Bågningskompensator eller Petersen-kompensator

Det finns alltid en betydande laddningsström som flödar från ledare till jord i underjordiska högspännings- och mellanspänningsnät. Detta beror på dielektrisk isolering mellan jorden och ledaren i underjordiska kabler. Vid ett jordfel i någon fas, i ett trefas-system, blir systemets laddningsström idealiskt tre gånger större än den nominella laddningsströmmen per fas. Denna större laddningsström återställs och passerar genom felplatsen till marken och orsakar bågning där. För att minimera den stora kapacitiva laddningsströmmen vid jordfel ansluts en induktiv spole från stjärnpunkt till jord. Strömmen som skapas i denna spole under felen är motsatt till kabelladdningsströmmen vid samma tidpunkt, vilket neutraliserar systemets laddningsström. Denna spol med lämplig induktans kallas för Båg Undertrycknings Spole eller Petersen Spole.

Spänningarna i ett balanserat trefas-system visas i figur 1.

I underjordiska högspännings- och mellanspänningskabellnät finns det alltid en kapacitans mellan ledare och jord i varje fas. På grund av detta finns det alltid en kapacitiv ström från fas till jord. I varje fas leder den kapacitiva strömmen motsvarande fasvoltage med 90° som visas i figur 2.

Nu anta att det finns ett jordfel i gul fasen av systemet. Idealiskt sett blir spänningen i gul fas, det vill säga gul fas till jordspänning, noll. Således flyttas nollpunkten i systemet till spetsen av vektorn för gul fas, som visas i figur 3 nedan. Som ett resultat blir spänningen i de friska faserna (röd och blå) &sqrt;3 gånger den ursprungliga.

Naturligtvis blir den motsvarande kapacitiva strömmen i varje frisk fas (röd och blå) &sqrt;3 gånger den ursprungliga som visas i figur 4 nedan.

Summan av dessa två kapacitiva strömmar, det vill säga resultanten, blir nu 3I, där I är den nominella kapacitiva strömmen per fas i det balanserade systemet. Det innebär att i det friska, balanserade tillståndet av systemet, IR = IY =
IB = I.

Detta illustreras i figur 5 nedan,

Denna resulterande ström flödar sedan genom den felaktiga vägen till jorden som visas nedan.

Om vi nu ansluter en induktiv spole med lämplig induktans (vanligtvis används en järnkärna-induktor) mellan stjärnpunkten eller neutralpunkten av systemet och marken, kommer scenariot att ändras helt. Under felaktigt tillstånd blir strömmen genom induktorn precis lika stor men motsatt i magnitud och fas till den kapacitiva strömmen genom den felaktiga vägen. Den induktiva strömmen följer också den felaktiga vägen i systemet. Den kapacitiva och induktiva strömmen neutraliserar varandra i den felaktiga vägen, så det kommer inte att finnas någon resulterande ström genom den felaktiga vägen som skapas på grund av den kapacitiva verkan av det underjordiska kabelnätet. Det idealiska läget illustreras i figuren nedan.

Denna koncept introducerades först av W. Petersen 1917, därför kallas induktorsolen för Petersen Spole.
Kapacitiva komponenten av felströmmen är hög i underjordiska kabellnät. När ett jordfel uppstår, blir magnituden av denna kapacitiva ström genom den felaktiga vägen tre gånger större än den nominella fas-till-jord kapacitiva strömmen i den friska fasen. Detta orsakar en betydande förskjutning av nollpasseringen av strömmen bort från nollpasseringen av spänningen i systemet. På grund av närvaron av denna höga kapacitiva ström i jordfelvägen kan det uppstå en serie omstartningar vid felplatsen. Detta kan leda till oönskade överspänningar i systemet.
Induktansen av Petersen Spolen väljs eller justeras till ett värde som ger den induktiva strömmen som exakt neutraliserar den kapacitiva strömmen.
Låt oss räkna ut induktansen av Petersen Spolen för ett trefas underjordiskt system.

För det, låt oss anta att kapacitansen mellan ledare och jord i varje fas av ett system är C farad. Då blir den kapacitiva läckageströmmen eller laddningsströmmen i varje fas

Så, den kapacitiva strömmen genom den felaktiga vägen under enskilt fas-till-jordfel är

Efter felet kommer stjärnpunkten att ha fasvoltage eftersom nollpunkten har flyttats till felplatsen. Så spänningen som uppträder över induktorn är Vph. Därför är den induktiva strömmen genom spolen

För att neutralisera kapacitiv ström av värde 3I, måste IL ha samma magnitud men vara 180° elektriskt isär. Därför,

När designen eller konfigurationen (i längd och/eller tvärsnitt och/eller tjocklek och kvalitet i isolering) av systemet ändras, måste induktansen av spolen justeras därefter. Därför är Petersen Spolen ofta utrustad med en tap-changing-anordning.

Utrop: Respektera det ursprungliga, bra artiklar är värda att dela, om det finns upphovsrättsskydd kontakta för borttagning.