Zglobni zavojnik ili Petersenov zavojnik

Definicija koile za potiskivanje lukova

Koila za potiskivanje lukova, također poznata kao Petersenova koila, je induktivna koila koja se koristi za neutralizaciju kapacitativnog punioca struje u podzemnim električnim mrežama tijekom zemljanih kvara.

Svrha i funkcija

Koila smanjuje veliku kapacitativnu puniocsu struje tijekom zemljanih kvara stvaranjem suprotne induktivne struje.

Načelo rada

Induktivna struja generirana koilom poništava kapacitativnu struju, sprečavajući nastanak luka na mjestu kvara.

Kapacitativna struja u podzemnim sustavima

Podzemni kabeli imaju kontinuiranu kapacitativnu struju zbog dielektrične izolacije između vodnika i zemlje.

Izračun induktancije

Naponi trofaznog balansiranog sustava prikazani su na slici – 1.

U podzemnim visokonaponskim i srednjeg naponskim kabelskim mrežama, svaka faza ima kapacitet između vodnika i zemlje, što dovodi do kontinuirane kapacitativne struje. Ova struja prethodi faznom naponu za 90 stupnjeva, kao što je prikazano na slici – 2.

Ako se zemljani kvar dogodi u žutoj fazi, napon žute faze prema zemlji postaje nula. Neutralna točka sustava pomakne se na vrh vektora žute faze. Tako napon u zdravim fazama (crvenoj i plavoj) poveća se na &sqrt;3 puta originalnu vrijednost.

Prirodno, odgovarajuća kapacitativna struja u svakoj zdravoj fazi (crvenoj i plavoj) postaje &sqrt;3 od originalne, kao što je prikazano na slici-4, ispod.

Vektorski zbroj koji je rezultat ove dvije kapacitativne struje sada će biti 3I, gdje se I uzima kao nominalna kapacitativna struja po fazi u balansiranom sustavu. To znači, u zdravom i balansiranom stanju sustava, IR = IY = IB = I.

To je ilustrirano na slici-5 ispod,

Ovaj rezultirajući tok tada teče kroz kvaroviti put do zemlje, kao što je prikazano ispod.

Ako spojimo jednu induktivnu koilu od odgovarajuće vrijednosti induktancije (obično se koristi gvozdene jezgre) između zvjezdaste točke ili neutralne točke sustava i zemlje, scenarij potpuno se mijenja. U kvarovitoj situaciji, struja kroz koilu jednaka i suprotna u magnitudi i fazi od kapacitativne struje kroz kvaroviti put. Induktivna struja također slijedi kvaroviti put sustava. Kapacitativna i induktivna struja poništavaju jedna drugu na kvarovitem putu, stoga neće biti nijednog rezultirajućeg toka kroz kvaroviti put stvoren zbog kapacitativne akcije podzemnog kabela. Idealna situacija prikazana je na slici ispod.

Ovaj koncept prvi je implementirao W. Petersen 1917. godine, stoga se induktivna koila koristi za tu svrhu, naziva se Petersenova koila.

Kapacitativni dio struje kvara visok u podzemnim kabelskim sustavima. Kada se dogodi zemljani kvar, magnituda ove kapacitativne struje kroz kvaroviti put postaje 3 puta veća od nominalne fazne do zemlje kapacitativne struje zdrave faze. To uzrokuje značajno pomak nul-točke struje od nul-točke napona u sustavu. Zbog prisutnosti ove visoke kapacitativne struje u zemljanoj strujnoj stazi dobit ćemo niz ponovnih udara na mjestu kvara. To može dovesti do neželjenog preopterećenja napona u sustavu.

Induktancija Petersenove koile odabire se ili prilagođava na takvu vrijednost da induktivna struja točno neutralizira kapacitativnu struju.

Hajde da izračunamo induktanciju Petersenove koile za trofazni podzemni sustav. Za to pretpostavimo da je kapacitet između vodnika i zemlje u svakoj fazi sustava C farad. Tada će kapacitativna curenja struja u svakoj fazi biti

Dakle, kapacitativna struja kroz kvaroviti put tijekom jednofaznog zemljanih kvara je

Nakon kvara, zvjezdasta točka će imati fazni napon jer se nul-točka pomakla na mjesto kvara. Stoga napon koji se pojavi na induktoru je Vph. Stoga, induktivna struja kroz koilu je

Sada, za poništavanje kapacitativne struje vrijednosti 3I, IL mora imati istu magnitudu, ali 180° električno različit. Stoga,

Kada se promijeni dizajn ili konfiguracija sustava, poput duljine, presjeka, debljine ili kvalitete izolacije, induktancija koile mora se prilagoditi. Stoga, Petersenove koile često imaju uređaj za promjenu stupnjeva.