एक पावर सिस्टम में फॉल्ट के दौरान न्यूट्रल के साथ गंभीर ओवर-वोल्टेज उत्पन्न होते हैं

Question

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B: आइसोलेटेड (Isolated)

Explanation & Concepts:
एक आइसोलेटेड (अनग्राउंडेड) न्यूट्रल सिस्टम में, अर्थ फॉल्ट के कारण स्वस्थ फेजों (healthy phases) का वोल्टेज ग्राउंड के सापेक्ष लाइन-टू-लाइन वोल्टेज स्तर तक बढ़ जाता है। 'आर्किंग ग्राउंड' के रूप में जानी जाने वाली यह घटना, फॉल्ट आर्क के माध्यम से लाइन कैपेसिटेंस के बार-बार चार्ज और डिस्चार्ज होने के कारण गंभीर ओवर-वोल्टेज की ओर ले जाती है।

Working Principle: जब एक आइसोलेटेड सिस्टम में सिंगल-लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट होता है, तो स्वस्थ फेजों की ग्राउंड के प्रति कैपेसिटेंस फेज वोल्टेज $V_{ph}$ के बजाय पूर्ण लाइन-टू-लाइन वोल्टेज $V_{LL}$ तक चार्ज हो जाती है। फॉल्ट करंट पूरी तरह से कैपेसिटिव होता है और वोल्टेज से $90^\circ$ आगे रहता है। जैसे ही आर्क बुझता है और फिर से प्रज्वलित (restrike) होता है, विभव (potential) दोलन करता है, जिससे उच्च आवृत्ति वाले क्षणिक वोल्टेज (transients) उत्पन्न होते हैं जो रेटेड वोल्टेज से कई गुना अधिक हो सकते हैं, जिससे इंसुलेशन पर तनाव पड़ता है।

Key Formulas: $V_{fault} = \sqrt{3} V_{ph}$ — SLG फॉल्ट के दौरान फेज वोल्टेज में वृद्धि; $I_c = 3\omega C V_{ph}$ — आइसोलेटेड सिस्टम में कुल कैपेसिटिव फॉल्ट करंट

Key Points: आइसोलेटेड न्यूट्रल सिस्टम 'आर्किंग ग्राउंड' ट्रांजिएंट्स से ग्रस्त होते हैं।; फॉल्ट करंट प्रकृति में विशेष रूप से कैपेसिटिव होता है।; स्वस्थ फेज का वोल्टेज सामान्य फेज वोल्टेज का $1.732$ गुना बढ़ जाता है।; ग्राउंडेड सिस्टम की तुलना में उच्च इंसुलेशन स्तर की आवश्यकता होती है।

Advantages: सिंगल-लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट के दौरान सिस्टम परिचालन में रहता है।; ब्रेकरों द्वारा तुरंत किसी बड़े फॉल्ट करंट को काटने की आवश्यकता नहीं होती।

Disadvantages: फॉल्ट के दौरान ओवर-वोल्टेज का उच्च परिमाण।; विनाशकारी आर्किंग और इंसुलेशन विफलता की संभावना।; उच्च-प्रतिबाधा (high-impedance) वाले अर्थ फॉल्ट का पता लगाना और उनका स्थान ज्ञात करना कठिन है।

Applications: छोटे वितरण नेटवर्क जहां सेवा की निरंतरता महत्वपूर्ण है।; सीमित भौगोलिक विस्तार वाले औद्योगिक सिस्टम।

Additional Info: प्रारंभिक पावर सिस्टम विकास में आर्किंग ग्राउंड एक प्रमुख डिज़ाइन चिंता थी।. न्यूट्रल ग्राउंडिंग (जैसे, पीटरसन कॉइल) का उपयोग अक्सर कैपेसिटिव करंट को बेअसर करके इन प्रभावों को कम करने के लिए किया जाता है।

Answer: B सही है — आइसोलेटेड न्यूट्रल सिस्टम अर्थ फॉल्ट के दौरान उच्च-आवृत्ति वोल्टेज ट्रांजिएंट्स और आर्किंग ग्राउंड के लिए प्रवण होते हैं।

Exam Tip: यदि कोई MCQ 'आर्किंग ग्राउंड्स' का उल्लेख करता है, तो इसे हमेशा अनग्राउंडेड/आइसोलेटेड सिस्टम से जोड़ें; यदि यह 'रेजोनेंट ग्राउंडिंग' का उल्लेख करता है, तो इसे पीटरसन कॉइल से जोड़ें।

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Option A: ठोस रूप से अर्थेड (Solidly earthed)

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Option C: इंडक्टिव कॉइल के माध्यम से अर्थेड

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Option D: कम प्रतिरोध के माध्यम से अर्थेड

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