દેશની ઊર્જા પ્રણાલી - સંક્ષિપ્ત વર્ણન, વિવિધ પરિસ્થિતિઓમાં કાર્યની લાક્ષણિકતાઓ

દેશની ઉર્જા પ્રણાલી અનેક તત્વોનું સંયોજન છે - પાવર પ્લાન્ટ્સ, સ્ટેપ-અપ અને સ્ટેપ-ડાઉન ડિસ્ટ્રિબ્યુશન સબસ્ટેશન, ઇલેક્ટ્રિક અને હીટ નેટવર્ક.

પાવર પ્લાન્ટ વિદ્યુત અને થર્મલ (CHP માટે) ઉર્જા ઉત્પન્ન કરે છે. વિદ્યુત ઉર્જા, પાવર પ્લાન્ટ્સ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે, બૂસ્ટર સબસ્ટેશનમાં જરૂરી વોલ્ટેજ મૂલ્ય સુધી વધારવામાં આવે છે અને નેટવર્કમાં ખવડાવવામાં આવે છે, ખાસ કરીને મુખ્ય વિદ્યુત નેટવર્ક્સમાં, જ્યાં તે વધુ વિતરિત કરવામાં આવે છે તે ચોક્કસ પ્રદેશ દ્વારા વપરાશમાં લેવાયેલી ઊર્જાના જથ્થા અનુસાર વિતરિત કરવામાં આવે છે, પાવર સિસ્ટમની અંદર એક એન્ટરપ્રાઇઝ. દેશ અથવા અલગ પ્રદેશ.

જો આપણે દેશની ઊર્જા પ્રણાલી વિશે વાત કરીએ, તો બેકબોન નેટવર્ક્સ તેના સમગ્ર પ્રદેશને ફસાવે છે. ટ્રંક નેટવર્ક્સમાં 220, 330, 750 kV લાઇનનો સમાવેશ થાય છે, જેના દ્વારા પાવરનો મોટો પ્રવાહ વહે છે — કેટલાંક સો MW થી દસ GW સુધી.

આગળનો તબક્કો પ્રાદેશિક, નોડલ સબસ્ટેશન, 110 kV ના વોલ્ટેજવાળા મોટા સાહસોના સબસ્ટેશન માટે ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ટ્રંક નેટવર્કનું રૂપાંતર છે. પાવર 110 kV ગ્રીડ દ્વારા દસ મેગાવોટ પ્રવાહની અંદર વહે છે.

110 kV સબસ્ટેશનમાં, વસ્તીવાળા વિસ્તારોમાં અને 6, 10, 35 kV ના વોલ્ટેજવાળા વિવિધ સાહસોમાં નાના વપરાશકર્તા સબસ્ટેશનોને વીજળીનું વિતરણ કરવામાં આવે છે. વધુમાં, મુખ્ય વોલ્ટેજ વપરાશકર્તા દ્વારા જરૂરી મૂલ્યો સુધી ઘટાડવામાં આવે છે. જો આ વસાહતો અને નાના સાહસો છે, તો વોલ્ટેજ 380/220 V સુધી ઘટાડવામાં આવે છે. મોટા ઔદ્યોગિક સાહસોના સાધનો પણ છે જે સીધા ઉચ્ચ વોલ્ટેજ 6 kV દ્વારા સંચાલિત છે.

CHP (CHP) વિદ્યુત ઊર્જા ઉપરાંત, તેઓ ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે, જેનો ઉપયોગ ઇમારતો અને માળખાને ગરમ કરવા માટે થાય છે. થર્મલ પાવર પ્લાન્ટ દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવતી થર્મલ ઉર્જા ગરમી નેટવર્ક દ્વારા ગ્રાહકોને વિતરિત કરવામાં આવે છે.

પાવર સિસ્ટમની લાક્ષણિકતાઓ

પાવર સિસ્ટમના સંચાલનને ધ્યાનમાં લેતી વખતે, વિદ્યુત શક્તિના પ્રસારણની પ્રક્રિયાઓ પર વિશેષ ધ્યાન આપવું આવશ્યક છે. વિદ્યુત ઊર્જાનું ઉત્પાદન અને પ્રસારણ એ એક જટિલ આંતરસંબંધિત પ્રક્રિયા છે.

ઇલેક્ટ્રિક પાવર સિસ્ટમમાં, ગ્રાહકો દ્વારા ઊર્જાનું ઉત્પાદન, પ્રસારણ અને વપરાશ વાસ્તવિક સમયમાં સતત થાય છે. વિદ્યુત પ્રણાલીના જથ્થામાં વીજળીનું સંચય (સંચય) થતું નથી, તેથી વીજળી પ્રણાલીમાં ઉત્પાદિત અને વપરાશિત વીજળી વચ્ચેના સંતુલનનું સતત નિરીક્ષણ કરવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક પાવર સિસ્ટમ્સની વિશિષ્ટતા એ છે કે સ્ત્રોતોમાંથી ગ્રાહકો સુધી વિદ્યુત ઊર્જાનું લગભગ ત્વરિત ટ્રાન્સફર અને તેને નોંધપાત્ર માત્રામાં એકઠા કરવાની અશક્યતા. આ ગુણધર્મો વીજળીના ઉત્પાદન અને વપરાશની પ્રક્રિયાની એક સાથે નક્કી કરે છે.

વૈકલ્પિક વર્તમાન વિદ્યુત ઉર્જાના ઉત્પાદન અને વપરાશમાં, કોઈપણ સમયે ઉત્પન્ન થયેલ અને વપરાશ કરેલ વીજળીની સમાનતા ઉત્પન્ન અને વપરાશ કરેલ સક્રિય અને પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિની સમાનતાને અનુલક્ષે છે.

તેથી, પાવર સિસ્ટમના સ્થિર મોડમાં સમયની કોઈપણ ક્ષણે, પાવર પ્લાન્ટોએ ગ્રાહકોની શક્તિ જેટલી જ શક્તિ ઉત્પન્ન કરવી જોઈએ અને પાવર ટ્રાન્સમિશન નેટવર્કમાં ઉર્જાના નુકસાનને આવરી લેવું જોઈએ, એટલે કે ઉત્પન્ન અને વપરાશિત શક્તિનું સંતુલન અવલોકન કરવું જોઈએ. .

પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ સંતુલનનો ખ્યાલ પ્રભાવ સાથે સંબંધિત છે પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ, વિદ્યુત નેટવર્કના તત્વો દ્વારા, વોલ્ટેજ મોડમાં પ્રસારિત થાય છે. પ્રતિક્રિયાશીલ પાવર સંતુલનનું વિક્ષેપ નેટવર્કમાં વોલ્ટેજ સ્તરમાં ફેરફાર તરફ દોરી જાય છે.

સામાન્ય રીતે, પાવર સિસ્ટમ કે જે સક્રિય શક્તિની ઉણપ ધરાવે છે તે પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિમાં પણ ઉણપ ધરાવે છે. જો કે, પડોશી પાવર સિસ્ટમ્સમાંથી ગુમ થયેલ પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિને સ્થાનાંતરિત કરવા માટે તે વધુ કાર્યક્ષમ નથી, પરંતુ આ પાવર સિસ્ટમમાં ઇન્સ્ટોલ કરેલ વળતર આપતા ઉપકરણોમાં તેને જનરેટ કરવા માટે.

ઉત્પાદિત અને વપરાશ કરેલ વિદ્યુત ઉર્જા વચ્ચેના સંતુલનની હાજરીના મુખ્ય સૂચકોમાંનું એક છે નેટવર્ક આવર્તન… રશિયા, બેલારુસ, યુક્રેન અને મોટાભાગના યુરોપિયન દેશોમાં ઇલેક્ટ્રિક ગ્રીડની આવર્તન 50 હર્ટ્ઝ છે.જો દેશની પાવર સિસ્ટમની આવર્તન 50 Hz (સહનશીલતા ± 0.2 Hz) ની અંદર હોય, તો તેનો અર્થ એ છે કે ઊર્જા સંતુલન અવલોકન કરવામાં આવે છે.

ઉત્પાદિત વીજળીમાં ખામીના કિસ્સામાં, ખાસ કરીને તેના સક્રિય ઘટકમાં, શક્તિની ખોટ થાય છે, એટલે કે, ઊર્જા સંતુલન ખલેલ પહોંચે છે. આ કિસ્સામાં, અનુમતિપાત્ર મૂલ્યની નીચે વિદ્યુત નેટવર્કની આવર્તનમાં ઘટાડો છે. પાવર સિસ્ટમમાં વીજળીની ખાધ જેટલી વધારે છે, તેટલી ઓછી આવર્તન.

ઉર્જા સંતુલન તોડવાની પ્રક્રિયા ઉર્જા પ્રણાલી માટે સૌથી ખતરનાક છે, અને જો તેને પ્રારંભિક તબક્કે રોકવામાં ન આવે, તો ઉર્જા પ્રણાલીનું સંપૂર્ણ પતન થશે.

વિતરણ સબસ્ટેશનમાં પાવરની ગેરહાજરીમાં પાવર સિસ્ટમના પતનને રોકવા માટે, કટોકટી ઓટોમેશનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે - આપોઆપ આવર્તન અનલોડિંગ (AChR) અને અસિંક્રોનસ મોડ એલિમિનેશન (ALAR)નું ઓટોમેશન.

AChR આપમેળે ગ્રાહકોના લોડના ચોક્કસ ભાગને બંધ કરે છે, જે પાવર સિસ્ટમમાં ઉર્જાની ખાધ ઘટાડે છે. ALAR એ એક અત્યાધુનિક સ્વચાલિત સિસ્ટમ છે જે ઇલેક્ટ્રિકલ નેટવર્ક્સમાં અસુમેળ મોડને આપમેળે શોધી અને દૂર કરે છે. પાવર સિસ્ટમમાં પાવરની અછતના કિસ્સામાં, ALAR AFC સાથે મળીને કામ કરે છે.

પાવર સિસ્ટમના તમામ વિભાગોમાં, વિવિધ કટોકટીની પરિસ્થિતિઓ શક્ય છે: સ્ટેશનો અને સબસ્ટેશનો પરના વિવિધ સાધનોને નુકસાન, કેબલ અને ઓવરહેડ પાવર લાઇનને નુકસાન, રિલે સંરક્ષણ અને ઓટોમેશન ઉપકરણોની સામાન્ય કામગીરીમાં વિક્ષેપ, વગેરે. વપરાશકર્તાઓ તેમના અનુસાર પાવર વિશ્વસનીયતા શ્રેણી.

વોલ્ટેજ નિયમન લાક્ષણિકતાઓ

પાવર સિસ્ટમમાં વોલ્ટેજને એવી રીતે નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે કે તમામ વિસ્તારોમાં સામાન્ય વોલ્ટેજ મૂલ્યોની ખાતરી કરી શકાય. અંતિમ-વપરાશકર્તા વોલ્ટેજ નિયમન મોટા સબસ્ટેશનોમાંથી મેળવેલ સરેરાશ વોલ્ટેજ મૂલ્યો અનુસાર કરવામાં આવે છે.

નિયમ પ્રમાણે, આવા એડજસ્ટમેન્ટ એકવાર હાથ ધરવામાં આવે છે, પછી મોટા ગાંઠો - પ્રાદેશિક સબસ્ટેશન પર વોલ્ટેજ એડજસ્ટ કરવામાં આવે છે, કારણ કે તેમની મોટી સંખ્યાને કારણે દરેક ગ્રાહક સબસ્ટેશનના વોલ્ટેજને સતત સમાયોજિત કરવું અવ્યવહારુ છે.

સબસ્ટેશનમાં વોલ્ટેજનું નિયમન પાવર ટ્રાન્સફોર્મર્સ અને ઓટોટ્રાન્સફોર્મરમાં બનેલા ઓફ-સર્કિટ ટેપ ચેન્જર્સ અને લોડ સ્વીચોની મદદથી કરવામાં આવે છે. ઑફ-સર્કિટ સ્વીચો દ્વારા નિયમન મેન્સથી ડિસ્કનેક્ટ થયેલ ટ્રાન્સફોર્મર (ઉત્તેજના વિના સ્વિચિંગ) સાથે હાથ ધરવામાં આવે છે. ઓન-લોડ સ્વિચિંગ ઉપકરણો લોડ વોલ્ટેજના નિયમનને મંજૂરી આપો, એટલે કે પ્રથમ ટ્રાન્સફોર્મર (ઓટોટ્રાન્સફોર્મર) ને ડિસ્કનેક્ટ કરવાની જરૂર વગર.

પાવર ટ્રાન્સફોર્મર્સની ઓન-લોડ સ્વીચનો ઉપયોગ કરીને વોલ્ટેજ નિયમન આપોઆપ અને મેન્યુઅલી બંને રીતે હાથ ધરવામાં આવી શકે છે. ઉપરાંત, ટ્રાન્સફોર્મર્સ (ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સ) ની તકનીકી સ્થિતિને આધારે, ઓન-લોડ સ્વીચોની સેવા જીવનને વિસ્તારવા માટે, તે કરી શકે છે. ટ્રાન્સફોર્મરમાંથી પ્રારંભિક લોડ દૂર કરવા સાથે, ફક્ત મેન્યુઅલ મોડમાં જ વોલ્ટેજનું નિયમન કરવાનો નિર્ણય લેવામાં આવે છે.તે જ સમયે, ઓન-લોડ ટેપ-ચેન્જરની નળને સ્વિચ કરવાની ક્ષમતા સચવાય છે, અને ઝડપી વોલ્ટેજ નિયમનની જરૂરિયાતના કિસ્સામાં, આ કામગીરી ટ્રાન્સફોર્મરમાંથી લોડને પહેલા દૂર કર્યા વિના કરી શકાય છે.

શક્તિ અને શક્તિની ખોટ

વિદ્યુત ઉર્જાનું પ્રસારણ અનિવાર્યપણે ટ્રાન્સફોર્મર્સ અને લાઈનોમાં પાવર અને ઉર્જાની ખોટ સાથે છે. આ નુકસાન વીજ પુરવઠાની ક્ષમતામાં અનુરૂપ વધારા દ્વારા આવરી લેવા જોઈએ, જે પાવર સિસ્ટમના નિર્માણ માટે મૂડી રોકાણમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે.

વધુમાં, પાવર અને ઊર્જાના નુકસાનને કારણે પાવર પ્લાન્ટ્સમાં વધારાના બળતણનો વપરાશ થાય છે, વીજળીની કિંમત, જેનાથી વીજળીની કિંમતમાં વધારો થાય છે. તેથી, ડિઝાઇનમાં પાવર ટ્રાન્સમિશન નેટવર્કના તમામ ઘટકોમાં આ નુકસાનને ઘટાડવા માટે પ્રયત્ન કરવો જરૂરી છે.

આ પણ જુઓ: વિદ્યુત સર્કિટમાં પાવર અને ઉર્જાની ખોટ અને વિદ્યુત નેટવર્કમાં નુકસાન ઘટાડવાનાં પગલાં

પાવર સિસ્ટમ્સની સમાંતર કામગીરી

દેશોની વિદ્યુત પ્રણાલીઓ અથવા દેશની અંદર વિદ્યુત પ્રણાલીના અલગ વિભાગો એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોઈ શકે છે અને સમગ્ર રીતે એકબીજા સાથે જોડાયેલી વીજળી સિસ્ટમની રચના કરે છે.

જો બે ઊર્જા પ્રણાલીઓમાં સમાન પરિમાણો હોય, તો તેઓ સમાંતર (સિંક્રનસ રીતે) કામ કરી શકે છે. બે પાવર સિસ્ટમ્સના સિંક્રનસ ઑપરેશનની શક્યતા તેમની વિશ્વસનીયતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરવાનું શક્ય બનાવે છે, કારણ કે પાવર સિસ્ટમ્સમાંની એકમાં મોટી પાવર ખાધની ઘટનામાં, આ ખાધ અન્ય પાવર સિસ્ટમ દ્વારા આવરી શકાય છે.કેટલાક દેશોની વીજળી પ્રણાલીઓને જોડીને, આ દેશો વચ્ચે વીજળીની નિકાસ અથવા આયાત શક્ય છે.

પરંતુ જો બે પાવર સિસ્ટમ્સમાં વિદ્યુત પરિમાણોમાં કેટલાક તફાવતો હોય છે, ખાસ કરીને પાવર ગ્રીડની આવર્તન, તો પછી જો આ પાવર સિસ્ટમ્સને જોડવાની જરૂર હોય, તો સમાંતર કામગીરી સાથે તેમનો સીધો જોડાણ અસ્વીકાર્ય છે.

આ કિસ્સામાં, તેઓ પાવર સિસ્ટમ્સ વચ્ચે વીજળીને સ્થાનાંતરિત કરવા માટે સીધી વર્તમાન લાઇનનો ઉપયોગ કરીને પરિસ્થિતિમાંથી બહાર નીકળી જાય છે, જે વિવિધ ગ્રીડ ફ્રીક્વન્સીઝ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ અનસિંક્રોનાઇઝ્ડ પાવર સિસ્ટમ્સને જોડવાનું શક્ય બનાવે છે.