Kumparan Penekan Busur atau Kumparan Petersen

Selalu ada arus pengisian yang signifikan mengalir dari konduktor ke tanah dalam jaringan listrik tegangan tinggi dan menengah bawah tanah. Ini disebabkan oleh isolasi dielektrik antara tanah dan konduktor pada kabel bawah tanah. Selama terjadi gangguan tanah pada salah satu fase, dalam sistem tiga fasa seperti ini, arus pengisian sistem menjadi tiga kali lebih besar daripada arus pengisian per fase yang ditentukan. Arus pengisian yang lebih besar ini menyebabkan busur api melalui titik gangguan. Untuk meminimalkan arus pengisian kapasitif yang besar selama gangguan tanah, satu koil induktif dihubungkan dari titik star ke tanah. Arus yang dibuat dalam koil ini selama gangguan berlawanan dengan arus pengisian kabel pada saat yang sama, sehingga menetralkan arus pengisian sistem. Koil dengan induktansi yang sesuai dikenal sebagai Koil Pemadam Busur atau Koil Petersen.

Tegangan sistem tiga fasa seimbang ditunjukkan dalam gambar – 1.

Dalam jaringan kabel tegangan tinggi dan menengah bawah tanah, selalu ada kapasitansi antara konduktor dan tanah pada setiap fase. Karena itu, selalu ada arus kapasitif dari fase ke tanah. Pada setiap fase, arus kapasitif unggul 900 dibandingkan tegangan fase yang bersesuaian, seperti ditunjukkan dalam gambar – 2.

Sekarang misalkan terjadi gangguan tanah pada fase kuning sistem. Secara ideal, tegangan fase kuning, yaitu tegangan fase kuning ke tanah menjadi nol. Dengan demikian, titik nol sistem bergeser ke ujung vektor fase kuning, seperti ditunjukkan dalam gambar-3, di bawah. Akibatnya, tegangan pada fase sehat (merah dan biru) menjadi &sqrt;3 kali dari aslinya.

Secara alami, arus kapasitif yang sesuai pada setiap fase sehat (merah dan biru) menjadi &sqrt;3 kali dari aslinya, seperti ditunjukkan dalam gambar-4, di bawah.

Jumlah vektor, yaitu hasil dari dua arus kapasitif ini sekarang akan menjadi 3I, di mana I diambil sebagai arus kapasitif per fase yang ditentukan dalam sistem seimbang. Artinya, pada kondisi seimbang yang sehat sistem, IR = IY =
IB = I.

Ini digambarkan dalam gambar- 5 di bawah,

Arus hasil ini kemudian mengalir melalui jalur gangguan ke tanah seperti ditunjukkan di bawah.

Sekarang, jika kita menghubungkan satu koil induktif dengan nilai induktansi yang sesuai (umumnya menggunakan induktor inti besi) antara titik star atau titik netral sistem dan tanah, skenario akan berubah sepenuhnya. Pada kondisi gangguan, arus melalui induktor sama dan berlawanan dalam magnitudo dan fase dengan arus kapasitif melalui jalur gangguan. Arus induktif juga mengikuti jalur gangguan sistem. Arus kapasitif dan induktif saling meniadakan di jalur gangguan, sehingga tidak ada arus hasil melalui jalur gangguan yang tercipta karena aksi kapasitif kabel bawah tanah. Situasi ideal digambarkan dalam gambar di bawah.

Konsep ini pertama kali diterapkan oleh W. Petersen pada tahun 1917, itulah sebabnya induktor koil digunakan untuk tujuan tersebut, disebut Koil Petersen.
Komponen kapasitif arus gangguan tinggi dalam sistem kabel bawah tanah. Ketika terjadi gangguan tanah, magnitudo arus kapasitif ini melalui jalur gangguan menjadi 3 kali lebih besar daripada arus kapasitif fase ke tanah yang ditentukan pada fase sehat. Hal ini menyebabkan pergeseran signifikan penyeberangan nol arus jauh dari penyeberangan nol tegangan dalam sistem. Karena adanya arus kapasitif tinggi ini dalam jalur gangguan tanah, akan terjadi serangkaian re-striking di lokasi gangguan. Ini dapat menyebabkan over voltage yang tidak diinginkan dalam sistem.
Induktansi Koil Petersen dipilih atau disesuaikan pada nilai tertentu yang menyebabkan arus induktif yang dapat menetralkan arus kapasitif secara tepat.
Mari kita hitung induktansi Koil Petersen untuk sistem bawah tanah tiga fasa.

Untuk itu mari kita pertimbangkan kapasitansi antara konduktor dan tanah pada setiap fase sistem, adalah C farad. Maka arus bocor kapasitif atau arus pengisian pada setiap fase akan menjadi

Jadi, arus kapasitif melalui jalur gangguan selama gangguan fase tunggal ke tanah adalah

Setelah gangguan, titik star akan memiliki tegangan fase karena titik nol bergeser ke titik gangguan. Jadi, tegangan muncul di seberang induktor adalah Vph. Oleh karena itu, arus induktif melalui koil adalah

Sekarang, untuk pembatalan arus kapasitif bernilai 3I, IL harus memiliki magnitudo yang sama tetapi 180o secara elektris. Oleh karena itu,

Ketika, desain atau konfigurasi (dalam panjang dan/atau bagian lintang dan/atau ketebalan dan kualitas isolasi) sistem berubah, induktansi koil harus disesuaikan. Itulah sebabnya seringkali Koil Petersen dilengkapi dengan pengaturan perubahan tap.

Pernyataan: Hormati asli, artikel bagus layak dibagikan, jika ada pelanggaran silakan hubungi untuk dihapus.