Kuryente ng Ark o Petersen Coil

Pagsasalamin ng Arc Suppression Coil

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

Layunin at Paggana

Narereduce ng coil ang malaking capacitive charging current kapag may earth fault sa pamamagitan ng paglikha ng opposite inductive current.

Prinsipyong Paggana

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

Capacitive Current sa Underground Systems

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

Pagsusundan ng Inductance

Ang voltages ng three phase balanced system ay ipinapakita sa figure – 1.

Sa mga underground high voltage at medium voltage cable networks, ang bawat phase ay may capacitance sa pagitan ng conductor at ang lupa, na nagresulta sa patuloy na capacitive current. Ang kasalukuyang ito ay nangunguna sa phase voltage ng 90 degrees tulad ng ipinapakita 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 ng &sqrt;3 times ang orihinal na halaga.

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

Ang vector sum na resulta ng dalawang capacitive current ngayon ay 3I, kung saan ang I ay tinutukoy bilang rated capacitive current per phase sa balanced system. Ibig sabihin, sa healthy balanced condition ng sistema, I R = IY = IB = I.

Ito ay ipinapakita sa figure- 5 sa ibaba,

Ang resultant current na ito ay pagkatapos ay lumiko sa faulty path papunta sa lupa tulad ng ipinapakita sa ibaba.

Ngayon, kung ikinokonekta natin ang isang inductive coil ng suitable inductance value (karaniwang iron core inductor ang ginagamit) sa pagitan ng star point o neutral point ng sistema at lupa, ang scenario ay lubos na magbabago. Sa kondisyong faulty, ang current sa pamamagitan ng inductor ay katumbas at opposite sa magnitude at phase ng capacitive current sa faulty path. Ang inductive current din ay sumusunod sa faulty path ng sistema. Ang capacitive at inductive current ay kanselado ang isa't isa sa faulty path, kaya wala nang resultant current sa faulty path na dulot ng capacitive action ng underground cable. Ang ideal na sitwasyon ay ipinapakita sa figure sa ibaba.

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

Ang capacitive component ng fault current ay mataas sa underground cabling system. Kapag nangyari ang earth fault, ang magnitude ng capacitive current sa faulty path ay naging 3 times mas marami kaysa sa rated phase to earth capacitive current ng healthy phase. Ito ay nagdudulot ng significant shifting ng zero crossing ng current mula sa zero crossing ng voltage sa sistema. Dahil sa presence ng mataas na capacitive current sa earth fault path, mayroong serye ng re-striking sa fault location. Ito ay maaaring magdulot ng unwanted over voltage sa sistema.

Ang inductance ng Petersen Coil ay pinili o adjusted sa halaga na nagdudulot ng inductive current na maaaring eksaktong neutralizein ang capacitive current.

Hayaan nating kalkulahin ang inductance ng Petersen Coil para sa 3 phase underground system. Para dito, hayaan nating isipin 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

Kaya, ang capacitive current sa faulty path kapag may 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 ng halaga 3I, ang IL ay dapat magkaroon ng parehong magnitude pero 180o electrically apart. Kaya,

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