Buekspresjonsbobin eller Petersen-bobin

Det strømmer alltid en betydelig opladningsstrøm fra ledning til jord i underjordiske høy- og mellomspenningsnett. Dette skyldes dielektrisk isolasjon mellom jord og ledning i underjordiske kabler. Ved en jordfeil i et fase i et tre-fasesystem, blir opladningsstrømmen i systemet idealisert til å være tre ganger større enn den nominerte opladningsstrømmen per fase. Denne større opladningsstrømmen slår igjen og passerer gjennom feilpunktet og forårsaker bueilding der. For å minimere den store kapasitive opladningsstrømmen ved jordfeil, kobles en induktiv bobin fra stjernepunktet til jord. Strømmen som oppstår i denne bobinen under feil, er motsatt av kabels opladningsstrøm på samme tid, og neutraliserer dermed systemets opladningsstrøm. Denne bobinen med passende induktans kalles Bukesperrebobin eller Petersen-bobin.

Spenningsverdiene i et balansert tre-fasesystem vises i figur – 1.

I underjordiske høy- og mellomspenningskablenett, er det alltid en kapasitans mellom ledning og jord i hver fase. På grunn av dette er det alltid en kapasitiv strøm fra fase til jord. I hver fase fører den kapasitive strømmen den tilsvarende fasespenningen med 900 som vist i figur – 2.

La oss nå anta at det er en jordfeil i gul fase i systemet. Ideelt sett blir spenningen i gul fase, altså gul fase til jordspenning, null. Dermed flyttes nullpunktet i systemet til tippet av gul fasevektor, som vist i figur-3 nedenfor. Som et resultat, blir spenningen i de sunne fasene (rød og blå) &sqrt;3 ganger originalverdien.

Naturgitt blir den tilsvarende kapasitive strømmen i hver sunn fase (rød og blå) &sqrt;3 ganger originalen som vist i figur-4 nedenfor.

Vektorsummen, altså resultatet av disse to kapasitive strømmer, vil nå være 3I, hvor I er tatt som den nominerte kapasitive strømmen per fase i det balanserte systemet. Dette betyr at ved sunn, balansert tilstand i systemet, IR = IY =
IB = I.

Dette illustreres i figur- 5 nedenfor,

Denne resulterende strømmen passerer deretter gjennom feilbanen til jord som vist nedenfor.

Nå, hvis vi kobler en induktiv bobin med passende induktans verdi (vanligvis brukes en jernkjerneduktor) mellom stjernepunktet eller nøytralpunktet i systemet og jord, vil scenariet endres totalt. Under feiltilfelle, blir strømmen gjennom duktotoren akkurat like stor og motsett i fase av kapasitive strøm gjennom feilbanen. Induktive strøm følger også feilbanen i systemet. Kapasitive og induktive strømmer nullstill hverandre i feilbanen, slik at det ikke vil være noen resulterende strøm gjennom feilbanen som oppstår på grunn av kapasitiv virkning av underjordiske kabler. Den ideelle situasjonen er illustrert i figuren nedenfor.

Denne konseptet ble først implementert av W. Petersen i 1917, derfor kalles duktotoren Petersen-bobin.
Kapasitiv komponent av feilstrømmen er høy i underjordiske kablenett. Når jordfeil oppstår, blir magnituden av denne kapasitive strømmen gjennom feilbanen tre ganger større enn den nominerte fasetil-jord kapasitive strømmen i sunn fase. Dette forårsaker en betydelig forskyvning av nullkryssing av strøm unna nullkryssing av spenning i systemet. På grunn av denne høye kapasitive strømmen i jordfeilbanen, vil det være en rekke re-slåinger på feilstedet. Dette kan føre til uønsket overvoltage i systemet.
Induktansen til Petersen-bobinen velges eller justeres til en verdi som fører til en induktiv strøm som kan nøyaktig neutralisere kapasitive strøm.
La oss beregne induktansen til Petersen-bobinen for et tre-fase underjordisk system.

For det la oss betrakte kapasitansen mellom ledning og jord i hver fase av et system, som C farad. Da vil den kapasitive lekkasjestrømmen eller opladningsstrømmen i hver fase være

Så, den kapasitive strømmen gjennom feilbanen under en fase til jordfeil er

Etter feil, vil stjernepunktet ha fasespenning siden nullpunktet er flyttet til feilpunktet. Så spenningen som oppstår over duktoren er Vph. Dermed er den induktive strømmen gjennom bobinen

Nå, for å kansellere kapasitiv strøm på verdien 3I, må IL ha samme størrelse, men være 180o elektrisk skilt. Derfor,

Når, design eller konfigurasjon (i lengde og/eller tverrsnitt og/eller tykkelse og kvalitet i isolasjon) av systemet endres, må induktansen til bobinen justeres i henhold til dette. Derfor er Petersen-bobin ofte utstyrt med tap-forandringarrangement.

Erklæring: Respekt for originaliteten, godt innhold fortjener å deles, ved krænking kontakt for sletting.