Yay Sargı bobini veya Petersen bobini

Yeraltındaki yüksek ve orta gerilimli elektrik ağlarında her zaman iletken ile toprak arasında önemli bir şarj akımı akar. Bu, yeraltı kablolarında iletken ile toprak arasındaki dielektrik yalıtım nedeniyledir. Üç fazlı böyle bir sistemde herhangi bir fazda toprak hatası olduğunda, sistemin şarj akımı ideal olarak her faz başına belirlenen şarj akımının üç katı olur. Bu daha büyük şarj akımı, hatalı noktadan yere geçerek orada ark oluşmasına neden olur. Toprak hatası sırasında büyük kapasitif şarj akımını minimize etmek için, yıldız noktasından toprağa doğru bir endüktif bobin bağlanır. Hatada bu bobinde oluşan akım, aynı anda kablonun şarj akımına zıt yönde olduğu için, sistemin şarj akımını nötralize eder. Uygun endüktans değerine sahip bu bobin, Yay Kısıtlayıcı Bobin veya Petersen Bobin olarak bilinir.

Üç fazlı dengeli bir sistemin gerilimleri Şekil – 1'de gösterilmiştir.

Yeraltındaki yüksek ve orta gerilimli kablo ağlarında, her fazda iletken ile toprak arasında her zaman bir kapasitans bulunur. Bu nedenle, her fazda toprakla olan kapasitif bir akım vardır. Her fazda kapasitif akım, karşılık gelen faz geriliminin 90 derece öndedir, Şekil – 2'de gösterildiği gibi.

Şimdi, sistemin sarı fazında bir toprak hatası olduğunu varsayalım. İdeal olarak, sarı fazın gerilimi, yani sarı fazın toprakla olan gerilimi sıfır olur. Böylece, sistemin nötr noktası, Şekil-3'te gösterildiği gibi, sarı faz vektörünün ucuna kayar. Sonuç olarak, sağlıklı fazedeki (kırmızı ve mavi) gerilim, orijinalinin &sqrt;3 katı olur.

Tabii ki, her sağlıklı faz (kırmızı ve mavi) için karşılık gelen kapasitif akım, Şekil-4'te gösterildiği gibi, orijinalinin &sqrt;3 katı olur.

Bu iki kapasitif akımın vektörel toplamı, yani sonucu, 3I olacaktır, burada I, dengeli sistemin her faz başına belirlenen kapasitif akım olarak alınmıştır. Yani, sistemin sağlıklı ve dengeli durumunda, IR = IY =
IB = I.

Bu, aşağıdaki Şekil- 5'te gösterilmiştir,

Bu sonuç akımı, aşağıdaki gibi hatalı yoldan yere akar.

Şimdi, eğer sistemin yıldız noktasına veya nötr noktasına topraktan uygun endüktans değeri (genellikle demir çekirdekli indüktör kullanılır) bir endüktif bobin bağlarıysak, senaryo tamamen değişecektir. Hatalı durumda, endüktörün üzerinden geçen akım, hatalı yol boyunca geçen kapasitif akımın büyüklüğü ve faz açısı bakımından eşit ve zıttır. Endüktif akım da sistemin hatalı yolunu takip eder. Kapasitif ve endüktif akım, hatalı yol boyunca birbirini nötralize eder, bu nedenle, yeraltı kablolarının kapasitif etkisiyle hatalı yol boyunca hiçbir sonuç akımı oluşmaz. İdeal durum, aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Bu kavram, ilk olarak 1917 yılında W. Petersen tarafından uygulanmıştır, bu nedenle bu amaçla kullanılan endüktör bobin, Petersen Bobin olarak adlandırılır.
Toprak hatası sırasında, hatalı yol boyunca geçen kapasitif akımın bileşeni, sağlıklı fazların fazdan toprak kapasitif akımının üç katıdır. Bu, sistemin akımın sıfır geçişini, voltajın sıfır geçişinden önemli ölçüde uzaklaştırır. Bu yüksek kapasitif akımın hata yolundaki varlığı, hata noktasında bir dizi yeniden çakışmaya neden olur. Bu, sistemin istenmeyen aşırı voltajına neden olabilir.
Petersen Bobinin endüktans değeri, kapasitif akımı tam olarak nötralize edebilecek endüktif akımı sağlayacak şekilde seçilir veya ayarlanır.
Bir üç fazlı yeraltı sistemi için Petersen Bobinin endüktansını hesaplayalım.

Bunun için, sistemin her fazındaki iletken ile toprak arasındaki kapasitansın C farad olduğunu düşünelim. O zaman, her fazdaki kapasitif sızıntı akımı veya şarj akımı

Yani, tek faz toprak hatası sırasında hatalı yol boyunca geçen kapasitif akım

Hatanın ardından, yıldız noktasında faz gerilimi, nötr noktanın hata noktasına kayması nedeniyle ortaya çıkar. Bu nedenle, endüktör üzerindeki gerilim Vph olur. Bu nedenle, bobin boyunca geçen endüktif akım

Şimdi, 3I değerindeki kapasitif akımın nötralizasyonu için, IL, aynı büyüklükte ancak elektriksel olarak 180 derece ayrı olmalıdır. Dolayısıyla,

Sistemin tasarımı veya yapılandırması (uzunlukta, kesit alanında, kalınlıkta ve yalıtım kalitesinde) değiştiğinde, bobinin endüktans değeri buna göre ayarlanmalıdır. Bu nedenle, Petersen bobin genellikle tap değişim düzenlemesi ile sağlanır.

Açıklama: Orijinali saygı duyulmalı, iyi makaleler paylaşılabilir, telif hakkı ihlali varsa lütfen silme talebinde bulunun.