消弧線圈またはペテルセンコイル

地中の高圧および中圧電力ネットワークでは、常に導体から地へ向かって大きな充電電流が流れています。これは地中ケーブルの導体と地との間にある誘電体絶縁によるものです。このような3相システムにおいて、いずれかの相で接地障害が発生すると、システムの充電電流は理想的には各相の定格充電電流の3倍になります。この大きな充電電流は障害点を通って地に流れ、そこでアークを引き起こします。接地障害時の大きな容量性充電電流を最小限に抑えるために、星形接続の中心点から地にインダクティブコイルを接続します。障害時にこのコイルに生じる電流は、その瞬間にケーブルの充電電流と反対方向となるため、システムの充電電流を中和します。適切なインダクタンスを持つこのコイルは、アーク抑制コイルまたはペテルセンコイルとして知られています。

図1に示すように、3相平衡システムの電圧が示されています。

地中の高圧および中圧ケーブルネットワークでは、各相の導体と地の間に常に容量があります。そのため、常に各相から地への容量性電流があります。各相の容量性電流は、対応する相電圧に対して900先に位相が進んでいます。これは図2に示されています。

ここで、システムの黄色の相で接地障害が発生したと仮定します。理想的には、黄色の相の電圧、つまり黄色の相に対する地電圧はゼロになります。したがって、システムのニュートラル点は黄色の相ベクトルの先端に移動します。これは下の図3に示されています。その結果、健全な相（赤と青）の電圧は元の値の√3倍になります。

自然に、各健全な相（赤と青）の対応する容量性電流も元の値の√3倍になります。これは下の図4に示されています。

これらの2つの容量性電流のベクトル合計、つまり結果的な電流は3Iになります。ここでIはバランスシステムにおける各相の定格容量性電流です。つまり、システムが健全な平衡状態にあるとき、IR = IY =
IB = Iとなります。

これは下の図5に示されています。

この結果的な電流は、下記のように故障パスを通って地に流れます。

ここで、システムの星形接続点またはニュートラル点と地の間に適切なインダクタンス値（通常は鉄心インダクタを使用）を持つ1つのインダクティブコイルを接続すると、シナリオは完全に変わります。障害時に、インダクタを通過する電流は、故障パスを通過する容量性電流と同じ大きさで逆位相となります。インダクティブ電流もシステムの故障パスを通過します。容量性電流とインダクティブ電流は故障パスで相互にキャンセルし合うため、地下ケーブルの容量作用により故障パスに生じる結果的な電流はありません。理想的な状況は以下の図に示されています。

この概念は1917年にW. ペテルセンによって初めて実装され、そのためインダクタコイルはペテルセンコイルと呼ばれています。
地下ケーブルシステムでは、障害電流の容量成分が高いです。接地障害が発生すると、故障パスを通過するこの容量性電流の大きさは、健全な相の定格相対地容量性電流の3倍になります。これにより、システム内の電流のゼロクロスが電圧のゼロクロスから大きくずれます。この高い容量性電流が接地障害パスに存在することで、故障位置での一連の再ストライキが発生し、不要な過電圧がシステム内に生じることがあります。
ペテルセンコイルのインダクタンスは、容量性電流を正確に中和できるような感応電流を生成する値に選択または調整されます。
3相地下システム用のペテルセンコイルのインダクタンスを計算してみましょう。

そのためには、システムの各相の導体と地の間の容量をCファラドとします。すると、各相の容量性漏れ電流または充電電流は

したがって、単相接地障害時の故障パスを通過する容量性電流は

障害後、星形接続点は故障点にニュートラル点が移動するため、相電圧を持ちます。したがって、インダクタに現れる電圧はVphです。したがって、コイルを通過するインダクティブ電流は

ここで、3Iの容量性電流をキャンセルするためには、ILは同じ大きさで電気的に180o離れている必要があります。したがって、

システムの設計や構成（長さ、断面積、厚さ、絶縁品質）が変わると、コイルのインダクタンスをそれに応じて調整する必要があります。これが、しばしばペテルセンコイルがタップ変更装置を備えている理由です。

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