การเปลี่ยนเฟสของกระแสไฟฟ้าในวงจรตัดไฟแรงสูง
เมื่อส่วนต่างๆ ของระบบไฟฟ้าที่มีแรงดันการทำงานเดียวกันถูกเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน และแหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เท่ากันมีมุมเฟสต่างกัน ปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงเฟสจะเกิดขึ้น โดยบางเฟสหรือทั้งหมดอาจอยู่ในมุม 180° ต่อกัน เมื่อทำการเปลี่ยนสวิตช์ วงจรเบรกเกอร์จะพบกับแรงดันแหล่งกำเนิดที่มีมุมเฟสต่างกัน ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่มีเฟสต่างกันในจุดเชื่อมต่อ กระแสเหล่านี้ต้องสามารถถูกตัดขาดได้อย่างเชื่อถือได้โดยเบรกเกอร์ทั้งสองด้านของจุดเชื่อมต่อ
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มุมเฟสต่างกันระหว่างเวกเตอร์หมุนที่แสดงถึงแรงดันแหล่งกำเนิดจะทำให้เกิดคลื่นแรงดันที่ไม่ซิงค์กัน ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าชั่วคราวและแรงดันที่สูงขึ้นอย่างมากในขณะเปลี่ยนสวิตช์ สำหรับแรงดันฟื้นฟูชั่วคราว (TRV) งานเปลี่ยนสวิตช์นี้มีลักษณะเฉพาะโดยมีแหล่งกำเนิดพลังงานทั้งสองด้านของเบรกเกอร์ ทำให้ความซับซ้อนและความท้าทายในการเปลี่ยนสวิตช์เพิ่มขึ้น
ดังที่แสดงในรูปที่ 1 สมมติว่าแหล่งกำเนิด S1 และ S2 แทนสองแหล่งกำเนิดที่มีมุมเฟสต่างกัน เมื่อเบรกเกอร์เปลี่ยนระหว่างสองแหล่งกำเนิดนี้ มุมเฟสต่างกันสามารถทำให้กระแสไฟฟ้าชั่วคราวเพิ่มขึ้นอย่างมาก ทำให้ความต้องการในการตัดกระแสสูงขึ้นสำหรับเบรกเกอร์ ดังนั้น เบรกเกอร์ต้องมีความสามารถเพียงพอในการจัดการกับสภาพแวดล้อมที่เครียดสูง เพื่อให้แน่ใจว่าการเปลี่ยนสวิตช์เป็นไปอย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้
สรุปประเด็นสำคัญ
การเปลี่ยนสวิตช์เฟสต่างกัน: เกิดขึ้นเมื่อเปลี่ยนระหว่างสองแหล่งกำเนิดที่มีมุมเฟสต่างกัน
กระแสไฟฟ้าชั่วคราว: กระแสไฟฟ้าชั่วคราวที่สำคัญเกิดขึ้นเนื่องจากมุมเฟสต่างกัน
แรงดันฟื้นฟูชั่วคราว (TRV): งานเปลี่ยนสวิตช์มีแหล่งกำเนิดพลังงานทั้งสองด้านของเบรกเกอร์ ทำให้ความซับซ้อนเพิ่มขึ้น
ข้อกำหนดของเบรกเกอร์: เบรกเกอร์ต้องมีความสามารถในการจัดการกับสภาพแวดล้อมที่เครียดสูง เพื่อให้แน่ใจว่าการเปลี่ยนสวิตช์เป็นไปอย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้
ในงานเปลี่ยนสวิตช์ที่มีการผิดพลาดที่ได้กล่าวถึงแล้ว ส่วนประกอบของแรงดันฟื้นฟูชั่วคราว (TRV) บนฝั่งโหลดจะลดลงสู่ศูนย์ในที่สุด แต่ในการเปลี่ยนสวิตช์เฟสต่างกัน ส่วนประกอบของ TRV บนฝั่ง S2 จะลดลงสู่แรงดันฟื้นฟูความถี่กำลัง (RV) ของแหล่งกำเนิด S2 ดังที่แสดงในรูปที่ 2 สมมติว่ามุมเฟสต่างกันระหว่างสองแหล่งกำเนิดคือ 90° และรีแอคเตอร์ทางสั้นที่มีความต้านทานเท่ากัน
ดังนั้น คุณสมบัติหลักของการทำงานเปลี่ยนสวิตช์เฟสต่างกันคือ ยอดแรงดันฟื้นฟูชั่วคราว (TRV) ที่สูงมาก ในขณะที่อัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันฟื้นฟู (RRRV) และกระแสไฟฟ้ายังคงอยู่ในระดับปานกลาง เนื่องจากยอด TRV ภายใต้เงื่อนไขเฟสต่างกันเป็นยอดที่สูงที่สุดในบรรดาการเปลี่ยนสวิตช์ทั้งหมด จึงมักใช้เป็นมาตรฐานในการประเมินสภาพแวดล้อมการเปลี่ยนสวิตช์ที่ซับซ้อนอื่น ๆ เช่น การล้างข้อผิดพลาดบนสายส่งระยะไกลหรือการจัดการข้อผิดพลาดบนสายส่งแบบชดเชยอนุกรม
สรุปประเด็นสำคัญ:
TRV บนฝั่งโหลด: ในกรณีทั้งหมด ส่วนประกอบของ TRV บนฝั่งโหลดจะลดลงสู่ศูนย์ TRV บนฝั่ง S2 ในการเปลี่ยนสวิตช์เฟสต่างกัน: ลดลงสู่แรงดันฟื้นฟูความถี่กำลัง (RV) ของแหล่งกำเนิด S2
ยอด TRV: สูงมากภายใต้การเปลี่ยนสวิตช์เฟสต่างกัน
RRRV และกระแส: ยังคงอยู่ในระดับปานกลาง
มาตรฐานอ้างอิง: ยอด TRV ภายใต้เงื่อนไขเฟสต่างกันเป็นยอดที่สูงที่สุด ทำให้เป็นมาตรฐานอ้างอิงที่ใช้ในการประเมินสภาพแวดล้อมการเปลี่ยนสวิตช์ที่ซับซ้อนอื่น ๆ
ลักษณะของ TRV ในการเปลี่ยนสวิตช์เฟสต่างกัน
ในสถานการณ์การเปลี่ยนสวิตช์ที่มีการผิดพลาดที่ได้กล่าวถึงแล้ว ส่วนประกอบของแรงดันฟื้นฟูชั่วคราว (TRV) บนฝั่งโหลดจะลดลงสู่ศูนย์ในทุกกรณี แต่ในการเปลี่ยนสวิตช์เฟสต่างกัน ส่วนประกอบของ TRV บนฝั่ง จะลดลงสู่แรงดันฟื้นฟูความถี่กำลัง (RV) ของแหล่งกำเนิด พฤติกรรมนี้แสดงในรูปที่ 2 ซึ่งสมมติว่ามุมเฟสต่างกันระหว่างสองแหล่งกำเนิดคือ 90° และรีแอคเตอร์ทางสั้นที่มีความต้านทานเท่ากัน
คำอธิบายละเอียด
ในสถานการณ์การเปลี่ยนสวิตช์ที่มีการผิดพลาดที่ได้กล่าวถึงแล้ว ส่วนประกอบของแรงดันฟื้นฟูชั่วคราว (TRV) บนฝั่งโหลดจะลดลงสู่ศูนย์เสมอ แต่ในการเปลี่ยนสวิตช์เฟสต่างกัน ส่วนประกอบของ TRV บนฝั่ง จะลดลงสู่แรงดันฟื้นฟูความถี่กำลัง (RV) ของแหล่งกำเนิด ดังที่แสดงในรูปที่ 2 สมมติว่ามีมุมเฟสต่างกัน 90° และรีแอคเตอร์ทางสั้นที่มีความต้านทานเท่ากัน
ดังนั้น ลักษณะสำคัญของการทำงานเปลี่ยนสวิตช์เฟสต่างกันคือ:
ยอด TRV ที่สูงมาก: ยอดค่า TRV สูงกว่าการเปลี่ยนสวิตช์ในโหมดอื่น ๆ อย่างมาก
RRRV และกระแสที่ปานกลาง: อัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันฟื้นฟู (RRRV) และระดับกระแสไฟฟ้ายังคงอยู่ในระดับปานกลาง แม้ว่ายอด TRV จะสูงมาก
เนื่องจากยอด TRV ภายใต้เงื่อนไขเฟสต่างกันเป็นยอดที่สูงที่สุดในบรรดาการเปลี่ยนสวิตช์ทั้งหมด สถานการณ์นี้มักใช้เป็นมาตรฐานอ้างอิงในการประเมินสภาพแวดล้อมการเปลี่ยนสวิตช์ที่ซับซ้อนอื่น ๆ เช่น:
การล้างข้อผิดพลาดบนสายส่งระยะไกล
การจัดการข้อผิดพลาดบนสายส่งแบบชดเชยอนุกรม
สรุปประเด็นสำคัญ:
TRV บนฝั่งโหลด: ลดลงสู่ศูนย์เสมอในสถานการณ์การเปลี่ยนสวิตช์ที่มีการผิดพลาดทั้งหมด
-side TRV ในการเปลี่ยนสวิตช์เฟสต่างกัน: ลดลงสู่แรงดันฟื้นฟูความถี่กำลัง (RV) ของแหล่งกำเนิด
ยอด TRV: สูงมากภายใต้การเปลี่ยนสวิตช์เฟสต่างกัน
RRRV และกระแส: ยังคงอยู่ในระดับปานกลาง
มาตรฐานอ้างอิง: ยอด TRV ภายใต้เงื่อนไขเฟสต่างกันเป็นยอดที่สูงที่สุด ทำให้เป็นมาตรฐานอ้างอิงที่ใช้ในการประเมินสภาพแวดล้อมการเปลี่ยนสวิตช์ที่ซับซ้อนอื่น ๆ
รูปที่ 3 แสดงสองสถานการณ์ที่สามารถนำไปสู่เงื่อนไขเฟสต่างกัน ในสถานการณ์แรก (ภาพซ้าย) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกเชื่อมต่อเข้ากับระบบไฟฟ้าโดยเบรกเกอร์ที่มุมเฟสผิดพลาด ในสถานการณ์ที่สอง (ภาพขวา) ส่วนต่างๆ ของระบบส่งไฟฟ้าเสื่อมความสอดคล้องกัน ซึ่งมักเกิดจากวงจรสั้นที่เกิดขึ้นในระบบ
ในทั้งสองสถานการณ์ กระแสไฟฟ้าที่มีเฟสต่างกันไหลผ่านระบบ ซึ่งต้องถูกตัดขาดได้อย่างเชื่อถือได้โดยเบรกเกอร์ สถานการณ์เหล่านี้เป็นความท้าทายที่สำคัญต่อระบบไฟฟ้า เนื่องจากเฟสต่างกันสามารถทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าและแรงดันชั่วคราวที่สูง ต้องการให้เบรกเกอร์จัดการกับสภาพแวดล้อมที่สุดขีดนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
สรุปประเด็นสำคัญ:
สถานการณ์ที่ 1 (ภาพซ้าย): เครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกเชื่อมต่อเข้ากับระบบไฟฟ้าที่มุมเฟสผิดพลาด ทำให้เกิดเฟสต่างกัน
สถานการณ์ที่ 2 (ภาพขวา): ส่วนต่างๆ ของระบบส่งไฟฟ้าเสื่อมความสอดคล้องกัน โดยมักเกิดจากวงจรสั้น ทำให้เกิดเฟสต่างกัน
กระแสไฟฟ้าที่มีเฟสต่างกัน: ในทั้งสองสถานการณ์ กระแสไฟฟ้าที่มีเฟสต่างกันไหลผ่านระบบ
ข้อกำหนดของเบรกเกอร์: เบรกเกอร์ต้องตัดขาดกระแสไฟฟ้าที่มีเฟสต่างกันได้อย่างเชื่อถือได้ เพื่อรักษาความมั่นคงและความปลอดภัยของระบบ
การเปลี่ยนสวิตช์ระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและระบบ
เมื่อใช้ทรานสฟอร์เมอร์เพิ่มแรงดัน การเปลี่ยนสวิตช์ระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและระบบไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นที่ด้านแรงดันสูง (HV) หรือด้านแรงดันกลาง (MV) ของทรานสฟอร์เมอร์ การเปลี่ยนสวิตช์นี้สามารถเกิดขึ้นได้ไม่เพียงแค่ในกรณีที่ระบบมีข้อผิดพลาดหรือโรงไฟฟ้าหยุดทำงาน แต่ยังรวมถึงเหตุการณ์การปรับความสอดคล้องและยกเลิกความสอดคล้อง
ความรุนแรงของสภาพแวดล้อมที่มีเฟสต่างกันขึ้นอยู่กับ:
มุมเฟสต่างกัน: มุมเฟสต่างกันระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและระบบไฟฟ้ามากขึ้น ความรุนแรงของสภาพแวดล้อมที่มีเฟสต่างกันก็จะมากขึ้น
สถานะการกระตุ้นโรเตอร์: ระดับการกระตุ้นของโรเตอร์ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าก็มีผลต่อความรุนแรงของสภาพแวดล้อมที่มีเฟสต่างกัน ทั่วไปแล้ว ระบบควบคุมการกระตุ้นจะลดความแรงของสนามแม่เหล็กของโรเตอร์อย่างรวดเร็ว เพื่อลดผลกระทบของสภาพแวดล้อมที่มีเฟสต่างกัน
เพื่อแก้ไขความท้าทายเหล่านี้ โรงไฟฟ้ามีอุปกรณ์ป้องกันและควบคุมต่างๆ ดังนี้:
อุปกรณ์ป้องกันการสูญเสียความสอดคล้อง: ตรวจจับและป้องกันไม่ให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสูญเสียความสอดคล้องกับระบบไฟฟ้า
อุปกรณ์ตรวจสอบความสอดคล้อง: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าที่มุมเฟสที่ถูกต้อง เพื่อป้องกันสภาพแวดล้อมที่มีเฟสต่างกัน
อุปกรณ์ควบคุมความสอดคล้อง: ช่วยให้การปรับความสอดคล้องระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและระบบไฟฟ้าเป็นไปอย่างราบรื่น
รูปที่ 4 แสดงโครงสร้างที่ปกติ แสดงการเชื่อมต่อระหว่างทรานสฟอร์เมอร์เพิ่มแรงดัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และระบบไฟฟ้า ตลอดจนการจัดวางอุปกรณ์ป้องกันและควบคุมที่เกี่ยวข้อง
สรุปประเด็นสำคัญ:
ตำแหน่งการเปลี่ยนสวิตช์: การเปลี่ยนสวิตช์ระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและระบบไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นที่ด้านแรงดันสูง (HV) หรือด้านแรงดันกลาง (MV) ของทรานสฟอร์เมอร์เพิ่มแรงดัน
สภาพแวดล้อมที่มีเฟสต่างกัน: ความรุนแรงของสภาพแวดล้อมที่มีเฟสต่างกันขึ้นอยู่กับมุมเฟสต่างกันและสถานะการกระตุ้นโรเตอร์
อุปกรณ์ป้องกันและควบคุม: โรงไฟฟ้ามีอุปกรณ์ป้องกันการสูญเสียความสอดคล้อง อุปกรณ์ตรวจสอบความสอดคล้อง และอุปกรณ์ควบคุมความสอดคล้อง เพื่อให้การเปลี่ยนสวิตช์เป็นไปอย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้
การเปลี่ยนสวิตช์ระหว่างสองระบบ:
การเปลี่ยนสวิตช์ระหว่างสองระบบไฟฟ้ามักเกิดขึ้นในสถานการณ์ที่มีความไม่สมดุลของพลังงานและความไม่เสถียรของระบบ ตัวอย่างเช่น การรบกวนระบบขนาดใหญ่ การฟื้นฟูระบบ และจากการทำงานผิดพลาดของระบบป้องกัน
สายส่งที่สำคัญอาจมีการป้องกันการสูญเสียความสอดคล้องในระบบป้องกันของพวกเขา หรืออาจมีระบบป้องกันพิเศษทั่วระบบเพื่อป้องกันการแยกระบบในสภาพแวดล้อมที่มีเฟสต่างกันอย่างรุนแรง
บทสรุปของปรากฏการณ์เฟสต่างกัน:
กระแสไฟฟ้าที่มีเฟสต่างกันที่กำหนดไว้ถูกเสนอให้เป็น 25% ของกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากวงจรสั้น ด้วยเหตุผลทางเศรษฐศาสตร์และสถิติ ค่าสูงสุดขั้นต่ำจากการวิเคราะห์ TRV ถูกเสนอ: RV คือ 2.0 p.u. และค่าเกิน 25%
เมื่อระบบแยกออกพร้อมกับการตัดวงจรสั้นของสายส่งและทำให้ความต้านทานของระบบเพิ่มขึ้น ค่าสูงสุด 25% ของกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากวงจรสั้นดูเหมือนเหมาะสม แม้กระทั่งในปัจจุบัน ค่าสูงสุดของกระแสไฟฟ้าที่มีเฟสต่างกันเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับความสามารถของเบรกเกอร์แรงดันสูง
การรบกวนขนาดใหญ่แสดงมุมเฟสต่างกันที่มากกว่าค่า 105 องศาถึง 115 องศาที่เกี่ยวข้องกับยอดค่า TRV ในมาตรฐาน ซึ่งใช้ได้ทั้งในระบบเรเดียลและระบบตาข่าย แต่เหตุการณ์ในประวัติศาสตร์แสดงว่ามุมเฟสต่างกันที่มากอาจเกิดขึ้นพร้อมกับแรงดันการทำงานที่ต่ำ การรวมกันของมุมเฟสต่างกันที่มากและแรงดันการทำงานที่ต่ำทำให้ได้ยอดค่า TRV ที่คล้ายกับที่ระบุในมาตรฐานสำหรับสถานการณ์ที่มีมุมเฟสต่างกันน้อยและแรงดันที่กำหนด (แรงดันสูงสุดในการทำงาน)
เบรกเกอร์ระบบส่งที่ใช้ในการเชื่อมต่อหรือตัดการเชื่อมต่อโรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิมอาจต้องเผชิญกับ
