ट्रांसमिशन लाइन में चार्जिंग करंट कोरोना प्रभाव के कारण बढ़ जाता है क्योंकि कोरोना बढ़ाता है

Question

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D: प्रभावी कंडक्टर व्यास

Explanation & Concepts:
कोरोना प्रभाव कंडक्टर के चारों ओर एक प्रवाहकीय आयनित परत (ionized sheath) बनाता है, जो प्रभावी रूप से इसके भौतिक त्रिज्या (radius) को बढ़ा देता है। चूंकि ट्रांसमिशन लाइन की धारिता (capacitance) अंतराल और कंडक्टर त्रिज्या के अनुपात के प्राकृतिक लघुगणक (natural logarithm) के व्युत्क्रमानुपाती होती है, इसलिए प्रभावी त्रिज्या में वृद्धि से धारिता बढ़ जाती है, जिससे चार्जिंग करंट में वृद्धि होती है।

Working Principle: जब कंडक्टर की सतह पर विद्युत क्षेत्र की शक्ति हवा की ब्रेकडाउन शक्ति (लगभग 30 kV/cm) से अधिक हो जाती है, तो आयनीकरण (ionization) होता है। यह आयनित क्षेत्र एक आभासी कंडक्टर के रूप में कार्य करता है, जो प्रभावी व्यास (d') को बढ़ा देता है। सूत्र $C = \frac{2\pi\epsilon}{\ln(D/r)}$ के अनुसार, जहाँ $r$ प्रभावी त्रिज्या है, $r$ में वृद्धि से उच्च धारिता ($C$) प्राप्त होती है। चूंकि चार्जिंग करंट $I_c = V \cdot 2\pi f C$ होता है, इसलिए $C$ में वृद्धि से अधिक चार्जिंग करंट मिलता है।

Key Formulas: $C = \frac{2\pi\epsilon_0}{\ln(D/r)}$ — सिंगल-फेज ट्रांसमिशन लाइन की धारिता; $I_c = j\omega CV$ — ट्रांसमिशन लाइन में चार्जिंग करंट

Key Points: कोरोना कंडक्टरों के चारों ओर हवा का स्थानीयकृत ब्रेकडाउन है।; आयनीकरण कंडक्टर के प्रभावी व्यास को बढ़ाता है।; प्रभावी व्यास बढ़ने से सतह पर विभव प्रवणता (potential gradient) कम हो जाती है लेकिन शंट धारिता (shunt capacitance) बढ़ जाती है।; उच्च धारिता के कारण चार्जिंग करंट बढ़ जाता है (I_c = V \cdot \omega C)।

Advantages: कंडक्टर की सतह पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता को कम करता है।; क्षणिक स्थितियों (transient conditions) के दौरान सर्ज वोल्टेज की तीव्रता को कम करने में मदद करता है।

Disadvantages: शक्ति हानि (कोरोना हानि) काफी बढ़ जाती है।; ओजोन का उत्पादन होता है जिससे रासायनिक क्षरण (corrosion) होता है।; रेडियो आवृत्ति हस्तक्षेप और श्रव्य शोर पैदा करता है।

Additional Info: प्रभावी व्यास को कंडक्टर के भौतिक व्यास और आयनित कोरोना परत की मोटाई के योग के रूप में परिभाषित किया गया है।. विकल्प A, B, और C गलत हैं क्योंकि चार्जिंग करंट शंट धारिता और लागू वोल्टेज का परिणाम है, न कि सीधे लाइन करंट या शक्ति हानि के कारण होता है।

Answer: D सही है — कोरोना प्रभाव कंडक्टर के प्रभावी व्यास को बढ़ाता है, जिससे शंट धारिता में वृद्धि होती है, और इस प्रकार चार्जिंग करंट बढ़ जाता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि कोरोना प्रभाव धारिता को बढ़ाता है, यही कारण है कि लंबी, अतिरिक्त-उच्च-वोल्टेज (EHV) लाइनों में बढ़े हुए चार्जिंग करंट के कारण फेरेंटी प्रभाव (Ferranti effect) की चिंता अधिक होती है।

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Option A: लाइन करंट

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Option B: प्रभावी लाइन वोल्टेज

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Option C: लाइनों में शक्ति हानि

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