वोल्टेज वर्ग और टावर डिज़ाइन: १० केवी से १००० केवी तक स्टील में क्या परिवर्तन आते हैं

किसी भी ट्रांसमिशन लाइन प्रोजेक्ट वोल्टेज क्लास केवल एक नामपट्टिका पर अंकित संख्याओं का समूह नहीं तय करती; यह एक श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू करती है जो विद्युत अंतरालों से शुरू होकर टॉवर की ज्यामिति, फिर स्टील के ग्रेड के चयन तक और एकल टॉवर की लागत तक फैली होती है। एक १० केवी संरचना को १००० केवी तक बढ़ाना कभी भी सरल विस्तार का मामला नहीं होता। वोल्टेज के आधार पर स्टील के चयन को समझना उन ईपीसी ठेकेदारों और खरीद टीमों के लिए आवश्यक है जिन्हें सटीक बजट निर्धारण और विश्वसनीय प्रदर्शन की आवश्यकता होती है।

वोल्टेज सीढ़ी का मानचित्रण

ऊपरी संचरण प्रणाली को आमतौर पर चार स्तरों में वर्गीकृत किया जाता है। १०–३५ किलोवॉल्ट की सीमा वितरण नेटवर्क के अंतर्गत आती है, जो शहरी और ग्रामीण भार की सेवा करती है। ११०–२२० किलोवॉल्ट की सीमा उच्च-वोल्टेज संचरण है, जो क्षेत्रीय ग्रिड की मुख्य रीढ़ है। ३३०–५०० किलोवॉल्ट और ७५० किलोवॉल्ट के स्तर अति-उच्च वोल्टेज (ईएचवी) हैं, जिनका उपयोग राज्यों के बीच और क्षेत्रों के बीच विद्युत स्थानांतरण के लिए किया जाता है—७५० किलोवॉल्ट के परिपथ मुख्य रूप से उत्तर-पश्चिम ग्रिड में संचालित होते हैं। इनसे ऊपर अति-उच्च वोल्टेज (यूएचवी) प्रणालियाँ हैं: १००० किलोवॉल्ट एसी और ±८०० किलोवॉल्ट डीसी, जिन्हें लंबी दूरी और उच्च क्षमता के विद्युत प्रसारण के लिए बनाया गया है। अंतर्राष्ट्रीय ग्रिड विभिन्न मध्यवर्ती स्तरों—जैसे १३२ किलोवॉल्ट, २७५ किलोवॉल्ट, ४०० किलोवॉल्ट या ७६५ किलोवॉल्ट—का उपयोग करते हैं, लेकिन मूल नियम सभी जगह समान है: वोल्टेज जितना अधिक होगा, टावर उतना ही भारी होगा।

वोल्टेज के साथ ऊँचाई से अधिक कुछ भी बढ़ता है

उच्च वोल्टेज के कारण तुरंत विद्युत आवश्यकताएँ बढ़ जाती हैं। फेज-टू-फेज और फेज-टू-ग्राउंड के बीच की दूरी बढ़नी चाहिए, इन्सुलेटर स्ट्रिंग्स लंबी हो जाती हैं, और टॉवर हेड के आयाम चौड़े हो जाते हैं। नुकसान को नियंत्रित करने और क्षमता बढ़ाने के लिए, कंडक्टर्स का आकार बड़ा किया जाता है और उच्च वर्गों में बंडल्ड कंडक्टर्स का उपयोग किया जाता है—500 kV लाइनों में आमतौर पर प्रति फेज चार कंडक्टर्स का उपयोग किया जाता है, 750 kV में छह का उपयोग किया जाता है, और 1000 kV AC परियोजनाओं में आठ का उपयोग किया जाता है। प्रति फेज अधिक कंडक्टर्स का अर्थ है कि संरचना पर ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज भार अधिक लगता है।

संरचनात्मक शब्दों में अनुवादित करने पर, परिणाम भविष्यवाणी योग्य होते हैं: बड़े टॉवर हेड, लंबे और चौड़े शरीर, अधिक कंडक्टर तनाव, पवन और बर्फ के भार—और इसलिए भारी सदस्य, उच्च स्टील ग्रेड, तथा प्रत्येक वोल्टेज स्तर पर टॉवर के भार में क्रमिक वृद्धि।

वोल्टेज श्रेणी के अनुसार टॉवर प्रकार और स्टील

10–35 kV (वितरण): हल्के जालीकार टावर, स्टील के खंभे और कंक्रीट के खंभे प्रमुखता से देखे जाते हैं। परिपथ आमतौर पर एकल-परिपथ होते हैं जिनमें एकल चालक होता है। सदस्य छोटे होते हैं, और Q235-ग्रेड स्टील आमतौर पर पर्याप्त होता है। एकल टावर का भार ऊँचाई और स्पैन के अनुसार कुछ सैकड़ों किलोग्राम से लेकर कई टन तक हो सकता है।

110–220 किलोवॉट (उच्च वोल्टेज): यह जालीकार कोणीय स्टील टावरों के लिए सबसे गहन श्रेणी है, जिसमें कप-प्रकार, बिल्ली-सिर, बैरल और शुष्क-प्रकार के विन्यासों को एकल- और द्वि-परिपथ लाइनों दोनों के रूप में निर्मित किया जाता है। स्टील का चयन आमतौर पर Q235B और Q355B के संयोजन से किया जाता है—Q355 पूर्व Q345 ग्रेड है, जिसका नाम GB/T 1591-2018 के अधीन पुनर्नामित किया गया है—जहाँ भार की मांग के अनुसार मुख्य सदस्यों को गणना के आधार पर उन्नत किया जाता है। अधिकांश 110 किलोवॉट लाइनों में एकल चालक का उपयोग किया जाता है, जबकि 220 किलोवॉट परियोजनाओं में युग्मित बंडल या बड़े परिच्छेद वाले एकल चालकों का उपयोग किया जा सकता है। टावर का भार कई टन से लेकर लगभग बीस टन तक हो सकता है, जो भारी बर्फ और उच्च वायु वाले क्षेत्रों में उल्लेखनीय रूप से बढ़ जाता है।

330–500 किलोवॉट (अति उच्च वोल्टेज): लोड स्तर मुख्य-ग्रिड सीमा में प्रवेश करते हैं। कप-प्रकार का एकल-परिपथ टावर और बैरल-प्रकार का द्वि-परिपथ टावर सामान्य हैं, जबकि ५०० केवी परिपथों पर चार-बंडल चालकों को मानक के रूप में अपनाया जाता है। Q355 मुख्य ग्रेड है, जबकि Q420 उच्च-सामर्थ्य इस्पात का उपयोग भारी भार वाले नोड्स और उच्च-तनाव वाले मुख्य सदस्यों पर किया जाता है ताकि भार कम किया जा सके। इस स्तर का एक अकेला टावर सामान्यतः दसियों टन का होता है, जबकि वास्तविक मान ऊँचाई, डिज़ाइन वायु वेग और बर्फ़ भार के आधार पर काफ़ी भिन्न होते हैं।

७५०–१००० केवी (UHV): यहाँ स्टील के तार्किक डिज़ाइन में सबसे अधिक तीव्र परिवर्तन होता है। टावर के शीर्ष की ज्यामिति और चरण-अंतराल तेज़ी से बढ़ जाते हैं; इन्सुलेटर की डोरियाँ दर्जनों इकाइयों से बनी होती हैं और कई मीटर लंबाई तक पहुँच जाती हैं, जो प्रदूषण श्रेणी और ऊँचाई के आधार पर डिज़ाइन की गई हैं। भार को नियंत्रित करने के लिए, Q420 और Q460 उच्च-शक्ति स्टील के उपयोग का हिस्सा स्पष्ट रूप से बढ़ जाता है, और कुछ परियोजनाओं में Q690-ग्रेड सामग्री को अपनाया गया है। एक मानक UHV निलंबन टावर के लिए सौ से अधिक टन स्टील की आवश्यकता हो सकती है; नदी पार करने वाले टावर इससे कहीं अधिक होते हैं। प्रकाशित परियोजना रिपोर्टों के अनुसार, १००० केवी झांगबेई–शियोंग’आन टावर की ऊँचाई १७३ मीटर थी और इसमें ५२६ टन स्टील का उपयोग किया गया था, जबकि यांग्त्ज़ी नदी पार करने वाले टावर की ऊँचाई २२५.२ मीटर है और एकल टावर का भार १,२५९ टन है। आठ-बंडल १००० केवी और छह-बंडल ७५० केवी कंडक्टर विन्यास इन बड़े भार-परिस्थितियों के सटीक अनुकूलन के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

वोल्टेज एकमात्र परिवर्तनशील राशि नहीं है

दोहराने योग्य बात यह है कि समान नाममात्र वोल्टेज पर दो लाइनों के टावर के भार और इस्पात की खपत में कई गुना का अंतर हो सकता है। डिज़ाइन विंड स्पीड और आइस ज़ोन, सर्किट की संख्या, स्पैन और भू-आकृति, ऊँचाई तथा प्रदूषण वर्ग सभी लोड केस को पुनः आकार देते हैं। दो २२० केवी परियोजनाएँ—एक चपटी भूमि पर छोटे स्पैन के साथ, दूसरी पहाड़ी क्षेत्र में भारी बर्फ की स्थिति में—को इस्पात की बिल्कुल अलग मात्रा की आवश्यकता हो सकती है। अतः सही चयन तर्क यह है कि परियोजना के लोड और मानकों के आधार पर डिज़ाइन किया जाए, न कि केवल वोल्टेज वर्ग के आधार पर ड्रॉइंग्स को फिर से उपयोग किया जाए।

एक अनुशासन प्रत्येक स्तर में लागू होता है: क्षरण संरक्षण। १० केवी से १००० केवी तक, टावर स्टील को सामान्यतः आईएसओ १४६१ या जीबी/टी १३९१२ जैसे मानकों के अनुसार गरम-डुबोया गया जस्तीकरण किया जाता है, जिसमें कोटिंग की मोटाई सदस्य की मोटाई के आधार पर श्रेणीबद्ध की जाती है। वोल्टेज जितना अधिक होगा, सदस्यों की मोटाई उतनी ही अधिक होगी—और जस्तीकरण की गुणवत्ता तथा दीर्घकालिक रखरोट पहुँच द्वारा वहन किए जाने वाले भार में वृद्धि होगी। उच्च-श्रेणी की लाइनों के लिए, क्षरण-रोधी निवेश दशकों तक रखरोट-मुक्त सेवा की नींव है।

खरीदारों और इंजीनियरों के लिए सलाह

प्रारंभिक परियोजना चरण में, इन वस्तुओं को तकनीकी स्पष्टीकरण सूची में शामिल करें: लागू मानक प्रणाली (आईईसी, जीबी, एएसटीएम, आदि) और भार स्थितियाँ, टावर प्रकार और परिपथ विन्यास, इस्पात ग्रेड तथा उच्च-शक्ति इस्पात का हिस्सा, जस्तीकरण मोटाई की आवश्यकताएँ, और परिवहन तथा स्थल पर असेंबली की शर्तें। निर्माता की इंजीनियरिंग टीम को चयन समीक्षा में शामिल करें—उन्हें आपके परियोजना पैरामीटर के आधार पर भार गणनाएँ और टावर अनुकूलन करने दें, फिर गणना रिपोर्टों और तृतीय-पक्ष परीक्षण प्रमाणपत्रों के आधार पर डिलीवरी स्वीकार करें। वोल्टेज वर्ग ढांचा निर्धारित करता है; टावर को विश्वसनीय बनाने वाला कारक यह है कि उस ढांचे के अंतर्गत प्रत्येक इंजीनियरिंग पैरामीटर का गंभीरता से विचार किया गया है या नहीं।