การวิเคราะห์เทคโนโลยีป้องกันการต่อกราวด์ของหม้อแปลงไฟฟ้าในสถานที่ก่อสร้าง

ปัจจุบัน ประเทศจีนได้ประสบความสำเร็จในด้านนี้อยู่ระดับหนึ่ง วรรณกรรมที่เกี่ยวข้องได้ออกแบบแผนการกำหนดค่าที่เป็นตัวอย่างสำหรับระบบป้องกันข้อผิดพลาดจากการต่อพื้นในระบบกระจายไฟฟ้าแรงดันต่ำของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ โดยอาศัยการวิเคราะห์กรณีศึกษาทั้งภายในและภายนอกประเทศที่เกี่ยวกับการที่ข้อผิดพลาดจากการต่อพื้นในระบบกระจายไฟฟ้าแรงดันต่ำของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ทำให้ระบบป้องกันลำดับศูนย์ของหม้อแปลงทำงานผิดปกติ สาเหตุที่แท้จริงได้ถูกระบุ และนอกจากนี้ คำแนะนำในการปรับปรุงมาตรการป้องกันข้อผิดพลาดจากการต่อพื้นในระบบไฟฟ้าสนับสนุนของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ได้ถูกเสนอขึ้นตามแผนการกำหนดค่าที่เป็นตัวอย่างเหล่านี้

วรรณกรรมที่เกี่ยวข้องได้ทำการศึกษาลักษณะการเปลี่ยนแปลงของกระแสความแตกต่างและความต้านทาน การวิเคราะห์เชิงปริมาณเกี่ยวกับความเหมาะสมของการป้องกันลำดับความแตกต่างของหม้อแปลงหลักภายใต้เงื่อนไขข้อผิดพลาดดังกล่าวได้ดำเนินการโดยคำนวณอัตราส่วนระหว่างกระแสความแตกต่างและความต้านทาน

อย่างไรก็ตาม วิธีการดังกล่าวยังคงเผชิญกับปัญหาหลายประการที่จำเป็นต้องแก้ไขอย่างเร่งด่วน เช่น ความต้านทานการต่อพื้นมากเกินไป การเลือกวิธีการต่อพื้นไม่เหมาะสม และมาตรการป้องกันการต่อพื้นจากฟ้าผ่าไม่เพียงพอ—ปัญหาเหล่านี้สามารถนำไปสู่ความเสียหายของหม้อแปลงและอาจก่อให้เกิดอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยได้ ดังนั้น มีความจำเป็นที่จะต้องทำการวิจัยและวิเคราะห์เทคโนโลยีการป้องกันการต่อพื้นของหม้อแปลงในสถานที่ก่อสร้างอย่างลึกซึ้งมากขึ้น โดยรวมผลการวิจัยล่าสุดและการพัฒนาทางเทคโนโลยีเข้ามาด้วย

ผ่านการวิจัยนี้ ไม่เพียงแต่จะสามารถเพิ่มระดับทฤษฎีของเทคโนโลยีการป้องกันการต่อพื้นของหม้อแปลงเท่านั้น แต่ยังสามารถให้แนวทางและมาตรการที่ปฏิบัติได้และเป็นไปได้สำหรับโครงการก่อสร้างจริงด้วย หวังว่าการวิจัยนี้จะสามารถดึงดูดความสนใจและความสำคัญจากนักวิชาการในเทคโนโลยีการป้องกันการต่อพื้นของหม้อแปลงในสถานที่ก่อสร้าง เพื่อร่วมกันส่งเสริมการพัฒนาด้านนี้

1 การกำหนดวิธีการต่อพื้นของหม้อแปลง

วิธีการต่อพื้นตรงที่จุดกลางของหม้อแปลงแบบดั้งเดิมอาจทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่มากเกินไปภายใต้สภาพบางอย่าง ซึ่งอาจทำให้อุปกรณ์เสียหาย ดังนั้น วิธีการต่อพื้นที่มีความต้านทานต่ำที่จุดกลางได้ถูกเสนอ วิธีการต่อพื้นที่มีความต้านทานต่ำที่จุดกลางเป็นวิธีการต่อพื้นที่มีประสิทธิภาพสำหรับหม้อแปลง โดยควบคุมกระแสการต่อพื้นของหม้อแปลงโดยการเชื่อมต่อความต้านทานต่ำระหว่างจุดกลางของหม้อแปลงกับพื้นโลก วิธีการต่อพื้นนี้ไม่เพียงแต่สามารถควบคุมขนาดของกระแสการต่อพื้นและลดผลกระทบของฟ้าผ่าและแรงดันเกินต่อหม้อแปลง ทำให้การทำงานมีความเสถียรมากขึ้น แต่ยังสามารถจำกัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรและลดความเสี่ยงของการเสียหายของอุปกรณ์ได้

โดยเฉพาะ เมื่อใช้วิธีการต่อพื้นที่มีความต้านทานต่ำที่จุดกลางสำหรับหม้อแปลงในสถานที่ก่อสร้าง ขั้นตอนแรกคือการกำหนดค่าความต้านทานการต่อพื้นที่เหมาะสม ตามกฎของโอห์ม ค่าความต้านทานการต่อพื้นจะแปรผกผันกับกระแสการต่อพื้นและแรงดันการต่อพื้น ดังนั้น เมื่อเลือกค่าความต้านทานการต่อพื้นสำหรับวิธีการต่อพื้นที่มีความต้านทานต่ำที่จุดกลาง ต้องกำหนดค่าความต้านทานก่อน โดยใช้สูตรคำนวณดังนี้:

ในสูตร R₀ แทนค่าความต้านทานของตัวต้านทานการต่อพื้น U₀ แทนแรงดันเฉลี่ยที่กำหนดของระบบไฟฟ้าในสถานที่ก่อสร้าง I₀ แทนกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานที่จุดกลาง ตามการคำนวณในสูตร (1) ควรเลือกค่าความต้านทานการต่อพื้นที่เหมาะสมที่สามารถจำกัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรได้ในขณะที่หลีกเลี่ยงผลกระทบที่มากเกินไปต่อหม้อแปลง

ต่อไปคือการกำหนดพารามิเตอร์เช่น พื้นที่หน้าตัดและวัสดุของสายต่อพื้น วัสดุของสายต่อพื้นต้องมีความนำไฟฟ้าและทนต่อการกัดกร่อนที่ดีเพื่อให้มั่นใจในอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือ ศึกษานี้พิจารณาสภาพจริงของการต่อพื้นหม้อแปลงในสถานที่ก่อสร้างอย่างครอบคลุมและเลือกสายทองแดงที่เคลือบด้วยตะกั่วเป็นสายต่อพื้น ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความนำไฟฟ้าที่ดี การต่อสายที่สะดวก และความสามารถในการป้องกันการกัดกร่อนที่แข็งแกร่ง ซึ่งตอบสนองความต้องการของวิธีการต่อพื้นที่มีความต้านทานต่ำที่จุดกลางอย่างครบถ้วน

พื้นที่หน้าตัดของสายต่อพื้นมีผลโดยตรงต่อค่าความต้านทาน ซึ่งส่งผลต่อกระแสการต่อพื้น ดังนั้น ควรเลือกพื้นที่หน้าตัดของสายต่อพื้นที่เหมาะสมตามสูตรต่อไปนี้:

ในสูตร S แทนพื้นที่หน้าตัดของสายต่อพื้นในวิธีการต่อพื้นที่มีความต้านทานต่ำที่จุดกลาง η แทนสัมประสิทธิ์ระหว่างความต้านทานการต่อพื้นที่จุดกลางและความต้านทานการต่อพื้นของหม้อแปลง T แทนอุณหภูมิที่อนุญาตให้เพิ่มขึ้นของสายต่อพื้น ในที่สุด ต้องกำหนดความลึกของการฝังขั้วต่อพื้น เพื่อให้แน่ใจว่าขั้วต่อพื้นทำงานอย่างมั่นคงในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ความลึกของการฝังควรถูกตั้งไว้ให้สูงกว่าความหนาของชั้นดินที่แช่แข็งในสถานที่ก่อสร้าง ทำให้รับประกันความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยของระบบการต่อพื้นอย่างครบถ้วน

สรุปแล้ว เมื่อทำการต่อพื้นหม้อแปลงในสถานที่ก่อสร้าง จะใช้วิธีการต่อพื้นที่มีความต้านทานต่ำที่จุดกลาง โดยตั้งค่าพารามิเตอร์การต่อพื้นที่เหมาะสม รวมถึงค่าความต้านทาน พื้นที่หน้าตัดของสายต่อพื้น การเลือกวัสดุ และความลึกของการฝังขั้วต่อพื้น ซึ่งเป็นพื้นฐานที่มั่นคงสำหรับการทำงานของหม้อแปลงอย่างมั่นคงในระหว่างการก่อสร้าง

2 การออกแบบแผนการป้องกันการต่อพื้นของหม้อแปลง

ตามเนื้อหาข้างต้น การใช้วิธีการต่อพื้นดินแบบต้านทานต่ำที่จุดกลางในเทคโนโลยีป้องกันการต่อพื้นดินของหม้อแปลงสำหรับไซต์งานก่อสร้าง วิธีการต่อพื้นดินนี้ควบคุมกระแสไฟฟ้าจากการต่อพื้นดินของหม้อแปลงได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านต้านทานต่ำ ระหว่างการทำงานของหม้อแปลงอาจเกิดความผิดพลาดหลายประเภท โดยที่พบบ่อยที่สุดคือความผิดพลาดจากการต่อพื้นดินเฟสเดียว ความผิดพลาดจากการต่อพื้นดินเฟสเดียวหมายถึงวงจรลัดวงจรระหว่างหนึ่งในเฟสของหม้อแปลงกับพื้นดิน ในขณะที่สองเฟสอื่นๆยังคงทำงานอยู่ตามปกติ ความผิดพลาดนี้ทำให้ศักยภาพที่จุดกลางของหม้อแปลงเปลี่ยนแปลง นำไปสู่ความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าสามเฟส โดยใช้ลักษณะนี้เสนอแผนการป้องกันบนพื้นฐานของความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าสามเฟสในหม้อแปลง:

ประการแรกคือการป้องกันช่วงศูนย์ลำดับที่ 1 ซึ่งสูตรการคำนวณค่าตั้งค่าเป็นดังนี้:

ในสูตร I₁ แทนค่ากระแสปฏิบัติการการป้องกันศูนย์ลำดับของหม้อแปลงในไซต์งานก่อสร้าง; γ₁ แทนสัมประสิทธิ์ความเชื่อถือ; γ₂ แทนสัมประสิทธิ์สาขาศูนย์ลำดับ; I₂ แทนค่ากระแสปฏิบัติการการป้องกันศูนย์ลำดับของส่วนประกอบใกล้เคียงของหม้อแปลงในไซต์งานก่อสร้าง หลังจากคำนวณค่ากระแสสำหรับการป้องกันช่วงศูนย์ลำดับที่ 1 ตามสูตร (3) เวลาระยะปฏิบัติการสำหรับการป้องกันช่วงที่ 1 จะตั้งค่าให้ยาวกว่าเวลาปฏิบัติการของการป้องกันศูนย์ลำดับระดับถัดไปประมาณ 0.5 วินาที

ต่อมาคือการป้องกันช่วงศูนย์ลำดับที่ 2 สูตรการคำนวณค่ากระแสป้องกันเหมือนกับการป้องกันช่วงศูนย์ลำดับที่ 1 หมายความว่ากระแสป้องกันจะได้รับตามสูตร (3) แต่เวลาระยะปฏิบัติการแตกต่างกัน ต้องเพิ่มขึ้นประมาณ 0.3 วินาทีจากเวลาระยะปฏิบัติการของการป้องกันช่วงศูนย์ลำดับที่ 1

สุดท้ายคือการป้องกันแรงดันศูนย์ลำดับ เมื่อพิจารณาโดยรวมว่าระหว่างความผิดพลาดจากการต่อพื้นดินเฟสเดียวในหม้อแปลงที่ไซต์งานก่อสร้าง จุดกลางอาจสูญเสียความไวที่มีอยู่ แรงดันปฏิบัติการของการป้องกันแรงดันศูนย์ลำดับต้องต่ำกว่าแรงดันศูนย์ลำดับสูงสุดที่ปรากฏที่จุดติดตั้งการป้องกันระหว่างความผิดพลาดจากการต่อพื้นดินเฟสเดียว ค่าแรงดันสำหรับการป้องกันแรงดันศูนย์ลำดับกำหนดหลักตามสูตรต่อไปนี้:

ในสูตร U₁ แทนแรงดันปฏิบัติการของการป้องกันแรงดันศูนย์ลำดับ; U₂ แทนแรงดันเรตติ้งของวงจรรองสามเฟส

สรุปแล้ว เพื่อสร้างแผนการป้องกันความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าสามเฟสที่ครบถ้วนจำเป็นต้องมีการคำนวณที่ซับซ้อนหลากหลาย รวมถึงสูตรการคำนวณสำหรับการป้องกันช่วงศูนย์ลำดับที่ 1 ช่วงศูนย์ลำดับที่ 2 และการป้องกันแรงดันศูนย์ลำดับ การอนุมานและการใช้งานสูตรเหล่านี้จะช่วยให้สามารถระบุประเภทและความรุนแรงของความผิดพลาดจากการต่อพื้นดินเฟสเดียวในไซต์งานก่อสร้างได้อย่างแม่นยำมากขึ้น แผนการป้องกันนี้ไม่เพียงแต่สามารถระบุและแยกความผิดพลาดจากการต่อพื้นดินได้อย่างรวดเร็วเท่านั้น แต่ยังลดโอกาสในการเกิดเหตุการณ์ไฟฟ้าดับที่เกิดจากความผิดพลาดจากการต่อพื้นดิน นอกจากนี้เมื่อรวมกับวิธีการต่อพื้นดินแบบต้านทานต่ำที่จุดกลาง จะสร้างโครงสร้างการป้องกันการต่อพื้นดินที่ครอบคลุมสำหรับหม้อแปลงในไซต์งานก่อสร้าง มอบการป้องกันที่แข็งแกร่งสำหรับการทำงานอย่างปลอดภัยของหม้อแปลง

3 การวิเคราะห์ทดลอง

เพื่อยืนยันประสิทธิภาพของเทคโนโลยีการป้องกันการต่อพื้นดินของหม้อแปลงในไซต์งานก่อสร้างที่กล่าวมาในบทนี้จะใช้ซอฟต์แวร์จำลองระบบไฟฟ้า PowerFactory เพื่อดำเนินการทดลองจำลองการป้องกันการต่อพื้นดินของหม้อแปลง ก่อนอื่นจะสร้างโมเดลระบบไฟฟ้าอาคารในซอฟต์แวร์จำลอง ซึ่งประกอบด้วยหม้อแปลง สายไฟแรงสูงและแรงต่ำโหลด และอุปกรณ์อื่นๆ ตารางที่ 1 แสดงโมเดลและค่าพารามิเตอร์ของหม้อแปลงที่ใช้ในการทดลอง

โครงสร้างเฉพาะของหม้อแปลงแสดงอยู่ในรูปที่ 1

ต่อจากนั้นได้ทำการทดลองจำลองการป้องกันการต่อพื้นของหม้อแปลงโดยใช้วิธีการต่อพื้นสามวิธีต่างๆ คือ การต่อพื้นที่จุดกลางด้วยความต้านทานต่ำ การต่อพื้นที่จุดกลางด้วยความต้านทานสูง และการต่อพื้นที่จุดกลางด้วยวงจรป้อนกลับกระแสอาร์ก ในระหว่างการตั้งค่าวิธีการต่อพื้น สำหรับวิธีการต่อพื้นที่จุดกลางด้วยความต้านทานต่ำ ได้เลือกใช้ตัวต้านทานที่มีค่าความต้านทานน้อย โดยกำหนดเป็น 0.5 โอห์ม เพื่อจำลองผลของการต่อพื้นด้วยความต้านทานต่ำ ส่วนวิธีการต่อพื้นที่จุดกลางด้วยความต้านทานสูง ได้เลือกใช้ตัวต้านทานที่มีค่าความต้านทานมากขึ้น โดยกำหนดเป็น 10 โอห์ม เพื่อจำลองลักษณะของการต่อพื้นด้วยความต้านทานสูง

ในระหว่างการทดลอง ได้จำลองระดับกระแสไฟฟ้าในการต่อพื้นของหม้อแปลงภายใต้สถานการณ์ที่เกิดความผิดพลาดจากการต่อพื้นแบบเฟสเดียว ตำแหน่งที่เกิดความผิดพลาดถูกกำหนดไว้ที่จุดกึ่งกลางของสายเฟสหนึ่งบนด้านแรงดันต่ำของหม้อแปลง โดยตั้งค่าความต้านทานที่จุดเกิดความผิดพลาดเป็น 100 โอห์ม เพื่อจำลองความต้านทานในการต่อพื้นเมื่อเกิดความผิดพลาด ในการจำลองความผิดพลาด ได้ใช้ระบบการรวบรวมข้อมูลที่มีอัตราการสุ่มตัวอย่างสูงเพื่อบันทึกข้อมูลกระแสไฟฟ้าในการต่อพื้น โดยตั้งค่าความถี่ในการสุ่มตัวอย่างไว้ที่ 1,000 ครั้งต่อวินาที เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถจับภาพความเปลี่ยนแปลงที่ละเอียดของกระแสไฟฟ้าในการต่อพื้นได้

นอกจากการบันทึกค่ากระแสไฟฟ้าในการต่อพื้นที่เวลาที่เกิดความผิดพลาดแล้ว ยังได้ตั้งจุดเวลาหลายจุด รวมถึง 0.1 วินาที 0.5 วินาที 1 วินาที 5 วินาที และ 10 วินาทีหลังจากที่เกิดความผิดพลาด เพื่อดูการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าในการต่อพื้นที่เวลาต่างๆ เพื่อหลีกเลี่ยงความไม่แน่นอนในผลการทดลอง ได้บันทึกข้อมูลกระแสไฟฟ้าในการต่อพื้น 10 ครั้ง และใช้ค่าเฉลี่ยเป็นผลการทดลองสุดท้าย รูปที่ 2 ให้การเปรียบเทียบผลการป้องกันการต่อพื้นของหม้อแปลงภายใต้วิธีการต่อพื้นที่แตกต่างกัน

ตามที่แสดงในรูปที่ 2 การวิเคราะห์จำลองเปรียบเทียบลักษณะของกระแสไฟฟ้าในการต่อพื้นของหม้อแปลงภายใต้ความผิดพลาดแบบเฟสเดียวสำหรับวิธีการต่อพื้นที่จุดกลางด้วยความต้านทานต่ำ ความต้านทานสูง และวงจรป้อนกลับกระแสอาร์ก ผลการทดสอบชี้ให้เห็นว่า ในระหว่างความผิดพลาดจากการต่อพื้นแบบเฟสเดียวของหม้อแปลง กระแสไฟฟ้าในการต่อพื้นภายใต้วิธีการต่อพื้นที่จุดกลางด้วยความต้านทานต่ำมีค่าสูงกว่าวิธีการต่อพื้นที่จุดกลางด้วยความต้านทานสูงและวงจรป้อนกลับกระแสอาร์ก

ภายใต้เทคโนโลยีการป้องกันการต่อพื้นที่ออกแบบมา กระแสไฟฟ้าในการต่อพื้นเฉลี่ยของหม้อแปลงคือ 70.11 แอมแปร์ ซึ่งเพิ่มขึ้น 43.44 แอมแปร์และ 21.62 แอมแปร์ตามลำดับเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีควบคุม นี่ช่วยลดความเข้มของอาร์กที่จุดเกิดความผิดพลาดและเร่งความสามารถในการกำจัดความผิดพลาดด้วยตนเอง ดังนั้น เทคโนโลยีการป้องกันการต่อพื้นที่ออกแบบมานั้นเป็นไปได้และเชื่อถือได้ เหมาะสำหรับการนำไปใช้งานจริงในความผิดพลาดจากการต่อพื้นแบบเฟสเดียวของหม้อแปลง ช่วยปกป้องความปลอดภัยในการทำงานของหม้อแปลงในสถานที่ก่อสร้างได้อย่างมีประสิทธิภาพ

4. สรุป

เทคโนโลยีการป้องกันการต่อพื้นของหม้อแปลงในสถานที่ก่อสร้างเสนอแผนการป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินลำดับศูนย์ตามวิธีการต่อพื้นที่จุดกลางด้วยความต้านทานต่ำ ผ่านการทดลองเปรียบเทียบ ได้ตรวจสอบความเหนือกว่าของเทคโนโลยีการป้องกันการต่อพื้นที่ออกแบบมาในด้านการป้องกันหลักสำหรับความผิดพลาดแบบเฟสเดียวของหม้อแปลง แม้ว่าจะมีผลงานวิจัยบางอย่างแล้ว แต่ยังมีข้อจำกัดอยู่บ้าง เช่น เงื่อนไขการทดลองและการสุ่มตัวอย่างข้อมูลอาจไม่ครอบคลุมเพียงพอ จำเป็นต้องตรวจสอบความทั่วถึงของข้อสรุปเพิ่มเติม

การวิจัยในอนาคตอาจเน้นไปที่ด้านต่อไปนี้: แรก กว้างขวางการทดลองและเพิ่มจำนวนตัวอย่างข้อมูลเพื่อเพิ่มความแม่นยำและความทั่วถึงของข้อสรุป สอง ศึกษาอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับแผนการป้องกันและเทคโนโลยีอื่น ๆ เพื่อสำรวจวิธีการป้องกันการต่อพื้นของหม้อแปลงที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้มากขึ้น และสุดท้าย พัฒนาอุปกรณ์และระบบการป้องกันที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นในบริบทของการประยุกต์ใช้งานทางวิศวกรรม