आर्किंग ग्राउंड (arcing ground) स्थितियों के दौरान, सिस्टम का फेज़ वोल्टेज बढ़ जाता है

Question

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C: सामान्य मान का 5 से 6 गुना

Explanation & Concepts:
अनअर्थ्ड (unearthed) न्यूट्रल सिस्टम में आर्किंग ग्राउंड स्थितियों के दौरान, फेज़ से ग्राउंड की कैपेसिटेंस के कारण सिस्टम में उच्च-आवृत्ति वाले रिस्ट्राइकिंग ट्रांजिएंट्स उत्पन्न होते हैं। यह वोल्टेज के संचयी निर्माण की ओर ले जाता है, जिसके परिणामस्वरूप वोल्टेज सामान्य फेज़ वोल्टेज के लगभग 5 से 6 गुना तक बढ़ जाता है।

Working Principle: जब किसी आइसोलेटेड न्यूट्रल सिस्टम में सिंगल-लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट होता है, तो फॉल्ट वाले फेज़ का वोल्टेज शून्य हो जाता है, जबकि स्वस्थ फेज़ का वोल्टेज लाइन वोल्टेज ($V_L = \sqrt{3} V_{ph}$) तक बढ़ जाता है। यदि फॉल्ट रुक-रुक कर होता है (आर्किंग ग्राउंड), तो कैपेसिटेंस आर्क के पार चार्ज और डिस्चार्ज होता है। चूंकि आर्क अपने प्राकृतिक शून्य पर करंट को दबा देता है, लेकिन सिस्टम संचित कैपेसिटिव ऊर्जा को तुरंत नष्ट नहीं कर सकता है, इसलिए लगातार होने वाले रिस्ट्राइक्स स्वस्थ फेज़ पर वोल्टेज को खतरनाक रूप से उच्च मानों तक बढ़ा देते हैं, जो आमतौर पर सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज के 5-6 गुना तक पहुँच जाते हैं।

Key Formulas: $V_{fault} \approx (5 	ext{ to } 6) 	imes V_{phase}$ — आर्किंग ग्राउंड फॉल्ट के दौरान विशिष्ट वोल्टेज परिमाण; $V_{healthy} = \sqrt{3} V_{phase}$ — सॉलिड ग्राउंड फॉल्ट के दौरान स्थिर अवस्था में वोल्टेज वृद्धि

Key Points: आर्किंग ग्राउंड की विशेषता फॉल्ट पथ में आर्क का बार-बार रिस्ट्राइक होना है।; यह घटना विशेष रूप से अनग्राउंडेड या आइसोलेटेड न्यूट्रल सिस्टम के लिए है।; ट्रांजिएंट की गंभीरता सिस्टम कैपेसिटेंस और रिस्ट्राइकिंग की दर पर निर्भर करती है।; आर्क सप्रेसिंग कॉइल्स (पीटरसन कॉइल्स) का उपयोग कैपेसिटिव फॉल्ट करंट को बेअसर करके इन प्रभावों को कम करने के लिए किया जाता है।

Advantages: अनग्राउंडेड सिस्टम में इन्सुलेशन विफलता के लिए विशिष्ट जोखिम कारक की पहचान करता है।; न्यूट्रल ग्राउंडिंग रिएक्टरों की आवश्यकता को स्पष्ट करता है।

Disadvantages: यदि नियंत्रित न किया जाए तो विनाशकारी इन्सुलेशन ब्रेकडाउन हो सकता है।; मानक ओवरकरंट सुरक्षा का उपयोग करके पता लगाना कठिन है।

Applications: पावर सिस्टम इन्सुलेशन समन्वय।; मध्यम वोल्टेज वितरण नेटवर्क के लिए न्यूट्रल ग्राउंडिंग डिज़ाइन।

Additional Info: ऐतिहासिक रूप से पुराने अनग्राउंडेड डेल्टा सिस्टम में आर्किंग ग्राउंड आम थे।. आधुनिक सिस्टम फेज़-टू-ग्राउंड वोल्टेज को नियंत्रण में रखने के लिए रेजिस्टेंस या इम्पीडेंस ग्राउंडिंग का उपयोग करते हैं।. विकल्प D ($\sqrt{3}$ गुना) सॉलिड (नॉन-आर्किंग) फॉल्ट के दौरान स्थिर-अवस्था वोल्टेज शिफ्ट का प्रतिनिधित्व करता है, न कि आर्किंग ट्रांजिएंट का।

Answer: C सही है — आर्किंग ग्राउंड स्थितियाँ सिस्टम कैपेसिटेंस की रुक-रुक कर चार्जिंग का कारण बनती हैं, जिसके परिणामस्वरूप ट्रांजिएंट वोल्टेज सर्ज सामान्य फेज़ वोल्टेज के 5 से 6 गुना तक पहुँच जाते हैं।

Exam Tip: सॉलिड ग्राउंड फॉल्ट ($\sqrt{3}V_{ph}$ वृद्धि) और आर्किंग ग्राउंड फॉल्ट (5-6 $V_{ph}$ सर्ज) के बीच हमेशा अंतर करें; बाद वाला एक गतिशील ट्रांजिएंट घटना है।

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Option A: सामान्य मान का 20 गुना

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Option B: सामान्य मान का 15 गुना

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Option D: सामान्य मान का $\sqrt{3}$ गुना

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