कर्षण शक्ति नेटवर्क

कर्षण (ट्रैक्शन) नेटवर्क या कर्षण शक्ति नेटवर्क विद्युतीकृत रेल नेटवर्क की आपूर्ति के लिए एक विद्युत ग्रिड है। एक अलग कर्षण नेटवर्क की स्थापना सामान्यतः केवल तभी की जाती है जब रेलवे विवादास्पद रूप से राष्ट्रीय ग्रिड की आवृत्ति से कम आवृत्ति वाली प्रत्यावर्ती धारा (एसी) का उपयोग करता है, जैसा कि जर्मनी, ऑस्ट्रिया और स्विट्ज़रलैंड जैसे देशों में होता है।

वैकल्पिक रूप से, पावर ग्रिड की तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा को घूर्णी ट्रांसफॉर्मरों या स्थिर प्रतिलोमित्रों (इनवर्टर) द्वारा सबस्टेशनों में विभवान्तरों और ट्रेनों द्वारा आवश्यक धारा के प्रकार में परिवर्तित किया जा सकता है। इस पद्धति का उपयोग सदैव दिष्ट धारा (डीसी) पर संचालित होने वाले रेलमार्गों और साथ ही घटी हुई आवृत्ति के एकल-चरण एसी पर संचालित होने वाले रेलमार्गों के लिए किया जाता है, हैं, जैसा कि मेक्लेनबर्ग-वेस्टर्न पोमेरानिया, सैक्सोनी-एनहाल्ट, नॉर्वे और स्वीडन में होता है। इन क्षेत्रों में कोई कर्षण धारा नेटवर्क नहीं है।

इतिहास
औद्योगिक शक्ति के अतिरिक्त कर्षण के लिए अलग शक्ति के ऐतिहासिक मूल हैं। वर्तमान में संचरण और औद्योगिक उपयोग की तुलना में विभिन्न आवृत्तियों या धारा के प्रकारों को प्रयुक्त करने के किसी कारण का अस्तित्व नहीं है। हालाँकि, निवेशी बिंदुओं पर एकल ताँबे के तारों के साथ आसान संचरण डीसी कर्षण का लाभ था। निवेशी बिंदुओं से लंबी दूरियों पर आसान संचरण, एसी कर्षण का लाभ है। इन मापदंडों और पूर्व निवेश को सुरक्षित करने के अतिरिक्त, इसमें नेटवर्क में विभिन्न धारा योजनाओं के साथ संगतता के लिए कोई प्रमाण उपस्थित नहीं है।

अनुप्रयोग
समर्पित कर्षण धारा लाइनों का उपयोग तब किया जाता है जब रेलमार्ग को निम्न-आवृत्ति प्रत्यावर्ती धारा (एसी) की आपूर्ति की जाती है। कर्षण धारा आपूर्ति लाइन रेलमार्ग की लाइन के साथ सबस्टेशन से जुड़ी होती है और सामान्यतः उस शिरोपरि कैटेनरी तार से अलग से चलती है जिससे रेल-इंजन को आपूर्ति की जाती है।

जिन देशों में विद्युत ट्रेनें सामान्य पावर ग्रिड की आवृत्ति वाली दिष्ट धारा या एकल-चरण प्रत्यावर्ती धारा से चलती हैं, वहाँ धारा का आवश्यक रूपांतरण सबस्टेशनों में किया जाता है, इसलिए पुनः कर्षण धारा लाइनों की आवश्यकता नहीं होती है।

कर्षण धारा आपूर्ति लाइनें लाइन की लंबाई को कम करने और रेलमार्ग लाइन के पास विद्युत प्रणाली पर अनावश्यक प्रभाव से बचने के लिए सामान्यतः रेलमार्ग लाइनों के समानांतर नहीं रखी जाती हैं; यह जर्मनी में प्रत्यावर्ती धारा से संचालित होने वाले कुछ रैपिड-ट्रांजिट रेलमार्गों की धारा आपूर्ति पर भी लागू होता है।

विशेष तिर्यक बीम पर कर्षण धारा आपूर्ति को कैटेनरी तार के ऊपर शिरोपरि तार स्तम्भों पर रखना भी संभव है। क्योंकि शिरोपरि लाइन स्तम्भों में कर्षण धारा आपूर्ति दण्डों की तुलना में एक छोटी अनुप्रस्थ काट होती है, तिर्यक बीमें अधिक चौड़ी नहीं हो सकती हैं, इसलिए एक स्तर में चार चालक तारों की मानक व्यवस्था का उपयोग नहीं किया जा सकता है। ऐसी स्थिति में, एक द्वि-स्तरीय व्यवस्था का उपयोग किया जाता है, या द्वि-रेल लाइनों के लिए दो विद्युत परिपथ के साथ दोनों दिशाओं के लिए शिरोपरि लाइन स्तम्भ प्रत्येक दो चालक केबलों की अपनी कर्षण धारा प्रणाली के लिए तिर्यक बीम से सुसज्जित होते हैं।

घनी आबादी वाले क्षेत्रों में, ऐसे स्तम्भ होते हैं जो कर्षण धारा और सामान्य शक्ति के लिए तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा दोनों के लिए परिपथ धारण करते हैं। ऐसी लाइनें भी पाई जाती हैं जहाँ मार्ग के अधिकार दुर्लभ होते हैं। विशेष रूप से 110 केवी और 220 केवी तीन-चरण एसी का समांतर मार्ग सामान्य है। एक ही स्तम्भ पर 380 केवी विद्युत लाइनों के उपयोग के लिए कर्षण धारा लाइन के लिए 220 केवी विसंवाहक की आवश्यकता होती है, क्योंकि यदि 380 केवी वाली लाइन विफल हो जाती है, तो कर्षण धारा लाइन के साथ वोल्टेज प्रोत्कर्ष उत्पन्न हो सकते हैं, जिसका प्रबंधन 110 केवी विसंवाहक नहीं कर सकते हैं।

एक नियम के रूप में, कर्षण धारा लाइनें एकल चालक का उपयोग करती हैं, हालाँकि उच्च यातायात वाले रेलमार्गों और विशेष रूप से उच्च गति वाली रेलवे लाइनों की आपूर्ति के लिए, दो बंडल चालकों का उपयोग किया जाता है।

ऑस्ट्रिया
लोअर ऑस्ट्रिया में मारियाज़ेल रेलवे 25 हर्ट्ज उपयोगिता आवृत्ति पर सिंगल फेज एसी पर काम करता है। 27 kV के ऑपरेटिंग वोल्टेज के साथ रेलवे की अपनी कर्षण धाराएँ हैं। इन लाइनों को कैटेनरी वायर के ऊपर शिरोपरि वायर के पाइलन्स पर लगाया जाता है।

जर्मनी
जर्मनी में, एकल कंडक्टर सामान्यतः कर्षण वर्तमान लाइनों के लिए उपयोग किए जाते हैं, लेकिन इंटरसिटी एक्सप्रेस (आईसीई) ट्रेन के लिए दो बंडल कंडक्टर का उपयोग किया जाता है। न्यूक्लियर पावर स्टेशन नेकरवेस्टहेम से कर्षण धारा सप्लाई लाइन नेकरवेस्टहेम में कर्षण धारा स्विचिंग स्टेशन और वहां से स्टटगार्ट में सेंट्रल उपकेंद्र तक, ज़ज़ेनहौज़ेन को चार-बंडल कंडक्टर सर्किट के रूप में लागू किया गया है।

स्कैंडिनेविया
स्वीडन, नॉर्वे और पूर्व जर्मन लोकतांत्रिक गणराज्य के कुछ क्षेत्रों में, तीन चरण एसी को सबस्टेशनों पर 16.7 चक्र प्रति सेकंड की आवृत्ति के साथ एकल चरण एसी में परिवर्तित किया जाता है। पश्चिमी जर्मनी के विपरीत, रेलवे बिजली के लिए कोई समर्पित बिजली संयंत्र नहीं हैं। सभी बिजली सामान्य बिजली आपूर्तिकर्ताओं से आती है। हालाँकि इस क्षेत्र में, सिद्धांत रूप में, कर्षण बिजली लाइनों की कोई आवश्यकता नहीं है, मध्य स्वीडन में रेलवे बिजली आपूर्ति के लिए 132 केवी-एकल एसी पावर ग्रिड है (स्वीडन में रेलवे की विद्युत बिजली आपूर्ति प्रणाली देखें)। नॉर्वे में, हाकाविक पावर स्टेशन द्वारा संचालित दक्षिण में ट्रेनों की बिजली आपूर्ति के लिए एक छोटा 55 kV सिंगल फेज एसी नेटवर्क है। कजोफॉसेन में एक और पावर स्टेशन, सिंगल फेज एसी को सीधे शिरोपरि वायर में फीड करता है। डेनमार्क और फिनलैंड में, 50 हर्ट्ज का उपयोग मुख्य लाइनों (यदि विद्युतीकृत हो) के लिए किया जाता है और बिजली सामान्य आपूर्तिकर्ताओं से आती है। जैसे, रूपांतरण के लिए स्वीडन और नॉर्वे की तुलना में बहुत सरल उपकरण की आवश्यकता होती है।

दक्षिण अफ्रीका
दक्षिण अफ्रीका गणराज्य में व्यापक एसी और डीसी कर्षण योजनाएं हैं, जिनमें 50 केवी और 25 केवी एसी सिंगल फेज सिस्टम शामिल हैं। कोलेंसो पावर स्टेशन पर आधारित विद्युत आपूर्ति आयोग (अब एस्कॉम) द्वारा दक्षिण अफ्रीकी रेलवे प्रणाली के अधिग्रहण से नेटाल में विद्युतीकरण को बढ़ावा मिला।

यूनाइटेड किंगडम
यूनाइटेड किंगडम में, इंग्लैंड के दक्षिणपूर्व में नेटवर्क रेल 750 वी डीसी विद्युतीकरण प्रणाली को एक व्यापक 33 केवी बिजली वितरण नेटवर्क से बिजली की आपूर्ति की जाती है।

कर्षण शक्ति नेटवर्क वाले क्षेत्र

 * यूनाइटेड किंगडम
 * जर्मनी (मैक्लेनबर्ग-वेस्टर्न पोमेरानिया और सैक्सोनी-एनहाल्ट को छोड़कर), कुल लंबाई 7,959 किमी
 * स्विट्जरलैंड
 * ऑस्ट्रिया (मारियाज़ेल बाहन के लिए अलग कर्षण शक्ति नेटवर्क)
 * केन्द्रीय स्वीडन
 * ओस्लो के पूर्व में दक्षिणी नॉर्वे
 * संयुक्त राज्य अमेरिका (फ़िलाडेल्फ़िया और न्यूयॉर्क शहर, वाशिंगटन, डी.सी., और हैरिसबर्ग, पीए के बीच एमट्रैक की पूर्व पेंसिल्वेनिया रेलमार्ग लाइनें एकल चरण 25 हर्ट्ज एसी से संचालित हो रही हैं, एमट्रैक की 25 हर्ट्ज कर्षण शक्ति प्रणाली भी देखें)
 * दक्षिण अफ्रीका
 * मेलबर्न, ऑस्ट्रेलिया (पूर्व न्यूपोर्ट ए पावर स्टेशन और कर्षण सबस्टेशन के बीच समर्पित उच्च विभवान्तर संचरण तार। हालाँकि ये लाइनें तीन चरण एसी से संचालित होती हैं)
 * रियाद, सऊदी अरब का साम्राज्य (रियाद मेट्रो नेटवर्क)

विशेषताएँ
कर्षण धारा लाइनों का उपयोग उन देशों की रेलमार्ग प्रणालियों को विद्युत-शक्ति प्रदान करने के लिए किया जाता है जो सार्वजनिक आपूर्ति की तुलना में कम आवृत्ति की प्रत्यावर्ती धारा का उपयोग करती हैं। यह सामान्यतः यूरोप के जर्मन भाषी देशों में होता है। उदाहरण के लिए, जर्मनी, ऑस्ट्रिया और स्विट्जरलैंड में 16.7 हर्ट्ज एसी का उपयोग किया जाता है।

ऑस्ट्रिया में मारियाज़ेलर नैरो गेज रेलमार्ग इसका एक विशिष्ट उदाहरण है, जो 25 हर्ट्ज की आवृत्ति वाली एकल चरण एसी के साथ कार्य कर रहा है, जिसमें 27 केवी के संचालन विभवान्तर वाली स्वयं की कर्षण धारा लाइनें हैं। इन लाइनों को लाइनों के ऊपर शिरोपरि तारों के स्तम्भों पर लगाया जाता है।

कर्षण धारा लाइनों के लिए उपयोग किए जाने वाले विभवान्तर जर्मनी और ऑस्ट्रिया में 110 केवी और स्विट्जरलैंड में 66 केवी या 132 केवी हैं।

कर्षण धारा लाइनों को भूमि के विरुद्ध सममित रूप से संचालित किया जाता है। उदाहरण के लिए, 110 केवी लाइनों की स्थिति में प्रत्येक चालक में भूमि के विरुद्ध 55 केवी का विभवान्तर होता है। भूमि क्षरण धारा को निरस्त करने के लिए ट्रांसफॉर्मररों का उपयोग करके कर्षण धारा के लिए बड़े सबस्टेशनों और पावर स्टेशनों में भूसम्पर्कन किया जाता है। सभी सममित शक्ति-लाइनों की स्थिति में भूसम्पर्कन, कर्षण पावर लाइनों के व्यावर्ती बिंदुओं पर होता है। एक परिपथ के लिए कर्षण पावरलाइन में सामान्यतः दो चालक होते हैं। चूँकि अधिकांश कर्षण धारा लाइनों में दो विद्युत परिपथ होते हैं, अतः एक नियम के रूप में स्तम्भों पर चार चालक होते हैं (तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा लाइनों के विपरीत, जिनके चालकों की संख्या तीन का एक पूर्णांक गुणज होती है)।

कर्षण वर्तमान लाइनों की रूटिंग
कर्षण वर्तमान लाइनों को सामान्यतः रेलवे लाइन के समानांतर नहीं रखा जाता है, ताकि लाइन की लंबाई को कम किया जा सके और रेलवे लाइन के पास विद्युत प्रणाली के अनावश्यक प्रभावों से बचा जा सके। हालाँकि, ऐसे मामले हैं जहां इस प्रथा का पालन नहीं किया जाता है (उदाहरण के लिए, जर्मनी में अल्टरनेटिंग धारा के साथ चलने वाले कुछ रैपिड-ट्रांजिट रेलवे की वर्तमान आपूर्ति)। इस मामले में, शिरोपरि लाइन के ऊपर शिरोपरि वायर पाइलन्स के विशेष क्रॉस बीम पर कर्षण धारा लाइन बिछाई जाती है। क्योंकि शिरोपरि लाइन पाइलन्स में कर्षण धारा मास्ट की तुलना में एक छोटा क्रॉस सेक्शन होता है, इन क्रॉस बीम को काफी संकीर्ण होना पड़ता है, इसलिए एक लेवल में चार कंडक्टर केबल की व्यवस्था, जो कर्षण धारा लाइनों पर मानक है, का उपयोग नहीं किया जा सकता है। जहां चार कंडक्टरों की आवश्यकता होती है, एक दृष्टिकोण कंडक्टर केबल्स की दो-स्तरीय व्यवस्था को नियोजित करना है। वैकल्पिक रूप से, डबल-ट्रैक वाली रेलवे लाइनों के मामलों में, दोनों ड्राइविंग दिशाओं के लिए शिरोपरि लाइन पाइलन्स कर्षण धारा सिस्टम (दो कंडक्टर केबल) के लिए क्रॉस बीम से लैस हैं।

घनी आबादी वाले क्षेत्रों में, जहां रास्ते के अधिकार दुर्लभ हैं, ऐसे तोरणों का पता लगाना आम है जो कर्षण धारा के साथ-साथ तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा के लिए विद्युत परिपथ ले जाते हैं। उत्तरार्द्ध 110 केवी, 220 केवी, या कुछ मामलों में, 380 केवी तीन चरण एसी लाइनें हो सकती हैं। ऐसे मामलों में, कर्षण वर्तमान लाइनों को इंसुलेटर का उपयोग करना चाहिए जो अधिकतम शिखर से शिखर तक वोल्टेज का सामना कर सकता है जो लाइनों के बीच हो सकता है।

कर्षण वर्तमान लाइनों को एकल नेताओं के रूप में एक नियम के रूप में लागू किया जाता है। अधिक रेल यातायात वाले रेलवे की आपूर्ति के लिए और विशेष रूप से जर्मन आईसीई (इंटर सिटी एक्सप्रेस) ट्रेनों जैसे हाई स्पीड रेलवे लाइनों की बिजली आपूर्ति के लिए, दो बंडलों के कंडक्टर का उपयोग किया जाता है। नेकरवेस्टहेम में परमाणु ऊर्जा स्टेशन से नेकरवेस्टहेम में कर्षण धारा स्विचिंग स्टेशन तक कर्षण धारा लाइन, और नेकरवेस्टइम के कर्षण धारा स्विचिंग स्टेशन से स्टटगार्ट ज़ज़ेनहौसेन में केंद्रीय सबस्टेशन को चार-बंडल कंडक्टर के रूप में लागू किया गया है।

कर्षण धारा लाइनें हमेशा अर्थ कंडक्टर से लैस होती हैं। कुछ मामलों में, दो पृथ्वी कंडक्टरों का उपयोग किया जाता है: उदाहरण के लिए, जर्मनी में, ऐसे मामलों में जहां कर्षण धारा लाइन को तीन फेज एसी के साथ तोरणों पर ले जाया जाता है, जैसे कि नेकरवेस्टइम में परमाणु ऊर्जा स्टेशन की लाइन। इसी तरह, ऑस्ट्रिया में दो पृथ्वी रस्सियों से सुसज्जित कुछ कर्षण धाराएँ हैं।

कर्षण धारा लाइनों के विकल्प
स्वीडन, नॉर्वे और पूर्व जीडीआर के कुछ क्षेत्रों में, सार्वजनिक ग्रिड के तीन-चरण एसी को रेलमार्गों के नजदीक के सबस्टेशनों में 16.7 हर्ट्ज आवृत्ति वाले एकल चरण एसी में रूपांतरित किया जाता है। इन क्षेत्रों में कोई कर्षण धारा लाइनें नहीं होती हैं।

इसके अतिरिक्त जिन देशों में विद्युत ट्रेनें दिष्ट धारा से या सामान्य पावर ग्रिड की आवृत्ति वाली एकल चरण एसी से संचालित होती हैं, वहाँ धारा का आवश्यक रूपांतरण सबस्टेशनों में किया जाता है, जिससे इन देशों में कर्षण धारा लाइनों की आवश्यकता न पड़े।

यह भी देखें

 * थर्ड रेल या विद्युत रेल
 * कर्षण धारा रूपान्तरक संयंत्र
 * कर्षण पावरस्टेशन