లక్షల వోల్ట్స్ కరెంట్ ఈ తీగల్లో ఎలా ప్రయాణిస్తుంది?
హై వోల్టేజ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ టవర్లపై లక్షల వోల్టుల విద్యుత్ ఎలా ప్రయాణిస్తుంది? అవి అంత ఎత్తుగా ఎందుకుంటాయి? విద్యుత్ తీగలు మధ్యలో ఎందుకు వంగి ఉంటాయి? పవర్ ప్లాంట్‌లో ఉత్పత్తి అయిన విద్యుత్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు, ట్రాన్స్‌మిషన్ టవర్లు, సబ్‌స్టేషన్ల గుండా ప్రయాణించి మన ఇంటికి ఎలా చేరుకుంటుంది? ఈ ఆసక్తికరమైన విద్యుత్ ప్రయాణం వెనుక ఉన్న సాంకేతికతను ఈ కథనంలో తెలుసుకోండి.
మన కళ్ల ముందు కనిపించే భారీ హై వోల్టేజ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ టవర్లను ఎప్పుడైనా గమనించారా? వాటిపై ఉండే తీగల ద్వారా లక్షల వోల్టుల విద్యుత్ ఎలా ప్రయాణిస్తుంది? విద్యుత్ ఉత్పత్తి కేంద్రం నుంచి మన ఇంటికి చేరే వరకు ఎలాంటి ప్రక్రియ జరుగుతుంది? ఈ ప్రయాణంలో కీలక పాత్ర పోషించేవి ట్రాన్స్‌మిషన్ టవర్లు, ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు, సబ్‌స్టేషన్లు. వీటి పనితీరు గురించి తెలుసుకుందాం.
విద్యుత్ ఉత్పత్తి.. వోల్టేజ్ పెంపు
థర్మల్, హైడ్రో, విండ్, సోలార్ వంటి వివిధ రకాల విద్యుత్ ఉత్పత్తి కేంద్రాల్లో విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తారు. అయితే, ఉత్పత్తి అయిన విద్యుత్‌ను సుదూర ప్రాంతాలకు తక్కువ నష్టంతో పంపించాలంటే వోల్టేజ్‌ను పెంచాల్సి ఉంటుంది. దీనికోసం పవర్ ప్లాంట్ల వద్ద స్టెప్-అప్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లను ఉపయోగిస్తారు. వీటి ద్వారా విద్యుత్ వోల్టేజ్‌ను 132 kV, 220 kV, 400 kV, 765 kV వంటి అధిక స్థాయులకు పెంచుతారు. ఉదాహరణకు, 400 kV అంటే 4 లక్షల వోల్టులు కాగా, 765 kV అంటే 7.65 లక్షల వోల్టులు. వోల్టేజ్ పెరిగినప్పుడు, అదే విద్యుత్ శక్తిని పంపించడానికి అవసరమైన కరెంట్ తగ్గుతుంది. దీనివల్ల విద్యుత్ తీగల్లో ఉష్ణం రూపంలో జరిగే శక్తి నష్టాలు గణనీయంగా తగ్గుతాయి. అందుకే సుదూర విద్యుత్ ప్రసారంలో అధిక వోల్టేజ్‌ను ఉపయోగిస్తారు.
ట్రాన్స్‌మిషన్ గ్రిడ్‌లో టవర్ల పాత్ర ఏమిటి?
పవర్ ప్లాంట్‌లో వోల్టేజ్ పెంచిన తర్వాత విద్యుత్ స్విచ్‌యార్డ్‌కు చేరుకుంటుంది. అక్కడి నుంచి నియంత్రణ, రక్షణ పరికరాల ద్వారా ట్రాన్స్‌మిషన్ గ్రిడ్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది. ఈ గ్రిడ్‌లోని విద్యుత్‌ను భారీ ట్రాన్స్‌మిషన్ టవర్లపై అమర్చిన కండక్టర్ల ద్వారా సుదూర ప్రాంతాలకు తరలిస్తారు. ఈ టవర్లు చాలా ఎత్తుగా ఉండటానికి ప్రధాన కారణం భద్రత. అధిక వోల్టేజ్ తీగలకు, నేలపై ఉన్న మనుషులు, వాహనాలు, వ్యవసాయ పనులు, భవనాలు, చెట్లకు మధ్య తగినంత దూరం ఉండాలి. దీనినే సేఫ్టీ క్లియరెన్స్ అంటారు. విద్యుత్ లైన్‌లోని వోల్టేజ్ స్థాయి, తీగల కింద ఉండే భూమి స్వభావం, రహదారులు లేదా రైల్వే లైన్ల ఉనికి వంటి అంశాలను పరిగణనలోకి తీసుకుని టవర్ల ఎత్తును నిర్ణయిస్తారు. అందువల్ల అన్ని ట్రాన్స్‌మిషన్ టవర్లు ఒకే ఎత్తులో ఉండవు.
టవర్‌పై ఉండే భాగాలు ఎలా పనిచేస్తాయి?
ట్రాన్స్‌మిషన్ టవర్లపై కనిపించే క్రాస్-ఆర్మ్స్ తీగలకు యాంత్రిక మద్దతును అందిస్తాయి. అయితే విద్యుత్ తీగలను టవర్‌కు నేరుగా కలపరు. తీగలకు, టవర్‌కు మధ్య ప్రత్యేక ఇన్సులేటర్లను ఏర్పాటు చేస్తారు. ఈ ఇన్సులేటర్లు విద్యుత్ ప్రవహించే కండక్టర్లను టవర్ నుంచి విద్యుత్తుగా వేరు చేస్తాయి. తద్వారా సాధారణ పరిస్థితుల్లో కండక్టర్ల నుంచి టవర్‌కు విద్యుత్ ప్రవహించకుండా నిరోధిస్తాయి. అంటే, కండక్టర్‌ను ఇన్సులేటర్ పట్టుకుంటుంది. ఇన్సులేటర్‌ను క్రాస్-ఆర్మ్‌కు అమర్చుతారు. క్రాస్-ఆర్మ్‌కు టవర్ మద్దతునిస్తుంది. ఈ మొత్తం నిర్మాణం తీగల బరువును, గాలి వంటి బాహ్య ప్రభావాలను తట్టుకునేలా రూపొందిస్తారు. అయితే టవర్‌కు ఎర్తింగ్ ఏర్పాటు చేస్తారు. ఇన్సులేటర్ దెబ్బతిన్నప్పుడు లేదా విద్యుత్ తీగ టవర్‌ను తాకినప్పుడు ప్రమాదకర పరిస్థితి ఏర్పడే అవకాశం ఉంటుంది. అందుకే ఈ వ్యవస్థలో ఇన్సులేషన్‌తో పాటు ఎర్తింగ్, రక్షణ పరికరాలు కూడా కీలకమైనవి.
టవర్లపై అనేక తీగలు కనిపించడానికి త్రీ-ఫేజ్ విద్యుత్ వ్యవస్థ ఒక ప్రధాన కారణం. సాధారణ త్రీ-ఫేజ్ వ్యవస్థలో మూడు ఫేజ్‌లకు సంబంధించిన కండక్టర్లు ఉంటాయి. అయితే టవర్‌పై ఎన్ని తీగలు ఉంటాయన్నది సర్క్యూట్ల సంఖ్య, ఫేజ్‌ల అమరిక, బండిల్డ్ కండక్టర్ల వినియోగంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. టవర్ పైభాగంలో కనిపించే కొన్ని తీగలు మెరుపుల నుంచి రక్షణ కల్పించడానికి ఉపయోగపడతాయి. వీటిని ఎర్త్ వైర్లు లేదా గ్రౌండ్ వైర్లు అంటారు.
విద్యుత్ తీగలు మధ్యలో ఎందుకు వంగి ఉంటాయి? రెండు టవర్ల మధ్య విద్యుత్ తీగలు పూర్తిగా నిటారుగా ఉండవు. మధ్యలో కిందకు వంగి కనిపిస్తాయి. దీనిని కండక్టర్ సాగ్ (Conductor Sag) అంటారు. తీగలను రెండు టవర్ల మధ్య పూర్తిగా బిగించి కడితే వాటిపై అధిక యాంత్రిక ఒత్తిడి ఏర్పడుతుంది. దీనివల్ల తీగలు లేదా టవర్లు దెబ్బతినే ప్రమాదం ఉంటుంది. అందుకే తీగలను నిర్దిష్టమైన సాగ్‌తో ఏర్పాటు చేస్తారు.
తీగల సొంత బరువు, టవర్ల మధ్య దూరం, యాంత్రిక టెన్షన్, ఉష్ణోగ్రత మార్పులు వంటి అంశాలు సాగ్‌పై ప్రభావం చూపుతాయి. వేడి పెరిగినప్పుడు లోహపు తీగలు విస్తరిస్తాయి. దీంతో సాధారణంగా వాటి సాగ్ పెరుగుతుంది. చల్లబడినప్పుడు తీగలు సంకోచించి సాగ్ తగ్గవచ్చు. అందువల్ల తీగల సాగ్‌ను నిర్ణయించేటప్పుడు ఉష్ణోగ్రత మార్పులతో పాటు గాలి ప్రభావం, అవసరమైన గ్రౌండ్ క్లియరెన్స్ వంటి అంశాలను కూడా పరిగణనలోకి తీసుకుంటారు. ఈ లెక్కల ఆధారంగానే టవర్ల ఎత్తు, వాటి మధ్య దూరం, తీగల అమరికను నిర్ణయిస్తారు.
సబ్‌స్టేషన్ల నుంచి మన ఇంటికి విద్యుత్ ఎలా వస్తుంది?
ట్రాన్స్‌మిషన్ గ్రిడ్ ద్వారా ప్రయాణించిన విద్యుత్ వివిధ సబ్‌స్టేషన్లకు చేరుకుంటుంది. అక్కడ పెద్ద ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు, ఇతర విద్యుత్ పరికరాల సహాయంతో అవసరాన్ని బట్టి వోల్టేజ్‌ను దశలవారీగా తగ్గిస్తారు. ఆ తర్వాత సబ్-ట్రాన్స్‌మిషన్, డిస్ట్రిబ్యూషన్ నెట్‌వర్క్‌ల ద్వారా విద్యుత్ పట్టణాలు, గ్రామాలు, వీధులకు చేరుతుంది. మన ప్రాంతాల్లోని స్థానిక డిస్ట్రిబ్యూషన్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు వోల్టేజ్‌ను గృహ వినియోగానికి అనువైన స్థాయికి తగ్గిస్తాయి. భారతదేశంలో సాధారణ గృహాలకు నామమాత్రపు సరఫరా వోల్టేజ్ సుమారు 230 వోల్టులు. ఈ స్థాయికి చేరిన విద్యుత్‌ను మనం లైట్లు, ఫ్యాన్లు, టీవీలు, ఫ్రిజ్‌లు, ఇతర గృహోపకరణాల కోసం ఉపయోగిస్తాం.
పవర్ ప్లాంట్‌లో విద్యుత్ ఉత్పత్తి అయిన దగ్గర నుంచి మన ఇంటికి చేరే వరకు అనేక దశలు ఉంటాయి. స్టెప్-అప్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు వోల్టేజ్‌ను పెంచుతాయి. ట్రాన్స్‌మిషన్ టవర్లు విద్యుత్ తీగలకు మద్దతునిస్తూ సుదూర ప్రాంతాలకు విద్యుత్‌ను తరలించడంలో సహాయపడతాయి. సబ్‌స్టేషన్లు, డిస్ట్రిబ్యూషన్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు వోల్టేజ్‌ను అవసరానికి అనుగుణంగా తగ్గిస్తాయి. మనకు రోడ్ల పక్కన కనిపించే ఈ భారీ ట్రాన్స్‌మిషన్ టవర్లు కేవలం ఇనుప నిర్మాణాలు మాత్రమే కావు. దేశవ్యాప్తంగా విద్యుత్‌ను సమర్థవంతంగా, సురక్షితంగా సరఫరా చేయడంలో కీలక పాత్ర పోషించే ఇంజినీరింగ్ వ్యవస్థలో అవి ముఖ్యమైన భాగాలు.