ประเภทและลักษณะของอุปกรณ์ป้องกันแรงดันเกิน
บทนำ
การฟ้าผ่าบนสายไฟเหนือศีรษะ สายไฟเปลือย หรือโครงสร้างโลหะในสถานีไฟฟ้าภายนอก ตลอดจนแรงดันเกินที่เกิดจากการปฎิบัติการของอุปกรณ์และเครือข่าย (แรงดันเกินจากการปฎิบัติการ) สร้างความเสี่ยงอย่างมากต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า เพื่อปกป้องอุปกรณ์และอำนวยความสะดวกในการประสานงานฉนวน ต้องติดตั้ง surge arresters (หรือเรียกว่า "lightning arresters") ที่จุดเข้า/ออกของสายไฟเหนือศีรษะ และใกล้เคียงกับหม้อแปลง เนื่องจากมีพื้นที่ป้องกันจำกัด
ประเภทและลักษณะของ Surge Arresters
Surge arresters ที่พบบ่อยที่สุดคือประเภทตัวต้านทานออกไซด์โลหะไม่เชิงเส้น (MO) ซึ่งบรรจุอยู่ในกระเบื้องปูนหรือยางซิลิโคน ตัวเหล่านี้ถูกต่อขนานกับอุปกรณ์ที่ต้องการปกป้องและต่อกราวด์ผ่านทางกริดดิน ประเภทการก่อสร้างอีกแบบหนึ่งใช้ตัวต้านทานคาร์ไบด์ซิลิกอน (SiC) (valve-type arresters) แต่ในปัจจุบันไม่ค่อยพบมากนัก
คุณสมบัติทางไฟฟ้าหลัก:
แรงดันรีเซ็ต: แรงดันที่ผ่านตัวต้านทานหลังจากเกิดการฟ้าผ่าแล้วกระแสตามมาสามารถหยุดได้อย่างเชื่อถือได้
แรงดันดำเนินงานต่อเนื่องสูงสุด (MCOV): แรงดันไฟฟ้าที่สูงที่สุดที่ตัวต้านทานสามารถทนทานได้โดยไม่มีเวลาจำกัด (50 Hz หรือ 60 Hz)
กระแสลัดวงจรกำหนด: กระแสลัดวงจรสูงสุดที่ตัวต้านทานสามารถรับได้อย่างปลอดภัย
กระแสปล่อยกำหนด: ค่าที่พบบ่อยคือ 5 kA, 10 kA, และ 20 kA แสดงถึงความสามารถของตัวต้านทานในการระบายพลังงานจากแรงดันเกิน
Surge arresters ถูกต่อระหว่างสายไฟและกราวด์ ในระบบติดตั้งที่มีแรงดันสูงกว่า 52 kV อาจมีการติดตั้งเครื่องนับการปล่อยเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพ ตัวอย่างของ surge arresters แสดงในรูปที่ 1
วิธีเพิ่มเติม
ในสายไฟเหนือศีรษะและสถานีไฟฟ้าภายนอกที่มีแรงดันสูงกว่า 52 kV มักจะติดตั้งระบบป้องกันฟ้าผ่าที่ประกอบด้วย "แท่งฟ้าผ่า" "สายฟ้าผ่า" หรือการรวมทั้งสองอย่าง
การป้องกันแรงดันเกินในระบบแรงดันต่ำ
อุปกรณ์แรงดันต่ำ (LV, โดยที่ \(V \leq 1 \, \text{kV}\)) โดยเฉพาะระบบอิเล็กทรอนิกส์และระบบสารสนเทศ มีความไวต่อความเสียหายอย่างรุนแรงจากแรงดันเกินที่แพร่กระจายผ่านสายเคเบิลหรือโครงสร้างอาคาร
เพื่อลดความเสี่ยงดังกล่าว จึงมักจะติดตั้ง power surge protectors (SPDs) ในแผงสวิตช์แรงดันต่ำ อุปกรณ์เหล่านี้มีกระแสปล่อยกำหนดมาตรฐานที่ 5 kA, 10 kA, และ 20 kA บางรุ่นที่ทันสมัยสามารถรับกระแสได้สูงถึง 30–70 kA
คล้ายคลึงกับ surge arresters SPDs ถูกต่อระหว่างสายไฟและกราวด์ เช่นเดียวกับที่แสดงในรูปที่ 4 การติดตั้งนี้ช่วยให้กระแสแรงดันเกินไหลผ่านไปยังกราวด์ ทำให้ป้องกันอุปกรณ์ที่ไวต่อแรงดันเกินได้
