ओवरहेड ग्राउंड तारों का उपयोग ट्रांसमिशन लाइन को किससे बचाने के लिए किया जाता है?

Question

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The correct answer is C: प्रत्यक्ष बिजली गिरने के कारण वोल्टेज सर्ज. ओवरहेड ग्राउंड तार, जिन्हें अर्थ तार या शील्ड तार भी कहा जाता है, को ट्रांसमिशन लाइन के फेज कंडक्टरों के ऊपर स्थापित किया जाता है ताकि बिजली के सीधे प्रहार (lightning strikes) को रोका जा सके। वे जमीन के लिए कम-प्रतिबाधा (low-impedance) पथ प्रदान करते हैं, जिससे बिजली को लाइव कंडक्टरों से टकराने से रोका जाता है और बिजली प्रणाली को गंभीर ओवरवॉल्टेज ट्रांजिएंट्स से बचाया जाता है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
ओवरहेड ग्राउंड तार, जिन्हें अर्थ तार या शील्ड तार भी कहा जाता है, को ट्रांसमिशन लाइन के फेज कंडक्टरों के ऊपर स्थापित किया जाता है ताकि बिजली के सीधे प्रहार (lightning strikes) को रोका जा सके। वे जमीन के लिए कम-प्रतिबाधा (low-impedance) पथ प्रदान करते हैं, जिससे बिजली को लाइव कंडक्टरों से टकराने से रोका जाता है और बिजली प्रणाली को गंभीर ओवरवॉल्टेज ट्रांजिएंट्स से बचाया जाता है।

Working Principle: ग्राउंड तार को हर टावर पर ग्राउंड किया जाता है, जो बिजली के करंट सर्ज के लिए उच्च-आवृत्ति पथ बनाता है। फेज कंडक्टरों को एक विशिष्ट सुरक्षा कोण के भीतर सुरक्षित करके, यह तार बिजली को फेज लाइनों के बजाय शील्ड तार पर गिरने के लिए मजबूर करता है। यह सर्ज करंट को सुरक्षित रूप से टावर फुटिंग प्रतिरोध में डिस्चार्ज करके लाइन इंसुलेशन के संभावित वृद्धि को सीमित करता है।

Key Formulas: $V = I_{s} 	imes Z_{s}$ — जहाँ $V$ प्रेरित सर्ज वोल्टेज है, $I_{s}$ बिजली का सर्ज करंट है, और $Z_{s}$ शील्ड तार की सर्ज प्रतिबाधा है।; $	heta = \frac{1}{2} 	imes 	ext{Protection Angle}$ — ग्राउंड तार द्वारा प्रदान किए गए सुरक्षा क्षेत्र को दर्शाता है।

Key Points: ग्राउंड तार आमतौर पर गैल्वेनाइज्ड स्टील या ACSR (एल्युमीनियम कंडक्टर स्टील रीइन्फोर्स्ड) से बने होते हैं।; वे टावर के ऊपरी हिस्सों से जुड़े होते हैं और लाइन मार्ग के साथ निरंतर ग्राउंडिंग प्रदान करते हैं।; उच्च वोल्टेज लाइनों के लिए सुरक्षा कोण आमतौर पर $20^{\circ}$ और $30^{\circ}$ के बीच रखा जाता है।; प्रभावशीलता टावर फुटिंग प्रतिरोध पर काफी हद तक निर्भर करती है।

Advantages: फेज कंडक्टरों पर बिजली के सीधे प्रहार को रोकता है; सबस्टेशन में प्रवेश करने वाली ट्रैवलिंग तरंगों की तीव्रता को कम करता है; ग्राउंड फॉल्ट करंट के लिए एक पथ प्रदान करता है

Disadvantages: ट्रांसमिशन टावरों पर कुल वजन और यांत्रिक भार को बढ़ाता है; प्रभावी होने के लिए उचित टावर फुटिंग प्रतिरोध रखरखाव की आवश्यकता होती है; स्थापना की अतिरिक्त पूंजीगत लागत

Applications: उच्च वोल्टेज (HV) ट्रांसमिशन लाइनें; अतिरिक्त उच्च वोल्टेज (EHV) और UHV ट्रांसमिशन लाइनें; सबस्टेशन बिजली सुरक्षा

Additional Info: आर्किंग अर्थ (विकल्प B) आमतौर पर अनग्राउंड सिस्टम में इन्सुलेशन विफलता या अनुनाद (resonance) से संबंधित होते हैं।. स्विचिंग सर्ज सर्किट ब्रेकर संचालन के कारण होते हैं और इन्हें डंपिंग रेसिस्टर्स या सर्ज अरेस्टर्स के माध्यम से प्रबंधित किया जाता है।. यदि टावर फुटिंग प्रतिरोध बहुत अधिक है, तो ग्राउंड तारों के होने के बावजूद 'बैक फ्लैशओवर' हो सकता है।

Answer: C सही है — ओवरहेड ग्राउंड तार बिजली के सीधे प्रहार को रोकने के लिए एक शील्ड के रूप में कार्य करते हैं और करंट को सुरक्षित रूप से जमीन में मोड़ देते हैं।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि ग्राउंड तार सीधे प्रहार से बचाते हैं, जबकि सर्ज अरेस्टर (लाइटनिंग अरेस्टर) सीधे और प्रेरित दोनों प्रकार के सर्ज के खिलाफ उपकरण-स्तर की सुरक्षा प्रदान करते हैं।

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Option A: लाइन टू ग्राउंड फॉल्ट

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Option B: आर्किंग अर्थ

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Option D: स्विचिंग के कारण उच्च वोल्टेज दोलन

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