อุปกรณ์ปิดอัตโนมัติสำหรับเบรกเกอร์แรงดันต่ำบนพื้นฐานของรีเลย์เวลา

เพื่อให้แน่ใจว่าการดำเนินงานของระบบไฟฟ้ามีความปลอดภัยและมั่นคง และป้องกันไม่ให้กระแสโหลดเกินทำลายอุปกรณ์ไฟฟ้าระหว่างการฟื้นฟูพลังงาน ต้องทำการตัดโหลดที่เชื่อมต่อกับหม้อแปลงจำหน่ายออกก่อนที่จะจ่ายไฟ

ดังนั้น วงจรเบรกเกอร์แรงดันต่ำจึงได้รับการติดตั้งด้วยฟังก์ชันการปล่อยเมื่อแรงดันต่ำ: เมื่อหม้อแปลงถูกตัดไฟเนื่องจากการซ่อมบำรุงหรือข้อผิดพลาดของสายไฟ การสูญเสียแรงดันบนบัสแรงดันต่ำจะทำให้เบรกเกอร์สาขาทริปโดยอัตโนมัติ หลังจากที่หม้อแปลงได้รับการจ่ายไฟใหม่ เนื่องจากเบรกเกอร์แรงดันต่ำโดยทั่วไปไม่มีความสามารถในการป้อนกลับอัตโนมัติ ผู้ปฏิบัติงานต้องป้อนกลับเบรกเกอร์ด้วยตนเองที่หน้างานเพื่อฟื้นฟูพลังงาน ได้รับผลกระทบจากตำแหน่งของเบรกเกอร์ ปริมาณการจราจร และสภาพอากาศ การดำเนินการด้วยตนเองนี้ใช้เวลาค่อนข้างนาน—เฉลี่ย 33 นาที—ทำให้เกิดการขาดแคลนพลังงานอย่างยาวนานและส่งผลเสียอย่างมากต่อความเชื่อถือได้ของการจ่ายไฟ

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ได้มีการพัฒนาอุปกรณ์ป้อนกลับอัตโนมัติสำหรับเบรกเกอร์แรงดันต่ำโดยอาศัยเรลเลย์เวลา กำลังไฟขาออกแรงดันต่ำของหม้อแปลงจะจ่ายไฟให้กับขดลวดของเรลเลย์ เมื่อหม้อแปลงได้รับการจ่ายไฟ ขดลวดของเรลเลย์เวลาก็จะได้รับไฟ และหลังจากช่วงเวลาที่กำหนดไว้ สไลด์คอนแทคจะป้อนกลับวงจรป้อนกลับชั่วขณะ ทำให้เบรกเกอร์แรงดันต่ำป้อนกลับอัตโนมัติ ช่วงเวลาที่กำหนดไว้จะช่วยหลีกเลี่ยงกระแสเริ่มต้นของหม้อแปลง ทำให้แน่ใจว่าอุปกรณ์มีความปลอดภัย ผ่านทางตรรกะควบคุมที่เหมาะสม การป้อนกลับอัตโนมัติจะถูกป้องกันหลังจากทริปจากกระแสเกินหรือการตัดด้วยตนเอง

1. ข้อกำหนดการออกแบบและการแก้ปัญหา

ตามกฎระเบียบการดำเนินงานของระบบไฟฟ้า ได้มีการกำหนดข้อกำหนดการออกแบบเฉพาะสำหรับอุปกรณ์โอนเปลี่ยนอัตโนมัติเมื่อแรงดันต่ำ:

• เมื่อข้างแรงดันสูงของหม้อแปลงจำหน่ายถูกตัดไฟเนื่องจากการซ่อมบำรุงหรือข้อผิดพลาด หม้อแปลงจะสูญเสียแรงดันและเบรกเกอร์แรงดันต่ำจะทริปโดยการปล่อยเมื่อแรงดันต่ำ หลังจากที่หม้อแปลงได้รับการจ่ายไฟใหม่ เบรกเกอร์จะป้อนกลับอัตโนมัติหลังจากช่วงเวลาที่กำหนดไว้

• หากเกิดข้อผิดพลาดภายใต้เบรกเกอร์แรงดันต่ำ เบรกเกอร์จะทริปอย่างเชื่อถือได้และไม่ควรป้อนกลับอัตโนมัติ

• หากเบรกเกอร์แรงดันต่ำถูกเปิดด้วยตนเอง ไม่ควรป้อนกลับอัตโนมัติ

เพื่อตอบสนองข้อกำหนดเหล่านี้ ได้มีการเสนอวิธีการที่เชื่อถือได้โดยใช้เรลเลย์เวลาเป็นศูนย์กลางการควบคุม ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติการเลื่อนเวลาและสไลด์คอนแทคเพื่อทำให้ป้อนกลับอัตโนมัติ โมเดลเรลเลย์เวลาที่เลือกคือ DS-28

เรลเลย์เวลา DS-28 ที่ใช้ในอุปกรณ์ประกอบด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนกลไกการจับเวลาแบบนาฬิกา ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าดึงกำลังไฟจากกำลังไฟขาออกแรงดันต่ำของหม้อแปลง จ่ายกำลังไฟให้กับเรลเลย์เวลาที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง เรลเลย์มีชุดสไลด์คอนแทคที่เลื่อนด้วยความช้าและชุดคอนแทคหลัก (คอนแทคสิ้นสุด) ภายใน แผนภาพการเชื่อมโยงภายในของเรลเลย์เวลาสำหรับอุปกรณ์โอนเปลี่ยนอัตโนมัติเมื่อแรงดันต่ำแสดงในรูปที่ 1. 

เพื่อป้องกันไม่ให้ขดลวดไหม้จากการจ่ายไฟอย่างต่อเนื่อง ได้มีการเพิ่มตัวต้านทานฟิวส์ความร้อนเป็นตัวป้องกันภายนอก ในการออกแบบ ขั้วต่อ 1 และ 13–3 ถูกใช้เป็นสัญญาณทริกเกอร์ที่เชื่อมต่อกับวงจรกำลัง ในขณะที่ขั้วต่อ 5 และ 6 รวมถึง 16–3 และ 17 ทำหน้าที่เป็นสไลด์คอนแทคที่เลื่อนด้วยความช้าและคอนแทคปิดทันทีตามลำดับ รูปที่ 2 แสดงแผนภาพการเชื่อมโยงของอุปกรณ์ป้อนกลับอัตโนมัติสำหรับเบรกเกอร์แรงดันต่ำที่อาศัยเรลเลย์เวลา

2. กลยุทธ์การควบคุมของอุปกรณ์โอนเปลี่ยนอัตโนมัติเมื่อแรงดันต่ำ

2.1 แรงดันต่ำของหม้อแปลง

เมื่อหม้อแปลงมีแรงดันต่ำ เบรกเกอร์แรงดันต่ำจะทริป เนื่องจากบัสแรงดันต่ำไม่ได้รับกำลังไฟ เรลเลย์เวลาจะอยู่ในสถานะเริ่มต้น พร้อมสไลด์คอนแทคและคอนแทคหลักที่เปิด ขณะที่คอนแทคปิดทันทีจะปิด

เมื่อมีการฟื้นฟูพลังงานในสายไฟ กำลังไฟขาออกแรงดันต่ำของหม้อแปลงจะได้รับกำลังไฟ จ่ายกำลังไฟให้กับเรลเลย์เวลา ณ จุดนี้ คอนแทคปิดทันทีจะเปิด นำตัวต้านทานแบ่งแรงดันเข้าสู่วงจรขดลวด ทำให้แม่เหล็กไฟฟ้าได้รับกำลังไฟและรักษาการยึดเกาะอย่างต่อเนื่อง กลไกนาฬิกาเริ่มทำงาน และคอนแทคเคลื่อนที่ที่เลื่อนด้วยความช้าเริ่มเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งปิด

หลังจากช่วงเวลาที่กำหนดไว้ (โดยทั่วไปตั้งค่าระหว่าง 10 ถึง 15 วินาทีผ่านปุ่มปรับเวลาบนแผงควบคุมของเรลเลย์เวลา เพื่อหลีกเลี่ยงกระแสเริ่มต้นของหม้อแปลง) สไลด์คอนแทคที่เลื่อนด้วยความช้าจะปิดชั่วขณะแล้วเปิดอีกครั้ง การทำงานนี้จำลองการกดและปล่อยปุ่มป้อนกลับด้วยตนเอง ทำให้แน่ใจว่าวงจรป้อนกลับไม่ได้รับกำลังไฟอย่างต่อเนื่อง ซึ่งอาจป้องกันการตัดด้วยตนเองหรือทำให้เบรกเกอร์ป้อนกลับไปยังจุดข้อผิดพลาด

โดยทั่วไป หม้อแปลงจำหน่ายมีความจุสูงสุด 2000 kVA และระยะเวลาของกระแสเริ่มต้นของหม้อแปลงอยู่ประมาณ 6 ถึง 10 วินาที เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบของกระแสเริ่มต้น ช่วงเวลาที่กำหนดไว้ถูกตั้งค่าระหว่าง 10 ถึง 15 วินาทีระหว่างการติดตั้งโดยปรับปุ่มปรับเวลาบนแผงควบคุมของเรลเลย์เวลา แผนภาพการเชื่อมโยงวงจรป้อนกลับแสดงในรูปที่ 3

คอนแทคหลัก (คอนแทคสิ้นสุด) จะปิดหลังจากสไลด์คอนแทคและหยุดที่กลไกหยุดทางกลตราบเท่าที่กำลังไฟขาออกแรงดันต่ำของหม้อแปลงยังคงรับกำลังไฟ เรลเลย์จะอยู่ในสถานะนี้ หากกำลังไฟขาออกแรงดันต่ำสูญเสียกำลังไฟ (กล่าวคือ ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าถูกตัดไฟ) คอนแทคทั้งหมดจะกลับไปยังตำแหน่งเดิมทันที

2.2 เบรกเกอร์ทริปเนื่องจากข้อผิดพลาด

เมื่อมีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นในสายไฟหรืออุปกรณ์ภายใต้เบรกเกอร์แรงดันต่ำ เบรกเกอร์จะทริปเนื่องจากกระแสเกิน เนื่องจากกำลังไฟขาออกแรงดันต่ำของหม้อแปลงยังคงรับกำลังไฟ คอนแทคของเรลเลย์จะอยู่ในตำแหน่งปัจจุบัน ทำให้แน่ใจว่าเบรกเกอร์ไม่ป้อนกลับอัตโนมัติ

2.3 ทริปด้วยตนเอง

เมื่อเบรกเกอร์แรงดันต่ำถูกเปิดด้วยตนเอง กำลังไฟขาออกแรงดันต่ำของหม้อแปลงยังคงรับกำลังไฟ คอนแทคของเรลเลย์จะไม่เปลี่ยนแปลง และวงจรป้อนกลับไม่ได้รับผลกระทบจากเรลเลย์เวลา ป้องกันการป้อนกลับอัตโนมัติของเบรกเกอร์

3. การทดสอบฟังก์ชันของอุปกรณ์

หลังจากประกอบอุปกรณ์โอนเปลี่ยนอัตโนมัติเมื่อแรงดันต่ำที่อาศัยเรลเลย์เวลา ได้มีการทดสอบฟังก์ชันอย่างครอบคลุม หลังจากทดสอบสำเร็จ ได้กำหนดขั้นตอนการติดตั้งมาตรฐานและแผนภาพการเชื่อมโยง พร้อมมาตรการความปลอดภัยและเทคนิคที่ละเอียด อุปกรณ์ถูกติดตั้งใน 10 ภูมิภาค หลังจากดำเนินการ 6 เดือน อุปกรณ์ทำงานอย่างเชื่อถือได้และถูกต้องทั้งในระหว่างการตัดไฟตามกำหนดการและการตัดไฟเนื่องจากข้อผิดพลาด เวลาฟื้นฟูพลังงานเฉลี่ยลดลงจาก 33 นาทีก่อนการติดตั้งเหลือ 10–15 วินาที

ผลทดสอบในสนามยืนยันว่าอุปกรณ์โอนเปลี่ยนอัตโนมัติเมื่อแรงดันต่ำสำหรับเบรกเกอร์แรงดันต่ำที่อาศัยเรลเลย์เวลาตอบสนองข้อกำหนดการออกแบบทั้งหมด

4. สรุป

อุปกรณ์โอนเปลี่ยนอัตโนมัติเมื่อแรงดันต่ำสำหรับเบรกเกอร์แรงดันต่ำที่เสนอใช้สไลด์คอนแทคที่เลื่อนด้วยความช้าของเรลเลย์เวลาเพื่อแก้ไขปัญหาหลายประการที่เกิดจากการติดตั้งขดลวดปล่อยเมื่อแรงดันต่ำ ทำให้เบรกเกอร์แรงดันต่ำสามารถป้อนกลับอัตโนมัติหลังจากเหตุการณ์แรงดันต่ำ อุปกรณ์ทำงานอย่างเชื่อถือได้ในระหว่างการตัดไฟปกติและไม่ทำงานในภาวะผิดปกติ ด้วยหลักการที่ง่าย การเชื่อมโยงที่สะดวก และต้นทุนต่ำ ผลทดสอบในสนามยืนยันว่าอุปกรณ์สามารถฟื้นฟูพลังงานอย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้หลังจากทริปเนื่องจากแรงดันต่ำ ลดเวลาป้อนกลับของเบรกเกอร์จาก 33 นาทีเหลือ 10–15 วินาที ทำให้ประสิทธิภาพและความเชื่อถือได้ของการจ่ายไฟเพิ่มขึ้นอย่างมาก แสดงถึงคุณค่าการใช้งานที่สูงในโลกแห่งความเป็นจริง