न्यूट्रल अर्थिंग (neutral earthing) का लाभ है

Question

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C: आर्किंग ग्राउंड (arcing ground) का उन्मूलन

Explanation & Concepts:
न्यूट्रल अर्थिंग एक स्टार-कनेक्टेड सिस्टम (जैसे जनरेटर या ट्रांसफार्मर वाइंडिंग) के न्यूट्रल बिंदु को सीधे या प्रतिबाधा (impedance) के माध्यम से पृथ्वी से जोड़ने की प्रक्रिया है। इसका प्राथमिक उद्देश्य आर्किंग ग्राउंड्स को खत्म करना है, जो कि रुक-रुक कर होने वाले या अस्थिर आर्किंग फॉल्ट्स हैं, जो अनग्राउंडेड सिस्टम में खतरनाक उच्च-आवृत्ति वोल्टेज दोलन का कारण बन सकते हैं।

Working Principle: एक अनग्राउंडेड सिस्टम में, एक सिंगल लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट स्वस्थ चरणों (phases) की लाइन-टू-अर्थ कैपेसिटेंस को शामिल करते हुए एक कैपेसिटिव सर्किट बनाता है। यह अक्सर एक 'आर्किंग ग्राउंड' स्थिति की ओर ले जाता है जहाँ कैपेसिटेंस आर्क पथ के माध्यम से डिस्चार्ज होता है, जिससे क्षणिक ओवरवोल्टेज (transient overvoltages) पैदा होते हैं जो लाइन वोल्टेज के 3 से 4 गुना तक पहुंच सकते हैं। न्यूट्रल ग्राउंडिंग फॉल्ट करंट के लिए कम-प्रतिबाधा वाला वापसी पथ प्रदान करती है, जिससे फॉल्ट वाली फेज का विभव पृथ्वी के बराबर हो जाता है और आर्क खत्म हो जाता है, जिससे सिस्टम वोल्टेज स्थिर हो जाता है।

Key Formulas: $V_{arc} \approx 3V_{ph}$ — अनग्राउंडेड सिस्टम में आर्किंग ग्राउंड के दौरान वोल्टेज परिमाण; $I_{f} = \frac{V_{ph}}{Z_n}$ — न्यूट्रल ग्राउंडिंग प्रतिबाधा $Z_n$ द्वारा निर्धारित फॉल्ट करंट

Key Points: डिस्चार्ज पथ प्रदान करके 'आर्किंग ग्राउंड' घटना को समाप्त करता है।; स्वस्थ फेजों (phases) के वोल्टेज को लाइन-टू-न्यूट्रल मान तक सीमित करता है।; अर्थ-फॉल्ट प्रोटेक्शन रिले के उपयोग को सरल बनाता है।; आर्किंग फॉल्ट्स को फेज-टू-फेज फॉल्ट्स में बदलने से रोकता है।

Advantages: आर्किंग ग्राउंड का उन्मूलन; सुरक्षा उपकरणों का प्रभावी संचालन; फॉल्ट का पता लगाने में सरलता

Disadvantages: अर्थ फॉल्ट करंट का प्रवेश; पास की संचार लाइनों के साथ संभावित हस्तक्षेप

Applications: उच्च वोल्टेज ट्रांसमिशन सिस्टम; औद्योगिक वितरण नेटवर्क; जनरेटर और ट्रांसफार्मर सेकेंडरी

Additional Info: आर्किंग ग्राउंड तब होते हैं जब फॉल्ट के दौरान सिस्टम कैपेसिटेंस $C_e$ लाइन की इंडक्टेंस के साथ अनुनाद (resonance) करता है, जिससे वोल्टेज बढ़ जाता है।. विकल्प A गलत है क्योंकि कर्मियों की सुरक्षा मुख्य रूप से उपकरणों की अर्थिंग (frame earthing) द्वारा प्रदान की जाती है, न कि न्यूट्रल अर्थिंग द्वारा।. विकल्प B गलत है क्योंकि न्यूट्रल अर्थिंग आमतौर पर अनग्राउंडेड सिस्टम की तुलना में फॉल्ट करंट को बढ़ाती है।

Answer: C सही है — न्यूट्रल अर्थिंग कैपेसिटिव करंट को निकालने के लिए कम-प्रतिबाधा वाला पथ प्रदान करती है, जो आर्किंग ग्राउंड के कारण होने वाले वोल्टेज स्पाइक्स और इंसुलेशन तनाव को प्रभावी ढंग से समाप्त करती है।

Exam Tip: सुरक्षा और आर्क नियंत्रण के लिए 'सिस्टम अर्थिंग' (न्यूट्रल बिंदु से अर्थ) और मानव सुरक्षा के लिए 'उपकरण अर्थिंग' (धातु के भागों से अर्थ) के बीच हमेशा अंतर समझें।

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Option A: कर्मियों की सुरक्षा

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Option B: अर्थ फॉल्ट करंट (earth fault current) में कमी

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Option D: उपरोक्त में से कोई नहीं

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