Дъга на потенциометър или Петерсенова дъга

В подземната високонапежна и среднонапежна мрежа винаги има значителен зареждащ ток, който протича от проводника към земята. Това се дължи на диелектричната изолация между земята и проводника в подземните кабели. При дефект в земята в някоя фаза, в трите фази на такава система, зареждащият ток на системата идеално става три пъти по-голям от номиналния зареждащ ток на всяка фаза. Този по-голям зареждащ ток се повторно изпълнява и преминава през дефектната точка, причинявайки дъга там. За да се намали големият капацитивен зареждащ ток при дефект в земята, една индуктивна катушка се свързва от звездна точка до земята. Токът, създаден в тази катушка при дефект, е противоположен на тока на зареждане на кабела в същия момент, следователно нейтрализира зареждащия ток на системата. Тази катушка с подходяща индуктивност се нарича Гасеща катушка за дъга или Петерсенова катушка.

Напреженията на балансирана система с три фази са показани на фигура 1.

В подземната високонапежна и среднонапежна кабелна мрежа, винаги има капацитет между проводника и земята във всяка фаза. Поради това винаги има капацитивен ток от фаза към земята. Във всяка фаза капацитивният ток води напрежението на съответната фаза с 900, както е показано на фигура 2.

Сега предположим, че има дефект в земята в жълтата фаза на системата. Идеално, напрежението на жълтата фаза, което е напрежението между жълтата фаза и земята, става нула. Следователно, нулевата точка на системата се премества на върха на вектора на жълтата фаза, както е показано на фигура 3. В резултат, напрежението в здравите фази (червена и синя) става &sqrt;3 пъти по-голямо от оригиналото.

Естествено, съответният капацитивен ток във всяка здрава фаза (червена и синя) става &sqrt;3 от оригиналото, както е показано на фигура 4.

Векторната сума, която е резултантата от тези два капацитивни тока, сега ще бъде 3I, където I е взет за номинален капацитивен ток на фаза в балансираната система. Това означава, че при здраво балансирани условия на системата, IR = IY =
IB = I.

Това е илюстрирано на фигура 5,

Този резултантен ток после протича през дефектния път към земята, както е показано по-долу.

Сега, ако свържем една индуктивна катушка с подходяща индуктивност (обикновено се използва железен ядрен индуктор) между звездната точка или нейтралната точка на системата и земята, ситуацията ще се промени напълно. При дефект, токът през индуктора е точно равен и обратен по величина и фаза на капацитивния ток през дефектния път. Индуктивният ток също следва дефектния път на системата. Капацитивният и индуктивният ток се нейтрализират един друг в дефектния път, следователно няма да има никакъв резултантен ток през дефектния път, създаден поради капацитивното действие на подземния кабел. Идеалната ситуация е илюстрирана на фигурата по-долу.

Тази концепция беше въведена за първи път от W. Petersen през 1917, затова индукторната катушка, използвана за целта, се нарича Petersen Coil.
Капацитивният компонент на тока на дефекта е висок в подземната кабелна система. Когато се случи дефект в земята, величината на този капацитивен ток през дефектния път става 3 пъти по-голяма от номиналния капацитивен ток на здравата фаза. Това причинява значително преместване на нулевата пресичане на тока далеч от нулевата пресичане на напрежението в системата. Поради наличието на този висок капацитивен ток в пътя на дефекта, ще има серия от повторни удари в местонахождението на дефекта. Това може да доведе до нежелано надвишаване на напрежението в системата.
Индуктивността на Петерсеновата катушка се избира или коригира на такава стойност, която причинява индуктивен ток, който може точно да нейтрализира капацитивния ток.
Да изчислим индуктивността на Петерсеновата катушка за трите фази на подземната система.

За това нека разгледаме капацитета между проводника и земята във всяка фаза на системата, който е C фарад. Тогава капацитивният течност или зареждащият ток във всяка фаза ще бъде

Следователно, капацитивният ток през дефектния път при единофазен дефект към земята е

След дефект, звездната точка ще има фазово напрежение, тъй като нулевата точка е преместена към дефектната точка. Следователно, напрежението, което се явява през индуктора, е Vph. Следователно, индуктивният ток през катушката е

Сега, за отмяна на капацитивния ток със стойност 3I, IL трябва да има същата величина, но 180o електрически разделени. Следователно,

Когато, дизайнът или конфигурацията (в дължина и/или сечение и/или дебелина и качество на изолацията) на системата се промени, индуктивността на катушката трябва да бъде коригирана съответно. Затова често Петерсеновата катушка е осъществена с устройство за промяна на обмотката.

Заявление: Почитайте оригиналния, добри статии са стойни за споделяне, ако има нарушение на правата, моля се обратете за изтриване.