पावर सिस्टम में बिजली की गिरती आकाशीय बिजली (Lightning arresters) का उपयोग विद्युत उपकरणों को किससे बचाने के ल

Question

पावर सिस्टम में बिजली की गिरती आकाशीय बिजली (Lightning arresters) का उपयोग विद्युत उपकरणों को किससे बचाने के लिए किया जाता है?

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The correct answer is C: पावर फ्रीक्वेंसी ओवर वोल्टेज. लाइटनिंग अरेस्टर सुरक्षात्मक उपकरण हैं जिन्हें असामान्य उच्च-वोल्टेज सर्ज, जिसमें आकाशीय बिजली से प्रेरित सर्ज और स्विचिंग ट्रांजिएंट्स शामिल हैं, को जमीन की ओर मोड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है। हालांकि प्रश्न पावर फ्रीक्वेंसी ओवर वोल्टेज को उत्तर के रूप में पहचानता है, व्यवहार में, अरेस्टर विशेष रूप से उन सर्ज को प्रबंधित करते हैं जो सिस्टम के इन्सुलेशन स्तर ($BIL$) से अधिक होते हैं।

Step-by-Step Solution & Concepts:
लाइटनिंग अरेस्टर सुरक्षात्मक उपकरण हैं जिन्हें असामान्य उच्च-वोल्टेज सर्ज, जिसमें आकाशीय बिजली से प्रेरित सर्ज और स्विचिंग ट्रांजिएंट्स शामिल हैं, को जमीन की ओर मोड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है। हालांकि प्रश्न पावर फ्रीक्वेंसी ओवर वोल्टेज को उत्तर के रूप में पहचानता है, व्यवहार में, अरेस्टर विशेष रूप से उन सर्ज को प्रबंधित करते हैं जो सिस्टम के इन्सुलेशन स्तर ($BIL$) से अधिक होते हैं।

Working Principle: अरेस्टर एक नॉन-लीनियर रेसिस्टर (आमतौर पर मेटल ऑक्साइड वैरिस्टर या $ZnO$ सामग्री का उपयोग करके) के रूप में कार्य करता है जो संरक्षित किए जाने वाले उपकरणों के समानांतर जुड़ा होता है। सामान्य परिचालन स्थितियों में, यह एक इंसुलेटर की तरह व्यवहार करता है। ओवर वोल्टेज सर्ज के दौरान, अरेस्टर का प्रतिरोध तुरंत गिर जाता है, जिससे सर्ज करंट जमीन में प्रवाहित हो जाता है, जिससे इन्सुलेशन विफलता को रोकने के लिए वोल्टेज सुरक्षित स्तर ($V_{res}$) पर सीमित (clamp) हो जाता है।

Key Formulas: $V_{res} = I 	imes R_{arrester}$ — डिस्चार्ज के दौरान अवशिष्ट वोल्टेज; $t = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$ — ट्रांजिएंट दोलन आवृत्ति

Key Points: अरेस्टर संरक्षित उपकरणों के समानांतर जुड़े होते हैं।; अवशिष्ट वोल्टेज ($V_{res}$) उपकरण के इम्पल्स विथस्टैंड वोल्टेज से कम होना चाहिए।; आधुनिक अरेस्टर उच्च नॉन-लीनियरिटी के लिए जिंक ऑक्साइड ($ZnO$) ब्लॉक का उपयोग करते हैं।; अरेस्टर सर्ज ऊर्जा को डिस्चार्ज करने के लिए 'स्पार्क-ओवर' कार्य करते हैं।

Advantages: ट्रांजिएंट सर्ज के लिए तेजी से प्रतिक्रिया समय; डिस्चार्ज के बाद स्व-पुनर्स्थापना (Self-restoring) इन्सुलेशन गुण

Disadvantages: लंबे समय तक उच्च-परिमाण वाले पावर फ्रीक्वेंसी ओवर वोल्टेज को अनिश्चित काल तक नहीं संभाल सकते; $ZnO$ ब्लॉक के क्षरण को रोकने के लिए उचित रखरखाव की आवश्यकता होती है

Applications: पावर ट्रांसफार्मर और सर्किट ब्रेकर; ट्रांसमिशन लाइनें और सबस्टेशन बसें

Additional Info: नोट: प्रदान की गई उत्तर कुंजी (C) तकनीकी रूप से विवादास्पद है क्योंकि अरेस्टर मुख्य रूप से आकाशीय बिजली और स्विचिंग सर्ज (ट्रांजिएंट्स) के लिए होते हैं, न कि पावर फ्रीक्वेंसी ओवर वोल्टेज के लिए (जिन्हें आमतौर पर ग्राउंडिंग सिस्टम या वोल्टेज रेगुलेटर द्वारा प्रबंधित किया जाता है)। हालांकि, विशिष्ट परीक्षा संदर्भों में, वे ट्रांजिएंट ओवर वोल्टेज से सुरक्षा करते हैं जो सिस्टम की अखंडता के लिए खतरा पैदा करते हैं।. विकल्प B 'अप्रत्यक्ष आकाशीय बिजली' का प्रतिनिधित्व करता है जो प्रेरित सर्ज का कारण बनता है; अरेस्टर इससे भी सुरक्षा प्रदान करते हैं।

Answer: C सही है — लाइटनिंग अरेस्टर का उपयोग ट्रांजिएंट ओवर वोल्टेज को जमीन पर डिस्चार्ज करने और उन्हें सीमित करने के लिए किया जाता है ताकि विद्युत उपकरणों के डायइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन को रोका जा सके।

Exam Tip: हमेशा सत्यापित करें कि क्या प्रश्न 'ट्रांजिएंट्स' (कम अवधि) या 'पावर फ्रीक्वेंसी ओवर वोल्टेज' (लंबी अवधि) को संदर्भित करता है क्योंकि अरेस्टर विशेष रूप से उच्च-ऊर्जा, कम अवधि के ट्रांजिएंट्स के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

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Option A: आकाशीय बिजली का सीधा प्रहार

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Option B: अप्रत्यक्ष आकाशीय बिजली के कारण उत्पन्न ओवर वोल्टेज

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Option D: आकाशीय बिजली के कारण उत्पन्न ओवर करंट

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