विद्युत शक्ति प्रणाली

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एक भाप टर्बाइन विद्युत शक्ति प्रदान करने के लिए प्रयोग किया जाता है

एक विद्युत शक्ति प्रणाली विद्युत शक्ति की आपूर्ति, हस्तांतरण और उपयोग के लिए तैनात विद्युत घटकों का एक नेटवर्क है। बिजली व्यवस्था का एक उदाहरण विद्युत ग्रिड है जो एक विस्तारित क्षेत्र के भीतर घरों और उद्योगों को बिजली प्रदान करता है। विद्युत ग्रिड को मोटे तौर पर विद्युत जनरेटर में विभाजित किया जा सकता है जो बिजली की आपूर्ति करता है, विद्युत शक्ति संचरण जो उत्पादन केंद्रों से वितरण बोर्ड तक बिजली पहुंचाता है, और बिजली वितरण जो आस-पास के घरों और उद्योगों को बिजली प्रदान करता है।

उद्योगों, अस्पतालों, वाणिज्यिक भवनों और घरों में भी छोटी बिजली प्रणालियाँ पाई जाती हैं। एक सिंगल लाइन डायग्राम इस पूरे सिस्टम को दर्शाने में मदद करता है। इनमें से अधिकांश प्रणालियाँ तीन-चरण विद्युत शक्ति पर निर्भर करती हैं | तीन-चरण एसी शक्ति - आधुनिक दुनिया भर में बड़े पैमाने पर बिजली संचरण और वितरण के लिए मानक। विशिष्ट विद्युत प्रणालियाँ जो हमेशा तीन-चरण एसी शक्ति पर निर्भर नहीं होती हैं, विमान, विद्युत रेल प्रणाली, महासागर लाइनर, पनडुब्बी और ऑटोमोबाइल में पाई जाती हैं।

इतिहास

पर्ल स्ट्रीट स्टेशन का एक रेखाचित्र

1881 में, दो इलेक्ट्रीशियनों ने इंग्लैंड में Godalming में दुनिया की पहली बिजली प्रणाली का निर्माण किया। इसे दो पानी का चक्का द्वारा संचालित किया गया था और एक प्रत्यावर्ती धारा का उत्पादन किया गया था जिसने बदले में 250 वोल्ट पर सात सीमेंस आर्क लैंप और 40 वोल्ट पर 34 गरमागरम लैंप की आपूर्ति की।[1] हालांकि, लैंप की आपूर्ति रुक-रुक कर हो रही थी और 1882 में थॉमस एडीसन और उनकी कंपनी, एडिसन इलेक्ट्रिक लाइट कंपनी ने न्यूयॉर्क शहर में पर्ल स्ट्रीट पर पहला भाप से चलने वाला इलेक्ट्रिक पावर स्टेशन विकसित किया। पर्ल स्ट्रीट स्टेशन ने शुरू में 59 ग्राहकों के लिए लगभग 3,000 लैंप संचालित किए।[2][3] पावर स्टेशन ने दिष्ट धारा उत्पन्न की और एकल वोल्टेज पर संचालित किया। लंबी दूरी के संचरण के दौरान बिजली के नुकसान को कम करने के लिए आवश्यक उच्च वोल्टेज के लिए प्रत्यक्ष वर्तमान शक्ति को आसानी से या कुशलता से परिवर्तित नहीं किया जा सकता है, इसलिए जनरेटर और भार के बीच अधिकतम आर्थिक दूरी लगभग आधा मील (800 मीटर) तक सीमित थी।[4]

उसी वर्ष लंदन में, लुसिएन गॉलार्ड और जॉन डिक्सन गिब्स ने द्वितीयक जनरेटर का प्रदर्शन किया—एक वास्तविक बिजली व्यवस्था में उपयोग के लिए उपयुक्त पहला ट्रांसफार्मर।[5] गॉलार्ड और गिब्स के ट्रांसफॉर्मर का व्यावहारिक मूल्य 1884 में ट्यूरिन में प्रदर्शित किया गया था जहां ट्रांसफॉर्मर को प्रकाश देने के लिए इस्तेमाल किया गया था 40 kilometers (25 miles) एक वैकल्पिक चालू जनरेटर से रेलवे का।[6] प्रणाली की सफलता के बावजूद, इस जोड़ी ने कुछ मौलिक गलतियाँ कीं। शायद सबसे गंभीर श्रृंखला और समांतर सर्किट में ट्रांसफॉर्मर की प्राइमरी को जोड़ रहा था ताकि सक्रिय लैंप लाइन के नीचे अन्य लैंप की चमक को प्रभावित कर सकें।

1885 में, ओट्टो टिटुस्ज़ ब्लेथी ने कारोली ज़िपरनोव्स्की और मिक्सा डेरी के साथ काम करते हुए गॉलार्ड और गिब्स के द्वितीयक जनरेटर को सिद्ध किया, इसे एक बंद लोहे की कोर और इसका वर्तमान नाम: ट्रांसफार्मर प्रदान किया।[7] तीन इंजीनियरों ने बुडापेस्ट की राष्ट्रीय सामान्य प्रदर्शनी में एक बिजली व्यवस्था पेश की, जिसने एक ब्रिटिश वैज्ञानिक द्वारा प्रस्तावित समानांतर एसी वितरण प्रणाली को लागू किया।[lower-alpha 1] जिसमें कई बिजली ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग एक उच्च वोल्टेज वितरण लाइन से समानांतर में खिलाई जाती हैं। सिस्टम ने 1000 से अधिक कार्बन फिलामेंट लैंप जलाए और उस वर्ष मई से नवंबर तक सफलतापूर्वक संचालित किया।[8] इसके अलावा 1885 में, एक अमेरिकी उद्यमी, जॉर्ज वेस्टिंगहाउस ने गॉलार्ड-गिब्स ट्रांसफार्मर के पेटेंट अधिकार प्राप्त किए और सीमेंस जनरेटर के साथ उनमें से कई का आयात किया, और अपने इंजीनियरों को एक वाणिज्यिक में उपयोग के लिए उन्हें सुधारने की उम्मीद में उनके साथ प्रयोग करने के लिए तैयार किया। विद्युत प्रणाली। 1886 में, वेस्टिंगहाउस के इंजीनियरों में से एक, विलियम स्टेनली जूनियर ने श्रृंखला और समानांतर सर्किटों के विरोध में श्रृंखला में ट्रांसफार्मर को जोड़ने के साथ समस्या को स्वतंत्र रूप से पहचाना और यह भी महसूस किया कि ट्रांसफार्मर के लौह कोर को पूरी तरह से संलग्न लूप बनाने से वोल्टेज विनियमन में सुधार होगा द्वितीयक वाइंडिंग।[9] इस ज्ञान का उपयोग करते हुए उन्होंने 1886 में ग्रेट बैरिंगटन, मैसाचुसेट्स में कई घरों और व्यवसायों की सेवा करने वाली एक बहु-वोल्टेज ट्रांसफार्मर-आधारित वैकल्पिक-वर्तमान बिजली प्रणाली का निर्माण किया।[10] प्रणाली अविश्वसनीय और अल्पकालिक थी, हालांकि, मुख्य रूप से पीढ़ी के मुद्दों के कारण।[11] हालांकि, उस प्रणाली के आधार पर, वेस्टिंगहाउस उस वर्ष बाद में एडिसन कंपनी के साथ प्रतिस्पर्धा में एसी ट्रांसफॉर्मर सिस्टम स्थापित करना शुरू कर देगा। 1888 में, वेस्टिंगहाउस ने पॉलीफ़ेज़ एसी इंडक्शन मोटर और ट्रांसफॉर्मर डिज़ाइन के लिए निकोला टेस्ला के पेटेंट को लाइसेंस दिया। वेस्टिंगहाउस इलेक्ट्रिक कॉर्पोरेशन | वेस्टिंगहाउस इलेक्ट्रिक एंड मैन्युफैक्चरिंग कंपनी में टेस्ला ने एक साल के लिए परामर्श किया, लेकिन वेस्टिंगहाउस इंजीनियरों को एक व्यावहारिक पॉलीपेज़ सिस्टम और ट्रांसमिशन सिस्टम विकसित करने में चार साल लग गए।[12][13] 1889 तक, बिजली उद्योग फल-फूल रहा था, और बिजली कंपनियों ने संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोप में हजारों बिजली प्रणालियों (प्रत्यक्ष और वैकल्पिक दोनों) का निर्माण किया था। ये नेटवर्क विद्युत प्रकाश व्यवस्था प्रदान करने के लिए प्रभावी रूप से समर्पित थे। इस समय के दौरान थॉमस एडिसन और जॉर्ज वेस्टिंगहाउस की कंपनियों के बीच प्रतिद्वंद्विता एक प्रचार अभियान के रूप में विकसित हो गई थी कि किस प्रकार का प्रसारण (प्रत्यक्ष या वैकल्पिक धारा) बेहतर था, घटनाओं की एक श्रृंखला जिसे धाराओं के युद्ध के रूप में जाना जाता है।[14] 1891 में, वेस्टिंगहाउस ने पहली बड़ी बिजली प्रणाली स्थापित की जिसे ड्राइव करने के लिए डिज़ाइन किया गया था 100 horsepower (75 kW) सिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर, टेलुराइड, कोलोराडो में न केवल इलेक्ट्रिक लाइटिंग प्रदान करती है।[15] अटलांटिक के दूसरी ओर, मिखाइल डोलिवो-डोब्रोवल्स्की और चार्ल्स यूजीन लेंसलॉट ब्राउन ने पहली लंबी दूरी की (175 kilometers (109 miles)) हाई-वोल्टेज (15 kV, फिर एक रिकॉर्ड) फ्रैंकफर्ट में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग प्रदर्शनी के लिए नेकर पर चल रहा है से फ्रैंकफर्ट एम मेन तक तीन चरण की ट्रांसमिशन लाइन, जहां बिजली का इस्तेमाल लैंप जलाने और पानी पंप चलाने के लिए किया जाता था।[16][9]संयुक्त राज्य अमेरिका में एसी/डीसी प्रतियोगिता समाप्त हो गई जब एडिसन सामान्य विद्युतीय को उनके प्रमुख एसी प्रतिद्वंद्वी, थॉमसन-ह्यूस्टन इलेक्ट्रिक कंपनी ने जनरल इलेक्ट्रिक बनाने के लिए अधिग्रहण कर लिया। 1895 में, एक लंबी निर्णय लेने की प्रक्रिया के बाद, प्रत्यावर्ती धारा को ट्रांसमिशन मानक के रूप में चुना गया, जिसमें वेस्टिंगहाउस ने सर एडम बेक हाइड्रोइलेक्ट्रिक जनरेटिंग स्टेशनों का निर्माण किया। नायग्रा फॉल्स में एडम्स नंबर 1 जनरेटिंग स्टेशन और जनरल इलेक्ट्रिक ने तीन चरण की वैकल्पिक विद्युत धारा का निर्माण किया। 11 केवी पर भैंस की आपूर्ति के लिए प्रणाली।[9]

विद्युत प्रणालियों में विकास उन्नीसवीं शताब्दी के बाद भी जारी रहा। 1936 में पारा चाप वाल्व का उपयोग करते हुए पहली प्रायोगिक उच्च वोल्टेज दिष्ट धारा (HVDC) लाइन शेनेक्टैडी, न्यूयॉर्क और मैकेनिकविले, न्यूयॉर्क के बीच बनाई गई थी।[17] एचवीडीसी को पहले श्रृंखला से जुड़े डायरेक्ट करंट जनरेटर और मोटर्स (थ्यूरी सिस्टम) द्वारा हासिल किया गया था, हालांकि यह गंभीर विश्वसनीयता के मुद्दों से ग्रस्त था।[18][17]सामान्य बिजली के उपयोग के लिए उपयुक्त पहला सॉलिड-स्टेट मेटल डायोड 1928 में TeKaDe में अर्न्स्ट प्रेसर द्वारा विकसित किया गया था। इसमें एक एल्यूमीनियम प्लेट पर सेलेनियम की एक परत शामिल थी।[19] 1957 में, एक जनरल इलेक्ट्रिक रिसर्च ग्रुप ने बिजली के अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए उपयुक्त पहला thyristor विकसित किया, जिसने बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स में एक क्रांति शुरू की। उसी वर्ष, सीमेंस ने एक सॉलिड-स्टेट सही करनेवाला का प्रदर्शन किया, लेकिन 1970 के दशक की शुरुआत तक एचवीडीसी में सॉलिड-स्टेट डिवाइस मानक नहीं बने, जब जीई थाइरिस्टर-आधारित एचवीडीसी के शीर्ष आपूर्तिकर्ताओं में से एक के रूप में उभरा।[20] 1979 में, सीमेंस, ब्राउन बोवेरी एंड सी और एईजी सहित एक यूरोपीय संघ ने कबोरा बासा से जोहानसबर्ग तक रिकॉर्ड एचवीडीसी लिंक का एहसास किया, जो कि 1,420 kilometers (880 miles) जिसने 533 kV पर 1.9 GW किया।[17]

हाल के दिनों में, सूचना और संचार प्रौद्योगिकी (आईसीटी) क्षेत्र में नवाचारों को पावर इंजीनियरिंग क्षेत्र में विस्तारित करने से कई महत्वपूर्ण विकास हुए हैं। उदाहरण के लिए, कंप्यूटर के विकास का मतलब है कि लोड फ्लो अध्ययन को अधिक कुशलता से चलाया जा सकता है, जिससे बिजली प्रणालियों की बेहतर योजना बनाई जा सके। सूचना प्रौद्योगिकी और दूरसंचार में अग्रिमों ने बिजली व्यवस्था के स्विचगियर और जनरेटर के प्रभावी रिमोट कंट्रोल के लिए भी अनुमति दी।

विद्युत शक्ति की मूल बातें

तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा का एनिमेशन

विद्युत शक्ति दो मात्राओं का उत्पाद है: विद्युत प्रवाह और विद्युत क्षमता। ये दो मात्राएँ समय (एसी शक्ति) के संबंध में भिन्न हो सकती हैं या इन्हें स्थिर स्तरों (प्रत्यक्ष धारा) पर रखा जा सकता है।

अधिकांश रेफ्रिजरेटर, एयर कंडीशनर, पंप और औद्योगिक मशीनरी एसी पावर का उपयोग करते हैं, जबकि अधिकांश कंप्यूटर और डिजिटल उपकरण डीसी पावर का उपयोग करते हैं (मुख्य रूप से प्लग किए गए डिजिटल उपकरणों में एसी से डीसी पावर में बदलने के लिए आंतरिक या बाहरी एसी अनुकूलक होता है)। एसी पावर को वोल्टेज के बीच आसानी से बदलने का फायदा है और इसे ब्रशलेस मशीनरी द्वारा उत्पन्न और उपयोग करने में सक्षम है। डीसी पावर डिजिटल सिस्टम में एकमात्र व्यावहारिक विकल्प है और बहुत अधिक वोल्टेज पर लंबी दूरी पर संचारित करने के लिए अधिक किफायती हो सकता है (एचवीडीसी देखें)।[21][22] एसी बिजली के वोल्टेज को आसानी से बदलने की क्षमता दो कारणों से महत्वपूर्ण है: सबसे पहले, उच्च वोल्टेज पर कम नुकसान के साथ बिजली को लंबी दूरी पर प्रेषित किया जा सकता है। तो बिजली प्रणालियों में जहां उत्पादन लोड से दूर है, यह वांछनीय है कि उत्पादन बिंदु पर बिजली के वोल्टेज को बढ़ाएं (बढ़ाएं) और फिर लोड के पास वोल्टेज को कम करें (कम करें)। दूसरे, अधिकांश उपकरणों द्वारा उपयोग किए जाने वाले टर्बाइनों को स्थापित करना अक्सर अधिक किफायती होता है, इसलिए वोल्टेज को आसानी से बदलने की क्षमता का मतलब है कि वोल्टेज के बीच इस बेमेल को आसानी से प्रबंधित किया जा सकता है।[21]

सॉलिड स्टेट (इलेक्ट्रॉनिक्स) | सॉलिड-स्टेट डिवाइस, जो अर्धचालक क्रांति के उत्पाद हैं, डीसी से डीसी कनवर्टर में बदलना संभव बनाते हैं, ब्रशलेस डीसी इलेक्ट्रिक मोटर और स्विच्ड-मोड बिजली की आपूर्ति का निर्माण करते हैं। फिर भी, सॉलिड-स्टेट तकनीक का उपयोग करने वाले उपकरण अक्सर अपने पारंपरिक समकक्षों की तुलना में अधिक महंगे होते हैं, इसलिए एसी बिजली व्यापक उपयोग में रहती है।[23]


बिजली प्रणालियों के घटक

आपूर्ति

कोयले से चलने वाले बिजलीघर ऐसे ही हैं

सभी विद्युत प्रणालियों में शक्ति के एक या अधिक स्रोत होते हैं। कुछ पावर सिस्टम के लिए, पावर का स्रोत सिस्टम के लिए बाहरी है, लेकिन दूसरों के लिए, यह सिस्टम का ही हिस्सा है- यह आंतरिक पावर स्रोत हैं जिन पर इस खंड के शेष भाग में चर्चा की गई है। डायरेक्ट करंट बिजली की आपूर्ति बैटरी (बिजली), ईंधन सेल या फोटोवोल्टाइक सेल द्वारा की जा सकती है। वैकल्पिक वर्तमान शक्ति आमतौर पर एक रोटर द्वारा आपूर्ति की जाती है जो टर्बो जनरेटर के रूप में जाने वाले उपकरण में चुंबकीय क्षेत्र में घूमती है। जीवाश्म ईंधन (कोयला, गैस और तेल सहित) या परमाणु ऊर्जा से गिरने वाले पानी (जलविद्युत शक्ति) और पवन (पवन ऊर्जा) का उपयोग करके भाप से गरम किए गए टरबाइन के रोटर को स्पिन करने के लिए तकनीकों की एक विस्तृत श्रृंखला का उपयोग किया गया है।

जिस गति से रोटर घूमता है, जनरेटर के खंभे की संख्या के साथ संयोजन में जनरेटर द्वारा उत्पादित प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति निर्धारित करता है। एकल तुल्यकालिक प्रणाली पर सभी जनरेटर, उदाहरण के लिए, राष्ट्रीय ग्रिड (यूके), एक ही गति के उप-गुणकों पर घूमते हैं और इसलिए एक ही आवृत्ति पर विद्युत प्रवाह उत्पन्न करते हैं। यदि सिस्टम पर लोड बढ़ता है, तो जनरेटर को उस गति से स्पिन करने के लिए और अधिक टोक़ की आवश्यकता होगी और स्टीम पावर स्टेशन में टर्बाइनों को अधिक भाप की आपूर्ति की जानी चाहिए। इस प्रकार इस्तेमाल की गई भाप और खर्च किए गए ईंधन का आपूर्ति की गई विद्युत ऊर्जा की मात्रा से सीधा संबंध है। पवन टरबाइन डिजाइन#गियरलेस पवन टरबाइन या एचवीडीसी लिंक जैसे एसिंक्रोनस टाई के माध्यम से ग्रिड से जुड़े बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स को शामिल करने वाले जनरेटर के लिए एक अपवाद मौजूद है - ये बिजली प्रणाली आवृत्ति से स्वतंत्र आवृत्तियों पर काम कर सकते हैं।

ध्रुवों को कैसे खिलाया जाता है, इस पर निर्भर करते हुए, वैकल्पिक वर्तमान जनरेटर बिजली के चरणों की एक चर संख्या का उत्पादन कर सकते हैं। चरणों की अधिक संख्या अधिक कुशल बिजली प्रणाली संचालन की ओर ले जाती है, लेकिन सिस्टम की बुनियादी सुविधाओं की आवश्यकताओं को भी बढ़ाती है।[24] इलेक्ट्रिसिटी ग्रिड सिस्टम एक ही फ्रीक्वेंसी पर चलने वाले कई जनरेटर को कनेक्ट करते हैं: सबसे आम 50 या 60 Hz पर तीन-फेज है।

बिजली आपूर्ति के लिए कई प्रकार के डिजाइन विचार हैं। ये स्पष्ट से लेकर हैं: जनरेटर को कितनी बिजली की आपूर्ति करने में सक्षम होना चाहिए? जनरेटर शुरू करने के लिए स्वीकार्य समय सीमा क्या है (कुछ जनरेटर शुरू होने में घंटों लग सकते हैं)? क्या बिजली के स्रोत की उपलब्धता स्वीकार्य है (कुछ नवीनीकरण तभी उपलब्ध होते हैं जब सूरज चमक रहा हो या हवा चल रही हो)? अधिक तकनीकी के लिए: जनरेटर कैसे शुरू होना चाहिए (कुछ टर्बाइन मोटर की तरह काम करते हैं ताकि वे खुद को गति में ला सकें, जिस स्थिति में उन्हें एक उपयुक्त शुरुआती सर्किट की आवश्यकता होती है)? टर्बाइन के संचालन की यांत्रिक गति क्या है और इसके परिणामस्वरूप आवश्यक ध्रुवों की संख्या क्या है? किस प्रकार का जनरेटर उपयुक्त है (तुल्यकालिक जनरेटर या प्रेरण जनरेटर ) और किस प्रकार का रोटर (गिलहरी-पिंजरा रोटर, घाव रोटर, सैलिएंट पोल रोटर या बेलनाकार रोटर)?[25]


लोड

एक टोअस्टर एकल-चरण भार का एक बढ़िया उदाहरण है जो निवास में दिखाई दे सकता है। टोस्टर आमतौर पर 110 से 260 वोल्ट पर लगभग 600 से 1200 वाट बिजली की खपत करते हुए 2 से 10 एम्पियर लेते हैं।

पावर सिस्टम एक कार्य करने वाले भार को ऊर्जा प्रदान करते हैं। ये भार घरेलू उपकरणों से लेकर औद्योगिक मशीनरी तक हैं। अधिकांश भार एक निश्चित वोल्टेज की अपेक्षा करते हैं और वर्तमान उपकरणों को बदलने के लिए, एक निश्चित आवृत्ति और चरणों की संख्या। उदाहरण के लिए, आवासीय सेटिंग में पाए जाने वाले उपकरण, आमतौर पर 110 और 260 वोल्ट (राष्ट्रीय मानकों के आधार पर) के बीच वोल्टेज के साथ 50 या 60 Hz पर एकल-फेज़ ऑपरेटिंग होंगे। बड़े केंद्रीकृत एयर कंडीशनिंग सिस्टम के लिए एक अपवाद मौजूद है क्योंकि ये अब अक्सर तीन-चरण वाले होते हैं क्योंकि इससे उन्हें अधिक कुशलता से संचालित करने की अनुमति मिलती है। सभी विद्युत उपकरणों में एक वाटेज रेटिंग भी होती है, जो उपकरण द्वारा खपत की जाने वाली बिजली की मात्रा को निर्दिष्ट करती है। किसी भी एक समय में, विद्युत प्रणाली पर लोड द्वारा खपत की गई शुद्ध शक्ति आपूर्ति द्वारा उत्पादित बिजली की शुद्ध मात्रा के बराबर होनी चाहिए, जो संचरण में खोई हुई शक्ति से कम हो।[26][27]

यह सुनिश्चित करना कि लोड को आपूर्ति की जाने वाली वोल्टेज, आवृत्ति और बिजली की मात्रा उम्मीदों के अनुरूप है, पावर सिस्टम इंजीनियरिंग की बड़ी चुनौतियों में से एक है। हालाँकि यह एकमात्र चुनौती नहीं है, उपयोगी कार्य करने के लिए लोड द्वारा उपयोग की जाने वाली शक्ति के अलावा (जिसे वास्तविक शक्ति कहा जाता है) कई प्रत्यावर्ती धारा उपकरण भी अतिरिक्त मात्रा में बिजली का उपयोग करते हैं क्योंकि वे प्रत्यावर्ती वोल्टेज और प्रत्यावर्ती धारा को थोड़ा बाहर कर देते हैं -ऑफ़-सिंक (प्रतिक्रियाशील शक्ति कहा जाता है)। वास्तविक शक्ति की तरह प्रतिक्रियाशील शक्ति को संतुलित होना चाहिए (अर्थात सिस्टम पर उत्पादित प्रतिक्रियाशील शक्ति प्रतिक्रियाशील शक्ति के बराबर होनी चाहिए) और जनरेटर से आपूर्ति की जा सकती है, हालांकि कैपेसिटर से ऐसी शक्ति की आपूर्ति करना अक्सर अधिक किफायती होता है (कैपेसिटर और देखें) अधिक विवरण के लिए नीचे रिएक्टर)।[28] लोड के साथ अंतिम विचार बिजली की गुणवत्ता के साथ करना है। निरंतर ओवरवॉल्टेज और अंडरवॉल्टेज (वोल्टेज विनियमन मुद्दों) के साथ-साथ सिस्टम आवृत्ति (आवृत्ति विनियमन मुद्दों) से निरंतर विचलन के अलावा, बिजली प्रणाली भार अस्थायी मुद्दों की एक श्रृंखला से प्रतिकूल रूप से प्रभावित हो सकते हैं। इनमें वोल्टेज सैग, डिप्स और स्वेल्स, ट्रांसिएंट ओवरवॉल्टेज, झिलमिलाहट, हाई-फ्रीक्वेंसी शोर, फेज असंतुलन और खराब पावर फैक्टर शामिल हैं।[29] बिजली की गुणवत्ता की समस्या तब होती है जब लोड को बिजली की आपूर्ति आदर्श से विचलित हो जाती है। विशेषज्ञ औद्योगिक मशीनरी या अस्पताल उपकरण की बात आने पर बिजली की गुणवत्ता के मुद्दे विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो सकते हैं।

कंडक्टर

कैलिफोर्निया में आंशिक रूप से अछूता मध्यम-वोल्टेज कंडक्टर

कंडक्टर जनरेटर से भार तक बिजली ले जाते हैं। एक विद्युत ग्रिड में, कंडक्टरों को विद्युत शक्ति संचरण से संबंधित के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, जो उच्च वोल्टेज (आमतौर पर 69 केवी से अधिक) पर बड़ी मात्रा में बिजली उत्पन्न करता है, जो उत्पादन केंद्रों से लोड केंद्रों तक या बिजली वितरण करता है, जो छोटे को खिलाता है। लोड केंद्रों से आस-पास के घरों और उद्योगों तक कम वोल्टेज (आमतौर पर 69 केवी से कम) पर बिजली की मात्रा।[30]

कंडक्टरों की पसंद लागत, संचरण हानियों और धातु की अन्य वांछनीय विशेषताओं जैसे तन्यता ताकत जैसे विचारों पर आधारित है। ताँबा , अल्युमीनियम की तुलना में कम प्रतिरोधकता के साथ, एक बार अधिकांश बिजली प्रणालियों के लिए पसंद का संवाहक था। हालांकि, एल्युमीनियम की समान वर्तमान वहन क्षमता के लिए कम लागत है और अब यह अक्सर पसंद का संवाहक है। अतिरिक्त रेखा कंडक्टरों को स्टील या एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के साथ प्रबलित किया जा सकता है।[31] बाहरी बिजली प्रणालियों में कंडक्टरों को ओवरहेड या भूमिगत रखा जा सकता है। ओवरहेड कंडक्टर आमतौर पर हवा से अछूता रहता है और चीनी मिट्टी के बरतन, कांच या बहुलक इन्सुलेटर पर समर्थित होता है। भूमिगत ट्रांसमिशन या बिल्डिंग वायरिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले केबल्स क्रॉस-लिंक्ड पॉलीथीन या अन्य लचीले इन्सुलेशन के साथ इन्सुलेट किए जाते हैं। कंडक्टर अक्सर उन्हें अधिक लचीला बनाने और इसलिए स्थापित करने में आसान बनाने के लिए फंसे हुए हैं।[32] कंडक्टरों को आम तौर पर अधिकतम करंट के लिए रेट किया जाता है जो वे परिवेशी परिस्थितियों में दिए गए तापमान वृद्धि पर ले जा सकते हैं। जैसे ही एक कंडक्टर के माध्यम से करंट का प्रवाह बढ़ता है, यह गर्म हो जाता है। अछूता कंडक्टरों के लिए, रेटिंग इन्सुलेशन द्वारा निर्धारित की जाती है।[33] नंगे कंडक्टरों के लिए, रेटिंग उस बिंदु से निर्धारित होती है जिस पर कंडक्टरों की शिथिलता अस्वीकार्य हो जाती है।[34]


कैपेसिटर और रिएक्टर

टेम्पलस्टोवे, विक्टोरिया सबस्टेशन, मेलबर्न, विक्टोरिया में एक तुल्यकालिक कंडेनसर स्थापना

एक विशिष्ट एसी पावर सिस्टम में अधिकांश भार आगमनात्मक होता है; करंट वोल्टेज से पिछड़ जाता है। चूंकि वोल्टेज और करंट आउट-ऑफ-फेज हैं, यह प्रतिक्रियाशील शक्ति के रूप में ज्ञात शक्ति के एक काल्पनिक रूप के उद्भव की ओर जाता है। प्रतिक्रियाशील शक्ति कोई औसत दर्जे का काम नहीं करती है, लेकिन प्रतिक्रियाशील शक्ति स्रोत के बीच आगे और पीछे प्रसारित होती है और हर चक्र को लोड करती है। यह प्रतिक्रियाशील शक्ति स्वयं जनरेटर द्वारा प्रदान की जा सकती है, लेकिन कैपेसिटर के माध्यम से इसे प्रदान करना अक्सर सस्ता होता है, इसलिए कैपेसिटर को अक्सर विद्युत प्रणाली पर वर्तमान मांग को कम करने के लिए आगमनात्मक भार (यानी निकटतम सबस्टेशन पर साइट पर नहीं) के पास रखा जाता है। यानी ऊर्जा घटक बढ़ाएं)।

स्विचयार्ड रिएक्टर प्रतिक्रियाशील शक्ति का उपभोग करता है और लंबी संचरण लाइनों पर वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है। हल्की लोड स्थितियों में, जहां ट्रांसमिशन लाइनों पर लोडिंग वृद्धि प्रतिबाधा लोड हो रहा है से काफी नीचे है, रिएक्टरों में स्विच करके पावर सिस्टम की दक्षता में वास्तव में सुधार किया जा सकता है। पावर सिस्टम में श्रृंखला में स्थापित रिएक्टर भी वर्तमान प्रवाह की भीड़ को सीमित करते हैं, इसलिए कैपेसिटर में स्विचिंग से जुड़े वर्तमान भीड़ को सीमित करने के लिए कैपेसिटर के साथ श्रृंखला में छोटे रिएक्टर लगभग हमेशा स्थापित होते हैं। श्रृंखला रिएक्टरों का उपयोग दोष धाराओं को सीमित करने के लिए भी किया जा सकता है।

कैपेसिटर और रिएक्टरों को सर्किट ब्रेकरों द्वारा स्विच किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिक्रियाशील शक्ति में बड़े पैमाने पर परिवर्तन होता है। इसका एक समाधान तुल्यकालिक कंडेनसर, स्टैटिक VAR कम्पेसाटर और STATCOMs के रूप में आता है। संक्षेप में, सिंक्रोनस कंडेनसर सिंक्रोनस मोटर होते हैं जो प्रतिक्रियाशील शक्ति उत्पन्न करने या अवशोषित करने के लिए स्वतंत्र रूप से स्पिन करते हैं।[35] स्टेटिक VAR कम्पेसाटर सर्किट ब्रेकर के विपरीत थाइरिस्टर्स का उपयोग करके कैपेसिटर में स्विच करके काम करते हैं, जिससे कैपेसिटर को एक चक्र के भीतर स्विच-इन और स्विच-आउट करने की अनुमति मिलती है। यह सर्किट-ब्रेकर-स्विच्ड कैपेसिटर की तुलना में कहीं अधिक परिष्कृत प्रतिक्रिया प्रदान करता है। स्टेटिक सिंक्रोनस कम्पेसाटर केवल बिजली के इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करके प्रतिक्रियाशील शक्ति समायोजन प्राप्त करके इसे एक कदम आगे ले जाते हैं।

पावर इलेक्ट्रॉनिक्स

यह बाहरी घरेलू एसी टू डीसी पावर एडॉप्टर पावर इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करता है

पावर इलेक्ट्रॉनिक्स अर्धचालक आधारित उपकरण हैं जो कुछ सौ वाट से लेकर कई सौ मेगावाट तक की बिजली की मात्रा को स्विच करने में सक्षम हैं। उनके अपेक्षाकृत सरल कार्य के बावजूद, उनके संचालन की गति (आमतौर पर नैनोसेकंड के क्रम में[36]) का मतलब है कि वे कई तरह के ऐसे काम करने में सक्षम हैं जो पारंपरिक तकनीक के साथ मुश्किल या असंभव होगा. पावर इलेक्ट्रॉनिक्स का क्लासिक कार्य रेक्टीफायर है, या एसी-टू-डीसी पावर का रूपांतरण है, इसलिए पावर इलेक्ट्रॉनिक्स लगभग हर डिजिटल डिवाइस में पाए जाते हैं जो एसी स्रोत से आपूर्ति की जाती है या एडाप्टर के रूप में होती है जो दीवार में प्लग करती है (फोटो देखें) या डिवाइस के आंतरिक घटक के रूप में। एचवीडीसी नामक प्रणाली में लंबी दूरी के संचरण के लिए एसी पावर को डीसी पावर में परिवर्तित करने के लिए उच्च शक्ति वाले बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स का भी उपयोग किया जा सकता है। एचवीडीसी का उपयोग किया जाता है क्योंकि यह बहुत लंबी दूरी (सैकड़ों से हजारों किलोमीटर) के लिए इसी तरह के उच्च वोल्टेज एसी सिस्टम की तुलना में अधिक किफायती साबित होता है। एचवीडीसी इंटरकनेक्ट के लिए भी वांछनीय है क्योंकि यह आवृत्ति स्वतंत्रता की अनुमति देता है जिससे सिस्टम स्थिरता में सुधार होता है। पावर इलेक्ट्रॉनिक्स किसी भी बिजली स्रोत के लिए भी आवश्यक है जो एक एसी आउटपुट का उत्पादन करने के लिए आवश्यक है, लेकिन इसकी प्रकृति डीसी आउटपुट का उत्पादन करती है। इसलिए उनका उपयोग फोटोवोल्टिक प्रतिष्ठानों द्वारा किया जाता है।

पावर इलेक्ट्रॉनिक्स अधिक विदेशी उपयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में भी शामिल है। वे सभी आधुनिक इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड वाहनों के केंद्र में हैं - जहां उनका उपयोग मोटर नियंत्रण और ब्रशलेस डीसी मोटर दोनों के हिस्से के रूप में किया जाता है। पावर इलेक्ट्रॉनिक्स व्यावहारिक रूप से सभी आधुनिक पेट्रोल चालित वाहनों में पाए जाते हैं, इसका कारण यह है कि कार की बैटरी द्वारा प्रदान की जाने वाली शक्ति कार के जीवन के लिए इग्निशन, एयर कंडीशनिंग, आंतरिक प्रकाश व्यवस्था, रेडियो और डैशबोर्ड डिस्प्ले प्रदान करने के लिए अपर्याप्त है। इसलिए गाड़ी चलाते समय बैटरियों को रिचार्ज किया जाना चाहिए—एक ऐसा कारनामा जो आमतौर पर पावर इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करके पूरा किया जाता है।[37] कुछ इलेक्ट्रिक रेलवे सिस्टम भी डीसी पावर का उपयोग करते हैं और इस प्रकार लोकोमोटिव को ग्रिड पावर देने के लिए और अक्सर लोकोमोटिव के मोटर की गति नियंत्रण के लिए पावर इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करते हैं। बीसवीं शताब्दी के मध्य में, सुधारक लोकोमोटिव लोकप्रिय थे, डीसी मोटर द्वारा उपयोग के लिए रेलवे नेटवर्क से एसी पावर को परिवर्तित करने के लिए ये पावर इलेक्ट्रॉनिक्स का इस्तेमाल करते थे।[38] आज अधिकांश इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव एसी पावर के साथ आपूर्ति की जाती हैं और एसी मोटरों का उपयोग करते हैं, लेकिन फिर भी उपयुक्त मोटर नियंत्रण प्रदान करने के लिए पावर इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करते हैं। सुधार के अलावा, मोटर नियंत्रण और स्टार्टर सर्किट के साथ सहायता के लिए पावर इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग औद्योगिक मशीनरी की एक विस्तृत श्रृंखला में प्रदर्शित होने वाले पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए जिम्मेदार है। पावर इलेक्ट्रॉनिक्स आधुनिक आवासीय एयर कंडीशनर में भी दिखाई देते हैं जो चर गति पवन टरबाइन के दिल में हैं।

सुरक्षात्मक उपकरण

Main article: power system protection
एक वितरण फीडर की सुरक्षा के लिए आमतौर पर एक सबस्टेशन पर स्थापित एक बहुक्रिया डिजिटल सुरक्षात्मक रिले

विफलताओं के दौरान चोट या क्षति को रोकने के लिए पावर सिस्टम में सुरक्षात्मक उपकरण होते हैं। सर्वोत्कृष्ट सुरक्षात्मक उपकरण फ्यूज है। जब फ़्यूज़ के माध्यम से करंट एक निश्चित सीमा से अधिक हो जाता है, तो फ़्यूज़ तत्व पिघल जाता है, परिणामी अंतराल में एक चाप का निर्माण होता है जो तब बुझ जाता है, जिससे सर्किट बाधित हो जाता है। यह देखते हुए कि फ़्यूज़ को सिस्टम के कमजोर बिंदु के रूप में बनाया जा सकता है, फ़्यूज़ सर्किटरी को क्षति से बचाने के लिए आदर्श हैं। फ़्यूज़ में हालांकि दो समस्याएँ हैं: पहली, उनके काम करने के बाद, फ़्यूज़ को बदलना होगा क्योंकि उन्हें रीसेट नहीं किया जा सकता है। यह असुविधाजनक साबित हो सकता है यदि फ़्यूज़ किसी दूरस्थ स्थान पर है या अतिरिक्त फ़्यूज़ हाथ में नहीं है। और दूसरा, फ़्यूज़ आमतौर पर अधिकांश बिजली प्रणालियों में एकमात्र सुरक्षा उपकरण के रूप में अपर्याप्त होते हैं क्योंकि वे वर्तमान प्रवाह को अच्छी तरह से अधिक होने देते हैं जो मानव या जानवर के लिए घातक साबित होगा।

परिपथ वियोजक के उपयोग से पहली समस्या का समाधान किया जाता है - ऐसे उपकरण जिन्हें वर्तमान प्रवाह को तोड़ने के बाद रीसेट किया जा सकता है। आधुनिक प्रणालियों में जो लगभग 10 kW से कम का उपयोग करते हैं, आमतौर पर लघु सर्किट ब्रेकर का उपयोग किया जाता है। ये डिवाइस उस तंत्र को जोड़ते हैं जो यात्रा शुरू करता है (अतिरिक्त वर्तमान को महसूस करके) साथ ही तंत्र जो एक इकाई में वर्तमान प्रवाह को तोड़ता है। कुछ मिनिएचर सर्किट ब्रेकर पूरी तरह से इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म के आधार पर काम करते हैं। इन लघु सर्किट ब्रेकरों में, करंट एक सोलेनोइड के माध्यम से चलाया जाता है, और, अतिरिक्त करंट प्रवाह की स्थिति में, सोलनॉइड का चुंबकीय खिंचाव सर्किट ब्रेकर के संपर्कों को खोलने के लिए पर्याप्त होता है (अक्सर अप्रत्यक्ष रूप से एक ट्रिपिंग तंत्र के माध्यम से)।

उच्च शक्ति वाले अनुप्रयोगों में, सुरक्षात्मक रिले जो एक गलती का पता लगाते हैं और यात्रा शुरू करते हैं, सर्किट ब्रेकर से अलग होते हैं। प्रारंभिक रिले विद्युत चुम्बकीय सिद्धांतों के आधार पर काम करते हैं जो पिछले पैराग्राफ में उल्लिखित हैं, डिजिटल सुरक्षात्मक रिले अनुप्रयोग-विशिष्ट कंप्यूटर हैं जो यह निर्धारित करते हैं कि पावर सिस्टम से रीडिंग के आधार पर ट्रिप करना है या नहीं। अलग-अलग रिले अलग-अलग पावर सिस्टम सुरक्षा के आधार पर ट्रिप शुरू करेंगे। उदाहरण के लिए, एक ओवरकुरेंट रिले एक यात्रा शुरू कर सकती है यदि किसी चरण पर वर्तमान एक निश्चित सीमा से अधिक है, जबकि विभेदक रिले का एक सेट यात्रा शुरू कर सकता है यदि उनके बीच धाराओं का योग इंगित करता है कि पृथ्वी पर वर्तमान रिसाव हो सकता है। उच्च शक्ति वाले अनुप्रयोगों में सर्किट ब्रेकर भी भिन्न होते हैं। हवा आमतौर पर आर्क को बुझाने के लिए पर्याप्त नहीं होती है, जो तब बनती है जब संपर्क खुले होते हैं इसलिए कई तरह की तकनीकों का उपयोग किया जाता है। सबसे लोकप्रिय तकनीकों में से एक यह है कि चेंबर को सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF6)—एक गैर-विषाक्त गैस जिसमें ध्वनि चाप-शमन गुण होते हैं। संदर्भ में अन्य तकनीकों पर चर्चा की गई है।[39] दूसरी समस्या, अधिकांश बिजली प्रणालियों में एकमात्र सुरक्षा उपकरण के रूप में कार्य करने के लिए फ़्यूज़ की अपर्याप्तता, संभवतः अवशिष्ट-वर्तमान उपकरणों (आरसीडी) के उपयोग से सबसे अच्छी तरह से हल हो जाती है। किसी भी ठीक से काम कर रहे विद्युत उपकरण में, सक्रिय लाइन पर उपकरण में बहने वाली धारा को तटस्थ रेखा पर उपकरण से बहने वाली धारा के बराबर होना चाहिए। एक अवशिष्ट वर्तमान डिवाइस सक्रिय और तटस्थ लाइनों की निगरानी करके काम करता है और अगर यह अंतर देखता है तो सक्रिय लाइन को ट्रिप कर देता है।[40] अवशिष्ट वर्तमान उपकरणों को प्रत्येक चरण के लिए एक अलग तटस्थ रेखा की आवश्यकता होती है और नुकसान होने से पहले एक समय सीमा के भीतर यात्रा करने में सक्षम होती है। यह आम तौर पर अधिकांश आवासीय अनुप्रयोगों में कोई समस्या नहीं है जहां मानक वायरिंग प्रत्येक उपकरण के लिए एक सक्रिय और तटस्थ रेखा प्रदान करती है (इसीलिए आपके पावर प्लग में हमेशा कम से कम दो चिमटे होते हैं) और वोल्टेज अपेक्षाकृत कम होते हैं हालांकि ये मुद्दे आरसीडी की प्रभावशीलता को सीमित करते हैं उद्योग जैसे अन्य अनुप्रयोग। आरसीडी की स्थापना के साथ भी, बिजली का संपर्क अभी भी घातक साबित हो सकता है।

एससीएडीए सिस्टम

बड़े इलेक्ट्रिक पावर सिस्टम्स में, SCADA (SCADA) का उपयोग जनरेटर पर स्विच करने, जनरेटर आउटपुट को नियंत्रित करने और रखरखाव के लिए सिस्टम तत्वों को स्विच इन या आउट करने जैसे कार्यों के लिए किया जाता है। लागू की गई पहली पर्यवेक्षी नियंत्रण प्रणाली में नियंत्रित संयंत्र के पास एक केंद्रीय कंसोल पर लैंप और स्विच का एक पैनल शामिल था। लैंप ने संयंत्र की स्थिति (डेटा अधिग्रहण समारोह) पर प्रतिक्रिया प्रदान की और स्विच ने संयंत्र को किए जाने वाले समायोजन (पर्यवेक्षी नियंत्रण समारोह) की अनुमति दी। आज, SCADA प्रणालियाँ बहुत अधिक परिष्कृत हैं और संचार प्रणालियों में प्रगति के कारण, संयंत्र को नियंत्रित करने वाले कंसोल को अब संयंत्र के पास ही होने की आवश्यकता नहीं है। इसके बजाय, डेस्कटॉप कंप्यूटर के समान (यदि समान नहीं है) उपकरणों के साथ पौधों को नियंत्रित करना अब आम बात है। कंप्यूटर के माध्यम से ऐसे संयंत्रों को नियंत्रित करने की क्षमता ने सुरक्षा की आवश्यकता को बढ़ा दिया है - ऐसी प्रणालियों पर पहले से ही साइबर हमलों की खबरें आ रही हैं, जिससे बिजली प्रणालियों में महत्वपूर्ण व्यवधान पैदा हो रहे हैं।[41]


अभ्यास में पावर सिस्टम्स

उनके सामान्य घटकों के बावजूद, पावर सिस्टम उनके डिजाइन और वे कैसे काम करते हैं, दोनों के संबंध में व्यापक रूप से भिन्न होते हैं। यह खंड कुछ सामान्य विद्युत प्रणालियों के प्रकारों का परिचय देता है और संक्षेप में उनके संचालन की व्याख्या करता है।

आवासीय बिजली व्यवस्था

आवासीय आवास लगभग हमेशा कम वोल्टेज वितरण लाइनों या केबलों से आपूर्ति लेते हैं जो आवास के पीछे चलते हैं। ये राष्ट्रीय मानकों के आधार पर 110 और 260 वोल्ट (फेज़-टू-अर्थ) के बीच के वोल्टेज पर काम करते हैं। कुछ दशक पहले छोटे आवासों को समर्पित दो-कोर सर्विस केबल (सक्रिय चरण के लिए एक कोर और तटस्थ वापसी के लिए एक कोर) का उपयोग करके एकल चरण में खिलाया जाता था। सक्रिय लाइन तब वितरण बोर्ड में एक मुख्य आइसोलेटिंग स्विच के माध्यम से चलाई जाएगी और फिर घर के अंदर प्रकाश व्यवस्था और उपकरणों को खिलाने के लिए एक या एक से अधिक सर्किट में विभाजित हो जाएगी। परिपाटी के अनुसार, प्रकाश व्यवस्था और उपकरण सर्किट को अलग रखा जाता है ताकि किसी उपकरण की विफलता आवास के रहने वालों को अंधेरे में न छोड़े। उस सर्किट के लिए उपयोग किए जाने वाले तार के आकार के आधार पर सभी सर्किटों को उपयुक्त फ़्यूज़ के साथ जोड़ा जाएगा। सर्किट में एक सक्रिय और तटस्थ दोनों तार होंगे, जिसमें लाइटिंग और पावर सॉकेट दोनों समानांतर में जुड़े होंगे। सॉकेट्स को एक सुरक्षात्मक अर्थ भी प्रदान किया जाएगा। यह किसी भी धातु के आवरण से जुड़ने के लिए उपकरणों के लिए उपलब्ध कराया जाएगा। यदि यह आवरण सजीव हो जाता है, तो सिद्धांत यह है कि पृथ्वी से कनेक्शन एक आरसीडी या फ्यूज को ट्रिप करने का कारण बनेगा - इस प्रकार उपकरण को संभालने वाले एक निवासी के भविष्य के इलेक्ट्रोक्यूशन को रोकता है। अर्थिंग प्रणाली क्षेत्रों के बीच भिन्न होते हैं, लेकिन यूनाइटेड किंगडम और ऑस्ट्रेलिया जैसे देशों में मुख्य आइसोलेटिंग स्विच से पहले फ़्यूज़ बॉक्स के पास सुरक्षात्मक अर्थ और न्यूट्रल लाइन दोनों को एक साथ अर्थिंग किया जाएगा और न्यूट्रल अर्थिंग एक बार फिर से वितरण ट्रांसफार्मर पर वापस आ जाएगी।[42] आवासीय वायरिंग के अभ्यास में पिछले कुछ वर्षों में कई छोटे बदलाव हुए हैं। विकसित देशों में आधुनिक आवासीय बिजली प्रणालियों के कुछ सबसे महत्वपूर्ण तरीके पुराने लोगों से भिन्न होते हैं:

  • सुविधा के लिए, लघु सर्किट ब्रेकर अब फ़्यूज़ बॉक्स में फ़्यूज़ के बजाय लगभग हमेशा उपयोग किए जाते हैं क्योंकि इन्हें आसानी से रहने वालों द्वारा रीसेट किया जा सकता है और यदि थर्मोमैग्नेटिक प्रकार के हैं, तो कुछ प्रकार के दोषों पर अधिक तेज़ी से प्रतिक्रिया कर सकते हैं।
  • सुरक्षा कारणों से, अवशिष्ट-वर्तमान उपकरण अब अक्सर उपकरण सर्किट पर और, तेजी से, प्रकाश सर्किट पर भी स्थापित होते हैं।
  • जबकि अतीत के आवासीय एयर कंडीशनरों को एकल चरण से जुड़े एक समर्पित सर्किट से खिलाया जा सकता था, बड़े केंद्रीकृत एयर कंडीशनर जिन्हें तीन चरण की शक्ति की आवश्यकता होती है, अब कुछ देशों में आम हो रहे हैं।
  • धात्विक लैम्प होल्डरों को अर्थिंग करने की अनुमति देने के लिए सुरक्षात्मक अर्थ अब प्रकाश सर्किट के साथ चलाए जाते हैं।
  • तेजी से आवासीय बिजली प्रणालियां microgeneration, सबसे विशेष रूप से, फोटोवोल्टिक कोशिकाओं को शामिल कर रही हैं।

वाणिज्यिक बिजली व्यवस्था

वाणिज्यिक बिजली व्यवस्था जैसे शॉपिंग सेंटर या ऊंची इमारतें आवासीय प्रणालियों की तुलना में बड़े पैमाने पर हैं। बड़े वाणिज्यिक प्रणालियों के लिए विद्युत डिजाइन आमतौर पर लोड प्रवाह, शॉर्ट-सर्किट गलती के स्तर और वोल्टेज ड्रॉप के लिए अध्ययन किया जाता है। अध्ययन का उद्देश्य उचित उपकरण और कंडक्टर के आकार को सुनिश्चित करना और सुरक्षात्मक उपकरणों का समन्वय करना है ताकि जब कोई खराबी दूर हो जाए तो कम से कम व्यवधान उत्पन्न हो। बड़े व्यावसायिक प्रतिष्ठानों में उप-पैनलों की एक व्यवस्थित प्रणाली होगी, जो बेहतर सिस्टम सुरक्षा और अधिक कुशल विद्युत स्थापना की अनुमति देने के लिए मुख्य वितरण बोर्ड से अलग होगी।

आमतौर पर गर्म जलवायु में एक वाणिज्यिक बिजली व्यवस्था से जुड़े सबसे बड़े उपकरणों में से एक एचवीएसी इकाई है, और यह सुनिश्चित करना कि इस इकाई की पर्याप्त आपूर्ति की जाती है, वाणिज्यिक बिजली प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण विचार है। व्यावसायिक प्रतिष्ठानों के लिए विनियम व्यावसायिक प्रणालियों पर अन्य आवश्यकताएं रखते हैं जो आवासीय प्रणालियों पर नहीं रखी जाती हैं। उदाहरण के लिए, ऑस्ट्रेलिया में, वाणिज्यिक प्रणालियों को AS 2293, आपातकालीन प्रकाश व्यवस्था के मानक का पालन करना चाहिए, जिसके लिए मुख्य आपूर्ति के नुकसान की स्थिति में कम से कम 90 मिनट के लिए आपातकालीन प्रकाश व्यवस्था बनाए रखना आवश्यक है।[43] संयुक्त राज्य अमेरिका में, राष्ट्रीय विद्युत कोड के लिए आवश्यक है कि कम से कम एक 20A साइन आउटलेट के साथ व्यावसायिक सिस्टम बनाया जाए ताकि बाहरी साइनेज को रोशन किया जा सके।[44] बिल्डिंग कोड विनियम आपातकालीन प्रकाश व्यवस्था, निकासी, आपातकालीन शक्ति, धूम्रपान नियंत्रण और अग्नि सुरक्षा के लिए विद्युत प्रणाली पर विशेष आवश्यकताएं रख सकते हैं।

पावर सिस्टम प्रबंधन

पावर सिस्टम प्रबंधन पावर सिस्टम के आधार पर भिन्न होता है। आवासीय पावर सिस्टम और यहां तक ​​​​कि ऑटोमोटिव इलेक्ट्रिकल सिस्टम भी अक्सर असफल होते हैं। विमानन में, बिजली व्यवस्था उपलब्धता सुनिश्चित करने के लिए अतिरेक (इंजीनियरिंग) का उपयोग करती है। बोइंग 747|बोइंग 747-400 पर चार इंजनों में से कोई भी शक्ति प्रदान कर सकता है और सर्किट ब्रेकरों को प्रीफ्लाइट चेकलिस्ट के भाग के रूप में चेक किया जाता है। पावर-अप (एक ट्रिप्ड सर्किट ब्रेकर एक खराबी का संकेत देता है)।[45] बड़ी बिजली प्रणालियों को सक्रिय प्रबंधन की आवश्यकता होती है। औद्योगिक संयंत्रों या खनन स्थलों में गलती प्रबंधन, वृद्धि और रखरखाव के लिए एक टीम जिम्मेदार हो सकती है। जहां तक ​​विद्युत ग्रिड का सवाल है, प्रबंधन को कई विशिष्ट टीमों में बांटा गया है।

दोष प्रबंधन

दोष प्रबंधन में बिजली व्यवस्था के व्यवहार की निगरानी करना शामिल है ताकि सिस्टम की विश्वसनीयता को प्रभावित करने वाले मुद्दों की पहचान और सुधार किया जा सके।[46] दोष प्रबंधन विशिष्ट और प्रतिक्रियाशील हो सकता है: उदाहरण के लिए, एक तूफान के दौरान नीचे लाए गए कंडक्टर को रोकने के लिए एक टीम भेजना। या, वैकल्पिक रूप से, प्रणालीगत सुधारों पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं: जैसे कि सिस्टम के उन हिस्सों पर recloser की स्थापना जो अक्सर अस्थायी व्यवधानों के अधीन होते हैं (जैसा कि वनस्पति, बिजली या वन्य जीवन के कारण हो सकता है)।[47]


रखरखाव और वृद्धि

दोष प्रबंधन के अलावा, बिजली प्रणालियों को रखरखाव या वृद्धि की आवश्यकता हो सकती है। चूंकि इस कार्य के दौरान सिस्टम के बड़े हिस्से का ऑफ़लाइन होना अक्सर न तो किफायती होता है और न ही व्यावहारिक, पावर सिस्टम कई स्विच के साथ बनाए जाते हैं। ये स्विच सिस्टम के उस हिस्से को अलग करने की अनुमति देते हैं जिस पर काम किया जा रहा है जबकि बाकी सिस्टम लाइव रहता है। उच्च वोल्टेज पर, नोट के दो स्विच होते हैं: आइसोलेटर स्विच और सर्किट ब्रेकर। सर्किट ब्रेकर लोड-ब्रेकिंग स्विच हैं जहां लोड के तहत ऑपरेटिंग आइसोलेटर्स अस्वीकार्य और खतरनाक आर्किंग का कारण बनेंगे। एक विशिष्ट नियोजित आउटेज में, कई सर्किट ब्रेकरों को ट्रिप किया जाता है ताकि आइसोलेटर्स को स्विच करने की अनुमति दी जा सके, इससे पहले कि परिपथ तोड़ने वाले को फिर से बंद कर दिया जाए ताकि अलग-थलग पड़े क्षेत्र के आसपास पावर को फिर से चलाया जा सके। यह पृथक क्षेत्र पर काम पूरा करने की अनुमति देता है।[48]


आवृत्ति और वोल्टेज प्रबंधन

गलती प्रबंधन और रखरखाव से परे बिजली प्रणालियों में मुख्य कठिनाइयों में से एक यह है कि सक्रिय बिजली की खपत के साथ-साथ नुकसान भी उत्पादित सक्रिय शक्ति के बराबर होना चाहिए। यदि लोड कम हो जाता है जबकि उत्पादन इनपुट स्थिर रहता है तो सिंक्रोनस जेनरेटर तेजी से घूमेंगे और सिस्टम फ्रीक्वेंसी बढ़ जाएगी। लोड बढ़ने पर इसका उल्टा होता है। इस तरह सिस्टम फ्रीक्वेंसी को मुख्य रूप से भेजने योग्य पीढ़ी को चालू और बंद करके सक्रिय रूप से प्रबंधित किया जाना चाहिए। यह सुनिश्चित करना कि आवृत्ति स्थिर है, आमतौर पर एक ट्रांसमिशन सिस्टम ऑपरेटर का कार्य है।[49] फ़्रीक्वेंसी बनाए रखने के बावजूद, सिस्टम ऑपरेटर को यह सुनिश्चित करते हुए व्यस्त रखा जा सकता है:

  1. equipment or customers on the system are being supplied with the required voltage
  2. reactive power transmission is minimised (leading to more efficient operation)
  3. teams are dispatched and the system is switched to mitigate any faults
  4. remote switching is undertaken to allow for system works[50]

टिप्पणियाँ

  1. ↑ Simply referred to in the literature as R. Kennedy[7]


यह भी देखें

संदर्भ

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बाहरी संबंध

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