การป้องกันแรงดันเกิน
มีโอกาสที่ระบบไฟฟ้าจะได้รับความเสียหายจากแรงดันไฟฟ้าเกินที่ผิดปกติ แรงดันไฟฟ้าเกินเหล่านี้อาจเกิดขึ้นเนื่องจากหลายสาเหตุ เช่น การหยุดชะงักของโหลดหนักอย่างกะทันหัน แรงดันไฟฟ้าจากฟ้าผ่า แรงดันไฟฟ้าจากการเปิด-ปิดสวิตช์ เป็นต้น แรงดันไฟฟ้าเกินเหล่านี้อาจทำให้ฉนวนของอุปกรณ์และฉนวนในระบบไฟฟ้าเสียหาย แม้ว่าไม่ทุกแรงดันไฟฟ้าเกินจะมีกำลังมากพอที่จะทำลายฉนวนของระบบ แต่ยังคงต้องหลีกเลี่ยงเพื่อให้ระบบไฟฟ้าทำงานอย่างราบรื่น
แรงดันไฟฟ้าเกินทั้งหมดที่ทำลายและไม่ทำลายสามารถถูกกำจัดออกจากระบบโดยใช้การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน.
แรงดันไฟฟ้าเกินแบบพุ่งขึ้น
แรงดันไฟฟ้าเกินที่กระทำต่อระบบไฟฟ้า มักเป็นลักษณะชั่วขณะ แรงดันไฟฟ้าชั่วขณะหรือแรงดันไฟฟ้าเกินแบบพุ่งขึ้นนั้นถูกกำหนดว่าเป็นการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าสู่ระดับสูงสุดในระยะเวลาสั้นๆ
แรงดันไฟฟ้าเกินแบบพุ่งขึ้นมีลักษณะชั่วขณะ หมายความว่ามันมีอยู่เพียงระยะเวลาสั้นๆ สาเหตุหลักของแรงดันไฟฟ้าเกินแบบพุ่งขึ้นในระบบไฟฟ้าคือแรงดันไฟฟ้าจากฟ้าผ่าและการเปิด-ปิดสวิตช์ของระบบ แต่แรงดันไฟฟ้าเกินในระบบไฟฟ้าอาจเกิดจากความล้มเหลวของฉนวน การอาร์คไฟฟ้าลงดิน และการเรโซแนนซ์ เป็นต้น
แรงดันไฟฟ้าเกินแบบพุ่งขึ้นที่ปรากฏในระบบไฟฟ้าเนื่องจากการเปิด-ปิดสวิตช์ ความล้มเหลวของฉนวน การอาร์คไฟฟ้าลงดิน และการเรโซแนนซ์ มักไม่มีขนาดใหญ่มาก แรงดันไฟฟ้าเกินเหล่านี้แทบจะไม่เกินสองเท่าของระดับแรงดันไฟฟ้าปกติ ทั่วไปแล้ว การฉนวนที่เหมาะสมสำหรับอุปกรณ์ต่างๆ ในระบบไฟฟ้าเพียงพอที่จะป้องกันความเสียหายจากแรงดันไฟฟ้าเกินเหล่านี้ แต่แรงดันไฟฟ้าเกินที่เกิดจากฟ้าผ่ามีค่าสูงมาก หากไม่มีการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินให้กับระบบไฟฟ้า อาจมีโอกาสสูงที่จะเกิดความเสียหายอย่างรุนแรง ดังนั้น อุปกรณ์ป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินทั้งหมดที่ใช้ในระบบไฟฟ้าส่วนใหญ่เป็นเพราะแรงดันไฟฟ้าจากฟ้าผ่า
ขออนุญาตกล่าวถึงสาเหตุของแรงดันไฟฟ้าเกินทีละอย่าง
แรงดันไฟฟ้าจากการเปิด-ปิดสวิตช์หรือแรงดันไฟฟ้าเกินจากการเปิด-ปิดสวิตช์
เมื่อสายส่งไฟฟ้าที่ไม่มีโหลดถูกเปิดอย่างกะทันหัน แรงดันบนสายจะกลายเป็นสองเท่าของแรงดันระบบปกติ แรงดันนี้เป็นลักษณะชั่วขณะ เมื่อสายที่มีโหลดถูกปิดหรือหยุดชะงัก แรงดันระหว่างสายก็จะสูงขึ้น การตัดกระแสในระบบโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเปิดวงจรของเบรกเกอร์ลม ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเกินในระบบ ในการล้มเหลวของฉนวน สายนำไฟฟ้าที่มีไฟฟ้าอยู่จะถูกต่อลงดินอย่างกะทันหัน ซึ่งอาจทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเกินในระบบ
หากคลื่น EMF ที่ผลิตโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีการบิดเบือน ปัญหาของการเรโซแนนซ์อาจเกิดขึ้นเนื่องจากฮาร์โมนิกลำดับที่ 5 หรือสูงกว่า ที่จริงแล้ว สำหรับความถี่ของฮาร์โมนิกลำดับที่ 5 หรือสูงกว่า สถานการณ์สำคัญในระบบจะปรากฏขึ้น ซึ่งความต้านทานเหนี่ยวนำของระบบจะเท่ากับความต้านทานประจุของระบบ ความต้านทานทั้งสองนี้จะยกเลิกกันและกัน ทำให้ระบบเป็นเชิงต้านทานอย่างเดียว ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเรโซแนนซ์ และแรงดันระบบอาจเพิ่มขึ้นอย่างมาก
แต่สาเหตุทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นสร้างแรงดันไฟฟ้าเกินในระบบซึ่งไม่มีขนาดใหญ่มาก
แต่แรงดันไฟฟ้าเกินแบบพุ่งขึ้นที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าจากฟ้าผ่ามีขนาดใหญ่มากและทำลายล้างได้มาก ผลกระทบที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าจากฟ้าผ่าจึงควรหลีกเลี่ยงเพื่อการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินของระบบไฟฟ้า
วิธีการป้องกันฟ้าผ่า
วิธีการหลักที่ใช้ในการป้องกันฟ้าผ่ามีสามวิธีหลัก ได้แก่
จอกราวด์.
สายกราวด์บนอากาศ.
อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าหรืออุปกรณ์กระจายแรงดันไฟฟ้าเกิน.
จอกราวด์
จอกราวด์มักใช้ในสถานีไฟฟ้า ในการจัดวางนี้ ตาข่ายของสาย GI จะถูกติดตั้งไว้เหนือสถานีไฟฟ้า สาย GI ที่ใช้สำหรับจอกราวด์ถูกต่อกราวด์ผ่านโครงสร้างต่างๆ ของสถานีไฟฟ้า ตาข่ายของสาย GI ที่ต่อกราวด์นี้ให้ทางเดินที่มีความต้านทานต่ำมากไปยังดินสำหรับแรงดันไฟฟ้าจากฟ้าผ่า
วิธีการป้องกันแรงดันไฟฟ้าสูงนี้ง่ายและประหยัด แต่ข้อเสียคือ ไม่สามารถป้องกันระบบจากคลื่นที่เดินทางซึ่งอาจถึงสถานีไฟฟ้าผ่านสายต่างๆ
สายกราวด์บนอากาศ
วิธีการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินนี้คล้ายกับจอกราวด์ ความแตกต่างคือ จอกราวด์ถูกวางไว้เหนือสถานีไฟฟ้า ในขณะที่สายกราวด์บนอากาศถูกวางไว้เหนือเครือข่ายส่งไฟฟ้า สาย GI ที่มีขนาดหน้าตัดเหมาะสมหนึ่งหรือสองเส้นถูกวางไว้เหนือสายส่งไฟฟ้า สาย GI เหล่านี้ถูกต่อกราวด์ที่เสาส่งไฟฟ้าแต่ละต้น สายกราวด์บนอากาศเหล่านี้เปลี่ยนทิศทางแรงดันไฟฟ้าจากฟ้าผ่าไปยังดินแทนที่จะปล่อยให้กระทบตรงกับสายส่งไฟฟ้า
อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า
วิธีการที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ คือ จอกราวด์และสายกราวด์บนอากาศ ที่เหมาะสมสำหรับการป้องกันระบบไฟฟ้าจากแรงดันไฟฟ้าจากฟ้าผ่าที่กระทบตรง แต่วิธีการเหล่านี้ไม่สามารถให้การป้องกันใดๆ ต่อคลื่นแรงดันไฟฟ้าสูงที่อาจแพร่ผ่านสายส่งไปยังอุปกรณ์ในสถานีไฟฟ้า
อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าเป็นอุปกรณ์ที่ให้ทางเดินที่มีความต้านทานต่ำมากไปยังดินสำหรับคลื่นแรงดันไฟฟ้าสูง
แนวคิดของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่านั้นง่าย อุปกรณ์นี้มีพฤติกรรมเหมือนตัวต้านทานไฟฟ้าที่ไม่เชิงเส้น ความต้านทานลดลงเมื่อแรงดันเพิ่มขึ้นและเพิ่มขึ้นเมื่อแรงดันลดลง หลังจากระดับแรงดันหนึ่ง
การทำงานของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าหรืออุปกรณ์กระจายแรงดันไฟฟ้าเกินสามารถระบุได้ดังนี้
ภายใต้ระดับแรงดันปกติ อุปกรณ์เหล่านี้สามารถทนแรงดันระบบได้อย่างง่ายดายในฐานะฉนวนไฟฟ้าและไม่ให้ทางเดินกระแสไฟฟ้า
เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าเกินในระบบ อุปกรณ์เหล่านี้ให้ทางเดินที่มีความต้านทานต่ำสำหรับประจุส่วนเกินของแรงดันไฟฟ้าเกินไปยังดิน
หลังจากนำประจุส่วนเกินของแรงดันไฟฟ้าเกินไปยังดิน แรงดันจะกลับสู่ระดับปกติ จากนั้น อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าจะคืนสภาพฉนวนได้ดีและป้องกันการนำกระแสไฟฟ้าไปยังดิน
มีอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าหลายประเภทที่ใช้ในระบบไฟฟ้า เช่น โรดกาปแอร์เรสเตอร์ ฮอร์นกาปแอร์เรสเตอร์ มัลติกาปแอร์เรสเตอร์ แอร์เรสเตอร์แบบเอ็กซ์พลัลชัน แอร์เรสเตอร์แบบวาล์ว นอกจากนี้ อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินในปัจจุบันคืออุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบไร้ช่องว่าง ZnO
คำชี้แจง: โปรดเคารพผลงานต้นฉบับ บทความที่ดีน่าแชร์ หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ
