خازنه یا پیترسن کویل

در شبکه‌های قدرت زیرزمینی با ولتاژ بالا و متوسط، همیشه جریان شارژی قابل توجهی از رساننده به زمین در حال جریان است. این امر به دلیل وجود عایق دی الکتریک بین زمین و رساننده در کابل‌های زیرزمینی است. در صورت بروز خطا در هر فاز، در یک سیستم سه فاز، جریان شارژی سیستم به طور مثالي سه برابر جریان شارژی نامطلوب هر فاز می‌شود. این جریان شارژی بزرگ‌تر از مسیر خطا دوباره شروع می‌شود و از طریق نقطه خطا به زمین می‌رسد و باعث ایجاد آرک در آنجا می‌شود. برای کاهش جریان شارژی ظرفیتی بزرگ در زمان خطا، یک میل القایی از نقطه ستاره به زمین متصل می‌شود. جریان ایجاد شده در این میل در زمان خطا مخالف جریان شارژی کابل در همان لحظه است، بنابراین جریان شارژی سیستم در زمان خطا خنثی می‌شود. این میل با القای مناسب به عنوان میل فشارک کاهش دهنده یا میل پترسن شناخته می‌شود.

ولتاژهای یک سیستم سه فاز متعادل در شکل ۱ نشان داده شده است.

در شبکه کابل زیرزمینی با ولتاژ بالا و متوسط، همیشه ظرفیتی بین رساننده و زمین در هر فاز وجود دارد. به دلیل آن، همیشه جریان ظرفیتی از فاز به زمین وجود دارد. در هر فاز جریان ظرفیتی ۹۰ درجه پیش از ولتاژ فاز مربوطه قرار می‌گیرد، مانند آنچه در شکل ۲ نشان داده شده است.

حال فرض کنید که خطا در فاز زرد سیستم رخ داده است. به طور مثال، ولتاژ فاز زرد که ولتاژ فاز زرد به زمین است صفر می‌شود. بنابراین، نقطه صفر سیستم به نوک بردار فاز زرد منتقل می‌شود، مانند آنچه در شکل ۳ زیر نشان داده شده است. در نتیجه، ولتاژ در فازهای سالم (قرمز و آبی) √۳ برابر ولتاژ اصلی می‌شود.

به طبیعت، جریان ظرفیتی متناظر در هر فاز سالم (قرمز و آبی) √۳ برابر اصلی می‌شود، مانند آنچه در شکل ۴ زیر نشان داده شده است.

مجموع برداری یا نتیجه این دو جریان ظرفیتی حالا ۳I خواهد بود، که I به عنوان جریان ظرفیتی نامطلوب هر فاز در سیستم متعادل در نظر گرفته می‌شود. به معنای دیگر، در حالت سالم و متعادل سیستم، IR = IY = IB = I.

این موضوع در شکل ۵ زیر نشان داده شده است،

این جریان نتیجه از طریق مسیر خطا به زمین جریان می‌یابد، مانند آنچه در زیر نشان داده شده است.

اکنون، اگر یک میل القایی با مقادیر مناسب القایی (معمولاً از نوع هسته آهن استفاده می‌شود) بین نقطه ستاره یا نقطه خنثی سیستم و زمین متصل کنیم، سناریو کاملاً تغییر می‌کند. در زمان خطا، جریان از طریق میل دقیقاً مساوی و مخالف در مقدار و فاز جریان ظرفیتی از طریق مسیر خطا است. جریان القایی نیز مسیر خطا را دنبال می‌کند. جریان‌های ظرفیتی و القایی یکدیگر را در مسیر خطا خنثی می‌کنند، بنابراین هیچ جریان نتیجه‌ای از طریق مسیر خطا به دلیل عمل ظرفیتی کابل زیرزمینی ایجاد نمی‌شود. وضعیت ایده‌آل در شکل زیر نشان داده شده است.

این مفهوم اولین بار در سال ۱۹۱۷ توسط W. Petersen پیاده‌سازی شد، بنابراین میل القایی که برای این منظور استفاده می‌شود، میل پترسن نامیده می‌شود.
جزء ظرفیتی جریان خطا در سیستم کابل زیرزمینی بالا است. وقتی خطای زمینی رخ می‌دهد، مقدار این جریان ظرفیتی از طریق مسیر خطا سه برابر جریان ظرفیتی نامطلوب فاز به زمین فاز سالم می‌شود. این باعث تغییر قابل توجه در عبور صفر جریان از صفر ولتاژ در سیستم می‌شود. به دلیل وجود این جریان ظرفیتی بالا در مسیر خطای زمینی، مجموعه‌ای از بازآتش‌ها در محل خطا رخ می‌دهد. این ممکن است باعث ایجاد ولتاژ غیرمنتظره در سیستم شود.
القای میل پترسن به گونه‌ای انتخاب یا تنظیم می‌شود که جریان القایی که می‌تواند دقیقاً جریان ظرفیتی را خنثی کند.
بیایید القای میل پترسن برای یک سیستم زیرزمینی سه فاز محاسبه کنیم.

برای این کار فرض کنید که ظرفیت بین رساننده و زمین در هر فاز سیستم C فاراد است. در این صورت جریان نشتی ظرفیتی یا جریان شارژی در هر فاز خواهد بود

بنابراین، جریان ظرفیتی از طریق مسیر خطا در زمان خطای یک فاز به زمین خواهد بود

پس از خطا، نقطه ستاره ولتاژ فاز خواهد داشت زیرا نقطه صفر به نقطه خطا منتقل شده است. بنابراین، ولتاژ که در الکتروموتور ظاهر می‌شود Vph است. بنابراین، جریان القایی از طریق میل خواهد بود

اکنون، برای خنثی کردن جریان ظرفیتی با مقدار ۳I، IL باید همان مقدار ولتاژ داشته باشد اما ۱۸۰ درجه الکتریکی متفاوت. بنابراین،

وقتی طراحی یا پیکربندی (در طول و یا مقطع و یا ضخامت و کیفیت عایق) سیستم تغییر می‌کند، القایی میل باید به ترتیب تنظیم شود. به همین دلیل معمولاً میل پترسن با تعبیه تغییر تاپ ارائه می‌شود.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.