การศึกษาเบื้องต้นเกี่ยวกับการกำหนดค่าการป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้าจำหน่าย 10KV

1. รูปแบบการเชื่อมต่อของ Ring - Main Unit
1.1 การประกอบของ Ring - Main Unit

Ring - Main Unit (RMU) ประกอบด้วยช่องว่าง โดยทั่วไปจะมีอย่างน้อยสามช่องว่าง รวมถึงสองช่องสำหรับสายเคเบิลวงแหวนเข้าและออก และหนึ่งช่องสำหรับวงจรหม้อแปลง

1.2 การกำหนดค่าโหมดการป้องกันสำหรับ Ring - Main Unit

ทั้งช่องว่างสำหรับสายเคเบิลวงแหวนและช่องว่างสำหรับวงจรหม้อแปลงใช้สวิตช์โหลด ซึ่งโดยทั่วไปเป็นสวิตช์โหลดสามตำแหน่งที่มีฟังก์ชันในการเปิด-ปิดและการต่อกราวด์ ช่องว่างสำหรับวงจรหม้อแปลงยังมีฟิวส์สำรองความจุสูงเพื่อการป้องกัน การปฏิบัติงานได้พิสูจน์แล้วว่านี่เป็นวิธีการกระจายพลังงานที่เรียบง่าย เชื่อถือได้ และประหยัด

1.3 คุณสมบัติของการกำหนดค่าการป้องกันสำหรับ Ring - Main Unit

สวิตช์โหลดใช้สำหรับการสลับกระแสโหลดที่กำหนด มีคุณสมบัติเช่นโครงสร้างที่เรียบง่ายและราคาถูก แต่ไม่สามารถตัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรได้ ฟิวส์สำรองความจุสูงทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบป้องกันและสามารถตัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรได้ การรวมสององค์ประกอบนี้เข้าด้วยกันสามารถตอบสนองความต้องการในการทำงานและการป้องกันของระบบการกระจายพลังงานภายใต้โหมดการทำงานปกติและผิดพลาดต่างๆ ได้ การกำหนดพารามิเตอร์ของเบรกเกอร์และการออกแบบและผลิตโครงสร้างของมันดำเนินการตามมาตรฐานอย่างเคร่งครัด

มันมีทั้งฟังก์ชันการทำงานและการป้องกัน ดังนั้นโครงสร้างจึงซับซ้อนและมีค่าใช้จ่ายสูง ทำให้การใช้งานในขนาดใหญ่ไม่เป็นไปได้ ใน Ring - Main Unit ใช้เครื่องมือผสมระหว่างสวิตช์โหลดและฟิวส์สำรองความจุสูงจำนวนมาก ฟังก์ชันการทำงานและการป้องกันสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า ซึ่งไม่เหมือนกันทั้งหมด จะได้รับการปรับใช้โดยสององค์ประกอบที่เรียบง่ายและราคาถูก กล่าวคือ สวิตช์โหลดใช้สำหรับการสลับโหลดจำนวนมาก ในขณะที่ฟิวส์สำรองความจุสูงใช้เพื่อป้องกันอุปกรณ์ที่เกิดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรน้อย วิธีนี้แก้ปัญหาได้ดี หลีกเลี่ยงการใช้เบรกเกอร์ที่ซับซ้อนและมีราคาแพงในขณะเดียวกันก็ตอบสนองความต้องการในการทำงานจริง

• เบรกเกอร์มีฟังก์ชันการป้องกันและการทำงานทั้งหมด แต่มีราคาแพง

• สวิตช์โหลดมีประสิทธิภาพที่คล้ายคลึงกับเบรกเกอร์ แต่ไม่สามารถตัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรได้

• การผสมระหว่างสวิตช์โหลดและฟิวส์สำรองความจุสูงสามารถตัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรได้ ความสามารถในการตัดของบางฟิวส์ยังสูงกว่าเบรกเกอร์ ดังนั้น การใช้การผสมนี้ไม่ได้มีประสิทธิภาพน้อยกว่าการใช้เบรกเกอร์ แต่ค่าใช้จ่ายสามารถลดลงได้มาก

1.4 ข้อดีของการผสมระหว่างสวิตช์โหลดและฟิวส์สำรองความจุสูง

การผสมระหว่างสวิตช์โหลดและฟิวส์สำรองความจุสูงมีข้อดีดังนี้:

1.4.1 ประสิทธิภาพดีในการสลับหม้อแปลงเปล่า

ภาระส่วนใหญ่ใน Ring - Main Unit เป็นหม้อแปลงกระจาย โดยทั่วไปความจุไม่เกิน 1250 KVA และในบางกรณีอาจถึง 1600 KVA กระแสเปล่าของหม้อแปลงกระจายโดยทั่วไปประมาณ 2% ของกระแสที่กำหนด และกระแสเปล่าของหม้อแปลงกระจายขนาดใหญ่จะน้อยกว่า เมื่อ Ring - Main Unit สลับกระแสเล็กๆ ของหม้อแปลงเปล่า มันทำงานได้ดีและไม่สร้างแรงดันเกินสูง

1.4.2 การป้องกันหม้อแปลงกระจายอย่างมีประสิทธิภาพ

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับหม้อแปลงแช่น้ำมัน การใช้สวิตช์โหลดกับฟิวส์สำรองความจุสูงมีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้เบรกเกอร์ บางครั้ง เบรกเกอร์อาจไม่สามารถป้องกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ข้อมูลที่เกี่ยวข้องแสดงว่าเมื่อหม้อแปลงแช่น้ำมันมีปัญหากระแสไฟฟ้าลัดวงจร แรงดันที่เกิดจากอาร์คไฟฟ้าเพิ่มขึ้น และฟองอากาศที่เกิดจากการระเหิดของน้ำมันจะครอบครองพื้นที่ที่เคยเป็นของน้ำมัน น้ำมันจะถ่ายทอดแรงดันไปยังถังหม้อแปลง เมื่อกระแสไฟฟ้าลัดวงจรยังคงดำเนินต่อไป แรงดันจะเพิ่มขึ้น ทำให้ถังหม้อแปลงเสียรูปและแตก

เพื่อหลีกเลี่ยงการเสียหายของถังหม้อแปลง ต้องกำจัดปัญหาภายใน 20 มิลลิวินาที หากใช้เบรกเกอร์ เนื่องจากมีการป้องกันทางรีเลย์ รวมกับเวลาทำงานและเวลาดับอาร์คไฟฟ้า ระยะเวลาเปิดรวมทั้งหมดโดยทั่วไปไม่น้อยกว่า 60 มิลลิวินาที ซึ่งไม่สามารถป้องกันหม้อแปลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ฟิวส์สำรองความจุสูงมีฟังก์ชันการตัดรวดเร็ว ร่วมกับฟังก์ชันจำกัดกระแส สามารถกำจัดปัญหาและจำกัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรภายใน 10 มิลลิวินาที ป้องกันหม้อแปลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้น ควรใช้ฟิวส์สำรองความจุสูงในการป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าแทนการใช้เบรกเกอร์ แม้กระทั่งหากภาระเป็นหม้อแปลงแห้ง ฟิวส์ป้องกันทำงานอย่างรวดเร็วและดีกว่าการใช้เบรกเกอร์

1.4.3 ในแง่ของการประสานงานกับการป้องกันทางรีเลย์

ในส่วนใหญ่ ไม่จำเป็นต้องใช้เบรกเกอร์ใน Ring - Main Unit นี่เป็นเพราะการตั้งค่าการป้องกันของเบรกเกอร์ที่ปลายด้านหน้าของเครือข่ายการกระจายวงแหวน (คือ เบรกเกอร์วงจรเฟดเดอร์ 10KV ในสถานีไฟฟ้า 110KV หรือ 220KV) โดยทั่วไปเป็นดังนี้: เวลาสำหรับการป้องกันทันทีคือ 0 วินาที เวลาสำหรับการป้องกันกระแสเกินคือ 0.5 วินาที และเวลาสำหรับการป้องกันลำดับศูนย์คือ 0.5 วินาที หากใช้เบรกเกอร์ใน Ring - Main Unit แม้ว่าเวลาตั้งค่าคือ 0 วินาที สำหรับการทำงาน เนื่องจากความกระจายของเวลาการทำงานที่เป็นธรรมชาติของเบรกเกอร์ ยากที่จะรับประกันว่าเบรกเกอร์ใน Ring - Main Unit ไม่ใช่เบรกเกอร์ระดับบนที่จะทำงานก่อน

1.4.4 ฟิวส์สำรองความจุสูงสามารถให้การป้องกันสำหรับอุปกรณ์ด้านล่าง

เช่น ทรานส์ฟอร์เมอร์กระแส สายเคเบิล ฯลฯ ขอบเขตการป้องกันของฟิวส์สำรองความจุสูงสามารถตั้งแต่กระแสละลายขั้นต่ำ (โดยทั่วไป 2-3 เท่าของกระแสที่กำหนดของฟิวส์) ถึงความจุการตัดสูงสุด คุณสมบัติกระแส-เวลาของฟิวส์จำกัดกระแสโดยทั่วไปเป็นโค้งเวลานอกเวลาที่ชัน หลังจากเกิดกระแสไฟฟ้าลัดวงจร สามารถละลายและกำจัดปัญหาได้ในเวลาอันสั้น หากใช้เบรกเกอร์ในการป้องกัน จะทำให้เพิ่มความต้องการความมั่นคงทางความร้อนของอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ เช่น สายเคเบิล ทรานส์ฟอร์เมอร์กระแส และปลอกหม้อแปลง ทำให้ค่าใช้จ่ายของอุปกรณ์ไฟฟ้าและโครงการเพิ่มขึ้น ที่นี่ควรชี้แจงว่าเมื่อใช้การผสมระหว่างสวิตช์โหลดและฟิวส์สำรองความจุสูง ทั้งสองควรมีการประสานงานที่ดี หากฟิวส์ไม่ละลายในสามเฟส กระบอกสูบของฟิวส์ควรทำการเปิดสวิตช์โหลดทันที เพื่อป้องกันการทำงานด้วยเฟสเดียว

2. รูปแบบการเชื่อมต่อของห้องสวิตช์แรงดันสูงสำหรับผู้ใช้ปลายทาง

มาตรฐาน GB14285 - 1993 "รหัสเทคนิคสำหรับอุปกรณ์ป้องกันและอุปกรณ์ความปลอดภัยอัตโนมัติ" ระบุว่าเมื่อเลือกสวิตช์ป้องกันสำหรับหม้อแปลงกระจาย เมื่อความจุเท่ากับหรือมากกว่า 800 KVA ควรเลือกเบรกเกอร์ที่มีอุปกรณ์ป้องกันทางรีเลย์ กฎนี้สามารถเข้าใจได้จากความต้องการสองด้านต่อไปนี้:

• เมื่อความจุของหม้อแปลงกระจายถึง 800 KVA หรือมากกว่า ในอดีตส่วนใหญ่เป็นหม้อแปลงแช่น้ำมันและมีรีเลย์แก๊ส การใช้เบรกเกอร์สามารถทำงานร่วมกับรีเลย์แก๊สเพื่อป้องกันหม้อแปลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

• สำหรับผู้ใช้ที่มีความจุอุปกรณ์มากกว่า 800 KVA เนื่องจากหลายสาเหตุ ปัญหากระแสไฟฟ้าลัดวงจรเฟสเดียวอาจทำให้การป้องกันลำดับศูนย์ทำงาน ทำให้เบรกเกอร์เปิดและแยกปัญหา เพื่อไม่ให้เบรกเกอร์วงจรเฟดเดอร์ของสถานีไฟฟ้าหลักทำงานและส่งผลกระทบต่อการจ่ายไฟฟ้าที่ปกติของผู้ใช้อื่นๆ นอกจากนี้ มาตรฐานยังระบุชัดเจนว่าแม้ว่าหม้อแปลงเดียวไม่ถึงความจุนี้ แต่หากความจุรวมของหม้อแปลงกระจายของผู้ใช้ถึง 800 KVA ความต้องการนี้ก็ต้องได้รับการตอบสนอง ปัจจุบัน แผนการเชื่อมต่อของห้องสวิตช์แรงดันสูงของผู้ใช้ส่วนใหญ่เป็นวิธีการเชื่อมต่อพื้นฐาน และจากนั้นสามารถพัฒนาเป็นวิธีการเชื่อมต่อเช่น เส้นทางหลักหนึ่งและเส้นทางสำรองหนึ่งหรือเส้นทางสองเส้นทางพร้อมการแบ่งบัสบาร์

3. สรุป

การกำหนดค่าการป้องกันสำหรับหม้อแปลงกระจาย 10kV ประกอบด้วยเบรกเกอร์ สวิตช์โหลด หรือสวิตช์โหลดกับฟิวส์ โดยพิจารณาจากปัจจัยทางเทคนิค ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ และการจัดการการทำงานอย่างครบถ้วน ไม่ว่าจะเป็นใน Ring - Main Unit 10kV หรือหน่วยการกระจายพลังงานแรงดันสูงสำหรับผู้ใช้ปลายทาง การกำหนดค่าการป้องกันของสวิตช์โหลดที่ผสมกับฟิวส์สำรองความจุสูงไม่เพียงแต่สามารถให้กระแสโหลดที่กำหนด แต่ยังสามารถตัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรและมีประสิทธิภาพในการสลับหม้อแปลงเปล่า ซึ่งสามารถป้องกันหม้อแปลงกระจายได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้น ขอแนะนำให้ใช้การผสมระหว่างสวิตช์โหลดและฟิวส์สำรองความจุสูงเป็นโหมดการป้องกันสำหรับการป้องกันหม้อแปลงกระจาย