คู่มือ Recloser: วิธีการทำงานและเหตุผลที่หน่วยงานสาธารณูปโภคใช้มัน

1. อะไรคือรีคลอสเซอร์?
รีคลอสเซอร์คือสวิตช์ไฟฟ้าแรงดันสูงที่ทำงานโดยอัตโนมัติ คล้ายกับเบรกเกอร์ในระบบไฟฟ้าภายในบ้าน ซึ่งจะตัดกำลังไฟเมื่อมีความผิดปกติ เช่น การลัดวงจร แต่ต่างจากเบรกเกอร์ภายในบ้านที่ต้องรีเซ็ตด้วยมือ รีคลอสเซอร์จะตรวจสอบสายโดยอัตโนมัติและตัดสินใจว่าความผิดปกติได้หายไปหรือไม่ หากความผิดปกติเป็นเพียงชั่วคราว รีคลอสเซอร์จะปิดและเรียกคืนกำลังไฟโดยอัตโนมัติ

รีคลอสเซอร์ถูกใช้งานอย่างกว้างขวางในระบบการกระจายพลังงาน ตั้งแต่สถานีแปลงไฟจนถึงเสาไฟฟ้าในพื้นที่ที่อยู่อาศัย มีหลายประเภท รวมถึงรีคลอสเซอร์เฟสเดียวขนาดกะทัดรัดสำหรับสายไฟเฟสเดียว และรีคลอสเซอร์เฟสสามขนาดใหญ่สำหรับสถานีแปลงไฟและสายการกระจายพลังงานแรงดันสูงสูงสุด 38 กิโลโวลต์

การออกแบบและการทำงานของรีคลอสเซอร์ถูกควบคุมโดยมาตรฐานระหว่างประเทศ เช่น ANSI/IEEE C37.60 และ IEC 62271-111

2. ทำไมต้องใช้รีคลอสเซอร์?

รีคลอสเซอร์อัตโนมัติถูกมองว่าเป็นอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการให้บริการพลังงานที่ต่อเนื่องและเชื่อถือได้มากที่สุดแก่ลูกค้าในทางที่ง่ายและประหยัด โดยหน่วยงานไฟฟ้าทั่วโลก

รีคลอสเซอร์สามารถตรวจจับและตัดกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติ จากนั้นกู้คืนกำลังไฟโดยอัตโนมัติเมื่อความผิดปกติชั่วคราวหายไป ที่แท้จริงแล้ว รีคลอสเซอร์คืออุปกรณ์อัจฉริยะที่สามารถตรวจจับกระแสไฟฟ้าเกิน เวลา ตัดกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติ และปิดเพื่อกู้คืนกำลังไฟโดยอัตโนมัติ

หากความผิดปกติเป็นแบบถาวร รีคลอสเซอร์จะล็อกออกหลังจากการทำงานจำนวนที่กำหนดไว้ ปกติจะเป็นสามถึงสี่ครั้ง ทำให้ส่วนที่ผิดปกติถูกแยกออกจากส่วนที่เหลือของระบบ ความสามารถนี้ช่วยให้หน่วยงานประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานอย่างมาก เนื่องจากกำลังไฟมักจะถูกกู้คืนหลังจากมีการกระพริบของไฟเพียงหนึ่งหรือสองครั้ง โดยไม่ต้องมีการเข้าไปดำเนินการในพื้นที่

ในกรณีที่ต้องส่งทีมงานไปดำเนินการ รีคลอสเซอร์ช่วยลดพื้นที่การขาดแคลนและช่วยให้พนักงานบำรุงรักษาสามารถหาความผิดปกติและกู้คืนบริการได้อย่างรวดเร็ว ลูกค้าทั้งในภาคที่อยู่อาศัย ธุรกิจ อุตสาหกรรม และสถาบันได้รับประโยชน์จากการลดความรบกวนและความเสียหายที่เกี่ยวข้อง หากไม่มีระดับความเชื่อถือในการจ่ายไฟฟ้าที่สูงเช่นนี้ โหลดสำคัญสมัยใหม่ เช่น คอมพิวเตอร์ ปั๊มน้ำ และสายการผลิตอัตโนมัติ จะพบความยากลำบากในการทำงานอย่างเชื่อถือได้

3. รีคลอสเซอร์ทำงานอย่างไร?

เมื่อมีความผิดปกติเกิดขึ้นบนสาย รีคลอสเซอร์จะตรวจจับและตัดกำลังไฟโดยอัตโนมัติ หลังจากช่วงเวลาสั้นๆ ซึ่งมักจะสั้นพอที่ทำให้เกิดการกระพริบของไฟเพียงชั่วขณะ รีคลอสเซอร์จะพยายามปิดและกู้คืนกำลังไฟ หากความผิดปกติยังคงอยู่ มันจะตัดอีกครั้ง

หลังจากพยายามไม่สำเร็จสามครั้งโดยทั่วไป รีคลอสเซอร์จะจัดความผิดปกตินั้นเป็นแบบถาวรและยังคงเปิด (ล็อกออก) ณ จุดนี้ ทีมงานต้องเข้าไปที่ไซต์เพื่อซ่อมแซมโครงสร้างที่เสียหายและรีเซ็ตรีคลอสเซอร์ด้วยมือเพื่อกู้คืนกำลังไฟ

ความผิดปกติถาวรที่พบบ่อยได้แก่:

• ความเสียหายจากฟ้าผ่าต่อสายนำหรืออุปกรณ์

• กิ่งไม้ตกลงมาและทำลายสายไฟ

• การชนของยานพาหนะกับเสาหรือฮาร์ดแวร์

4. ความผิดปกติชั่วคราวคืออะไร?

ส่วนใหญ่ของความผิดปกติบนสายการกระจายพลังงานเหนือศีรษะเป็นความผิดปกติชั่วคราว ตัวอย่างเช่น การโดนฟ้าผ่า สายนำที่ถูกลมพัด หรือการสัมผัสชั่วขณะโดยนกหรือสัตว์เล็กๆ ความผิดปกติเหล่านี้มักจะหายไปเองเมื่อตัดกำลังไฟและไม่ทำให้เกิดความเสียหายระยะยาวต่อสาย

ประเภทของความผิดปกติชั่วคราวที่พบบ่อย:

• การกระทบกันของสายนำที่เกิดจากลม

• การกระแทกผ่านผิวฉนวนเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเกินจากฟ้าผ่า

• การสัมผัสชั่วขณะระหว่างสายนำและส่วนที่ต่อกราวด์โดยนก สัตว์เล็กๆ หรือสัตว์อื่นๆ

• กิ่งไม้สัมผัสสายไฟที่มีกำลังไฟชั่วขณะ

• การกระแทกผ่านฉนวนเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเกินจากการสลับสวิตช์

ข้อมูลการดำเนินงานระยะยาวและประสบการณ์ในสนามชัดเจนแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการทำงาน "ตัดและปิด" ถ้าสายถูกตัดกำลังไฟชั่วขณะ แหล่งความผิดปกติมักจะหายไป ทำให้การปิดสำเร็จมีโอกาสสูง ดังนั้น รีคลอสเซอร์อัตโนมัติเกือบจะกำจัดการขาดแคลนพลังงานนานๆ ที่เกิดจากความผิดปกติชั่วคราวหรือกระแสไฟฟ้าเกินชั่วคราวในระบบการกระจายพลังงาน

5. ประเภทของรีคลอสเซอร์

5.1 รีคลอสเซอร์เฟสเดียว

รีคลอสเซอร์เฟสเดียวใช้สำหรับการป้องกันวงจรเฟสเดียว เช่น สายสาขาหรือการแตกแขนจากสายเฟสสาม ยังสามารถใช้ในวงจรเฟสสามที่ส่วนใหญ่ของโหลดเป็นเฟสเดียว

ในกรณีที่เกิดความผิดปกติเฟสต่อกราวด์ถาวร เพียงเฟสที่ได้รับผลกระทบเท่านั้นที่จะถูกล็อกออก ในขณะที่ส่วนที่เหลือของระบบยังคงจ่ายกำลังไฟ ทำให้การให้บริการต่อเนื่องทั่วไปเพิ่มขึ้น

เนื่องจากน้ำหนักเบาเมื่อเทียบกับรีคลอสเซอร์เฟสสามขนาดใหญ่ รีคลอสเซอร์เฟสเดียวมักจะติดตั้งบนเสาไฟฟ้าหรือโครงสร้างเหล็กของสถานีแปลงไฟโดยใช้ขาตั้งที่รวมอยู่ในตัว ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้โครงสร้างรองรับเพิ่มเติม

ขึ้นอยู่กับการออกแบบ อุปกรณ์รีโคลเซอร์แบบเฟสเดียวอาจใช้ระบบควบคุมแบบไฮดรอลิก (ติดตั้งภายในถังน้ำมันของรีโคลเซอร์) หรือระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ติดตั้งในตู้ควบคุมแยกต่างหาก)

ควรสังเกตว่า ขณะนี้รีโคลเซอร์แบบเฟสเดียวยังมีให้เลือกในรูปแบบ cutout-style ซึ่งแสดงถึงระดับการรวมชิ้นส่วนหลักและรองไว้ด้วยกันสูงมาก อุปกรณ์เหล่านี้สามารถติดตั้งโดยตรงบนฐานยึดตัวฟิวส์มาตรฐานได้ และมักใช้สำหรับการป้องกันวงจรย่อย โดยทั่วไปจะมีกระแสไฟฟ้าเรตติ้งไม่เกิน 200 A

ผู้ผลิตที่เป็นตัวแทนรายหนึ่งคือ S&C Electric Company (USA) ซึ่งผลิตภัณฑ์ TripSaver® II เป็นตัวอย่างของประเภทนี้ ดังแสดงด้านล่าง:

5.2 รีโคลเซอร์สามเฟส

รีโคลเซอร์สามเฟสถูกใช้บนสายจ่ายไฟฟ้าสามเฟสเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ ในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาดถาวร ทั้งสามเฟสจะถูกล็อกเอาต์พร้อมกัน จึงช่วยป้องกันความเสี่ยงจากการทำงานแบบเฟสเดียวสำหรับโหลดสามเฟสที่สำคัญ เช่น มอเตอร์สามเฟสขนาดใหญ่ ซึ่งอาจเกิดความเสียหายจากแรงดันไฟฟ้าไม่สมดุลหรือไม่ครบเฟส

การเลือกรีโคลเซอร์สามเฟสจะพิจารณาจากรายละเอียดค่าทางไฟฟ้าที่ต้องการ ตัวกลางในการตัดและฉนวน (เช่น น้ำมัน สูญญากาศ หรือก๊าซที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม) และการเลือกระหว่างระบบควบคุมแบบไฮดรอลิก (ติดตั้งรวมอยู่ภายในอุปกรณ์) หรือระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ติดตั้งในตู้ควบคุมแยกต่างหาก)

5.3 โหมดการทำงาน: การตัดสามเฟสและการล็อกเอาต์สามเฟส

นี่คือโหมดการทำงานมาตรฐานสำหรับรีโคลเซอร์ขนาดใหญ่ ไม่ว่าข้อผิดพลาดจะเป็นข้อผิดพลาดเฟสต่อพื้น เฟสต่อเฟส หรือข้อผิดพลาดสามเฟส ขั้วทั้งสามจะตัดพร้อมกันในแต่ละครั้ง การตัดและการปิดใหม่ของทั้งสามเฟสจะถูกเชื่อมโยงทางกลและขับเคลื่อนด้วยกลไกการทำงานเพียงชุดเดียว เพื่อให้มั่นใจว่าประสิทธิภาพการทำงานจะสอดคล้องกัน

รีโคลเซอร์สามเฟสรองรับการติดตั้งในหลายรูปแบบ ได้แก่:

• โครงติดตั้งบนเสา (สำหรับการติดตั้งบนสายอากาศ)

• โครงติดตั้งสถานีไฟฟ้าย่อย (สำหรับการใช้งานในสถานีไฟฟ้าย่อยหรือติดตั้งบนพื้น)

5.4 รีโคลเซอร์แบบทริปเปิล-ซิงเกิล

รีโคลเซอร์แบบทริปเปิล-ซิงเกิลถูกควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ และมีสามโหมดการทำงาน ได้แก่:

• การตัดสามเฟสและการล็อกเอาต์สามเฟส
  ทั้งสามเฟสจะตัดพร้อมกันเนื่องจากกระแสเกิน ปิดใหม่พร้อมกัน และทำงานตามลำดับเดียวกัน

• การตัดเฟสเดียวและการล็อกเอาต์สามเฟส
  แต่ละเฟสจะทำหน้าที่ตัดและปิดใหม่เมื่อเกิดกระแสเกินอย่างอิสระ หากเฟสใดเฟสหนึ่งเข้าสู่ลำดับการล็อกเอาต์เนื่องจากข้อผิดพลาดถาวร หรือมีคำสั่ง "ล็อกเอาต์" จากท้องถิ่นหรือระยะไกล เฟสอีกสองเฟสจะตัดและเข้าสู่สถานะล็อกเอาต์ด้วย จึงช่วยป้องกันไม่ให้โหลดสามเฟสทำงานในสภาพเฟสเดียวเป็นเวลานาน

• การตัดเฟสเดียวและการล็อกเอาต์เฟสเดียว
  แต่ละเฟสจะตัดและล็อกเอาต์อย่างอิสระ โดยไม่กระทบต่อเฟสอื่น ๆ โหมดนี้ใช้เป็นหลักสำหรับโหลดในครัวเรือน หรือในกรณีที่โหลดสามเฟสได้รับการป้องกันจากการทำงานแบบเฟสเดียวด้วยวิธีอื่นแล้ว

รีโคลเซอร์แบบทริปเปิล-ซิงเกิลสามารถติดตั้งบนเสาโดยใช้โครงยึดติดเสา หรือติดตั้งบนโครงสถานีไฟฟ้าย่อย หรือติดตั้งโดยตรงกับโครงสร้างเหล็กของสถานีไฟฟ้าย่อย

6. ประเภทการควบคุมรีโคลเซอร์

"ปัญญาประดิษฐ์" ที่ทำให้รีโคลเซอร์สามารถตรวจจับกระแสเกิน เลือกคุณลักษณะเวลา-กระแส ดำเนินการตัดและปิดใหม่ และในที่สุดล็อกเอาต์ ล้วนมาจากชุดควบคุมของมัน มีสองประเภทหลักของการควบคุม ได้แก่ ระบบควบคุมไฮดรอลิกแบบรวมอยู่ภายใน และระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ที่ติดตั้งในตู้ควบคุมแยกต่างหาก

ระบบควบคุมแบบไฮดรอลิก

ระบบควบคุมแบบไฮดรอลิกถูกใช้อย่างแพร่หลายในรีโคลเซอร์เฟสเดียวส่วนใหญ่ และบางรุ่นของรีโคลเซอร์สามเฟสด้วย โดยระบบควบคุมนี้เป็นส่วนหนึ่งที่รวมอยู่ในตัวรีโคลเซอร์เอง ด้วยวิธีการควบคุมนี้ กระแสเกินจะถูกตรวจจับโดยคอยล์ตัดที่ต่ออนุกรมกับสายไฟ เมื่อกระแสเกินไหลผ่านคอยล์ตัด คอยล์จะดึงปลั๊งเกอร์ ทำให้ขั้วสัมผัสของรีโคลเซอร์ตัดออก

การกำหนดเวลาและการทำงานตามลำดับจะทำได้โดยการไหลของน้ำมันไฮดรอลิกผ่านห้องหรือช่องต่างๆ ของระบบไฮดรอลิก ในรีโคลเซอร์ขนาดเล็ก พลังงานที่จำเป็นสำหรับการปิดใหม่จะจัดหาโดยสปริง ซึ่งจะถูกชาร์จโดยปลั๊งเกอร์ของคอยล์ตัดที่ต่ออนุกรมกันระหว่างการทำงานป้องกันกระแสเกิน ในรีโคลเซอร์ขนาดใหญ่ การปิดจะทำโดยโซลินอยด์ปิดแยกต่างหาก ซึ่งได้รับพลังงานจากแรงดันไฟฟ้าด้านแหล่งจ่ายของรีโคลเซอร์

7. ระบบควบคุมไมโครโปรเซสเซอร์หรือระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์

ระบบควบคุมรีโคลเซอร์ที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์หรือระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ มักจะติดตั้งในตู้ควบคุมแยกต่างหาก ทำให้สามารถปรับพารามิเตอร์การใช้งานได้ตลอดเวลา สามารถรวมกับอุปกรณ์เสริมต่างๆ เพื่อปรับแต่งฟังก์ชันพื้นฐานให้เหมาะสมกับความต้องการการใช้งานหลากหลายรูปแบบ เมื่อเทียบกับระบบควบคุมแบบไฮดรอลิก วิธีการควบคุมเหล่านี้มีความยืดหยุ่นมากกว่า โปรแกรมและการปรับแต่งพารามิเตอร์ทำได้ง่ายกว่า และมีความสามารถขั้นสูงด้านการป้องกัน การวัดค่า และระบบอัตโนมัติ

ระบบควบคุมที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์มักจะใช้งานร่วมกับซอฟต์แวร์อินเทอร์เฟซบนพีซีเพื่อกำหนดการตั้งค่าควบคุม การบันทึกข้อมูลการวัด และการตั้งค่าพารามิเตอร์การสื่อสาร ระบบควบคุมยังให้เครื่องมือวิเคราะห์หลายอย่าง รวมถึงฟังก์ชันการหาตำแหน่งความผิดพลาด การบันทึกเหตุการณ์ และฟังก์ชันออสซิลโลกราฟ ระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ได้ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในวงจรป้อนกลับสามเฟสส่วนใหญ่ตั้งแต่กลางทศวรรษ 1980 และหลายหน่วยยังคงทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือจนถึงปัจจุบัน

8. สารตัดกระแสของวงจรป้อนกลับ

8.1 สารตัดกระแสแบบน้ำมัน
วงจรป้อนกลับที่ใช้น้ำมันในการตัดกระแสจะใช้น้ำมันเดียวกันเป็นสารฉนวนหลัก บางวงจรป้อนกลับที่ใช้ระบบควบคุมไฮดรอลิกยังใช้น้ำมันเดียวกันนี้ในการดำเนินการฟังก์ชันการจับเวลาและการนับ

8.2 สารตัดกระแสแบบสุญญากาศ
สารตัดกระแสแบบสุญญากาศทำให้สามารถตัดกระแสได้รวดเร็วและใช้พลังงานต่ำ พร้อมด้วยข้อดี เช่น อายุการใช้งานของคอนแทคและความทนทานของสารตัดกระแสยาวนาน แรงเครียร์ทางกลต่ำ และความปลอดภัยในการทำงานสูง เนื่องจากอาร์คไฟฟ้าถูกดับในสภาวะสุญญากาศ ดังนั้น อายุการใช้งานของคอนแทคและสารตัดกระแสมีมากกว่าสารตัดกระแสประเภทอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับรุ่น สารฉนวนสำหรับวงจรป้อนกลับแบบสุญญากาศอาจเป็นน้ำมัน อากาศ หรืออีโพ๊อกซี