Koil na Arc Suppression o Coil na Petersen

Laging may malaking charging current na umuusbong mula sa conductor patungo sa lupa sa underground high voltage at medium voltage power network. Ito ay dahil sa dielectric insulation sa pagitan ng lupa at conductor sa mga underground cables. Sa panahon ng isang earth fault sa anumang phase, sa isang 3-phase system, ang charging current ng sistema ay ideyal na naging tatlong beses mas marami kaysa sa rated charging current bawat phase. Ang mas malaking charging current na ito ay restrikes at lumalabas sa lupa sa pamamagitan ng faulty point at nagdudulot ng arcing doon. Upang maiminimiso ang malaking capacitive charging current sa panahon ng earth fault, inilalagay ang isang inductive coil mula sa star point patungo sa lupa. Ang current na nililikha sa coil na ito sa panahon ng fault ay kabaligtaran ng cable charging current sa parehong sandali, kaya neutralizes ang charging current ng sistema. Ang coil na may angkop na inductance ay kilala bilang Arc Suppression Coil o Petersen Coil.

Ang voltages ng isang three phase balanced system ay ipinapakita sa figure – 1.

Sa underground high voltage at medium voltage cable network, laging may capacitance sa pagitan ng conductor at lupa sa bawat phase. Dahil dito, laging may capacitive current mula sa phase patungo sa lupa. Sa bawat phase, ang capacitive current ay nakakahanap ng 900 na degree sa pagitan ng corresponding phase voltage tulad ng ipinapakita sa figure – 2.

Ngayon, suposin na may earth fault sa yellow phase ng sistema. Ideyal na, ang voltage ng yellow phase na iyon ay yellow phase to ground voltage na naging zero. Kaya, ang null point ng sistema ay inilipat sa tip ng yellow phase vector, tulad ng ipinapakita sa figure-3, sa ibaba. Bilang resulta, ang voltage sa healthy phases (red at blue) naging &sqrt;3 beses ng orihinal.

Siyentipikong, ang corresponding capacitive current sa bawat healthy phase (red at blue) naging &sqrt;3 ng orihinal tulad ng ipinapakita sa figure-4, sa ibaba.

Ang vector sum na resultant ng dalawang capacitive current ngayon ay 3I, kung saan ang I ay kinonsidera bilang rated capacitive current per phase sa balanced system. Ibig sabihin, sa healthy balanced condition ng sistema, IR = IY =
IB = I.

Ipinapakita ito sa figure- 5 sa ibaba,

Ang resulting current na ito ay saka'y lumalabas sa pamamagitan ng faulty path patungo sa lupa tulad ng ipinapakita sa ibaba.

Ngayon, kung ilalagay natin ang isang inductive coil ng angkop na inductance value (karaniwang iron core inductor ang ginagamit) sa pagitan ng star point o neutral point ng sistema at lupa, ang scenario ay lubusang magbabago. Sa panahon ng faulty condition, ang current sa pamamagitan ng inductor ay katumbas at kabaligtaran sa magnitude at phase ng capacitive current sa pamamagitan ng faulty path. Ang inductive current ay sumunod din sa faulty path ng sistema. Ang capacitive at inductive current ay kansela ang isa't isa sa faulty path, kaya walang resulting current sa faulty path na nagsisimula sa capacitive action ng underground cable. Ang ideal na sitwasyon ay ipinapakita sa figure sa ibaba.

Ang konseptong ito ay unang ipinatupad ni W. Petersen noong 1917, kaya ang inductor coil ay ginagamit para sa layunin, tinatawag na Petersen Coil.
Ang capacitive component ng fault current ay mataas sa underground cabling system. Kapag nangyari ang earth fault, ang magnitude ng capacitive current sa pamamagitan ng faulty path naging tatlong beses mas marami kaysa sa rated phase to earth capacitive current ng healthy phase. Ito ay nagdudulot ng significant shifting ng zero crossing ng current away from zero crossing ng voltage sa sistema. Dahil sa presensya ng mataas na capacitive current sa earth fault path, magkakaroon ng series ng re-striking sa fault location. Ito ay maaaring magresulta ng unwanted over voltage sa sistema.
Ang inductance ng Petersen Coil ay pinili o ayusin sa ganitong halaga na nagbibigay ng inductive current na maaaring eksaktong neutralize ang capacitive current.
Suriin natin ang inductance ng Petersen Coil para sa isang 3 phase underground system.

Para sa iyon, isaisip natin ang capacitance sa pagitan ng conductor at lupa sa bawat phase ng sistema, ay C farad. Kaya, ang capacitive leakage current o charging current sa bawat phase ay

Kaya, ang capacitive current sa pamamagitan ng faulty path sa panahon ng single phase to earth fault ay

Pagkatapos ng fault, ang star point ay magkaroon ng phase voltage dahil ang null point ay inilipat sa fault point. Kaya, ang voltage na lumilitaw sa inductor ay Vph. Kaya, ang inductive current sa pamamagitan ng coil ay

Ngayon, para sa cancellation ng capacitive current na may halaga ng 3I, ang IL ay dapat magkaroon ng parehong magnitude ngunit 180o electrically apart. Kaya,

Kapag ang disenyo o configuration (sa haba at/o cross section at/o thickness at kalidad ng insulation) ng sistema ay nagbago, ang inductance ng coil ay dapat ayusin ayon dito. Kaya, madalas ang Petersen coil ay may tap changing arrangement.

Pahayag: Respetuhin ang orihinal, mga magagandang artikulo na karapat-dapat ibahagi, kung may infringement pakisama ang pag-delete.