แผนการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าหรือหม้อแปลงแรงดันในวงจรหลักที่มีฉนวนก๊าซ

ตามประเภทของฉนวน หน่วยวงจรป้อน (RMUs) สามารถแบ่งออกเป็นแบบฉนวนก๊าซหรือแบบฉนวนอากาศ แบบแรกติดตั้งส่วนประกอบหลักในตู้โลหะที่ปิดสนิทและเต็มไปด้วยก๊าซความดันต่ำ (ส่วนใหญ่เป็น SF₆ หรือก๊าซผสม) เป็นสื่อฉนวน โดยใช้เทอร์มินอลสายเคเบิลสำหรับสายเข้าและออก เนื่องจากฉนวนที่ดี ขนาดกะทัดรัด และการออกแบบโมดูลาร์ ทำให้ได้รับการใช้งานอย่างกว้างขวางในสถานีไฟฟ้าภายนอก 10kV และสถานีแปลงไฟฟ้าที่สร้างเสร็จแล้ว แต่เนื่องจากความเป็นฉนวนที่สมบูรณ์และขนาดที่เล็ก จำกัดการใช้งานในบางรูปแบบของการออกแบบสถานีไฟฟ้า

​1 ปัญหาของ RMUs ที่ใช้ฉนวนก๊าซ​

ภาพที่ 1 แสดงการออกแบบสถานีไฟฟ้ากระจายที่พบบ่อย โดยตู้สวิตช์โหลด-ฟิวส์จำเป็นต้องมีตัวป้องกันฟ้าผ่า และตู้ VT (Voltage Transformer) จำเป็นต้องมี VT แบบเรซินหล่อสองตัว 10/0.1/0.22kV หากโครงการเลือกใช้ RMUs ที่ใช้ฉนวนก๊าซ เช่น Schneider’s RM6 หรือ ABB’s Safenng ความต้องการในการออกแบบไม่สามารถตอบสนองได้อย่างครบถ้วน

​1.1 ความยากในการติดตั้งตัวป้องกันฟ้าผ่าในตู้สวิตช์โหลด-ฟิวส์​

สำหรับตู้สวิตช์โหลดขาเข้า/ขาออก ทั้งสองยี่ห้อมีพื้นที่ภายในตู้สายเคเบิลเพียงพอพร้อมปลั๊กชนิด C (IEC 60137-compliant) ที่อนุญาตให้ติดตั้งอุปกรณ์เสริม T-type และตัวป้องกันฟ้าผ่า ในตู้สวิตช์โหลด-ฟิวส์:

• ​Safenng: ฟิวส์ติดตั้งแนวนอน (ภาพที่ 2) รักษาพื้นที่สายเคเบิล ทำให้สามารถติดตั้งตัวป้องกันฟ้าผ่าได้
• ​RM6: ฟิวส์ติดตั้งแนวตั้ง (ภาพที่ 3) ใช้พื้นที่สายเคเบิล พร้อมปลั๊กชนิด A ที่จำกัดอุปกรณ์เสริมเป็นแบบ Elbow/straight ไม่มีพื้นที่สำหรับตัวป้องกันฟ้าผ่า และไม่มีตัวป้องกันฟ้าผ่าที่พร้อมใช้งานในตลาดที่เข้ากับอุปกรณ์เสริม Elbow/straight

​1.2 ความยากในการติดตั้ง VTs ในตู้ VT​

ตู้ VT มาตรฐานต้องการฟิวส์แรงสูงสามตัว และ VT แบบ single-phase สองตัวในรูปแบบ V-connected (dual-winding, 10/0.1kV สำหรับการวัด, 10/0.22kV สำหรับการจ่ายไฟ; ≥1000VA กำลังออกรอง) RMUs ที่ใช้ฉนวนอากาศ (เช่น Schneider SM6) มีพื้นที่เพียงพอ (500×840×950mm) ในทางกลับกัน RMUs ที่ใช้ฉนวนก๊าซมีช่องใส่สายเคเบิลขนาดเล็ก (~400×350×700mm) ไม่เพียงพอสำหรับอุปกรณ์เสริมสายเคเบิล สายเชื่อมต่อ ฟิวส์ที่เปิดเผย VTs หรือระยะห่างระหว่างเฟส/พื้น 125mm

ผู้ผลิตโดยทั่วไปจะเพิ่มตู้เปล่าข้างตู้สวิตช์โหลดเพื่อเก็บ VTs และฟิวส์ แล้วเชื่อมต่อผ่านสายเคเบิล แต่สิ่งนี้ส่งผลกระทบ:

• ความปลอดภัยในการบำรุงรักษา VT เนื่องจากขาดอินเตอร์ล็อกเชิงกล
• ความกะทัดรัดและความสวยงามของสถานีไฟฟ้าภายนอก

​2 วิธีการติดตั้งตัวป้องกันฟ้าผ่า​

​2.1 การละเว้นตัวป้องกันฟ้าผ่า​

DL/T 620-1997 การป้องกันแรงดันเกินและการประสานฉนวนสำหรับระบบไฟฟ้า AC กำหนดให้มีตัวป้องกันฟ้าผ่าสำหรับสายเคเบิล >50m ที่เชื่อมต่อกับสายไฟฟ้าบนเสา ส่วนสายเคเบิล ≤50m อาจติดตั้งตัวป้องกันฟ้าผ่าที่ปลายเดียว แต่มาตรฐานไม่ได้ระบุว่าต้องมีตัวป้องกันฟ้าผ่าที่หัวปลั๊กสายเคเบิลของ RMUs ที่ใช้ฉนวนก๊าซ 10kV

อาคารเมืองสมัยใหม่มีเครือข่ายป้องกันฟ้าผ่าอย่างกว้างขวาง ลดความเสี่ยงจากการถูกฟ้าผ่า การเชื่อมต่อสายไฟฟ้าบนเสาในเมืองค่อนข้างหายาก ทำให้โอกาสที่คลื่นฟ้าผ่าจะกระทบตรงกับแกนสายเคเบิลน้อยลง แนวทางปฏิบัติระหว่างประเทศ (เช่น อุปกรณ์เสริมตัวป้องกันฟ้าผ่าแบบ T) บ่อยครั้งถูกละเว้นในพื้นที่เมือง RMUs ที่ใช้ฉนวนก๊าซในมณฑลเจ้อเจียงทำงานได้อย่างเชื่อถือได้หลายปีโดยไม่มีตัวป้องกันฟ้าผ่า ดังนั้น ​ตัวป้องกันฟ้าผ่าสามารถละเว้นได้สำหรับสถานี RMUs ที่ใช้ฉนวนก๊าซในเมือง

​2.2 หลักเกณฑ์การเลือกตัวป้องกันฟ้าผ่า​

สำหรับระบบไฟฟ้าในเขตชานเมือง/ชนบทที่มีสายเคเบิลเชื่อมต่อกับสายไฟฟ้าบนเสา >50m ต้องติดตั้งตัวป้องกันฟ้าผ่า สำหรับหน่วยสวิตช์โหลดทั่วไป ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่เพียงพอ สำหรับ ​หน่วยสวิตช์โหลด-ฟิวส์ ควรระบุฟิวส์ที่ติดตั้งแนวนอนเพื่อให้มีพื้นที่สำหรับตัวป้องกันฟ้าผ่า หลีกเลี่ยงปัญหาการปรับเปลี่ยน

​3 วิธีการติดตั้ง VTs​

การทำให้ตู้ VT มีขนาดเล็กต้องแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับ ​ฉนวนไฟฟ้า​ และ ​ข้อจำกัดพื้นที่

​3.1 การแก้ไขปัญหาฉนวนไฟฟ้า​

การใช้ฟิวส์/VTs มาตรฐานจาก RMUs ที่ใช้ฉนวนอากาศในช่องที่ใช้ฉนวนก๊าซฝ่าฝืนมาตรฐานระยะห่าง วิธีการแก้ไขคือการใช้ ​ส่วนประกอบที่สอดคล้องกับฉนวน เช่น ​JSZV16-10R VT คุณสมบัติรวมถึง:

• อุปกรณ์เสริมสายเคเบิลแบบอเมริกันที่รวมไว้สำหรับฉนวนเต็ม
• ฟิวส์ที่สามารถเปลี่ยนได้ที่เทอร์มินอลแรงสูง
• แรงดันจัดอันดับ: 10/0.1/0.22kV

​การกำหนดการเชื่อมต่อ:

• ด้านสวิตช์โหลด: อุปกรณ์เสริม T-type แบบยุโรปที่สัมผัสได้
• ด้าน VT: อุปกรณ์เสริม Elbow แบบอเมริกัน 20kV ที่สัมผัสได้ (เข้ากันได้กับฟิวส์ VT)
• ภาพที่ 4 แสดง VT และอุปกรณ์เสริมแบบอเมริกัน

ส่วนประกอบทั้งหมดมีฉนวนและสัมผัสได้ ข้อจำกัดคือขนาดของ JSZV16-10R VT (ออกแบบมาสำหรับ RMUs ภายนอกขนาดเล็ก) จำกัดกำลังออก 220V ไม่เกิน 2×400VA—เพียงพอสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ DC และแสงสว่าง

​3.2 การแก้ไขข้อจำกัดพื้นที่​

การตรวจสอบโครงสร้างยืนยันว่ามีพื้นที่ไม่เพียงพอสำหรับ VTs พร้อมอุปกรณ์เสริมสายเคเบิล ได้ทดสอบวิธีการสองวิธี:

1. ​ตู้ VT ติดตั้งบนสุด: สายเคเบิลภายนอกและไม่ปลอดภัยในการบำรุงรักษา VT (ฝ่าฝืนอินเตอร์ล็อกเชิงกล)
2. ​ฐาน VT ติดตั้งด้านล่าง (ได้รับการดำเนินการ)​:
• ขยายช่องใส่สายเคเบิลลงด้านล่าง
• ความสูง: 400mm รองรับช่องใส่สายเคเบิลสูง 700mm
• สามารถใช้อินเตอร์ล็อกเชิงกลในการบำรุงรักษา

​ผลลัพธ์: การออกแบบนี้รับประกันการติดตั้งและบำรุงรักษาที่ปลอดภัยในขณะที่รักษาขนาดเล็กของ RMUs ที่ใช้ฉนวนก๊าซ