अंडरग्राउंड केबल (भूमिगत केबल) पर सबसे आर्थिक भार (load) होता है

Question

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B: प्राकृतिक भार (natural load) से कम

Explanation & Concepts:
अंडरग्राउंड केबल पर सबसे आर्थिक भार आमतौर पर प्राकृतिक भार (सर्ज इम्पीडेंस लोडिंग) से कम होता है, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि डाइइलेक्ट्रिक तनाव, थर्मल सीमा और वोल्टेज विनियमन की बाधाएं सुरक्षित परिचालन सीमाओं के भीतर बनी रहें। इस स्तर से काफी ऊपर काम करने से अत्यधिक गर्मी उत्पन्न होती है, जो इन्सुलेशन को तेजी से खराब करती है, जिससे केबल स्थायी रूप से विफल हो सकती है।

Working Principle: अंडरग्राउंड केबल में ओवरहेड ट्रांसमिशन लाइनों की तुलना में बहुत अधिक शंट कैपेसिटेंस होता है। इसके परिणामस्वरूप चार्जिंग करंट अधिक होता है। प्राकृतिक भार, या सर्ज इम्पीडेंस लोडिंग (SIL), को $P_{SIL} = \frac{V^2}{Z_0}$ के रूप में परिभाषित किया जाता है, जहाँ $Z_0$ सर्ज इम्पीडेंस $\sqrt{\frac{L}{C}}$ है। चूँकि केबल में उच्च कैपेसिटेंस ($C$) होता है, इसलिए उनका $Z_0$ बहुत कम होता है, जिससे सैद्धांतिक SIL बहुत अधिक हो जाता है। हालाँकि, केबल को उसके सैद्धांतिक SIL तक लोड करने से प्रतिरोधक नुकसान ($I^2R$) के कारण थर्मल ब्रेकडाउन हो सकता है, इसलिए इन्सुलेशन जीवन को सुरक्षित रखने के लिए उन्हें प्राकृतिक भार से कम लोड पर संचालित किया जाना चाहिए।

Key Formulas: $SIL = \frac{V^2}{Z_0}$ — सर्ज इम्पीडेंस लोडिंग परिभाषा; $Z_0 = \sqrt{\frac{L}{C}}$ — ट्रांसमिशन लाइन/केबल का सर्ज इम्पीडेंस

Key Points: अंडरग्राउंड केबल में ओवरहेड लाइनों की तुलना में काफी अधिक कैपेसिटेंस ($C$) होता है।; उच्च कैपेसिटेंस सर्ज इम्पीडेंस ($Z_0$) को कम करता है, जिससे उच्च सैद्धांतिक SIL प्राप्त होता है।; थर्मल सीमाएं और डाइइलेक्ट्रिक तनाव के कारण इन्सुलेशन का खराब होना, SIL पर संचालन को रोकता है।; आर्थिक लोड फैक्टर पूंजीगत व्यय (CAPEX) और परिचालन नुकसान (OPEX) दोनों को ध्यान में रखता है।

Advantages: कम परिचालन तापमान इन्सुलेशन के जीवनकाल को बढ़ाता है।; स्थिर-अवस्था स्थितियों में बेहतर वोल्टेज विनियमन।; केबल इन्सुलेशन पर संचयी डाइइलेक्ट्रिक तनाव में कमी।

Disadvantages: केबल की वर्तमान ले जाने की क्षमता का कम उपयोग।; संचालित प्रति इकाई शक्ति पर उच्च लागत।

Applications: पनडुब्बी बिजली ट्रांसमिशन; उच्च घनत्व वाले शहरी भूमिगत वितरण नेटवर्क

Additional Info: विकल्प A गलत है क्योंकि प्राकृतिक भार से ऊपर संचालन करने से नुकसान काफी बढ़ जाता है।. विकल्प C गलत है क्योंकि केबल अपनी थर्मल सुरक्षा सीमा से आगे काम करेगी।. आर्थिक भार केल्विन के नियम द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो ऊर्जा हानि की लागत और पूंजी निवेश पर ब्याज और मूल्यह्रास को संतुलित करता है।

Answer: B सही है — थर्मल स्थिरता और इन्सुलेशन अखंडता बनाए रखने के लिए अंडरग्राउंड केबल पर सबसे आर्थिक भार आमतौर पर प्राकृतिक भार से कम होता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि अंडरग्राउंड केबल के लिए, थर्मल सीमा प्राथमिक बाधा है, जबकि ओवरहेड लाइनों में स्थिरता (SIL) अक्सर प्रमुख बाधा होती है।

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Option A: प्राकृतिक भार (natural load) से अधिक

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Option C: प्राकृतिक भार (natural load) के बराबर

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Option D: उपरोक्त में से कोई नहीं

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