Koil Pemadam Lengkung atau Koil Petersen

Sentiasa terdapat arus muatan yang signifikan mengalir dari konduktor ke bumi dalam rangkaian kuasa bawah tanah tegangan tinggi dan sederhana. Ini disebabkan oleh pengasingan dielektrik antara bumi dan konduktor dalam kabel bawah tanah. Semasa kesalahan bumi pada fasa mana-mana, dalam sistem tiga fasa seperti ini, arus muatan sistem menjadi tiga kali lebih besar daripada arus muatan yang ditetapkan per fasa. Arus muatan yang lebih besar ini melepas dan melalui titik kesalahan ke bumi, menyebabkan busur di sana. Untuk mengurangkan arus muatan kapasitif yang besar semasa kesalahan bumi, satu coil induktif dihubungkan dari titik star ke bumi. Arus yang dicipta dalam coil ini semasa kesalahan adalah bertentangan dengan arus muatan kabel pada masa yang sama, dengan itu menetralkan arus muatan sistem. Coil dengan induktansi yang sesuai dikenali sebagai Coil Pemadam Busur atau Coil Petersen.

Tegangan sistem tiga fasa seimbang ditunjukkan dalam Rajah – 1.

Dalam rangkaian kabel bawah tanah tegangan tinggi dan sederhana, sentiasa terdapat kapasitans antara konduktor dan bumi pada setiap fasa. Karena itu, sentiasa ada arus kapasitif dari fasa ke bumi. Pada setiap fasa, arus kapasitif mendahului voltan fasa yang berkaitan dengan 900 seperti yang ditunjukkan dalam Rajah – 2.

Sekarang anggap ada kesalahan bumi pada fasa kuning sistem. Secara ideal, voltan fasa kuning, iaitu voltan fasa kuning ke bumi menjadi sifar. Oleh itu, titik nol sistem bergerak ke hujung vektor fasa kuning, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah-3 di bawah. Akibatnya, voltan dalam fasa sihat (merah dan biru) menjadi &sqrt;3 kali asal.

Secara semula jadi, arus kapasitif yang berkaitan pada setiap fasa sihat (merah dan biru) menjadi &sqrt;3 kali asal seperti yang ditunjukkan dalam Rajah-4 di bawah.

Jumlah vektor, iaitu hasil kedua-dua arus kapasitif ini kini akan menjadi 3I, di mana I diambil sebagai arus kapasitif yang ditetapkan per fasa dalam sistem seimbang. Itu bermaksud, pada keadaan seimbang yang sihat sistem, IR = IY =
IB = I.

Ini digambarkan dalam Rajah- 5 di bawah,

Arus hasil ini kemudian mengalir melalui laluan kesalahan ke bumi seperti yang ditunjukkan di bawah.

Sekarang, jika kita menghubungkan satu coil induktif dengan nilai induktansi yang sesuai (biasanya induktor inti besi digunakan) antara titik star atau titik neutral sistem dan tanah, skenario akan berubah sepenuhnya. Pada keadaan kesalahan, arus melalui induktor hanya sama dan bertentangan dengan magnitud dan fasa arus kapasitif melalui laluan kesalahan. Arus induktif juga mengikuti laluan kesalahan sistem. Arus kapasitif dan induktif saling meniadakan di laluan kesalahan, oleh itu tidak akan ada arus hasil melalui laluan kesalahan yang dihasilkan akibat tindakan kapasitif kabel bawah tanah. Keadaan ideal digambarkan dalam rajah di bawah.

Konsep ini pertama kali dilaksanakan oleh W. Petersen pada tahun 1917, itulah sebabnya induktor coil digunakan untuk tujuan ini, dipanggil Coil Petersen.
Komponen kapasitif arus kesalahan tinggi dalam sistem kabel bawah tanah. Apabila kesalahan bumi berlaku, magnitud arus kapasitif ini melalui laluan kesalahan menjadi 3 kali lebih besar daripada arus kapasitif fasa ke bumi yang ditetapkan bagi fasa sihat. Ini menyebabkan pergeseran sifat penyeberangan arus jauh dari penyeberangan voltan dalam sistem. Kehadiran arus kapasitif yang tinggi ini dalam laluan kesalahan bumi akan menyebabkan serangkaian pemutusan semula di lokasi kesalahan. Ini mungkin menyebabkan voltan berlebihan yang tidak diingini dalam sistem.
Induktansi Coil Petersen dipilih atau disesuaikan pada nilai yang menyebabkan arus induktif yang dapat menetralkan arus kapasitif secara tepat.
Mari kita kira induktansi Coil Petersen untuk sistem bawah tanah tiga fasa.

Untuk itu, mari kita pertimbangkan kapasitans antara konduktor dan bumi pada setiap fasa sistem, adalah C farad. Maka, arus kebocoran kapasitif atau arus muatan pada setiap fasa akan menjadi

Oleh itu, arus kapasitif melalui laluan kesalahan semasa kesalahan satu fasa ke bumi adalah

Selepas kesalahan, titik star akan mempunyai voltan fasa kerana titik nol bergerak ke titik kesalahan. Oleh itu, voltan muncul di seberang induktor adalah Vph. Dengan demikian, arus induktif melalui coil adalah

Kini, untuk pembatalan arus kapasitif bernilai 3I, IL mesti mempunyai magnitud yang sama tetapi 180o elektrik berbeza. Oleh itu,

Apabila, reka bentuk atau konfigurasi (dalam panjang dan/atau bahagian rentas dan/atau ketebalan dan kualiti pengasingan) sistem berubah, induktansi coil perlu disesuaikan. Itulah sebabnya sering kali Coil Petersen disediakan dengan susunan perubahan tap.

Pernyataan: Hormati asal, artikel yang baik layak dikongsi, jika terdapat pelanggaran sila hubungi untuk hapus.