HVDC योजना में लाइन पर ऋणात्मक ध्रुवता (Negative polarity) किसे कम करने में मदद करती है?

Question

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D: कोरोना लॉस

Explanation & Concepts:
HVDC ट्रांसमिशन लाइनों में ऋणात्मक ध्रुवता, धनात्मक ध्रुवता की तुलना में कोरोना डिस्चार्ज और रेडियो हस्तक्षेप को काफी कम कर देती है। इसका कारण यह है कि कोरोना की शुरुआत के लिए आवश्यक महत्वपूर्ण विघटनकारी वोल्टेज (critical disruptive voltage) धनात्मक कंडक्टर की तुलना में ऋणात्मक कंडक्टर के लिए अधिक होता है।

Working Principle: कोरोना डिस्चार्ज एक गैर-रेखीय घटना है जहाँ उच्च विद्युत क्षेत्र तीव्रता के कारण हवा का आयनीकरण होता है। ऋणात्मक ध्रुवता वाले कंडक्टर कम धनात्मक आयन उत्पन्न करते हैं जो कंडक्टर की सतह की ओर जा सकते हैं। चूँकि धनात्मक अंतरिक्ष आवेश (space charge) धनात्मक कंडक्टर के पास अधिक तेजी से जमा होता है (जो स्थानीय क्षेत्र को बढ़ा देता है), इसलिए समान ऑपरेटिंग वोल्टेज पर ऋणात्मक ध्रुवता के परिणामस्वरूप अधिक स्थिर और कम तीव्र कोरोना डिस्चार्ज होता है।

Key Formulas: $P_{c} = k \cdot f \cdot (V - V_{c})^2$ — कोरोना पावर लॉस के लिए अनुभवजन्य संबंध; $E_{c} = E_{0} \delta (1 + \frac{0.3}{\sqrt{\delta r}})$ — महत्वपूर्ण विघटनकारी क्षेत्र तीव्रता के लिए पीक का नियम (Peek's law)

Key Points: कोरोना लॉस मुख्य रूप से कंडक्टर की सतह के प्रवणता (gradient) और वायु घनत्व पर निर्भर करता है।; धनात्मक कंडक्टरों में कम महत्वपूर्ण इनसेप्शन वोल्टेज होता है, जिससे अधिक नुकसान होता है।; ऋणात्मक ध्रुवता कम कोरोना हस्तक्षेप के कारण कुछ HVDC डिजाइनों में छोटे कंडक्टर अंतराल की अनुमति देती है।; बारिश या धूल जैसी वायुमंडलीय स्थितियाँ कोरोना लॉस को काफी बढ़ा देती हैं।

Advantages: रेडियो हस्तक्षेप में कमी; कोरोना डिस्चार्ज के कारण कम पावर लॉस; उच्च वोल्टेज वातावरण में बेहतर डाइलेक्ट्रिक स्थिरता

Disadvantages: कनवर्टर के पास आयन क्लाउड व्यवहार पर सावधानीपूर्वक विचार करने की आवश्यकता है; वनस्पति और स्थानीय विद्युत क्षेत्र प्रोफाइल को प्रभावित कर सकता है

Applications: लंबी दूरी की HVDC ट्रांसमिशन लाइनें; सबमरीन HVDC केबल

Additional Info: DC प्रणालियों में, कोरोना लॉस समान RMS वोल्टेज वाली AC प्रणालियों की तुलना में कम होता है क्योंकि कंडक्टर के चारों ओर का स्पेस चार्ज क्लाउड प्रभावी विभव प्रवणता को कम कर देता है।. विकल्प A (पावर फैक्टर) अप्रासंगिक है क्योंकि HVDC लाइनों में AC लाइनों जैसी रिएक्टिव पावर की समस्या नहीं होती है; विकल्प B (रिएक्टिव पावर) को कन्वर्टर्स द्वारा नियंत्रित किया जाता है; विकल्प C (लाइन रिएक्टेंस) DC स्थिर अवस्था के लिए अप्रासंगिक है।

Answer: D सही है — HVDC लाइन पर ऋणात्मक ध्रुवता के परिणामस्वरूप धनात्मक ध्रुवता की तुलना में उच्च कोरोना इनसेप्शन वोल्टेज होता है, जिससे संबंधित ऊर्जा हानि कम हो जाती है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि HVDC प्रणालियों में, ध्रुवता का अर्थ ग्राउंड के सापेक्ष कंडक्टर होता है; हवा के टूटने की विशेषताओं (breakdown characteristics) में प्राकृतिक विषमता का लाभ उठाने के लिए ट्रांसमिशन के लिए ऋणात्मक ध्रुवता को डिफ़ॉल्ट के रूप में चुना जाता है।

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Option A: पावर फैक्टर

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Option B: रिएक्टिव पावर

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Option C: लाइन रिएक्टेंस

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