ऑयल-फिल्ड (तेल से भरी) केबलों का क्या लाभ है?

Question

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The correct answer is D: उपरोक्त सभी. ऑयल-फिल्ड केबल केबल इन्सुलेशन के भीतर दबाव में कम-श्यानता (low-viscosity) वाले तेल का उपयोग करती हैं ताकि रिक्तियों (voids) के गठन को रोका जा सके और आयनीकरण को समाप्त किया जा सके, जो परावैद्युत भंजन (dielectric breakdown) के प्राथमिक कारण हैं। यह प्रणाली मानक ठोस-प्रकार की इंसुलेटेड केबलों की तुलना में उच्च परिचालन तापमान और विद्युत प्रतिबलों पर केबल की अखंडता बनाए रखती है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
ऑयल-फिल्ड केबल केबल इन्सुलेशन के भीतर दबाव में कम-श्यानता (low-viscosity) वाले तेल का उपयोग करती हैं ताकि रिक्तियों (voids) के गठन को रोका जा सके और आयनीकरण को समाप्त किया जा सके, जो परावैद्युत भंजन (dielectric breakdown) के प्राथमिक कारण हैं। यह प्रणाली मानक ठोस-प्रकार की इंसुलेटेड केबलों की तुलना में उच्च परिचालन तापमान और विद्युत प्रतिबलों पर केबल की अखंडता बनाए रखती है।

Working Principle: ऑयल-फिल्ड केबलों में, इंसुलेटिंग तेल का सकारात्मक दबाव बनाए रखने के लिए एक जलाशय केबल से जुड़ा होता है। यह दबाव सुनिश्चित करता है कि थर्मल विस्तार या संकुचन के कारण बनने वाले कोई भी गैस के बुलबुले या रिक्तियां तरल तेल से भर जाएं, जिसमें गैसीय जेबों की तुलना में उच्च परावैद्युत शक्ति होती है। परिणामस्वरूप, यह आंशिक निर्वहन (partial discharges) को दबाता है और केबल को उच्च विद्युत क्षेत्र प्रवणता (प्रतिबलों) को सुरक्षित रूप से सहन करने की अनुमति देता है।

Key Formulas: $E_{max} = \frac{V}{r \ln(R/r)}$ — चालक की सतह पर अधिकतम विद्युत प्रतिबल; $\sigma = \frac{Q}{A}$ — परावैद्युत में प्रतिबल और आवेश वितरण के बीच संबंध

Key Points: ऑयल-फिल्ड केबल विशेष रूप से उच्च-वोल्टेज अनुप्रयोगों (आमतौर पर 66kV और उससे अधिक) के लिए डिज़ाइन की गई हैं।; दबाव का रखरखाव 'रिक्तियों के आयनीकरण' की घटना से बचाता है जो ट्रीइंग (treeing) और विफलता का कारण बनता है।; उच्च श्यानता स्थिरता ठोस मास-इम्प्रेग्नेटेड इन्सुलेशन की तुलना में बेहतर ताप अपव्यय (heat dissipation) की अनुमति देती है।

Advantages: आंतरिक रिक्तियों का उन्मूलन जो आंशिक निर्वहन को रोकता है; उच्च अनुमेय परावैद्युत प्रतिबल; उच्च थर्मल लोड पर संचालित करने की क्षमता; तरल परावैद्युत के स्व-उपचार (self-healing) गुण

Disadvantages: तेल जलाशय प्रणालियों के कारण जटिल रखरखाव; उच्च स्थापना और पूंजी लागत; तेल रिसाव/संदूषण का जोखिम

Applications: अतिरिक्त उच्च वोल्टेज (EHV) भूमिगत विद्युत संचरण; पनडुब्बी (सबमरीन) पावर केबल; लंबी दूरी का शहरी उच्च-वोल्टेज वितरण

Additional Info: उपयोग किया जाने वाला तेल आमतौर पर उत्कृष्ट परावैद्युत गुणों वाला एक अत्यधिक परिष्कृत खनिज तेल होता है।. विकल्प A, B, और C सभी ऑयल-फिल्ड सिस्टम के वैध तकनीकी लाभ हैं, जिससे 'उपरोक्त सभी' एकमात्र पूर्ण उत्तर बन जाता है।

Answer: D सही है — ऑयल-फिल्ड केबल रिक्तियों को समाप्त करके, उच्च प्रतिबलों का समर्थन करके और उच्च तापमान संचालन की अनुमति देकर बेहतर परावैद्युत स्थिरता प्रदान करती हैं।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि EHV केबलों में, आयनीकरण उन रिक्तियों पर शुरू होता है जहां स्थानीय विद्युत प्रतिबल गैस की परावैद्युत शक्ति से अधिक हो जाता है; ऑयल-फिल्ड केबल मौलिक रूप से गैस को तरल से बदलकर इसे रोकती हैं।

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Option A: आयनीकरण, ऑक्सीकरण और रिक्तियों (voids) का निर्माण नहीं होता

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Option B: सेवा में बढ़े हुए तापमान सीमा की संभावना

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Option C: अधिक अधिकतम अनुमेय प्रतिबल (stresses)

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