Lokācijas spēka koks vai Petersena koils

Apakšzemes augstsprieguma un vidējsprieguma elektrotīklos vienmēr notiek nozīmīgs uzlādes strāvas plūsma no vadietāja uz zemi. Tas notiek tāpēc, ka apakšzemes kabeļos starp zemi un vadietāju pastāv dielektriskā izolācija. Ja kādā fāzē notiek zemes trūkums, trīsfāžu sistēmā sistēmas uzlādes strāva ideāli kļūst trim reizēm lielāka par katras fāzes normatīvo uzlādes strāvu. Šī lielākā uzlādes strāva atkal uzsāk arku un tiek pārraidīta caur defektā punktu, izraisojot loksni. Lai samazinātu lielo kapacitatīvo uzlādes strāvu zemes trūkuma laikā, no zvaigznveida punkta līdz zemei tiek savienots induktīvs spuldis. Trūkuma laikā šajā spuldī radītā strāva ir pretēja kabeļa uzlādes strāvai to pašu mirkļu laikā, tādējādi neutralizējot sistēmas uzlādes strāvu. Šis ar piemērotu induktivitāti aprīkots spuldis ir pazīstams kā Loksnes Apgabalošanas Spuldze vai Petersena Spuldze.

Trīsfāžu līdzsvarotas sistēmas spriegumi ir attēloti figūrā – 1.

Apakšzemes augstsprieguma un vidējsprieguma kabeļtīklā katrā fāzē vienmēr ir kapacitāte starp vadietāju un zemi. Tādēļ katrā fāzē vienmēr notiek kapacitatīva strāva no fāzes uz zemi. Katrā fāzē kapacitatīvā strāva ievada atbilstošo fāzes spriegumu par 900, kā attēlots figūrā – 2.

Tagad pieņemsim, ka sistēmas dzeltenajā fāzē notiek zemes trūkums. Ideāli, dzeltenās fāzes spriegums, t.i., dzeltenās fāzes spriegums pret zemi, kļūst nulle. Tādējādi sistēmas nulles punkts tiek pārvietots uz dzeltenās fāzes vektora virsotni, kā attēlots figūrā-3, zemāk. Tā rezultātā veselīgās fāzes (sarkana un zila) spriegums kļūst &sqrt;3 reizes lielāks nekā sākotnējais.

Dabiski, atbilstošā kapacitatīvā strāva katrā veselīgā fāzē (sarkana un zila) kļūst &sqrt;3 reizes lielāka nekā sākotnējā, kā attēlots figūrā-4, zemāk.

Šo divu kapacitatīvā strāvas vektoru summa, t.i., rezultāts, tagad būs 3I, kur I tiek pieņemts kā normatīvā kapacitatīvā strāva katrā fāzē līdzsvarotajā sistēmā. Tas nozīmē, ka sistēmas veselīgā un līdzsvarotā stāvoklī, IR = IY =
IB = I.

Tas ir attēlots figūrā-5 zemāk,

Šis rezultātā iegūtā strāva tad plūst caur defektā ceļu uz zemi, kā attēlots zemāk.

Ja mēs savienojam sistēmas zvaigznveida vai nulles punktu ar zemi ar induktīvo spuldzi ar piemērotu induktivitātes vērtību (parasti tiek izmantots dzelzs kodolu induktors), situācija pilnībā mainīsies. Defektā stāvoklī induktora caur spuldzi plūstošā strāva būs tikpat liela, bet pretēja fāzei salīdzinājumā ar kapacitatīvo strāvu caur defektā ceļu. Induktīvā strāva arī sekos sistēmas defektā ceļu. Kapacitatīvā un induktīvā strāva viena otru neutralizēs defektā ceļā, tādējādi nekāda rezultātā iegūtā strāva caur defektā ceļu, kas radīta apakšzemes kabeļa kapacitatīvā darbībā, nebūs. Ideālā situācija ir attēlojama figūrā zemāk.

Šo konceptu pirmo reizi 1917. gadā ieviesa V. Petersens, tāpēc induktora spuldze, kas tiek izmantota šim nolūkam, sauc par Petersena Spuldzi.
Kapacitatīvais defektā strāvas komponents ir augsts apakšzemes kabeļu sistēmā. Kad notiek zemes trūkums, šī kapacitatīvā strāvas lielums caur defektā ceļu kļūst trim reizēm lielāks nekā normatīvā fāzei pret zemi kapacitatīvā strāva. Tas rada nozīmīgu strāvas nulles krustojuma nobīdi no sprieguma nulles krustojuma sistēmā. Šī augstā kapacitatīvā strāva zemes trūkuma ceļā var izraisīt daudzus atkārtotus loksnes uzsākumus defektā vietā. Tas var izraisīt nevēlamu pārspriegumu sistēmā.
Petersena Spuldzes induktivitāte tiek izvēlēta vai pielāgota tādā veidā, lai tā radītā induktīvā strāva precīzi neutralizētu kapacitatīvo strāvu.
Apsveram Petersena Spuldzes induktivitāti trīsfāžu apakšzemes sistēmai.

Lai to izdarītu, pieņemsim, ka sistēmas katrā fāzē starp vadietāju un zemi ir kapacitāte C farads. Tad katrā fāzē kapacitatīvā cietā strāva vai uzlādes strāva būs

Tātad, kapacitatīvā strāva caur defektā ceļu viensfāžu zemes trūkuma laikā būs

Defektā stāvoklī zvaigznveida punktam būs fāzes spriegums, jo nulles punkts ir pārvietots uz defektā punktu. Tātad, spriegums, kas parādās pāri induktoram, ir Vph. Tādējādi, induktīvā strāva caur spuldzi būs

Tagad, lai neutralizētu kapacitatīvo strāvu vērtību 3I, IL jābūt vienādam arī ar lielumu, bet 180o elektriski atšķirīgi. Tātad,

Ja sistēmas dizains vai konfigurācija (garumā, šķautnes sekcijā, stieņa biezumā vai izolācijas kvalitātē) mainās, spuldzes induktivitāte jāpielāgo atbilstoši. Tāpēc Petersena spuldze bieži tiek nodrošināta ar tapu maiņas ierīci.

Declarācija: Cienīt oriģinālu, labas  raksti vērts dalīties, ja ir pašreizējs savaldīšanās lūdzu saņemt dzēšanu.