आइसोलेटेड न्यूट्रल सिस्टम (Isolated neutral system) की क्या हानि है?

Question

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D: उपरोक्त सभी

Explanation & Concepts:
एक आइसोलेटेड न्यूट्रल सिस्टम (बिना ग्राउंड वाला सिस्टम) सिंगल लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट के दौरान कई स्थिरता और सुरक्षा समस्याओं से ग्रस्त होता है। चूँकि फॉल्ट करंट के लिए कोई कम-प्रतिबाधा (low-impedance) वाला रिटर्न पथ नहीं होता है, इसलिए सिस्टम वोल्टेज अस्थिरता और आर्किंग घटनाएँ प्रदर्शित करता है, और सुरक्षात्मक रिले (protective relays) के लिए विशिष्ट फॉल्ट स्थानों का पता लगाना अत्यंत कठिन हो जाता है।

Working Principle: एक अनग्राउंडेड सिस्टम में, ग्राउंड फॉल्ट के कारण स्वस्थ फेज (healthy phases) जमीन के सापेक्ष पूर्ण लाइन-टू-लाइन वोल्टेज तक बढ़ जाते हैं। सिस्टम की वितरित कैपेसिटेंस (distributed capacitance) के माध्यम से प्रवाहित होने वाला चार्जिंग करंट मानक ओवरकरंट रिले को संचालित करने के लिए अपर्याप्त हो सकता है, लेकिन यदि इन्सुलेशन दोषपूर्ण है, तो यह 'आर्किंग ग्राउंड्स' को बनाए रखने के लिए पर्याप्त हो सकता है। यह उच्च-आवृत्ति वोल्टेज दोलन और सिस्टम इन्सुलेशन पर तनाव का कारण बनता है।

Key Formulas: $V_{ph} = \frac{V_L}{\sqrt{3}}$ — सामान्य फेज वोल्टेज; $I_c = 3 \cdot \omega \cdot C \cdot V_{ph}$ — ग्राउंड फॉल्ट के दौरान चार्जिंग करंट

Key Points: आइसोलेटेड सिस्टम में, ग्राउंड फॉल्ट के दौरान फेज-टू-ग्राउंड वोल्टेज पूर्ण लाइन वोल्टेज तक पहुँच सकता है।; आर्किंग ग्राउंड तब होते हैं जब कैपेसिटेंस के माध्यम से रुक-रुक कर होने वाला आर्क लाइन को चार्ज और डिस्चार्ज करता है, जिससे ओवरवोल्टेज ट्रांजिएंट पैदा होते हैं।; सुरक्षात्मक रिलेइंग कठिन है क्योंकि फॉल्ट करंट भौतिक ग्राउंड कनेक्शन के बजाय सिस्टम कैपेसिटेंस द्वारा सीमित होता है।

Advantages: पहले लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट के दौरान सेवा की निरंतरता; कम प्रारंभिक स्थापना लागत (कोई ग्राउंडिंग उपकरण नहीं)

Disadvantages: उच्च ट्रांजिएंट ओवरवोल्टेज; आर्किंग ग्राउंड का जोखिम; फॉल्ट लोकलाइजेशन (स्थान निर्धारण) में कठिनाई; डबल-ग्राउंड फॉल्ट का जोखिम जिससे फेज-टू-फेज शॉर्ट सर्किट हो सकता है

Applications: छोटे औद्योगिक लो-वोल्टेज नेटवर्क; खनन और विशेष भूमिगत प्रतिष्ठान

Additional Info: वोल्टेज दोलन से तात्पर्य लाइन कैपेसिटेंस के चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के कारण होने वाले ट्रांजिएंट रिकवरी वोल्टेज सर्ज से है।. कठिन अर्थ फॉल्ट रिलेइंग इसलिए होती है क्योंकि ग्राउंड फॉल्ट करंट बहुत कम होता है और इसमें सेंसर के लिए समर्पित रिटर्न पथ का अभाव होता है।. स्थायी आर्किंग ग्राउंड आर्क के बार-बार रिस्ट्राइकिंग (restriking) के कारण गंभीर इन्सुलेशन टूटने का कारण बनता है।

Answer: D सही है — सूचीबद्ध सभी घटनाएँ (वोल्टेज दोलन, कठिन रिलेइंग, और आर्किंग ग्राउंड) आइसोलेटेड न्यूट्रल के साथ पावर सिस्टम संचालित करने की अंतर्निहित कमियाँ हैं।

Exam Tip: याद रखें कि हालांकि आइसोलेटेड सिस्टम आपूर्ति की निरंतरता प्रदान करते हैं, लेकिन ग्राउंड फॉल्ट के दौरान होने वाले $1.732 	imes$ ओवरवोल्टेज को सहन करने के लिए आवश्यक इन्सुलेशन लागत के कारण हाई-वोल्टेज ट्रांसमिशन में इनका उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।

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Option A: वोल्टेज दोलन (Voltage oscillation)

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Option B: अर्थ फॉल्ट रिलेइंग में कठिनाई

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Option C: स्थायी आर्किंग ग्राउंड (Persistent arcing ground)

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