारण)। यह एक गंभीर खामी है, क्योंकि संधारित्र द्वारा प्रतिक्रियाशील शक्ति की आपूर्ति तब कम हो जाती है जब इसकी सबसे अधिक आवश्यकता होती है;
 * श्रृंखला कैपेसिटर का उपयोग लोडेड ओवरहेड पावर लाइनों के आगमनात्मक प्रतिक्रिया की भरपाई के लिए किया जाता है। पावर कंडक्टरों से श्रृंखला में जुड़े इन उपकरणों का उपयोग आम तौर पर प्रतिक्रियाशील बिजली के नुकसान 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 (आपूर्ति अचानक बढ़ जाती है) अधिक भार के साथ) द्वितीयक विचार है; श्रृंखला संधारित्र में वोल्टेज आम तौर पर कम होता है (नेटवर्क की विनियमन सीमा के भीतर, रेटेड वोल्टेज का कुछ प्रतिशत), इसलिए इसका निर्माण अपेक्षाकृत कम लागत वाला होता है। हालाँकि, लोड साइड पर शॉर्ट के मामले में, कैपेसिटर संक्षेप में पूर्ण लाइन वोल्टेज के संपर्क में आ जाएगा, इस प्रकार सुरक्षा सर्किट का प्रावधान किया जाता है, जिसमें आमतौर पर चिंगारी का अंतर, ZnO वैरिस्टर और स्विच शामिल होते हैं;
 * सक्रिय कम्पेसाटर (उदाहरण के लिए, तुल्यकालिक संघनित्र, स्थैतिक var कम्पेसाटर, स्थैतिक तुल्यकालिक कम्पेसाटर जो या तो प्रतिक्रियाशील शक्ति के स्रोत या सिंक हो सकते हैं;
 * ट्रांसफार्मर को विनियमित करना (उदाहरण के लिए, टैप परिवर्तक  | टैप-चेंजिंग ट्रांसफार्मर)।

निष्क्रिय क्षतिपूर्ति उपकरणों को स्थायी रूप से जोड़ा जा सकता है, या मैन्युअल रूप से, टाइमर का उपयोग करके, या सेंसर डेटा के आधार पर स्वचालित रूप से स्विच (कनेक्ट और डिस्कनेक्ट) किया जा सकता है। सक्रिय उपकरण स्वभावतः स्व-समायोजित होते हैं। अंडर-लोड टैप-चेंजिंग (ULTC) सुविधा वाले टैप-चेंजिंग ट्रांसफार्मर का उपयोग सीधे वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है। सिस्टम में सभी टैप-चेंजिंग ट्रांसफार्मर के संचालन को ट्रांसफार्मर के बीच सिंक्रनाइज़ करने की आवश्यकता है और शंट कैपेसिटर के अनुप्रयोग के साथ।

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

प्रतिक्रियाशील शक्ति भंडार
सिस्टम को बहुत जल्दी (गतिशील आवश्यकता) अतिरिक्त मात्रा में प्रतिक्रियाशील शक्ति प्रदान करने में सक्षम होना चाहिए क्योंकि जनरेटर या ट्रांसमिशन लाइन (जिसके लिए योजना बनाई जानी है) की एक विफलता में शेष कुछ पर लोड को तुरंत बढ़ाने की क्षमता होती है। पारेषण रेखाएँ। ओवरहेड बिजली लाइनों की प्रकृति यह है कि जैसे-जैसे लोड बढ़ता है, लाइनें प्रतिक्रियाशील बिजली की बढ़ती मात्रा का उपभोग करना शुरू कर देती हैं जिन्हें बदलने की आवश्यकता होती है। इस प्रकार एक बड़े ट्रांसमिशन सिस्टम को प्रतिक्रियाशील पावर रिजर्व की आवश्यकता होती है जैसे उसे परिचालन आरक्षित  की आवश्यकता होती है। चूँकि प्रतिक्रियाशील शक्ति तारों के साथ-साथ वास्तविक शक्ति पर भी प्रवाहित नहीं होती है,इसके उत्पादन को लोड के करीब केंद्रित करने के लिए एक प्रोत्साहन है। विद्युत ऊर्जा प्रणालियों का पुनर्गठन पावर ग्रिड के इस क्षेत्र को एकीकृत बिजली उपयोगिता के हाथों से बाहर ले जाता है, इसलिए समस्या को ग्राहक पर धकेलने और लोड को निकट-एकता पावर फैक्टर के साथ संचालित करने की आवश्यकता होती है।

यह भी देखें

 * सक्रिय नेटवर्क प्रबंधन

स्रोत


श्रेणी:विद्युत ऊर्जा पारेषण