Bobot na Nakakalason ng Ark o Petersen Coil

Laging may malaking charging current na tumataas mula sa conductor patungong 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. Kapag may earth fault sa anumang phase, sa isang 3-phase system, ang charging current ng sistema ay ideyal na naging tatlong beses mas malaki kaysa sa rated charging current per phase. Ang mas malaking charging current na ito ay restrikes at lumalabas sa lupa sa pamamagitan ng faulty point at nagdudulot ng arcing doon. Upang minimisahin ang malaking capacitive charging current sa panahon ng earth fault, isinasangguni ang isang inductive coil mula sa star point patungong lupa. Ang current na nililikha 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 na ito 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 patungong lupa. Sa bawat phase, ang capacitive current ay nakakayanan ang kasangkot na phase voltage ng 900 tulad ng ipinapakita sa figure – 2.

Ngayon, suposin natin na may earth fault sa yellow phase ng sistema. Ideyal na, ang voltage ng yellow phase, na ang yellow phase to ground voltage, ay naging zero. Bilang resulta, ang null point ng sistema ay lumipat 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 orihinal.

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

Ang vector sum, na ang resulta ng dalawang capacitive current, ngayon ay 3I, kung saan ang I ay kinukuha bilang rated capacitive current per phase sa balanced system. Ito ang nangangahulugan, sa healthy balanced condition ng sistema, IR = IY =
IB = I.

Ito ay ipinapakita sa figure- 5 sa ibaba,

Ang resulta ng current na ito ay lumiliko sa pamamagitan ng faulty path patungong lupa tulad ng ipinapakita sa ibaba.

Ngayon, kung iko-konekta 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 sumunod din sa faulty path ng sistema. Ang capacitive at inductive current ay kanselado ang isa't isa sa faulty path, kaya wala nang anumang resulta ng current sa pamamagitan ng faulty path na dulot ng capacitive action ng underground cable. Ang ideal na sitwasyon ay ipinapakita sa figure sa ibaba.

Ang konsepto na ito ay unang ipinatupad ni W. Petersen noong 1917, kaya ang inductor coil na ginagamit para sa layunin, ay tinawag 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 malaki kaysa sa rated phase to earth capacitive current ng healthy phase. Ito ang nagdudulot ng mahalagang paglipat ng zero crossing ng current palayo sa zero crossing ng voltage sa sistema. Dahil sa presensya ng mataas na capacitive current sa earth fault path, magkakaroon ng serye ng re-striking sa fault location. Ito ay maaaring magresulta ng hindi inaasahang over voltage sa sistema.
Ang inductance ng Petersen Coil ay pinili o ayusin sa halaga na nagdudulot ng inductive current na maaaring eksaktong neutralize ang capacitive current.
Hayaan nating kalkulahin ang inductance ng Petersen Coil para sa isang 3 phase underground system.

Para dito, hayaan nating isaalang-alang ang capacitance sa pagitan ng conductor at lupa sa bawat phase ng sistema, na 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 magkakaroon ng phase voltage dahil ang null point ay lumipat 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 may halaga ng 3I, ang IL ay dapat may parehong magnitude pero 180o electrically apart. Kaya,

Kapag ang disenyo o configuration (sa haba at/o cross section at/o thickness at kalidad ng insulasyon) ng sistema ay nagbago, ang inductance ng coil ay dapat ayusin nang angkop. Ito ang dahilan kung bakit madalas ang Petersen coil ay may tap changing arrangement.

Pahayag: Respetuhin ang orihinal, mga magagandang artikulo na karapat-dapat na ibahagi, kung may infringement pakiusap na ilipat ang pag-delete.