سیم پیچ خاموش کننده قوس یا سیم پیچ پترسن

در شبکه‌های برق زیرزمینی با ولتاژ بالا و متوسط، همیشه جریان شارژ کننده قابل توجهی از رساننده به زمین جریان دارد. این امر به دلیل عایق الکتریکی بین زمین و رساننده در کابل‌های زیرزمینی است. در صورت بروز خطا در هر فازی از یک سیستم سه فاز، جریان شارژ کننده سیستم به طور مثالي سه برابر جریان شارژ کننده نامين فاز می‌شود. این جریان شارژ کننده بزرگ‌تر از طریق نقطه خطا به زمین بازگشت می‌کند و باعث ایجاد آرک در آنجا می‌شود. برای کاهش جریان شارژ کننده ظرفیتی بزرگ در حین خطا، یک کویل القایی از نقطه ستاره به زمین متصل می‌شود. جریان ایجاد شده در این کویل در حین خطا در لحظه مشابه با جریان شارژ کننده کابل، اما در جهت مخالف است، بنابراین جریان شارژ کننده سیستم را در حین خطا خنثی می‌کند. این کویل با القای مناسب به عنوان آرک سوپرسیشن کویل یا پترسن کویل شناخته می‌شود.

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

در شبکه‌های کابلی زیرزمینی با ولتاژ بالا و متوسط، همیشه ظرفیتی بین رساننده و زمین در هر فاز وجود دارد. به دلیل این ظرفیت، همیشه جریان ظرفیتی از فاز به زمین وجود دارد. در هر فاز، جریان ظرفیتی ۹۰ درجه پیش از ولتاژ فاز مربوطه قرار می‌گیرد، مانند شکل ۲.

حال فرض کنید که خطا در فاز زرد سیستم بروز می‌کند. به طور مثالي، ولتاژ فاز زرد که ولتاژ فاز زرد به زمین است صفر می‌شود. بنابراین، نقطه صفر سیستم به انتهای بردار فاز زرد منتقل می‌شود، مانند شکل ۳ زیر. در نتیجه، ولتاژ در فازهای سالم (قرمز و آبی) √۳ برابر ولتاژ اصلی می‌شود.

به طور طبیعی، جریان ظرفیتی متناظر در هر فاز سالم (قرمز و آبی) √۳ برابر جریان اصلی می‌شود، مانند شکل ۴ زیر.

مجموع برداری این دو جریان ظرفیتی حالا ۳I خواهد بود، که I به عنوان جریان ظرفیتی نامين فاز در سیستم متعادل در نظر گرفته می‌شود. یعنی، در حالت سالم و متعادل سیستم، IR = IY = IB = I.

این موضوع در شکل ۵ زیر نشان داده شده است،

این جریان نتیجه‌ی حاصل سپس از طریق مسیر خطا به زمین جریان می‌یابد، مانند شکل زیر.

اکنون، اگر یک کویل القایی با مقادیر القای مناسب (معمولاً از القاینده با هسته فولادی استفاده می‌شود) بین نقطه ستاره یا نقطه نیمه‌زا سیستم و زمین متصل کنیم، سناریو کاملاً تغییر می‌کند. در حالت خطا، جریان از طریق القاینده دقیقاً مساوی و در جهت مخالف 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 نتیجه‌ی حاصل از عمل ظرفیتی کابل زیرزمینی در مسیر خطا ایجاد نمی‌شود. وضعیت مثالي در شکل زیر نشان داده شده است.

این مفهوم ابتدا در سال ۱۹۱۷ توسط W. Petersen پیاده‌سازی شد، بنابراین القاینده کویل که برای این منظور استفاده می‌شود، پترسن کویل نامیده می‌شود.
جزء ظرفیتی جریان خطا در سیستم کابلی زیرزمینی بالا است. وقتی خطا بروز می‌کند، مقدار این جریان ظرفیتی از طریق مسیر خطا سه برابر جریان ظرفیتی نامين فاز به زمین فازهای سالم می‌شود. این باعث تغییر قابل توجه صفرگذاری جریان در سیستم می‌شود. به دلیل وجود این جریان ظرفیتی بالا در مسیر خطا، مجموعه‌ای از بازگشت‌ها در محل خطا ایجاد می‌شود. این ممکن است منجر به ولتاژ اضافی ناخواسته در سیستم شود.
القای پترسن کویل به چنان مقداری تنظیم می‌شود که جریان القایی که می‌تواند دقیقاً جریان ظرفیتی را خنثی کند.
بیایید القای پترسن کویل را 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. سپس جریان تسربیحی یا شارژ کننده در هر فاز خواهد بود

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

بعد از خطا، نقطه ستاره ولتاژ فاز خواهد داشت زیرا نقطه صفر به نقطه خطا منتقل شده است. بنابراین، ولتاژ ظاهر شده در القاینده Vph است. بنابراین، جریان القایی از طریق کویل خواهد بود

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

وقتی طراحی یا پیکربندی (در طول و یا مقطع و یا ضخامت و کیفیت عایق) سیستم تغییر کند، القای کویل باید به طور متناسب تنظیم شود. به همین دلیل، اغلب پترسن کویل با تغییرات تاپیکی فراهم می‌شود.

بیانیه: احترام به اصل، مقالات خوبی که ارزش به اشتراک گذاری دارند، اگر نقض حق تکثیر وجود دارد لطفاً تماس بگیرید تا حذف شود.