Boogdempingsspoel of Petersen-spoel
Definisie van Boogdempingskooi
'n Boogdempingskooi, ook bekend as 'n Petersen-kooi, is 'n induktiewe kooi wat gebruik word om die kapasitiewe laai-stroom in ondergrondse kragnetwerke tydens 'n grondfout te neutraliseer.
Doel en Funksie
Die kooi verlaag die groot kapasitiewe laai-stroom tydens 'n grondfout deur 'n teenoorgestelde induktiewe stroom te skep.
Werkprinsipe
Die induktiewe stroom wat deur die kooi gegenereer word, kanselleer die kapasitiewe stroom, wat boogvorming by die foutplek voorkom.
Kapasitiewe Stroom in Ondergrondse Stelsels
Ondergrondse kabels het 'n kontinue kapasitiewe stroom as gevolg van die dielektriese isolasie tussen die geleier en die grond.
Induktansie Berekening
Die spanning van 'n driefase balanseerde stelsel word in figuur – 1 getoon.
In ondergrondse hoë- en middelspanningskabelnetwerke het elke fase 'n kapasiteit tussen die geleier en die grond, wat lei tot 'n kontinue kapasitiewe stroom. Hierdie stroom gaan die fase-spanning 90 grade voor soos in figuur – 2 getoon.
As 'n grondfout in die geel fase voorkom, word die spanning van die geel fase na die grond nul. Die neutrale punt van die stelsel skuif na die punt van die geel fase vektor. Gevolglik neem die spanning in die gesonde fases (rooi en blou) toe tot &sqrt;3 keer die oorspronklike waarde.
Natuurlik word die ooreenkomstige kapasitiewe stroom in elke gesonde fase (rooi en blou) &sqrt;3 keer die oorspronklike, soos in figuur-4 hieronder getoon.
Die vektorsom wat die resultaat is van hierdie twee kapasitiewe strome is nou 3I, waar I as die gerateerde kapasitiewe stroom per fase in die gebalanceerde stelsel geneem word. Dit beteken, by 'n gesonde, gebalanceerde toestand van die stelsel, is I R = IY = IB = I.
Dit word in figuur-5 hieronder geïllustreer,
Hierdie resultante stroom vloei dan deur die foutpad na die grond soos hieronder getoon.
As ons nou 'n induktiewe kooi van geskikte induktansiewaarde (gewoonlik 'n yskern-induktor word gebruik) tussen die sterpunt of neutrale punt van die stelsel en die grond verbind, sal die situasie volledig verander. By 'n fouttoestand is die stroom deur die inductor net gelyk en teenoorgesteld in grootte en fase aan dié van die kapasitiewe stroom deur die foutpad. Die induktiewe stroom volg ook die foutpad van die stelsel. Die kapasitiewe en induktiewe strome kanselleer mekaar by die foutpad, sodat daar geen resultante stroom deur die foutpad weens die kapasitiewe werking van die ondergrondse kabel sal wees nie. Die ideale situasie word in die figuur hieronder geïllustreer.
Hierdie konsep is eers in 1917 deur W. Petersen geïmplementeer, daarom word die inductor-kooi vir hierdie doel gebruik, genaamd Petersen-kooi.
Die kapasitiewe komponent van die foutstroom is hoog in die ondergrondse kabellingsstelsel. As 'n grondfout voorkom, word die grootte van hierdie kapasitiewe stroom deur die foutpad 3 keer meer as die gerateerde fase-na-grond kapasitiewe stroom van die gesonde fase. Dit veroorsaak 'n beduidende verskuiving van die nulpassing van die stroom weg van die nulpassing van die spanning in die stelsel. Weens die teenwoordigheid van hierdie hoë kapasitiewe stroom in die grondfoutpad sal daar 'n reeks herontbranding by die foutplek plaasvind. Dit kan ongewilde oorspanning in die stelsel veroorsaak.
Die induktansie van die Petersen-kooi word gekies of aangepas op 'n waarde wat die induktiewe stroom kan wat presies die kapasitiewe stroom kan neutraliseer.
Laat ons die induktansie van die Petersen-kooi vir 'n driefase ondergrondse stelsel bereken. Vir dit laat ons die kapasiteit tussen die geleier en die grond in elke fase van die stelsel, C farad, oorweeg. Dan sal die kapasitiewe lekkage- of laai-stroom in elke fase wees
So, die kapasitiewe stroom deur die foutpad tydens 'n enkele fase na grond fout is
Na die fout, sal die sterpunt 'n fase-spanning hê omdat die nulpunt na die foutpunt verskuif is. So, die spanning wat oor die inductor verskyn, is Vph. Dus, die induktiewe stroom deur die kooi is
Nou, vir die kansellasie van 'n kapasitiewe stroom van 3I, moet IL dieselfde grootte hê, maar 180o elektries uitgeskuif. Dus,
Wanneer die ontwerp of konfigurasie van die stelsel verander, soos lengte, doorsnee, dikte, of isolasie-kwaliteit, moet die induktansie van die kooi aangepas word. Daarom het Petersen-koois dikwels 'n tap-veranderingsaanordeling.
