Koil sa Pag-eliminado sa Ark o Petersen Coil

Laging may malaking charging current na lumilipad mula sa conductor tungo sa lupa sa underground high voltage at medium voltage power network. Ito ay dahil sa dielectric insulation sa pagitan ng lupa at conductor sa mga underground cables. Sa panahon ng isang earth fault sa anumang phase, sa isang 3-phase system, ang charging current ng sistema ay naging tatlong beses mas marami kaysa sa rated charging current bawat phase. Ang mas malaking charging current na ito ay restrikes at lumilipad sa ground sa pamamagitan ng faulty point at nagdudulot ng arcing doon. Upang mabawasan ang malaking capacitive charging current sa panahon ng earth fault, isang inductive coil ay konektado mula sa star point hanggang sa lupa. Ang current na nabuo sa coil na ito sa panahon ng fault ay kabaligtaran ng cable charging current sa parehong oras, kaya neutralizes ang charging current ng sistema. Ang coil na may angkop na inductance ay kilala bilang Arc Suppression Coil o Petersen Coil.

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

Sa underground high voltage at medium voltage cable network, laging may capacitance sa pagitan ng conductor at lupa sa bawat phase. Dahil dito, laging may capacitive current mula sa phase tungo sa lupa. Sa bawat phase, ang capacitive current ay nangunguna sa corresponding phase voltage ng 900 tulad ng ipinapakita sa figure – 2.

Ngayon, supos na may isang earth fault sa yellow phase ng sistema. Ideal na, ang voltage ng yellow phase na iyon ay yellow phase to ground voltage na naging zero. Kaya, ang null point ng sistema ay nalinis sa tip ng yellow phase vector, tulad ng ipinapakita sa figure-3, sa ibaba. Bilang resulta, ang voltage sa healthy phases (red at blue) naging &sqrt;3 beses ng original.

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

Ang vector sum na iyon o resultant ng dalawang capacitive current ngayon ay 3I, kung saan ang I ay kinonsidera bilang rated capacitive current bawat phase sa balanced system. Ibig sabihin, sa healthy balanced condition ng sistema, IR = IY =
IB = I.

Ito ay ipinapakita sa figure- 5 sa ibaba,

Ang resultant current na ito ay lumilipad sa pamamagitan ng faulty path tungo sa lupa tulad ng ipinapakita sa ibaba.

Ngayon, kung ikokonekta natin ang isang inductive coil ng angkop na inductance value (karaniwang ginagamit ang iron core inductor) sa pagitan ng star point o neutral point ng sistema at lupa, ang scenario ay lubusang magbabago. Sa panahon ng faulty condition, ang current sa pamamagitan ng inductor ay katumbas at kabaligtaran sa magnitude at phase ng capacitive current sa pamamagitan ng faulty path. Ang inductive current ay sumusunod din sa faulty path ng sistema. Ang capacitive at inductive current ay kansela ang isa't isa sa faulty path, kaya walang resultant current sa faulty path na nabuo dahil sa capacitive action ng underground cable. Ang ideal na sitwasyon ay ipinapakita sa figure sa ibaba.

Ang konsepto na ito ay unang naipatupad ni W. Petersen noong 1917, kaya ang inductor coil ay ginagamit para sa layunin, 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 pamamagitan ng faulty path naging tatlong beses mas marami kaysa sa rated phase to earth capacitive current ng healthy phase. Ito ay nagdudulot ng significant shifting ng zero crossing ng current away from 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 magresulta ng unwanted over voltage sa sistema.
Ang inductance ng Petersen Coil ay pinili o inaadjust sa value na nagiging sanhi ng inductive current na maaaring eksaktong kanselahin ang capacitive current.
Hayaan nating kalkulahin ang inductance ng Petersen Coil para sa isang 3 phase underground system.

Para sa iyon, hayaan nating isipin ang capacitance sa pagitan ng conductor at lupa sa bawat phase ng sistema, ay C farad. Kaya ang capacitive leakage current o charging current sa bawat phase ay

Kaya, ang capacitive current sa pamamagitan ng faulty path sa panahon ng single phase to earth fault ay

Pagkatapos ng fault, ang star point ay magkaroon ng phase voltage dahil ang null point ay nalinis 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 capacitive current na value 3I, IL dapat magkaroon ng parehong magnitude ngunit 180o electrically apart. Kaya,

Kapag ang design o configuration (sa length at/o cross section at/o thickness at quality sa insulation) ng sistema ay nagbago, ang inductance ng coil ay dapat ayusin nang angkop. Kaya kadalasang may tap changing arrangement ang Petersen coil.

Pahayag: Respetuhin ang original, mabubuting artikulo na nagbabahagi, kung may infringement paki-contact delete.