อะไรคือองค์ประกอบหลักของการทดสอบฉนวนสำหรับสวิตช์ตัดวงจรแรงสูง 126kV

1. บทนำ

สวิทช์ตัดไฟแรงดันสูงมีบทบาทสำคัญในการรับรองการดำเนินงานอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพของโครงสร้างพื้นฐานสายส่งไฟฟ้า ในบรรดาสวิทช์หลายระดับแรงดัน สวิทช์ตัดไฟแรงดันสูง 126kV ได้รับการใช้งานอย่างกว้างขวางในระบบสายส่งไฟฟ้าแรงดันกลางถึงสูง ในประเทศอย่างอินโดนีเซียที่มีอาณาเขตใหญ่และสภาพภูมิศาสตร์และภูมิอากาศที่หลากหลาย การรับรองการทำงานที่เชื่อถือได้ของอุปกรณ์สายส่งไฟฟ้ามีความสำคัญมาก สมรรถนะฉนวนของสวิทช์ตัดไฟแรงดันสูงมีความสำคัญเนื่องจากความล้มเหลวของฉนวนสามารถนำไปสู่การขาดแคลนไฟฟ้า การเสียหายของอุปกรณ์ และอาจเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยของบุคลากร บทความนี้เน้นที่องค์ประกอบหลักของการทดสอบฉนวนสำหรับสวิทช์ตัดไฟแรงดันสูง 126kV โดยมีเป้าหมายเพื่อมอบแนวทางที่ครอบคลุมสำหรับผู้ปฏิบัติงานและเจ้าหน้าที่บำรุงรักษาสายส่งไฟฟ้า

2. มาตรฐานและการกำหนด
2.1 มาตรฐาน IEC 62271-102

มาตรฐาน IEC 62271-102 เป็นมาตรฐานสากลสำหรับสวิตช์เกียร์และอุปกรณ์ควบคุมแรงดันสูง รวมถึงสวิทช์ตัดไฟแรงดันสูง สำหรับสวิทช์ตัดไฟ 126kV มาตรฐานนี้ระบุข้อกำหนดรายละเอียดสำหรับฉนวน กำหนดระดับฉนวนขั้นต่ำที่สวิทช์ต้องตอบสนองภายใต้เงื่อนไขการทดสอบต่างๆ เช่น การทดสอบทนแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลังและการทดสอบทนแรงดันไฟฟ้ากระชาก

ระหว่างการทดสอบทนแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลัง สวิทช์ตัดไฟแรงดันสูง 126kV จะต้องทนทานต่อระดับแรงดันที่กำหนด (เช่น ประมาณ 230kV นาน 1 นาทีตามมาตรฐาน) โดยไม่มีการแตกหรือไฟฟ้าลัดวงจร ทดสอบนี้จำลองความเครียดแรงดันปกติและแรงดันชั่วคราวที่สวิทช์อาจพบเจอระหว่างการใช้งาน การทดสอบทนแรงดันไฟฟ้ากระชากโดยใช้แรงดันไฟฟ้ากระชาก (เช่น 1.2/50μs) จำลองการถูกฟ้าผ่าหรือแรงดันไฟฟ้าจากการเปลี่ยนแปลงสวิทช์ สวิทช์ตัดไฟ 126kV ต้องทนทานต่อแรงดันไฟฟ้ากระชากที่กำหนด (เช่น ประมาณ 550kV) โดยไม่มีการล้มเหลวของฉนวน เพื่อรับรองการทำงานที่เชื่อถือได้ภายใต้สภาพแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวที่รุนแรง

3. พิจารณาสภาพแวดล้อมในอินโดนีเซีย
3.1 สภาพภูมิอากาศ

สภาพภูมิอากาศเขตร้อนของอินโดนีเซียมีลักษณะเป็นอุณหภูมิสูง ความชื้นสูง และฝนตกบ่อยตลอดทั้งปี อุณหภูมิเฉลี่ยในส่วนใหญ่ของพื้นที่อยู่ระหว่าง 25°C ถึง 27°C พร้อมความชื้นสัมพัทธ์ที่มักจะเกิน 70% สภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงมีผลกระทบอย่างมากต่อสมรรถนะฉนวนของสวิทช์ตัดไฟแรงดันสูง 126kV การควบแน่นของความชื้นบนผิวฉนวนลดความต้านทานผิว อาจทำให้เกิดการลัดวงจรผิว

นอกจากนี้ อินโดนีเซียมีแนวโน้มที่จะเกิดฝนตกหนักและพายุเขตร้อน สวิทช์ตัดไฟแรงดันสูงที่ติดตั้งภายนอกต้องทนทานต่อผลกระทบของฝนและความเร็วลม ตัวอย่างเช่น ในพื้นที่ที่มีพายุไต้ฝุ่น สวิทช์ควรจะมีความแข็งแรงทางกลเพียงพอเพื่อป้องกันการเสียหายของโครงสร้างฉนวนจากฝนที่ถูกพัดโดยลมหรือการกระทบทางกายภาพ

3.2 ฝุ่นและมลพิษ

กิจกรรมทางอุตสาหกรรมและปรากฏการณ์ธรรมชาติในอินโดนีเซียสามารถนำไปสู่ฝุ่นละอองและมลพิษในอากาศ บริเวณอุตสาหกรรมอาจมีฝุ่นที่มีอนุภาคที่นำไฟฟ้าหรือสารกัดกร่อน ในขณะที่พื้นที่เกษตรกรรมอาจมีฝุ่นดินหรือฝุ่นพืช ฝุ่นเหล่านี้สะสมบนผิวฉนวนของสวิทช์ตัดไฟ เพิ่มความเสี่ยงของการล้มเหลวของฉนวน

โดยเฉพาะในพื้นที่ชายฝั่งของอินโดนีเซีย ลมทะเลที่มีเกลือสะสมบนสวิทช์เกียร์ เกลือกัดกร่อนส่วนประกอบโลหะและส่งผลต่อสมรรถนะฉนวน ลดความแข็งแรงทางไฟฟ้าลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป และเพิ่มโอกาสของการล้มเหลวทางไฟฟ้า

4. วิธีการทดสอบฉนวน
4.1 การทดสอบความต้านทานฉนวน

การทดสอบความต้านทานฉนวนเป็นวิธีพื้นฐานในการประเมินสภาพฉนวนของสวิทช์ตัดไฟแรงดันสูง 126kV โดยวัดความต้านทานระหว่างส่วนที่มีไฟฟ้าและส่วนที่ต่อพื้นด้วยเครื่องวัดโอห์มแรงดันสูง

ระหว่างการทดสอบ เครื่องวัดโอห์มจะเชื่อมต่อระหว่างเทอร์มินอลแรงดันสูงของสวิทช์ตัดไฟ (ในสถานะเปิด) และเทอร์มินอลต่อพื้น แรงดันทดสอบที่ใช้ควรตรงกับชั้นแรงดันของสวิทช์—โดยทั่วไป 2500V หรือ 5000V สำหรับสวิทช์ 126kV ค่าความต้านทานฉนวนที่สูง (มักหลายร้อยเมกะโอห์มหรือมากกว่าสำหรับสวิทช์ที่สุขภาพดี) แสดงถึงฉนวนที่ดี ค่าที่ต่ำอย่างมากอาจส่งสัญญาณการซึมผ่านของความชื้น การเสื่อมสภาพของฉนวน หรือการปนเปื้อนผิว

4.2 การทดสอบทนแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลัง

การทดสอบทนแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลังเป็นวิธีที่เข้มงวดกว่าในการตรวจสอบความสามารถของฉนวนในการทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าปกติและแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว ตามมาตรฐาน IEC 62271-102 สวิทช์ตัดไฟ 126kV ต้องทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลังที่กำหนด (เช่น 230kV นาน 1 นาที) ระหว่างส่วนที่มีไฟฟ้าและส่วนที่ต่อพื้น

ก่อนการทดสอบ สวิทช์ต้องถูกประกอบอย่างเหมาะสมพร้อมผิวฉนวนที่สะอาด แรงดันจะเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปจนถึงระดับที่กำหนดและรักษาไว้เป็นเวลาที่กำหนด ไม่มีการแตก ไฟฟ้าลัดวงจร หรือกระแสรั่วไหลมากเกินไประหว่างการทดสอบแสดงถึงการผ่าน อาการล้มเหลว (เช่น แรงดันลดลง กระแสรั่วไหลเพิ่มขึ้น หรือเกิดอาร์ก) ต้องตรวจสอบและซ่อมแซมทันที

4.3 การทดสอบทนแรงดันไฟฟ้ากระชาก

การทดสอบทนแรงดันไฟฟ้ากระชากจำลองผลกระทบของฟ้าผ่าหรือแรงดันไฟฟ้าจากการเปลี่ยนแปลงสวิทช์ต่อฉนวนของสวิทช์ตัดไฟ 126kV โดยใช้เครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระชากเพื่อสร้างรูปคลื่น (เช่น 1.2/50μs) และขนาด (เช่น 550kV สำหรับสวิทช์ 126kV)

แรงดันกระชากถูกนำไปใช้ระหว่างส่วนที่มีไฟฟ้าและส่วนที่ต่อพื้น เช่นเดียวกับการทดสอบความถี่กำลัง แรงดันกระชากหลายครั้ง (บวกและลบ) ถูกนำไปใช้เพื่อรับรองความเชื่อถือได้ภายใต้ขั้วต่างๆ การไม่สามารถทนทานต่อแรงดันกระชากโดยไม่เกิดความเสียหายของฉนวน—มักทำให้เกิดการล้มเหลวทางโครงสร้างอย่างถาวร—ต้องการการเปลี่ยนส่วนประกอบอย่างเร่งด่วน

4.4 การทดสอบการปล่อยประจุบางส่วน

การทดสอบการปล่อยประจุบางส่วน (PD) ตรวจจับการเสื่อมสภาพฉนวนในระยะเริ่มต้นของสวิทช์ตัดไฟ 126kV PD หมายถึงการปล่อยประจุไฟฟ้าเล็กๆ ภายในหรือบนผิวฉนวนเมื่อความเข้มสนามไฟฟ้าเกินขีดจำกัด ทำลายฉนวนอย่างค่อยเป็นค่อยไปและนำไปสู่การล้มเหลว

วิธีการทดสอบรวมถึงวิธีทางไฟฟ้า เสียง และแสง วิธีทางไฟฟ้าใช้แรงดันใกล้เคียงกับแรงดันทำงานของสวิทช์และตรวจจับสัญญาณ PD ผ่านเซ็นเซอร์ วิธีทางเสียงใช้เซ็นเซอร์เพื่อจับคลื่นเสียงที่เกิดจากการปล่อยประจุ และวิธีทางแสงตรวจจับแสงที่ปล่อยออกมา มาตรฐานกำหนดระดับ PD ที่ยอมรับได้สำหรับสวิทช์ 126kV (เช่น <10pC ที่แรงดันเฉพาะ) การเกินขีดจำกัดนี้แสดงถึงข้อบกพร่องภายใน (ช่องว่าง รอยแตก หรือการปนเปื้อน) ที่ต้องตรวจสอบเพิ่มเติม

5. ความสำคัญของกล่องป้องกัน IP66
5.1 ป้องกันฝุ่นและน้ำ

ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงของอินโดนีเซีย สวิทช์ตัดไฟแรงดันสูงมักติดตั้งภายนอก กล่องป้องกัน IP66 เป็นสิ่งจำเป็นในการป้องกันส่วนประกอบภายในของสวิทช์ 126kV จากฝุ่น น้ำ และปัจจัยทางสิ่งแวดล้อม

การจัดอันดับ IP66 รับประกันการป้องกันการเข้าของฝุ่นอย่างสมบูรณ์ (IP6X)—สำคัญในการป้องกันการสะสมของฝุ่นบนฉนวน ซึ่งทำให้สมรรถนะลดลงตามกาลเวลา—และทนทานต่อแรงดันน้ำที่ทรงพลัง (IPX6) เช่น ฝนตกหนักหรือน้ำพุ่งแรง ป้องกันน้ำจากการเข้าสู่กล่องและสัมผัสส่วนที่มีไฟฟ้าหรือฉนวน ป้องกันการเกิดวงจรลัดหรือการเสื่อมสภาพ

5.2 ขยายอายุการใช้งาน

กล่องป้องกัน IP66 ขยายอายุการใช้งานของสวิทช์ตัดไฟ 126kV อย่างมาก การป้องกันฝุ่นและน้ำลดความถี่ในการบำรุงรักษาและลดความเสี่ยงของการล้มเหลวอย่างเร็ว ในพื้นที่ที่มีความชื้นสูงและฝนตกบ่อย สวิทช์ที่ไม่มีการป้องกันเผชิญกับการเสื่อมสภาพฉนวนที่เร่งด่วนจากการสัมผัสความชื้นอย่างต่อเนื่อง กล่องป้องกัน IP66 ช่วยให้สามารถทำงานได้อย่างเชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและบำรุงรักษาระบบสายส่งไฟฟ้าโดยรวม

6. สรุป

การทดสอบฉนวนสำหรับสวิทช์ตัดไฟแรงดันสูง 126kV เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ อย่างรอบคอบ การปฏิบัติตามมาตรฐานสากลเช่น IEC 62271-102 รับประกันว่าข้อกำหนดพื้นฐานของสมรรถนะฉนวนได้รับการตอบสนอง ในประเทศอย่างอินโดนีเซียที่มีสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย การแก้ไขผลกระทบของสภาพภูมิอากาศ ฝุ่น และมลพิษต่อฉนวนมีความสำคัญ

การใช้วิธีการทดสอบที่เหมาะสม—การทดสอบความต้านทานฉนวน การทดสอบทนแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลัง การทดสอบทนแรงดันไฟฟ้ากระชาก และการทดสอบการปล่อยประจุบางส่วน—สามารถตรวจจับปัญหาฉนวนในระยะต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ กล่องป้องกัน IP66 ยังให้การป้องกันเพิ่มเติมต่ออันตรายจากสภาพแวดล้อม

ด้วยการเน้นที่องค์ประกอบการทดสอบฉนวนเหล่านี้ ผู้ปฏิบัติงานและเจ้าหน้าที่บำรุงรักษาสายส่งไฟฟ้าในอินโดนีเซียสามารถรับรองการทำงานที่เชื่อถือได้และปลอดภัยของสวิทช์ตัดไฟแรงดันสูง 126kV ซึ่งส่งเสริมการดำเนินงานอย่างมั่นคงของระบบสายส่งไฟฟ้าทั้งหมด