गैस इंसुलेटेड सबस्टेशन (GIS) का आकार पारंपरिक सबस्टेशन की तुलना में काफी छोटा होता है, इसका कारण है

Question

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D: उपरोक्त सभी

Explanation & Concepts:
गैस इंसुलेटेड सबस्टेशन (GIS) प्राथमिक डाइलेक्ट्रिक माध्यम के रूप में सल्फर हेक्साफ्लोराइड ($SF_6$) का उपयोग करते हैं, जिसमें हवा की तुलना में बेहतर इंसुलेशन और आर्क-शमन (arc-quenching) गुण होते हैं। ये गुण उच्च-वोल्टेज वाले सक्रिय भागों और ग्राउंडेड एनक्लोजर के बीच बहुत कम क्लीयरेंस की अनुमति देते हैं, जिससे कुल भौतिक पदचिह्न (physical footprint) काफी कम हो जाता है।

Working Principle: $SF_6$ एक अत्यधिक इलेक्ट्रोनेगेटिव गैस है; इसके अणुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉनों के लिए तीव्र आकर्षण होता है। जब विद्युत डिस्चार्ज शुरू होता है, तो $SF_6$ इन इलेक्ट्रॉनों को पकड़कर नकारात्मक आयन बनाता है, जिससे एवलांच ब्रेकडाउन (avalanche breakdown) के विकास को प्रभावी ढंग से रोका जाता है। परिणामस्वरूप, $SF_6$ की ब्रेकडाउन शक्ति वायुमंडलीय दबाव पर हवा की तुलना में लगभग 2.5 से 3 गुना अधिक होती है।

Key Formulas: $E_{b} \approx 3 	imes E_{air}$ — हवा के सापेक्ष $SF_6$ की ब्रेकडाउन शक्ति; $d = \frac{V}{E_{dielectric}}$ — वोल्टेज $V$ के लिए आवश्यक क्लीयरेंस दूरी

Key Points: GIS पारंपरिक एयर इंसुलेटेड सबस्टेशन (AIS) के लिए आवश्यक भूमि क्षेत्र का लगभग 10% ही घेरता है।; सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत $SF_6$ रासायनिक रूप से अक्रिय, गैर-विषाक्त और गैर-ज्वलनशील होता है।; GIS का मॉड्यूलर डिज़ाइन इसे सीलबंद, ग्राउंडेड धातु के टैंकों में बंद करने की अनुमति देता है।

Advantages: अत्यधिक कॉम्पैक्ट आकार; प्रदूषण और आर्द्रता जैसे पर्यावरणीय कारकों से मुक्ति के कारण उच्च विश्वसनीयता; रखरखाव की कम आवश्यकताएं

Disadvantages: उच्च प्रारंभिक लागत; $SF_6$ एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है जिसके लिए सख्त हैंडलिंग और सीलिंग की आवश्यकता होती है; गैस प्रबंधन और रिसाव का पता लगाने में जटिलता

Applications: सीमित भूमि उपलब्धता वाले शहरी सबस्टेशन; ऑफशोर विंड फार्म; भूमिगत सबस्टेशन

Additional Info: विकल्प A (इलेक्ट्रोनेगेटिविटी) इलेक्ट्रॉन कैप्चर के तंत्र की व्याख्या करता है।. विकल्प B (डाइलेक्ट्रिक शक्ति) वोल्टेज सहन करने की क्षमता से संबंधित है।. विकल्प C (इंसुलेशन गुण) पिछले दो गुणों का व्यावहारिक परिणाम है।. सभी विकल्प सामूहिक रूप से GIS की कॉम्पैक्ट डिज़ाइन विशेषता में योगदान करते हैं।

Answer: D सही है — $SF_6$ के अत्यधिक इलेक्ट्रोनेगेटिव होने और बेहतर डाइलेक्ट्रिक गुणों का सहक्रियात्मक प्रभाव (synergistic effect) इंसुलेशन क्लीयरेंस को कम करने की अनुमति देता है, जिसके परिणामस्वरूप सबस्टेशन का आकार काफी छोटा हो जाता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि $SF_6$ का प्रदर्शन दबाव पर निर्भर करता है; जैसे-जैसे गैस का दबाव बढ़ता है, डाइलेक्ट्रिक शक्ति में सुधार होता है, जिससे उपकरणों के आकार में और भी कमी लाई जा सकती है।

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Option A: $SF_6$ गैस का उच्च इलेक्ट्रोनेगेटिव गुण

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Option B: $SF_6$ गैस का उच्च डाइलेक्ट्रिक गुण

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Option C: $SF_6$ गैस का उच्च इंसुलेशन गुण

Feature	AIS	GIS
इंसुलेशन माध्यम	हवा (AIS)	$SF_6$ गैस (GIS)
पदचिह्न (Footprint)	बड़ा	कॉम्पैक्ट

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