Zaprešni zavojnik ili Petersenov zavojnik

U podzemnoj mreži visokog i srednjeg naponskog strujeva uvek teče značajna punosna struja od vodnika do zemlje. To je zbog dielektrične izolacije između zemlje i vodnika u podzemnim kablama. Tijekom greške na zemlju u bilo kojoj fazi, u 3-faznom takvom sistemu, punosna struja sistema idealno postaje tri puta veća od nominalne punosne struje po fazi. Ova veća punosna struja se ponovo zapaljuje i prođe kroz grešku tačku i uzrokuje lukove tamo. Da bi se smanjila velika kapacitivna punosna struja tijekom greške na zemlji, jedan induktivni koil se povezuje od zvjezdane tačke do zemlje. Struja stvorena u ovom koilu tijekom greške je suprotna strujanju punosne struje kablova u istom trenutku, time neutralizuje punosnu struju sistema. Ovaj koil od prikladne induktivnosti poznat je kao koil za potiskivanje luka ili Petersenov koil.

Naponi trofaznog ravnotežnog sistema prikazani su na slici – 1.

U podzemnoj mreži visokog i srednjeg naponskog kablova, uvek postoji kapacitet između vodnika i zemlje u svakoj fazi. Zbog toga uvek postoji kapacitivna struja od faze do zemlje. U svakoj fazi kapacitivna struja prethodi odgovarajućem faznom naponu za 900 kao što je prikazano na slici – 2.

Sada, pretpostavimo da postoji greška na zemlju u žutoj fazi sistema. Idealno, napon žute faze, tj. napon žute faze do zemlje postaje nula. Time se nulto mjesto sistema pomakne na vrh vektora žute faze, kako je prikazano na slici-3 ispod. Kao rezultat, napon u zdravim fazama (crvenoj i plavoj) postaje &sqrt;3 puta veći od originalnog.

Prirodno, odgovarajuća kapacitivna struja u svakoj zdravoj fazi (crvenoj i plavoj) postaje &sqrt;3 puta veća od originalne, kao što je prikazano na slici-4 ispod.

Vektorski zbir, tj. rezultant ove dvije kapacitivne struje sada će biti 3I, gde I predstavlja nominalnu kapacitivnu struju po fazi u ravnotežnom sistemu. To znači, u zdravom ravnotežnom stanju sistema, IR = IY =
IB = I.

Ovo je ilustrovano na slici-5 ispod,

Ova rezultantna struja onda teče kroz grešku put do zemlje, kao što je prikazano ispod.

Sada, ako spojimo jedan induktivni koil od prikladne induktivnosti (obično se koristi koil sa željeznom jezgrom) između zvjezdane tačke ili neutralne tačke sistema i zemlje, scenario će biti potpuno promenjen. U slučaju greške, struja kroz induktor će biti jednaka i suprotna po magnitudi i fazi od kapacitivne struje kroz grešku put. Induktivna struja takođe prati grešku put sistema. Kapacitivna i induktivna struja se poništavaju na grešku putu, pa neće biti nikakve rezultantne struje kroz grešku put nastale zbog kapacitivnog djelovanja podzemnih kablova. Idealna situacija je ilustrovana na slici ispod.

Ovaj koncept je prvi put implementiran od strane W. Petersena 1917. godine, zato se induktivni koil koristi za tu svrhu, naziva se Petersenov koil.
Kapacitivni deo struje greške je visok u podzemnoj kabelskoj mreži. Kada dođe do greške na zemlji, magnituda ove kapacitivne struje kroz grešku put postaje 3 puta veća od nominalne fazne do zemlje kapacitivne struje zdrave faze. Ovo dovodi do značajnog pomeranja nultog prelaza struje daleko od nultog prelaza napona u sistemu. Zbog prisustva ove visoke kapacitivne struje u grešku putu do zemlje, dobiće se niz ponovnih zapaljanja na lokaciji greške. Ovo može dovesti do neželjenog preopterećenja napona u sistemu.
Induktivnost Petersenovog koila birata se ili prilagođava na takvu vrednost koja stvara induktivnu struju koja može tačno neutralizirati kapacitivnu struju.
Hajde da izračunamo induktivnost Petersenovog koila za 3-fazni podzemni sistem.

Za to, pretpostavimo da je kapacitet između vodnika i zemlje u svakoj fazi sistema, C farad. Tada će kapacitivna propusna struja ili punosna struja u svakoj fazi biti

Dakle, kapacitivna struja kroz grešku put tijekom jednofazne greške na zemlju je

Nakon greške, zvjezdana tačka će imati fazni napon jer se nulto mesto pomerilo na tačku greške. Dakle, napon koji se pojavljuje na induktoru je Vph. Stoga, induktivna struja kroz koil je

Sada, za poništavanje kapacitivne struje vrednosti 3I, IL mora imati istu magnitudu ali električno 180o udaljenu. Stoga,

Kada se dizajn ili konfiguracija (u dužini i/ili presjeku i/ili debljini i kvalitetu izolacije) sistema promeni, induktivnost koila treba prilagoditi. Zbog toga, često se Petersenov koil opremljava uređajem za promenu tapova.

Izjava: Poštujte original, dobre članke vredi deliti, ukoliko postoji kršenje autorskih prava, obratite se za brisanje.