विद्युत शक्ति प्रणालियों में प्रतिक्रियाशील शक्ति के क्षतिपूर्ति में SVG की क्या भूमिका है?

SVG कैसे काम करता है: मूल संचालन सिद्धांत और प्रतिक्रियाशील धारा नियंत्रण

स्टैटिक वार जनरेटर्स, जिन्हें आमतौर पर SVG कहा जाता है, प्रतिक्रियाशील शक्ति के प्रबंधन के संदर्भ में पारंपरिक विधियों से भिन्न रूप से कार्य करते हैं। ये उपकरण प्रतिक्रियाशील धारा (VAR में मापी गई) को उत्पन्न करने या अवशोषित करने के लिए अर्धचालक घटकों, जिन्हें IGBT कहा जाता है, पर निर्भर करते हैं, जिनमें कोई यांत्रिक गतिशील भाग शामिल नहीं होते हैं। वे इसे करने का तरीका वास्तव में काफी चतुराई भरा है। वे कुछ ऐसी विद्युत धाराओं का निर्माण करते हैं जो एक-दूसरे के विपरीत दिशा में होती हैं, जिसे पल्स विड्थ मॉडुलेशन कहा जाता है। जब कोई प्रेरक भार विलंब का कारण बनता है, तो SVG संतुलन बनाए रखने के लिए एक संधारित्रीय धारा उत्सर्जित करता है। संधारित्रीय भारों के लिए, जो अलग प्रकार की समस्याएँ उत्पन्न करते हैं, यह विपरीत कार्य करता है। यह पूरी प्रक्रिया अत्यंत तीव्र गति से होती है और कुछ ही अंश के सेकंड में विद्युत प्रणाली को लगभग पूर्ण शक्ति गुणांक के निकट ले जाती है।

त्वरित VAR उत्पादन के लिए IGBT-आधारित वोल्टेज-स्रोत इन्वर्जन

मुख्य नवाचार IGBT वोल्टेज-स्रोत कन्वर्टर आर्किटेक्चर है। डीसी बस वोल्टेज का एंटी-पैरलल IGBT युग्मों के माध्यम से तीव्र स्विचिंग, ग्रिड वोल्टेज के सापेक्ष सटीक रूप से 90° के कला-अंतर पर तीन-चरणीय एसी तरंग रूपों का निर्माण करता है—जिससे प्रणाली वोल्टेज के समानुपातिक प्रतिक्रियाशील शक्ति उत्पादन का सटीक, निरंतर नियंत्रण संभव हो जाता है। पारंपरिक समाधानों की तुलना में प्रमुख लाभ इस प्रकार हैं:

• संधारित्र बैंकों के अंतर्निहित हार्मोनिक अनुनाद के जोखिमों का उन्मूलन
• संपूर्ण धारितात्मक से प्रेरक सीमा तक बिना किसी छलांग के चिकनी, निरंतर समायोजन
• वोल्टेज-निर्भर धारा आउटपुट—थाइरिस्टर-नियंत्रित SVC के विपरीत

उप-मिलीसेकंड गतिशील प्रतिक्रिया बनाम यांत्रिक स्विचिंग की सीमाएँ

SVG 1–5 मिलीसेकंड में प्रतिक्रिया करते हैं—जो थाइरिस्टर-स्विच किए गए संधारित्रों (300–500 मिलीसेकंड) की तुलना में 100–300 गुना तेज़ है और यांत्रिक स्विचों की तुलना में कई गुना तेज़ है, जिनमें भौतिक संपर्क गति और पुनः प्रज्वलन की बाधाओं के कारण 20–40 चक्र की देरी होती है। यह उप-चक्र गति निम्नलिखित के लिए आवश्यक है:

• मोटर स्टार्ट या जनरेटर ट्रिपिंग के दौरान वोल्टेज कोलैप्स को रोकना
• आर्क फर्नेस और वेल्डिंग अनुप्रयोगों में फ्लिकर को कम करना
• सौर/पवन ऊर्जा उत्पादन में तीव्र उतार-चढ़ाव के बीच वोल्टेज को स्थिर करना

महत्वपूर्ण रूप से, SVG बिना किसी अंतराय के धारितात्मक (कैपेसिटिव) और प्रेरक (इंडक्टिव) मोड के बीच स्विच कर सकते हैं—दोष राइड-थ्रू (FRT) के दौरान अविरत प्रतिक्रियाशील आरक्षित शक्ति प्रदान करते हुए, जो क्षमता यांत्रिक प्रणालियाँ प्रदान नहीं कर सकती हैं।

शक्ति गुणवत्ता में सुधार के लिए SVG: हार्मोनिक्स, असंतुलन और अनुपालन

वास्तविक समय में हार्मोनिक फिल्टरिंग और तीन-चरणीय असंतुलन सुधार

एसवीजी (SVG) तकनीक हार्मोनिक विकृति का मुकाबला करने के लिए लगभग तुरंत विपरीत धाराओं को भेजकर काम करती है, जिससे चर आवृत्ति ड्राइव (VFDs) जैसे स्रोतों से आने वाली उन अप्रिय आवृत्तियों का नाश हो जाता है। जब यह प्रक्रिया वास्तविक समय में होती है, तो यह कुल हार्मोनिक विकृति (THD) को 5% से कम बनाए रखती है—जो कि संयंत्र के फर्श पर मौजूद सभी प्रकार के संवेदनशील उपकरणों के लिए वास्तव में महत्वपूर्ण है। एसवीजी का एक और बड़ा लाभ यह है कि यह अपने चरणों के आर-एक्टिव पावर प्रबंधन के अद्वितीय तरीके के माध्यम से तीन-चरणीय वोल्टेज असंतुलन का सामना करता है। उदाहरण के लिए, कल्पना कीजिए एक उत्पादन सुविधा जहाँ कई एकल-चरणीय लेज़र कटर्स के साथ-साथ बड़े तीन-चरणीय यंत्रों का संचालन किया जा रहा है। उचित संतुलन के बिना, मोटरें अत्यधिक गर्म हो सकती हैं और जल्दी ही विफल हो सकती हैं। लेकिन एसवीजी की उपस्थिति में, हमने वोल्टेज असंतुलन में लगभग 8% से घटकर केवल 2% से थोड़ा अधिक तक की भारी कमी देखी है। और पुरानी निष्क्रिय फ़िल्टर प्रणालियों के विपरीत, यहाँ स्विचों के सक्रिय होने की प्रतीक्षा करने की आवश्यकता नहीं होती है या उन झंझट भरे ट्यूनिंग मुद्दों का सामना करना पड़ता है जो प्रदर्शन को सीमित कर देते हैं।

उच्च विकृति वाली औद्योगिक सुविधाओं में IEEE 519–2022 सीमाओं का अनुपालन

SVG प्रौद्योगिकि आर्क भट्टियों या डेटा केंद्रों के अंदर जैसी कठिन परिस्थितियों में भी 50वें क्रम तक के हार्मोनिक्स को सक्रिय रूप से प्रबंधित करके सिस्टम को IEEE 519-2022 मानकों के अनुपालन में बनाए रखती है। जब PCC वोल्टेज 10% से अधिक विकृत होने लगता है, तो ये SVG इकाइयाँ कुल हार्मोनिक विकृति (THD) को लगभग 3.5% या उससे कम स्तर पर नियंत्रित रखती हैं, जो अधिकांश ऊर्जा वितरण कंपनियों द्वारा निर्धारित 5% सीमा से स्पष्ट रूप से कम है। एक वास्तविक उदाहरण एक सेमीकंडक्टर फैक्ट्री से आता है, जहाँ SVG की स्थापना के बाद हार्मोनिक समस्याओं में लगभग 92% की कमी आई, और पिछले वर्ष की पोनेम इंस्टीट्यूट की रिपोर्ट के अनुसार, कैपेसिटर बैंक के रखरखाव पर प्रति वर्ष लगभग 740,000 अमेरिकी डॉलर की बचत की गई। केवल नियामक आवश्यकताओं के अनुपालन के अतिरिक्त, इस प्रकार के पूर्वानुमानात्मक दृष्टिकोण से संभावित जुर्मानों को रोका जा सकता है, ट्रांसफॉर्मर्स को अनावश्यक तनाव से बचाया जा सकता है, और अप्रत्याशित अवरोधों के बिना संचालन को सुचारू रूप से जारी रखने में सहायता मिल सकती है।

ग्रिड स्थायित्व को सक्षम बनाने वाले के रूप में SVG: वोल्टेज समर्थन और दोष अतिक्रमण (फॉल्ट राइड-थ्रू)

ग्रिड विक्षोभों और FRT घटनाओं के दौरान गतिशील वोल्टेज नियमन

SVG प्रौद्योगिकि वोल्टेज गिरावट, वोल्टेज उछाल या प्रणाली दोषों के समय लगभग तुरंत प्रतिक्रियाशील शक्ति का इंजेक्शन या अवशोषण करके विद्युत ग्रिड को स्थिर रखने में सहायता करती है। यांत्रिक कैपेसिटर बैंकों को प्रतिक्रिया देने में लगभग 3 से 5 साइकिल्स का समय लगता है, जबकि SVG प्रणालियाँ तुरंत प्रतिक्रिया करती हैं, जिससे वोल्टेज सामान्य स्तर के लगभग ±2% के भीतर बना रहता है और सुरक्षा उपकरणों के अनावश्यक रूप से ट्रिप होने से रोका जाता है। दोष अतिक्रमण (फॉल्ट राइड-थ्रू) की स्थितियों के सामने आने पर, ये प्रणालियाँ IEEE 1547-2018 मानकों में निर्दिष्ट कठोर ग्रिड आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त प्रतिक्रियाशील शक्ति आरक्षित रखती हैं। ऐसे क्षेत्रों में, जहाँ पवन ऊर्जा विद्युत मिश्रण का एक बड़ा हिस्सा है, SVG आधारित वोल्टेज नियंत्रण का उपयोग पुरानी विधियों की तुलना में बिजली के अचानक विफल होने (आउटेज) को लगभग 60 प्रतिशत तक कम कर देता है, जैसा कि 2023 में 'पावर सिस्टम्स रिसर्च' में प्रकाशित शोध में बताया गया है।

मामले का सबूत: एसवीजी-आधारित प्रतिक्रियाशील आरक्षित क्षमता के साथ 33-केवी पवन फार्म का एकीकरण

15 टर्बाइनों के एकीकरण के साथ 33-केवी पवन फार्म ने एसवीजी के ग्रिड स्थिरीकरण प्रभाव को प्रदर्शित किया। स्थापना से पहले, झोंकों के कारण हुए वोल्टेज डिप 8% से अधिक थे, जिससे टर्बाइन डिस्कनेक्शन ट्रिगर हो गए थे। 5-एमवीएआर एसवीजी प्रणाली के तैनात होने के बाद, प्रतिक्रियाशील आरक्षित क्षमता ने एफआरटी घटनाओं के 98% समय तक वोल्टेज को आधारभूत स्तर से 1.5% के भीतर बनाए रखा। प्रमुख परिणामों में शामिल थे:

• ग्रिड दोषों के दौरान 0.9 प्रति यूनिट (पीयू) से कम वोल्टेज सैग में 70% की कमी
• 0.15-सेकंड की दोष अवधि के दौरान कोई भी पवन टर्बाइन ड्रॉपआउट नहीं
• अक्षय ऊर्जा एकीकरण के लिए EN 50549-2:2019 ग्रिड कोड आवश्यकताओं का पूर्ण अनुपालन

यह मामला एसवीजी की भूमिका को वैध करता है जो विश्वसनीय, उच्च-प्रवेश वाली अक्षय ऊर्जा एकीकरण को सक्षम बनाती है।

एसवीजी बनाम वैकल्पिक समाधान: संचालनात्मक लचीलापन और जीवनचक्र मूल्य

एसवीजी (SVG) तकनीक पारंपरिक कैपेसिटर बैंकों और थाइरिस्टर नियंत्रित प्रणालियों की तुलना में कहीं अधिक लचीलापन प्रदान करती है। यांत्रिक विकल्पों के विपरीत, जो स्पष्ट देरी के साथ चरणबद्ध रूप से स्विच करते हैं, एसवीजी लगभग तुरंत दोनों दिशाओं में निरंतर रूप से प्रतिक्रियाशील शक्ति को संभालते हैं, जिससे वे अप्रिय अस्थायी विक्षोभ (ट्रांजिएंट्स) और वोल्टेज फ्लिकर की समस्याएँ समाप्त हो जाती हैं। यह गति वेल्डिंग परिचालन और स्टील रोलिंग मिल जैसे लगातार बदलते हुए भार वाले उद्योगों में सबसे महत्वपूर्ण अंतर बनाती है। मानक उपकरण 100 मिलीसेकंड से अधिक की प्रतिक्रिया देरी के साथ स्थिरता बनाए रखने में असमर्थ होते हैं, जिससे अस्थिरता और उत्पादन संबंधी समस्याएँ उत्पन्न होती हैं, जिनका सामना करना किसी के लिए भी वांछनीय नहीं है।

आजीवन मूल्य प्रस्ताव वास्तव में इन प्रणालियों को देखते समय अत्यधिक उभरकर सामने आता है। SVG प्रौद्योगिकि वास्तव में समान SVC मॉडलों की तुलना में नुकसान को लगभग आधे से तीन-चौथाई तक कम कर देती है। क्यों? क्योंकि अब कोई रिएक्टर हीटिंग शामिल नहीं है, और न ही हमें उन झंझट भरे बाह्य हार्मोनिक फ़िल्टर्स के साथ निपटना पड़ता है। इसका अर्थ है कि समय के साथ ऊर्जा बिलों पर वास्तविक धनराशि की बचत होती है। एक अन्य बड़ा लाभ यह है कि इनमें चिंता करने के लिए कोई गतिमान भाग नहीं होते हैं, और न ही कोई संधारित्र होते हैं जो समय के साथ घिस जाते हैं और नियमित रूप से प्रतिस्थापित करने की आवश्यकता होती है। रखरखाव जाँच की अवधि पुरानी इलेक्ट्रोमैकेनिकल प्रणालियों की तुलना में 3 से 5 वर्ष अधिक तक हो सकती है। कुछ खनन संचालनों ने इन स्थापनाओं के साथ लगभग 99.5% अपटाइम प्राप्त करने की रिपोर्ट दी है, जो स्पष्ट रूप से महंगे उत्पादन विरामों से बचाव में सहायता करता है। इसके अतिरिक्त, SVG इकाइयों का भौतिक आकार पारंपरिक संधारित्र बैंकों की तुलना में लगभग 40 से 60 प्रतिशत कम स्थान घेरता है। यह उन्हें उन मौजूदा सुविधाओं में पुनर्स्थापित करने के लिए आदर्श विकल्प बनाता है, जहाँ स्थान कम हो।

पूछे जाने वाले प्रश्न

एसवीजी क्या है और यह कैसे काम करता है?

एसवीजी, या स्टैटिक वार जनरेटर, एक ऐसा उपकरण है जो यांत्रिक गतिशील भागों के बिना प्रतिक्रियाशील शक्ति का प्रबंधन करता है। यह विपरीत विद्युत धाराएँ उत्पन्न करने और प्रेरक या संधारित्र भार को लगभग तुरंत संतुलित करने के लिए IGBT का उपयोग करता है।

एसवीजी विद्युत गुणवत्ता में सुधार कैसे करते हैं?

एसवीजी हार्मोनिक्स को फ़िल्टर करके, तीन-चरणीय असंतुलन को सुधारकर और IEEE 519-2022 जैसे उद्योग मानकों के अनुपालन को बनाए रखकर विद्युत गुणवत्ता में सुधार करते हैं। वे वोल्टेज सैग को कम करने और कुल हार्मोनिक विकृति (THD) स्तर को कम रखने में सहायता करते हैं।

पारंपरिक विधियों की तुलना में एसवीजी प्रौद्योगिकी के क्या लाभ हैं?

एसवीजी प्रौद्योगिकी पारंपरिक संधारित्र बैंकों और थाइरिस्टर-नियंत्रित प्रणालियों की तुलना में तेज़ प्रतिक्रिया समय, अधिक लचीलापन, कम हानियाँ, कम रखरखाव आवश्यकताएँ और कुशल स्थान उपयोग प्रदान करती है।