केबलों की ग्रेडिंग

Question

केबलों की ग्रेडिंग

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The correct answer is A: इंसुलेशन लागत को कम करता है और करंट रेटिंग को बढ़ाता है. केबलों की ग्रेडिंग विभिन्न डाइलेक्ट्रिक सामग्रियों या इंटर-शीथ का उपयोग करके केबल इंसुलेशन के भीतर एक समान इलेक्ट्रोस्टैटिक तनाव वितरण प्राप्त करने की प्रक्रिया है। यह सुनिश्चित करता है कि इंसुलेशन का उपयोग इष्टतम रूप से किया जाए, जिससे आवश्यक डाइलेक्ट्रिक सामग्री की कुल मात्रा कम हो जाए और उच्च विद्युत संचरण क्षमता की अनुमति मिले।

Step-by-Step Solution & Concepts:
केबलों की ग्रेडिंग विभिन्न डाइलेक्ट्रिक सामग्रियों या इंटर-शीथ का उपयोग करके केबल इंसुलेशन के भीतर एक समान इलेक्ट्रोस्टैटिक तनाव वितरण प्राप्त करने की प्रक्रिया है। यह सुनिश्चित करता है कि इंसुलेशन का उपयोग इष्टतम रूप से किया जाए, जिससे आवश्यक डाइलेक्ट्रिक सामग्री की कुल मात्रा कम हो जाए और उच्च विद्युत संचरण क्षमता की अनुमति मिले।

Working Principle: एक सिंगल-डाइलेक्ट्रिक केबल में, विद्युत तनाव कंडक्टर की सतह पर अधिकतम ($g_{max} \propto \frac{1}{r}$) और शीथ पर न्यूनतम होता है। ग्रेडिंग का उद्देश्य पारगम्यता (कैपेसिटेंस ग्रेडिंग) को समायोजित करके या कंडक्टिंग इंटर-शीथ का उपयोग करके इंसुलेशन परतों में विभव प्रवणता (potential gradient) को स्थिर रखना है। तनाव को अधिक समान बनाकर, एक निश्चित ऑपरेटिंग वोल्टेज के लिए इंसुलेशन की मोटाई को कम किया जा सकता है, जो थर्मल अपव्यय में सुधार करता है और इस प्रकार करंट वहन क्षमता को बढ़ाता है।

Key Formulas: $g_{max} = \frac{V}{r \ln(R/r)}$ — कंडक्टर सतह पर अधिकतम तनाव; $g_r = \frac{1}{\epsilon r} 	imes 	ext{constant}$ — कैपेसिटेंस ग्रेडिंग में समान तनाव के लिए शर्त

Key Points: ग्रेडिंग डाइलेक्ट्रिक तनाव को इंसुलेशन परतों में समान बनाती है।; यह उच्च वोल्टेज केबलों के लिए पतले इंसुलेशन के उपयोग की अनुमति देता है।; कैपेसिटेंस ग्रेडिंग विभिन्न पारगम्यता (\epsilon) वाली सामग्रियों की परतों का उपयोग करती है।; इंटर-शीथ ग्रेडिंग कंडक्टर और शीथ के बीच विभव को विभाजित करने के लिए धातु की परतों का उपयोग करती है।

Advantages: इंसुलेशन सामग्रियों का आर्थिक उपयोग; केबल के आयामों और वजन में कमी; बेहतर थर्मल डिज़ाइन के कारण करंट वहन क्षमता में वृद्धि

Disadvantages: निर्माण में जटिलता में वृद्धि; परतों के बीच डाइलेक्ट्रिक नुकसान में अंतर की संभावना; समय के साथ सुसंगत इंसुलेशन गुणों को बनाए रखने में कठिनाई

Applications: हाई-वोल्टेज (HV) भूमिगत ट्रांसमिशन लाइनें; एक्स्ट्रा-हाई वोल्टेज (EHV) केबल सिस्टम

Additional Info: अधिकतम तनाव $g_{max}$ कंडक्टर सतह पर होता है क्योंकि वहां फ्लक्स घनत्व सबसे अधिक होता है।. विकल्प B गलत है क्योंकि ग्रेडिंग वास्तव में बेहतर थर्मल प्रदर्शन की अनुमति देती है, जो सुरक्षित करंट रेटिंग को बढ़ाती है (न कि घटाती है)।

Answer: A सही है — ग्रेडिंग इंसुलेटिंग सामग्री के उपयोग को अनुकूलित करती है, विनिर्माण लागत को कम करती है और साथ ही समान विद्युत तनाव बनाए रखकर करंट क्षमता को बढ़ाती है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि केबल डिज़ाइन में, विद्युत तनाव और थर्मल बाधाएं अधिकतम करंट रेटिंग के लिए दो प्राथमिक सीमित कारक हैं।

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Option B: इंस्टॉलेशन लागत को कम करता है लेकिन करंट रेटिंग को घटाता है

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Option C: दोनों को बढ़ाता है

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Option D: उपरोक्त में से कोई नहीं

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