Koild Penghilang Busur atau Koil Petersen

Definisi Koil Penghilang Busur

Koil penghilang busur, juga dikenal sebagai koil Petersen, adalah koil induktif yang digunakan untuk menetralkan arus muatan kapasitif dalam jaringan listrik bawah tanah selama terjadi gangguan ke bumi.

Tujuan dan Fungsi

Koil mengurangi arus muatan kapasitif yang besar selama terjadi gangguan ke bumi dengan menciptakan arus induktif yang berlawanan.

Prinsip Kerja

Arus induktif yang dihasilkan oleh koil membatalkan arus kapasitif, mencegah pembentukan busur di titik gangguan.

Arus Kapasitif dalam Sistem Bawah Tanah

Kabel bawah tanah memiliki arus kapasitif yang berkelanjutan karena isolasi dielektrik antara konduktor dan tanah.

Perhitungan Induktansi

Tegangan dari sistem tiga fasa seimbang ditunjukkan pada gambar – 1.

Dalam jaringan kabel bawah tanah tegangan tinggi dan menengah, setiap fasa memiliki kapasitansi antara konduktor dan tanah, yang menyebabkan arus kapasitif yang berkelanjutan. Arus ini unggul 90 derajat dibandingkan tegangan fasa seperti yang ditunjukkan pada gambar – 2.

Jika terjadi gangguan ke bumi pada fasa kuning, tegangan fasa kuning ke tanah menjadi nol. Titik netral sistem bergeser ke ujung vektor fasa kuning. Akibatnya, tegangan pada fasa sehat (merah dan biru) meningkat menjadi &sqrt;3 kali nilai aslinya.

Secara alami, arus kapasitif yang sesuai pada setiap fasa sehat (merah dan biru) menjadi &sqrt;3 dari nilai aslinya seperti yang ditunjukkan pada gambar-4 di bawah.

Jumlah vektor yang merupakan hasil dari dua arus kapasitif ini sekarang akan menjadi 3I, di mana I diambil sebagai arus kapasitif per fasa yang dinamis dalam sistem seimbang. Artinya, pada kondisi seimbang yang sehat dari sistem, I R = IY = IB = I.

Ini ditunjukkan pada gambar-5 di bawah,

Arus hasil ini kemudian mengalir melalui jalur yang rusak ke tanah seperti yang ditunjukkan di bawah.

Sekarang, jika kita menghubungkan satu koil induktif dengan nilai induktansi yang sesuai (biasanya menggunakan induktor inti besi) antara titik star atau titik netral sistem dan tanah, skenario akan berubah sepenuhnya. Pada kondisi gangguan, arus melalui induktor sama dan berlawanan dalam magnitudo dan fase dengan arus kapasitif melalui jalur yang rusak. Arus induktif juga mengikuti jalur yang rusak dari sistem. Arus kapasitif dan induktif saling membatalkan di jalur yang rusak, sehingga tidak ada arus hasil melalui jalur yang rusak yang disebabkan oleh tindakan kapasitif kabel bawah tanah. Situasi ideal ditunjukkan pada gambar di bawah.

Konsep ini pertama kali diterapkan oleh W. Petersen pada tahun 1917, itulah sebabnya induktor koil digunakan untuk tujuan ini, yang disebut Koil Petersen.

Komponen kapasitif dari arus gangguan tinggi dalam sistem kabel bawah tanah. Ketika terjadi gangguan ke bumi, magnitudo arus kapasitif ini melalui jalur yang rusak menjadi 3 kali lebih besar dari arus kapasitif fasa ke bumi yang dinamis pada fasa sehat. Ini menyebabkan pergeseran signifikan persimpangan nol arus dari persimpangan nol tegangan dalam sistem. Karena adanya arus kapasitif tinggi ini di jalur gangguan ke bumi, akan terjadi serangkaian re-striking di lokasi gangguan. Ini dapat menyebabkan overvoltage yang tidak diinginkan dalam sistem.

Induktansi dari Koil Petersen dipilih atau disesuaikan pada nilai tertentu yang menyebabkan arus induktif yang dapat menetralkan arus kapasitif secara tepat.

Mari kita hitung induktansi dari Koil Petersen untuk sistem bawah tanah tiga fasa. Untuk itu mari kita pertimbangkan kapasitansi antara konduktor dan tanah pada setiap fasa sistem, adalah C farad. Maka arus bocor kapasitif atau arus muatan pada setiap fasa akan menjadi

Jadi, arus kapasitif melalui jalur yang rusak selama gangguan fasa tunggal ke bumi adalah

Setelah gangguan, titik star akan memiliki tegangan fasa karena titik nol bergeser ke titik gangguan. Jadi, tegangan yang muncul di seberang induktor adalah Vph. Oleh karena itu, arus induktif melalui koil adalah

Sekarang, untuk pembatalan arus kapasitif bernilai 3I, IL harus memiliki magnitudo yang sama tetapi 180o listrik terpisah. Oleh karena itu,

Ketika desain atau konfigurasi sistem berubah, seperti panjang, penampang, ketebalan, atau kualitas isolasi, induktansi koil harus disesuaikan. Oleh karena itu, koil Petersen sering memiliki susunan tap-changing.