तीन-कोर एक्स्ट्रा हाई वोल्टेज केबल में, प्रत्येक कोर इन्सुलेशन के चारों ओर एक धात्विक स्क्रीन प्रदान की जाती ह

Question

तीन-कोर एक्स्ट्रा हाई वोल्टेज केबल में, प्रत्येक कोर इन्सुलेशन के चारों ओर एक धात्विक स्क्रीन प्रदान की जाती है ताकि

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The correct answer is C: रेडियल (त्रिज्यीय) विद्युत प्रतिबल प्राप्त किया जा सके. हाई-वोल्टेज केबल में, कंडक्टर और म्यान (sheath) के बीच विभव वितरण गैर-समान होता है, जिससे स्पर्शरेखीय (tangential) विद्युत प्रतिबल उत्पन्न होते हैं जो इन्सुलेशन को खराब कर सकते हैं। प्रत्येक कोर के चारों ओर एक धात्विक स्क्रीन लगाकर, केबल विद्युत क्षेत्र को पूरी तरह से रेडियल होने के लिए बाध्य करती है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि इन्सुलेशन पर समान रूप से प्रतिबल पड़ता है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
हाई-वोल्टेज केबल में, कंडक्टर और म्यान (sheath) के बीच विभव वितरण गैर-समान होता है, जिससे स्पर्शरेखीय (tangential) विद्युत प्रतिबल उत्पन्न होते हैं जो इन्सुलेशन को खराब कर सकते हैं। प्रत्येक कोर के चारों ओर एक धात्विक स्क्रीन लगाकर, केबल विद्युत क्षेत्र को पूरी तरह से रेडियल होने के लिए बाध्य करती है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि इन्सुलेशन पर समान रूप से प्रतिबल पड़ता है।

Working Principle: धात्विक स्क्रीन के बिना, तीन-कोर केबल की ज्यामितीय संरचना के कारण विद्युत क्षेत्र रेखाओं में रेडियल और स्पर्शरेखीय दोनों घटक होते हैं। धात्विक स्क्रीन लगाने से प्रत्येक कोर एक एकल-कोर केबल की तरह कार्य करता है जिसमें एक संकेंद्रित म्यान होती है, जो प्रभावी रूप से स्पर्शरेखीय घटकों को समाप्त कर देती है और विद्युत प्रतिबल को रेडियल दिशा ($E_r = \frac{V}{r \ln(R/r)}$) तक सीमित कर देती है।

Key Formulas: $E_r = \frac{V}{x \ln(R/r)}$ — कंडक्टर के केंद्र से x दूरी पर रेडियल विद्युत प्रतिबल; $g_{max} = \frac{V}{r \ln(R/r)}$ — अधिकतम प्रतिबल जो कंडक्टर की सतह पर होता है

Key Points: 11 kV से अधिक रेटिंग वाली केबलों के लिए ढांकता हुआ प्रतिबल (dielectric stress) को प्रबंधित करने हेतु धात्विक स्क्रीन अनिवार्य हैं।; स्क्रीन स्पर्शरेखीय प्रतिबलों के गठन को रोकता है जो सतह पर ट्रैकिंग या आंशिक डिस्चार्ज का कारण बन सकते हैं।; यह कोर इन्सुलेशन के चारों ओर एक समान समविभव सतह बनाए रखता है।

Advantages: आंतरिक आयनीकरण और इन्सुलेशन क्षरण को रोकता है; चार्जिंग धाराओं के लिए एक मार्ग प्रदान करता है; विभव का समान वितरण सुनिश्चित करता है

Disadvantages: केबल के कुल व्यास और लागत को बढ़ाता है; प्रेरित धाराओं के कारण स्क्रीन हानि को पेश करता है

Applications: एक्स्ट्रा हाई वोल्टेज (EHV) भूमिगत विद्युत संचरण; सबमरीन (समुद्र के नीचे) पावर केबल; हाई-वोल्टेज वितरण नेटवर्क

Additional Info: विकल्प A: ऊष्मा का प्रसार मुख्य रूप से बेडिंग और सर्विंग परतों द्वारा संभाला जाता है, न कि धात्विक स्क्रीन द्वारा।. विकल्प B: यांत्रिक मजबूती स्टील वायर/टेप आर्मर द्वारा प्रदान की जाती है, न कि पतली धात्विक स्क्रीन द्वारा।. विकल्प D: अनुदैर्ध्य (लंबवत) प्रतिबल वास्तव में वही है जिसे स्क्रीन द्वारा समाप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, न कि प्राप्त करने के लिए।

Answer: C सही है — धात्विक स्क्रीन विद्युत क्षेत्र रेखाओं को पूरी तरह से रेडियल होने के लिए मजबूर करती है, जो केबल इन्सुलेशन के भीतर हानिकारक स्पर्शरेखीय विद्युत प्रतिबलों के विकास को रोकती है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि केबलों में धात्विक स्क्रीन विद्युत क्षेत्र की ज्यामिति को नियंत्रित करने के बारे में होती हैं; यांत्रिक सुरक्षा के लिए, 'आर्मरिंग' देखें।

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Option A: ऊष्मा के प्रसार को सुगम बनाया जा सके

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Option B: यांत्रिक मजबूती प्रदान की जा सके

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Option D: अनुदैर्ध्य (लंबवत) विद्युत प्रतिबल प्राप्त किया जा सके

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