วิธีการทำงานของสายหลัก หม้อแปลงจ่ายไฟฟ้า ฟิวส์ และบริการในเครือข่ายแบบเรเดียล

ป้องกันการหยุดชะงักของบริการ

ตามที่ทราบกันอยู่แล้ว หม้อแปลงกระจายไฟฟ้าลดแรงดันไฟฟ้าของการกระจายหรือสายนำหลักลงเป็นแรงดันที่ใช้งานได้ พวกมันเชื่อมต่อกับสายนำหลัก สายย่อย และสายข้างทางผ่านฟิวส์หลักหรือฟิวส์ตัดวงจร เมื่อเกิดความผิดปกติของหม้อแปลงหรือความผิดปกติของวงจรรองที่มีความต้านทานต่ำ ฟิวส์หลักจะตัดการเชื่อมต่อหม้อแปลงกระจายไฟฟ้าออกจากสายนำหลัก บทความนี้ไม่ได้กล่าวถึงเรคลอเซอร์

การระเบิดของฟิวส์หลักป้องกันการหยุดชะงักของบริการให้กับโหลดอื่น ๆ ที่จ่ายผ่านสายนำ แต่ทำให้บริการหยุดชะงักสำหรับผู้บริโภคทั้งหมดที่จ่ายผ่านหม้อแปลงของตน

ฟิวส์ตัดวงจร (ตามที่แสดงในรูปที่ 1 ซึ่งปิดอยู่โดยปกติ) ให้ความสะดวกในการตัดการเชื่อมต่อหม้อแปลงกระจายไฟฟ้าขนาดเล็กเพื่อตรวจสอบและบำรุงรักษา

เนื่องจากความแตกต่างของเส้นโค้งกระแส-เวลาของฟิวส์หลักและเส้นโค้งกระแส-เวลาที่ปลอดภัยของหม้อแปลงกระจายไฟฟ้า การป้องกันโอเวอร์โหลดที่เหมาะสมสำหรับหม้อแปลงกระจายไฟฟ้าไม่สามารถทำได้ด้วยฟิวส์หลัก เส้นโค้งสองเส้นนี้มีลักษณะเช่นนั้น ถ้าใช้ฟิวส์ขนาดเล็กเพียงพอเพื่อให้การป้องกันโอเวอร์โหลดที่สมบูรณ์สำหรับหม้อแปลง ความสามารถในการโอเวอร์โหลดที่มีค่าของหม้อแปลงจะสูญเสียไปมาก เพราะฟิวส์จะระเบิดและป้องกันไม่ให้หม้อแปลงใช้ความสามารถในการโอเวอร์โหลด นอกจากนี้ ฟิวส์ขนาดเล็กนี้มักจะระเบิดโดยไม่จำเป็นเนื่องจากกระแสกระชาก

หม้อแปลงกระจายไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับสายนำแบบเปิดบนอากาศมักประสบกับภาวะรุนแรงจากฟ้าผ่า เพื่อลดการแตกของฉนวนและข้อผิดพลาดของหม้อแปลงที่เกิดจากฟ้าผ่า จึงมักจะติดตั้งเครื่องป้องกันฟ้าผ่าสำหรับหม้อแปลงเหล่านี้

สายรองของหม้อแปลงกระจายไฟฟ้ามักเชื่อมต่ออย่างแน่นหนาเข้ากับวงจรรองแบบเรเดียล ตามที่แสดงในรูปที่ 1 บริการผู้บริโภคถูกดึงจากวงจรเหล่านี้ การเชื่อมต่อเช่นนี้หมายความว่า หม้อแปลงขาดการป้องกันโอเวอร์โหลดและข้อผิดพลาดที่มีความต้านทานสูงในวงจรรองของตน แท้จริงแล้ว มีหม้อแปลงกระจายไฟฟ้าจำนวนน้อยที่ถูกทำลายโดยโอเวอร์โหลด

สถานการณ์นี้ส่วนใหญ่มาจากการประยุกต์ใช้หม้อแปลงกระจายไฟฟ้า ที่ความสามารถในการโอเวอร์โหลดของมันไม่ได้ถูกใช้เต็มที่

ในแง่ของการป้องกัน ฟิวส์ในสายรองของหม้อแปลงกระจายไฟฟ้ามีประสิทธิภาพน้อยกว่าฟิวส์หลักในการป้องกันการไหม้ของหม้อแปลง ด้วยเหตุผลที่คล้ายคลึงกัน วิธีการที่เหมาะสมในการป้องกันหม้อแปลงกระจายไฟฟ้าจากการโอเวอร์โหลดและข้อผิดพลาดที่มีความต้านทานสูงคือการติดตั้งสวิตช์วงจรในสายรองของหม้อแปลง สิ่งสำคัญคือ เส้นโค้งการทริปของสวิตช์วงจรนี้ต้องประสานงานอย่างแม่นยำกับเส้นโค้งกระแส-เวลาที่ปลอดภัยของหม้อแปลง

ข้อผิดพลาดในบริการเชื่อมต่อของผู้บริโภค ซึ่งวิ่งจากวงจรรองไปยังสวิตช์บริการ นั้นมีน้อยมาก ดังนั้น การติดตั้งฟิวส์รองที่จุดที่บริการเชื่อมต่อเข้ากับวงจรรองไม่มีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ ยกเว้นในกรณีพิเศษเช่น บริการขนาดใหญ่จากวงจรรองใต้ดิน

เช่นเดียวกับที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ การลดแรงดันที่อนุญาต วัดจากจุดที่หม้อแปลงกระจายไฟฟ้าตัวแรกเชื่อมต่อกับสายนำหลักไปยังสวิตช์บริการของผู้บริโภคคนสุดท้ายบนสายนำ ควรถูกแบ่งสรรอย่างประหยัดระหว่างสายนำหลัก หม้อแปลงกระจายไฟฟ้า วงจรรอง และบริการเชื่อมต่อของผู้บริโภค

แม้ว่าตัวเลขเหล่านี้จะเป็นตัวเลขที่พบบ่อยในระบบบนอากาศที่จ่ายโหลดที่อยู่อาศัย แต่ความแตกต่างที่สำคัญสามารถคาดหวังได้ในระบบใต้ดิน ระบบใต้ดินมักใช้วงจรเคเบิลและหม้อแปลงกระจายไฟฟ้าขนาดใหญ่ หรือออกแบบมาเพื่อจ่ายโหลดอุตสาหกรรมและพาณิชย์

เมื่อกำหนดการลดแรงดันที่อนุญาตสำหรับหม้อแปลงกระจายไฟฟ้าและวงจรรองแล้ว จะง่ายที่จะคำนวณขนาดที่ประหยัดที่สุดของพวกเขาสำหรับความหนาแน่นของโหลดและการก่อสร้างที่กำหนด ตามราคาตลาดเฉพาะ

หากหม้อแปลงมีขนาดใหญ่เกินไป ต้นทุนของวงจรรองและต้นทุนโดยรวมจะสูงเกินไป ในทางกลับกัน หากหม้อแปลงมีขนาดเล็กเกินไป ต้นทุนของหม้อแปลงเองและต้นทุนโดยรวมจะสูงเกินไป

เช่นเดียวกับส่วนประกอบอื่น ๆ ภายในระบบกระจาย ความผันผวนและเจริญเติบโตของโหลดต้องถูกพิจารณาในการออกแบบและกำหนดขนาดของหม้อแปลงกระจายไฟฟ้าและวงจรรอง องค์ประกอบเหล่านี้ไม่ได้ติดตั้งเพื่อรองรับโหลดที่มีอยู่ในขณะติดตั้งเท่านั้น แต่ยังต้องคำนึงถึงความต้องการโหลดในอนาคตด้วย

อย่างไรก็ตาม การคาดการณ์การเจริญเติบโตมากเกินไปไม่คุ้มค่า

เมื่อหม้อแปลงกระจายไฟฟ้าถูกโหลดมากเกินไป การดำเนินการนี้ยังช่วยลดโหลดในวงจรรองของหม้อแปลงที่โหลดมากเกินไปและปรับปรุงการควบคุมแรงดันโดยรวม ในพื้นที่ที่มีโหลดที่สม่ำเสมอ อาจต้องติดตั้งหม้อแปลงเพิ่มเติมทั้งสองข้างของหม้อแปลงที่โหลดมากเกินไปในระยะเวลาสั้น ๆ นี้เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาระดับแรงดันที่ยอมรับได้และป้องกันไม่ให้ส่วนใดส่วนหนึ่งของวงจรรองถูกโหลดมากเกินไป

อย่างไรก็ตาม วิธีการอื่นที่จะบรรลุผลลัพธ์เดียวกันคือการติดตั้งหม้อแปลงใหม่และย้ายหม้อแปลงที่โหลดมากเกินไปเพื่อให้จ่ายพลังงานให้กับส่วนกลางของวงจรรองที่สั้นลง

หากหม้อแปลงมีขนาดใหญ่เกินไป ต้นทุนของวงจรรองและต้นทุนโดยรวมจะสูงเกินไป ในทางกลับกัน หากหม้อแปลงมีขนาดเล็กเกินไป ต้นทุนของหม้อแปลงเองและต้นทุนโดยรวมจะสูงเกินไป