पारेषण लाइनों (transmission lines) में खोखले चालकों (hollow conductors) का उपयोग क्यों किया जाता है?

Question

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C: कोरोना (corona) को कम करने के लिए

Explanation & Concepts:
अतिरिक्त उच्च वोल्टेज (EHV) पारेषण लाइनों में खोखले चालकों का उपयोग चालक के प्रभावी व्यास को बढ़ाने के लिए किया जाता है। त्रिज्या बढ़ाकर, चालक की सतह पर वोल्टेज प्रवणता (voltage gradient) कम हो जाती है, जो कोरोना डिस्चार्ज की घटना को काफी हद तक कम कर देती है।

Working Principle: कोरोना चालक की सतह पर उच्च विद्युत क्षेत्र तीव्रता के कारण आसपास की हवा के आयनीकरण की घटना है। महत्वपूर्ण विघटनकारी वोल्टेज (critical disruptive voltage) सीधे चालक की त्रिज्या के समानुपाती होता है। खोखले ढांचे का उपयोग करके, धातु के समान अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल के लिए सतह का क्षेत्रफल बढ़ जाता है, जिससे प्रभावी रूप से सतह की त्रिज्या बढ़ जाती है और विभव प्रवणता (E = V/r) कम हो जाती है, जिससे यह हवा की आयनीकरण सीमा से नीचे रहता है।

Key Formulas: $E_g = \frac{V}{r \ln(D/r)}$ — जहाँ $E_g$ चालक की सतह पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता है, $r$ त्रिज्या है, और $D$ उनके बीच की दूरी है।; $V_c = m_0 g_v r \ln(D/r)$ — जहाँ $V_c$ महत्वपूर्ण विघटनकारी वोल्टेज है और $g_v$ हवा की विघटनकारी क्षमता है।

Key Points: EHV (220kV से ऊपर) लाइनों के लिए खोखले चालकों को प्राथमिकता दी जाती है।; खोखले चालकों का उपयोग करने पर समान अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल वाले ठोस चालक के बराबर ही धारा ले जाने की क्षमता बनी रहती है।; कोरोना को कम करने से ऊर्जा हानि और रेडियो हस्तक्षेप को कम करने में मदद मिलती है।; कोरोना ओजोन और नाइट्रिक एसिड उत्पन्न करता है, जो चालक की सतह के रासायनिक क्षरण का कारण बन सकता है।

Advantages: कोरोना डिस्चार्ज हानि को कम करता है; रेडियो हस्तक्षेप और श्रव्य शोर को कम करता है; उच्च-वोल्टेज अनुप्रयोगों में सामग्री का बेहतर उपयोग

Disadvantages: समान व्यास वाले ठोस चालकों की तुलना में कम यांत्रिक शक्ति; जटिल निर्माण प्रक्रियाओं की आवश्यकता; उच्च स्थापना लागत

Applications: अतिरिक्त उच्च वोल्टेज (EHV) पारेषण लाइनें; सबस्टेशन बस-बार

Additional Info: कोरोना हानि बारिश, कोहरे या धूल जैसी मौसम की स्थिति पर भी अत्यधिक निर्भर करती है।. विकल्प A गलत है क्योंकि खोखले चालकों का उपयोग करने का प्राथमिक कारण वजन कम करना नहीं है, बल्कि विद्युत क्षेत्र की तीव्रता को प्रबंधित करने के लिए सतह का व्यास बढ़ाना है।. विकल्प B गलत है क्योंकि स्थिरता को मुख्य रूप से प्रतिघात (reactance) और सिस्टम उत्तेजना (excitation) को नियंत्रित करके प्रबंधित किया जाता है, न कि चालक के आकार से।

Answer: C सही है — खोखले चालक प्रभावी त्रिज्या को बढ़ाते हैं, जिससे सतह पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता कम हो जाती है और कोरोना प्रभाव कम हो जाता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें: कोई भी चीज़ जो चालक की प्रभावी त्रिज्या को बढ़ाती है (जैसे बंडल कंडक्टर या खोखले कंडक्टर) वह सतह के विद्युत क्षेत्र को कम कर देगी और बाद में कोरोना हानि को कम कर देगी।

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Option A: तांबे के वजन को कम करने के लिए

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Option B: स्थिरता (stability) में सुधार के लिए

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Option D: विद्युत पारेषण क्षमता बढ़ाने के लिए

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