डेड एंड टॉवर और पावर ट्रांसफार्मर के बीच केबल की एक छोटी लंबाई

Question

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A: हमेशा आपतित तरंग (incident wave) की तीव्रता (steepness) को कम करती है

Explanation & Concepts:
एक ओवरहेड लाइन (उच्च सर्ज प्रतिबाधा) और एक ट्रांसफार्मर (निम्न सर्ज प्रतिबाधा) के बीच जुड़ी केबल की एक छोटी लंबाई एक सर्ज संशोधक (surge modifier) के रूप में कार्य करती है। यह प्रभावी रूप से आपतित सर्ज वोल्टेज तरंग की तीव्रता को कम करती है, जिससे ट्रांसफार्मर इंसुलेशन को उच्च-आवृत्ति क्षणिक (high-frequency transients) से सुरक्षा मिलती है।

Working Principle: यह सिद्धांत सर्ज प्रतिबाधा (विशेषता प्रतिबाधा $Z$) की अवधारणा पर आधारित है। जब एक आपतित तरंग उच्च-प्रतिबाधा माध्यम ($Z_1$) से एक कम-प्रतिबाधा वाले केबल अनुभाग ($Z_2$) में, और फिर ट्रांसफार्मर की ओर जाती है, तो जंक्शनों पर परावर्तन (reflections) और अपवर्तन (refractions) होते हैं। छोटी केबल का कैपेसिटेंस तरंग के राइज टाइम (तीव्रता) को धीमा कर देता है, जो प्रभावी रूप से बिजली के सर्ज (lightning surge) के उच्च-आवृत्ति घटकों को फ़िल्टर करता है।

Key Formulas: $\alpha = \frac{2Z_2}{Z_1 + Z_2}$ — वोल्टेज का अपवर्तन गुणांक; $Z = \sqrt{\frac{L}{C}}$ — ट्रांसमिशन लाइन या केबल की सर्ज प्रतिबाधा

Key Points: केबल की सर्ज प्रतिबाधा ओवरहेड ट्रांसमिशन लाइन की तुलना में बहुत कम होती है।; तीव्रता ($dV/dt$) को कम करने से ट्रांसफार्मर के एंड-टर्न इंसुलेशन पर तनाव कम हो जाता है।; यह तकनीक स्विचिंग और लाइटनिंग सर्ज के खिलाफ एक निष्क्रिय सुरक्षात्मक उपाय है।; केबल की लंबाई आमतौर पर छोटी होती है, जो एक बफर के रूप में कार्य करती है।

Advantages: कम लागत और रखरखाव-मुक्त सुरक्षा; ट्रांसफार्मर टर्मिनलों पर वोल्टेज तनाव में प्रभावी कमी

Disadvantages: बहुत लंबे सर्ज के लिए सीमित प्रभावशीलता; इष्टतम प्रदर्शन के लिए प्रतिबाधा मिलान (impedance matching) की आवश्यकता

Applications: ओवरहेड लाइनों के माध्यम से जुड़े HV सबस्टेशन; बिजली वितरण नेटवर्क में ट्रांसफार्मर सुरक्षा

Additional Info: तरंग की तीव्रता को वोल्टेज की वृद्धि दर ($dV/dt$) द्वारा परिभाषित किया गया है।. विकल्प B गलत है क्योंकि यह प्रभाव उच्च प्रतिबाधा वाली लाइन से कम प्रतिबाधा वाली केबल में प्रवेश करने वाले सर्ज के लिए सार्वभौमिक है।

Answer: A सही है — केबल की एक छोटी लंबाई अपनी अंतर्निहित सर्ज प्रतिबाधा विशेषताओं का उपयोग करके आपतित तरंग की तीव्रता को कम करती है।

Exam Tip: याद रखें कि सर्ज प्रतिबाधा $Z$, कैपेसिटेंस $C$ के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती होती है; केबलों में ओवरहेड लाइनों की तुलना में उच्च कैपेसिटेंस होता है, जिससे सर्ज प्रतिबाधा कम हो जाती है।

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Option B: केवल कुछ निश्चित परिस्थितियों में तरंग की तीव्रता को कम करती है

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Option C: यह तीव्रता को नहीं बदलती है

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Option D: उपरोक्त में से कोई नहीं

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