વિદ્યુત-ઉપમથક (Electric substation)

વિદ્યુત-ઉપમથક (Electric substation) : વિદ્યુત-ઊર્જાતંત્ર (electric power system)માં વિવિધ પ્રયુક્તિઓ (devices) અને સાધનોનો સમૂહ ધરાવતું સ્થાન. આ એવો સમૂહ હોય છે કે જેમાંથી વિદ્યુત-ઊર્જાને સંચારણ (transmission), વિતરણ (distribution), આંતરિક જોડાણ (interconnection), પરિવર્તન (transformation), રૂપાંતરણ (conversion) અથવા સ્વિચિંગ માટે પસાર કરવામાં આવે છે. વિદ્યુત-ઉત્પાદક મથક અને વિદ્યુતના ઉપભોક્તા વચ્ચેની તે જીવંત (vital) કડી છે.

સામાન્ય રીતે વીજ-ઉત્પાદક મથકો વિદ્યુતનો ઉપયોગ કરનાર કેન્દ્રોથી ઘણે દૂર આવેલાં હોય છે. સંચારણ-લાઇનો દ્વારા વિદ્યુતશક્તિ વાપરનાર સુધી પહોંચે છે. જે તે ક્ષેત્રના વિકાસ અને વસ્તીમાં થતા વધારા સાથે વિદ્યુતની માંગ વધતી જાય છે. આ માટે ચાલુ લાઇનોને લંબાવવી પડે અથવા ઉપસંચારણ-લાઇનોમાં તેમનું વિભાજન કરી તેમને જુદા જુદા વિસ્તારો સુધી પહોંચાડવી પડે; પણ અમુક ચોક્કસ સીમા કરતાં વિદ્યુતબોજની માંગ વધી જાય ત્યારે છેડે આવેલા ગ્રાહકને પૂરતા વોલ્ટેજથી પાવર મળતો નથી. વળી વિદ્યુતબોજના વધારાને કારણે લાઇનની ક્ષમતા(capacity)ને અસર પહોંચે છે તથા ઍમ્પિયર-બોજ વધી જવાને કારણે સંવાહકતા તૂટી જવાની સંભાવના વધી જાય છે. સંચારણ-લાઇનની લંબાઈ વધી જવાથી તેમાં ખામી આવવાની શક્યતા પણ ઊભી થાય છે. આથી માંગને પૂરી પાડવા માટે ચાલુ સંચારણ-લાઇનોને લંબાવવાનું મુશ્કેલ બને છે. તદુપરાંત વિદ્યુત-બૉર્ડ અને ગ્રાહક માટે પણ તે આર્થિક રીતે પોસાય તેવું અને વિશ્વસનીય હોતું નથી. આ સંજોગોમાં નવું ઉપમથક સ્થાપવું જરૂરી બને છે, આ ઉપમથકના કારણે પ્રત્યેક લાઇનનું નિયંત્રણ, રક્ષણ અને મીટરિંગ સરળ બને છે.

નવા ઉપમથકનું આયોજન કરતી વખતે નીચેની બાબતો ધ્યાનમાં રાખવામાં આવે છે :

(1) વીજબોજ-કેન્દ્ર (Load-centre) ક્ષેત્રમાં મહત્તમ વિદ્યુતબોજ કેટલો રહેશે અને તેને નજીકમાં નજીક ક્યાંથી પૂરો પાડી શકાશે ?

(2) પ્રાપ્ય સુવિધાઓ : ઉપમથકના બાંધકામ માટે તથા તે પછી સંચાલન કરનાર સ્ટાફ માટે જમીન, પાણી જેવી પાયાની જરૂરિયાતોની સગવડ.

(3) ભાવિ-વિસ્તરણ : ક્ષમતા અને વિસ્તૃતીકરણ (expanda-bility) નક્કી કરતી વખતે વિસ્તારનો ભવિષ્યમાં થનાર વિકાસ.

આ બાબતોને લક્ષમાં રાખીને પ્રાપ્ય જમીન, તેના પર થનાર બાંધકામ તથા ટ્રાન્સફૉર્મરો, અંદર આવતી લાઇનો અને બહાર જતી લાઇનો, નિયંત્રણ-ખંડો અને સાધનો વગેરેનાં સ્થાન દર્શાવતા નક્શા તૈયાર કરવામાં આવે છે

ઉપમથકના વિવિધ ઘટકો નીચે પ્રમાણે હોય છે :

(1) વીજ–પ્રગ્રાહી (lightning arrester) : આકાશી વીજળી ઉપમથકમાં દાખલ ન થાય તે માટે પ્રત્યેક સંચારણ-લાઇનના પ્રવેશ આગળ રાખવામાં આવતી પ્રયુક્તિ.

(2) પરિપથ–ભંજક (circuit-breaker) : સામાન્ય સંજોગોમાં તેમજ ખામી (fault) ઊભી થાય ત્યારે વિદ્યુતનું વહન અટકાવવા માટેનું સાધન.

(3) વિલગક (isolator) : પરિપથ-ભંજકને જાળવણી માટે અલગ પાડવાનું થાય ત્યારે તેની બંને બાજુ રાખવામાં આવતી, આઇસૉલેટર તરીકે ઓળખાતી યાંત્રિક સ્વિચ.

(4) વીજપ્રવાહ ટ્રાન્સફૉર્મર (current transformer, CT) : વીજબોજ પ્રવાહ(load current)ને નીચા, માપી શકાય તેવા મૂલ્યે ઉતારવા માટેનું સાધન.

(5) પોટેન્શિયલ ટ્રાન્સફૉર્મર (potential transformer) :  ઊંચા વોલ્ટેજને નીચા મૂલ્યે લાવવાનું સાધન.

(6) ડી. સી. બૅટરી–સેટ : સામાન્ય પ્રત્યાવર્તી (a.c.) પુરવઠો બંધ થઈ જાય ત્યારે રિલે (relays) અને આરક્ષક (protection) પ્રયુક્તિઓને વીજળી પૂરી પાડતી વ્યવસ્થા. આ માટે 110 વોલ્ટના  બૅટરી-સેટ વપરાય છે. P.L.C.C. (Power Line Carrier Channel) તરીકે ઓળખાતા સંદેશાવ્યવહાર માટેના નેટવર્કના સંચાલન માટે 48 વોલ્ટનો એક અન્ય સેટ ઉપયોગમાં

લેવાય છે.

(7) ગૅન્ટ્રી (gantry) સંરચના (structure) : સંવાહકો (conductors)  અને વિવિધ પ્રયુક્તિઓને ટેકવવા માટેનું લોખંડનું (ઓટલા જેવું) માળખું.

(8) ભૂસંપર્કન (earthing) : ઉપમથકમાં કામ કરનાર કર્મચારીઓની સલામતી માટે મથકમાંના પ્રત્યેક સાધનના ધાત્વિક ભાગોનું તાંબા અથવા ગૅલ્વેનાઇઝ્ડ લોખંડના તાર કે પટ્ટી વડે જમીન સાથેનું જોડાણ.

(9) હવા–સંદાબક (air compressor) : હવા-સંચાલિત પરિપથ-ભંજકો વાપરવામાં આવ્યાં હોય ત્યાં હવાના ઊંચા દબાણની જરૂર પડતી હોવાથી ધૂળ અને ભેજમુક્ત હવા પૂરી પાડતા સંદાબક એકમો.

(10) નિયંત્રક–ખંડ (control room) : ઉપમથકની કાર્યવહી ઉપર દેખરેખ રાખવા માટેનો ખંડ.

તેમના ઉપયોગ પ્રમાણે ઉપમથકોના બે વર્ગ પાડી શકાય. સંચારણ-ઉપમથકો કે જે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ-સ્તરો સાથે સકળાયેલાં હોય છે અને વિતરણ (distribution) ઉપમથકો કે જે ઓછા વોલ્ટેજ સાથે સંકળાયેલાં હોય છે. આ ઉપરાંત અન્ય રીતે તેમને ઓળખવામાં આવે છે; દા. ત., (i) ટ્રાન્સફૉર્મર ઉપમથકો : ટ્રાન્સફૉર્મર જેવાં સાધનો ધરાવતાં ઉપમથકો, (ii) સ્વિચિંગ ઉપમથકો : આ એવાં ઉપમથકો છે, જેમાંનાં સાધનો મુખ્યત્વે વિવિધ જોડાણો અને આંતરજોડાણો માટેનાં હોય છે. તેમાં ટ્રાન્સફૉર્મરો હોતાં નથી.

ગ્રાહક (customer) ઉપમથકો : ઔદ્યોગિક સંયંત્રો, શૉપિંગ સેન્ટરો, વ્યાપારી બિલ્ડિંગો, મોટી ઑફિસો જેવાં વિદ્યુતનો વધુ વપરાશ કરનારા ગ્રાહકોની જમીન પર આવેલાં ઉપમથકો.

રૂપાંતરક (converter) ઉપમથકો : આ ઉપમથકોનું મુખ્ય કાર્ય પ્રત્યાવર્તી (a.c.) વીજપ્રવાહનું એકદિશીય(d.c.)માં (અથવા તેથી ઊલટું) રૂપાંતર કરવાનું હોય છે. તેઓ ઊંચા વોલ્ટેજના એકદિશીય પ્રવાહ(HVDC)નું સંચારણ અથવા બે પ્રત્યાવર્તી (a.c.) પ્રણાલીઓના આંતરજોડાણ માટે જરૂરી એવાં સંકીર્ણ ઉપમથકો છે.

હવા-અલગિત (air insulated) ઉપમથકો : મોટાભાગનાં ઉપમથકો હવા-અલગિત હોય છે.

ધાતુ-આવરિત (metal clad) ઉપમથકો : આ ઉપમથકો પણ હવા-અલગિત હોય છે પણ તે નીચા વોલ્ટેજ માટેનાં હોય છે. તે ધાતુના કબાટમાં મૂકેલા હોય  છે અને મકાનની અંદર કે બહાર રાખવામાં આવે છે.

વાયુ અલગિત (gas insulated) ઉપમથકો : શહેરી વિસ્તારમાં ઉપમથક માટે યોગ્ય જગ્યા મેળવવી મુશ્કેલ હોય છે. આથી હવા-અલગિત પ્રકારની સરખામણીમાં 5 %થી 20 % જગા રોકે તેવાં સલ્ફર હેક્ઝાફ્લૉરાઇડ જેવા શ્રેષ્ઠ અલગન-ગુણો ધરાવતાં વાયુ-અલગિત ઉપમથકોનો ઉપયોગ વધતો જાય છે.

હરતાંફરતાં (mobile) ઉપમથકો : ઉપમથકોના ટ્રાન્સફૉર્મરોની જાળવણી વખતે અથવા કટોકટી ઊભી થાય ત્યારે આવાં ઉપમથકો ઉપયોગમાં લેવાય છે.

પદ્મકાન્ત ચીમનલાલ તલાટી, કપિલ ગજાનન જાની, અનુ. જ. દા. તલાટી