Koil Pemadam Lengkung atau Koil Petersen

Definisi Coil Pemadam Busur

Coil pemadam busur, juga dikenal sebagai coil Petersen, adalah sebuah kumparan induktif yang digunakan untuk menetralkan arus muatan kapasitif dalam jaringan tenaga listrik bawah tanah semasa terjadi gangguan ke bumi.

Tujuan dan Fungsi

Kumparan ini mengurangi arus muatan kapasitif yang besar semasa terjadi gangguan ke bumi dengan menciptakan arus induktif yang berlawanan.

Prinsip Kerja

Arus induktif yang dihasilkan oleh kumparan membatalkan arus kapasitif, mencegah terjadinya busur api pada titik gangguan.

Arus Kapasitif dalam Sistem Bawah Tanah

Kabel bawah tanah memiliki arus kapasitif yang terus menerus akibat isolasi dielektrik antara konduktor dan tanah.

Perhitungan Induktansi

Tegangan sistem tiga fasa seimbang ditunjukkan dalam gambar – 1.

Dalam jaringan kabel tegangan tinggi dan menengah bawah tanah, setiap fasa memiliki kapasitansi antara konduktor dan tanah, yang menyebabkan adanya arus kapasitif yang terus menerus. Arus ini unggul 90 derajat dari tegangan fasa seperti ditunjukkan dalam 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-fasa yang sehat (merah dan biru) meningkat menjadi &sqrt;3 kali nilai aslinya.

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

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, IR = IY = IB = I.

Ini ditunjukkan dalam gambar- 5 di bawah ini,

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

Sekarang, jika kita menghubungkan satu kumparan induktif dengan nilai induktansi yang sesuai (biasanya induktor inti besi digunakan) antara titik star atau titik netral sistem dan tanah, skenario akan berubah sepenuhnya. Pada kondisi rusak, 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 dalam gambar di bawah ini.

Konsep ini pertama kali diimplementasikan oleh W. Petersen pada tahun 1917, itulah sebabnya kumparan induktif digunakan untuk tujuan tersebut, yang disebut Coil Petersen.

Komponen kapasitif dari arus gangguan sangat 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 tanah yang dinamis pada fasa yang sehat. Ini menyebabkan pergeseran signifikan persimpangan nol arus dari persimpangan nol tegangan dalam sistem. Kehadiran arus kapasitif tinggi ini di jalur gangguan ke bumi dapat menyebabkan serangkaian restriking di lokasi gangguan. Ini dapat menyebabkan overvoltage yang tidak diinginkan dalam sistem.

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

Mari kita hitung induktansi Coil 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 pengisian pada setiap fasa akan menjadi

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

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

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

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