सबस्टेशन में शॉर्ट सर्किट करंट स्तर को सीमित करने के लिए निम्नलिखित में से किस उपकरण का उपयोग किया जाता है?

Question

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D: सीरीज रिएक्टर

Explanation & Concepts:
एक सीरीज रिएक्टर एक इंडक्टर होता है जिसे शॉर्ट सर्किट की स्थिति के दौरान फॉल्ट करंट के परिमाण को सीमित करने के लिए पावर लाइन के साथ सीरीज में जोड़ा जाता है। सिस्टम में इंडक्टिव रिएक्टेंस जोड़कर, यह सर्किट के कुल प्रतिबाधा (impedance) को बढ़ाता है, जिससे फॉल्ट करंट $I_{sc}$ उस स्तर तक कम हो जाता है जिसे सर्किट ब्रेकर सुरक्षित रूप से इंटरप्ट कर सकें।

Working Principle: जब शॉर्ट सर्किट होता है, तो फॉल्ट करंट मुख्य रूप से स्रोत प्रतिबाधा द्वारा सीमित होता है। $X_L = 2\pi f L$ रिएक्टेंस वाले सीरीज रिएक्टर को जोड़ने से, फॉल्ट लूप का कुल प्रतिबाधा $Z_{total} = \sqrt{(R+R_{L})^2 + (X+X_{L})^2}$ हो जाता है। यह पीक शॉर्ट-सर्किट करंट को काफी कम कर देता है, जिससे डाउनस्ट्रीम स्विचगियर अत्यधिक थर्मल और मैकेनिकल तनाव से सुरक्षित रहता है।

Key Formulas: $I_{sc} = \frac{V}{Z_{eq}}$ — सामान्य फॉल्ट करंट गणना; $X_L = 2\pi f L$ — रिएक्टर का इंडक्टिव रिएक्टेंस

Key Points: सीरीज रिएक्टर अनिवार्य रूप से बड़े एयर-कोर या आयरन-कोर इंडक्टर होते हैं।; ये सामान्य परिचालन स्थितियों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित किए बिना करंट-सीमित उपकरणों के रूप में कार्य करते हैं।; ये सर्किट ब्रेकरों के लिए kVA रेटिंग आवश्यकताओं को कम करने में मदद करते हैं।; मुख्य नुकसान यह है कि सामान्य संचालन के दौरान रिएक्टर के पार निरंतर वोल्टेज ड्रॉप होता है।

Advantages: सर्किट ब्रेकरों को उनकी MVA ब्रेकिंग क्षमता से अधिक होने से बचाता है।; फॉल्ट के दौरान बसबार और इंसुलेटर पर मैकेनिकल तनाव को कम करता है।; सरल निर्माण और कम रखरखाव।

Disadvantages: सिस्टम में निरंतर वोल्टेज ड्रॉप का कारण बनता है।; अतिरिक्त पावर लॉस ($I^2R$) उत्पन्न करता है।; भारी लोड स्थितियों के तहत वोल्टेज विनियमन (voltage regulation) को खराब करता है।

Applications: सबस्टेशन बसबार सुरक्षा।; हाई-वोल्टेज नेटवर्क में फीडर सुरक्षा।; इंटरकनेक्टेड पावर ग्रिड में फॉल्ट स्तर को सीमित करना।

Additional Info: लाइटनिंग अरेस्टर (विकल्प B) का उपयोग सर्ज से ओवरवॉल्टेज सुरक्षा के लिए किया जाता है, न कि शॉर्ट-सर्किट करंट को सीमित करने के लिए।. आइसोलेटर मैकेनिकल स्विच होते हैं जिनका उद्देश्य नो-लोड स्थितियों के दौरान सर्किट को डिस्कनेक्ट करना होता है।. कपलिंग कैपेसिटर मुख्य रूप से पावर लाइन कैरियर कम्युनिकेशन (PLCC) के लिए उपयोग किए जाते हैं।

Answer: D सही है — एक सीरीज रिएक्टर फॉल्ट के दौरान कुल सर्किट प्रतिबाधा को बढ़ाता है, जिससे अधिकतम संभावित शॉर्ट-सर्किट करंट सीमित हो जाता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें: करंट सीमित करने के लिए सीरीज रिएक्टर, वोल्टेज नियंत्रण के लिए शंट रिएक्टर (लंबी लाइनों में कैपेसिटिव प्रभाव की क्षतिपूर्ति)।

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Option A: आइसोलेटर

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Option B: लाइटनिंग अरेस्टर

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Option C: कपलिंग कैपेसिटर

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