تعريف ملفف قمع القوس الكهربائي
ملفف قمع القوس الكهربائي، المعروف أيضًا بملفف بيترسن، هو ملفف مغناطيسي يستخدم لتعادل التيار الشاحن السعوي في شبكات الطاقة الأرضية خلال حدوث عطل أرضي.
الهدف والوظيفة
يقلل الملفف من التيار الشاحن السعوي الكبير خلال حدوث عطل أرضي عن طريق إنشاء تيار مغناطيسي معاكس.
مبدأ العمل
التيار المغناطيسي الذي يُنتج بواسطة الملفف يلغي التيار السعوي، مما يمنع تكوين القوس الكهربائي عند نقطة العطل.
التيار السعوي في الأنظمة الأرضية
توجد كابلات تحت الأرض التي لها تيار سعوي مستمر بسبب العزل الدييكتريكي بين الموصل والأرض.
حساب المعاوقة
يظهر جهد نظام ثلاثي الأطوار المتوازن في الشكل – 1.
في شبكات الكابلات ذات الجهد العالي والمتوسط تحت الأرض، لكل طور سعة بين الموصل والأرض، مما يؤدي إلى تيار سعوي مستمر. يتقدم هذا التيار على جهد الطور بمقدار 90 درجة كما هو موضح في الشكل – 2.
إذا حدث عطل أرضي في الطور الأصفر، فإن جهد الطور الأصفر للأرض يصبح صفرًا. ينتقل نقطة المحايدة للنظام إلى طرف متجه الطور الأصفر. نتيجة لذلك، يزداد الجهد في الأطوار السليمة (الأحمر والأزرق) إلى &sqrt;3 ضعف القيمة الأصلية.
بالطبع، يصبح التيار السعوي المقابل في كل طور سليم (الأحمر والأزرق) &sqrt;3 من القيمة الأصلية كما هو موضح في الشكل-4 أدناه.
المجموع الناتج لهذه التيارين السعويين الآن سيكون 3I، حيث يتم اعتبار I كتيار سعوي محدد لكل طور في النظام المتوازن. وهذا يعني أنه في حالة النظام المتوازنة السليمة، يكون I R = IY = IB = I.
يتم توضيح ذلك في الشكل- 5 أدناه،
يتدفق هذا التيار الناتج عبر المسار المعيب إلى الأرض كما هو موضح أدناه.
الآن، إذا وصلنا ملفف مغناطيسي مناسب القيمة (عادة ما يتم استخدام ملفف ذو نواة حديدية) بين نقطة النجمة أو نقطة المحايدة للنظام والأرض، فسوف تتغير الحالة تمامًا. في حالة العطل، يكون التيار عبر الملفف مساوٍ ومعاكس في المقدار والطور لتلك التيار السعوي عبر المسار المعيب. يتبع التيار المغناطيسي أيضًا مسار العطل في النظام. يلغي التيار السعوي والتيار المغناطيسي بعضهما البعض في مسار العطل، وبالتالي لن يكون هناك أي تيار ناتج عبر مسار العطل بسبب التأثير السعوي لكابلات تحت الأرض. يتم توضيح الحالة المثالية في الشكل أدناه.
تم تنفيذ هذا المفهوم لأول مرة بواسطة W. Petersen في عام 1917، ولذلك يتم استخدام ملفف Petersen لهذا الغرض.
كون المكون السعوي للتيار العاطل مرتفع في نظام الكابلات تحت الأرض. عندما يحدث عطل أرضي، يصبح مقدار هذا التيار السعوي عبر المسار المعيب ثلاثة أضعاف التيار السعوي المحدد لكل طور للأرض في الأطوار السليمة. هذا يسبب تحولاً كبيرًا في نقطة الصفر للتيار بعيدًا عن نقطة الصفر للجهد في النظام. بسبب وجود هذا التيار السعوي المرتفع في مسار العطل الأرضي، سيحدث سلسلة من إعادة الضرب في موقع العطل. قد يؤدي هذا إلى زيادة غير مرغوب فيها في الجهد في النظام.
يتم اختيار أو تعديل المعاوقة لملفف Petersen بحيث تكون قيمتها تجعل التيار المغناطيسي قادرًا على تعادل التيار السعوي تمامًا.
دعونا نحسب المعاوقة لملفف Petersen لنظام ثلاثي الأطوار تحت الأرض. لنفترض أن السعة بين الموصل والأرض في كل طور من النظام هي C فاراد. ثم سيكون التيار السعوي أو التيار الشاحن في كل طور هو
لذا، يكون التيار السعوي عبر المسار المعيب أثناء حدوث عطل أرضي في طور واحد هو
بعد العطل، ستكون نقطة النجمة لها جهد طور لأن نقطة الصفر قد انتقلت إلى نقطة العطل. لذا، الجهد الذي يظهر عبر الملفف هو Vph. بالتالي، يكون التيار المغناطيسي عبر الملفف هو
الآن، لتعادل التيار السعوي بقيمة 3I، يجب أن يكون IL بنفس المقدار ولكنه متباعد كهربائيًا بمقدار 180 درجة. لذا،
عندما يتغير تصميم أو تكوين النظام، مثل الطول، القسم العرضي، السمك، أو جودة العزل، يجب تعديل المعاوقة للملفف. لذا، غالبًا ما يكون لملفات Petersen ترتيب لتغيير التوصيل.
تسجيل الدخول
