นี่เป็นหนึ่งในคำถามที่คำตอบทั่วไปมักเรียบง่ายเกินไปและบางครั้งก็ผิด ฉันเคยมีลูกค้าสันนิษฐานว่าหม้อแปลงไฟฟ้าแบบสายดินเป็นเหมือนสายล่อฟ้า ซึ่งเป็นสิ่งที่ดึงดูดการกระแทกและส่งลงดินอย่างปลอดภัย นั่นไม่ใช่วิธีการทำงาน เรามาทำความเข้าใจกันดีกว่าว่าหม้อแปลงไฟฟ้าแบบสายดินทำหน้าที่อะไรเมื่อเกิดฟ้าผ่า และอะไรที่ไม่ได้ทำ
ประการแรก สิ่งที่สายฟ้าทำกับระบบจริงๆ
เมื่อฟ้าผ่ากระทบสายไฟหรือใกล้สถานีไฟฟ้าย่อย จะปล่อยกระแสพัลส์จำนวนมหาศาลเข้าสู่ระบบไฟฟ้า กระแสนั้นเพิ่มขึ้นในหน่วยไมโครวินาทีและสามารถเข้าถึงแอมป์นับหมื่น แรงดันไฟฟ้า ณ จุดปะทะจะพยายามเพิ่มขึ้นถึงระดับใดก็ตามที่จำเป็นเพื่อดันกระแสนั้นไปที่ใดที่หนึ่ง
ความเสียหายมาจากแรงดันไฟฟ้านั้น ฉนวนแตกตัว ส่วนโค้งเกิดขึ้นตลอดช่องว่างที่ควรปลอดภัย อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อจะมองเห็นความเครียดที่ไม่เคยได้รับการออกแบบมาให้รับมือ
วิธีแก้ปัญหาไม่ใช่การหยุดฟ้าผ่า แต่คุณทำไม่ได้ เป็นการควบคุมว่าพลังงานจะไปที่ไหนและจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่เป็นผล
จริงๆ แล้วหม้อแปลงไฟฟ้าสายดินคืออะไร
หม้อแปลงไฟฟ้า- บางครั้งเรียกว่าหม้อแปลงไฟฟ้าแบบกราวด์ - ไม่ใช่อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าในลักษณะที่เป็นสายดิน หน้าที่ของมันคือการสร้างจุดที่เป็นกลางในระบบที่ไม่มีจุดใดจุดหนึ่งตามธรรมชาติ โดยทั่วไปจะเป็นระบบที่เชื่อมต่อกับเดลต้าหรือไวย์ที่ไม่มีเหตุผล
จุดที่เป็นกลางนั้นเชื่อมต่อกับกราวด์โดยตรงหรือผ่านอิมพีแดนซ์ สิ่งนี้จะให้เส้นทางที่กำหนดไว้สำหรับกระแสลำดับเป็นศูนย์ ซึ่งเป็นชนิดที่ไหลเมื่อคุณมีความผิดปกติของกราวด์
หากไม่มีหม้อแปลงต่อสายดิน ข้อผิดพลาดจากเฟสสู่กราวด์บนระบบเดลต้าจะไม่มีเส้นทางส่งกลับที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำ กระแสไฟฟ้าลัดถูกจำกัดโดยความจุของระบบ ซึ่งหมายความว่ามีขนาดเล็ก แต่แรงดันไฟฟ้าในเฟสที่ไม่มีข้อผิดพลาดจะเพิ่มขึ้นเป็นระดับเส้นต่อเส้นหรือสูงกว่า ซึ่งส่งผลเสียต่อฉนวนและทำให้การตรวจจับข้อผิดพลาดทำได้ยาก
เมื่อใช้หม้อแปลงต่อสายดิน ความผิดปกติของกราวด์จะกลายเป็นเหตุการณ์อิมพีแดนซ์ต่ำและมีกระแสไฟฟ้าจำนวนมาก รีเลย์ป้องกันมองเห็นได้ เบรกเกอร์เปิด และข้อบกพร่องจะหายไปก่อนที่ความเสียหายจะขยายออกไป
โดยที่สายฟ้าเข้ามาในรูปภาพ
นี่คือจุดที่การเชื่อมต่อกับสายฟ้าเกิดขึ้น และจุดที่ความเข้าใจผิดมักเริ่มต้นขึ้น
เมื่อฟ้าผ่ากระทบตัวนำเฟส จะทำให้เกิดกระแสไฟกระชากขนาดใหญ่ กระแสนั้นต้องไปที่ไหนสักแห่ง หากระบบมีเส้นทางกราวด์ที่มีประสิทธิภาพผ่านหม้อแปลงไฟฟ้า ไฟกระชากสามารถไหลลงกราวด์ในลักษณะที่มีการควบคุม หม้อแปลงไฟฟ้าจัดให้มีเส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำสำหรับส่วนประกอบลำดับศูนย์ของกระแสฟ้าผ่า
แต่และนี่เป็นสิ่งสำคัญ - หม้อแปลงไฟฟ้าไม่ได้ทำสิ่งนี้เพียงลำพัง ทำงานร่วมกับอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก
อุปกรณ์จับยึดจะยึดแรงดันไฟฟ้าไว้ที่ระดับที่ปลอดภัยโดยดำเนินการเมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินเกณฑ์ กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านสายดิน เข้าสู่ระบบสายดิน และผ่านหม้อแปลงสายดินไปยังสายดินของสถานี อิมพีแดนซ์ของหม้อแปลงรวมกับความต้านทานกริดกราวด์ จะกำหนดปริมาณแรงดันไฟฟ้าที่เหลืออยู่ระหว่างไฟกระชาก
สิ่งที่หม้อแปลงสายดินมีส่วนช่วยจริงๆ
เส้นทางที่กำหนดหากไม่มีการอ้างอิงที่เป็นกลาง กระแสฟ้าผ่าต้องหาทางของตัวเองไปสู่ฉนวนผ่านกราวด์ ผ่านปลอกสายเคเบิล หรือผ่านเส้นทางใดก็ตามที่มีความต้านทานน้อยที่สุด เส้นทางเหล่านั้นไม่ได้ออกแบบมาเพื่อมัน ผลลัพธ์ความเสียหาย. หม้อแปลงสายดินให้เส้นทางทางวิศวกรรม
เสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าหลังจากที่ไฟกระชากเริ่มแรกผ่านไป แรงดันไฟฟ้าของระบบจะพยายามฟื้นตัว การต่อหม้อแปลงสายดินกับกราวด์ช่วยสร้างการอ้างอิงที่เป็นกลางที่มีความเสถียรอีกครั้ง ซึ่งลดความเสี่ยงของข้อผิดพลาดที่ตามมาหรือการหยุดทำงาน
การประสานงานการป้องกันรีเลย์ป้องกันต้องใช้กระแสไฟฟ้าลัดในการทำงาน ไฟวาบไฟตามวาบไฟที่เกิดจากฟ้าผ่าซึ่งกลายเป็นความผิดปกติในการติดตามกำลังจะถูกเคลียร์เร็วขึ้น หากหม้อแปลงไฟฟ้าที่ต่อสายดินรับประกันขนาดกระแสไฟฟ้าขัดข้องที่เพียงพอ การเคลียร์ที่รวดเร็วยิ่งขึ้นหมายถึงการปล่อยพลังงานในอุปกรณ์น้อยลง
สิ่งที่มันไม่ได้ทำ
หม้อแปลงไฟฟ้าแบบต่อลงดินไม่ดึงดูดฟ้าผ่า มันไม่ดูดซับพลังงานสายฟ้าในทางที่สำคัญใดๆ มันไม่ได้แทนที่อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก
ฉันเคยเห็นข้อมูลจำเพาะที่เรียกร้องให้หม้อแปลงสายดิน "ป้องกันฟ้าผ่า" ราวกับว่าเป็นโซลูชันแบบสแตนด์อโลน นั่นไม่ใช่วิธีการทำงาน อุปกรณ์ป้องกันทำหน้าที่จำกัดแรงดันไฟฟ้า หม้อแปลงสายดินให้ข้อมูลอ้างอิงและเส้นทาง ทั้งสองมีความจำเป็น
ประเภทของหม้อแปลงสายดินและบทบาทในประสิทธิภาพของไฟกระชาก
หม้อแปลงซิกแซกเป็นเรื่องธรรมดาที่สุดสำหรับการใช้งานสายดิน พวกมันมีอิมพีแดนซ์ต่ำต่อกระแสลำดับเป็นศูนย์ ตรงกับสิ่งที่คุณต้องการสำหรับกระแสฟอลต์และการระบายไฟกระชากฟ้าผ่า ขณะเดียวกันก็มีอิมพีแดนซ์สูงต่อกระแสลำดับบวกและลบ
หม้อแปลงไวย์-เดลต้ายังสามารถทำหน้าที่เป็นหม้อแปลงกราวด์. ขดลวดเดลต้าเป็นช่องทางสำหรับกระแสลำดับศูนย์ในการไหลเวียน ทำให้เกิดการอ้างอิงที่เป็นกลางได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในเหตุการณ์ฟ้าผ่า การม้วนเดลต้าสามารถช่วยกระจายพลังงานไฟกระชากข้ามเฟส ซึ่งช่วยลดความเครียดที่จุดใดจุดหนึ่งได้
ทางเลือกระหว่างสิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของระบบ กระแสไฟฟ้าขัดข้องที่มีอยู่ และปรัชญาการป้องกัน สำหรับประสิทธิภาพฟ้าผ่า สามารถทำงานได้หากประสานงานกับอุปกรณ์จับยึดอย่างเหมาะสม
เรื่องการติดตั้ง - การเชื่อมต่อกราวด์กริด
หม้อแปลงไฟฟ้าแบบต่อสายดินนั้นดีพอ ๆ กับการเชื่อมต่อกับสายดินเท่านั้น จุดที่เป็นกลางจะต้องเชื่อมต่อกับโครงข่ายกราวด์ที่มีความต้านทานต่ำ หากความต้านทานของกริดกราวด์สูง กระแสฟ้าผ่าที่ไหลผ่านจะสร้างแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นจนไม่บรรลุวัตถุประสงค์
นี่คือจุดที่ฉันเห็นปัญหาในสนาม ลูกค้าติดตั้งหม้อแปลงไฟฟ้า กราวด์เป็นท่อนเดียว และคาดว่าจะมีการป้องกันฟ้าผ่า จากนั้นเกิดการนัดหยุดงาน แรงดันไฟฟ้าที่หม้อแปลงเป็นกลางจะเพิ่มขึ้นเป็นกิโลโวลต์ และอุปกรณ์ขัดข้อง หม้อแปลงไฟฟ้าทำงานได้ ระบบสายดินไม่ได้
การเชื่อมต่อที่เป็นกลางของหม้อแปลงสายดินจะต้องไปที่ตารางกราวด์ของสถานี โดยมีแท่งหลายอัน ตัวนำแบบฝัง และความต้านทานโดยรวมต่ำ นั่นไม่สามารถต่อรองได้
ข้อควรพิจารณาในการบำรุงรักษา
หม้อแปลงไฟฟ้าแบบต่อลงดินที่ไม่ได้ใช้งานส่วนใหญ่โดยมีเพียงกระแสไฟฟ้าที่ไม่สมดุลและกระแสไฟฟ้าขัดข้องเป็นครั้งคราวเท่านั้นซึ่งง่ายต่อการละเลย เพื่อให้ระบบป้องกันฟ้าผ่าทำงานได้เมื่อจำเป็น หม้อแปลงไฟฟ้าต้องอยู่ในสภาพดี
การทดสอบความต้านทานของฉนวนยืนยันว่าขดลวดไม่ได้เสื่อมสภาพ การทดสอบความต้านทานของกริดกราวด์ยืนยันว่าการเชื่อมต่อกับโลกไม่ได้แย่ลง การตรวจสอบการเชื่อมต่อจะจับได้ว่าขั้วต่อหลวมก่อนที่จะกลายเป็นจุดที่มีความต้านทานสูง
เราให้คำแนะนำในการบำรุงรักษากับหม้อแปลงไฟฟ้าทุกตัวที่ปรับให้เหมาะกับหน้าที่และสภาพแวดล้อมที่คาดหวัง สำหรับพื้นที่เสี่ยงต่อฟ้าผ่า ควรมีการตรวจสอบบ่อยขึ้น
สิ่งที่ฉันบอกลูกค้าเกี่ยวกับการป้องกันฟ้าผ่า
หากคุณกังวลเกี่ยวกับฟ้าผ่า สิ่งที่คุณต้องการมีดังนี้:
ขั้นแรก อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากทุกจุดเข้าของบรรทัด โดยมีขนาดที่เหมาะสมและประสานงานกัน
ประการที่สอง ระบบสายดินที่มีความต้านทานต่ำ ได้แก่ กริด แท่ง และการเชื่อมต่อที่ออกแบบมาสำหรับกระแสไฟฟ้าขัดข้องและสภาพดินที่มีอยู่
ประการที่สาม หม้อแปลงไฟฟ้าหากระบบของคุณต้องการการอ้างอิงที่เป็นกลางเพื่อให้สองรายการแรกทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
หม้อแปลงไฟฟ้าคือตัวเปิดใช้งาน ช่วยให้ผู้จับกุมทำงานได้และให้กระแสฟ้าผ่าเป็นเส้นทางที่ไม่ทำลายอุปกรณ์ แต่มันเป็นส่วนหนึ่งของระบบ ไม่ใช่โซลูชันแบบสแตนด์อโลน
หากคุณกำลังออกแบบระบบป้องกันฟ้าผ่าและสงสัยว่าหม้อแปลงไฟฟ้าแบบสายดินเหมาะกับหรือไม่ ฉันยินดีที่จะพูดคุยโดยละเอียด คำตอบที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าระบบ สภาพดิน และระดับความเสี่ยงที่ยอมรับได้
อ้างอิง
- IEEE Std 80, คู่มือ IEEE เพื่อความปลอดภัยในการต่อสายดินของสถานีย่อย AC
- IEEE Std C62.22, คู่มือ IEEE สำหรับการประยุกต์ใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากไฟกระชากโลหะออกไซด์สำหรับระบบไฟฟ้ากระแสสลับ
- IEC 60076-6 หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง - ส่วนที่ 6: เครื่องปฏิกรณ์ (รวมถึงหม้อแปลงไฟฟ้าแบบกราวด์)
