Дъга на потискане или Петерсенова дъга

Определение катушка за подавяне на дъга

Катушката за подавяне на дъга, също известна като катушка Петерсън, е индуктивна катушка, използвана за нейтрализиране на капацитивния зареждащ ток в подземни електрически мрежи при земно повредено състояние.

Цел и функция

Катушката намалява големия капацитивен зареждащ ток при земно повредено състояние, като създава противоположен индуктивен ток.

Принцип на действие

Индуктивният ток, генериран от катушката, компенсира капацитивния ток, предотвратявайки образуването на дъга в точката на повредата.

Капацитивен ток в подземни системи

Подземните кабели имат непрекъснат капацитивен ток поради диелектричната изолация между проводника и земята.

Изчисление на индуктивност

Напряженията на тримерна балансирани система са показани на фигура – 1.

В подземни високонапрегови и средненапрегови кабелни мрежи, всеки фазен проводник има капацитет между проводника и земята, което води до непрекъснат капацитивен ток. Този ток води фазното напрежение с 90 градуса, както е показано на фигура – 2.

Ако се случи земно повредено състояние в жълтата фаза, напрежението на жълтата фаза спрямо земята става нула. Нулевата точка на системата се премества към върха на вектора на жълтата фаза. Следователно, напрежението в здравите фази (червена и синя) се увеличава до &sqrt;3 пъти по-голяма от оригиналната стойност.

Естествено, съответстващият капацитивен ток във всяка здрава фаза (червена и синя) става &sqrt;3 от оригинала, както е показано на фигура-4, по-долу.

Резултантният вектор, произлизащ от тези два капацитивни тока, сега ще бъде 3I, където I е приеман като нормативен капацитивен ток за фаза в балансирания систем. Това означава, че при здраво балансирани условия на системата, I R = IY = IB = I.

Това е илюстрирано на фигура-5 по-долу,

Този резултантен ток след това протича през повредения път към земята, както е показано по-долу.

Сега, ако свържем един индуктивен обиколка с подходяща индуктивност (обикновено се използва железен ядрен индуктор) между звездна точка или нулева точка на системата и земята, ситуацията ще се промени напълно. При повредено състояние, токът през индуктора е точно равен и обратен по величина и фаза на капацитивния ток през повредения път. Индуктивният ток също следва повредения път на системата. Капацитивният и индуктивният ток се компенсират взаимно в повредения път, затова няма да има никакъв резултантен ток през повредения път, създаден поради капацитивното действие на подземния кабел. Идеалната ситуация е илюстрирана на фигурата по-долу.

Този концепт беше реализиран за първи път от W. Petersen през 1917 г., затова индукторната катушка, използвана за целта, се нарича катушка Петерсън.

Капацитивната компонента на повредения ток е висока в подземната кабелна система. Когато се случи земно повредено състояние, големината на този капацитивен ток през повредения път става 3 пъти по-голяма от нормативния фазен до земята капацитивен ток на здравата фаза. Това причинява значително преместване на нулевата точка на тока далеч от нулевата точка на напрежението в системата. Заради наличието на този висок капацитивен ток в пътя на земното повредено състояние, ще има серия от повторни удари в местонахождението на повредата. Това може да доведе до нежелателно прекомерно напрежение в системата.

Индуктивността на катушката Петерсън се избира или регулира на такава стойност, която причинява индуктивен ток, който може точно да нейтрализира капацитивния ток.

Нека изчислим индуктивността на катушката Петерсън за трифазна подземна система. За това нека приемем, че капацитетът между проводника и земята във всяка фаза на системата е C фарад. Тогава капацитивният утечен ток или зареждащият ток във всяка фаза ще бъде

Следователно, капацитивният ток през повредения път при еднофазно земно повредено състояние е

След повредата, звездната точка ще има фазово напрежение, тъй като нулевата точка е преместена към точката на повредата. Следователно, напрежението, което се появява през индуктора, е Vph. Следователно, индуктивният ток през катушката е

Сега, за компенсиране на капацитивния ток със стойност 3I, IL трябва да има същата величина, но електрически разположен на 180 градуса. Следователно,

Когато проекта или конфигурацията на системата се промени, като например дължината, сечението, дебелината или качеството на изолацията, индуктивността на катушката трябва да бъде коригирана. Затова катушките Петерсън често имат устройство за промяна на обмотките.