การแก้ไขปัญหากระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่มากเกินไป: โซลูชันและแอปพลิเคชันของตัวจำกัดกระแสรวดเร็วสุด (FCL)

1. ปัญหาในการใช้งาน: ข้อจำกัดของแผนการป้องกันวงจรลัดวงจรแบบดั้งเดิม

ในระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานีไฟฟ้าและพื้นที่อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ การทำงานขนานของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายเครื่องถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางเพื่อเพิ่มความเชื่อถือได้ของการจ่ายไฟและความมีประสิทธิภาพในการใช้พลังงาน อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ทำให้ระดับกระแสไฟฟ้าลัดวงจรในระบบเพิ่มขึ้นอย่างมาก มักจะเกินความสามารถในการทนทาน (เช่น ความสามารถในการทนทานต่อแรงกระแทก/ความร้อน) ของอุปกรณ์ที่มีอยู่ เช่น อุปกรณ์สวิตช์ เบรกเกอร์ และเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า

วิธีการแก้ไขแบบดั้งเดิมเผชิญกับความท้าทายที่สำคัญ:

1. เบรกเกอร์แบบดั้งเดิม: เวลาในการตัดวงจรของพวกมันยาวนานเป็นสิบๆ มิลลิวินาที ไม่สามารถป้องกันผลกระทบจากยอดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรครั้งแรก (ยอดกระแส) ได้ อุปกรณ์ยังคงต้องทนแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและผลความร้อนที่ใหญ่โต ซึ่งอาจทำให้เสียหายได้
2. รีแอคเตอร์จำกัดกระแส: ขณะที่พวกมันสามารถจำกัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรได้ แต่การทำงานขนานอย่างต่อเนื่องทำให้มีการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่ (เพิ่มค่าไฟฟ้า) การลดแรงดัน (ส่งผลกระทบต่อคุณภาพไฟฟ้า) และการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าที่ไม่ใช่ปฏิกิริยา อาจทำให้เกิดปัญหาในการควบคุมเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำให้มีประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจและเทคนิคที่ไม่ดี
3. การเปลี่ยนอุปกรณ์ทั้งหมด: การเปลี่ยนอุปกรณ์สวิตช์หรือเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าทั้งหมดเพื่อรับมือกับกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่เพิ่มขึ้นต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมาก มีวิศวกรรมที่ซับซ้อน และทำให้เกิดการหยุดจ่ายไฟฟ้าเป็นเวลานาน

II. วิธีการแก้ไข: คุณค่าหลักในการใช้งานของ Ultra-Fast Current Limiter (FCL)

Ultra-Fast Current Limiter (FCL) ที่นำเสนอในวิธีการแก้ไขนี้เป็นอุปกรณ์อัจฉริยะที่สร้างขึ้นจากคอนฟิกเรชันขนานของ "สวิตช์ความเร็วสูง" และ "ฟิวส์จำกัดกระแส" ซึ่งสามารถแก้ไขปัญหาที่กล่าวมาแล้วข้างต้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยคุณค่าหลักในการใช้งานอยู่ที่ "การตัดวงจรในระดับมิลลิวินาที" และ "ประโยชน์ทางเศรษฐกิจตลอดวงจรชีวิต"

ข้อดีหลักในการใช้งาน:

• การป้องกันอย่างรวดเร็ว ขจัดผลกระทบจากยอดกระแส: สามารถตรวจจับและดำเนินการจำกัดกระแสภายใน 1 มิลลิวินาทีหลังจากเกิดวงจรลัดวงจร จำกัดกระแสก่อนที่จะถึงยอดที่ทำลายได้ ปกป้องอุปกรณ์เช่น อุปกรณ์สวิตช์, CTs, และข้อต่อสายเคเบิลจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใหญ่โต ซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยเบรกเกอร์แบบดั้งเดิม
• ประโยชน์ทางเศรษฐกิจและการประหยัดพลังงานอย่างมาก: FCL ทั่วไปจะใช้งานขนานกับรีแอคเตอร์จำกัดกระแส ในระหว่างการทำงานปกติ กระแสจะไหลผ่าน FCL (มีการสูญเสียน้อยมาก) ในระหว่างวงจรลัดวงจร FCL จะตัดวงจรอย่างรวดเร็ว และกระแสจะถูกโอนไปยังรีแอคเตอร์เพื่อจำกัด วิธีการนี้หลีกเลี่ยงการสูญเสียค่าไฟฟ้าที่สูงจากการทำงานระยะยาวของรีแอคเตอร์ ทำให้เป็นวิธีการจำกัดกระแสที่ประหยัดที่สุด นอกจากนี้ยังหลีกเลี่ยงการลงทุนที่สูงในการเปลี่ยนอุปกรณ์สวิตช์ทั้งหมด ลดค่าใช้จ่ายในการปรับปรุง ขยาย หรือสร้างสถานีไฟฟ้าใหม่ได้อย่างมาก
• ความเชื่อถือได้สูงและการออกแบบไม่ต้องบำรุงรักษา: แสดงประสิทธิภาพที่มั่นคงผ่านการใช้งานทั่วโลกมากกว่า 60 ปี ส่วนประกอบหลักที่กระทำ คือ สะพานนำไฟฟ้า ออกแบบเป็นโมดูลาร์ หลังจากทำงาน ต้องการเปลี่ยนเฉพาะโมดูลภายในที่โรงงานเท่านั้น ทำให้ค่าบำรุงรักษาน้อยมาก และโครงสร้างหลักสามารถใช้ซ้ำได้
• ความเหมาะสมสำหรับสถานการณ์ที่หลากหลาย: เป็นวิธีการแก้ไขทางเทคนิคที่เป็นหนึ่งเดียวหรือเหมาะสมที่สุดในการแก้ไขปัญหากระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่เกินขีดจำกัดในสถานการณ์เช่น การทำงานขนานของเครื่องแปลงกระแสหลายเครื่อง และการเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าภายใน

III. สถานการณ์การใช้งานและการแก้ไขปัญหาที่เป็นตัวอย่าง

IV. การนำไปใช้งานและการเลือกแบบจำลอง

1. การวิเคราะห์หลักการการทำงานอย่างสั้น:
   อุปกรณ์ตรวจสอบกระแส (I) และอัตราการเปลี่ยนแปลง (di/dt) แบบเรียลไทม์ผ่าน bushing CTs ที่มีความแม่นยำสูง ใช้เกณฑ์คู่ - ส่งคำสั่งตัดวงจรเมื่อทั้งสองเกินค่ากำหนด - ป้องกันการทำงานผิดพลาดได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อถูกทริกเกอร์ สะพานนำไฟฟ้าจะแตกและตัดวงจรภายใน 1 มิลลิวินาที โอนกระแสไปยังฟิวส์จำกัดกระแสพิเศษขนาน ซึ่งทำการจำกัดกระแสและดับอาร์คภายในเวลาสั้นมาก
2. แบบจำลองและวิธีการเลือก:
   มีสามโหมดการรวมที่สามารถเลือกได้ยืดหยุ่นตามความต้องการของโครงการ:
• ประเภทส่วนประกอบแยก: เหมาะสำหรับโครงการปรับปรุง ติดตั้งภายในอุปกรณ์สวิตช์ที่มีอยู่ ประหยัดพื้นที่
• ประเภทลากออกมา (Truck Mounted): สำหรับอุปกรณ์สวิตช์ใหม่ สะพานนำไฟฟ้าติดตั้งบนรถลาก ยังทำหน้าที่เป็นสวิตช์แยกเพื่อการบำรุงรักษาที่สะดวก
• ประเภทตู้ติดตั้ง: เหมาะสำหรับระดับแรงดันทุกชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบ 36/40.5kV ทุกส่วนประกอบติดตั้งในโครงสร้างที่กะทัดรัด
3. พารามิเตอร์การเลือกที่สำคัญ (ตัวอย่าง):

V. สรุป

Ultra-Fast Current Limiter (FCL) ไม่ได้เป็นเพียงอุปกรณ์ทดแทนที่ง่ายๆ แต่เป็นแนวทางการป้องกันระบบที่ปฏิวัติใหม่ ผ่านความเร็วในการตัดวงจรในระดับมิลลิวินาที ทำให้กำหนดมาตรฐานใหม่ในการป้องกันวงจรลัดวงจร มอบความปลอดภัยและประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่ไม่เคยมีมาก่อนให้กับลูกค้า เมื่อเผชิญกับความท้าทายที่แพร่หลายของกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่เกินขีดจำกัด FCL นำเสนอวิธีการแก้ไขที่เป็นระดับสูงสุด ที่มีความเชื่อถือได้และได้รับการตรวจสอบโดยโครงการหลายพันแห่งทั่วโลก เป็นทางเลือกที่สำคัญในการรับประกันความเชื่อถือได้และประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของระบบไฟฟ้าที่สำคัญในอนาคต