Ugaševalna zavojka ali Petersenova zavojka

V podzemnih visokonapetostnih in srednje napetostnih električnih omrežjih vedno teče značilen nabojni tok od vodnika do tla. To je zaradi dielektrične izolacije med tlem in vodnikom v podzemnih kabelih. Ob enofaznem krivu v kakršnekoli fazi, v 3-faznem takšnem sistemu, se nabojni tok sistema idealno poveča na trikrat več kot običajni nabojni tok na fazo. Ta večji nabojni tok se ponovno ustvari in preteče skozi točko kriva v tlo, kar povzroči lokenje. Za zmanjšanje velikega kapacitivnega nabojnega toka ob enofaznem krivu, se en induktivni koil poveže od zvezne točke do tla. Tok, ki se ustvari v tem koilu ob krivu, je nasproten kabelskemu nabojnemu toku v istem trenutku, zato se nabojni tok sistema neutralizira. Ta koil z ustreznim induktivnim vrednotami se imenuje koil za utiševanje loka ali Petersenov koil.

Napetosti 3-faznega uravnoteženega sistema so prikazane na sliki – 1.

V podzemnih visokonapetostnih in srednje napetostnih kabelskih omrežjih je vedno kapacitivnost med vodnikom in tlem v vsaki fazi. Zaradi tega je vedno kapacitivni tok od faze do tla. V vsaki fazi kapacitivni tok vodi odgovarjajoči fazni napetosti za 900, kot je prikazano na sliki – 2.

Predpostavimo, da je v rumeni fazi sistema enofazni kriv. Idealno bi bila napetost rumene faze, torej napetost rumene faze do tla, enaka nič. Tako se nulti točka sistema premakne na vrh vektorja rumene faze, kot je prikazano na sliki-3 spodaj. Kot rezultat, napetost v zdravih fazah (rdeča in modra) postane &sqrt;3-krat večja od prvotne.

Priročno, kapacitivni tok v vsaki zdravi fazi (rdeča in modra) postane &sqrt;3-krat večji od prvotnega, kot je prikazano na sliki-4 spodaj.

Vektorska vsota, torej rezultant teh dveh kapacitivnih tokov, bo zdaj 3I, kjer je I vzeta kot običajni kapacitivni tok na fazo v uravnoteženem sistemu. To pomeni, da v zdravem uravnoteženem stanju sistema, IR = IY =
IB = I.

To je prikazano na sliki-5 spodaj,

Ta rezultantni tok potem teče skozi defektno pot do tla, kot je prikazano spodaj.

Če zdaj povežemo en induktivni koil z ustreznim vrednotami induktivnosti (običajno se uporablja železni jedroinduktor) med zvezno točko ali neutralno točko sistema in tlo, se scenario popolnoma spremeni. V defektnem stanju je tok skozi induktor ravno enak in nasproten po velikosti in fazi kot kapacitivni tok skozi defektno pot. Induktivni tok tudi sledi defektni poti sistema. Kapacitivni in induktivni tok se izničita na defektni poti, zato ne bo nobenega rezultantnega toka skozi defektno pot, ki bi nastal zaradi kapacitivnega delovanja podzemnega kabela. Idealno stanje je prikazano na sliki spodaj.

Ta koncept je prvič implementiral W. Petersen leta 1917, zato se induktor, ki se uporablja za ta namen, imenuje Petersenov koil.
Kapacitivni komponenta krivnega toka je visoka v podzemnih kabelskih sistemih. Ko pride do enofaznega kriva, se velikost tega kapacitivnega toka skozi defektno pot poveča na trikrat večjo od običajnega faznega kapacitivnega toka zdrave faze. To povzroči značilno zamikanje presečišča toka od presečišča napetosti v sistemu. Zaradi prisotnosti tega visokega kapacitivnega toka v defektni poti bo v mestu kriva zaporedje ponovnih udarcev. To lahko vodi v neželeno pretok napetosti v sistemu.
Induktivnost Petersenovega koila je izbrana ali prilagojena tako, da induktivni tok točno izniči kapacitivni tok.
Razmislimo o izračunu induktivnosti Petersenovega koila za 3-fazni podzemni sistem.

Za to predpostavimo, da je kapacitivnost med vodnikom in tlem v vsaki fazi sistema C farad. Potem bo kapacitivni iztekaški tok ali nabojni tok v vsaki fazi

Torej, kapacitivni tok skozi defektno pot ob enofaznem krivu do tla je

Po krivu bo zvezna točka imela fazno napetost, saj se nulta točka premakne na mesto kriva. Torej, napetost, ki se pojavi na induktorju, je Vph. Zato je induktivni tok skozi koil

Zdaj, za izničitev kapacitivnega toka v vrednosti 3I, mora IL imeti isto velikost, toda biti električno razmaknjen za 180o. Torej,

Ko se dizajn ali konfiguracija (v dolžini in/ali preseku in/ali debelini ter kakovosti izolacije) sistema spremeni, mora biti induktivnost koila prilagojena. Zato je Petersenov koil pogosto opremljen z mehanizmom za spreminjanje tapov.

Izjava: Spoštujte original, dobre članke je vredno deliti, če pride do kršitve avtorskih pravic, obvestite zoper brisanje.