एक तीन-चरण (three-phase) पृथक तटस्थ (isolated neutral) प्रणाली में, जिसका लाइन-टू-न्यूट्रल वोल्टेज V kV है, एक

Question

एक तीन-चरण (three-phase) पृथक तटस्थ (isolated neutral) प्रणाली में, जिसका लाइन-टू-न्यूट्रल वोल्टेज V kV है, एक सिंगल लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट होता है। स्वस्थ चरणों (healthy phases) पर विभव (potential) किस मान तक बढ़ जाता है?

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B: $\sqrt{3}V$ kV

Explanation & Concepts:
एक तीन-चरण पृथक तटस्थ प्रणाली (अनग्राउंडेड सिस्टम) में, यदि एक चरण में लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट होता है, तो दोषपूर्ण चरण का विभव घटकर ग्राउंड (0 V) के विभव के बराबर हो जाता है। परिणामस्वरुप, ग्राउंड के सापेक्ष दो स्वस्थ चरणों का वोल्टेज लाइन-टू-न्यूट्रल वोल्टेज ($V_{LN} = V$) से बढ़कर लाइन-टू-लाइन वोल्टेज के बराबर हो जाता है, जो कि $\sqrt{3}V$ है।

Working Principle: स्टार-कनेक्टेड प्रणाली में सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत, ग्राउंड के सापेक्ष फेज वोल्टेज $V$ होता है। जब फेज R पर ग्राउंड फॉल्ट होता है, तो उसका विभव $0$ हो जाता है। चूंकि प्रणाली पृथक (isolated) है, इसलिए स्वस्थ चरणों (Y और B) के बीच का वोल्टेज अब प्रभावी रूप से प्रणाली के लाइन-टू-लाइन वोल्टेज के रूप में कार्य करता है। एक संतुलित प्रणाली में, लाइन-टू-लाइन वोल्टेज लाइन-टू-न्यूट्रल वोल्टेज का $\sqrt{3}$ गुना होता है, जिससे स्वस्थ चरण ग्राउंड के सापेक्ष $\sqrt{3}V$ का वोल्टेज बनाए रखते हैं।

Key Formulas: $V_{healthy} = \sqrt{3} V_{LN}$ — पृथक प्रणाली में सिंगल लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट के दौरान स्वस्थ चरण का वोल्टेज

Key Points: पृथक तटस्थ प्रणाली में फॉल्ट करंट मुख्य रूप से स्वस्थ चरणों की लाइन-टू-ग्राउंड कैपेसिटेंस के कारण कैपेसिटिव होता है।; स्वस्थ चरणों पर विभव वृद्धि स्वस्थ लाइनों के इंसुलेशन पर उच्च वोल्टेज तनाव डालती है।; यह घटना एक प्रमुख कारण है कि अनग्राउंडेड सिस्टम आर्किंग ग्राउंड फॉल्ट के प्रति संवेदनशील होते हैं।

Advantages: प्रणाली सिंगल लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट के दौरान भी परिचालन जारी रख सकती है।; ठोस रूप से ग्राउंडेड प्रणालियों की तुलना में कम फॉल्ट करंट।

Disadvantages: फॉल्ट के दौरान स्वस्थ चरणों पर बढ़ा हुआ वोल्टेज तनाव।; आर्किंग ग्राउंड्स के कारण क्षणिक ओवरवोल्टेज का जोखिम।

Applications: महत्वपूर्ण औद्योगिक प्रक्रियाओं में उपयोग किया जाता है जहाँ निरंतर संचालन आवश्यक है।; कम वोल्टेज वाली वितरण प्रणालियों में सामान्य जहाँ टच पोटेंशियल के प्रति सुरक्षा को प्राथमिकता दी जाती है।

Additional Info: एक ठोस रूप से ग्राउंडेड सिस्टम में, L-G फॉल्ट के दौरान स्वस्थ चरण का वोल्टेज $V$ पर बना रहता है, क्योंकि न्यूट्रल ग्राउंड विभव पर क्लैंप होता है।. विकल्प C ($3V$) गलत है क्योंकि यह सामान्यतः विशिष्ट ट्रांसफार्मर कॉन्फ़िगरेशन में ज़ीरो-सीक्वेंस गणनाओं से संबंधित है, स्वस्थ चरण वोल्टेज से नहीं।

Answer: B सही है — एक पृथक तटस्थ प्रणाली में, सिंगल लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट के कारण स्वस्थ चरण बढ़कर लाइन-टू-लाइन वोल्टेज हो जाते हैं, जो मूल फेज-टू-न्यूट्रल वोल्टेज का $\sqrt{3}$ गुना है।

Exam Tip: याद रखें कि पृथक प्रणालियों में, कैपेसिटिव करंट वोल्टेज से $90^\circ$ आगे (lead) रहता है, और फॉल्ट करंट $3 	imes I_{C}$ होता है, जहाँ $I_{C}$ प्रति चरण सामान्य चार्जिंग करंट है।

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Option A: $\sqrt{2}V$ kV

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Option C: $3V$ kV

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Option D: $(\frac{1}{\sqrt{3}})V$ kV

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