पावर सिस्टम में लाइन और अर्थ के बीच जुड़ा लाइटनिंग अरेस्टर

Question

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The correct answer is A: टर्मिनल उपकरणों को ट्रैवलिंग सर्ज से बचाता है. एक लाइटनिंग अरेस्टर (सर्ज डाइवर्टर) एक सुरक्षात्मक उपकरण है जिसे टर्मिनल उपकरणों के समानांतर जोड़ा जाता है। यह उच्च-वोल्टेज ट्रांजिएंट के दौरान जमीन तक एक कम-प्रतिबाधा (low-impedance) पथ के रूप में कार्य करता है, जो सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज को बनाए रखते हुए सर्ज करंट को सुरक्षित रूप से हटा देता है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
एक लाइटनिंग अरेस्टर (सर्ज डाइवर्टर) एक सुरक्षात्मक उपकरण है जिसे टर्मिनल उपकरणों के समानांतर जोड़ा जाता है। यह उच्च-वोल्टेज ट्रांजिएंट के दौरान जमीन तक एक कम-प्रतिबाधा (low-impedance) पथ के रूप में कार्य करता है, जो सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज को बनाए रखते हुए सर्ज करंट को सुरक्षित रूप से हटा देता है।

Working Principle: जब एक ट्रैवलिंग सर्ज वोल्टेज अरेस्टर के ब्रेकडाउन वोल्टेज से अधिक हो जाता है, तो उपकरण एक कंडक्टिंग अवस्था में आ जाता है। नॉन-लीनियर रेसिस्टर (अक्सर सिलिकॉन कार्बाइड या जिंक ऑक्साइड से बना होता है) पृथ्वी तक कम-प्रतिबाधा वाला रास्ता प्रदान करता है। यह उपकरणों के पार अवशिष्ट वोल्टेज (residual voltage) को उनके बेसिक इंसुलेशन लेवल (BIL) से नीचे के मान तक सीमित करता है, जिससे डाइइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन को रोका जा सकता है।

Key Formulas: $V_{residual}; $i(t) = \frac{v(t) - V_{res}}{Z_s}$ — डिस्चार्ज के दौरान अरेस्टर के माध्यम से बहने वाले सर्ज करंट की गणना।

Key Points: लाइटनिंग अरेस्टर को उस उपकरण के समानांतर जोड़ा जाता है जिसकी सुरक्षा करनी होती है।; वे सर्ज ऊर्जा को जमीन में डिस्चार्ज करके काम करते हैं।; उपकरण में नॉन-लीनियर $V-I$ विशेषता होनी चाहिए ताकि वह पावर-फ्रीक्वेंसी वोल्टेज पर वापस ओपन सर्किट हो सके।; जिंक ऑक्साइड (ZnO) अरेस्टर आधुनिक प्रकार हैं जो श्रृंखला स्पार्क गैप के बिना बेहतर डिस्चार्ज क्षमता प्रदान करते हैं।

Advantages: महंगे इंसुलेशन को उच्च-वोल्टेज तनाव से बचाता है।; सर्ज डिस्चार्ज के बाद स्वतः ठीक (self-restoring) हो जाता है।; खड़ी तरंगों (steep-front waves) के प्रति तीव्र प्रतिक्रिया समय।

Disadvantages: ग्राउंड कनेक्शन की अखंडता के रखरखाव की आवश्यकता होती है।; यदि डिस्चार्ज क्षमता अत्यधिक सर्ज से अधिक हो जाए तो विफलता की संभावना।

Applications: पावर ट्रांसफार्मर और स्विचगियर।; ट्रांसमिशन लाइन टर्मिनल।; घूमने वाली मशीनें और केबल एंट्री।

Additional Info: विकल्प B गलत है क्योंकि लाइटनिंग रॉड (एयर टर्मिनल) सीधे बिजली गिरने को संभालती है, जबकि अरेस्टर स्ट्रोक या स्विचिंग के कारण होने वाले ट्रैवलिंग सर्ज का प्रबंधन करता है।. विकल्प C शंट कैपेसिटर या डैम्पिंग सर्किट को संदर्भित करता है, अरेस्टर को नहीं।. विकल्प D एक ओपन-सर्किट लाइन का वर्णन करता है, जो दमन (suppression) के बजाय तरंगों के दोगुना होने का कारण बनता है।

Answer: A सही है — लाइटनिंग अरेस्टर एक वोल्टेज-संवेदनशील स्विच के रूप में कार्य करता है जो संवेदनशील विद्युत उपकरण के इंसुलेशन की सुरक्षा के लिए खतरनाक ट्रैवलिंग सर्ज को जमीन की ओर मोड़ देता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें: लाइटनिंग अरेस्टर समानांतर (शंट) में जुड़े होते हैं, जबकि फ्यूज श्रृंखला में जुड़े होते हैं।

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Option B: टर्मिनल उपकरणों को सीधी आकाशीय बिजली (lightning stroke) से बचाता है

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Option C: लाइन में उच्च-आवृत्ति वाले दोलनों को दबाता है

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Option D: इसकी ओर आने वाली ट्रैवलिंग तरंगों को वापस परावर्तित करता है

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