तड़ित चालक (Lightning arresters) का उपयोग किसके विरुद्ध सुरक्षा के लिए किया जाता है?

Question

Accepted Answer

A: सीधी बिजली (Direct lightning)

Explanation & Concepts:
तड़ित चालक (या सर्ज अरेस्टर) एक सुरक्षा उपकरण है जिसका उपयोग विद्युत प्रणालियों में उच्च-वोल्टेज सर्ज (विशेष रूप से सीधी बिजली गिरने या स्विचिंग ट्रांजिएंट्स के कारण) से उपकरणों के इन्सुलेशन को नुकसान से बचाने के लिए किया जाता है। यह संचालन के दौरान सामान्य सिस्टम वोल्टेज को बनाए रखते हुए अतिरिक्त सर्ज ऊर्जा के लिए जमीन (ग्राउंड) तक कम-प्रतिबाधा (low-impedance) वाला पथ प्रदान करके कार्य करता है।

Working Principle: अरेस्टर एक गैर-रेखीय (non-linear) प्रतिरोधक के रूप में कार्य करता है। सामान्य परिचालन स्थितियों में, अरेस्टर का प्रतिरोध बहुत अधिक होता है, जो प्रभावी रूप से एक ओपन सर्किट की तरह व्यवहार करता है। जब एक सर्ज वोल्टेज (बिजली गिरना) होता है, तो अरेस्टर का प्रतिरोध घटकर बहुत कम हो जाता है, जिससे सर्ज करंट सुरक्षित रूप से पृथ्वी में प्रवाहित हो जाता है। एक बार सर्ज समाप्त हो जाने के बाद, यह पावर-फ़्रीक्वेंसी फ़ॉलो करंट को रोकने के लिए अपनी उच्च-प्रतिरोध स्थिति में वापस आ जाता है।

Key Formulas: $V_{s} = I_{s} 	imes Z_{s}$ — सर्ज वोल्टेज, सर्ज करंट और सर्ज इम्पीडेंस के बीच संबंध; $I_{f} = \frac{V_{p}}{R_{a}}$ — डिस्चार्ज के दौरान फ़ॉलो करंट, जहाँ $R_{a}$ अरेस्टर का प्रतिरोध है

Key Points: तड़ित चालक को संरक्षित किए जाने वाले उपकरणों के साथ शंट (समांतर) में जोड़ा जाता है।; अरेस्टर का ब्रेकडाउन वोल्टेज उपकरण के बेसिक इंसुलेशन लेवल (BIL) से कम होना चाहिए।; आधुनिक अरेस्टर उत्कृष्ट गैर-रेखीय V-I विशेषताओं के लिए जिंक ऑक्साइड ($ZnO$) ब्लॉक का उपयोग करते हैं।; डिस्चार्ज पथ में न्यूनतम संभव इंडक्टेंस होना चाहिए ताकि उच्च इंडक्टिव वोल्टेज ड्रॉप ($V = L \frac{di}{dt}$) से बचा जा सके।

Advantages: महंगे पावर ट्रांसफार्मर और स्विचगियर की सुरक्षा करता है।; सर्ज घटनाओं के दौरान संचालन की उच्च गति।; सर्ज नष्ट होने के बाद स्वतः-पुनर्प्राप्ति (self-restoring)।

Disadvantages: ग्राउंड कनेक्शन के उच्च-गुणवत्ता वाले रखरखाव की आवश्यकता होती है।; लंबे समय तक रहने वाले ओवरवॉल्टेज को संभालने की सीमित क्षमता।

Applications: हाई वोल्टेज सबस्टेशन।; वितरण ट्रांसफार्मर सुरक्षा।; ट्रांसमिशन लाइन टर्मिनल उपकरण।

Additional Info: विकल्प B (अति वोल्टेज) एक सामान्य शब्द है; हालाँकि अरेस्टर ओवरवॉल्टेज से सुरक्षा करते हैं, 'सीधी बिजली' उच्च-ऊर्जा वाले झटकों के निपटान के लिए विशिष्ट प्राथमिक डिज़ाइन उद्देश्य है।. मानक तड़ित चालकों को उनकी डिस्चार्ज क्षमता और करंट रेटिंग के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है।

Answer: A सही है — तड़ित चालक विशेष रूप से सीधी बिजली गिरने या वायुमंडलीय डिस्चार्ज के परिणामस्वरूप होने वाले ट्रांजिएंट ओवरवॉल्टेज के लिए सुरक्षित डिस्चार्ज पथ प्रदान करने के लिए इंजीनियर किए गए हैं।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि अरेस्टर को उस उपकरण के जितना संभव हो सके करीब रखा जाना चाहिए जिसकी वह सुरक्षा करता है, ताकि लीड इंडक्टेंस को कम किया जा सके, अन्यथा उच्च-आवृत्ति सर्ज के दौरान सुरक्षा प्रभावशीलता कम हो जाएगी।

Answer

Option B: अति वोल्टेज (Over voltage)

Answer

Option C: अति धारा (Over current)

Answer

Option D: इनमें से कोई नहीं

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