उच्च व्होल्टेज डायरेक्ट करंट ट्रान्समिशन लाइन्सचे फायदे पर्यायी वर्तमान ओळींच्या तुलनेत

पारंपारिक उच्च व्होल्टेज ट्रान्समिशन लाइन बनल्यानंतर, आज त्या नेहमी पर्यायी विद्युत प्रवाह वापरून कार्य करतात. पण एसी लाईनच्या तुलनेत हाय व्होल्टेज डीसी ट्रान्समिशन लाइन किती फायदे देऊ शकते याचा तुम्ही कधी विचार केला आहे का? होय, आम्ही हाय व्होल्टेज डायरेक्ट करंट (एचव्हीडीसी पॉवर ट्रान्समिशन) ट्रान्समिशन लाइन्सबद्दल बोलत आहोत.

अर्थात, उच्च-व्होल्टेज डायरेक्ट करंट लाइनच्या निर्मितीसाठी, प्रथम स्थानावर, कन्व्हर्टर्स, जे पर्यायी करंटपासून डायरेक्ट करंट आणि डायरेक्ट करंटमधून अल्टरनेटिंग करंट बनवेल. अशा इनव्हर्टर आणि कन्व्हर्टर महाग आहेत, तसेच त्यांच्यासाठी सुटे भाग, ओव्हरलोड मर्यादा आहेत, याव्यतिरिक्त, प्रत्येक ओळीसाठी डिव्हाइस अतिशयोक्तीशिवाय अद्वितीय असणे आवश्यक आहे. कमी अंतरावर, कन्व्हर्टरमधील वीज हानी अशा ट्रान्समिशन लाइनला सामान्यतः किफायतशीर बनवते.

परंतु कोणत्या ऍप्लिकेशन्समध्ये ते वापरणे श्रेयस्कर असेल डी.सी.? उच्च एसी व्होल्टेज कधीकधी पुरेसे कार्यक्षम का नसते? शेवटी, हाय व्होल्टेज डायरेक्ट करंट ट्रान्समिशन लाईन्स आधीच वापरात आहेत का? आम्ही या प्रश्नांची उत्तरे मिळविण्याचा प्रयत्न करू.

उदाहरणांसाठी फार दूर जाण्याची गरज नाही. जर्मनी आणि स्वीडन या दोन शेजारील देशांमधील बाल्टिक समुद्राच्या तळाशी घातलेली विद्युत केबल 250 मीटर लांबीची आहे आणि जर विद्युत् प्रवाह बदलत असेल तर कॅपेसिटिव्ह प्रतिकारामुळे लक्षणीय नुकसान होईल. किंवा मध्यवर्ती उपकरणे बसवणे शक्य नसताना दुर्गम भागात वीज पुरवठा करताना. येथे देखील, उच्च-व्होल्टेज थेट प्रवाह कमी नुकसान होईल.

अतिरिक्त एक न टाकता तुम्हाला विद्यमान लाइनची क्षमता वाढवायची असल्यास काय? आणि एकमेकांशी समक्रमित नसलेल्या एसी वितरण प्रणालींना पॉवरिंगच्या बाबतीत?

दरम्यान, थेट प्रवाहासाठी प्रसारित केलेल्या विशिष्ट शक्तीसाठी, उच्च व्होल्टेजवर, वायरचा एक लहान क्रॉस-सेक्शन आवश्यक आहे आणि टॉवर्स कमी असू शकतात. उदाहरणार्थ, कॅनेडियन बायपोल नेल्सन रिव्हर ट्रान्समिशन लाइन वितरण ग्रिड आणि रिमोट पॉवर स्टेशनला जोडते.

शॉर्ट सर्किटचा धोका न वाढवता एसी पॉवर ग्रिड स्थिर केले जाऊ शकतात. कोरोना डिस्चार्ज, जे अल्ट्रा-हाय व्होल्टेज शिखरांमुळे AC लाईन्समध्ये नुकसान करतात, DC सह खूपच कमी असतात, त्याचप्रमाणे कमी हानिकारक ओझोन सोडले जातात. पुन्हा, पॉवर लाईन्स बांधण्याची किंमत कमी करणे, उदाहरणार्थ तीन टप्प्यांसाठी तीन वायर आणि HVDC साठी फक्त दोन. पुन्हा एकदा, पाणबुडी केबल्सचे जास्तीत जास्त फायदे केवळ कमी सामग्रीच नाही तर कमी कॅपेसिटिव्ह तोटे देखील आहेत.

1997 पासूनAAB 500 kV पर्यंतच्या व्होल्टेजवर 1.2 GW पर्यंत पॉवरसह HVDC लाईट लाईन्स स्थापित करते. अशा प्रकारे ग्रेट ब्रिटन आणि आयर्लंडच्या ग्रिड्समध्ये 500 मेगावॅटची नाममात्र पॉवर लिंक तयार करण्यात आली.

हे कनेक्शन नेटवर्कमधील वीज पुरवठ्याची सुरक्षा आणि विश्वासार्हता सुधारते. पश्चिमेकडून पूर्वेकडे धावणारी, नेटवर्कमधील एक केबल 262 किलोमीटर लांबीची आहे, ज्यामध्ये 71% केबल समुद्रतळावर आहे.

पुन्हा एकदा, लक्षात ठेवा की केबल कॅपॅसिटन्स रिचार्ज करण्यासाठी एसी करंट वापरला गेला असेल तर अनावश्यक वीज तोटा होईल आणि विद्युत प्रवाह सतत लागू होत असल्याने तोटा नगण्य आहे. याव्यतिरिक्त, एसी डायलेक्ट्रिक नुकसान देखील दुर्लक्ष करू नये.

सर्वसाधारणपणे, थेट करंटसह, त्याच वायरद्वारे अधिक उर्जा प्रसारित केली जाऊ शकते, कारण त्याच शक्तीवर व्होल्टेज शिखरावर असते, परंतु पर्यायी करंटसह, जास्त असते, त्याव्यतिरिक्त, इन्सुलेशन जाड असणे आवश्यक आहे, क्रॉस सेक्शन मोठा आहे, कंडक्टरमधील अंतर जास्त आहे, इ. या सर्व बाबींचा विचार करून, डायरेक्ट करंट ट्रान्समिशन लाइनचा कॉरिडॉर विद्युत उर्जेचे घनतेने प्रसारण प्रदान करतो.

त्यांच्याभोवती कायमस्वरूपी उच्च व्होल्टेज रेषा तयार होत नाहीत कमी वारंवारता पर्यायी चुंबकीय क्षेत्रएसी ट्रान्समिशन लाईन्सच्या वैशिष्ट्याप्रमाणे. काही शास्त्रज्ञ या परिवर्तनीय चुंबकीय क्षेत्राच्या मानवी आरोग्यासाठी, वनस्पतींना, प्राण्यांना होणाऱ्या हानीबद्दल बोलतात. डायरेक्ट करंट, बदल्यात, कंडक्टर आणि ग्राउंडमधील जागेत केवळ स्थिर (व्हेरिएबल नाही) इलेक्ट्रिक फील्ड ग्रेडियंट तयार करतो आणि हे लोक, प्राणी आणि वनस्पतींच्या आरोग्यासाठी सुरक्षित आहे.

एसी सिस्टीमची स्थिरता थेट करंटद्वारे सुलभ केली जाते.उच्च व्होल्टेज आणि डायरेक्ट करंटमुळे, एकमेकांशी सिंक्रोनाइझ नसलेल्या एसी सिस्टीममध्ये वीज हस्तांतरित करणे शक्य आहे. हे कॅस्केडिंगचे नुकसान पसरण्यापासून प्रतिबंधित करते. गैर-गंभीर अपयशांच्या बाबतीत, ऊर्जा फक्त सिस्टममध्ये किंवा बाहेर हलविली जाते.

हे उच्च व्होल्टेज डीसी ग्रिड्सच्या अवलंबनाला चालना देते, ज्यामुळे नवीन पाया तयार होतो.

फ्रान्स आणि स्पेन दरम्यान उच्च व्होल्टेज डायरेक्ट करंट (HVDC) ट्रान्समिशन लाइनसाठी सीमेन्स कन्व्हर्टर स्टेशन

आधुनिक HVDC लाइनची योजनाबद्ध

ऊर्जा प्रवाह नियंत्रण प्रणाली किंवा रूपांतरण स्टेशनद्वारे नियंत्रित केला जातो. प्रवाह लाइनशी जोडलेल्या सिस्टमच्या ऑपरेशनच्या मोडशी संबंधित नाही.

DC लाईन्सवरील इंटरकनेक्शन्समध्ये AC लाईन्सच्या तुलनेत अनियंत्रितपणे लहान ट्रान्समिशन क्षमता असते आणि कमकुवत लिंक्सची समस्या दूर होते. ऊर्जा प्रवाहाचे ऑप्टिमायझेशन लक्षात घेऊन रेषा स्वतःच डिझाइन केल्या जाऊ शकतात.

याव्यतिरिक्त, वैयक्तिक ऊर्जा प्रणालीच्या ऑपरेशनसाठी अनेक भिन्न नियंत्रण प्रणाली सिंक्रोनाइझ करण्याच्या अडचणी अदृश्य होतात. जलद आपत्कालीन नियंत्रकांचा समावेश आहे थेट चालू विद्युत तारा एकूण नेटवर्कची विश्वासार्हता आणि स्थिरता वाढवणे. पॉवर फ्लो कंट्रोल समांतर रेषांमधील दोलन कमी करू शकते.

हे फायदे उच्च-व्होल्टेज डायरेक्ट करंट परस्परसंवादाचा वेगवान अवलंब करण्यास सुलभ करतील ज्यामुळे मोठ्या पॉवर सिस्टमला एकमेकांशी सिंक्रोनाइझ केलेल्या अनेक भागांमध्ये खंडित केले जाईल.

उदाहरणार्थ, भारतात अनेक प्रादेशिक प्रणाली बांधल्या गेल्या आहेत ज्या उच्च-व्होल्टेज डायरेक्ट करंट लाइन्सद्वारे एकमेकांशी जोडलेल्या आहेत.एका विशेष केंद्राद्वारे नियंत्रित कन्व्हर्टरची एक साखळी देखील आहे.

चीनमध्येही तेच आहे. 2010 मध्ये, ABB ने चीनमध्ये जगातील पहिले 800 kV अल्ट्रा-हाय व्होल्टेज डायरेक्ट करंट चीनमध्ये तयार केले. 1100 kV Zhongdong — Wannan UHV DC लाइन 3400 किमी लांबीची आणि 12 GW क्षमतेची 2018 मध्ये पूर्ण झाली.

2020 पर्यंत, किमान तेरा बांधकाम साइट पूर्ण झाल्या आहेत. चीनमधील EHV DC लाईन्स. HVDC लाईन्स महत्त्वाच्या अंतरावर मोठ्या प्रमाणात पॉवर प्रसारित करतात, प्रत्येक लाईनशी अनेक वीज पुरवठादार जोडलेले असतात.

नियमानुसार, हाय-व्होल्टेज डायरेक्ट करंट ट्रान्समिशन लाइन्सचे विकसक सामान्य लोकांना त्यांच्या प्रकल्पांच्या किंमतीबद्दल माहिती देत ​​नाहीत, कारण हे एक व्यापार रहस्य आहे. तथापि, प्रकल्पांचे तपशील स्वतःचे समायोजन करतात आणि किंमत यावर अवलंबून असते: उर्जा, केबलची लांबी, स्थापना पद्धत, जमिनीची किंमत इ.

आर्थिकदृष्ट्या सर्व पैलूंची तुलना करून, HVDC लाईन बांधण्याच्या व्यवहार्यतेबाबत निर्णय घेतला जातो. उदाहरणार्थ, फ्रान्स आणि इंग्लंड दरम्यान 8 GW क्षमतेच्या चार-लाइन ट्रान्समिशन लाइनच्या बांधकामासाठी, किनार्यावरील कामासह, सुमारे एक अब्ज पौंड आवश्यक आहेत.

भूतकाळातील महत्त्वपूर्ण उच्च व्होल्टेज डायरेक्ट करंट (HVDC) प्रकल्पांची यादी

1880 मध्ये प्रवाहांचे तथाकथित युद्ध होते थॉमस एडिसन सारख्या DC समर्थक आणि निकोला टेस्ला आणि जॉर्ज वेस्टिंगहाउस सारख्या AC समर्थकांमध्ये. डीसी 10 वर्षे टिकला, परंतु पॉवर ट्रान्सफॉर्मरच्या जलद विकासामुळे, व्होल्टेज वाढवण्यासाठी आणि अशा प्रकारे तोटा मर्यादित करण्यासाठी आवश्यक, एसी नेटवर्कचा प्रसार झाला. पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्सच्या विकासामुळेच हाय-व्होल्टेज डायरेक्ट करंटचा वापर शक्य झाला.

एचव्हीडीसी तंत्रज्ञान 1930 मध्ये दिसू लागले. हे स्वीडन आणि जर्मनीमध्ये ASEA ने विकसित केले आहे. पहिली HVDC लाइन सोव्हिएत युनियनमध्ये 1951 मध्ये मॉस्को आणि काशिरा दरम्यान बांधली गेली. त्यानंतर, 1954 मध्ये, गॉटलँड बेट आणि मुख्य भूप्रदेश स्वीडन दरम्यान आणखी एक लाइन तयार केली गेली.

मॉस्को - काशिरा (यूएसएसआर) — लांबी 112 किमी, व्होल्टेज — 200 केव्ही, पॉवर — 30 मेगावॅट, बांधकाम वर्ष — 1951. हे जगातील पहिले पूर्णपणे स्थिर इलेक्ट्रॉनिक हाय-व्होल्टेज डायरेक्ट करंट मानले जाते, जे कार्यान्वित झाले. लाइन सध्या अस्तित्वात नाही.

गॉटलँड 1 (स्वीडन) — लांबी 98 किमी, व्होल्टेज — 200 kV, पॉवर — 20 MW, बांधकाम वर्ष — 1954. जगातील पहिली व्यावसायिक HVDC लिंक. 1970 मध्ये ABB द्वारे विस्तारित, 1986 मध्ये बंद करण्यात आले.

वोल्गोग्राड - डॉनबास (यूएसएसआर) — लांबी 400 किमी, व्होल्टेज — 800 केव्ही, पॉवर — 750 मेगावॅट, बांधकाम वर्ष — 1965. 800 केव्ही डीसी पॉवर लाइनचा पहिला टप्पा व्होल्गोग्राड — डॉनबास 1961 मध्ये कार्यान्वित झाला होता, ज्याची त्या वेळी प्रेसमध्ये नोंद झाली होती. सोव्हिएत इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीच्या तांत्रिक विकासातील अत्यंत महत्त्वाचा टप्पा. लाइन सध्या उखडली आहे.

VEI प्रयोगशाळेत डायरेक्ट करंट लाइनसाठी हाय-व्होल्टेज रेक्टिफायर्सची चाचणी, 1961.

उच्च व्होल्टेज डायरेक्ट करंट व्होल्गोग्राड — डॉनबासचा रेखाचित्र

दिसत: युएसएसआर 1959-1962 मधील इलेक्ट्रिकल इंस्टॉलेशन्स आणि इलेक्ट्रिकल उपकरणांची छायाचित्रे

न्यूझीलंडच्या बेटांमधील HVDC — लांबी 611 किमी, व्होल्टेज — 270 केव्ही, पॉवर — 600 मेगावॅट, बांधकाम वर्ष — 1965. 1992 पासून, पुनर्रचित ABB… व्होल्टेज 350 kV.

1977 पासूनआत्तापर्यंत सर्व एचव्हीडीसी सिस्टीम सॉलिड-स्टेट घटक वापरून तयार केल्या गेल्या आहेत, बहुतेक प्रकरणांमध्ये थायरिस्टर्स, 1990 च्या दशकाच्या उत्तरार्धापासून IGBT कन्व्हर्टरचा वापर केला जात आहे.

फ्रान्स आणि स्पेन दरम्यान हाय-व्होल्टेज डायरेक्ट करंट (HVDC) ट्रान्समिशन लाइनसाठी सीमेन्स कन्व्हर्टर स्टेशनवर IGBT इन्व्हर्टर

काहोरा बासा (मोझांबिक - दक्षिण आफ्रिका) — लांबी 1420 किमी, व्होल्टेज 533 kV, पॉवर — 1920 MW, बांधकाम वर्ष 1979. 500 kV पेक्षा जास्त व्होल्टेज असलेले पहिले HVDC. ABB दुरुस्ती 2013-2014

एकिबास्तुझ - तांबोव (युएसएसआर) — लांबी 2414 किमी, व्होल्टेज — 750 केव्ही, पॉवर — 6000 मेगावॅट. हा प्रकल्प 1981 मध्ये सुरू झाला. जेव्हा तो कार्यान्वित होईल तेव्हा ही जगातील सर्वात लांब ट्रान्समिशन लाइन असेल. सोव्हिएत युनियनच्या पतनामुळे 1990 च्या आसपास बांधकाम साइट्स सोडण्यात आल्या आणि लाइन कधीच पूर्ण झाली नाही.

इंटरकनेक्शन फ्रान्स अँगलटेरे (फ्रान्स - ग्रेट ब्रिटन) — लांबी 72 किमी, व्होल्टेज 270 केव्ही, पॉवर — 2000 मेगावॅट, बांधकाम वर्ष 1986.

गेझौबा - शांघाय (चीन) — 1046 किमी, 500 केव्ही, पॉवर 1200 मेगावॅट, 1989.

रिहंद दिल्ली (भारत) — लांबी ८१४ किमी, व्होल्टेज — ५०० केव्ही, पॉवर — १५०० मेगावॅट, बांधकाम वर्ष — १९९०.

बाल्टिक केबल (जर्मनी - स्वीडन) — लांबी २५२ किमी, व्होल्टेज — ४५० केव्ही, पॉवर — ६०० मेगावॅट, बांधकाम वर्ष — १९९४.

तिएन गुआन (चीन) — लांबी 960 किमी, व्होल्टेज — 500 केव्ही, पॉवर — 1800 मेगावॅट, बांधकाम वर्ष — 2001.

तालचेर कोलार (भारत) — लांबी 1450 किमी, व्होल्टेज — 500 केव्ही, पॉवर — 2500 मेगावॅट, बांधकाम वर्ष — 2003.

तीन घाटी - चांगझोउ (चीन) — लांबी ८९० किमी, व्होल्टेज — ५०० केव्ही, पॉवर — ३००० मेगावॅट, बांधकाम वर्ष — २००३. २००४ आणि २००६ मध्ये."थ्री गॉर्जेस" HVDC हायड्रोइलेक्ट्रिक प्लांटपासून 940 आणि 1060 किमीसाठी Huizhou आणि शांघायपर्यंत आणखी 2 ओळी बांधल्या गेल्या.

जगातील सर्वात मोठे जलविद्युत केंद्र, थ्री गॉर्जेस, चांगझोऊ, ग्वांगडोंग आणि शांघाय यांना उच्च-व्होल्टेज थेट विद्युत प्रवाहाने जोडलेले आहे.

शिआंगजियाबा-शांघाय (चीन) - फुलॉन्ग ते फेंगक्सिया पर्यंतची ओळ. लांबी 1480 किमी आहे, व्होल्टेज 800 केव्ही आहे, उर्जा 6400 मेगावॅट आहे, बांधकाम वर्ष 2010 आहे.

युनान - ग्वांगडोंग (चीन) — लांबी 1418 किमी, व्होल्टेज — 800 केव्ही, पॉवर — 5000 मेगावॅट, बांधकाम वर्ष — 2010.