Boboy ng Arko o Petersen Coil

Pagsasalaysay ng Arc Suppression Coil

Ang arc suppression coil, na kilala rin bilang Petersen coil, ay isang inductive coil na ginagamit upang neutralisahin ang capacitive charging current sa underground power networks kapag may earth fault.

Layunin at Paggana

Narereduce ng coil ang malaking capacitive charging current sa panahon ng earth fault sa pamamagitan ng paglikha ng kabaligtarang inductive current.

Prinsipyo ng Paggana

Ang inductive current na nilikha ng coil ay kanselado ang capacitive current, nagpipigil ng arcing sa punto ng fault.

Capacitive Current sa Underground Systems

Ang mga underground cables ay may patuloy na capacitive current dahil sa dielectric insulation sa pagitan ng conductor at lupa.

Pagsusundan ng Inductance

Ipinalalatag ang voltages ng three phase balanced system sa figure – 1.

Sa mga underground high voltage at medium voltage cable networks, may capacitance ang bawat phase sa pagitan ng conductor at lupa, na nagdudulot ng patuloy na capacitive current. Ang current na ito ay nangunguna sa phase voltage ng 90 degrees tulad ng ipinalalatag sa figure – 2.

Kapag may earth fault sa yellow phase, ang voltage ng yellow phase to ground ay naging zero. Ang neutral point ng sistema ay lumipat sa tip ng yellow phase vector. Bilang resulta, ang voltage sa healthy phases (red at blue) ay tumataas hanggang &sqrt;3 beses ang orihinal na halaga.

Siyempre, ang kasangkot na capacitive current sa bawat healthy phase (red at blue) ay naging &sqrt;3 ng orihinal tulad ng ipinalalatag sa figure-4, sa ibaba.

Ang vector sum na resulta ng dalawang capacitive current ngayon ay magiging 3I, kung saan ang I ay kinuha bilang rated capacitive current per phase sa balanced system. Ito ang nangangahulugan, sa normal na kondisyon ng sistema, I R = IY = IB = I.

Ipinapakita ito sa figure- 5 sa ibaba,

Ang resulta ng current na ito ay sasabog sa faulty path patungo sa lupa tulad ng ipinalalatag sa ibaba.

Ngayon, kung iko-connect natin ang isang inductive coil ng angkop na inductance value (karaniwang iron core inductor ang ginagamit) sa pagitan ng star point o neutral point ng sistema at lupa, ang scenario ay lubhang magbabago. Sa panahon ng faulty condition, ang current sa pamamagitan ng inductor ay katumbas at kabaligtaran sa magnitude at phase ng capacitive current sa faulty path. Ang inductive current ay sumusunod din sa faulty path ng sistema. Ang capacitive at inductive current ay kanselahin ang isa't isa sa faulty path, kaya wala nang anumang resulta ng current sa faulty path na dulot ng capacitive action ng underground cable. Ang ideal na sitwasyon ay ipinalalatag sa figure sa ibaba.

Ang konsepto na ito ay unang ipinatupad ni W. Petersen noong 1917, kaya ang inductor coil na ginagamit para sa layunin, tinatawag na Petersen Coil.

Ang capacitive component ng fault current ay mataas sa underground cabling system. Kapag may earth fault, ang magnitude ng capacitive current sa faulty path ay naging 3 beses mas marami kaysa sa rated phase to earth capacitive current ng healthy phase. Nagdudulot ito ng significant shifting ng zero crossing ng current palayo sa zero crossing ng voltage sa sistema. Dahil sa presence ng mataas na capacitive current sa earth fault path, magkakaroon ng serye ng re-striking sa fault location. Maaari itong humantong sa hindi kailangan na over voltage sa sistema.

Ang inductance ng Petersen Coil ay pinili o ina-adjust sa halaga na nagdudulot ng inductive current na maaaring eksaktong neutralize ang capacitive current.

Hayaan nating kalkulahin ang inductance ng Petersen Coil para sa 3 phase underground system. Para rito, hayaan nating isama ang capacitance sa pagitan ng conductor at lupa sa bawat phase ng sistema, na C farad. Kaya ang capacitive leakage current o charging current sa bawat phase ay magiging

Kaya, ang capacitive current sa faulty path sa panahon ng single phase to earth fault ay

Pagkatapos ng fault, ang star point ay magkakaroon ng phase voltage dahil ang null point ay lumipat sa fault point. Kaya, ang voltage na lumilitaw sa inductor ay Vph. Kaya, ang inductive current sa pamamagitan ng coil ay

Ngayon, para sa cancellation ng capacitive current na halaga ng 3I, ang IL ay dapat magkaroon ng parehong magnitude ngunit 180o electrically apart. Kaya,

Kapag nagbago ang disenyo o configuration ng sistema, tulad ng haba, cross-section, thickness, o kalidad ng insulation, ang inductance ng coil ay dapat ma-adjust. Kaya, madalas ang mga Petersen coils ay may tap-changing arrangement.