นี่เป็นหนึ่งในคำถามที่ฟังดูง่าย แต่เป็นหัวใจสำคัญของการที่หม้อแปลงจะคงอยู่ตลอดอายุการใช้งาน ฉันมีลูกค้าโทรหาฉันหลังจากเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง ด้วยความหงุดหงิดที่หม้อแปลงไฟฟ้าของพวกเขาล้มเหลวเมื่อเครื่องที่รอดชีวิตมาได้ ความแตกต่างมักจะลงมาอยู่สิ่งหนึ่ง: ความสามารถในการทนต่อไฟกระชาก
เรามาพูดถึงความหมายที่แท้จริงและเหตุใดจึงแตกต่างกันระหว่างหน่วยต่างๆ
ทำความเข้าใจเกี่ยวกับความสามารถในการทนต่อไฟกระชาก
ความสามารถในการทนต่อไฟกระชาก หมายถึงความสามารถของหม้อแปลงชนิดแห้งในการจัดการแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว-แรงดันไฟฟ้าเกินระยะสั้นที่สามารถเข้าถึงได้หลายเท่าของระดับการทำงานปกติ สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่การโอเวอร์โหลดที่ช้าอย่างที่เบรกเกอร์การเดินทาง เรากำลังพูดถึงเหตุการณ์ที่วัดได้ในหน่วยไมโครวินาที: ฟ้าผ่าที่อยู่ห่างออกไปหลายไมล์ซึ่งทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าพุ่งพล่านบนเส้น การสลับธนาคารตัวเก็บประจุที่ส่งคลื่นเคลื่อนที่ลงไปที่ตัวป้อน หรือการทำงานของเบรกเกอร์ยูทิลิตี้ที่สะท้อนพัลส์แรงดันไฟฟ้าผ่านระบบ
เมื่อไฟกระชากกระทบหม้อแปลง มันจะเน้นระบบฉนวนระหว่างรอบ ระหว่างเฟส และจากขดลวดถึงกราวด์ ฉนวนจะคงอยู่หรือไม่ก็ได้ หากล้มเหลว คุณจะได้รับกางเกงขาสั้นแบบเลี้ยวต่อเลี้ยว ข้อผิดพลาดจากเฟสถึงเฟส หรือการพังทลายจากขดลวดสู่พื้น สิ่งเหล่านี้หมายความว่าหม้อแปลงไฟฟ้าหลุดและมักจำเป็นต้องเปลี่ยน ไม่ใช่การซ่อมแซม
สิ่งที่วัดความสามารถที่ทนทานต่อกระแสไฟกระชากได้จริง
ในทางปฏิบัติ ความต้านทานไฟกระชากของหม้อแปลงจะถูกวัดปริมาณด้วยระดับแรงกระตุ้นพื้นฐาน (BIL) นี่คือค่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่คล้ายกับค่า 10 kV, 30 kV หรือ 95 kV ซึ่งระบบฉนวนต้องคงอยู่ได้ในระหว่างการทดสอบมาตรฐาน รูปคลื่นการทดสอบคือแรงกระตุ้น 1.2/50 ไมโครวินาที โดยจะเพิ่มขึ้นถึงจุดสูงสุดใน 1.2 ไมโครวินาที และลดลงเหลือครึ่งหนึ่งของค่านั้นใน 50 ไมโครวินาที รูปร่างนั้นใกล้เคียงกับชนิดของความเค้นชั่วคราวที่หม้อแปลงมองเห็นจากฟ้าผ่าหรือเหตุการณ์การสลับ
เมื่อคุณเห็นหม้อแปลงชนิดแห้งที่ระบุด้วย 10 kV BIL สำหรับยูนิตคลาส 600 V หรือ 95 kV BIL สำหรับยูนิตคลาส 15 kV นั่นคือไฟกระชากที่ได้รับการออกแบบมาให้ทนทานโดยที่ฉนวนไม่เสียหาย ไม่ได้หมายความว่าหม้อแปลงจะ "ไหลผ่าน" ไฟกระชากและทำงานต่อไป แต่หมายความว่าระบบฉนวนจะรอดพ้นจากเหตุการณ์โดยไม่พัง
เหตุใดจึงมีความสำคัญในการใช้งานจริง
ที่นี่ฉันเห็นความสับสนบ่อยที่สุด มีคนสันนิษฐานว่าเนื่องจากหม้อแปลงได้รับการจัดอันดับที่ 480 V จึงสามารถรองรับไฟกระชากชั่วขณะถึง 1,000 V และมันอาจจะเกิดขึ้นเพียงครั้งเดียว แต่ไฟกระชากที่เกิดจากฟ้าผ่าอาจสูงถึง 6 kV หรือสูงกว่าในระบบแรงดันต่ำ หากไม่มี BIL ที่เพียงพอ เหตุการณ์นั้นจะเจาะทะลุฉนวน
ในอาคารพาณิชย์ หม้อแปลงไฟฟ้าที่ชำรุดหมายถึงลิฟต์หยุด ระบบ HVAC ปิดตัวลง และผู้เช่าเกิดอารมณ์เสีย ในโรงงานอุตสาหกรรม นั่นหมายถึงสายการผลิตดับลง วัตถุดิบกลายเป็นเศษซาก และทีมงานซ่อมบำรุงทำงานล่วงเวลา ต้นทุนของหม้อแปลงนั้นมีน้อยเมื่อเทียบกับการหยุดทำงานที่เกิดจากการหยุดทำงาน
สิ่งที่กำหนดความสามารถในการทนต่อไฟกระชากได้อย่างแท้จริง
วัสดุฉนวนและการก่อสร้าง
ระบบฉนวนเป็นแนวป้องกันด่านแรก ในหม้อแปลงเรซินแบบหล่อเหมือนของเราหม้อแปลงชนิดแห้ง SC series- ขดลวดหล่อด้วยสุญญากาศในอีพอกซีภายใต้สภาวะควบคุม วิธีนี้จะช่วยลดช่องว่างที่อาจเกิดการคายประจุบางส่วน ตัวอีพอกซีนั้นมีความเป็นฉนวนสูง แต่สิ่งสำคัญไม่แพ้กันคือวิธีการยึดเกาะกับตัวนำ และวิธีจัดการการจัดลำดับสนามภายในที่ปลายขดลวด
สำหรับประเภทแห้งที่มีการระบายอากาศโดยใช้ Nomex หรือวัสดุที่คล้ายกัน ฉนวนของชั้นและระยะห่างตามผิวฉนวนจะกำหนดว่าหม้อแปลงจะรับมือกับไฟกระชากได้ดีเพียงใด ตัววัสดุเองนั้นดี แต่รูปทรงเรขาคณิตว่าคลื่นจะต้องเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวได้ไกลแค่ไหน การที่สนามมุ่งไปที่มุมก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน
การออกแบบขดลวดและการวัดระดับแรงดันไฟฟ้า
นี่คือส่วนที่คุณไม่สามารถมองเห็นจากภายนอกได้ เมื่อไฟกระชากเข้าสู่ขดลวด มันจะกระจายไม่เท่ากัน แรงดันตกคร่อมเริ่มแรกจะมุ่งไปที่สองสามรอบแรก หากฉนวนแบบเลี้ยวต่อเลี้ยวไม่ได้ออกแบบมาสำหรับความเครียดนั้น การเลี้ยวครั้งแรกจะล้มเหลว
การออกแบบที่ดีใช้เทคนิคต่างๆ เช่น ขดลวดแบบอินเทอร์ลีฟหรือการหมุนสตาร์ทแบบมีฉนวนเพื่อให้ระดับแรงดันไฟฟ้าเท่ากันมากขึ้น เป็นงานรายละเอียดทางวิศวกรรม แต่จะแยกหม้อแปลงที่ทนไฟกระชากออกจากหม้อแปลงที่ไม่ทนไฟได้
คุณภาพการผลิตการออกแบบที่ดีที่สุดจะล้มเหลวหากประสิทธิภาพการทำงานไม่ดี ช่องว่างในการหล่อ การเคลือบที่ไม่สอดคล้องกัน หรือฉนวนที่เสียหายระหว่างการประกอบ ล้วนสร้างจุดอ่อนที่ไฟกระชากจะหาเส้นทางได้ นั่นเป็นเหตุผลที่เราทดสอบทุกยูนิต ไม่ใช่แค่ออกแบบตัวอย่าง - เพื่อการคายประจุบางส่วน โดยจะตรวจจับข้อบกพร่องก่อนที่จะกลายเป็นความล้มเหลวในสนาม
มีการทดสอบความต้านทานไฟกระชากอย่างไร
การทดสอบแรงกระตุ้นไม่ใช่สิ่งที่คุณทำกับมิเตอร์แบบมือถือ ต้องใช้เครื่องกำเนิดอิมพัลส์ที่ชาร์จตัวเก็บประจุและคายประจุผ่านขดลวดหม้อแปลงด้วยจังหวะเวลาและรูปคลื่นที่แม่นยำ
ในระหว่างการทดสอบ เราใช้ชุดแรงกระตุ้นที่ขั้วบวกและขั้วลบระดับ BIL เต็มรูปแบบ ขณะเดียวกันก็ติดตามการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในรูปคลื่นที่บ่งบอกถึงการเสีย เรายังทำการลดแรงกระตุ้นแรงดันไฟฟ้าเพื่อการเปรียบเทียบอีกด้วย หม้อแปลงจะผ่านถ้ารูปคลื่นที่บันทึกไว้ตรงกันก่อนและหลังการใช้แรงดันไฟฟ้าเต็ม การเบี่ยงเบนใด ๆ หมายถึงความล้มเหลวภายใน
นอกจากนี้เรายังวัดการคายประจุบางส่วนก่อนและหลังการทดสอบแรงกระตุ้นด้วย หากไฟกระชากทำให้เกิดความเสียหายระดับจุลภาคซึ่งไม่ได้ทำให้เกิดการพังทลายในทันที ระดับการปล่อยประจุบางส่วนจะเพิ่มขึ้น หน่วยนั้นถูกปฏิเสธ
การป้องกันภายนอกเทียบกับความสามารถภายใน
ฉันต้องมีความชัดเจนเกี่ยวกับบางสิ่งบางอย่าง: อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากภายนอกและความสามารถในการต้านทานไฟกระชากภายในนั้นเป็นส่วนเสริม ไม่สามารถใช้แทนกันได้
ตัวจับจะจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่ไปถึงขั้วหม้อแปลง แต่พวกมันก็มีขีดจำกัด พวกมันทำได้เพียงหนีบได้เร็วมาก และพลังงานบางส่วนก็ทะลุผ่านได้เสมอ ฉนวนของหม้อแปลงจะต้องจัดการกับสิ่งที่เหลืออยู่ การพึ่งพาการป้องกันจากภายนอกโดยไม่มี BIL ภายในที่เพียงพอถือเป็นการพนันที่ฉันเคยสูญเสียมาหลายครั้งเกินไป
สำหรับการใช้งานที่สำคัญ เราออกแบบสำหรับระดับ BIL ที่เหมาะสมกับการสัมผัส และเราขอแนะนำตัวดักจับเพื่อเป็นการป้องกันเพิ่มเติม ทั้งสองเรื่อง
สิ่งที่เราทำแตกต่างออกไป
แนวทางของเราเริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจว่าหม้อแปลงไฟฟ้าจะอยู่ที่ใด หน่วยที่เข้าไปในศูนย์ข้อมูลที่มีตัวป้อนเฉพาะและมีเกราะป้องกันที่ดีจะมีความเสี่ยงที่แตกต่างจากหน่วยที่ป้อนเข้าไปในไซต์อุตสาหกรรมระยะไกลที่มีแนวเหนือศีรษะหลายไมล์
เราออกแบบระบบฉนวนให้ตรงหรือเกินระดับ BIL ในมาตรฐาน แต่เราไม่ได้หยุดอยู่แค่นั้น เราทดสอบทุกหน่วยการผลิตเพื่อหาการจำหน่ายบางส่วน เราตรวจสอบประสิทธิภาพของแรงกระตุ้นในการทดสอบประเภทและหน่วยการผลิตตัวอย่าง เราดูที่รายละเอียดการออกแบบการสิ้นสุด ระยะตามผิวฉนวน การจัดระดับสนาม ซึ่งกำหนดว่าหม้อแปลงจะอยู่รอดในฤดูฟ้าผ่าครั้งแรกหรือไม่
บรรทัดล่าง
ความสามารถในการทนต่อไฟกระชากไม่ใช่คุณสมบัติที่หรูหรา เป็นข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับโครงข่าย คำถามไม่ได้อยู่ที่ว่าหม้อแปลงของคุณต้องการมันหรือไม่ แต่อยู่ที่ว่าหม้อแปลงที่คุณซื้อนั้นมีอยู่จริงหรือแค่อ้างว่ามี
เมื่อคุณระบุหม้อแปลงชนิดแห้ง ให้ขอคะแนน BIL สอบถามเกี่ยวกับการทดสอบการปล่อยประจุบางส่วน สอบถามว่าขดลวดได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับการไล่ระดับแรงดันไฟฟ้าระหว่างไฟกระชากอย่างไร คำตอบจะแยกซัพพลายเออร์ที่เข้าใจความเสี่ยงออกจากผู้ที่รอการโทรล้มเหลวครั้งแรกของคุณ
หากคุณต้องการพูดคุยเกี่ยวกับการสมัครของคุณและระดับการป้องกันที่เหมาะสม ฉันยินดีให้ความช่วยเหลือ ผลิตภัณฑ์ของเราเช่นหม้อแปลงไฟฟ้าชนิดแห้ง SC Seriesได้รับการออกแบบมาเพื่อจ่ายไฟที่เชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าที่ท้าทายต่างๆ เราเห็นเว็บไซต์มากมาย และเราได้เรียนรู้ว่าอะไรได้ผล
อ้างอิง
- IEEE Std C57.12.01 ข้อกำหนดทั่วไปมาตรฐานสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้งและหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง
- IEC 60076-11, *หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง - ส่วนที่ 11: หม้อแปลงชนิดแห้ง
- IEEE Std C62.22, คำแนะนำสำหรับการใช้งานอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากไฟกระชากโลหะออกไซด์สำหรับระบบไฟฟ้ากระแสสลับ
