एक पृथक (isolated) न्यूट्रल सिस्टम में, जब सिंगल लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट होता है

Question

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B: स्वस्थ चरणों (healthy phases) में वोल्टेज पूर्ण लाइन मान तक बढ़ जाता है जिससे इंसुलेटर ब्रेकडाउन हो जाता है

Explanation & Concepts:
एक पृथक (अनग्राउंडेड) न्यूट्रल सिस्टम में, सिंगल लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट न्यूट्रल विभव को शून्य से फेज वोल्टेज तक स्थानांतरित कर देता है, जिससे अत्यधिक वोल्टेज तनाव और चार्जिंग करंट उत्पन्न होता है। यह कॉन्फ़िगरेशन अनुनाद (resonance) और आर्किंग घटनाओं के प्रति संवेदनशील है जो इंसुलेशन को नुकसान पहुंचा सकते हैं।

Working Principle: जब कोई फेज (जैसे, R-फेज) ग्राउंड को छूता है, तो उसका विभव शून्य हो जाता है। स्वस्थ चरणों (Y और B) में ग्राउंड के सापेक्ष वोल्टेज में वृद्धि होती है, जो फेज वोल्टेज $V_{ph}$ से बढ़कर लाइन वोल्टेज $V_{L} = \sqrt{3}V_{ph}$ हो जाता है। साथ ही, स्वस्थ चरणों से बहने वाला कैपेसिटिव करंट $I_c$ परिमाण में $\sqrt{3}$ गुना बढ़ जाता है, और फॉल्ट पॉइंट से बहने वाला कुल अवशिष्ट करंट (residual current) $3I_c$ हो जाता है क्योंकि यह स्वस्थ चरणों में चार्जिंग करंट का वेक्टर योग होता है। लाइन कैपेसिटेंस के बार-बार चार्ज/डिस्चार्ज होने के कारण फॉल्ट पॉइंट पर रुक-रुक कर आर्किंग होती है, जिससे उच्च-आवृत्ति ट्रांसिएंट्स उत्पन्न होते हैं।

Key Formulas: $V_{healthy} = \sqrt{3}V_{phase}$ — स्वस्थ फेज वोल्टेज में वृद्धि; $I_{fault} = 3I_{charging}$ — फॉल्ट पथ में कैपेसिटिव करंट का आवर्धन

Key Points: न्यूट्रल पॉइंट विभव अब शून्य पर क्लैंप नहीं रहता है।; स्वस्थ फेज ग्राउंड के सापेक्ष पूर्ण लाइन-टू-लाइन वोल्टेज तक बढ़ जाते हैं।; स्वस्थ चरणों में कैपेसिटिव चार्जिंग करंट $\sqrt{3}$ गुना बढ़ जाता है।; स्थायी आर्किंग ग्राउंड उच्च-आवृत्ति वोल्टेज दोलन (आर्किंग ग्राउंड घटना) का कारण बनता है।

Advantages: सिंगल लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट के दौरान सेवा की निरंतरता।; प्रारंभ में फॉल्ट करंट का कम परिमाण।

Disadvantages: ओवरवॉल्टेज के कारण इंसुलेशन ब्रेकडाउन का उच्च जोखिम।; कम करंट के कारण फॉल्ट का पता लगाने में कठिनाई।; आर्किंग ग्राउंड ट्रांसिएंट्स से उपकरणों के नष्ट होने का जोखिम।

Applications: छोटी क्षमता वाले वितरण नेटवर्क।; ऐसे सिस्टम जहां आपूर्ति की निरंतरता महत्वपूर्ण है और संवेदनशीलता कम है।

Additional Info: आर्किंग ग्राउंड इसलिए होता है क्योंकि फॉल्ट करंट कैपेसिटिव होता है और प्रति चक्र दो बार शून्य से गुजरता है; यदि आर्क प्रभावी ढंग से समाप्त नहीं होता है, तो सिस्टम गंभीर ट्रांसिएंट ओवरवॉल्टेज से गुजरता है।. विकल्प B सही है क्योंकि स्वस्थ फेज वोल्टेज बढ़कर लाइन वोल्टेज हो जाता है, जो सामान्य फेज वोल्टेज का $\sqrt{3} \approx 1.732$ गुना होता है।

Answer: D सही है — सिंगल लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट के तहत एक पृथक सिस्टम स्वस्थ चरणों पर ओवरवॉल्टेज, प्रवर्धित कैपेसिटिव फॉल्ट करंट और बार-बार होने वाली आर्किंग ग्राउंड ट्रांसिएंट्स से ग्रस्त होता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि अनग्राउंडेड सिस्टम में, फॉल्ट करंट पूरी तरह से कैपेसिटिव होता है और वोल्टेज से $90^\circ$ आगे रहता है, जो इसे ग्राउंडेड सिस्टम से अलग करता है जहाँ फॉल्ट करंट इंडक्टिव/रेसिस्टिव होता है।

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Option A: स्थायी आर्किंग ग्राउंड विकसित होगा

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Option C: फॉल्टी चरण में कैपेसिटिव करंट अपने सामान्य मान से तीन गुना बढ़ जाता है

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Option D: उपरोक्त सभी

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