Ugaševalna bobina ali Petersenova bobina

Definicija dušilne zavojnice

Dušilna zavojnica, tudi znana kot Petersenova zavojnica, je induktivna zavojnica, ki se uporablja za izničevanje kapacitivnega nabijalnega toka v podzemnih električnih omrežjih med zemljiškim preklopom.

Namen in funkcija

Zavojnica zmanjša velik kapacitivni nabijalni tok med zemljiškim preklopom s ustvarjanjem nasprotnega induktivnega toka.

Načelo delovanja

Induktivni tok, ki ga generira zavojnica, izniči kapacitivni tok, kar prepreči nastanek luka na mestu preklopa.

Kapacitivni tok v podzemnih sistemih

Podzemne kabelje imajo zvezni kapacitivni tok zaradi dielektrične izolacije med vodnikom in zemljo.

Izračun induktivnosti

Napetosti trifaznega uravnoteženega sistema so prikazane na sliki – 1.

V podzemnih visokonapetostnih in srednjepresnih kabelskih omrežjih ima vsaka faza kapacitivnost med vodnikom in zemljo, kar vodi v zvezni kapacitivni tok. Ta tok vodi napetost v fazi za 90 stopinj, kot je prikazano na sliki – 2.

Če se zgodi zemljiški prekop v rumeni fazi, postane napetost med rumeno fazo in zemljo enaka nič. Neutralna točka sistema se premakne na vrh vektorja rumene faze. Tako se napetost v zdravih fazah (rdeči in modri) poveča na &sqrt;3-krat večjo vrednost od prvotne.

Pri tem se odgovarjajoč kapacitivni tok v vsaki zdravi fazi (rdeči in modri) poveča na &sqrt;3-krat večjo vrednost, kot je prikazano na sliki-4 spodaj.

Vektorska vsota teh dveh kapacitivnih tokov bo zdaj 3I, kjer I predstavlja nominalni kapacitivni tok po fazi v uravnoteženem sistemu. To pomeni, da v zdravem uravnoteženem stanju sistema velja IR = IY = IB = I.

To je prikazano na sliki-5 spodaj,

Ta rezultantni tok potem teče skozi defektno pot do zemlje, kot je prikazano spodaj.

Če zdaj povežemo eno induktivno zavojnico z ustreznim vrednostjo induktivnosti (običajno se uporablja železna jedrova induktorja) med zvezdnim ali neutralnim točkom sistema in zemljo, se scenarij popolnoma spremeni. V defektnem stanju je tok skozi induktor enak in nasprotovan v velikosti in fazi kapacitivnemu toku skozi defektno pot. Induktivni tok tudi sledi defektni poti sistema. Kapacitivni in induktivni tok se izničita na defektni poti, zato ne bo nobenega rezultantnega toka skozi defektno pot, ki bi nastal zaradi kapacitivnega delovanja podzemnega kabela. Idealno stanje je prikazano na sliki spodaj.

Ta koncept je prvič implementiral W. Petersen leta 1917, zato se za ta namen uporablja induktivna zavojnica, imenovana Petersenova zavojnica.

Kapacitivna komponenta preklopnega toka je visoka v podzemnih kabelskih sistemih. Ko pride do zemljiškega preklopa, se velikost tega kapacitivnega toka skozi defektno pot poveča na 3-krat večjo vrednost od nominalnega faza-do-zemlje kapacitivnega toka zdrave faze. To povzroči značilen premik ničelne presečiščne točke toka od ničelne presečiščne točke napetosti v sistemu. Zaradi prisotnosti tega visokega kapacitivnega toka v zemljiški preklopni poti bo v mestu preklopa serija ponovnih udarnih lukov. To lahko povzroči neželeno previsoko napetost v sistemu.

Induktivnost Petersenove zavojnice je izbrana ali prilagojena na tako vrednost, da induktivni tok točno izniči kapacitivni tok.

Razmislimo o izračunu induktivnosti Petersenove zavojnice za trifazni podzemni sistem. Za to predpostavimo, da je kapacitivnost med vodnikom in zemljo v vsaki fazi sistema C farad. Potem bo kapacitivni utrjeni tok v vsaki fazi

Torej, kapacitivni tok skozi defektno pot med enofaznim preklopom na zemljo je

Po preklopu bo zvezdna točka imela fazno napetost, ker se ničelna točka premakne na mesto preklopa. Torej, napetost, ki se pojavi na induktorju, je Vph. Zato je induktivni tok skozi zavojnico

Zdaj, za izničevanje kapacitivnega toka v vrednosti 3I, mora IL imeti isto velikost, a biti električno razmaknjen za 180°. Torej,

Ko se spremeni oblikovanje ali konfiguracija sistema, kot sta dolžina, premer, debelina ali kakovost izolacije, mora biti induktivnost zavojnice prilagojena. Zato Petersenove zavojnice pogosto imajo mehanizem za spreminjanje induktivnosti.