विद्युत शक्ति संचरण

पांच सौ किलोवोल्ट (500 केवी) तीन चरण विद्युत शक्ति ग्रैंड कौली बांध पर ट्रांसमिशन लाइन; चार सर्किट दिखाए गए हैं; दो अतिरिक्त सर्किट दूर दाहिनी ओर पेड़ों द्वारा अस्पष्ट हैं; बांध की संपूर्ण 7079 मेगावाट नेमप्लेट उत्पादन क्षमता इन छह सर्किटों द्वारा समायोजित की जाती है।

विद्युत शक्ति संचरण विद्युत ऊर्जा का एक उत्पादन स्थल, जैसे कि विद्युत संयंत्र, से विद्युत सबस्टेशन तक की थोक गति है। आपस में जुड़ी हुई लाइनें जो इस संचलन को सुगम बनाती हैं, प्रसार नेटवर्क के रूप में जानी जाती हैं। यह  उच्‍च वोल्टता सबस्टेशनों और ग्राहकों के बीच स्थानीय वायरिंग से अलग है, जिसे आमतौर पर बिजली वितरण के रूप में जाना जाता है। संयुक्त पारेषण और वितरण नेटवर्क बिजली वितरण का हिस्सा है, जिसे विद्युत ग्रिड के रूप में जाना जाता है।

विद्युत शक्ति के कुशल लंबी दूरी के संचरण के लिए उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है। यह भारी प्रवाह से होने वाले नुकसान को कम करता है।  संचरण लाइन ज्यादातर हाई-वोल्टेज एसी (अल्टरनेटिंग करंट) का उपयोग करती हैं, लेकिन संचरण लाइन का एक महत्वपूर्ण वर्ग उच्च वोल्टेज  एकदिश धारा का उपयोग करता है। वोल्टेज स्तर को परिणामित्र के साथ बदल दिया जाता है, संचरण के लिए वोल्टेज को बढ़ाया जाता है, फिर स्थानीय वितरण के लिए वोल्टेज को कम किया जाता है और फिर ग्राहकों द्वारा उपयोग किया जाता है।

एक विस्तृत क्षेत्र समकालिक ग्रिड, जिसे उत्तरी अमेरिका में " अंतःसंयोजन" के रूप में भी जाना जाता है, कई उपभोक्ताओं को समान सापेक्ष आवृत्ति के साथ एसी पावर देने वाले कई जनरेटर को सीधे जोड़ता है। उदाहरण के लिए, उत्तरी अमेरिका (पश्चिमी  अंतःसंयोजन, पूर्वी अंतःसंयोजन, क्यूबेक अंतःसंयोजन और टेक्सास अंतःसंयोजन) में चार प्रमुख अंतःसंयोजन हैं। यूरोप में एक बड़ा ग्रिड अधिकांश महाद्वीपीय यूरोप को जोड़ता है।

ऐतिहासिक रूप से, पारेषण और वितरण लाइनों का स्वामित्व अक्सर एक ही कंपनी के पास होता था, लेकिन 1990 के दशक से शुरू होकर, कई देशों ने बिजली बाजार के नियमन को इस तरह से उदार बना दिया है जिससे वितरण व्यवसाय से बिजली पारेषण व्यवसाय अलग हो गया है।

प्रणाली

अधिकांश ट्रांसमिशन लाइनें उच्च वोल्टता थ्री-फेज प्रत्यावर्ति धारा (एसी) हैं, हालांकि सिंगल फेज एसी का इस्तेमाल कभी-कभी रेलवे विद्युतीकरण प्रणालियों में किया जाता है। उच्च वोल्टता एकदिश धारा (एचवीडीसी) तकनीक का उपयोग बहुत लंबी दूरी (आमतौर पर सैकड़ों मील) पर अधिक दक्षता के लिए किया जाता है। एचवीडीसी तकनीक का उपयोग पनडुब्बी बिजली केबलों (आमतौर पर 30 मील (50 किमी) से अधिक) में भी किया जाता है, और ग्रिड के बीच बिजली के आदान-प्रदान में जो पारस्परिक रूप से समकालीन नहीं होते हैं। एचवीडीसी लिंक का उपयोग बड़े बिजली वितरण नेटवर्क को स्थिर करने के लिए किया जाता है जहां अचानक नए लोड, या संजाल के एक हिस्से में तिमिरण, अन्यथा समकालिक समस्याओं और  सोपानी अवसर्पण विफलताओं का परिणाम हो सकता है।

एक विद्युत शक्ति प्रणाली का आरेख; ट्रांसमिशन सिस्टम नीले रंग में है

लंबी दूरी के संचरण में होने वाली ऊर्जा हानि को कम करने के लिए उच्च वोल्टेज पर बिजली का संचार किया जाता है। बिजली आमतौर पर उपरिव्यय पावर लाइनों के माध्यम से प्रेषित होती है। भूमिगत बिजली पारेषण की स्थापना लागत काफी अधिक है और परिचालन सीमाएँ अधिक हैं, लेकिन रखरखाव की लागत कम है। कभी-कभी शहरी क्षेत्रों या पर्यावरण की दृष्टि से संवेदनशील स्थानों में भूमिगत संचरण का उपयोग किया जाता है।

प्रेषण व्यवस्था में विद्युत ऊर्जा भंडारण सुविधाओं की कमी एक प्रमुख सीमा की ओर ले जाती है। विद्युत ऊर्जा को उसी दर से उत्पन्न किया जाना चाहिए जिस दर पर इसका उपभोग किया जाता है। यह सुनिश्चित करने के लिए एक परिष्कृत नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता है कि बिजली उत्पादन मांग से बहुत निकटता से मेल खाता होना चाहिए। यदि बिजली की मांग आपूर्ति से अधिक हो जाती है, तो असंतुलन से उत्पादन संयंत्र (संयंत्रों) और पारेषण उपकरण क्षति को रोकने के लिए स्वचालित रूप से पृथक या बंद हो सकते हैं। उदाहरणों में 1965, 1977, 2003 के यूएस नॉर्थईस्ट तिमिरण और 1996 और 2011 में अन्य अमेरिकी क्षेत्रों में प्रमुख तिमिरण शामिल हैं। विद्युत् संचार संजाल क्षेत्रीय, राष्ट्रीय और यहां तक ​​​​कि महाद्वीप के व्यापक संजाल से जुड़े हुए हैं ताकि इस तरह की विफलता के जोखिम को कम किया जा सके। बिजली के प्रवाह के लिए कई अनावश्यक, वैकल्पिक मार्ग ऐसे बंद होने चाहिए। संचार कंपनियां प्रत्येक लाइन की अधिकतम विश्वसनीय क्षमता निर्धारित करती हैं (आमतौर पर इसकी भौतिक या थर्मल सीमा से कम) यह सुनिश्चित करने के लिए कि नेटवर्क के दूसरे हिस्से में विफलता की स्थिति में अतिरिक्त क्षमता उपलब्ध है।

उपरिव्यय पारेषण

Four-circuit, two-voltage power transmission line; "Bundled" 2-ways

A typical ACSR. The conductor consists of seven strands of steel surrounded by four layers of aluminium.

उच्च वोल्टेज ओवरहेड संवाहक ऊष्मा रोधन द्वारा कवर नहीं किए जाते हैं। संवाहक सामग्री लगभग हमेशा एक एल्यूमीनियम मिश्र धातु होती है, जिसे कई स्ट्रैंड्स में बनाया जाता है और संभवतः स्टील स्ट्रैंड्स के साथ प्रबलित किया जाता है। कॉपर का उपयोग कभी-कभी उपरिव्यय पारेषण के लिए किया जाता था, लेकिन एल्युमीनियम हल्का होता है, केवल प्रदर्शन में मामूली कमी आती है और लागत बहुत कम होती है। ओवरहेड संवाहक दुनिया भर में कई कंपनियों द्वारा आपूर्ति की जाने वाली वस्तु है। बेहतर संवाहक सामग्री और आकार नियमित रूप से बढ़ी हुई क्षमता की अनुमति देने और पारेषण परिपथ को आधुनिक बनाने के लिए उपयोग किए जाते हैं। संवाहक का आकार 12 मिमी2 (#6 अमेरिकी वायर गेज) से लेकर 750 मिमी2 (1,590,000 सर्कुलर मिल क्षेत्र) तक होता है, जिसमें अलग-अलग प्रतिरोध और वर्तमान-वहन क्षमता होती है। बिजली आवृत्ति पर बड़े संवाहक (व्यास में कुछ सेंटीमीटर से अधिक) के लिए, त्वचा के प्रभाव के कारण वर्तमान प्रवाह का अधिकांश भाग सतह के पास केंद्रित होता है। संवाहक का मध्य भाग थोड़ा धारा वहन करता है, लेकिन संवाहक को वजन और लागत में योगदान देता है। इस वर्तमान सीमा के कारण, उच्च क्षमता की आवश्यकता होने पर कई समानांतर केबल (बंडल संवाहक कहा जाता है) का उपयोग किया जाता है। कोरोना डिस्चार्ज के कारण होने वाली ऊर्जा हानि को कम करने के लिए बंडल संवाहक का उपयोग उच्च वोल्टेज पर भी किया जाता है।

आज, पारेषण-स्तर के वोल्टेज को आमतौर पर 110 केवी और उससे अधिक माना जाता है। कम वोल्टेज, जैसे कि 66 केवी और 33 केवी, को आमतौर पर सबट्रांसमिशन वोल्टेज माना जाता है, लेकिन कभी-कभी हल्के भार के साथ लंबी लाइनों पर उपयोग किया जाता है। 33 केवी से कम वोल्टेज आमतौर पर वितरण के लिए उपयोग किया जाता है। 765 kV से ऊपर के वोल्टेज को अतिरिक्त उच्च वोल्टेज माना जाता है और कम वोल्टेज पर उपयोग किए जाने वाले उपकरणों की तुलना में विभिन्न अभिकल्पना की आवश्यकता होती है।

चूंकि उपरिव्यय पारेषण तार इन्सुलेशन के लिए हवा पर निर्भर करते हैं, इसलिए इन लाइनों के अभिकल्पना को सुरक्षा बनाए रखने के लिए न्यूनतम मंजूरी की आवश्यकता होती है। प्रतिकूल मौसम की स्थिति, जैसे तेज हवाएं और कम तापमान, बिजली की कटौती का कारण बन सकते हैं। 23 समुद्री मील (43 किमी/घंटा) जितनी कम हवा की गति कंडक्टरों को परिचालन मंजूरी का अतिक्रमण करने की अनुमति दे सकती है, जिसके परिणामस्वरूप फ्लैशओवर और आपूर्ति का नुकसान होता है।भौतिक रेखा की दोलन गति को दोलन की आवृत्ति और आयाम के आधार पर कंडक्टर सरपट या स्पंदन कहा जा सकता है।

वेबस्टर, टेक्सास में तीन बराबर बिजली के तोरण

भूमिगत संचरण

ओवरहेड पावर लाइनों के बजाय भूमिगत विद्युत केबलों द्वारा विद्युत शक्ति का संचार भी किया जा सकता है। अंडरग्राउंड केबल ओवरहेड लाइनों की तुलना में कम अधिकृत रास्ता लेते हैं, कम दृश्यता रखते हैं, और खराब मौसम से कम प्रभावित होते हैं। हालांकि, इन्सुलेटेड केबल और उत्खनन की लागत ओवरहेड निर्माण की तुलना में बहुत अधिक है। दबी हुई पारेषण लाइनों में खराबी का पता लगाने और मरम्मत करने में अधिक समय लगता है।

कुछ महानगरीय क्षेत्रों में, भूमिगत संचरण केबल धातु के पाइप से घिरे होते हैं और ढांकता हुआ द्रव (आमतौर पर एक तेल) से अछूता रहता है जो या तो स्थिर होता है या पंपों के माध्यम से परिचालित होता है। यदि कोई विद्युत दोष पाइप को नुकसान पहुंचाता है और आसपास की मिट्टी में एक ढांकता हुआ रिसाव पैदा करता है, तो तरल नाइट्रोजन ट्रकों को पाइप के कुछ हिस्सों को जमने के लिए जुटाया जाता है ताकि क्षतिग्रस्त पाइप स्थान की निकासी और मरम्मत को सक्षम किया जा सके। इस प्रकार की भूमिगत ट्रांसमिशन केबल मरम्मत की अवधि को बढ़ा सकती है और मरम्मत की लागत बढ़ा सकती है। पाइप और मिट्टी के तापमान की आमतौर पर मरम्मत की अवधि के दौरान लगातार निगरानी की जाती है।

भूमिगत लाइनों को उनकी तापीय क्षमता द्वारा सख्ती से सीमित किया जाता है, जो ओवरहेड लाइनों की तुलना में कम ओवरलोड या री-रेटिंग की अनुमति देता है। लंबे भूमिगत एसी केबल्स में महत्वपूर्ण समाई होती है, जो 50 मील (80 किलोमीटर) से अधिक लोड करने के लिए उपयोगी शक्ति प्रदान करने की उनकी क्षमता को कम कर सकती है। डीसी केबल्स उनकी कैपेसिटेंस द्वारा लंबाई में सीमित नहीं हैं, हालांकि, ट्रांसमिशन नेटवर्क से जुड़े होने से पहले उन्हें डीसी से एसी में कनवर्ट करने के लिए लाइन के दोनों सिरों पर एचवीडीसी कनवर्टर स्टेशनों की आवश्यकता होती है।

इतिहास

Main article: History of electric power transmission

1890 में न्यूयॉर्क शहर की सड़कें। टेलीग्राफ लाइनों के अलावा, विभिन्न वोल्टेज

की आवश्यकता वाले प्रत्येक वर्ग के उपकरण के लिए कई विद्युत लाइनों की आवश्यकता थी

वाणिज्यिक विद्युत शक्ति के प्रारंभिक दिनों में, प्रकाश और यांत्रिक भार द्वारा उपयोग किए जाने वाले समान वोल्टेज पर विद्युत शक्ति के संचरण ने संयंत्र और उपभोक्ताओं के बीच की दूरी को सीमित कर दिया। 1882 में, डायरेक्ट करंट (डीसी) के साथ पीढ़ी थी, जिसे लंबी दूरी के संचरण के लिए वोल्टेज में आसानी से नहीं बढ़ाया जा सकता था। भार के विभिन्न वर्गों (उदाहरण के लिए, प्रकाश व्यवस्था, फिक्स्ड मोटर्स, और ट्रैक्शन/रेलवे सिस्टम) को अलग-अलग वोल्टेज की आवश्यकता होती है, और इसलिए विभिन्न जनरेटर और सर्किट का उपयोग किया जाता है

लाइनों के इस विशेषज्ञता के कारण और क्योंकि कम वोल्टेज वाले उच्च-वर्तमान सर्किट के लिए संचरण अक्षम था, जनरेटर को अपने भार के पास होने की आवश्यकता थी। उस समय, ऐसा लग रहा था कि उद्योग विकसित होगा जिसे अब वितरित पीढ़ी प्रणाली के रूप में जाना जाता है, जिसमें बड़ी संख्या में छोटे जनरेटर उनके भार के पास स्थित होते हैं।

प्रत्यावर्ती धारा  (एसी) के साथ विद्युत शक्ति का संचरण  लुसिएन गॉलार्ड  और  जॉन डिक्सन गिब्स  के निर्माण के बाद संभव हो गया, जिसे उन्होंने द्वितीयक जनरेटर कहा, एक प्रारंभिक ट्रांसफार्मर जो 1:1 टर्न अनुपात और खुले चुंबकीय सर्किट के साथ प्रदान किया गया था। 1881.

पहली लंबी दूरी की एसी लाइन थी 34 kilometres (21 miles) लंबा, ट्यूरिन, इटली की 1884 अंतर्राष्ट्रीय प्रदर्शनी के लिए बनाया गया। यह एक 2 kV, 130 Hz Siemens & Halske अल्टरनेटर द्वारा संचालित था और इसमें कई गॉलार्ड सेकेंडरी जेनरेटर (ट्रांसफॉर्मर) शामिल थे, जिनकी श्रृंखला में जुड़े प्राथमिक वाइंडिंग थे, जो गरमागरम लैंप को खिलाते थे। प्रणाली ने लंबी दूरी पर एसी इलेक्ट्रिक पावर ट्रांसमिशन की व्यवहार्यता साबित की

संचालित करने वाली पहली एसी वितरण प्रणाली सार्वजनिक प्रकाश व्यवस्था के लिए 1885 में वाया देई सेर्ची, रोम, इटली में सेवा में थी। इसे दो सीमेंस और हल्सके अल्टरनेटर द्वारा संचालित किया गया था, 30 एचपी (22 किलोवाट), 2 केवी 120 हर्ट्ज पर और 19 किमी केबल और 200 समानांतर-जुड़े 2 केवी से 20 वी स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर का उपयोग किया गया था, जो एक बंद चुंबकीय सर्किट के साथ प्रदान किया गया था, एक प्रत्येक दीपक के लिए। कुछ महीने बाद इसके बाद पहला ब्रिटिश एसी सिस्टम आया, जिसे ग्रोसवेनर गैलरी , लंदन में सेवा में लगाया गया था। इसमें सीमेंस अल्टरनेटर और 2.4 kV से 100 V स्टेप-डाउन ट्रांसफॉर्मर - प्रति उपयोगकर्ता एक - शंट-कनेक्टेड प्राइमरी के साथ शामिल हैं

वह क्या c . से काम कर रहा हैएक अव्यवहारिक गॉलार्ड-गिब्स डिजाइन पर विचार किया, इलेक्ट्रिकल इंजीनियर विलियम स्टेनली, जूनियर ने विकसित किया जिसे 1885 में पहली व्यावहारिक श्रृंखला एसी ट्रांसफार्मर माना जाता है। जॉर्ज वेस्टिंगहाउस के समर्थन से काम करते हुए, 1886 में उन्होंने ग्रेट बैरिंगटन, मैसाचुसेट्स में एक ट्रांसफॉर्मर आधारित अल्टरनेटिंग करंट लाइटिंग सिस्टम का प्रदर्शन किया। स्टीम इंजन द्वारा संचालित 500 वी सीमेंस जनरेटर द्वारा संचालित, मुख्य सड़क के साथ 23 व्यवसायों में गरमागरम लैंप को बिजली देने के लिए नए स्टेनली ट्रांसफार्मर का उपयोग करके वोल्टेज को 100 वोल्ट तक कम कर दिया गया था, जिसमें बहुत कम बिजली की हानि हुई थी 4,000 feet (1,200 m) एक ट्रांसफॉर्मर और वैकल्पिक चालू प्रकाश व्यवस्था के इस व्यावहारिक प्रदर्शन से वेस्टिंगहाउस उस वर्ष के अंत में एसी आधारित सिस्टम स्थापित करना शुरू कर देगा

1888 में एक कार्यात्मक एसी मोटर के लिए डिज़ाइन देखे गए, कुछ ऐसा जो इन प्रणालियों में तब तक नहीं था। ये इंडक्शन मोटर एस थे जो पॉलीफ़ेज़ करंट पर चल रहे थे, स्वतंत्र रूप से गैलीलियो फेरारीस और निकोला टेस्ला द्वारा आविष्कार किया गया था (टेस्ला के डिजाइन को यूएस में वेस्टिंगहाउस द्वारा लाइसेंस दिया गया था)। इस डिजाइन को आगे मिखाइल डोलिवो-डोब्रोवोल्स्की और चार्ल्स यूजीन लैंसलॉट ब्राउन द्वारा आधुनिक व्यावहारिक तीन-चरण रूप में विकसित किया गया था। इस प्रकार के मोटर्स के व्यावहारिक उपयोग में विकास की समस्याओं और उन्हें बिजली देने के लिए आवश्यक पॉली-फेज पावर सिस्टम की कमी के कारण कई वर्षों की देरी होगी।

1880 के दशक के अंत और 1890 की शुरुआत में छोटी इलेक्ट्रिक कंपनियों का वित्तीय विलय कुछ बड़े निगमों में होगा जैसे कि गैंज़ और एईजी यूरोप में और जनरल इलेक्ट्रिक और वेस्टिंगहाउस इलेक्ट्रिक अमेरिका में। इन कंपनियों ने एसी सिस्टम विकसित करना जारी रखा लेकिन प्रत्यक्ष और वैकल्पिक मौजूदा सिस्टम के बीच तकनीकी अंतर एक लंबे समय तक तकनीकी विलय का पालन करेगा अमेरिका और यूरोप में नवाचार के कारण, लंबी दूरी के संचरण के माध्यम से लोड से जुड़े बहुत बड़े उत्पादन संयंत्रों के साथ पैमाने की वर्तमान अर्थव्यवस्था को धीरे-धीरे आपूर्ति की जाने वाली सभी मौजूदा प्रणालियों के साथ जोड़ने की क्षमता के साथ जोड़ा जा रहा था। इनमें सिंगल फेज एसी सिस्टम, पॉली-फेज एसी सिस्टम, लो वोल्टेज इनकैंडेसेंट लाइटिंग, हाई वोल्टेज आर्क लाइटिंग और कारखानों और स्ट्रीट कारों में मौजूदा डीसी मोटर्स शामिल हैं। जो 'सार्वभौमिक प्रणाली' बन रहा था, इन तकनीकी अंतरों को अस्थायी रूप से रोटरी कनवर्टर एस और मोटर-जनरेटर एस के विकास के माध्यम से पाटा जा रहा था जो बड़ी संख्या में विरासत प्रणालियों को एसी से कनेक्ट करने की अनुमति देगा। जाल इन स्टॉपगैप को धीरे-धीरे बदल दिया जाएगा क्योंकि पुराने सिस्टम सेवानिवृत्त या अपग्रेड किए गए थे।

[[File:Tesla polyphase AC 500hp generator at 1893 exposition.jpg|thumb|right|वेस्टिंगहाउस बारी-बारी से चालू पॉलीफ़ेज़ जनरेटर 1893 शिकागो में विश्व मेले में प्रदर्शित किया गया, जो उनके टेस्ला पॉली-फ़ेज़ सिस्टम का हिस्सा है। इस तरह के पॉलीफ़ेज़ नवाचारों ने ट्रांसमिशन . में क्रांति ला दी

उच्च वोल्टेज का उपयोग करते हुए एकल-चरण प्रत्यावर्ती धारा का पहला संचरण 1890 में ओरेगन में हुआ था जब विलमेट फॉल्स में एक जलविद्युत संयंत्र से पोर्टलैंड शहर में बिजली पहुंचाई गई थी। 14 miles (23 km) डाउनरिवर उच्च वोल्टेज का उपयोग करने वाला पहला तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा 1891 में [[ अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रो-तकनीकी प्रदर्शनी के दौरान हुआ - फ्रैंकफर्ट में 1891 | अंतर्राष्ट्रीय बिजली प्रदर्शनी ]]। एक 15 केवी ट्रांसमिशन लाइन, लगभग 175 किमी लंबी, नेकर ]] और फ्रैंकफर्ट पर [[लॉफ़ेन, बाडेन-वुर्टेमबर्ग | लॉफ़ेन से जुड़ी

20वीं सदी के दौरान विद्युत शक्ति संचरण के लिए उपयोग किए जाने वाले वोल्टेज में वृद्धि हुई। 1914 तक, 70 केवी से अधिक पर काम कर रहे पचास ट्रांसमिशन सिस्टम सेवा में थे। तब इस्तेमाल किया गया उच्चतम वोल्टेज 150 kV . था कई उत्पादन संयंत्रों को एक विस्तृत क्षेत्र में आपस में जोड़ने की अनुमति देकर, बिजली उत्पादन लागत कम हो गई थी। दिन के दौरान अलग-अलग भार की आपूर्ति के लिए सबसे कुशल उपलब्ध संयंत्रों का उपयोग किया जा सकता है। विश्वसनीयता में सुधार हुआ और पूंजी निवेश लागत कम हो गई, क्योंकि स्टैंड-बाय उत्पादन क्षमता कई और ग्राहकों और व्यापक भौगोलिक क्षेत्र में साझा की जा सकती थी। ऊर्जा के दूरस्थ और कम लागत वाले स्रोत, जैसे हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर या माइन-माउथ कोयला, का उपयोग ऊर्जा उत्पादन लागत को कम करने के लिए किया जा सकता है।

20वीं सदी में तीव्र औद्योगीकरण ने अधिकांश औद्योगिक देशों में विद्युत पारेषण लाइनें और ग्रिड महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे आइटम बनाए। विश्व युद्ध I की आवश्यकताओं के कारण स्थानीय पीढ़ी के संयंत्रों और छोटे वितरण नेटवर्क का अंतर्संबंध, सरकारों द्वारा निर्मित बड़े विद्युत उत्पादन संयंत्रों के साथ युद्ध कारखानों को बिजली प्रदान करने के लिए प्रेरित किया गया था। बाद में इन उत्पादन संयंत्रों को लंबी दूरी के संचरण के माध्यम से नागरिक भार की आपूर्ति के लिए जोड़ा गया

बल्क पावर ट्रांसमिशन

एक ट्रांसमिशन सबस्टेशन आने वाली बिजली के वोल्टेज को कम करता है, जिससे यह लंबी दूरी के उच्च वोल्टेज ट्रांसमिशन से स्थानीय कम वोल्टेज वितरण से जुड़ने की अनुमति देता है। यह स्थानीय बाजारों की सेवा करने वाली अन्य पारेषण लाइनों के लिए भी बिजली का मार्ग बदल देता है। यह PacifiCorp हेल सबस्टेशन, ओरेम, यूटा , यूएसए

है

इंजीनियर ऊर्जा को यथासंभव कुशलता से परिवहन करने के लिए ट्रांसमिशन नेटवर्क डिजाइन करते हैं, साथ ही साथ आर्थिक कारकों, नेटवर्क सुरक्षा और अतिरेक को ध्यान में रखते हुए। ये नेटवर्क बिजली लाइनों, केबल, सर्किट ब्रेकर एस, स्विच और ट्रांसफार्मर एस जैसे घटकों का उपयोग करते हैं। ट्रांसमिशन नेटवर्क आमतौर पर एक क्षेत्रीय आधार पर एक इकाई द्वारा प्रशासित किया जाता है जैसे क्षेत्रीय ट्रांसमिशन संगठन या ट्रांसमिशन सिस्टम ऑपरेटर

लाइन कंडक्टरों में वोल्टेज बढ़ाने वाले उपकरणों द्वारा ट्रांसमिशन दक्षता में बहुत सुधार होता है (और इस तरह आनुपातिक रूप से वर्तमान को कम करता है), इस प्रकार स्वीकार्य नुकसान के साथ बिजली को प्रसारित करने की इजाजत देता है। लाइन के माध्यम से बहने वाली कम धारा कंडक्टरों में हीटिंग के नुकसान को कम करती है। जूल के नियम के अनुसार, ऊर्जा हानि धारा के वर्ग के समानुपाती होती है। इस प्रकार, दो के एक कारक द्वारा वर्तमान को कम करने से कंडक्टर के किसी भी आकार के लिए कंडक्टर प्रतिरोध में चार के कारक से खोई गई ऊर्जा कम हो जाएगी।

किसी दिए गए वोल्टेज और करंट के लिए एक कंडक्टर के इष्टतम आकार का अनुमान केल्विन के नियम से कंडक्टर आकार के लिए लगाया जा सकता है, जिसमें कहा गया है कि आकार अपने इष्टतम पर है जब प्रतिरोध में बर्बाद ऊर्जा की वार्षिक लागत वार्षिक पूंजी शुल्क के बराबर होती है। कंडक्टर उपलब्ध कराने के संबंध में। कम ब्याज दरों के समय, केल्विन का नियम इंगित करता है कि मोटे तार इष्टतम हैं; जबकि, जब धातुएं महंगी होती हैं, तो पतले कंडक्टर इंगित किए जाते हैं: हालांकि, बिजली लाइनों को दीर्घकालिक उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है, इसलिए केल्विन के नियम को तांबे और एल्यूमीनियम की कीमत के साथ-साथ ब्याज दरों के दीर्घकालिक अनुमानों के संयोजन के साथ प्रयोग किया जाना चाहिए। पूंजी के लिए।

एसी सर्किट में 'स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर ' का उपयोग करके वोल्टेज में वृद्धि हासिल की जाती है। एचवीडीसी सिस्टम को अपेक्षाकृत महंगे रूपांतरण उपकरण की आवश्यकता होती है जो कि पनडुब्बी केबल और लंबी दूरी की उच्च क्षमता वाले पॉइंट-टू-पॉइंट ट्रांसमिशन जैसी विशेष परियोजनाओं के लिए आर्थिक रूप से उचित हो सकते हैं। एचवीडीसी उन ग्रिड प्रणालियों के बीच ऊर्जा के आयात और निर्यात के लिए आवश्यक है जो एक दूसरे के साथ सिंक्रनाइज़ नहीं हैं।

एक ट्रांसमिशन ग्रिड पावर स्टेशन एस, ट्रांसमिशन लाइन और सबस्टेशन का नेटवर्क है। ऊर्जा आमतौर पर तीन-चरण एसी के साथ एक ग्रिड के भीतर प्रेषित होती है। सिंगल-फेज एसी का उपयोग केवल अंतिम उपयोगकर्ताओं को वितरण के लिए किया जाता है क्योंकि यह बड़े पॉलीफ़ेज़ इंडक्शन मोटर एस के लिए उपयोग करने योग्य नहीं है। 19वीं शताब्दी में, दो-चरण संचरण का उपयोग किया गया था, लेकिन इसके लिए चार तारों या असमान धाराओं वाले तीन तारों की आवश्यकता थी। उच्च क्रम चरण प्रणालियों के लिए तीन से अधिक तारों की आवश्यकता होती है, लेकिन बहुत कम या कोई लाभ नहीं देते हैं।

सिंक्रोनस ग्रिड यूरोप का

इलेक्ट्रिक पावर स्टेशन की क्षमता की कीमत अधिक है, और बिजली की मांग परिवर्तनशील है, इसलिए स्थानीय स्तर पर इसे उत्पन्न करने की तुलना में आवश्यक बिजली के कुछ हिस्से को आयात करना अक्सर सस्ता होता है। क्योंकि लोड अक्सर क्षेत्रीय रूप से सहसंबद्ध होते हैं (अमेरिका के दक्षिण-पश्चिम हिस्से में गर्म मौसम के कारण कई लोग एयर कंडीशनर का उपयोग कर सकते हैं), बिजली अक्सर दूर के स्रोतों से आती है। क्षेत्रों के बीच भार साझा करने के आर्थिक लाभों के कारण, wआइडिया एरिया ट्रांसमिशन ग्रिड अब देशों और यहां तक ​​कि महाद्वीपों तक फैला हुआ है। बिजली उत्पादकों और उपभोक्ताओं के बीच अंतर्संबंधों का जाल बिजली को प्रवाहित करने में सक्षम होना चाहिए, भले ही कुछ लिंक निष्क्रिय हों।

बिजली की मांग के अपरिवर्तनीय (या धीरे-धीरे कई घंटों में अलग-अलग) हिस्से को बेस लोड के रूप में जाना जाता है और आम तौर पर बड़ी सुविधाओं (जो पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं के कारण अधिक कुशल होते हैं) द्वारा परोसा जाता है। ईंधन और संचालन के लिए निश्चित लागत के साथ। ऐसी सुविधाएं परमाणु, कोयले से चलने वाली या जलविद्युत हैं, जबकि अन्य ऊर्जा स्रोत जैसे केंद्रित सौर तापीय और भू-तापीय ऊर्जा में बेस लोड पावर प्रदान करने की क्षमता है। अक्षय ऊर्जा स्रोत, जैसे कि सौर फोटोवोल्टिक, पवन, लहर और ज्वार, उनकी आंतरायिकता के कारण, आधार भार की आपूर्ति के रूप में नहीं माना जाता है, लेकिन फिर भी ग्रिड में बिजली जोड़ देगा। शेष या 'पीक' बिजली की मांग, पीकिंग पावर प्लांट एस द्वारा आपूर्ति की जाती है, जो आम तौर पर छोटे, तेजी से प्रतिक्रिया देने वाले और उच्च लागत वाले स्रोत होते हैं, जैसे प्राकृतिक गैस द्वारा ईंधन वाले संयुक्त चक्र या दहन टरबाइन संयंत्र।

US0.005–0.02 प्रति kWh (वार्षिक औसत बड़ी उत्पादक लागत US0.01–0.025 प्रति kWh की तुलना में, US0.10 प्रति kWh से अधिक की खुदरा दरों की तुलना में, बिजली का लंबी दूरी का संचरण (सैकड़ों किलोमीटर) सस्ता और कुशल है, जिसकी लागत US0.005–0.02 प्रति kWh है। और अप्रत्याशित उच्चतम मांग क्षणों पर तात्कालिक आपूर्तिकर्ताओं के लिए खुदरा के गुणक) इस प्रकार दूर के आपूर्तिकर्ता स्थानीय स्रोतों से सस्ते हो सकते हैं (उदाहरण के लिए, न्यूयॉर्क अक्सर कनाडा से 1000 मेगावाट से अधिक बिजली खरीदता है) एकाधिक स्थानीय स्रोत (भले ही अधिक महंगे और अक्सर उपयोग किए जाते हों) ट्रांसमिशन ग्रिड को मौसम और अन्य आपदाओं के प्रति अधिक दोष सहिष्णु बना सकते हैं जो दूर के आपूर्तिकर्ताओं को डिस्कनेक्ट कर सकते हैं।

एक हाई-पावर इलेक्ट्रिकल ट्रांसमिशन टावर, 230 kV, डबल-सर्किट, डबल-बंडल

भी

लंबी दूरी के प्रसारण से जीवाश्म ईंधन की खपत को विस्थापित करने के लिए दूरस्थ नवीकरणीय ऊर्जा संसाधनों का उपयोग किया जा सकता है। जल और पवन स्रोतों को आबादी वाले शहरों के करीब नहीं ले जाया जा सकता है, और दूरदराज के इलाकों में सौर लागत सबसे कम है जहां स्थानीय बिजली की जरूरत न्यूनतम है। अकेले कनेक्शन की लागत यह निर्धारित कर सकती है कि कोई विशेष अक्षय विकल्प आर्थिक रूप से समझदार है या नहीं। ट्रांसमिशन लाइनों के लिए लागत निषेधात्मक हो सकती है, लेकिन उच्च क्षमता, बहुत लंबी दूरी के सुपर ग्रिड ट्रांसमिशन नेटवर्क में बड़े पैमाने पर बुनियादी ढांचे के निवेश के विभिन्न प्रस्तावों को मामूली उपयोग शुल्क के साथ वसूल किया जा सकता है।

ग्रिड इनपुट

पावर स्टेशन  एस पर, यूनिट के आकार के आधार पर, बिजली का उत्पादन लगभग 2.3 केवी और 30 केवी के बीच अपेक्षाकृत कम वोल्टेज पर होता है। जनरेटर टर्मिनल वोल्टेज को पावर स्टेशन  ट्रांसफॉर्मर  द्वारा उच्च  वोल्टेज  (115 केवी से 765 केवी एसी, ट्रांसमिशन सिस्टम और देश के अनुसार अलग-अलग) द्वारा लंबी दूरी पर ट्रांसमिशन के लिए बढ़ाया जाता है।

संयुक्त राज्य अमेरिका में, बिजली पारेषण 230 kV से 500 kV है, जिसमें 230 kV से कम या 500 kV से अधिक स्थानीय अपवाद हैं।

उदाहरण के लिए, वेस्टर्न इंटरकनेक्शन में दो प्राथमिक इंटरकनेक्शन वोल्टेज हैं: 60 हर्ट्ज पर 500 केवी एसी, और ± 500 केवी (1,000 केवी नेट) डीसी उत्तर से दक्षिण ( कोलंबिया नदी से दक्षिणी कैलिफोर्निया ) और पूर्वोत्तर से दक्षिण पश्चिम (यूटा से दक्षिणी कैलिफोर्निया)। 287.5 kV ( हूवर डैम से लॉस एंजिल्स लाइन, Victorville के माध्यम से) और 345 kV ( एरिज़ोना पब्लिक सर्विस (APS) लाइन) स्थानीय मानक हैं, दोनों को 500 kV के व्यावहारिक होने से पहले लागू किया गया था, और इसके बाद लंबी दूरी की एसी पावर ट्रांसमिशन के लिए वेस्टर्न इंटरकनेक्शन मानक।

नुकसान

उच्च वोल्टेज पर बिजली का संचारण प्रतिरोध तक खोई हुई ऊर्जा का अंश कम कर देता है, जो विशिष्ट कंडक्टरों, वर्तमान प्रवाह और ट्रांसमिशन लाइन की लंबाई के आधार पर भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, ए 100 mi (160 km) 765 kV पर 1000 मेगावाट बिजली ले जाने पर 1.1% से 0.5% की हानि हो सकती है। समान भार को समान दूरी पर ले जाने वाली 345 kV लाइन में 4.2% की हानि होती है दी गई शक्ति के लिए, एक उच्च वोल्टेज वर्तमान को कम कर देता है और इस प्रकार कंडक्टर में प्रतिरोधक हानि es। उदाहरण के लिए, वोल्टेज को 10 के एक कारक द्वारा बढ़ाने से करंट 10 के संबंधित कारक से कम हो जाता है और इसलिए $I^{2}R$ losses by a factor of 100, provided the same sized conductors are used in both cases. Even if the conductor size (cross-sectional area) is decreased ten-fold to match the lower current, the $I^{2}R$ घाटा अभी भी दस गुना कम है। लंबी दूरी की ट्रांसमिशन आमतौर पर 115 से 1,200 kV के वोल्टेज पर ओवरहेड लाइनों के साथ किया जाता है। अत्यधिक उच्च वोल्टेज पर, जहां कंडक्टर और ग्राउंड के बीच 2,000 kV से अधिक मौजूद है, कोरोना डिस्चार्ज नुकसान इतने बड़े हैं कि वे लाइन कंडक्टर में कम प्रतिरोधक नुकसान की भरपाई कर सकते हैं। कोरोना के नुकसान को कम करने के उपायों में बड़े व्यास वाले कंडक्टर शामिल हैं; वजन बचाने के लिए अक्सर खोखला या दो या दो से अधिक कंडक्टरों के बंडल।

ट्रांसमिशन और वितरण लाइनों में उपयोग किए जाने वाले कंडक्टरों के प्रतिरोध और इस प्रकार नुकसान को प्रभावित करने वाले कारकों में तापमान, सर्पिलिंग और त्वचा प्रभाव शामिल हैं। किसी चालक का प्रतिरोध उसके ताप के साथ बढ़ता है। विद्युत विद्युत लाइनों में तापमान परिवर्तन का लाइन में बिजली के नुकसान पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ सकता है। सर्पिलिंग, जो केंद्र के बारे में फंसे कंडक्टरों के सर्पिल के तरीके को संदर्भित करता है, कंडक्टर प्रतिरोध में वृद्धि में भी योगदान देता है। त्वचा प्रभाव उच्च प्रत्यावर्ती धारा आवृत्तियों पर कंडक्टर के प्रभावी प्रतिरोध को बढ़ाने का कारण बनता है। गणितीय मॉडल का उपयोग करके कोरोना और प्रतिरोधक नुकसान का अनुमान लगाया जा सकता है

1997 में संयुक्त राज्य अमेरिका में संचरण और वितरण हानि 6.6% होने का अनुमान लगाया गया था 200 . में 6.5% और 2013 से 2019 तक 5% सामान्य तौर पर, उत्पादित बिजली (जैसा कि बिजली संयंत्रों द्वारा रिपोर्ट किया गया है) और अंतिम ग्राहकों को बेची गई बिजली के बीच विसंगति से नुकसान का अनुमान लगाया जाता है; जो उत्पादित किया जाता है और जो उपभोग किया जाता है, उसके बीच का अंतर संचरण और वितरण हानियों का गठन करता है,यह मानते हुए कि कोई उपयोगिता चोरी नहीं होती है।

1980 तक, प्रत्यक्ष-वर्तमान संचरण के लिए सबसे लंबी लागत प्रभावी दूरी निर्धारित की गई थी 7,000 kilometres (4,300 miles). प्रत्यावर्ती धारा के लिए यह था 4,000 kilometres (2,500 miles), हालांकि आज उपयोग में आने वाली सभी पारेषण लाइनें इससे काफी छोटी हैं

किसी भी प्रत्यावर्ती धारा संचरण लाइन में, अधिष्ठापन और कंडक्टरों की धारिता महत्वपूर्ण हो सकती है। धाराएं जो सर्किट के इन गुणों के लिए पूरी तरह से 'प्रतिक्रिया' में प्रवाहित होती हैं, (जो प्रतिरोध के साथ प्रतिबाधा को परिभाषित करती हैं) प्रतिक्रियाशील शक्ति प्रवाह का गठन करती हैं, जो कि कोई 'वास्तविक' शक्ति संचारित नहीं करती है। भार। हालाँकि, ये प्रतिक्रियाशील धाराएँ बहुत वास्तविक हैं और ट्रांसमिशन सर्किट में अतिरिक्त हीटिंग नुकसान का कारण बनती हैं। 'वास्तविक' शक्ति (लोड को प्रेषित) का 'स्पष्ट' शक्ति (एक सर्किट के वोल्टेज और वर्तमान का उत्पाद, चरण कोण के संदर्भ के बिना) का अनुपात पावर फैक्टर है। जैसे-जैसे प्रतिक्रियाशील धारा बढ़ती है, प्रतिक्रियाशील शक्ति बढ़ती है और शक्ति कारक घटता है। कम पावर फैक्टर वाले ट्रांसमिशन सिस्टम के लिए, हाई पावर फैक्टर वाले सिस्टम की तुलना में नुकसान अधिक होता है। उपयोगिताएँ संधारित्र बैंकों, रिएक्टरों और अन्य घटकों (जैसे फेज़-शिफ्टर एस; स्थिर वीएआर कम्पेसाटर एस; और लचीला एसी ट्रांसमिशन सिस्टम एस, फैक्ट्स) को पूरे सिस्टम में प्रतिक्रियाशील शक्ति की भरपाई करने में मदद करती हैं। प्रवाह, बिजली पारेषण में नुकसान को कम करना और सिस्टम वोल्टेज को स्थिर करना। इन उपायों को सामूहिक रूप से 'प्रतिक्रियाशील समर्थन' कहा जाता है।

स्थानान्तरण

ट्रांसमिशन लाइनों के माध्यम से बहने वाली धारा एक चुंबकीय क्षेत्र को प्रेरित करती है जो प्रत्येक चरण की रेखाओं को घेर लेती है और अन्य चरणों के आसपास के कंडक्टरों के अधिष्ठापन को प्रभावित करती है। कंडक्टरों का पारस्परिक अधिष्ठापन आंशिक रूप से एक दूसरे के संबंध में रेखाओं के भौतिक अभिविन्यास पर निर्भर करता है। तीन-चरण विद्युत पारेषण लाइनें पारंपरिक रूप से अलग-अलग ऊर्ध्वाधर स्तरों पर अलग-अलग चरणों के साथ जुड़ी हुई हैं। अन्य दो चरणों के बीच में चरण के एक कंडक्टर द्वारा देखा जाने वाला पारस्परिक अधिष्ठापन ऊपर या नीचे कंडक्टरों द्वारा देखे जाने वाले अधिष्ठापन से अलग होगा। तीन कंडक्टरों के बीच एक असंतुलित अधिष्ठापन समस्याग्रस्त है क्योंकि इसके परिणामस्वरूप मध्य रेखा में कुल संचरित शक्ति की अनुपातहीन मात्रा हो सकती है। इसी तरह, एक असंतुलित भार तब हो सकता है जब एक लाइन लगातार जमीन के सबसे करीब हो और कम प्रतिबाधा पर काम कर रही हो। इस घटना के कारण, कंडक्टरों को समय-समय पर ट्रांसमिशन लाइन की लंबाई के साथ स्थानांतरित किया जाना चाहिए ताकि प्रत्येक चरण तीनों चरणों द्वारा देखे गए पारस्परिक अधिष्ठापन को संतुलित करने के लिए प्रत्येक सापेक्ष स्थिति में समान समय देखे। इसे पूरा करने के लिए, विभिन्न ट्रांसपोज़िशन स्कीम में ट्रांसमिशन लाइन की लंबाई के साथ-साथ नियमित अंतराल पर विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए ट्रांसपोज़िशन टॉवर एस पर लाइन की स्थिति की अदला-बदली की जाती है।

सबट्रांसमिशन

फिलीपींस में एक 115 केवी सबट्रांसमिशन लाइन, 20 केवी वितरण लाइनों और स्ट्रीट लाइट के साथ, सभी एक लकड़ी सबट्रांसमिशन पोल

में घुड़सवार

115 केवी एच-फ्रेम ट्रांसमिशन टावर

सबट्रांसमिशन एक इलेक्ट्रिक पावर ट्रांसमिशन सिस्टम का हिस्सा है जो अपेक्षाकृत कम वोल्टेज पर चलता है। सभी डिस्ट्रीब्यूशन सबस्टेशन एस को हाई मेन ट्रांसमिशन वोल्टेज से जोड़ना आर्थिक नहीं है, क्योंकि उपकरण बड़ा और अधिक महंगा है। आमतौर पर, केवल बड़े सबस्टेशन इस उच्च वोल्टेज से जुड़ते हैं। इसे नीचे उतारा जाता है और कस्बों और आस-पड़ोस के छोटे सबस्टेशनों में भेजा जाता है। सबट्रांसमिशन सर्किट को आमतौर पर लूप में व्यवस्थित किया जाता है ताकि एक लाइन की विफलता कई ग्राहकों को थोड़े समय से अधिक समय तक सेवा में कटौती न करे। लूप को सामान्य रूप से बंद किया जा सकता है, जहां एक सर्किट के नुकसान के परिणामस्वरूप कोई रुकावट नहीं होनी चाहिए, या सामान्य रूप से खुले जहां सबस्टेशन बैकअप आपूर्ति पर स्विच कर सकते हैं। जबकि सबट्रांसमिशन सर्किट आमतौर पर ओवरहेड लाइन पर किए जाते हैं, शहरी क्षेत्रों में दफन केबल का उपयोग किया जा सकता है। लो-वोल्टेज सबट्रांसमिशन लाइनें कम राइट-ऑफ-वे और सरल संरचनाओं का उपयोग करती हैं; जहां आवश्यक हो, उन्हें भूमिगत रखना कहीं अधिक संभव है। उच्च-वोल्टेज लाइनों को अधिक स्थान की आवश्यकता होती है और आमतौर पर जमीन के ऊपर होती हैं क्योंकि उन्हें भूमिगत रखना बहुत महंगा होता है।

सबट्रांसमिशन और ट्रांसमिशन, या सबट्रांसमिशन और डिस्ट्रीब्यूशन के बीच कोई निश्चित कटऑफ नहीं है। वोल्टेज पर्वतमाला कुछ हद तक ओवरलैप होती है। 69 केवी, 115 केवी, और 138 केवी के वोल्टेज अक्सर उत्तरी अमेरिका में सबट्रांसमिशन के लिए उपयोग किए जाते हैं। जैसे-जैसे पावर सिस्टम विकसित हुआ, पहले ट्रांसमिशन के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले वोल्टेज का इस्तेमाल सबट्रांसमिशन के लिए किया जाता था, और सबट्रांसमिशन वोल्टेज डिस्ट्रीब्यूशन वोल्टेज बन जाते थे। ट्रांसमिशन की तरह, सबट्रांसमिशन अपेक्षाकृत बड़ी मात्रा में बिजली ले जाता है, और वितरण की तरह, सबट्रांसमिशन सिर्फ पॉइंट-टू-पॉइंट के बजाय एक क्षेत्र को कवर करता है

ट्रांसमिशन ग्रिड से बाहर निकलें

  सबस्टेशन  पर, ट्रांसफार्मर    वितरण  के लिए वाणिज्यिक और आवासीय उपयोगकर्ताओं के लिए वोल्टेज को निचले स्तर तक कम कर देता है। यह वितरण सब-ट्रांसमिशन (33 से 132 केवी) और वितरण (3.3 से 25 केवी) के संयोजन के साथ पूरा किया जाता है। अंत में, उपयोग के बिंदु पर, ऊर्जा कम वोल्टेज में बदल जाती है (देश और ग्राहकों की आवश्यकताओं के अनुसार अलग-अलग - देश में  मेन्स बिजली  देखें)।

हाई-वोल्टेज पावर ट्रांसमिशन का लाभ

See also: Ideal transformer

हाई-वोल्टेज पावर ट्रांसमिशन वायरिंग में लंबी दूरी पर कम प्रतिरोधक नुकसान की अनुमति देता है। उच्च वोल्टेज संचरण की यह दक्षता सबस्टेशनों को उत्पन्न बिजली के बड़े अनुपात के संचरण की अनुमति देती है और बदले में परिचालन लागत बचत में अनुवाद करती है।

बिना ट्रांसफार्मर के विद्युत ग्रिड।

ट्रांसफार्मर के साथ विद्युत ग्रिड।

एक सरलीकृत मॉडल में, मान लें कि विद्युत ग्रिड एक जनरेटर से बिजली वितरित करता है (वोल्टेज के साथ आदर्श वोल्टेज स्रोत के रूप में प्रतिरूपित) $V$, delivering a power $P_{V}$) to a single point of consumption, modelled by a pure resistance $R$, when the wires are long enough to have a significant resistance $R_{C}$.

यदि उनके बीच किसी भी ट्रांसफार्मर के बिना श्रृंखला ]] में प्रतिरोध केवल [[ है, तो सर्किट वोल्टेज विभक्त के रूप में कार्य करता है, क्योंकि वही वर्तमान $I={\frac {V}{R+R_{C}}}$ तार प्रतिरोध और संचालित डिवाइस के माध्यम से चलता है। परिणामस्वरूप, उपयोगी शक्ति (खपत के बिंदु पर प्रयुक्त) है:$P_{R}=V_{2}\times I=V{\frac {R}{R+R_{C}}}\times {\frac {V}{R+R_{C}}}={\frac {R}{R+R_{C}}}\times {\frac {V^{2}}{R+R_{C}}}={\frac {R}{R+R_{C}}}P_{V}$ अब मान लें कि एक ट्रांसफॉर्मर खपत बिंदु पर उपयोग के लिए तारों द्वारा ले जाने वाली उच्च-वोल्टेज, कम-वर्तमान बिजली को कम-वोल्टेज, उच्च-वर्तमान बिजली में परिवर्तित करता है। अगर हम मान लें कि यह एक आदर्श ट्रांसफार्मर है जिसका वोल्टेज अनुपात है $a$ (i.e., the voltage is divided by $a$ and the current is multiplied by $a$ in the secondary branch, compared to the primary branch), then the circuit is again equivalent to a voltage divider, but the transmission wires now have apparent resistance of only $R_{C}/a^{2}$. तब उपयोगी शक्ति है:$P_{R}=V_{2}\times I_{2}={\frac {a^{2}R\times V^{2}}{(a^{2}R+R_{C})^{2}}}={\frac {a^{2}R}{a^{2}R+R_{C}}}P_{V}={\frac {R}{R+R_{C}/a^{2}}}P_{V}$

के लिए $a>1$ (यानी खपत बिंदु के पास उच्च वोल्टेज का कम वोल्टेज में रूपांतरण), जनरेटर की शक्ति का एक बड़ा अंश खपत बिंदु पर प्रेषित होता है और एक कम अंश जूल हीटिंग में खो जाता है।

मॉडलिंग और ट्रांसमिशन मैट्रिक्स

Main article: Performance and modelling of AC transmission

ट्रांसमिशन लाइन

के लिए ब्लैक बॉक्स मॉडल अक्सर, हम केवल ट्रांसमिशन लाइन की टर्मिनल विशेषताओं में रुचि रखते हैं, जो कि भेजने (एस) और रिसीविंग (आर) सिरों पर वोल्टेज और करंट होते हैं। ट्रांसमिशन लाइन को तब ब्लैक बॉक्स के रूप में तैयार किया जाता है और इसके व्यवहार को मॉडल करने के लिए 2 बाय 2 ट्रांसमिशन मैट्रिक्स का उपयोग किया जाता है, जो निम्नानुसार है:

<गणित>

\शुरू{बीमैट्रिक्स} वी_\गणित{एस}\\ मैं_\गणित{एस}\\ \अंत{बीमैट्रिक्स} = \शुरू{बीमैट्रिक्स} ए और बी\\ सी एंड डी\\ \अंत{बीमैट्रिक्स} \शुरू{बीमैट्रिक्स} वी_\गणित{आर}\\ मैं_\गणित{आर}\\ \अंत{बीमैट्रिक्स} </गणित>

लाइन को एक पारस्परिक, सममित नेटवर्क माना जाता है, जिसका अर्थ है कि प्राप्त करने और भेजने वाले लेबल को बिना किसी परिणाम के स्विच किया जा सकता है। ट्रांसमिशन मैट्रिक्स टी में निम्नलिखित गुण भी हैं:

• $\det(T)=AD-BC=1$
• $A=D$

पैरामीटर ए, बी, सी, और डी इस बात पर निर्भर करता है कि वांछित मॉडल लाइन के प्रतिरोध (आर) को कैसे संभालता है। ), अधिष्ठापन (L), समाई (C), और शंट (समानांतर, रिसाव) चालकता G। चार मुख्य मॉडल लघु रेखा सन्निकटन, मध्यम रेखा सन्निकटन, लंबी रेखा सन्निकटन (वितरित मापदंडों के साथ), और दोषरहित रेखा हैं। वर्णित सभी मॉडलों में, एक बड़े अक्षर जैसे R का अर्थ है रेखा के ऊपर कुल योग राशि और 'c' जैसे लोअरकेस अक्षर प्रति-इकाई-लंबाई मात्रा को संदर्भित करता है।

दोषरहित रेखा

दोषरहित रेखा सन्निकटन सबसे कम सटीक मॉडल है; इसका उपयोग अक्सर छोटी लाइनों पर किया जाता है जब लाइन का इंडक्शन उसके प्रतिरोध से बहुत अधिक होता है। इस सन्निकटन के लिए, भेजने और प्राप्त करने वाले सिरों पर वोल्टेज और करंट समान हैं।

दोषरहित लाइन

. के लिए भेजने और प्राप्त करने पर वोल्टेज

विशेषता प्रतिबाधा शुद्ध वास्तविक है, जिसका अर्थ है कि प्रतिबाधा के लिए प्रतिरोधी, और इसे अक्सर दोषरहित रेखा के लिए वृद्धि प्रतिबाधा कहा जाता है। जब दोषरहित लाइन को सर्ज प्रतिबाधा द्वारा समाप्त किया जाता है, तो कोई वोल्टेज ड्रॉप नहीं होता है। हालांकि वोल्टेज और करंट के चरण कोण घुमाए जाते हैं, वोल्टेज और करंट का परिमाण लाइन की लंबाई के साथ स्थिर रहता है। लोड के लिए> एसआईएल, भेजने के अंत से वोल्टेज कम हो जाएगा और लाइन VARs की खपत करेगी। लोड के लिए < एसआईएल, भेजने के अंत से वोल्टेज बढ़ेगा, और लाइन VARs उत्पन्न करेगी।

छोटी लाइन

शॉर्ट लाइन सन्निकटन आमतौर पर . से कम लाइनों के लिए उपयोग किया जाता है 80 km (50 mi) लंबा। एक छोटी लाइन के लिए, केवल एक श्रृंखला प्रतिबाधा Z पर विचार किया जाता है, जबकि C और G को अनदेखा किया जाता है। अंतिम परिणाम यह है कि A = D = 1 प्रति यूनिट, B = Z Ohms, और C = 0। इस सन्निकटन के लिए संबद्ध संक्रमण मैट्रिक्स इसलिए है:

<गणित>

\शुरू{बीमैट्रिक्स} वी_\गणित{एस}\\ मैं_\गणित{एस}\\ \अंत{बीमैट्रिक्स} = \शुरू{बीमैट्रिक्स} 1 और जेड\\ 0 और 1\\ \अंत{बीमैट्रिक्स} \शुरू{बीमैट्रिक्स} वी_\गणित{आर}\\ मैं_\गणित{आर}\\ \अंत{बीमैट्रिक्स} </गणित>

मध्यम रेखा

मध्यम रेखा सन्निकटन का उपयोग . के बीच की रेखाओं के लिए किया जाता है 80 and 250 km (50 and 155 mi) लंबा। इस मॉडल में, श्रृंखला प्रतिबाधा और शंट (वर्तमान रिसाव) चालन पर विचार किया जाता है, जिसमें शंट चालन का आधा भाग लाइन के प्रत्येक छोर पर रखा जाता है। इस सर्किट को अक्सर नाममात्र π (पीआई) सर्किट के रूप में संदर्भित किया जाता है क्योंकि आकार (π) को तब लिया जाता है जब रिसाव चालन को दोनों तरफ रखा जाता है। सर्किट आरेख। मध्यम रेखा का विश्लेषण निम्नलिखित परिणाम में से एक लाता है:

<गणित>

\शुरू{संरेखण} A &= D = 1 + \frac{G Z}{2} \text{ प्रति यूनिट}\\ बी &= जेड\ओमेगा\\ सी और = जी \बिग(1 + \frac{जी जेड}{4}\बिग)एस \अंत{संरेखण} </गणित>

मध्यम-लंबाई की संचरण लाइनों के प्रति-सहज व्यवहार:

• बिना लोड या छोटे करंट पर वोल्टेज बढ़ना ( फेरांति प्रभाव )
• रिसीविंग-एंड करंट सेंडिंग-एंड करंट से अधिक हो सकता है

लंबी लाइन

लॉन्ग लाइन मॉडल का उपयोग तब किया जाता है जब उच्च स्तर की सटीकता की आवश्यकता होती है या जब विचाराधीन लाइन से अधिक होती है 250 km (160 mi) लंबा। श्रृंखला प्रतिरोध और शंट चालन को वितरित पैरामीटर के रूप में माना जाता है, जिसका अर्थ है कि रेखा की प्रत्येक अंतर लंबाई में एक समान अंतर श्रृंखला प्रतिबाधा और शंट प्रवेश है। निम्नलिखित परिणाम ट्रांसमिशन लाइन के साथ किसी भी बिंदु पर लागू किया जा सकता है, जहां $\gamma$ प्रसार स्थिरांक है।

<गणित>

\शुरू{संरेखण} A &= D = \cosh(\gamma x) \text{ प्रति यूनिट}\\[3mm] B &= Z_c \sinh(\gamma x) \Omega\\[2mm] सी &= \frac{1}{Z_c} \sinh(\gamma x) S \अंत{संरेखण} </गणित>

लंबी लाइन के अंत में वोल्टेज और करंट ज्ञात करने के लिए, $x$ should be replaced with $l$ (लाइन की लंबाई) ट्रांसमिशन मैट्रिक्स के सभी मापदंडों में।

(इस मॉडल के पूर्ण विकास के लिए, टेलीग्राफर के समीकरण देखें।)

हाई-वोल्टेज डायरेक्ट करंट

Main article: High-voltage direct current

हाई-वोल्टेज डायरेक्ट करंट (HVDC) का उपयोग लंबी दूरी पर या एसिंक्रोनस ग्रिड के बीच इंटरकनेक्शन के लिए बड़ी मात्रा में बिजली संचारित करने के लिए किया जाता है। जब विद्युत ऊर्जा को बहुत लंबी दूरी पर प्रसारित करना होता है, तो एसी ट्रांसमिशन में खोई हुई शक्ति सराहनीय हो जाती है और प्रत्यावर्ती धारा के बजाय प्रत्यक्ष धारा का उपयोग करना कम खर्चीला होता है। एक बहुत लंबी ट्रांसमिशन लाइन के लिए, ये कम नुकसान (और डीसी लाइन की कम निर्माण लागत) प्रत्येक छोर पर आवश्यक कनवर्टर स्टेशनों की अतिरिक्त लागत को ऑफसेट कर सकते हैं।

  एचवीडीसी  का उपयोग लंबे    सबमरीन केबल  के लिए भी किया जाता है जहाँ केबल कैपेसिटेंस के कारण एसी का उपयोग नहीं किया जा सकता है इन मामलों में डीसी के लिए विशेष  हाई-वोल्टेज केबल  एस का उपयोग किया जाता है। पनडुब्बी एचवीडीसी सिस्टम का उपयोग अक्सर द्वीपों के बिजली ग्रिड को जोड़ने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए,  ग्रेट ब्रिटेन  और  महाद्वीपीय यूरोप  के बीच, ग्रेट ब्रिटेन और आयरलैंड के बीच,  तस्मानिया  और ऑस्ट्रेलियाई मुख्य भूमि के बीच, उत्तर और दक्षिण द्वीपों के बीच। न्यूज़ीलैंड,  न्यू जर्सी  और  के बीच न्यू यॉर्क सिटी , और न्यू जर्सी और  लॉन्ग आईलैंड  के बीच। पनडुब्बी कनेक्शन अप करने के लिए 600 kilometres (370 mi) लंबाई में वर्तमान में उपयोग में हैं

एसी बिजली प्रवाह के साथ ग्रिड में समस्याओं को नियंत्रित करने के लिए एचवीडीसी लिंक का उपयोग किया जा सकता है। चरण कोण को बदलना, लेकिन बहुत बड़ा चरण कोण सिस्टम को लाइन के दोनों छोर पर चरण से बाहर गिरने की अनुमति देगा . चूंकि डीसी लिंक में बिजली प्रवाह लिंक के दोनों छोर पर एसी नेटवर्क के चरणों से स्वतंत्र रूप से नियंत्रित होता है, इसलिए यह चरण कोण सीमा मौजूद नहीं है, और एक डीसी लिंक हमेशा अपनी पूर्ण रेटेड शक्ति को स्थानांतरित करने में सक्षम होता है। एक डीसी लिंक इसलिए एसी ग्रिड को किसी भी छोर पर स्थिर करता है, क्योंकि बिजली प्रवाह और चरण कोण को स्वतंत्र रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।

एक उदाहरण के रूप में, सिएटल और बोस्टन के बीच एक काल्पनिक रेखा पर एसी बिजली के प्रवाह को समायोजित करने के लिए दो क्षेत्रीय विद्युत ग्रिड के सापेक्ष चरण के समायोजन की आवश्यकता होगी। यह एसी सिस्टम में एक दैनिक घटना है, लेकिन एसी सिस्टम के घटकों के विफल होने और शेष कार्यशील ग्रिड सिस्टम पर अप्रत्याशित भार डालने पर बाधित हो सकता है। इसके बजाय एक एचवीडीसी लाइन के साथ, ऐसा इंटरकनेक्शन होगा:

1. सिएटल में एसी को एचवीडीसी में बदलें;
2. एचवीडीसी का प्रयोग करें 3,000 miles (4,800 km) क्रॉस-कंट्री ट्रांसमिशन; और
3. बोस्टन में एचवीडीसी को स्थानीय रूप से सिंक्रोनाइज्ड एसी में बदलें,

(और संभवतः संचरण मार्ग के साथ अन्य सहयोगी शहरों में)। इस तरह की प्रणाली के विफल होने की संभावना कम हो सकती है यदि इसके कुछ हिस्सों को अचानक बंद कर दिया जाए। एक लंबी डीसी ट्रांसमिशन लाइन का एक उदाहरण पश्चिमी संयुक्त राज्य में स्थित पैसिफिक डीसी इंटरटी है।