ตัวจำกัดกระแสไฟฟ้าผิดพลาดและประเภทของมัน

การแนะนำเครื่องจำกัดกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการลัดวงจร

ในช่วงเวลาที่ผ่านมา ด้วยความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้น การพัฒนาที่แข็งแกร่งในการผลิตและส่งกำลังไฟฟ้าได้รับความสำคัญอย่างมากและกลายเป็นความจำเป็นพื้นฐาน อย่างไรก็ตาม ในระบบการผลิตไฟฟ้าใด ๆ การลัดวงจรเป็นหนึ่งในปัญหาที่ยืนหยัดและท้าทายที่สุด และผลกระทบที่เกิดขึ้นจะเพิ่มขึ้นเมื่อขนาดของการผลิตขยายตัว ปัญหาที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าที่ลัดวงจรหรือเกิดขึ้นจากความผิดปกติมีหลายด้าน:

• ความเครียดทางความร้อนของอุปกรณ์: ความเครียดทางความร้อนที่ไม่สามารถทนทานได้ถูกกระทำต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า ซึ่งอาจนำไปสู่การสึกหรอเร็ว การเสียหาย และแม้กระทั่งความล้มเหลวของชิ้นส่วน

• การรบกวนทางไฟฟ้า - กลไก: แรงไฟฟ้า - กลไกหลากหลายภายในวงจรทำให้การทำงานปกติของเครื่องมือถูกรบกวน ส่งผลต่อความแม่นยำและความน่าเชื่อถือ

• ข้อจำกัดทางเทคโนโลยีและเศรษฐกิจ: เพื่อรักษาวงจรจากการเสียหาย จะต้องใช้เบรกเกอร์วงจรที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ความต้องการนี้ไม่เพียงแต่สร้างอุปสรรคทางเทคโนโลยีเท่านั้น แต่ยังมีข้อจำกัดทางเศรษฐกิจอย่างมาก

• อันตรายด้านความปลอดภัย: ความกังวลเรื่องความปลอดภัยเป็นหนึ่งในปัญหาที่สำคัญที่สุด เนื่องจากการลัดวงจรเป็นภัยคุกคามโดยตรงต่อชีวิตของพนักงานและโครงสร้างพื้นฐานทางไฟฟ้า

• ปัญหาการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า: การลัดวงจรทำให้ปัญหาการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าระหว่างการสลับสวิตช์แย่ลง ทำให้ยากต่อการจัดการ

เนื่องจากความท้าทายเหล่านี้ การพัฒนาระบบที่ทันสมัยและแม่นยำมากขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหาการลัดวงจรได้กลายเป็นสิ่งที่จำเป็น บทความนี้จะสำรวจวิธีการต่าง ๆ ที่ได้รับการเสนอและนำมาใช้เพื่อลดผลกระทบของกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการลัดวงจร

วิธีการ

ต่อไปนี้คือวิธีการบางอย่างที่กำลังได้รับการวิจัยอย่างแข็งขันหรือได้นำมาใช้แล้ว ขึ้นอยู่กับคุณลักษณะเฉพาะและการใช้งาน:

• เครื่องปฏิกรณ์จำกัดกระแส (CLR): ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางสำหรับประสิทธิภาพในการจำกัดกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการลัดวงจร

• เครื่องจำกัดกระแสแบบโซลิดสเตต: เทคโนโลยีที่กำลังจะเกิดขึ้นซึ่งแสดงให้เห็นถึงความหวังที่ยิ่งใหญ่ แต่ยังอยู่ในระยะเริ่มต้นของการวิจัยและพัฒนา

• เครื่องจำกัดกระแสแบบซูเปอร์คอนดักเตอร์: อุปกรณ์เหล่านี้ใช้คุณสมบัติที่ไม่เหมือนใครของซูเปอร์คอนดักเตอร์ในการจำกัดกระแส และเช่นเดียวกับเครื่องจำกัดกระแสแบบโซลิดสเตต ยังอยู่ในระยะเริ่มต้นของการพัฒนา

• ฟิวส์: วิธีการแบบดั้งเดิมแต่มีความน่าเชื่อถือในการป้องกันวงจรโดยการตัดกระแสเมื่อมีการเกินขีดความสามารถที่กำหนดไว้

• การแบ่งบัสบาร์ในสถานีไฟฟ้า: วิธีการที่ปฏิบัติได้ที่ช่วยลดกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการลัดวงจรโดยการเปลี่ยนแปลงการกำหนดค่าไฟฟ้าของสถานีไฟฟ้า

• การใช้ทรานส์ฟอร์เมอร์ที่มีความต้านทานสูง: ทรานส์ฟอร์เมอร์เหล่านี้สามารถใช้เพื่อเพิ่มความต้านทานในวงจร ซึ่งทำให้จำกัดปริมาณของกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการลัดวงจร

• การใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในการจำกัดกระแส: แม้ว่าจะเป็นวิธีการที่ไม่ปกติ แต่การวิจัยได้สำรวจศักยภาพของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในการสนับสนุนกลไกการจำกัดกระแส

ในเทคนิคเหล่านี้ การใช้เครื่องมือแบบโซลิดสเตตและซูเปอร์คอนดักเตอร์ยังอยู่ในระยะพัฒนา เมื่อนำระบบใด ๆ มาใช้เพื่อแก้ไขปัญหาการลัดวงจร จะต้องพิจารณาสองประเด็นหลัก:

กลยุทธ์ในการลดกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการลัดวงจรในสถานีไฟฟ้าและเครือข่ายการกระจาย

ตำแหน่งและจำนวนของเครื่องปฏิกรณ์จำกัดกระแส

คำถามที่สำคัญสองประการในวงการวิศวกรรมไฟฟ้าคือตำแหน่งที่เหมาะสมของเครื่องปฏิกรณ์จำกัดกระแสภายในสถานีไฟฟ้าและเครือข่ายการกระจาย รวมถึงการกำหนดจำนวนของเครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ที่ต้องการเพื่อจัดการกับกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการลัดวงจรอย่างมีประสิทธิภาพ การตัดสินใจเหล่านี้ต้องอาศัยความเข้าใจอย่างครอบคลุมถึงคุณลักษณะของระบบไฟฟ้า ความต้องการโหลด และสถานการณ์ความผิดปกติที่อาจเกิดขึ้น

เครื่องปฏิกรณ์จำกัดกระแส (CLR)

เครื่องปฏิกรณ์จำกัดกระแสถือเป็นหนึ่งในวิธีการที่ประหยัดและปฏิบัติได้ที่สุดในการจัดการกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการลัดวงจร ผลกระทบต่อความน่าเชื่อถือของสถานีไฟฟ้ามีน้อย ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับระบบไฟฟ้าหลายระบบ อย่างไรก็ตาม มีข้อเสียบางประการ ฮาร์ดแวร์ทางกายภาพของ CLRs มักมีขนาดใหญ่ ใช้พื้นที่ภายในสถานีไฟฟ้าอย่างมาก นอกจากนี้ การมี CLRs อาจทำให้ความมั่นคงของแรงดันไฟฟ้าลดลง ซึ่งต้องตรวจสอบและจัดการอย่างระมัดระวัง

เครื่องจำกัดกระแสแบบโซลิดสเตต

เครื่องจำกัดกระแสแบบโซลิดสเตตกำลังอยู่ในระยะวิจัยและพัฒนา พวกเขามีข้อดีในการรวมเข้ากับระบบการกระจายได้ง่าย อย่างไรก็ตาม ต้นทุนสูงเป็นอุปสรรคสำคัญที่ป้องกันไม่ให้การใช้งานอย่างกว้างขวางในขนาดใหญ่ นักวิจัยกำลังทำงานอย่างแข็งขันเพื่อลดต้นทุนและปรับปรุงประสิทธิภาพเพื่อให้สามารถใช้งานได้ในเชิงพาณิชย์

ฟิวส์

ฟิวส์เป็นอุปกรณ์ตัดกระแสที่มีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพสูง ทำให้เหมาะสมสำหรับใช้เป็นเครื่องจำกัดกระแส พวกเขาราคาถูกและง่ายต่อการติดตั้ง อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของพวกเขามีข้อจำกัดโดยความสามารถในการรับแรงดัน เช่น ฟิวส์ทั่วไปอาจออกแบบมาเพื่อรับแรงดันสูงสุด 40 kV และกระแส 200 A ซึ่งจำกัดการใช้งานในสถานการณ์แรงดันและกระแสสูง ฟิวส์ที่มีความจุการแตกสูง (HRC) ให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น แต่ยังมีข้อจำกัดของตนเอง

เครื่องจำกัดกระแสบัสบาร์

วงจรตัดไฟบัสคัพเพลอร์สามารถใช้เป็นเครื่องจำกัดกระแสบัสบาร์ แต่โดยทั่วไปถือเป็นวิธีการชั่วคราวหรือตอบสนองฉุกเฉิน พวกเขาไม่ได้ออกแบบมาเพื่อเป็นส่วนประกอบถาวรภายในสถานีไฟฟ้าเนื่องจากคุณลักษณะการดำเนินงานและข้อจำกัด

การใช้เครื่องปฏิกรณ์กลาง

เครื่องปฏิกรณ์กลางนำเสนอตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการลดกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการลัดวงจร โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องจัดการกับกระแสที่เกี่ยวข้องกับโลกหรือภาคพื้นดิน การออกแบบและการทำงานของพวกเขาทำให้มีประสิทธิภาพสูงในสถานการณ์ความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับปัญหาไฟฟ้าภาคพื้นดิน

ประเภทและคุณลักษณะของเครื่องปฏิกรณ์จำกัดกระแส

เครื่องปฏิกรณ์จำกัดกระแสถือเป็นวิธีการที่ได้รับการนำมาใช้อย่างกว้างขวางและสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก:

เครื่องปฏิกรณ์แห้ง (Dry - type CLR)

เครื่องปฏิกรณ์แห้งเป็นเครื่องปฏิกรณ์ที่มีแกนอากาศพร้อมสายทองแดง การใช้แกนเหล็กถูกหลีกเลี่ยงเนื่องจากความเสี่ยงของการอิ่มตัว ซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของเครื่องปฏิกรณ์ เครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้เหมาะสมสำหรับการใช้งานหลากหลายที่สภาพแวดล้อมค่อนข้างสะอาดและแห้ง

เครื่องปฏิกรณ์น้ำมัน (Oil - type CLR)

เครื่องปฏิกรณ์น้ำมันมีความคล้ายคลึงกับเครื่องปฏิกรณ์แห้งในด้านการทำงานพื้นฐาน อย่างไรก็ตาม จุดแตกต่างสำคัญคือขอบเขตการใช้งาน เครื่องปฏิกรณ์น้ำมันถูกออกแบบมาเพื่อใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีมลพิษสูง น้ำมันที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้มีค่าคงที่ดีไฟฟ้าสูงกว่าน้ำมันในเครื่องปฏิกรณ์แห้ง ให้การป้องกันและฉนวนที่ดีขึ้นในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

ข้อมูลจำเพาะทั่วไปของเครื่องปฏิกรณ์จำกัดกระแสที่เกิดจากการลัดวงจร

ความถี่และความดันไฟฟ้า: เครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ถูกออกแบบมาเพื่อทำงานในช่วงความถี่และความดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างแคบ คุณสมบัติการทำงานของพวกเขาได้รับการปรับให้เหมาะสมกับพารามิเตอร์ระบบไฟฟ้าเฉพาะ

ความยืดหยุ่นในการติดตั้ง: ขึ้นอยู่กับความต้องการของแอปพลิเคชัน พวกเขาสามารถติดตั้งได้ทั้งภายในและภายนอก ความยืดหยุ่นนี้ทำให้สามารถปรับตัวได้มากขึ้นในโครงสร้างสถานีไฟฟ้าและเครือข่ายการกระจายที่แตกต่างกัน

ความจุกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการลัดวงจร: พวกเขาถูกออกแบบมาเพื่อรับกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการลัดวงจรของระบบไฟฟ้าที่รวมเข้าด้วยกัน ให้ความสามารถในการจำกัดกระแสได้อย่างมีประสิทธิภาพในสถานการณ์ความผิดปกติ

ความมั่นคงชั่วขณะและการปฏิกรณ์จำกัดกระแส

ความมั่นคงชั่วขณะมีบทบาทสำคัญในระบบไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) มันหมายถึงความสามารถของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายเครื่องภายในระบบไฟฟ้าในการยังคงอยู่ในภาวะสอดคล้องหลังจากการเกิดความผิดปกติ ตัวอย่างเช่น ในระบบไฟฟ้าที่มีมอเตอร์ซิงโครนัสจำนวนมากเชื่อมต่อกัน ความมั่นคงชั่วขณะจะกำหนดว่ามอเตอร์เหล่านี้สามารถดำเนินการต่อไปอย่างสอดคล้องหลังจากการเกิดความผิดปกติไฟฟ้าอย่างกะทันหัน เช่น การลัดวงจร เครื่องปฏิกรณ์จำกัดกระแสสามารถมีอิทธิพลต่อความมั่นคงชั่วขณะโดยการลดปริมาณของกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการลัดวงจร ทำให้ลดแรงกดดันทางกลและไฟฟ้าบนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสและเพิ่มโอกาสที่ระบบจะรักษาความมั่นคงระหว่างและหลังจากเหตุการณ์ความผิดปกติ

เครื่องปฏิกรณ์จำกัดกระแสที่ใช้ซูเปอร์คอนดักเตอร์

เครื่องจำกัดกระแสที่เกิดจากการลัดวงจรที่ใช้ซูเปอร์คอนดักเตอร์ (SFCLs) นำเสนอวิธีการที่มีประโยชน์อย่างมากในการเพิ่มความมั่นคงชั่วขณะของระบบไฟฟ้า โดยการสมดุลทั้งข้อพิจารณาทางเทคนิคและเศรษฐกิจ คุณสมบัติที่ไม่เหมือนใครของซูเปอร์คอนดักเตอร์ ซึ่งแสดงความต้านทานไม่เชิงเส้นสูงอย่างมาก ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับใช้เป็นเครื่องจำกัดกระแสที่เกิดจากการลัดวงจร (FCLs)

หนึ่งในข้อดีหลักของ SFCLs คือความสามารถของซูเปอร์คอนดักเตอร์ในการเพิ่มความต้านทานอย่างรวดเร็วและเปลี่ยนสถานะจากสถานะซูเปอร์คอนดักเตอร์ ซึ่งความต้านทานไฟฟ้าแทบจะเป็นศูนย์ เป็นสถานะนำไฟฟ้าปกติ การเปลี่ยนแปลงความต้านทานอย่างรวดเร็วนี้ทำให้ SFCL สามารถตอบสนองต่อกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการลัดวงจรได้อย่างรวดเร็ว จำกัดปริมาณของกระแสและรักษาความสมบูรณ์ของระบบไฟฟ้า

เพื่อทำความเข้าใจการทำงานของ SFCLs ให้ดูตัวอย่างของมอเตอร์ที่เชื่อมต่อภายในระบบไฟฟ้าและการวางเครื่องจำกัดกระแสที่เกิดจากการลัดวงจรอย่างยุทธศาสตร์

การปรับค่าด้วยฝูงอนุภาค

การปรับค่าด้วยฝูงอนุภาค (PSO) มีความคล้ายคลึงกับวิธีการคำนวณแบบวิวัฒนาการ เช่น ขั้นตอนวิธีพันธุกรรม (GA) ที่เริ่มต้นด้วยการกำหนดประชากรของคำตอบที่เป็นไปได้แบบสุ่มในพื้นที่ค้นหา คำตอบเหล่านี้ ซึ่งมักถูกคิดเป็น "อนุภาค" แล้วเดินทางผ่านพื้นที่ค้นหา โดยปรับปรุงตำแหน่งและความเร็วของตนเองอย่างต่อเนื่อง ผ่านกระบวนการปรับตัวเองและปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคใกล้เคียง ระบบจะสำรวจพื้นที่ค้นหาอย่างเป็นระบบ ค่อยๆ 렴เข้าสู่คำตอบที่เหมาะสมหรือใกล้เคียงที่สุด