การประสานงานฉนวนในระบบไฟฟ้า
การประสานงานฉนวนในระบบไฟฟ้า ได้ถูกนำมาใช้เพื่อจัดระดับความต้านทานของฉนวนไฟฟ้าที่แตกต่างกันในระบบไฟฟ้า รวมถึงเครือข่ายส่งผ่านไฟฟ้า ให้เป็นไปในลักษณะที่หากเกิดความเสียหายของฉนวนไฟฟ้า ความเสียหายนั้นจะจำกัดอยู่ที่จุดที่ทำให้ระบบเสียหายน้อยที่สุด ง่ายต่อการซ่อมแซมและเปลี่ยนแปลง และส่งผลกระทบต่อการจ่ายไฟฟ้าน้อยที่สุด
เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าเกินปรากฏในระบบไฟฟ้า จะมีโอกาสที่ระบบฉนวนไฟฟ้าอาจเสียหาย ความน่าจะเป็นของการเสียหายของฉนวนไฟฟ้าคือสูงที่จุดที่มีฉนวนอ่อนแอที่สุดใกล้กับแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าเกิน ในระบบไฟฟ้าและเครือข่ายส่งผ่านไฟฟ้า ฉนวนไฟฟ้าถูกให้ไว้สำหรับอุปกรณ์และส่วนประกอบทั้งหมด
ฉนวนไฟฟ้าบางจุดสามารถเปลี่ยนแปลงและซ่อมแซมง่ายกว่าจุดอื่น ๆ ฉนวนไฟฟ้าบางจุดไม่สามารถเปลี่ยนแปลงและซ่อมแซมง่ายและอาจมีค่าใช้จ่ายสูงและต้องหยุดจ่ายไฟฟ้าเป็นเวลานาน นอกจากนี้หากฉนวนไฟฟ้าเสียหายที่จุดเหล่านี้อาจทำให้ส่วนใหญ่ของเครือข่ายไฟฟ้าไม่สามารถใช้งานได้ ดังนั้นจึงควรที่ในการเกิดความเสียหายของฉนวนไฟฟ้า ฉนวนไฟฟ้าที่สามารถเปลี่ยนแปลงและซ่อมแซมง่ายเท่านั้นที่จะเสียหาย วัตถุประสงค์โดยรวมของการประสานงานฉนวนคือลดค่าใช้จ่ายและความรบกวนที่เกิดจากการเสียหายของฉนวนไฟฟ้าให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ทางเศรษฐกิจและการดำเนินงาน ในวิธีการประสานงานฉนวน ฉนวนไฟฟ้าของส่วนต่างๆ ของระบบต้องถูกจัดระดับให้เหมาะสม หากเกิดการลัดวงจร ต้องเกิดที่จุดที่ตั้งใจไว้
ในการเข้าใจการประสานงานฉนวนอย่างถูกต้อง เราต้องทำความเข้าใจคำศัพท์พื้นฐานบางอย่างของระบบไฟฟ้าก่อน ลองมาพูดคุยกัน
แรงดันไฟฟ้าระบบที่กำหนด
แรงดันไฟฟ้าระบบที่กำหนด คือแรงดันระหว่างเฟสของระบบที่ระบบได้ออกแบบมา เช่น ระบบ 11 KV, 33 KV, 132 KV, 220 KV, 400 KV
แรงดันไฟฟ้าระบบสูงสุด
แรงดันไฟฟ้าระบบสูงสุด คือแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตให้เกิดขึ้นได้มากที่สุดที่อาจเกิดขึ้นในระยะเวลายาวนานในขณะที่ระบบโหลดน้อยหรือไม่มีโหลด แรงดันนี้วัดในลักษณะระหว่างเฟสเช่นกัน
รายการของแรงดันไฟฟ้าระบบที่กำหนดและแรงดันไฟฟ้าระบบสูงสุดที่สอดคล้องกันแสดงด้านล่างเพื่อการอ้างอิง
แรงดันไฟฟ้าระบบที่กำหนด (KV) |
11 |
33 |
66 |
132 |
220 |
400 |
แรงดันไฟฟ้าระบบสูงสุด (KV) |
12 |
36 |
72.5 |
145 |
245 |
420 |
หมายเหตุ – จากตารางด้านบน พบว่าทั่วไปแล้วแรงดันไฟฟ้าระบบสูงสุดคือ 110% ของแรงดันไฟฟ้าระบบที่กำหนด จนถึงระดับแรงดัน 220 KV และสำหรับ 400 KV ขึ้นไปคือ 105%
ปัจจัยการต่อกราวด์
นี่คืออัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้า RMS ระหว่างเฟสกับกราวด์ที่สูงที่สุดในเฟสที่สมบูรณ์ในระหว่างการเกิดปัญหากราวด์ ต่อแรงดันไฟฟ้า RMS ระหว่างเฟสที่จะได้รับที่ตำแหน่งที่เลือกโดยไม่มีปัญหากราวด์
อัตราส่วนนี้แสดงถึงสภาพการต่อกราวด์ของระบบในภาพรวมจากตำแหน่งที่เลือก
ระบบที่ต่อกราวด์ได้ผล
ระบบจะถือว่าต่อกราวด์ได้ผลหากปัจจัยการต่อกราวด์ไม่เกิน 80% และไม่ได้ผลหากเกิน
ปัจจัยการต่อกราวด์คือ 100% สำหรับระบบกลางกลางแยก และ 57.7% (1/√3 = 0.577) สำหรับระบบต่อกราวด์แน่น
ระดับฉนวน
อุปกรณ์ไฟฟ้าทุกชิ้นต้องเผชิญกับแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวที่แตกต่างกันในเวลาต่างๆ ตลอดช่วงอายุการใช้งาน อุปกรณ์อาจต้องทนต่อแรงดันไฟฟ้ากระชากจากฟ้าผ่า แรงดันไฟฟ้ากระชากจากการสลับ และ/หรือแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวที่มีระยะเวลาสั้น ขึ้นอยู่กับระดับสูงสุดของแรงดันไฟฟ้ากระชากและแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวที่มีระยะเวลาสั้น ที่ส่วนประกอบของระบบไฟฟ้าแรงสูงสามารถทนได้ ระดับฉนวนของระบบไฟฟ้าแรงสูงถูกกำหนด
ในการกำหนดระดับฉนวนของระบบที่มีอัตราต่ำกว่า 300 KV แรงดันไฟฟ้ากระชากจากฟ้าผ่าที่สามารถทนได้และแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวที่มีระยะเวลาสั้น ถูกพิจารณา สำหรับอุปกรณ์ที่มีอัตราเท่ากับหรือมากกว่า 300 KV แรงดันไฟฟ้ากระชากจากการสลับและแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวที่มีระยะเวลาสั้นถูกพิจารณา
แรงดันไฟฟ้ากระชากจากฟ้าผ่า
การรบกวนของระบบที่เกิดจากฟ้าผ่าธรรมชาติสามารถแทนที่ด้วยรูปคลื่นพื้นฐานสามแบบ ถ้าแรงดันไฟฟ้ากระชากจากฟ้าผ่าเดินทางบางระยะทางตามสายส่งก่อนที่จะถึงฉนวน รูปคลื่นจะเข้าใกล้รูปคลื่นเต็มและเรียกว่า 1.2/50 คลื่น ถ้าระหว่างการเดินทางคลื่นรบกวนจากฟ้าผ่าทำให้เกิดการลัดวงจรข้ามฉนวน รูปคลื่นจะกลายเป็นรูปคลื่นตัด หากฟ้าผ่ากระทบตรงลงบนฉนวนแรงดันไฟฟ้ากระชากจากฟ้าผ่าอาจเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนกระทั่งได้รับการบรรเทาโดยการลัดวงจร ทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลงอย่างรวดเร็ว คลื่นทั้งสามนี้มีความแตกต่างในระยะเวลาและรูปร่าง
แรงดันไฟฟ้ากระชากจากการสลับ
ระหว่างการทำงานของการสลับอาจมีแรงดันไฟฟ้า unipolar ปรากฏในระบบ รูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้าอาจจะเป็นคลื่นที่มีการลดลงหรือแกว่งอย่างเป็นระยะ ๆ รูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้ากระชากจากการสลับมีส่วนหน้าที่ชันและส่วนหลังที่ยาวและแกว่งอย่างเป็นระยะ ๆ
แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวที่มีระยะเวลาสั้นที่สามารถทนได้
แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวที่มีระยะเวลาสั้นที่สามารถทนได้ คือค่า RMS ของแรงดันไฟฟ้า sinusoidal ที่อุปกรณ์ไฟฟ้าควรทนได้เป็นเวลาเฉพาะ ปกติ 60 วินาที
แรงดันไฟฟ้าระดับป้องกันของอุปกรณ์ป้องกัน
อุปกรณ์ป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินเช่น surge arrestors หรือlightning arrestors ถูกออกแบบมาเพื่อทนต่อระดับแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวที่กำหนด เมื่อเกินระดับนั้น อุปกรณ์จะระบายพลังงานกระชากลงดิน และดังนั้นจึงรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวให้คงที่ ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวจะไม่เกินระดับนั้น ระดับป้องกันของอุปกรณ์ป้องกันแรงดัน
