Fault Analysis MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Fault Analysis - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

वलय वितरण प्रणाली

• एक वलय वितरण प्रणाली एक विद्युत शक्ति वितरण नेटवर्क है जहाँ फीडर एक बंद लूप में जुड़ते हैं, बिजली वितरण के लिए कई पथ प्रदान करते हैं।
• यह डिज़ाइन सुनिश्चित करता है कि यदि एक फीडर विफल हो जाता है, तो बिजली वैकल्पिक पथ के माध्यम से प्रवाहित हो सकती है, विश्वसनीयता बनाए रख सकती है और बिजली आउटेज को रोक सकती है।
• उपभोक्ता के टर्मिनल पर वोल्टेज में उतार-चढ़ाव कम होते हैं।

ट्रांसफॉर्मर में सबसे आम आंतरिक दोष वाइंडिंग इंटर-टर्न शॉर्ट सर्किट है।

वाइंडिंग इंटर-टर्न शॉर्ट सर्किट

ट्रांसफार्मर में अंतर-टर्न शॉर्ट सर्किट का तात्पर्य इन्सुलेशन विफलता के कारण वाइंडिंग के आसन्न टर्नों के बीच शॉर्ट से है। फेज-टू-फेज या वाइंडिंग-टू-कोर दोषों के विपरीत, ये एक ही वाइंडिंग के भीतर होते हैं, जिससे उन्हें जल्दी पता लगाना मुश्किल हो जाता है।

ट्रांसफॉर्मर में इंटर-टर्न शॉर्ट सर्किट के कारण:

• तापीय उम्र बढ़ने के कारण रोधन क्षरण
• अतिवोल्टता / वृद्धि
• परिवहन या संचालन के दौरान यांत्रिक कंपन या झटके
• आंशिक निर्वहन के कारण नमी का प्रवेश
• निर्माण दोष
• उच्च अंतर्वाह या दोष धाराएँ जिससे टर्न विस्थापन होता है

सर्किट ब्रेकर

• एक सर्किट ब्रेकर एक विद्युत सुरक्षा उपकरण है जिसे उससे अधिक धारा (ओवरकरंट) से होने वाले नुकसान से विद्युत परिपथ की रक्षा करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जिसे उपकरण सुरक्षित रूप से वहन कर सकता है।
• इसका मूल कार्य उपकरणों की सुरक्षा और आग को रोकने के लिए वर्तमान प्रवाह को बाधित करना है।
• पावर सिस्टम में, सुरक्षा योजनाएँ चयनात्मक समन्वय के सिद्धांत का पालन करती हैं। दोष (डाउनस्ट्रीम) के सबसे निकट वाला सर्किट ब्रेकर पहले ट्रिप करना चाहिए ताकि शेष सिस्टम को चालू रखते हुए दोष को अलग किया जा सके।
• यह विद्युत नेटवर्क के बड़े हिस्सों के अनावश्यक वियोग को रोकता है।

कथन 1 सत्य है।

रिले

• रिले विद्युत चालित स्विच हैं जो बाहरी स्रोतों से विद्युत संकेत प्राप्त करके परिपथों को खोलते और बंद करते हैं।
• उपकरणों को होने वाले नुकसान को कम करने और सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए रिले को यथासंभव जल्दी संचालित करना चाहिए।

​
कथन 2 असत्य है।

क्रमविनिमेय (Commutation)

क्रमविनिमेय एक चालक थाइरिस्टर को बंद करने की प्रक्रिया को संदर्भित करता है। क्रमविनिमेय विधियों के छह प्रमुख प्रकार हैं, जिन्हें दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया गया है:

श्रेणी 1: प्रेरित क्रमविनिमेय (Forced Commutation)

• यह DC परिपथों में प्रयोग किया जाता है जहाँ धारा स्वाभाविक रूप से शून्य तक नहीं पहुँचती। धारा को शून्य तक पहुँचाने के लिए बाहरी घटकों (संधारित्र, प्रेरक) की आवश्यकता होती है।
• प्रेरित क्रमविनिमेय को पाँच क्रमविनिमेय तकनीकों में वर्गीकृत किया गया है।
  

वर्ग A (अनुनाद क्रमविनिमेय)

• दोलनों को बनाने के लिए एक LC परिपथ का उपयोग करता है जो स्वाभाविक रूप से धारा को शून्य तक ले आता है, जिससे थाइरिस्टर बंद हो जाता है।
• पूरी तरह से बाहरी परिपथ घटकों से स्वतंत्र।

वर्ग B (अनुनाद-स्पंद क्रमविनिमेय)

• थाइरिस्टर को एक LC अनुनाद परिपथ का उपयोग करके बंद कर दिया जाता है जो धारा के शून्य तक पहुँचने पर निर्वहन करता है।

वर्ग A और वर्ग B दोनों थाइरिस्टर को बंद करने के लिए परिपथ के प्राकृतिक व्यवहार पर निर्भर करते हैं, जिससे वे स्व-क्रमविनिमेय विधियाँ बन जाती हैं।

वर्ग C: पूरक क्रमविनिमेय

• मुख्य थाइरिस्टर को बंद करने के लिए एक अन्य थाइरिस्टर (सहायक SCR) और एक संधारित्र का उपयोग करता है।
• DC चॉपर और इन्वर्टर में प्रयुक्त।

वर्ग D: सहायक क्रमविनिमेय

• वर्ग C के समान लेकिन क्रमविनिमेय को बल देने के लिए एक बाहरी वोल्टेज स्रोत का उपयोग करता है। उच्च-शक्ति इन्वर्टर और चॉपर में प्रयुक्त।​

वर्ग E: बाहरी स्पंद क्रमविनिमेय

• थाइरिस्टर को बंद करने के लिए एक परिपथ से एक बाहरी क्रमविनिमेय स्पंद का उपयोग करता है।
• साइक्लो कन्वर्टर्स और उच्च-शक्ति परिपथों में प्रयुक्त।

श्रेणी 2: वर्ग F (प्राकृतिक क्रमविनिमेय)

• यह AC परिपथों में होता है जहाँ धारा स्वाभाविक रूप से शून्य हो जाती है। AC अनुप्रयोगों में, आपूर्ति वोल्टेज प्रत्येक अर्ध-चक्र में ध्रुवता को उलट देता है, जिससे धारा स्वचालित रूप से शून्य तक पहुँच जाती है।
• उदाहरण: रेक्टिफायर में लाइन क्रमविनिमेय।

विद्युत प्रणाली में अधिभार

• अधिभार तब होता है जब विद्युत उपकरण या परिपथ अपनी रेटेड क्षमता से अधिक धारा वहन करता है, लेकिन चरणों या ग्राउंड के बीच कोई प्रत्यक्ष दोष या कनेक्शन नहीं होता है।
• यह स्थिति तारों को ज़्यादा गरम कर सकती है, जिससे आग लग सकती है। सामान्य लक्षणों में ट्रिप्ड सर्किट ब्रेकर, टिमटिमाती रोशनी और विद्युत आउटलेट से असामान्य गूंज या ज़िज़िंग ध्वनियाँ शामिल हैं।
• अधिभार की स्थिति में, विद्युत भार रेटेड क्षमता से अधिक हो जाता है, जिससे वोल्टेज में गिरावट आती है लेकिन वोल्टेज का पूर्ण नुकसान नहीं होता है। शॉर्ट सर्किट के विपरीत, जहाँ दोष बिंदु पर वोल्टेज लगभग शून्य होता है, अधिभार केवल वोल्टेज को कम करता है।

इसलिए, कथन 1 सत्य है।

विद्युत प्रणाली में शॉर्ट सर्किट

• एक शॉर्ट सर्किट परिपथ में दो बिंदुओं के बीच एक अनजाने में, कम-प्रतिरोध कनेक्शन है, जिससे अत्यधिक धारा प्रवाहित होती है, जिससे इच्छित लोड पथ को दरकिनार किया जाता है। यह क्षतिग्रस्त इन्सुलेशन, दोषपूर्ण तारों या आकस्मिक संपर्क के कारण हो सकता है, जिससे ज़्यादा गरम होना, आग लगना और उपकरणों को नुकसान जैसे संभावित खतरे हो सकते हैं।
• अधिभार में, धारा सामान्य से अधिक होती है लेकिन फिर भी एक सीमित सीमा के भीतर (जैसे, रेटेड धारा का 2-5 गुना)।
• शॉर्ट सर्किट में, धारा सिस्टम प्रतिबाधा के आधार पर, सामान्य धारा की सैकड़ों या हजारों गुना हो सकती है।
• इसलिए, अधिभार धारा शॉर्ट-सर्किट धारा की तुलना में काफी कम होती है।

इसलिए, कथन 2 सत्य है।

तीन-फेज शक्ति प्रणाली में विद्युत दोष मुख्य रूप से दो प्रकारों में वर्गीकृत किए गए हैं, अर्थात् खुला और लघु परिपथ दोष।

खुला परिपथ दोष: ये दोष एक या अधिक चालकों की विफलता के कारण होते हैं। इन दोषों के सबसे सामान्य कारणों में केबल और ओवरहेड लाइनों की संयुक्त विफलताएं, और परिपथ वियोजक के एक या अधिक फेज की विफलता और एक या अधिक चरणों में फ्यूज या चालक के पिघलने के कारण भी शामिल हैं।

खुला परिपथ दोष के प्रकार:

• एकल फेज खुला परिपथ दोष
• दो फेज खुला परिपथ दोष
• तीन फेज खुला परिपथ दोष

खुला परिपथ दोषों को श्रृंखला दोष भी कहाँ जाता है। ये तीन फेज खुला दोष के आलावा असममित या असंतुलित प्रकार के दोष हैं।

Important Points

शंट दोष:

शंट दोष में चालक और भू-संपर्कन के बीच लघु परिपथन या दो या अधिक चालक के बीच लघु परिपथन शामिल होता है।

निम्न विशेषताएं शंट दोष को बताती है:

• धारा में वृद्धि
• वोल्टेज में गिरावट
• आवृत्ति में गिरावट

शंट दोष को इस प्रकार वर्गीकृत किया गया है:

• एकल लाइन से भू-संपर्कन दोष (LG दोष)
• लाइन से लाइन दोष (LL दोष)
• दोहरी लाइन से भू-संपर्कन दोष (LLG दोष)
• तीन फेज के दोष

असममित दोष:

यह दोष असममित विद्युत धारा को उत्पन करता है, अर्थात विद्युत प्रणाली के तीन चरणों में परिमाण और चरणों में भिन्नता को असममित दोष के रूप में जाना जाता है। इसे दोष के रूप में भी परिभाषित किया गया है जिसमें एक या दो चरण जैसे LG, LL, LLG दोष शामिल है। असममित प्रणाली को असंतुलित कर देता हैं।

सिंगल लाइन टू लाइन ग्राउंड (SLG):

• भू-दोष की सिंगल लाइन तब होती है जब एक संवाहक ग्राउंड पर गिर जाता है या उदासीन संवाहक से संपर्क करता है।
• विद्युत प्रणाली में दोष का 70 - 80 प्रतिशत सिंगल लाइन-टू-ग्राउंड दोष है।
• सभी अनुक्रम नेटवर्क श्रृंखला में जुड़े हुए हैं।

I a0 = I a1 = I a2

I _F = 3 I a0 = 3I a1 = 3 I a2

\({I_F} = \frac{{3{E_a}}}{{{Z_1} + {Z_2} + {Z_3}}}\)

लाइन से लाइन दोष (LL):

• एक लाइन-टू-लाइन दोष तब होता है जब दो संवाहक लघुपथित होते हैं। दोष के इस प्रकार की गलती का प्रमुख कारण भारी हवा है।
• लाइन संवाहक को अस्थिरता हुए भारी हवा जो एक साथ छू सकती है और इसलिए लघुपथ का कारण बन सकती है।
• इस तरह के दोषों का प्रतिशत लगभग 15 - 20% है।
• श्रृंखला प्रतिकूल में धनात्मक और ऋणात्मक क्रम में जुड़ा हुआ है।

Ia0 =0 और Ia1 = - Ia2

IF = √3 Ia1 = √3 Ia2

\({I_F} = \frac{{√ 3 {E_a}}}{{{Z_1} + {Z_2}}}\)

डबल लाइन टू ग्राउंड दोष (LLG): 

• डबल लाइन-टू-ग्राउंड दोष में, दो लाइनें ग्राउंड के साथ एक दूसरे के संपर्क में आती हैं।
• इस तरह के दोषों की संभावना लगभग 10% है।
• सभी अनुक्रम नेटवर्क समानांतर में जुड़े हुए हैं।

I a0 + I a1 + I a2 = 0

V a0 = V a1 = V a2

I F = 3I a0

a - 3, b - 1, c - 2

Additional Information

घटन की आवृत्ति:

• दिए गए दोषों में LG या लाइन से भू-संपर्कन दोष सबसे आम है और अक्सर होता है।
• घटन की आवृत्ति का क्रम नीचे दिया गया है।
   

LG > LL > LLG > LLL

दोषों की गंभीरता:

• दिए गए दोषों में LLLG या 3 फेज़ दोष सबसे गंभीर हैं। LG या लाइन से भू-संपर्कन दोष कम से कम गंभीर है।
• लाइन से लाइन दोष लाइन लाइन से भू-संपर्कन दोष से ज्यादा गंभीर होता है जबकि दोहरी लाइन से भू-संपर्कन दोष LL से एक स्तर गंभीर होता है।
• घटन की गंभीरता का क्रम नीचे दिया गया है।

LLLG > LLG > LL > LG

संकल्पना:

लघु परिपथ MVA = \( \frac{{\;\ MVA}_{base}}{{{X_{pu}}}}\)

जहाँ

MVA _base = पूर्ण भार या आधार MVA

Xpu = प्रति इकाई प्रतिघात

गणना:

दिया है कि, MVAbase = 500 kVA = 0.5 MVA, Xpu= 5% = 0.05

चूंकि ट्रांसफार्मर एक अनंत बस से जुड़ा हुआ है इसलिए परिपथ का p.u. प्रतिघात 0.05 होगा, अर्थात ट्रांसफार्मर द्वारा दिया गया p.u. प्रतिघात।

∴ लघु परिपथ MVA की गणना निम्नप्रकार की जा सकती है

लघु परिपथ MVA = \( \frac{{\ 0.5}}{{{0.05}}} =10 ~MVA\)

Concept:

In a single line to ground fault, all the sequence components of fault currents are equal.

Ia1 = Ia2 = Ia0

In a double line to ground fault, the sum of all sequence components of fault currents is zero.

Ia1 + Ia2 + Ia0 = 0

Where, Ia1 = Positive sequence component of the current

Ia2 = Negative sequence component of the current

Ia0 = Zero sequence component of the current

Calculation:

Given

Ipositive = j 1.5 p.u. 

Inegative = - j 0.5 p.u. 

Izero = - j 1 p.u.

Ia1 = j 1.5, Ia2 = -j 0.5, Ia0 = -j 1.0

⇒ Ia1 + Ia2 + Ia0 = j 1.5 – j 0.5 – j 1.0 = 0

Therefore, the fault is double line to ground fault.

संकल्पना:

\({Z_{pu}} = {Z_{\rm{\Omega }}}\frac{{{{\left( {MVA} \right)}_b}}}{{{{\left( {k{V_b}} \right)}^2}}}\)

Z_pu = प्रति इकाई प्रतिबाधा 

Z_Ω = Ω में प्रतिबाधा 

(MVA)_b = आधार MVA

(kV)_b = आधार वोल्टेज 

गणना:

आधार MVA = 100 kVA = 0.1 MVA

आधार वोल्टेज = 5 kV

ओम में प्रतिरोध  = 5 Ω

\({Z_{pu}} = 5 \times \frac{{0.1}}{{{5^2}}} = 0.02\)

सही उत्तर विकल्प 2): (200 A ) है।

संकल्पना:

लघुपथित धारा के लिए दिया गया है-

I_sc = I × \(100 \over percentage\: of \: reactance\)

जहाँ

I पूर्ण भार धारा है 

गणना:

Isc = I × \(100 \over percentage\: of \: reactance\)

= 40 × \(100 \over 20\)

 = 200 A 

शक्ति प्रणालियों में विभिन्न प्रकार के दोष हैं:

• एकल लाइन से भू-संपर्कन दोष (LG)
• लाइन से लाइन दोष (LL)
• दोहरी लाइन से भू-संपर्कन दोष (LLG)
• तीन फेज के दोष (LLL या LLLG)

घटन की आवृत्ति:

• दिए गए दोषों में LG या लाइन से भू-संपर्कन दोष सबसे आम है और अक्सर होता है।
• घटन की आवृत्ति का क्रम नीचे दिया गया है।

LG > LL > LLG > LLL

दोषों की गंभीरता:

• दिए गए दोषों में LLLG या 3 फेज़ दोष सबसे गंभीर हैं। LG या लाइन से भू-संपर्कन दोष कम से कम गंभीर है।
• लाइन से लाइन दोष लाइन लाइन से भू-संपर्कन दोष से ज्यादा गंभीर होता है जबकि दोहरी लाइन से भू-संपर्कन दोष LL से एक स्तर गंभीर होता है।
• दोषों की गंभीरता का क्रम नीचे दिया गया है।

LLL > LLG > LL > LG

संकल्पना:

शॉर्ट-सर्किट MVA निम्न द्वारा दिया गया है:

SCMVA = \( {1\over X_{eq}}\times(MVA)_{base}\)

गणना:

दिया गया है, (MVA)_आधार = 5 MVA

X_eq = \(20\over 4\) = 5% = 0.05 pu

SCMVA = \( {1\over 0.05}\times5\)

SCMVA = 100 MVA

धनात्मक अनुक्रम घटक: इसमें बराबर परिमाण वाले तीन सदिश होते हैं लेकिन ये एक-दूसरे से 120° के फेज में विस्थापित होते हैं और समान फेज अनुक्रम होता है। यह निर्दिष्ट करता है कि धारा स्रोत से भार तक प्रवाहित होती है।

ऋणात्मक अनुक्रम घटक: इसमें बराबर परिमाण वाले तीन सदिश होते हैं लेकिन वे एक-दूसरे से 120° के फेज में विस्थापित होते हैं और वास्तविक सदिश के विपरीत फेज अनुक्रम होता है। यह निर्दिष्ट करता है कि धारा भार से स्रोत तक प्रवाहित होती है।

शून्य अनुक्रम घटक: इसमें बराबर परिमाण वाले तीन सदिश होते हैं और एक-दूसरे के साथ फेज में भी होते हैं। यह निर्दिष्ट करता है कि धारा स्रोत से भूमि तक प्रवाहित होती है।

• धनात्मक अनुक्रम घटक संतुलित और असंतुलित दोनों स्थितियों में मौजूद होता है।
• ऋणात्मक अनुक्रम घटक केवल असंतुलित स्थितियों में मौजूद होता है।
• शून्य अनुक्रम घटक भूमि के साथ असंतुलित स्थितियों में मौजूद होता है।

दोहरे लाइन त्रुटि या लाइन से लाइन तक की त्रुटि में कोई भूमि नहीं होती है। अतः शून्य अनुक्रम धारा शून्य होती है।

संकल्पना​

विभिन्न प्रकार के दोषों में दोष धारा हैं:

1.) लघु परिपथ दोष

\(I_{3\phi}={E_a\over X_1}\)

2.) एकल लाइन से भूसम्पर्क दोष

\(I_{LG}={E_a\over X_1+X_2+X_0}\)

3.)  लाइन से लाइन दोष

\(I_{LL}={\sqrt{3}E_a\over X_1+X_2}\)

जहाँ, X₁ = धनात्मक अनुक्रम प्रतिघात 

X₂ = ऋणात्मक अनुक्रम प्रतिघात 

X_o = शून्य अनुक्रम प्रतिघात 

E_a = जनरेटर वोल्टेज

आमतौर पर, दोष धारा की गणना शून्य-भार स्थिति में की जाती है, इसलिए E_a = 1 pu

गणना

दिया गया​ है, X1 = 0.12 pu

X2 = 0.12 pu

Xo = 0.06 pu

\(I_{3\phi}={1\over 0.12}=8.33 \space pu\)

\(I_{LG}={3\over 0.12+0.12+0.06}=10\space pu\)

\({I_{3\phi}\over I_{LG}}={8.33\over 10}=0.833\)