การวิเคราะห์และการปรับปรุงปัญหาการไหม้ของขดลวดปิดที่เกิดจากความผิดพลาดในการเก็บพลังงานของตัวตัดวงจรไฟฟ้าแรงสูง SF6

วงจรตัดไฟแรงดันสูง SF₆ เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าภายนอกที่ใช้กับระบบไฟฟ้าสามเฟส 50Hz พวกเขาใช้โครงสร้างห้องดับอาร์คแบบเก็บพลังงานเองและมีกลไกการดำเนินการแบบสปริง เครื่องตัดไฟเหล่านี้มีโครงสร้างเรียบง่าย การทำงานสะดวก และมีความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือสูง ดังนั้นจึงได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายในการควบคุมและป้องกันสายส่งและกระจายกระแสไฟฟ้า และยังสามารถใช้เป็นวงจรตัดไฟสำหรับการเชื่อมโยง

ระบบ 110kV ของสถานีแปลงไฟฟ้าแห่งหนึ่งใช้วงจรตัดไฟประเภทนี้ แต่เมื่อเวลาผ่านไป ข้อบกพร่องในวงจรรองก็เริ่มปรากฏขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งปัญหาที่เกิดจากการไหม้ของคอยล์ป้อนเนื่องจากปัญหาในวงจรเก็บพลังงานเกิดขึ้นบ่อยครั้ง บทความนี้จะใช้กรณีศึกษาพิเศษที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของวงจรตัดไฟประเภทนี้เป็นตัวอย่างในการวิเคราะห์และเสนอมาตรการปรับปรุงที่เหมาะสม

1 อาการขัดข้อง

วงจรตัดไฟ SF₆ 110kV ในสถานีแปลงไฟฟ้า 220kV ใช้กลไกการดำเนินการแบบสปริงเป็นอุปกรณ์เก็บพลังงาน เมื่อวงจรตัดไฟอยู่ในสถานะเปิดและวงจรป้อนไฟแสดงว่าปกติ พนักงานปฏิบัติการส่งสัญญาณป้อนไฟ แต่วงจรตัดไฟไม่เพียงแค่ไม่ป้อนไฟเท่านั้น แต่คอยล์ป้อนไฟยังไหม้อีกด้วย ทำไมจึงเกิดข้อผิดพลาดพิเศษนี้เมื่อเงื่อนไขการป้อนไฟทั้งหมดครบถ้วน? เพื่อป้องกันการเกิดข้อผิดพลาดคล้ายๆ กันอีก จะต้องทำการวิจัยและวิเคราะห์อย่างจริงจัง

2 การวิเคราะห์ข้อผิดพลาด

ในวงจรควบคุมการป้อนไฟของวงจรตัดไฟประเภทนี้ YF คือสวิตช์โอน "ท้องถิ่น/ระยะไกล" (ดังแสดงในรูปที่ 1) เมื่อต้องการป้อนไฟจากระยะไกล ขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟปฏิบัติการจะผ่าน C7→คอนแทค 3-4 ของ YF→คอนแทคปิดโดยปกติ 31-32 ของรีเลย์เสริมป้องกันการทริกเกอร์ 52Y→คอนแทคปิดโดยปกติ 21-22 ของรีเลย์เก็บพลังงานสปริง 99CN→คอนแทคปิดโดยปกติ 31-32 ของรีเลย์ 49MX→คอนแทคปิดโดยปกติ 31-32 ของรีเลย์ตรวจสอบสถานะสปริงป้อนไฟ 33HBX→คอนแทคเสริมปิดโดยปกติ 1-2 และ 5-6 ของวงจรตัดไฟ→คอยล์ป้อนไฟ 52C→คอนแทคปิดโดยปกติ 31-32 ของรีเลย์ล็อกแรงดันต่ำ SF₆ 63GLX→ขั้วลบของแหล่งจ่ายไฟควบคุมปฏิบัติการ เมื่อแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟถูกนำไปที่คอยล์ป้อนไฟ 52C อิเล็กโทรแมกเนตจะทำงานเพื่อป้อนไฟให้กับวงจรตัดไฟ

ตามการวิเคราะห์วงจรดังกล่าว สำหรับคอยล์ป้อนไฟ 52C จะต้องได้รับพลังงาน ต้องมีเงื่อนไขดังต่อไปนี้:

•  คอยล์ของ 52Y, 49MX, และ 33HBX ไม่ได้รับพลังงาน และคอนแทคปิดโดยปกติ 31-32 ของพวกเขามีการเชื่อมต่อในวงจรควบคุมการป้อนไฟ;

• คอยล์ของ 99CN ไม่ได้รับพลังงาน และคอนแทคปิดโดยปกติ 21-22 ของพวกเขามีการเชื่อมต่อในวงจรควบคุมการป้อนไฟ;

• 52B อยู่ในตำแหน่งเปิด และคอนแทคเสริมปิดโดยปกติ 1-2 และ 5-6 ของพวกเขามีการเชื่อมต่อในวงจรควบคุมการป้อนไฟ;

• คอนแทคปิดโดยปกติ 31-32 ของรีเลย์ SF₆ 63GLX ถูกเชื่อมต่อ ทำให้วงจรควบคุมการป้อนไฟเชื่อมต่อ.

จากการวิเคราะห์ สามารถเห็นได้ว่าเมื่อเงื่อนไขทั้งหมดนี้ครบถ้วน แรงดันควบคุมสามารถนำไปที่คอยล์ ทำให้คอยล์ป้อนไฟไหม้ เมื่อตรวจสอบตู้แรกพบว่ามาตรวัดแรงดัน SF₆ แสดงว่าปกติ ในขณะที่การระบุทางกลของสปริงป้อนไฟแสดงว่าไม่มีการเก็บพลังงาน ทำไมวงจรป้อนไฟจึงสามารถทำงานได้เมื่อไม่มีการเก็บพลังงาน? ดังนั้นจำเป็นต้องทำการตรวจสอบวงจรเก็บพลังงานสปริงเพิ่มเติม

จากวงจรเก็บพลังงานมอเตอร์ในรูปที่ 1 เมื่อสปริงป้อนไฟของวงจรตัดไฟนี้ไม่ได้รับพลังงาน คอนแทคปิดโดยปกติ C-NC ของสวิตช์จำกัดการเก็บพลังงาน 33HB ที่ติดตั้งไว้ด้านหลังของกลไกวงจรตัดไฟควบคุมรีเลย์ 99CN และ 33HBX พร้อมกัน เชื่อมต่อขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟควบคุม DC:

• รีเลย์เก็บพลังงานสปริง 99CN ได้รับพลังงานและทำงาน แหล่งจ่ายไฟของมันเชื่อมต่อวงจรมอเตอร์ และสปริงป้อนไฟได้รับการเก็บพลังงานด้วยไฟฟ้า; ในขณะเดียวกัน คอนแทคปิดโดยปกติ 21-22 ของ 99CN ถูกตัดออกจากวงจรควบคุมการป้อนไฟ เพื่อป้องกันการป้อนไฟโดยไม่ตั้งใจระหว่างกระบวนการเก็บพลังงานสปริง

• เมื่อคอยล์ของรีเลย์เสริมตรวจสอบสถานะสปริงป้อนไฟ 33HBX ได้รับพลังงาน คอนแทคปิดโดยปกติ 31-32 ของ 33HBX ที่เชื่อมต่อในวงจรควบคุมการป้อนไฟถูกตัดออก ซึ่งทำให้ระหว่างกระบวนการเก็บพลังงานสปริง วงจรป้อนไฟที่สองของวงจรตัดไฟอยู่ในสถานะเปิด มีฟังก์ชันล็อกสองชั้นที่เชื่อมต่อกับคอนแทคปิดโดยปกติ 21-22 ของ 99CN ได้อย่างเชื่อถือได้

เมื่อการเก็บพลังงานสปริงเสร็จสมบูรณ์ ส่วนประกอบทางกลของกลไกเก็บพลังงานจะตัดคอนแทคปิดโดยปกติ C-NC ของสวิตช์จำกัดการเก็บพลังงาน 33HB คอยล์ของ 99CN และ 33HBX ขาดพลังงาน และการเก็บพลังงานสิ้นสุดลง คอนแทคปิดโดยปกติ 21-22 ของ 99CN และคอนแทคปิดโดยปกติ 31-32 ของ 33HBX เชื่อมต่อวงจรควบคุมการป้อนไฟ จากฟังก์ชันของคอนแทคในแผนภาพการเชื่อมต่อส่วนประกอบ เฉพาะเมื่อรีเลย์ 99CN และ 33HBX อยู่ในสถานะได้รับพลังงานและทำงาน วงจรป้อนไฟจึงจะถูกล็อก ดังนั้น จากการวิเคราะห์ดังกล่าว สามารถสรุปได้ว่า ความล้มเหลวของคอนแทคปิดโดยปกติ C-NC ของสวิตช์จำกัดการเก็บพลังงาน 33HB อาจเป็นสาเหตุของการไม่สามารถเก็บพลังงานด้วยมอเตอร์

พนักงานบำรุงรักษาเปิดแผ่นปิดด้านหลังของกลไกวงจรตัดไฟบนไซต์และถอดสวิตช์จำกัดการเก็บพลังงานออก หลังจากตรวจสอบและวัดผล พบว่าคอนแทคภายในของสวิตช์จำกัดการเก็บพลังงาน 33HB ชำรุดระหว่างกระบวนการเก็บพลังงาน ทำให้แหล่งจ่ายไฟไม่สามารถผ่านคอนแทคปิดโดยปกติ C-NC ได้ ผลคือ คอยล์ของ 99CN และ 33HBX ไม่ได้รับพลังงาน คอนแทคของ 99CN ไม่ทำงาน และแหล่งจ่ายไฟไม่สามารถเชื่อมต่อกับมอเตอร์เก็บพลังงานได้ ในขณะเดียวกัน คอนแทคปิดโดยปกติ 21-22 ของ 99CN และคอนแทคปิดโดยปกติ 31-32 ของ 33HBX ถูกเชื่อมต่อในวงจรป้อนไฟเป็นเวลานาน ด้วยเหตุนี้ เมื่อกลไกสปริงของวงจรตัดไฟไม่ได้รับพลังงาน และวงจรป้อนไฟที่สองอยู่ในสถานะเปิด วงจรตัดไฟไม่เพียงแค่ไม่สามารถป้อนไฟได้เท่านั้น แต่คอยล์ป้อนไฟยังไหม้อีกด้วย

3 การแก้ไขและการปรับปรุง

การเปลี่ยนสวิตช์จำกัดการเก็บพลังงานเพียงอย่างเดียวไม่สามารถแก้ไขข้อผิดพลาดพิเศษที่อธิบายในบทความนี้ได้ เนื่องจากการออกแบบที่ไม่เหมาะสมและกลไกการล็อกที่ไม่สมบูรณ์ ทำให้เมื่อสวิตช์จำกัดการเก็บพลังงานเสียหาย จะทำให้เกิดข้อผิดพลาดในวงจรป้อนไฟ ดังนั้น จึงมีการปรับปรุงดังต่อไปนี้ในวงจรเก็บพลังงานและวงจรควบคุมการป้อนไฟ:
(1) สวิตช์จำกัดการเก็บพลังงาน 33HB ประกอบด้วยคอนแทคปิดโดยปกติและคอนแทคเปิดโดยปกติ ซึ่งทั้งสองคู่ของคอนแทคมีการล็อกทางกลตามลักษณะของสวิตช์จำกัดการเดินทาง ดังนั้น ได้มีการปรับปรุงดังต่อไปนี้: เชื่อมคอนแทคปิดโดยปกติ C-NC ของ 33HB ไปที่คอยล์ของ 99CN ดังแสดงในรูปที่ 2 การปรับปรุงนี้ยังคงฟังก์ชันของวงจรป้อนไฟของวงจรตัดไฟที่ถูกตัดและไม่สามารถป้อนไฟได้ระหว่างกระบวนการเก็บพลังงาน เชื่อมคอนแทคเปิดโดยปกติ O-NO ของ 33HB ไปที่คอยล์ของ 33HBX หลังจากที่การเก็บพลังงานสปริงเสร็จสมบูรณ์ คอนแทคเปิดโดยปกติ O-NO ของ 33HB จะปิดและเชื่อมต่อคอยล์ของ 33HBX ในขณะเดียวกัน ลบคอนแทคปิดโดยปกติ 31-32 ของรีเลย์ 33HBX ที่เชื่อมต่อในวงจรควบคุมการป้อนไฟและแทนที่ด้วยคอนแทคเปิดโดยปกติ 43-44 ของ 33HBX การปรับปรุงดังกล่าวเปลี่ยนจากการควบคุมรีเลย์สองตัวด้วยคอนแทคหนึ่งคู่เป็นการควบคุมรีเลย์หนึ่งตัวด้วยคอนแทคหนึ่งคู่ ซึ่งทำให้วงจรควบคุมการป้อนไฟไม่สามารถทำงานได้ระหว่างกระบวนการไม่เก็บพลังงานและเก็บพลังงาน จนกว่าการเก็บพลังงานสปริงจะเสร็จสมบูรณ์ แล้วคอยล์ของ 33HBX ได้รับพลังงานและคอนแทคเปิดโดยปกติ 43-44 ปิด วงจรควบคุมการป้อนไฟจึงจะเชื่อมต่อ นอกจากนี้ยังลดภาระระยะยาวของสวิตช์จำกัดการเก็บพลังงานและยืดอายุการใช้งาน
(2) เพิ่มรีเลย์เวลา T เชื่อมคอนแทคปิดโดยปกติ 31-32 ของรีเลย์ 33HBX ขนานกับคอยล์ของรีเลย์เวลา และตั้งค่าเวลาการทำงานของรีเลย์เวลาเป็น 15 วินาที ซึ่งยาวกว่าระยะเวลาการเก็บพลังงานสปริงของวงจรตัดไฟเล็กน้อย การเพิ่มรีเลย์เวลาสามารถทำให้: ระหว่าง 15 วินาทีที่สปริงไม่ได้รับพลังงานและระหว่างกระบวนการเก็บพลังงาน คอยล์ของ 33HBX ไม่ได้รับพลังงาน คอนแทคปิดโดยปกติ 31-32 ปิด และรีเลย์เวลาส่งสัญญาณว่าไม่มีการเก็บพลังงาน หลังจากที่การเก็บพลังงานสปริงเสร็จสมบูรณ์ 33HBX ได้รับพลังงานและทำงาน คอนแทคปิดโดยปกติ 31-32 ถูกตัด และรีเลย์เวลาหยุดส่งสัญญาณว่าไม่มีการเก็บพลังงาน แสดงว่าการเก็บพลังงานสำเร็จ

4 สรุป

บทความนี้เน้นการแก้ไขข้อบกพร่องในวงจรควบคุมของวงจรตัดไฟ SF₆ 110kV คอนแทคเปิดโดยปกติของสวิตช์จำกัดการเก็บพลังงานถูกเชื่อมต่อขนานกับวงจรควบคุมมอเตอร์ของ 99CN และคอนแทคปิดโดยปกติของรีเลย์ 33HBX ที่เชื่อมต่อขนานในวงจรควบคุมการป้อนไฟถูกแทนที่ด้วยคอนแทคเปิดโดยปกติ ซึ่งทำให้เฉพาะเมื่อส่วนประกอบทางกลกดสวิตช์จำกัดการเก็บพลังงาน 33HB หรือเมื่อการเก็บพลังงานสปริงเสร็จสมบูรณ์และรีเลย์ 33HBX ทำงาน วงจรควบคุมการป้อนไฟจึงจะเชื่อมต่อ

นอกจากนี้ การเพิ่มรีเลย์เวลาให้ฟังก์ชันเตือนสัญญาณการเก็บพลังงาน วงจรควบคุมการป้อนไฟของวงจรตัดไฟที่ปรับปรุงใหม่ไม่เพียงแค่มีการเชื่อมต่อที่เรียบง่ายและเชื่อถือได้ แต่ยังช่วยให้พนักงานปฏิบัติการสามารถตรวจสอบได้อย่างรวดเร็วว่ามีการเก็บพลังงานหรือไม่ ป้องกันการไหม้ของคอยล์ที่เกิดจากไม่มีการเก็บพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ หลังจากปรับปรุงและทดสอบ วงจรรองของวงจรตัดไฟประเภทนี้ทำงานอย่างปกติ การทดสอบพารามิเตอร์ถูกต้อง และไม่มีข้อผิดพลาดที่ผิดปกติระหว่างการป้อนไฟและการตัดไฟ