विद्युत संचरण टावर

परिचय

संचरण टावर (विद्युत पाइलन) बड़ी मात्रा में उच्च वोल्टेज करंट को लंबी दूरी तक ले जाते हैं। ये संरचनाएँ आमतौर पर 50 से 150 फीट (16 मीटर से 45 मीटर) ऊँची होती हैं, जबकि सबसे ऊँचे टावर 1,247 फीट (380 मीटर) ऊँचे होते हैं। संचरण टावर पावर प्लांट्स को सबस्टेशनों की एक श्रृंखला से जोड़ते हैं, जो ग्रिड के एक बल्क पावर क्षेत्र को दूसरे से जोड़ने की अनुमति देता है।

संचरण टावर

उच्च वोल्टेज वाले पावर लाइनों को प्रत्येक लाइन और अन्य वस्तुओं के बीच स्थान की आवश्यकता होती है, जिससे लोग, वाहन और अन्य उपकरण स्वतंत्र रूप से नीचे से गुजर सकें। टावर के जीवित कंडक्टरों को इन्सुलेटरों द्वारा समर्थित किया जाता है, जिनकी लंबाई सर्किट के बढ़ते वोल्टेज के साथ बढ़ती है। इस कारण से, संचरण टावर आमतौर पर 50 फीट से 150 फीट ऊँचे (16 मीटर से 45 मीटर) होते हैं, या जलमार्गों या अन्य प्राकृतिक खाइयों को पार करने पर ऊँचे होते हैं।

अधिकांश टावर संरचनाएँ स्टील से निर्मित होती हैं, लेकिन कुछ कंक्रीट, लकड़ी या यहाँ तक कि डक्टाइल आयरन से भी निर्मित होती हैं। लकड़ी के वितरण पोल, जो स्थानीय पड़ोसों में पाए जाते हैं (जब तक कि भूमिगत पावर लाइनों का उपयोग नहीं किया जाता), आमतौर पर लगभग 40 फीट (12 मीटर) ऊँचे होते हैं। संचरण वोल्टेज आमतौर पर 23,000 वोल्ट से 765,000 वोल्ट के बीच होते हैं।

यांत्रिक दृष्टिकोण से, टावर के कंडक्टर तारों की तरह व्यवहार करते हैं जिनका झुकाव उनके समर्थन बिंदुओं के बीच तापमान और कंडक्टर के पूर्व तनाव पर निर्भर करता है। कंडक्टर में तन्यता बल टावर के डिजाइन पर बहुत प्रभाव डालते हैं।

संचरण टावर झुकाव और निकासी

संचरण टावर कंडक्टर

संचरण टावर कंडक्टर आमतौर पर स्टील-प्रबलित एल्यूमीनियम केबल (ACSR-अल्यूमिनियम कंडक्टर स्टील-प्रबलित) से निर्मित होते हैं और लगभग हमेशा तीन चरण (3~) प्रत्यावर्ती धारा संचरण के लिए तीन के सेट में व्यवस्थित होते हैं; चौथा न्यूट्रल केबल छोटी दूरी पर संचरण के लिए उपयोग किया जा सकता है, लेकिन यह सामान्य नहीं है।

कंडक्टरों को चरण द्वारा समूहित किया जाता है। प्रत्येक समूह में एक कंडक्टर लाइन (कुल तीन), दो कंडक्टर लाइन (कुल छह), या अधिक हो सकते हैं। समूह तीन के गुणकों में स्थापित होते हैं यानी 3, 6, 9, और एक त्रिकोणीय आकार में या समानांतर में व्यवस्थित हो सकते हैं।  

टावर कंडक्टर बंडल कॉन्फ़िगरेशन

तीन-तरफा समूह संचरण दक्षता बढ़ाता है। हालांकि, यदि आप एक संचरण टावर के शीर्ष पर देखते हैं, तो आप एक या दो छोटे, एकाकी तार देख सकते हैं। इन तारों के कई नाम हैं, ओवरहेड ग्राउंड वायर, स्टैटिक वायर, या पायलट वायर, लेकिन सभी एक ही तार का वर्णन करते हैं। एक ओवरहेड ग्राउंड वायर (स्टैटिक वायर / पायलट वायर) बिजली के झटकों को अवशोषित या विक्षेपित करता है, बिजली को सुरक्षित रूप से जमीन तक पहुँचाता है। सामान्य परिस्थितियों में, ओवरहेड वायर बिजली नहीं ले जाता (इसकी वोल्टेज क्षमता 0 होती है)।

कुछ ओवरहेड ग्राउंड वायर फाइबर-ऑप्टिक केबल के साथ समूहित होते हैं जो दूरसंचार डेटा को ले जाते हैं। मूल रूप से कांच से बने, फाइबर-ऑप्टिक केबल बिजली का संचालन नहीं कर सकते और बिजली के झटकों से प्रभावित नहीं होते।

वैकल्पिक रूप से, आप देख सकते हैं कि फाइबर-ऑप्टिक्स संचरण कंडक्टरों के कुछ फीट (<1 मीटर) नीचे चल रहे हैं। दूरसंचार लाइनों को जोड़ने से संचरण नेटवर्क बनाने से जुड़े निवेश पर वापसी बढ़ जाती है। फाइबर-ऑप्टिक लाइनों का संचालन उपयोगिता द्वारा किया जा सकता है या केबल या फोन कंपनियों को पट्टे पर दिया जा सकता है।  

फाइबर-ऑप्टिक केबल स्थापित करते हुए श्रमिक

संचरण टावर संरचनाएँ

संचरण लाइनों पर आमतौर पर उपयोग की जाने वाली संरचनाएँ या तो लैटिस प्रकार या पोल प्रकार की होती हैं। लैटिस संरचनाएँ आमतौर पर स्टील एंगल सेक्शन से बनी होती हैं। पोल लकड़ी, स्टील, या कंक्रीट के हो सकते हैं। प्रत्येक संरचना प्रकार स्व-समर्थित या गायड (केबलों द्वारा समर्थित) हो सकता है।

संचरण टावर संरचना

पोल प्रकार की संरचनाएँ आमतौर पर 345-kV या उससे कम वोल्टेज के लिए उपयोग की जाती हैं, जबकि उच्च वोल्टेज स्तरों के लिए लैटिस स्टील संरचनाएँ पसंद की जाती हैं। लकड़ी के पोल संरचनाएँ अपेक्षाकृत छोटी संचरण दूरी और कम वोल्टेज के लिए आर्थिक रूप से उपयोग की जा सकती हैं।

एक संचरण लाइन टावर का कॉन्फ़िगरेशन कई कारकों पर निर्भर करता है, कुछ नीचे सूचीबद्ध हैं:

• कंडक्टरों की संख्या और प्रकार। 
• इन्सुलेटर असेंबली की लंबाई।
• कंडक्टरों और टावर के बीच बनाए रखने के लिए न्यूनतम निकासी।
• बाहरी कंडक्टर के संबंध में ग्राउंड वायर की स्थिति।
• कंडक्टरों के गतिशील व्यवहार और लाइन की बिजली सुरक्षा को ध्यान में रखते हुए मध्य-स्पैन निकासी की आवश्यकता।
• जमीन स्तर के ऊपर सबसे निचले कंडक्टर की न्यूनतम निकासी।

एक टावर की ऊँचाई को नियंत्रित करने वाले कारक हैं:

• न्यूनतम अनुमेय जमीन निकासी (h1)।
• अधिकतम झुकाव (h2)।
• शीर्ष और निचले कंडक्टरों के बीच ऊर्ध्वाधर दूरी (h3)।
• ग्राउंड वायर और शीर्ष कंडक्टर के बीच ऊर्ध्वाधर निकासी (h4)।

टावर की कुल ऊँचाई चारों कारकों के योग से दी जाती है (h1+h2+h3+h4)।

संचरण टावर संरचना

टावर कॉन्फ़िगरेशन

संचरण प्रणाली की आवश्यकताओं के अनुसार, विभिन्न लाइन कॉन्फ़िगरेशन पर विचार किया जाना चाहिए, जो एकल सर्किट क्षैतिज से लेकर मल्टी-सर्किट वर्टिकल संरचनाओं तक होते हैं, सभी चरणों में एकल या वी स्ट्रिंग्स के साथ, साथ ही इनका कोई भी संयोजन। इसके अलावा, बहुत उच्च वोल्टेज (500 kV और उससे अधिक) के लिए, कंडक्टरों को कोरोना उत्सर्जन को कम करने और लाइन इंडक्टेंस को कम करने के लिए बंडल किया जाता है।

एक संचरण लाइन टावर का कॉन्फ़िगरेशन कई कारकों पर निर्भर करता है, कुछ सबसे महत्वपूर्ण नीचे सूचीबद्ध हैं:

• वोल्टेज।
• सर्किटों की संख्या।
• कंडक्टरों का प्रकार।
• इन्सुलेटरों का प्रकार।
• नए सर्किटों के संभावित भविष्य के जोड़।
• संचरण लाइन का ट्रेसिंग।
• टावर साइटों का चयन।
• कठोर बिंदुओं का चयन।
• कंडक्टर कॉन्फ़िगरेशन का चयन।
• प्रत्येक टावर के लिए ऊँचाई का चयन।

टावरों को उनके उपयोग के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है, वे कितने कंडक्टरों का समर्थन करते हैं, इससे स्वतंत्र। एक टावर को विभिन्न दिशाओं से यांत्रिक भारों का सामना करना पड़ना चाहिए जैसे कि सीधा, कोण पर आदि। टावर डिजाइन को सरल बनाने और लागत और रखरखाव में समग्र अर्थव्यवस्था सुनिश्चित करने के लिए, टावर डिजाइन आमतौर पर कुछ मानक प्रकारों तक सीमित होते हैं।

संचरण टावर प्रकार

कई प्रकार के संचरण टावर और कई भिन्नताएँ हैं, लेकिन उन्हें मोटे तौर पर निम्नलिखित के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है:

• सस्पेंशन टावर – कंडक्टरों को सस्पेंशन इन्सुलेटरों का उपयोग करके दो टावरों के बीच निलंबित किया जाता है।
• टर्मिनल टावर – संचरण लाइन से कंडक्टरों को सबस्टेशन या भूमिगत केबल से टावर के स्ट्रेन इन्सुलेटरों के माध्यम से जोड़ा जाता है।
• टेंशन टावर – टावर केबलों के वजन और अक्षीय लोडिंग (क्षैतिज दिशा में तनाव) के लिए सक्षम है।
• ट्रांसपोजिशन टावर – टावर संचरण लाइन पर कंडक्टरों की स्थिति को एक-दूसरे के सापेक्ष बदलता है जैसे कि स्थिति x में, स्थिति y से बाहर।

यहाँ पर चर्चा करने के लिए बहुत अधिक टावर भिन्नताएँ हैं, लेकिन कुछ सबसे सामान्य अब आगे चर्चा की जाएँगी।

संचरण टावर प्रकार

सस्पेंशन टावर

सस्पेंशन टावर (टैंगेंट टावर) मुख्य रूप से टैंगेंट्स पर उपयोग किए जाते हैं लेकिन अक्सर लाइन में केवल 2° तक के कोणों को सहन करने के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं, इसके अलावा हवा, बर्फ और टूटे हुए कंडक्टर भार। यदि संचरण लाइन अपेक्षाकृत सपाट विशेषता वाले इलाके से गुजरती है, तो लाइन का नब्बे प्रतिशत इस प्रकार के टावर से बना हो सकता है। इस प्रकार, टैंगेंट टावर का डिज़ाइन संरचनात्मक इंजीनियर को संचरण प्रणाली के लिए आवश्यक स्टील के कुल वजन को कम करने का सबसे बड़ा अवसर प्रदान करता है।

टैंगेंट संचरण टावर शीर्ष दृश्य

एंगल टावर

एंगल टावर, जिन्हें कभी-कभी 'सेमी-एंकर' टावर कहा जाता है, को कोण पर प्रेरित पार्श्व भारों का विरोध करना चाहिए (सामान्य हवा, बर्फ और टूटे हुए कंडक्टर भारों के अलावा)। एंगल टावर आवश्यकता से भारी होते हैं।

एंगल संचरण टावर शीर्ष दृश्य

एंगल टावर का उपयोग तब किया जाता है जब लाइन विचलन 2° से अधिक के कोण से अधिक हो; उन्हें निम्नलिखित के रूप में वर्गीकृत किया जाता है:

• छोटे कोण टावर      (2-10° लाइन विचलन)।
• मध्यम कोण टावर (10-30° लाइन विचलन)।
• बड़े कोण टावर     (30-60° लाइन विचलन)।

टेंशन टावर / स्ट्रेन टावर

सस्पेंशन टावरों के विपरीत, टेंशन टावर स्ट्रेन इन्सुलेटरों का उपयोग करते हैं ताकि कंडक्टरों से टावर पर रखे गए अक्षीय लोडिंग का विरोध किया जा सके (टावर पर कार्य करने वाला शुद्ध तनाव)।

सस्पेंशन और स्ट्रेन टावर साइड व्यू

डेड-एंड टावर

डेड-एंड टावर (एंकर टावर) कनेक्टिंग कंडक्टरों के वजन का समर्थन करते हैं और कंडक्टरों में तनाव के लिए सक्षम होते हैं; इस प्रकार के टावर भी स्ट्रेन इन्सुलेटरों का उपयोग करते हैं। डेड-एंड टावर आमतौर पर संचरण लाइन के अंत में उपयोग किए जाते हैं, इससे पहले कि लाइन सबस्टेशन या भूमिगत लाइन में जाती है। डेड-एंड टावर अक्सर सस्पेंशन टावरों की एक श्रृंखला के बीच में स्थापित किए जाते हैं; यह सेटअप संचरण लाइन पर कंडक्टर के विफल होने पर टावरों की एक श्रृंखला के कैस्केड विफल होने की संभावना को कम करता है।

संचरण टावर भार

एक विद्युत संचरण टावर पर कार्य करने वाले भार कई और गतिशील होते हैं, कुछ नीचे सूचीबद्ध हैं:

• टावर का मृत भार।
• कंडक्टरों और अन्य उपकरणों से मृत भार।
• कंडक्टरों और उपकरणों पर बर्फ का भार।
• टावर पर बर्फ का भार
• स्थापना और रखरखाव भार।
• टावर पर हवा का भार।
• कंडक्टरों और उपकरणों पर हवा का भार।
• कंडक्टर तन्यता बलों से भार।
• भूकंपीय गतिविधि भार (भूकंप आदि)।

एक संचरण टावर पर कार्य करने वाला प्रमुख भार कंडक्टरों से उत्पन्न होता है, और कंडक्टर चेन की तरह व्यवहार करते हैं जो केवल तन्यता बलों का विरोध कर सकते हैं। परिणामस्वरूप, कंडक्टरों से मृत भार की गणना तथाकथित वजन स्पैन का उपयोग करके की जाती है, जो कि विंड स्पैन से काफी भिन्न हो सकता है जो हवा के भार की गणना के संबंध में उपयोग किया जाता है।

वजन और हवा के भार

औसत स्पैन लंबाई आमतौर पर 300 और 450 मीटर के बीच चुनी जाती है। बर्फ और बर्फ आदि की घटना कवर किए गए भागों के वजन को बढ़ाती है, और यह उन्हें हवा के प्रभावों के लिए अधिक संवेदनशील बनाती है। इन परिस्थितियों के कम आकलन से अक्सर संचरण टावरों की क्षति और पतन हुआ है।

बर्फ और बर्फ भार का आकार और वितरण जलवायु और स्थानीय परिस्थितियों पर निर्भर करता है। हवा का बल आमतौर पर क्षैतिज विमान पर कार्य करने वाला माना जाता है। हालांकि, स्थानीय परिस्थितियों के आधार पर, एक ढलान दिशा पर विचार करना पड़ सकता है। इसके अलावा, कंडक्टरों के लिए और टावर के लिए विभिन्न हवा की दिशाओं (क्षैतिज विमान में) को ध्यान में रखा जाना चाहिए। अधिकतम हवा की गति पूरे स्पैन के साथ एक साथ नहीं होती है, इसलिए इसको ध्यान में रखते हुए भार गणना में गुणांक पेश किए जाते हैं।

तन्यता बल कंडक्टरों में लाइन दिशा में टावर के दो चेहरों पर कार्य करते हैं। यदि बल संतुलित हैं, तो एक सीधी लाइन को निलंबित करने वाले टावर पर कोई अनुदैर्ध्य बल कार्य नहीं करेगा। एंगल टावरों के लिए, अनुदैर्ध्य बल एक परिणामी बल में परिणत होता है जो कोण द्विभाजक विमान में कार्य करता है। टर्मिनल टावरों के लिए, बल भारी अनुदैर्ध्य परिणामी बल का कारण बन सकते हैं। चूंकि तन्यता बल बाहरी भारों के साथ भिन्न होते हैं, इसलिए एक सीधी लाइन पर भी सस्पेंशन टावर अनुदैर्ध्य बलों से प्रभावित होते हैं।

अतिरिक्त टावर उद्देश्य

संचरण टावर अक्सर दोहरे या तिहरे उद्देश्य की सेवा करते हैं। मौसम डेटा और संचार संग्रहकर्ता अक्सर संचरण टावरों पर स्थापित किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, आपने टावर पर स्थापित एक एनीमोमीटर की घूमती हुई कपों को देखा होगा जो हवा की गति को मापता है, या अन्य मौसम संबंधी उपकरण। इसके अतिरिक्त, सेल फोन एंटेना कुछ संचरण टावरों पर रणनीतिक स्थानों में संलग्न किए जा सकते हैं।

प्रारंभिक टावर डिजाइनरों ने पाया कि कुछ बड़े पक्षी टावरों के शीर्ष पर घोंसले बनाना पसंद करते हैं। दुर्भाग्य से, पक्षी एक आउटेज का कारण बन सकते हैं यदि उत्सर्जित अपशिष्ट एक इन्सुलेटर पर गिरता है और शॉर्ट सर्किट का कारण बनता है। इन अनजाने आउटेज को रोकने और स्थानीय वन्यजीवों के साथ सकारात्मक संबंध बनाए रखने के लिए, डिजाइनर अब पक्षियों के लिए विशेष घोंसले के प्लेटफॉर्म शामिल करते हैं।

संचरण टावरों पर घोंसला बनाते पक्षी

3D मॉडल

यह 3D मॉडल एक विशिष्ट विद्युत संचरण टावर को दिखाता है जो 200 kV से अधिक वोल्टेज वितरित करने के लिए उपयोग किया जाता है। टावर को संरचनात्मक रूप से मजबूत बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसकी संरचना भी टावर पर उच्च हवाओं के प्रभाव को कम करने के लिए डिज़ाइन की गई है। टावर के बुशिंग्स टावर को विद्युत केबलों (संचरण लाइन) से इन्सुलेट करते हैं, इस प्रकार यह सुनिश्चित करते हैं कि टावर की विद्युत क्षमता शून्य बनी रहे।

यह 3D मॉडल एक विशिष्ट उच्च वोल्टेज विद्युत पाइलन से जुड़े सभी प्रमुख घटकों को दिखाता है; इनमें शामिल हैं:

• टावर शीर्ष
• बीम
• बुशिंग्स
• फोर्क
• क्रॉसआर्म
• टावर विंडो
• ओवरहेड ग्राउंड वायर
• कंडक्टर बंडल
• टावर बॉडी (कमर, पैर, विकर्ण सदस्य)
• टावर बेस (फाउंडेशन)

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