विद्युत शक्ति वितरण: Difference between revisions
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[[File:Polemount-singlephase-closeup.jpg|thumb|upright| | [[File:Polemount-singlephase-closeup.jpg|thumb|upright|50 केवीए पोल-माउंटेड वितरण ट्रांसफार्मर]][[ विद्युत शक्ति ]]वितरण विद्युत शक्ति के वितरण का अंतिम चरण है; यह [[ विद्युत शक्ति संचरण |विद्युत शक्ति संचरण]] के माध्यम से भिन्न-भिन्न उपभोक्ताओं तक बिजली पहुंचाता है। विद्युत वितरण उपकेंद्र संचारण प्रणाली से जुड़े होते हैं और [[ ट्रांसफार्मर |ट्रांसफार्मर]] का प्रयोग कर संचारण [[ वोल्टेज |वोल्टता]] को {{val|2|ul=केवी}} और {{val|35|u=केवी}} के मध्यम वोल्टता तक कम करता है।<ref name=":0"/>प्राथमिक वितरण लाइनें इस मध्यम वोल्टता की शक्ति को ग्राहक के परिसर के पास स्थित [[ वितरण ट्रांसफार्मर |वितरण ट्रांसफार्मर]] तक ले जाती हैं। वितरण ट्रांसफार्मर पुनः औद्योगिक और घरेलू उपकरणों को रोशन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले [[ उपयोग वोल्टेज |वोल्टता]] को कम करते हैं। प्रायः अनेक ग्राहकों को एक ट्रांसफॉर्मर से माध्यमिक वितरण लाइनों के द्वारा आपूर्ति की जाती है। वाणिज्यिक और आवासीय ग्राहक [[ सर्विस ड्रॉप |सर्विस ड्रॉप्स]] के माध्यम से द्वितीयक वितरण लाइनों से जुड़े हुए हैं। अधिक मात्रा में बिजली की मांग करने वाले ग्राहक सीधे प्राथमिक वितरण स्तर या [[ subtransmission |सबट्रांसमिशन]] स्तर से जुड़े हो सकते हैं।<ref name=HSW/> | ||
एक विद्युत उपकेंद्र में संचरण से वितरण में समोत्परिवर्तन होता है, जिसके निम्नलिखित कार्य होते हैं:<ref name=HSW>{{Cite web|url=http://science.howstuffworks.com/environmental/energy/power5.htm|title=How Power Grids Work|website=HowStuffWorks|access-date=2016-03-18|date=April 2000}}</ref> | एक विद्युत उपकेंद्र में संचरण से वितरण में समोत्परिवर्तन होता है, जिसके निम्नलिखित कार्य होते हैं:<ref name=HSW>{{Cite web|url=http://science.howstuffworks.com/environmental/energy/power5.htm|title=How Power Grids Work|website=HowStuffWorks|access-date=2016-03-18|date=April 2000}}</ref> | ||
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== इतिहास == | == इतिहास == | ||
{{further|विद्युत शक्ति संचरण का इतिहास}}[[File:Electricity Grid Schematic English.svg|thumb|upright=1.2|[[ ग्रिड (बिजली) | ग्रिड (बिजली)]] का सामान्य | {{further|विद्युत शक्ति संचरण का इतिहास}}[[File:Electricity Grid Schematic English.svg|thumb|upright=1.2|[[ ग्रिड (बिजली) | ग्रिड (बिजली)]] का सामान्य अभिविन्यास। वोल्टेज और लोडिंग एक यूरोपीय नेटवर्क के विशिष्ट हैं।]][[File:Brush Company arc light madison square new york 1882.png|thumb|upright|1870 के दशक के अंत और 1880 के दशक की शुरुआत में न्यूयॉर्क शहर में 1880 में स्थापित इस[[ ब्रश इलेक्ट्रिक कंपनी ]]प्रणाली जैसे बाहरी या बड़े इनडोर स्थानों में आर्क-लैंप प्रकाश व्यवस्था की शुरूआत देखी गई। ]]विद्युत ऊर्जा वितरण 1880 के दशक में अनिवार्य नहीं हुई थी जब विद्युत केंद्रों पर बिजली उत्पन्न होने लगी। इससे पहले बिजली सामान्यतः वहीं उत्पन्न होती थी जहां इसका उपयोग किया जाता था। यूरोपीय और अमेरिकी शहरों में स्थापित पहली विद्युत-वितरण प्रणाली का उपयोग प्रकाश की आपूर्ति के लिए किया गया था: बहुत उच्च वोल्टता पर चलने वाली आर्क प्रकाश व्यवस्था (लगभग 3,000 वी) [[ प्रत्यावर्ती धारा |प्रत्यावर्ती धारा]] (एसी) या प्रत्यक्ष धारा (डीसी) और कम वोल्टता पर चलने वाला तापदीप्त रोशनी (100 वोल्ट) प्रत्यक्ष धारा।<ref>Quentin R. Skrabec, The 100 Most Significant Events in American Business: An Encyclopedia, ABC-CLIO – 2012, page 86</ref> दोनों बड़े क्षेत्र में आर्क प्रकाश व्यवस्था के साथ गैस प्रकाश व्यवस्था (लाइटिंग) प्रणाली की जगह ले रहे थे और व्यापार और आवासीय उपयोगकर्ताओं के लिए गैस लाइट की जगह स्ट्रीट लाइटिंग और तापदीप्त रोशनी कर रहे थे। | ||
आर्क प्रकाश व्यवस्था में उपयोग किए जाने वाले उच्च वोल्टता के कारण एक सिंगल जनरेटिंग स्टेशन 7 मील (11 किमी) तक लंबी रोशनी की आपूर्ति कर सकता है।<ref>{{cite journal|journal=Journal of the Society of Telegraph Engineers|last1=Berly|first1=J.|publisher=Institution of Electrical Engineers|volume=IX|date=1880-03-24|title=Notes on the Jablochkoff System of Electric Lighting|url=https://books.google.com/books?id=lww4AAAAMAAJ&pg=PA143|issue=32|page=143|access-date=2009-01-07}}</ref> वोल्टता के प्रत्येक दोहरीकरण से समान आकार के केबल को किसी दिए गए बिजली नुकसान के लिए समान मात्रा में बिजली की चार गुना दूरी संचारित करने की अनुमति मिलती है। इसके विपरीत प्रत्यक्ष-वर्तमान भीतरी तापदीप्त प्रकाश व्यवस्था उदाहरण के लिए एडिसन का पहला पावर स्टेशन ([[ पर्ल स्ट्रीट स्टेशन |पर्ल स्ट्रीट स्टेशन]]) वर्ष 1882 में स्थापित किया गया था, जिससे ग्राहकों को एक मील से अधिक की आपूर्ति करने में कठिनाई हुई। यह कम वोल्टता (110 वी) के कारण था जो इसे पीढ़ी से अंत तक उपयोग में लाया गया था। यह कम वोल्टता उच्च धारा में अनुवादित होता है, जिसके लिए संचरण के लिए मोटे तांबे के केबल की आवश्यकता होती है। व्यावहारिक रूप से, एडीसन के डीसी उत्पादक संयंत्रों को और अधिक महंगे कंडक्टर से बचने के लिए ग्राहक को अधिकतम दूरी लगभग 1.5 मील (2.4 किमी) के भीतर होना आवश्यक था। | आर्क प्रकाश व्यवस्था में उपयोग किए जाने वाले उच्च वोल्टता के कारण एक सिंगल जनरेटिंग स्टेशन 7 मील (11 किमी) तक लंबी रोशनी की आपूर्ति कर सकता है।<ref>{{cite journal|journal=Journal of the Society of Telegraph Engineers|last1=Berly|first1=J.|publisher=Institution of Electrical Engineers|volume=IX|date=1880-03-24|title=Notes on the Jablochkoff System of Electric Lighting|url=https://books.google.com/books?id=lww4AAAAMAAJ&pg=PA143|issue=32|page=143|access-date=2009-01-07}}</ref> वोल्टता के प्रत्येक दोहरीकरण से समान आकार के केबल को किसी दिए गए बिजली नुकसान के लिए समान मात्रा में बिजली की चार गुना दूरी संचारित करने की अनुमति मिलती है। इसके विपरीत प्रत्यक्ष-वर्तमान भीतरी तापदीप्त प्रकाश व्यवस्था उदाहरण के लिए एडिसन का पहला पावर स्टेशन ([[ पर्ल स्ट्रीट स्टेशन |पर्ल स्ट्रीट स्टेशन]]) वर्ष 1882 में स्थापित किया गया था, जिससे ग्राहकों को एक मील से अधिक की आपूर्ति करने में कठिनाई हुई। यह कम वोल्टता (110 वी) के कारण था जो इसे पीढ़ी से अंत तक उपयोग में लाया गया था। यह कम वोल्टता उच्च धारा में अनुवादित होता है, जिसके लिए संचरण के लिए मोटे तांबे के केबल की आवश्यकता होती है। व्यावहारिक रूप से, एडीसन के डीसी उत्पादक संयंत्रों को और अधिक महंगे कंडक्टर से बचने के लिए ग्राहक को अधिकतम दूरी लगभग 1.5 मील (2.4 किमी) के भीतर होना आवश्यक था। | ||
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=== नेटवर्क कॉन्फ़िगरेशन === | === नेटवर्क कॉन्फ़िगरेशन === | ||
[[File:NCPC Power Plant Yellowknife Northwest Territories Canada 08.jpg|thumb|[[ येलोनाइफ़ ]] के पास | [[File:NCPC Power Plant Yellowknife Northwest Territories Canada 08.jpg|thumb|कनाडा के उत्तर पश्चिमी क्षेत्रों में [[ येलोनाइफ़ ]]के पास उपकेंद्र]]वितरण नेटवर्क को दो प्रकारों में बांटा गया है, रेडियल या नेटवर्क।<ref>{{cite book|last=Abdelhay A. Sallam and Om P. Malik|title=Electric Distribution Systems|date=May 2011|publisher=IEEE Computer Society Press|isbn=9780470276822|page=21}}</ref> रेडियल सिस्टम एक पेड़ की तरह व्यवस्थित होता है जहां प्रत्येक ग्राहक के पास आपूर्ति का एक स्रोत होता है। एक नेटवर्क सिस्टम में आपूर्ति के कई स्रोत समानांतर में कार्य करते हैं। स्पॉट नेटवर्क का उपयोग केंद्रित भार के लिए किया जाता है। रेडियल सिस्टम सामान्यतः ग्रामीण या उपनगरीय क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं। | ||
रेडियल प्रणाली में सामान्यतः आपातकालीन कनेक्शन सम्मिलित होते हैं जहां स्तरभ्रंश या नियोजित रखरखाव जैसी समस्याओं की स्थिति में प्रणाली को पुनः समनुरूप किया जा सकता है। यह विद्युत् वितरण तंत्र से एक निश्चित खंड को अलग करने के लिए स्विच खोलकर और बंद करके किया जा सकता है। | रेडियल प्रणाली में सामान्यतः आपातकालीन कनेक्शन सम्मिलित होते हैं जहां स्तरभ्रंश या नियोजित रखरखाव जैसी समस्याओं की स्थिति में प्रणाली को पुनः समनुरूप किया जा सकता है। यह विद्युत् वितरण तंत्र से एक निश्चित खंड को अलग करने के लिए स्विच खोलकर और बंद करके किया जा सकता है। | ||
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=== ग्रामीण सेवाएं === | === ग्रामीण सेवाएं === | ||
[[File:Red-tailed hawk on power pole-2033.jpg|thumb|ग्रामीण बट्टे काउंटी, कैलिफोर्निया में | [[File:Red-tailed hawk on power pole-2033.jpg|thumb|ग्रामीण क्षेत्र में लगा हाई वोल्टेज बिजली का खंभा ग्रामीण बट्टे काउंटी, कैलिफोर्निया में]][[ ग्रामीण विद्युतीकरण ]] प्रणालियाँ वितरण लाइनों द्वारा तय की गई लंबी दूरी के कारण उच्च वितरण वोल्टेज का उपयोग करती हैं ([[ ग्रामीण विद्युतीकरण प्रशासन ]] देखें)। संयुक्त राज्य अमेरिका में 7.2, 12.47, 25, और 34.5 केवी वितरण सामान्य है; यूके, ऑस्ट्रेलिया और न्यूजीलैंड में 11 केवी और 33 केवी सामान्य हैं; दक्षिण अफ्रीका में 11 केवी और 22 केवी सामान्य हैं; चीन में 10, 20 और 35 केवी सामान्य हैं।<ref name="eolss">{{cite book|last1=Chan|first1=F|title=Electrical Engineering|chapter-url=http://www.eolss.net/sample-chapters/c05/e6-39a-06-01.pdf|access-date=12 March 2016|chapter=Electric Power Distribution Systems}}</ref> अन्य वोल्टेज कभी-कभी उपयोग किए जाते हैं। | ||
ग्रामीण सेवाएं सामान्यतः खंभों और तारों की संख्या को कम करने का प्रयास करती हैं। यह उच्च वोल्टेज (शहरी वितरण से) का उपयोग करता है, जो बदले में गैल्वेनाइज्ड स्टील वायर के उपयोग की अनुमति देता है। मजबूत स्टील के तार कम खर्चीले चौड़े पोल स्पेसिंग की अनुमति देते हैं। ग्रामीण क्षेत्रों में एक पोल-माउंट ट्रांसफॉर्मर केवल एक ग्राहक की सेवा कर सकता है। [[ न्यूज़ीलैंड | न्यूज़ीलैंड]], [[ ऑस्ट्रेलिया |ऑस्ट्रेलिया]], सस्केचेवान, कनाडा और [[ दक्षिण अफ्रीका |दक्षिण अफ्रीका]] में, [[ सिंगल-वायर अर्थ रिटर्न |सिंगल-वायर अर्थ रिटर्न]] प्रणाली (एसडब्लूइआर) का उपयोग दूरस्थ ग्रामीण क्षेत्रों को विद्युतीकृत करने के लिए किया जाता है। | ग्रामीण सेवाएं सामान्यतः खंभों और तारों की संख्या को कम करने का प्रयास करती हैं। यह उच्च वोल्टेज (शहरी वितरण से) का उपयोग करता है, जो बदले में गैल्वेनाइज्ड स्टील वायर के उपयोग की अनुमति देता है। मजबूत स्टील के तार कम खर्चीले चौड़े पोल स्पेसिंग की अनुमति देते हैं। ग्रामीण क्षेत्रों में एक पोल-माउंट ट्रांसफॉर्मर केवल एक ग्राहक की सेवा कर सकता है। [[ न्यूज़ीलैंड | न्यूज़ीलैंड]], [[ ऑस्ट्रेलिया |ऑस्ट्रेलिया]], सस्केचेवान, कनाडा और [[ दक्षिण अफ्रीका |दक्षिण अफ्रीका]] में, [[ सिंगल-वायर अर्थ रिटर्न |सिंगल-वायर अर्थ रिटर्न]] प्रणाली (एसडब्लूइआर) का उपयोग दूरस्थ ग्रामीण क्षेत्रों को विद्युतीकृत करने के लिए किया जाता है। | ||
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[[File:World Map of Mains Voltages and Frequencies, Detailed.svg|thumb|upright=3| | [[File:World Map of Mains Voltages and Frequencies, Detailed.svg|thumb|upright=3|मुख्य विद्युत संचालन शक्ति और आवृत्तियों का विश्व मानचित्र]] | ||
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अधिकांश अमेरिकी 60 हर्ट्ज एसी, 120/240 वोल्ट [[ स्प्लिट-फेज इलेक्ट्रिक पावर |स्प्लिट-फेज सिस्टम]] घरेलू स्तर पर और बड़े पैमाने पर तीन फेज का उपयोग करते हैं। उत्तर अमेरिकी ट्रांस्फ़ॉर्मर्स सामान्यतः यूरोप के 230 वोल्ट के समान 240 वोल्ट पर बिजली देते हैं। यह स्प्लिट-फेज है जो घर में 120 वोल्ट का उपयोग करने की अनुमति देता है। | अधिकांश अमेरिकी 60 हर्ट्ज एसी, 120/240 वोल्ट [[ स्प्लिट-फेज इलेक्ट्रिक पावर |स्प्लिट-फेज सिस्टम]] घरेलू स्तर पर और बड़े पैमाने पर तीन फेज का उपयोग करते हैं। उत्तर अमेरिकी ट्रांस्फ़ॉर्मर्स सामान्यतः यूरोप के 230 वोल्ट के समान 240 वोल्ट पर बिजली देते हैं। यह स्प्लिट-फेज है जो घर में 120 वोल्ट का उपयोग करने की अनुमति देता है। | ||
[[File:Power Grid of Japan.svg|thumb|जापान की | [[File:Power Grid of Japan.svg|thumb|जापान की यूटिलिटी फ्रीक्वेंसी 50 हर्ट्ज़ और 60 हर्ट्ज़ हैं।]][[ जापान में बिजली क्षेत्र |जापान के बिजली क्षेत्र]] में, मानक वोल्टेज 100 V है, जिसमें 50 और 60 Hz AC दोनों का उपयोग किया जाता है। देश के कुछ हिस्से 50 हर्ट्ज़ का इस्तेमाल करते हैं, जबकि दूसरे हिस्से 60 हर्ट्ज़ का इस्तेमाल करते हैं।<ref name=":1">{{Cite news|url=http://www.japantimes.co.jp/news/2011/07/19/reference/japans-incompatible-power-grids/|title=Japan's incompatible power grids|last1=Gordenker|first1=Alice|date=2011-07-19|newspaper=The Japan Times Online|language=en-US|issn=0447-5763|access-date=2016-03-12}}</ref> यह 1890 के दशक की परिस्थितियाँ हैं। [[ टोक्यो ]] में कुछ स्थानीय विक्रेताओं ने 50 हर्ट्ज़ जर्मन उपकरण का आयात किया, जबकि [[ ओसाका |ओसाका]] में स्थानीय लाइटिंग फ़्लिकर ने संयुक्त राज्य अमेरिका से 60 हर्ट्ज़ जेनरेटर का आयात किया। ये तब तक आगे बढ़े जब तक कि पूरे देश में तारों का नेटवर्क नहीं कर दिया गया। आज पूर्वी जापान (टोक्यो, [[ योकोहामा |योकोहामा]], तोहोकू और [[ होक्काइडो |होक्काइडो]] सहित) में आवृत्ति 50 हर्ट्ज है और पश्चिमी जापान में 60 हर्ट्ज ([[ नागोया | नागोया]], ओसाका, [[ क्योटो |क्योटो]], [[ हिरोशिमा |हिरोशिमा]], शिकोकु और [[ एक प्रकार की पिच |क्यूशू]] ) है।<ref>{{Cite web|url=http://www.japan-guide.com/e/e2225.html|title=Electricity in Japan|website=Japan-Guide.com|access-date=2016-03-12}}</ref> | ||
अधिकांश घरेलू उपकरणों को इस आवृति पर काम करने के लिए बनाया जाता है। विषमता की समस्या तब सामने आई जब 2011 के तोहोकू भूकंप और सूनामी ने पूर्व की क्षमता की लगभग एक तिहाई का नुकसान किया और पश्चिम की बिजली पूरी तरह से पूर्व के साथ साझा की नहीं जा सकी, क्योंकि देश में एक सामान्य आवृति नहीं थी। <ref name=":1" /> | अधिकांश घरेलू उपकरणों को इस आवृति पर काम करने के लिए बनाया जाता है। विषमता की समस्या तब सामने आई जब 2011 के तोहोकू भूकंप और सूनामी ने पूर्व की क्षमता की लगभग एक तिहाई का नुकसान किया और पश्चिम की बिजली पूरी तरह से पूर्व के साथ साझा की नहीं जा सकी, क्योंकि देश में एक सामान्य आवृति नहीं थी। <ref name=":1" /> | ||
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* [[ तंत्र रक्षक ]] | * [[ तंत्र रक्षक ]] | ||
* [[ बिजली वितरण इकाई ]] | * [[ बिजली वितरण इकाई ]] | ||
* [[ पावर-सिस्टम स्वचालन ]] - पावर यूटिलिटी कंपनियों के टेली-प्रोटेक्शन और मल्टीप्लेक्सर उपकरणों को इंटरकनेक्ट करने के लिए | * [[ पावर-सिस्टम स्वचालन ]] - पावर यूटिलिटी कंपनियों के टेली-प्रोटेक्शन और मल्टीप्लेक्सर उपकरणों को इंटरकनेक्ट करने के लिए आईइइइ मानक | ||
* [[ शक्ति प्रणाली अनुकरण ]] | * [[ शक्ति प्रणाली अनुकरण ]] | ||
* [[ संचरण विस्तार प्रणाली परिचालक ]] | * [[ संचरण विस्तार प्रणाली परिचालक ]] | ||
Revision as of 19:35, 23 January 2023
विद्युत शक्ति वितरण विद्युत शक्ति के वितरण का अंतिम चरण है; यह विद्युत शक्ति संचरण के माध्यम से भिन्न-भिन्न उपभोक्ताओं तक बिजली पहुंचाता है। विद्युत वितरण उपकेंद्र संचारण प्रणाली से जुड़े होते हैं और ट्रांसफार्मर का प्रयोग कर संचारण वोल्टता को 2 केवी और 35 केवी के मध्यम वोल्टता तक कम करता है।[1]प्राथमिक वितरण लाइनें इस मध्यम वोल्टता की शक्ति को ग्राहक के परिसर के पास स्थित वितरण ट्रांसफार्मर तक ले जाती हैं। वितरण ट्रांसफार्मर पुनः औद्योगिक और घरेलू उपकरणों को रोशन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले वोल्टता को कम करते हैं। प्रायः अनेक ग्राहकों को एक ट्रांसफॉर्मर से माध्यमिक वितरण लाइनों के द्वारा आपूर्ति की जाती है। वाणिज्यिक और आवासीय ग्राहक सर्विस ड्रॉप्स के माध्यम से द्वितीयक वितरण लाइनों से जुड़े हुए हैं। अधिक मात्रा में बिजली की मांग करने वाले ग्राहक सीधे प्राथमिक वितरण स्तर या सबट्रांसमिशन स्तर से जुड़े हो सकते हैं।[2]
एक विद्युत उपकेंद्र में संचरण से वितरण में समोत्परिवर्तन होता है, जिसके निम्नलिखित कार्य होते हैं:[2]
- परिपथ वियोजक और स्विच उपकेंद्र को विद्युत् वितरण तंत्र से वियोजित करने या वितरण लाइनों को वियोजित करने में सक्षम बनाते हैं।
- ट्रांसफॉर्मर प्राथमिक वितरण वोल्टता के लिए संचारण वोल्टता, 35 केवी या उससे अधिक नीचे ले जाते हैं। यह सामान्यतः 600–35000 वी पर मध्यम वोल्टता के सर्किट होते हैं [1]
- ट्रांसफार्मर से बिजली बसबार में जाती है जो वितरण शक्ति को कई दिशाओं में विभाजित कर सकती है। बस वितरण लाइनों को बिजली वितरित करती है, जो ग्राहकों को निर्गतांक करती है।
शहरी वितरण मुख्य रूप से भूमिगत है, कभी-कभी आम उपयोगिता नलिकाओं में। ग्रामीण वितरण ज्यादातर उपयोगिता खंभों के साथ जमीन से ऊपर है, और उपनगरीय वितरण एक मिश्रण है।[1]ग्राहक के करीब, यूएस में आवासीय ग्राहकों के लिए एक वितरण ट्रांसफार्मर सामान्यतः 120/240 वी को कम वोल्टेज माध्यमिक सर्किट में ले जाता है। सर्विस ड्रॉप और बिजली मीटर के द्वारा ग्राहक को बिजली प्राप्त होती है। एक शहरी प्रणाली में अंतिम सर्किट 15 मीटर (50 फीट) से कम हो सकता है लेकिन एक ग्रामीण ग्राहक के लिए 91 मीटर (300 फीट) से अधिक हो सकता है।[1]
इतिहास
विद्युत ऊर्जा वितरण 1880 के दशक में अनिवार्य नहीं हुई थी जब विद्युत केंद्रों पर बिजली उत्पन्न होने लगी। इससे पहले बिजली सामान्यतः वहीं उत्पन्न होती थी जहां इसका उपयोग किया जाता था। यूरोपीय और अमेरिकी शहरों में स्थापित पहली विद्युत-वितरण प्रणाली का उपयोग प्रकाश की आपूर्ति के लिए किया गया था: बहुत उच्च वोल्टता पर चलने वाली आर्क प्रकाश व्यवस्था (लगभग 3,000 वी) प्रत्यावर्ती धारा (एसी) या प्रत्यक्ष धारा (डीसी) और कम वोल्टता पर चलने वाला तापदीप्त रोशनी (100 वोल्ट) प्रत्यक्ष धारा।[3] दोनों बड़े क्षेत्र में आर्क प्रकाश व्यवस्था के साथ गैस प्रकाश व्यवस्था (लाइटिंग) प्रणाली की जगह ले रहे थे और व्यापार और आवासीय उपयोगकर्ताओं के लिए गैस लाइट की जगह स्ट्रीट लाइटिंग और तापदीप्त रोशनी कर रहे थे।
आर्क प्रकाश व्यवस्था में उपयोग किए जाने वाले उच्च वोल्टता के कारण एक सिंगल जनरेटिंग स्टेशन 7 मील (11 किमी) तक लंबी रोशनी की आपूर्ति कर सकता है।[4] वोल्टता के प्रत्येक दोहरीकरण से समान आकार के केबल को किसी दिए गए बिजली नुकसान के लिए समान मात्रा में बिजली की चार गुना दूरी संचारित करने की अनुमति मिलती है। इसके विपरीत प्रत्यक्ष-वर्तमान भीतरी तापदीप्त प्रकाश व्यवस्था उदाहरण के लिए एडिसन का पहला पावर स्टेशन (पर्ल स्ट्रीट स्टेशन) वर्ष 1882 में स्थापित किया गया था, जिससे ग्राहकों को एक मील से अधिक की आपूर्ति करने में कठिनाई हुई। यह कम वोल्टता (110 वी) के कारण था जो इसे पीढ़ी से अंत तक उपयोग में लाया गया था। यह कम वोल्टता उच्च धारा में अनुवादित होता है, जिसके लिए संचरण के लिए मोटे तांबे के केबल की आवश्यकता होती है। व्यावहारिक रूप से, एडीसन के डीसी उत्पादक संयंत्रों को और अधिक महंगे कंडक्टर से बचने के लिए ग्राहक को अधिकतम दूरी लगभग 1.5 मील (2.4 किमी) के भीतर होना आवश्यक था।
ट्रांसफार्मर का परिचय
लंबी दूरी पर बिजली संचारित करने की समस्या बिजली वितरण के लिए एक अभिज्ञात अभियान्त्रिकी बाधा बन गई, प्रकाश संगठनों द्वारा अनेक समाधानों का संतोषजनक से भी कम परीक्षण किया गया। लेकिन 1880 के दशक के मध्य में कार्यात्मक ट्रांसफॉर्मर के विकास के साथ एक सफलता देखी गई जिसने एसी पावर को ट्रांसमिशन के लिए बहुत अधिक वोल्टेज तक "स्टेप अप" करने की अनुमति दी, फिर अंतिम उपयोगकर्ता के पास कम वोल्टेज तक गिरा दिया। डायरेक्ट करंट की तुलना में, एसी की ट्रांसमिशन लागत बहुत सस्ती थी और बड़े एसी जनरेटिंग प्लांट्स के साथ बड़े पैमाने की अर्थव्यवस्थाएं पूरे शहरों और क्षेत्रों को आपूर्ति करने में सक्षम थीं, जिससे एसी का उपयोग तेजी से फैल रहा था।
अमेरिका में दिष्टधारा और प्रत्यावर्ती धारा के बीच प्रतिस्पर्धा ने 1880 के दशक के अंत में "धाराओं के युद्ध" के रूप में एक व्यक्तिगत मोड़ लिया जब थॉमस एडिसन ने जॉर्ज वेस्टिंगहाउस पर हमला करना शुरू कर दिया और पहले यूएस एसी ट्रांसफॉर्मर सिस्टम के उनके विकास से होने वाली मौतों को उजागर किया। वर्षों से हाई-वोल्टेज एसी सिस्टम द्वारा और किसी भी एसी सिस्टम का दावा करना स्वाभाविक रूप से संकटपूर्ण था।[5] एडिसन का प्रचार अभियान अल्पकालिक था, उनकी कंपनी ने वर्ष 1892 में एसी में परिवर्तित किया।
एसी यूरोप और अमेरिका में बिजली की मोटर डिजाइनों में नवाचारों और इंजीनियर सार्वभौमिक प्रणालियों के विकास के साथ बिजली के संचरण का प्रमुख रूप बन गया, जिससे बड़ी संख्या में विरासत प्रणालियों को बड़े एसी ग्रिड से जोड़ा जा सके।[6][7]
20वीं शताब्दी के पूर्वार्द्ध में, कई स्थानों पर विद्युत शक्ति उद्योग लंबवत रूप से एकीकृत था, जिसका अर्थ है कि एक कंपनी ने उत्पादन, पारेषण, वितरण, मीटरिंग और बिलिंग किया। 1970 और 1980 के दशक में शुरू होकर, राष्ट्रों ने विनियमन और निजीकरण की प्रक्रिया शुरू की, जिससे बिजली बाजार में वृद्धि हुई। वितरण प्रणाली विनियमित रहेगी लेकिन उत्पादन, खुदरा और कभी-कभी पारेषण प्रणाली प्रतिस्पर्धी बाजारों में बदल गई थी।
जनरेशन और ट्रांसमिशन
विद्युत शक्ति एक जनरेटिंग स्टेशन से शुरू होती है, जहां संभावित अंतर 33,000 वोल्ट जितना अधिक हो सकता है। सामान्यतः एसी का प्रयोग किया जाता है। कुछ रेलवे विद्युतीकरण प्रणाली, टेलिफ़ोन एक्सचेंज और अल्युमीनियम प्रगलन जैसी औद्योगिक प्रक्रियाएं बड़ी मात्रा में डीसी पावर के उपयोगकर्ता डीसी को सार्वजनिक एसी आपूर्ति से प्राप्त करने के लिए रेक्टिफायर का उपयोग करते हैं या उनकी अपनी पीढ़ी प्रणाली हो सकती है। उच्च-विद्युत संचालन शक्ति डीसी वैकल्पिक-वर्तमान प्रणालियों को अलग करने या प्रेषित विद्युत की मात्रा को नियंत्रित करने के लिए लाभकारी हो सकता है। उदाहरण के लिए, हाइड्रो-क्यूबेक में एक दिष्ट धारा लाइन है जो जेम्स बे क्षेत्र से बोस्टान तक जाती है।[8]
यह जनरेटिंग स्टेशन से जनरेटिंग स्टेशन के स्विचयार्ड में जाता है जहां एक स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर विद्युत संचालन शक्ति को 44 केवी से 765 केवी तक संचारण के लिए उपयुक्त स्तर तक बढ़ा देता है। संचारण प्रणाली में एक बार प्रत्येक जनरेटिंग स्टेशन से बिजली को अन्यत्र उत्पादित बिजली के साथ जोड़ दिया जाता है। विद्युत उत्सर्जित होते ही उपभुक्त हो जाती है। यह प्रकाश की गति के करीब बहुत तेज गति से प्रसारित होता है।
प्राथमिक वितरण
प्राथमिक वितरण वोल्टेज 4 kV से 35 kV चरण-दर-चरण (2.4 kV से 20 kV चरण-से-तटस्थ) तक होता है [9] केवल बड़े उपभोक्ताओं को सीधे वितरण वोल्टेज से दिया जाता है; अधिकांश लाभकारी ग्राहक एक ट्रांसफॉर्मर से जुड़े होते हैं जो वितरण वोल्टेज को कम वोल्टेज "उपयोग वोल्टेज", "आपूर्ति वोल्टेज" या "मेन वोल्टेज" में कम कर देता है जिसका उपयोग प्रकाश और आंतरिक तार स्थापन प्रणाली द्वारा किया जाता है।
नेटवर्क कॉन्फ़िगरेशन
वितरण नेटवर्क को दो प्रकारों में बांटा गया है, रेडियल या नेटवर्क।[10] रेडियल सिस्टम एक पेड़ की तरह व्यवस्थित होता है जहां प्रत्येक ग्राहक के पास आपूर्ति का एक स्रोत होता है। एक नेटवर्क सिस्टम में आपूर्ति के कई स्रोत समानांतर में कार्य करते हैं। स्पॉट नेटवर्क का उपयोग केंद्रित भार के लिए किया जाता है। रेडियल सिस्टम सामान्यतः ग्रामीण या उपनगरीय क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं।
रेडियल प्रणाली में सामान्यतः आपातकालीन कनेक्शन सम्मिलित होते हैं जहां स्तरभ्रंश या नियोजित रखरखाव जैसी समस्याओं की स्थिति में प्रणाली को पुनः समनुरूप किया जा सकता है। यह विद्युत् वितरण तंत्र से एक निश्चित खंड को अलग करने के लिए स्विच खोलकर और बंद करके किया जा सकता है।
लंबे फीडर वोल्टेज घटाव (शक्ति तत्व विरूपण) का अनुभव करते हैं जिसके लिए संधारित्र या विद्युत् दाब नियामक स्थापित करने की आवश्यकता होती है।
सिस्टम के तत्वों के बीच कार्यात्मक लिंक का आदान-प्रदान करके पुनर्निर्माण सबसे महत्वपूर्ण उपायों में से एक का प्रतिनिधित्व करता है जो वितरण प्रणाली के परिचालन प्रदर्शन में सुधार कर सकता है। इसकी परिभाषा के संदर्भ में बिजली वितरण प्रणाली के पुनर्गठन के माध्यम से अनुकूलन की बाधाओं के साथ एक ऐतिहासिक एकल उद्देश्य समस्या है। 1975 के बाद से, जब मर्लिन और बैक[11] ने आज तक सक्रिय बिजली हानि में कमी के लिए वितरण प्रणाली के पुनर्संरचना का विचार प्रस्तावित किया, तो बहुत से शोधकर्ताओं ने पुनर्संरचना समस्या को एकल उद्देश्य समस्या के रूप में हल करने के लिए विविध प्रणालियों और कलनविधि (एल्गोरिदम) का प्रस्ताव दिया है। कुछ लेखकों ने पेरेटो इष्टतमता आधारित दृष्टिकोण प्रस्तावित किए हैं (सक्रिय शक्ति हानियों और उद्देश्यों के रूप में विश्वसनीयता सूचकांकों सहित)। इस प्रयोजन के लिए, माइक्रोजेनेटिक,[12] शाखा विनिमय,[13] कण झुंड अनुकूलन[14] और गैर-प्रभुत्व सॉर्टिंग जेनेटिक एल्गोरिद्म [15] आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस पर आधारित विभिन्न विधियों का प्रयोग किया गया है।
ग्रामीण सेवाएं
ग्रामीण विद्युतीकरण प्रणालियाँ वितरण लाइनों द्वारा तय की गई लंबी दूरी के कारण उच्च वितरण वोल्टेज का उपयोग करती हैं (ग्रामीण विद्युतीकरण प्रशासन देखें)। संयुक्त राज्य अमेरिका में 7.2, 12.47, 25, और 34.5 केवी वितरण सामान्य है; यूके, ऑस्ट्रेलिया और न्यूजीलैंड में 11 केवी और 33 केवी सामान्य हैं; दक्षिण अफ्रीका में 11 केवी और 22 केवी सामान्य हैं; चीन में 10, 20 और 35 केवी सामान्य हैं।[16] अन्य वोल्टेज कभी-कभी उपयोग किए जाते हैं।
ग्रामीण सेवाएं सामान्यतः खंभों और तारों की संख्या को कम करने का प्रयास करती हैं। यह उच्च वोल्टेज (शहरी वितरण से) का उपयोग करता है, जो बदले में गैल्वेनाइज्ड स्टील वायर के उपयोग की अनुमति देता है। मजबूत स्टील के तार कम खर्चीले चौड़े पोल स्पेसिंग की अनुमति देते हैं। ग्रामीण क्षेत्रों में एक पोल-माउंट ट्रांसफॉर्मर केवल एक ग्राहक की सेवा कर सकता है। न्यूज़ीलैंड, ऑस्ट्रेलिया, सस्केचेवान, कनाडा और दक्षिण अफ्रीका में, सिंगल-वायर अर्थ रिटर्न प्रणाली (एसडब्लूइआर) का उपयोग दूरस्थ ग्रामीण क्षेत्रों को विद्युतीकृत करने के लिए किया जाता है।
तीन चरण की सेवा बड़ी कृषि सुविधाओं, पेट्रोलियम पम्पिंग सुविधाओं, जल संयंत्रों, या अन्य ग्राहकों के लिए बिजली प्रदान करती है जिनके पास बड़े भार (तीन चरण उपकरण) हैं।
उत्तरी अमेरिका में ओवरहेड डिस्ट्रीब्यूशन सिस्टम तटस्थ कंडक्टर के साथ तीन चरण चार तार हो सकते हैं। ग्रामीण वितरण प्रणाली में एक फेज कंडक्टर और एक न्यूट्रल के लंबे रन हो सकते हैं।[17]अन्य देशों में या अत्यधिक ग्रामीण क्षेत्रों में न्यूट्रल वायर को रिटर्न (सिंगल-वायर अर्थ रिटर्न) के रूप में उपयोग करने के लिए जमीन से जोड़ा जाता है। इसे एक भूमिगत वाय प्रणाली कहा जाता है।
माध्यमिक वितरण
क्षेत्र के आधार पर, बिजली 50 या 60 हर्ट्ज की आवृत्ति पर वितरित की जाती है। इसे घरेलू ग्राहकों को सिंगल-फेज इलेक्ट्रिक पावर के रूप में वितरित किया जाता है। यूरोप जैसे कुछ देशों में बड़ी संपत्तियों के लिए तीन चरण की बिजली आपूर्ति उपलब्ध कराई जा सकती है। एक आस्टसीलस्कप के साथ देखा गया,उत्तरी अमेरिका में घरेलू बिजली की आपूर्ति एक साइन लहर की तरह दिखाई देगी, जो -170 वोल्ट और 170 वोल्ट के बीच दोलन करती है, जिससे 120 वोल्ट आरएमएस का प्रभावी वोल्टेज मिलता है।[18] प्रति केबल उपयोग की गई शक्ति के मामले में तीन-चरण विद्युत शक्ति अधिक कुशल है और बड़ी इलेक्ट्रिक मोटर चलाने के लिए अधिक उपयुक्त है। कुछ बड़े यूरोपीय उपकरणों को तीन-चरण शक्ति द्वारा संचालित किया जा सकता है जैसे बिजली के स्टोव और कपड़े सुखाने वाले।
ग्राहक के सिस्टम के साथ-साथ उपयोगिता के स्वामित्व वाले उपकरणों के लिए एक ग्राउंड कनेक्शन सामान्य रूप से प्रदान किया जाता है। ग्राहक के सिस्टम को जमीन से जोड़ने का उद्देश्य उस वोल्टेज को सीमित करना है जो विकसित हो सकता है यदि उच्च वोल्टेज कंडक्टर लो-वोल्टेज कंडक्टर पर गिरते हैं जो आमतौर पर जमीन से नीचे लगे होते हैं या वितरण ट्रांसफार्मर के भीतर विफलता होती है। अर्थिंग प्रणाली TT, TN-S, TN-C-S या TN-C हो सकते हैं।
क्षेत्रीय विविधताएं
220–240 वोल्ट सिस्टम्स
धिकांश विश्व में संचार और इलेक्ट्रॉनिक औद्योगिक सेवाओं के लिए 50 हर्ट्ज़ 220 या 230 वोल्ट एकल चरण, या 400 वोल्ट 3 चरण का उपयोग करता है। इस प्रणाली में प्राथमिक वितरण नेटवर्क प्रति क्षेत्र के कुछ सबस्टेशनो की आपूर्ति करता है और प्रत्येक सबस्टेशन से 230 V / 400 V बिजली सामान्य रूप से 1 किमी से कम क्षेत्र में अंतिम उपयोगकर्ता को सीधी आपूर्ति देता है। तीन चालू (गर्म) तारों व तटस्थ तीन चरणों की सेवा के लिए व्यवस्थित रूप से जुड़े हैं। एकल-चरण वितरण, एक सजीव तार और तटस्थ तार के साथ घरेलू रूप से उपयोग किया जाता है जहां कुल भार कम होता है। यूरोप में, तीन चरण, चार तार प्रणाली उद्योग और घरेलू उपयोग के लिए बिजली सामान्य रूप से लिटरेट की जाती है। यह चरण-दर-चरण तीन-तार और चार-तार सर्किट सेवा तथा एक एकल-चरण वोल्टेज 230 वोल्ट किसी एक चरण और तटस्थता के बीच 400 वोल्ट तीन-चरण की विद्युत शक्ति देता है। यूके में एक विशिष्ट शहरी या उपनगरीय लो-काउंटेज सबस्टेशन को सामान्य रूप से 150 केवीए और 1 एमवीए के बीच रेट किया जाएगा और पास के कुछ सौ घरों को आपूर्ति की जाती है। ट्रांसफ़ॉर्मर सामान्यतः प्रति घर 1 से 2 किलो वाट के औसत भार पर बने होते हैं व फ़्यूज़ और केबल को इस प्रकार आकार दिया जाता है कि किसी एक संपत्ति को अनुमानित दस गुना अधिक भार की अनुमति मिल सके। औद्योगिक ग्राहकों के लिए, 3-चरण 690/400 वोल्ट भी उपलब्ध है य स्थानीय रूप से सूचीबद्ध हो सकता है। [19] बड़े औद्योगिक ग्राहकों के पास 11 केवी से 220 केवी के साथ अपना ट्रांस्फ़ॉर्मर उपलब्ध होता है।
100–120 वोल्ट सिस्टम
अधिकांश अमेरिकी 60 हर्ट्ज एसी, 120/240 वोल्ट स्प्लिट-फेज सिस्टम घरेलू स्तर पर और बड़े पैमाने पर तीन फेज का उपयोग करते हैं। उत्तर अमेरिकी ट्रांस्फ़ॉर्मर्स सामान्यतः यूरोप के 230 वोल्ट के समान 240 वोल्ट पर बिजली देते हैं। यह स्प्लिट-फेज है जो घर में 120 वोल्ट का उपयोग करने की अनुमति देता है।
जापान के बिजली क्षेत्र में, मानक वोल्टेज 100 V है, जिसमें 50 और 60 Hz AC दोनों का उपयोग किया जाता है। देश के कुछ हिस्से 50 हर्ट्ज़ का इस्तेमाल करते हैं, जबकि दूसरे हिस्से 60 हर्ट्ज़ का इस्तेमाल करते हैं।[20] यह 1890 के दशक की परिस्थितियाँ हैं। टोक्यो में कुछ स्थानीय विक्रेताओं ने 50 हर्ट्ज़ जर्मन उपकरण का आयात किया, जबकि ओसाका में स्थानीय लाइटिंग फ़्लिकर ने संयुक्त राज्य अमेरिका से 60 हर्ट्ज़ जेनरेटर का आयात किया। ये तब तक आगे बढ़े जब तक कि पूरे देश में तारों का नेटवर्क नहीं कर दिया गया। आज पूर्वी जापान (टोक्यो, योकोहामा, तोहोकू और होक्काइडो सहित) में आवृत्ति 50 हर्ट्ज है और पश्चिमी जापान में 60 हर्ट्ज ( नागोया, ओसाका, क्योटो, हिरोशिमा, शिकोकु और क्यूशू ) है।[21]
अधिकांश घरेलू उपकरणों को इस आवृति पर काम करने के लिए बनाया जाता है। विषमता की समस्या तब सामने आई जब 2011 के तोहोकू भूकंप और सूनामी ने पूर्व की क्षमता की लगभग एक तिहाई का नुकसान किया और पश्चिम की बिजली पूरी तरह से पूर्व के साथ साझा की नहीं जा सकी, क्योंकि देश में एक सामान्य आवृति नहीं थी। [20]
चार उच्च वोल्टेज प्रत्यक्ष करंट (एचवीडीसी) रेखीय स्टेशन जापान की एसी फ्रीक्वेंसी सीमा के पार बिजली ले जाते हैं। शिन शिनानो जापान में बैक-टू-बैक एचवीडीसी सुविधा है जो जापान के पश्चिमी और पूर्वी पावर ग्रिड को जोड़ने वाले चार सवृत्ति परिवर्तक में से एक है। अन्य तीन हिगाशी-शिमिज़ु फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर पर हैं। अन्य तीन हिगाशी-शिमिज़ु, मियांमी - फुकुमित्सु और सकुमा बांध पर हैं। साथ में ये पूर्व या पश्चिम में 1.2 GW तक बिजली उपलब्ध कर सकते हैं।[22]
240 वोल्ट सिस्टम और 120 वोल्ट आउटलेट
अधिकांश उत्तर अमेरिकी आधुनिक घरों को स्प्लिट-फेज इलेक्ट्रिक पावर के उपयोग के उपयोग द्वारा ट्रांसफार्मर से 240 वोल्ट प्राप्त करने के लिए तार दिया जाता है | स्प्लिट-फेज विद्युत शक्ति में 120 वोल्ट रिसेप्टेकल्स और 240 वोल्ट रिसेप्टेकल्स दोनों हो सकते हैं। 120 वोल्ट आमतौर पर प्रकाश व्यवस्था और अधिकांश एसी बिजली के उपकरणों और सॉकेट के लिए उपयोग किया जाता है। 240 वोल्ट के परिपथ सामान्यतः उन उपकरणों के लिए उपयोग किए जाते हैं जिनमें उच्च वाट ताप उत्पादन होता हैं जैसे ओवन और हीटर। इनका उपयोग इलेक्ट्रिक कार चार्जर की आपूर्ति के लिए भी किया जा सकता है।
आधुनिक वितरण प्रणाली
परंपरागत रूप से, वितरण प्रणालियां केवल सरल वितरण लाइनों के रूप में काम करती हैं जहां इलेक्ट्रिक पावर ट्रांसमिशन से बिजली ग्राहकों के बीच साझा की जाएगी। आज की वितरण प्रणालियाँ सौर ऊर्जा और पवन ऊर्जा जैसे वितरित उत्पादन संसाधनों के माध्यम से बिजली प्रणालियों के वितरण स्तर पर नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन के साथ अत्यधिक एकीकृत हैं।[23] फलस्वरूप, वितरण प्रणाली दिन प्रति दिन संचरण तंत्र से अधिक स्वतंत्र होती जा रही है। इन आधुनिक वितरण नेटवर्कों (कभी-कभी माइक्रोग्रिड्स के रूप में संदर्भित) में आपूर्ति-अनुरोध संबंध को संतुलित करना अत्यंत चुनौतीपूर्ण है, और इसे संचालित करने के लिए विभिन्न तकनीकी और परिचालन साधनों के उपयोग की आवश्यकता होती है। ऐसे टूल्स में बैटरी भंडारण शक्ति केन्द्र, डेटा विश्लेषण, अनुकूलीकरण औज़ार (ऑप्टिमाइजेशन टूल्स) इत्यादि सम्मिलित हैं।
यह भी देखें
- बैकफीडिंग
- स्रोत द्वारा बिजली की लागत
- सक्रिय वोल्टता पुन:स्थापन
- विद्युतीय उपयोगिता
- देश द्वारा बिजली वितरण कंपनियां
- विद्युत उत्पादन
- बिजली खुदरा व्यापार
- तंत्र रक्षक
- बिजली वितरण इकाई
- पावर-सिस्टम स्वचालन - पावर यूटिलिटी कंपनियों के टेली-प्रोटेक्शन और मल्टीप्लेक्सर उपकरणों को इंटरकनेक्ट करने के लिए आईइइइ मानक
- शक्ति प्रणाली अनुकरण
- संचरण विस्तार प्रणाली परिचालक
- उच्च-वोल्टता वाले ट्रांसफॉर्मर की अग्नि बाधायें
संदर्भ
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बाहरी कड़ियाँ
- IEEE Power Engineering Society
- IEEE Power Engineering Society Distribution Subcommittee
- U.S. Department of Energy Electric Distribution website
