Tlumená cívka nebo Petersenova cívka

V podzemních síťích s vysokým a středním napětím vždy proudí značný nabíjecí proud z vodiče k zemi. To je způsobeno dielektrickou izolací mezi zemí a vodičem v podzemních kabelech. Během zemního poruchy v libovolné fázi, v systému třífázovém, se nabíjecí proud systému ideálně stane třikrát větší než nominální nabíjecí proud na fázi. Tento větší nabíjecí proud znovu zapálí a projde zemí přes místo poruchy a způsobí tam oblouk. Aby se minimalizoval velký kapacitivní nabíjecí proud během zemní poruchy, je od hvězdicového bodu do země připojen jeden induktivní cívka. Proud vytvořený v této cívce během poruchy je opačný k nabíjecímu proudu kabelu ve stejném okamžiku, což neutralizuje nabíjecí proud systému. Tato cívka vhodné indukčnosti se nazývá Coil na potlačení oblouku nebo Petersenův coil.

Napětí třífázové vyrovnané soustavy je znázorněno na obrázku – 1.

V podzemních síťích s vysokým a středním napětím existuje vždy kapacita mezi vodičem a zemí v každé fázi. Proto vždy existuje kapacitivní proud z fáze k zemi. V každé fázi kapacitivní proud následuje odpovídající fázové napětí o 900, jak je znázorněno na obrázku – 2.

Nyní předpokládejme, že došlo k zemní poruchě v žluté fázi systému. Ideálně by se napětí žluté fáze, tj. napětí žluté fáze k zemi, stalo nulové. Tím by se nulový bod systému posunul na konec vektoru žluté fáze, jak je znázorněno na obrázku-3 níže. V důsledku toho se napětí v zdravých fázích (červené a modré) stane &sqrt;3 krát větší než původní.

Samozřejmě, odpovídající kapacitivní proud v každé zdravé fázi (červené a modré) se stane &sqrt;3 krát větší než původní, jak je znázorněno na obrázku-4 níže.

Vektorový součet, tj. výsledný těchto dvou kapacitivních proudů, bude nyní 3I, kde I je nominální kapacitivní proud na fázi v vyrovnalém systému. To znamená, že v zdravém vyrovnalém stavu systému, IR = IY =
IB = I.

To je znázorněno na obrázku- 5 níže,

Tento výsledný proud pak teče přes vadnou cestu k zemi, jak je znázorněno níže.

Teď, pokud připojíme jednu induktivní cívku s vhodnou hodnotou indukčnosti (obvykle se používá cívka s železným jádrem) mezi hvězdicovým nebo neutrálním bodem systému a zemí, situace se kompletně změní. Při vadném stavu je proud procházející cívkou roven a opačný v množství a fázi k kapacitivnímu proudu procházejícímu vadnou cestou. Induktivní proud také sleduje vadnou cestu systému. Kapacitivní a induktivní proud se navzájem vyruší na vadné cestě, a proto nebude žádný výsledný proud procházející vadnou cestou způsobený kapacitivní akcí podzemního kabelu. Ideální situace je znázorněna na následujícím obrázku.

Tento koncept byl poprvé implementován W. Petersenem v roce 1917, proto se induktivní cívka používaná pro tento účel nazývá Petersenův coil.
Kapacitivní složka poruchového proudu je vysoká v podzemním kabelovém systému. Když dojde k zemní poruše, velikost tohoto kapacitivního proudu procházejícího vadnou cestou se stane 3krát větší než nominální kapacitivní proud fáze k zemi v zdravé fázi. To způsobí významné posunutí nulového přechodu proudu pryč od nulového přechodu napětí v systému. Díky přítomnosti tohoto vysokého kapacitivního proudu v cestě zemní poruchy dojde k řadě znovuzapalování na místě poruchy. To může vést k nežádoucímu přetlaku v systému.
Indukčnost Petersenova coilu je vybrána nebo upravena na takovou hodnotu, která způsobí induktivní proud, který může přesně neutralizovat kapacitivní proud.
Vypočítáme nyní indukčnost Petersenova coilu pro třífázový podzemní systém.

Pro to vezměme kapacitu mezi vodičem a zemí v každé fázi systému, C farad. Potom kapacitivní unikající proud nebo nabíjecí proud v každé fázi bude

Takže kapacitivní proud procházející vadnou cestou během jednofázové poruchy k zemi bude

Po poruchě bude hvězdicový bod mít fázové napětí, protože nulový bod se posunul na místo poruchy. Takže napětí na cívkě bude Vph. Proto induktivní proud procházející cívkou bude

Nyní, pro neutralizaci kapacitivního proudu o hodnotě 3I, musí IL mít stejnou velikost, ale být elektricky 180o odlišný. Proto,

Když se design nebo konfigurace (v délce a/nebo průřezu a/nebo tloušťce a kvalitě izolace) systému změní, musí být indukčnost cívky příslušně upravena. Proto bývá Petersenův coil často vybaven zařízením pro změnu ohmů.

Prohlášení: Respektujte originál, dobré články stojí za sdílení, pokud dojde k porušení autorských práv, obraťte se na nás pro jejich odstranění.