सीधी बिजली गिरने और उच्च वोल्टेज वाली तीव्र तरंगों (steep waves) से सुरक्षा किसके द्वारा प्रदान की जाती है?

Question

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The correct answer is C: लाइटनिंग अरेस्टर और ग्राउंड वायर. पावर ट्रांसमिशन लाइनों की सुरक्षा के लिए एक बहु-स्तरीय दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है: ग्राउंड वायर (शील्ड वायर) का उपयोग फेज कंडक्टरों पर सीधे बिजली गिरने से बचाने के लिए किया जाता है, जबकि लाइटनिंग अरेस्टर (सर्ज डायवर्टर) को टर्मिनलों और सबस्टेशनों पर स्थापित किया जाता है ताकि उच्च-वोल्टेज वाली तीव्र लहरों को जमीन में भेजा जा सके।

Step-by-Step Solution & Concepts:
पावर ट्रांसमिशन लाइनों की सुरक्षा के लिए एक बहु-स्तरीय दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है: ग्राउंड वायर (शील्ड वायर) का उपयोग फेज कंडक्टरों पर सीधे बिजली गिरने से बचाने के लिए किया जाता है, जबकि लाइटनिंग अरेस्टर (सर्ज डायवर्टर) को टर्मिनलों और सबस्टेशनों पर स्थापित किया जाता है ताकि उच्च-वोल्टेज वाली तीव्र लहरों को जमीन में भेजा जा सके।

Working Principle: ग्राउंड वायर को फेज कंडक्टरों के ऊपर रखा जाता है ताकि एक इलेक्ट्रोस्टैटिक शील्ड प्रदान की जा सके; यदि बिजली गिरती है, तो धारा को टावर संरचना के माध्यम से पृथ्वी में मोड़ दिया जाता है। लाइटनिंग अरेस्टर, जैसे वाल्व-टाइप या मेटल ऑक्साइड वैरिस्टर (MOV), सिस्टम वोल्टेज एक विशिष्ट सीमा से अधिक होने पर पृथ्वी के लिए कम-प्रतिबाधा (low-impedance) पथ प्रदान करते हैं, जिससे क्षणिक तरंग आयाम प्रभावी रूप से कम हो जाता है।

Key Formulas: $V_{surge} = Z 	imes I_{surge}$ — लाइन के अभिलक्षणिक प्रतिबाधा $Z$ में यात्रा करने वाली लहर द्वारा विकसित सर्ज वोल्टेज परिमाण का प्रतिनिधित्व करता है।; $i(t) = \frac{dv}{dt}C$ — वोल्टेज वेवफ्रंट की तीव्रता को सुरक्षात्मक कैपेसिटेंस के माध्यम से डिस्चार्ज करंट से संबंधित करता है।

Key Points: ग्राउंड वायर आमतौर पर टावर के शीर्ष से जुड़े होते हैं और पूरी अवधि में निरंतर शील्डिंग प्रदान करते हैं।; लाइटनिंग अरेस्टर सामान्य परिचालन स्थितियों के दौरान उच्च प्रतिबाधा और सर्ज स्थितियों के दौरान बहुत कम प्रतिबाधा प्रदर्शित करते हैं।; यह संयोजन भौतिक अवरोधन और सर्ज परिमाण दमन दोनों सुनिश्चित करता है।; उच्च-वोल्टेज ओवरहेड लाइनों में इंसुलेशन फ्लैशओवर का मुख्य कारण सीधे बिजली गिरना है।

Advantages: बाहरी वायुमंडलीय सर्ज और आंतरिक स्विचिंग ट्रांजिएंट दोनों के खिलाफ व्यापक सुरक्षा।; सबस्टेशन ट्रांसफार्मर टर्मिनलों पर उपकरणों की विफलता को रोकता है।

Disadvantages: ट्रांसमिशन लाइन बुनियादी ढांचे की कुल पूंजीगत लागत को बढ़ाता है।; प्रभावी अपव्यय के लिए अर्थिंग इलेक्ट्रोड के आवधिक रखरखाव की आवश्यकता होती है।

Applications: अतिरिक्त उच्च वोल्टेज (EHV) ट्रांसमिशन लाइनें।; सबस्टेशन बसबार सुरक्षा।; वितरण ट्रांसफार्मर।

Additional Info: ग्राउंड वायर को अक्सर 'शील्ड वायर' या 'अर्थ वायर' कहा जाता है।. विकल्प B (केवल लाइटनिंग अरेस्टर) अपर्याप्त है क्योंकि वे लाइन कंडक्टरों पर सीधे बिजली गिरने से नहीं रोक सकते, जिससे मिड-स्पैन फ्लैशओवर हो सकता है।

Answer: C सही है — सीधे बिजली गिरने से सुरक्षा ग्राउंड वायर द्वारा संभाली जाती है, जबकि लाइटनिंग अरेस्टर उच्च-वोल्टेज वाली तीव्र तरंगों को कम करने का प्रबंधन करते हैं।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि लाइटनिंग अरेस्टर को संरक्षित किए जाने वाले उपकरणों के समानांतर जोड़ा जाता है, जबकि न्यूट्रल की अर्थिंग मुख्य रूप से सिस्टम स्थिरता और फॉल्ट करंट का पता लगाने के लिए होती है।

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Option A: ग्राउंड वायर (Ground wires)

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Option B: लाइटनिंग अरेस्टर (Lightning arresters)

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Option D: न्यूट्रल की अर्थिंग

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