पावर सिस्टम में ओवर वोल्टेज सर्ज (over voltage surges) किसके कारण हो सकते हैं?

Question

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The correct answer is D: उपरोक्त सभी. पावर सिस्टम में ओवर वोल्टेज सर्ज क्षणिक वोल्टेज वृद्धि हैं जो सामान्य परिचालन सीमा से अधिक हो जाते हैं। ये सर्ज बाहरी वायुमंडलीय गड़बड़ी या आंतरिक सिस्टम परिचालन परिवर्तनों से उत्पन्न होते हैं, जो सभी विद्युत इन्सुलेशन के लिए एक महत्वपूर्ण जोखिम पैदा करते हैं।

Step-by-Step Solution & Concepts:
पावर सिस्टम में ओवर वोल्टेज सर्ज क्षणिक वोल्टेज वृद्धि हैं जो सामान्य परिचालन सीमा से अधिक हो जाते हैं। ये सर्ज बाहरी वायुमंडलीय गड़बड़ी या आंतरिक सिस्टम परिचालन परिवर्तनों से उत्पन्न होते हैं, जो सभी विद्युत इन्सुलेशन के लिए एक महत्वपूर्ण जोखिम पैदा करते हैं।

Working Principle: आकाशीय बिजली विद्युत चुम्बकीय प्रेरण या सीधे प्रहार के माध्यम से बाहरी सर्ज का कारण बनती है, जिससे ग्रिड में भारी आवेश इंजेक्ट होता है। स्विचिंग सर्ज सर्किट ब्रेकर के खुलने/बंद होने जैसी क्रियाओं के दौरान होते हैं, जो धारा में अचानक बदलाव का कारण बनते हैं, जिससे $V = L \frac{di}{dt}$ ट्रांजिएंट्स उत्पन्न होते हैं। अनुनाद तब होता है जब सिस्टम की आवृत्ति LC सर्किट की प्राकृतिक आवृत्ति से मेल खाती है, जिससे अत्यधिक वोल्टेज प्रवर्धन होता है।

Key Formulas: $V_{surge} = L \frac{di}{dt}$ — स्विचिंग के दौरान धारा में तेजी से बदलाव के कारण वोल्टेज स्पाइक; $f_n = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$ — अनुनाद की प्राकृतिक आवृत्ति

Key Points: आकाशीय बिजली उच्च वायुमंडलीय ऊर्जा निर्वहन के कारण सर्ज पैदा करती है।; स्विचिंग ट्रांजिएंट्स आगमनात्मक (inductive) या धारिता (capacitive) धाराओं के अचानक बाधित होने का परिणाम हैं।; ट्रांसफार्मर में कम लोड की स्थिति के दौरान फेरो-अनुनाद (Ferro-resonance) हो सकता है।; इन वोल्टेज स्तरों से सुरक्षा के लिए इन्सुलेशन समन्वय महत्वपूर्ण है।

Advantages: सर्ज को वर्गीकृत करना उचित सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइसेस (SPD) के चयन में मदद करता है।; तंत्र को समझने से बेहतर इन्सुलेशन डिजाइन संभव है।

Disadvantages: अत्यधिक सर्ज ऊर्जा ट्रांसफार्मर वाइंडिंग की विफलता का कारण बन सकती है।; बार-बार होने वाले ट्रांजिएंट्स समय के साथ डाइलेक्ट्रिक सामग्रियों को खराब कर देते हैं।

Applications: इन्सुलेशन समन्वय अध्ययन।; लाइटनिंग अरेस्टर और सर्ज सप्रेसर को डिजाइन करना।

Additional Info: स्विचिंग सर्ज आमतौर पर लाइटनिंग सर्ज की तुलना में कम आयाम के होते हैं लेकिन इनकी अवधि अधिक होती है।. आकाशीय बिजली सर्ज को पावर सिस्टम में सबसे गंभीर बाहरी ट्रांजिएंट माना जाता है।

Answer: D सही है — पावर सिस्टम में ओवर वोल्टेज सर्ज वायुमंडलीय कारकों (आकाशीय बिजली), परिचालन प्रक्रियाओं (स्विचिंग), और सर्किट विन्यासों (अनुनाद) के संयोजन से उत्पन्न होते हैं।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि आकाशीय बिजली बाहरी ओवर वोल्टेज का कारण बनती है, जबकि स्विचिंग और अनुनाद आंतरिक पावर सिस्टम की अंतर्निहित विशेषताएं हैं।

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Option A: आकाशीय बिजली (Lightning)

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Option B: अनुनाद (Resonance)

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Option C: स्विचिंग (Switching)

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