Заземление с помощью катушки Петерсона

Катушка Петерсона, по сути, является реактором с железным сердечником, который подключается между нейтралью трансформатора и землей. Ее основная функция заключается в ограничении емкостного тока однофазного замыкания на землю, возникающего при однофазном замыкании на землю в электрической линии. Эта катушка оснащена отводами, что позволяет регулировать ее параметры для соответствия емкостным характеристикам электрической системы. Реактивное сопротивление катушки Петерсона тщательно выбирается таким образом, чтобы ток, проходящий через реактор, был равен малому зарядному току, который бы протекал в случае однофазного замыкания на землю.

Теперь рассмотрим ситуацию, когда происходит однофазное замыкание на землю (ОЗ) в фазе B в точке F, как показано на рисунке ниже. При таком замыкании напряжение между фазой B и землей падает до нуля. Одновременно напряжения в фазах R и Y увеличиваются от значения фазового напряжения до значения линейного напряжения.

Результат сложения ICR и ICY дает IC.

Из векторной диаграммы

При сбалансированных условиях

Когда емкостной ток IC становится равным индуктивному току IL, создаваемому катушкой Петерсона, ток, протекающий через землю, становится равным нулю. В результате вероятность возникновения дуговых замыканий, опасного и устойчивого вида электрических дуг, полностью исключается. Благодаря механизму заземления нейтрали с использованием катушки Петерсона, сопротивление дуги снижается до крайне низкого уровня, что позволяет дуге самоликвидироваться в большинстве случаев. Именно поэтому катушку Петерсона также называют нейтрализатором однофазных замыканий или катушкой подавления дуг. Катушка Петерсона может быть спроектирована в двух вариантах по своей мощности. Она может быть рассчитана на кратковременную работу, обычно на выдерживание указанного тока в течение примерно 5 минут. Альтернативно, она может быть разработана для постоянного пропускания своего номинального тока. В обоих случаях катушка Петерсона играет важную роль в снижении переходных процессов, вызванных ударом молнии. Кроме того, она значительно уменьшает падение напряжения при однофазных замыканиях на землю, тем самым повышая стабильность и надежность электрической системы.