केबलों में इंटर-शीथ (Inter sheath) का उपयोग किया जाता है

Question

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The correct answer is A: उचित तनाव वितरण (stress distribution) प्रदान करने के लिए. इंटर-शीथ धातु की परतें होती हैं जिन्हें उच्च-वोल्टेज भूमिगत केबलों के इंसुलेशन के भीतर डाला जाता है। इनका उपयोग कुल विभव प्रवणता (potential gradient) को विभाजित करके इंसुलेशन परत में परावैद्युत तनाव वितरण (dielectric stress distribution) को बेहतर बनाने के लिए किया जाता है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
इंटर-शीथ धातु की परतें होती हैं जिन्हें उच्च-वोल्टेज भूमिगत केबलों के इंसुलेशन के भीतर डाला जाता है। इनका उपयोग कुल विभव प्रवणता (potential gradient) को विभाजित करके इंसुलेशन परत में परावैद्युत तनाव वितरण (dielectric stress distribution) को बेहतर बनाने के लिए किया जाता है।

Working Principle: एक सिंगल-कोर केबल में, विद्युत तनाव कंडक्टर की सतह पर अधिकतम होता है और जैसे-जैसे हम शीथ की ओर बढ़ते हैं, यह कम होता जाता है। मध्यवर्ती त्रिज्याओं पर धात्विक इंटर-शीथ रखकर और उन्हें विशिष्ट विभव पर बनाए रखकर, केबल कैपेसिटर के श्रेणी संयोजन (series combination) की तरह व्यवहार करता है। यह विभव प्रवणता को अधिक समान होने के लिए मजबूर करता है, जिससे कंडक्टर के पास के इंसुलेशन पर अत्यधिक तनाव पड़ने से बचा जा सकता है।

Key Formulas: $g_{max} = \frac{V}{r \ln(\frac{R}{r})}$ — कंडक्टर की सतह पर विद्युत तनाव; $g_x = \frac{V}{x \ln(\frac{R}{r})}$ — केंद्र से x दूरी पर विद्युत तनाव

Key Points: इंटर-शीथ एक निश्चित वोल्टेज रेटिंग के लिए पतली इंसुलेशन परतों के उपयोग की अनुमति देते हैं।; समान तनाव सुनिश्चित करने के लिए इंटर-शीथ को उनकी त्रिज्या के समानुपाती विभव पर बनाए रखा जाता है।; इनका उपयोग मुख्य रूप से एक्स्ट्रा-हाई वोल्टेज (EHV) केबलों में किया जाता है।; ये परावैद्युत डिजाइन को अधिक किफायती बनाते हैं लेकिन केबल निर्माण की जटिलता को बढ़ाते हैं।

Advantages: समान तनाव वितरण इंसुलेशन टूटने के जोखिम को कम करता है।; परावैद्युत सामग्री की कुल मोटाई को कम करने की अनुमति देता है।

Disadvantages: जटिल केबल निर्माण और हैंडलिंग।; चार्जिंग करंट के कारण मध्यवर्ती विभव बनाए रखने में कठिनाई।; अतिरिक्त परतों के कारण लागत और केबल विफलता की संभावना बढ़ जाती है।

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

Additional Info: सही मध्यवर्ती विभव बनाए रखने में कठिनाई और चार्जिंग करंट के जोखिमों के कारण, इंटर-शीथ का उपयोग आधुनिक HV केबल डिजाइनों में शायद ही कभी किया जाता है, जो ग्रेडेड इंसुलेशन या सिंथेटिक सामग्री का पक्ष लेते हैं।. विकल्प B (तनाव को कम करना) आंशिक रूप से सही है लेकिन 'उचित तनाव वितरण' की तुलना में कम सटीक है क्योंकि लक्ष्य केवल कुल परिमाण को कम करने के बजाय प्रवणता का प्रबंधन करना है।

Answer: A सही है — इंटर-शीथ का उपयोग विशेष रूप से केबल इंसुलेशन में एक समान परावैद्युत तनाव वितरण प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि केबल ग्रेडिंग (कैपेसिटेंस या इंटर-शीथ) को $g_{max}$ को $g_{min}$ के करीब लाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसका उद्देश्य इंसुलेशन सामग्री का अधिक कुशलता से उपयोग करना है।

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Option B: तनाव को कम करने के लिए

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Option C: घटिया इंसुलेशन का उपयोग करने के लिए

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Option D: धारा और वोल्टेज सर्ज (surges) से सुरक्षा प्रदान करने के लिए

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