มาตรการปรับปรุงความต้านทานไฟฟ้าลัดวงจรของหม้อแปลงไฟฟ้า

ภาพรวมของหม้อแปลงไฟฟ้า

หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังแบบอิเล็กทรอนิกส์นั้นสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลัง ในการแปลงสัญญาณความถี่กำลังไฟฟ้าให้เป็นสัญญาณความถี่กำลังไฟฟ้า กล่าวคือ การลดความถี่ โดยการใช้แผนการควบคุมที่เหมาะสมในการควบคุมการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง พลังงานไฟฟ้าที่มีความถี่ แรงดัน และรูปคลื่นหนึ่ง สามารถแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าที่มีความถี่ แรงดัน และรูปคลื่นอื่นได้ เนื่องจากปริมาตรของหม้อแปลงแยกกลางขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กอิ่มตัวของวัสดุแกนเหล็กและอุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตของแกนเหล็กและขดลวด และความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กอิ่มตัวแปรผกผันกับความถี่ในการทำงาน การเพิ่มความถี่ในการทำงานจึงสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้ประโยชน์ของแกนเหล็กได้ ทำให้ลดขนาดของหม้อแปลงและเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมได้

2. มาตรการปรับปรุงความต้านทานไฟฟ้าลัดวงจรของหม้อแปลงไฟฟ้า

การทำงานและการผลิตกระแสไฟฟ้าที่ปลอดภัย ประหยัด และเชื่อถือได้ของหม้อแปลงไฟฟ้าขึ้นอยู่กับคุณภาพการผลิต สภาพแวดล้อมการทำงาน และคุณภาพการบำรุงรักษา บทนี้พยายามตอบคำถามเกี่ยวกับมาตรการต่างๆ เพื่อป้องกันความเสียหายฉับพลันของหม้อแปลงไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพในระหว่างการใช้งานและการบำรุงรักษาหม้อแปลงไฟฟ้า

ระบบส่งไฟฟ้ามักเกิดการลัดวงจรเนื่องจากฟ้าผ่า การทำงานผิดปกติ หรือการไม่ทำงานของระบบป้องกันรีเลย์ เป็นต้น กระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่รุนแรงอาจทำให้หม้อแปลงเสียหายได้ ดังนั้นจึงควรพยายามปรับปรุงความสามารถในการทนต่อการลัดวงจรของหม้อแปลงในทุกด้าน ผลทางสถิติของอุบัติเหตุจากการลัดวงจรของหม้อแปลงแสดงให้เห็นว่าสาเหตุจากการผลิตคิดเป็นประมาณ 80% ในขณะที่สาเหตุจากการใช้งานและการบำรุงรักษาคิดเป็นเพียงประมาณ 10% มาตรการที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบและการผลิตได้กล่าวถึงไปแล้วในบทที่ 2 และบทนี้จะเน้นที่มาตรการที่ควรดำเนินการในระหว่างการใช้งานและการบำรุงรักษา ในกระบวนการใช้งานและการบำรุงรักษา ในด้านหนึ่ง ควรลดความผิดพลาดจากการลัดวงจรให้น้อยที่สุด เพื่อลดจำนวนครั้งที่หม้อแปลงได้รับผลกระทบ ในอีกด้านหนึ่ง ควรตรวจสอบการเสียรูปของขดลวดหม้อแปลงให้ทันเวลาเพื่อป้องกันปัญหาที่อาจเกิดขึ้น

(1) กำหนดมาตรฐานการออกแบบและให้ความสำคัญกับกระบวนการอัดตามแนวแกนในการผลิตขดลวด ในการออกแบบ ผู้ผลิตไม่ควรพิจารณาเพียงแค่การลดการสูญเสียและปรับปรุงระดับฉนวนของหม้อแปลงเท่านั้น แต่ยังควรพิจารณาถึงการปรับปรุงความแข็งแรงเชิงกลและความต้านทานต่อการลัดวงจรของหม้อแปลงด้วย ในแง่ของกระบวนการผลิต เนื่องจากหม้อแปลงจำนวนมากใช้แผ่นแรงดันฉนวน และขดลวดแรงดันสูงและแรงดันต่ำใช้แผ่นแรงดันเดียวกัน โครงสร้างนี้จึงต้องการเทคโนโลยีการผลิตระดับสูง และควรทำการอัดแผ่นให้มีความหนาแน่นสูง ควรทำให้ขดลวดแต่ละขดแห้งภายใต้แรงดันคงที่ และวัดความสูงของขดลวดหลังจากอัดแล้ว หลังจากที่ขดลวดแต่ละขดบนแผ่นแรงดันเดียวกันผ่านกระบวนการข้างต้นแล้ว จะทำการปรับให้มีความสูงเท่ากัน และใช้อุปกรณ์ไฮดรอลิกในการอัดแรงดันตามที่กำหนดให้กับขดลวดในระหว่างการประกอบขั้นสุดท้าย เพื่อให้ได้ความสูงตามข้อกำหนดของการออกแบบและกระบวนการ ในการประกอบทั่วไป นอกจากการให้ความสำคัญกับการอัดขดลวดแรงดันสูงแล้ว ควรให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับการควบคุมการอัดขดลวดแรงดันต่ำด้วย

(2) ดำเนินการทดสอบการลัดวงจรบนหม้อแปลงเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดขึ้นก่อนที่จะเกิดขึ้น ความน่าเชื่อถือในการทำงานของหม้อแปลงขนาดใหญ่ขึ้นอยู่กับโครงสร้างและระดับกระบวนการผลิตเป็นอันดับแรก และประการที่สองขึ้นอยู่กับการทดสอบอุปกรณ์ต่างๆ ในระหว่างการใช้งานเพื่อทำความเข้าใจสภาพการทำงานของอุปกรณ์ได้ทันท่วงที เพื่อทำความเข้าใจเสถียรภาพทางกลของหม้อแปลง สามารถปรับปรุงจุดอ่อนผ่านการทดสอบการลัดวงจรเพื่อให้แน่ใจว่าความแข็งแรงของโครงสร้างหม้อแปลงได้รับการออกแบบด้วยความแน่นอน

(3) ใช้ระบบรีเลย์ป้องกันที่เชื่อถือได้และระบบปิดวงจรอัตโนมัติ อุบัติเหตุไฟฟ้าลัดวงจรในระบบเป็นอุบัติเหตุที่ผู้คนพยายามหลีกเลี่ยงแต่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้อย่างสมบูรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสาย 10KV มีโอกาสสูงที่จะเกิดอุบัติเหตุไฟฟ้าลัดวงจรเนื่องจากการใช้งานผิดวิธี การเข้าของสัตว์เล็ก แรงภายนอก และความรับผิดชอบของผู้ใช้ ดังนั้น สำหรับหม้อแปลงที่เริ่มใช้งานแล้ว ควรติดตั้งแหล่งจ่ายไฟ DC ที่เชื่อถือได้สำหรับระบบป้องกันก่อน และตรวจสอบให้แน่ใจว่าการทำงานของระบบป้องกันถูกต้อง เมื่อพิจารณาร่วมกับสถานการณ์ปัจจุบันที่ความสามารถในการต้านทานไฟฟ้าลัดวงจรภายนอกของหม้อแปลงไม่ดีในระหว่างการใช้งาน ควรพิจารณาปัจจัยที่ไม่เอื้ออำนวยสำหรับการปิดวงจรอัตโนมัติหรือการบังคับใช้งานหลังจากระบบตัดวงจรเนื่องจากไฟฟ้าลัดวงจร มิฉะนั้นบางครั้งอาจทำให้ความเสียหายของหม้อแปลงรุนแรงขึ้นและอาจทำให้สูญเสียความเป็นไปได้ในการซ่อมแซม ในปัจจุบัน หน่วยงานปฏิบัติการบางแห่งได้ยกเลิกการใช้ระบบตัดวงจรซ้ำสำหรับสายส่งไฟฟ้าแรงสูงในระยะใกล้ (เช่น ภายในระยะ 2 กิโลเมตร) หรือสายเคเบิล โดยพิจารณาจากความน่าจะเป็นว่าความผิดพลาดจากการลัดวงจรจะสามารถแก้ไขได้โดยอัตโนมัติในทันที หรือขยายช่วงเวลาการตัดวงจรซ้ำให้เหมาะสม เพื่อลดปัญหาที่เกิดจากความล้มเหลวในการตัดวงจรซ้ำ และลดความเสี่ยงจากการลัดวงจรให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

(4) ดำเนินการทดสอบและวินิจฉัยการเสียรูปของขดลวดหม้อแปลงอย่างสม่ำเสมอ โดยปกติแล้ว หลังจากที่หม้อแปลงได้รับผลกระทบจากกระแสลัดวงจร ขดลวดจะเสียรูปบางส่วน และถึงแม้จะไม่เสียหายทันที ก็อาจก่อให้เกิดปัญหาที่ซ่อนอยู่ร้ายแรงได้ ประการแรก ระยะห่างของฉนวนจะเปลี่ยนแปลงและฉนวนแข็งจะเสียหาย ส่งผลให้เกิดการคายประจุบางส่วน เมื่อเผชิญกับแรงดันเกินจากฟ้าผ่า อาจเกิดการชำรุดระหว่างขดลวดและระหว่างชั้น ส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุฉนวนอย่างกะทันหัน แม้ภายใต้แรงดันใช้งานปกติ อุบัติเหตุฉนวนชำรุดก็อาจเกิดขึ้นได้จากผลกระทบระยะยาวของการคายประจุบางส่วน

ดังนั้น การดำเนินการวินิจฉัยความผิดปกติของขดลวดหม้อแปลงไฟฟ้าอย่างจริงจัง การตรวจจับหม้อแปลงไฟฟ้าที่ชำรุดอย่างทันท่วงที และการตรวจสอบและบำรุงรักษาฝาครอบตามแผน ไม่เพียงแต่จะช่วยประหยัดกำลังคนและทรัพยากรได้มากเท่านั้น แต่ยังมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันอุบัติเหตุจากหม้อแปลงไฟฟ้าอีกด้วย

การกระจายตัวของศูนย์และขั้วของฟังก์ชันถ่ายโอน H(jw) (นั่นคือ ลักษณะการตอบสนองความถี่) มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับส่วนประกอบและวิธีการเชื่อมต่อในเครือข่ายสองพอร์ต ผลการวิจัยเชิงทดลองจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าขดลวดหม้อแปลงมักมีจุดเรโซแนนซ์มากขึ้นในช่วงความถี่ 10kHz ถึง 1MHz เมื่อความถี่ต่ำกว่า 10kHz ค่าเหนี่ยวนำของขดลวดจะมีบทบาทสำคัญ จุดเรโซแนนซ์มักจะน้อยลง และมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของค่าความจุแบบกระจายน้อยลง เมื่อความถี่เกิน 1MHz ค่าเหนี่ยวนำของขดลวดจะถูกแทนที่ด้วยค่าความจุแบบกระจาย และจุดเรโซแนนซ์ก็จะลดลงตามไปด้วย มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของค่าเหนี่ยวนำน้อยลง และเมื่อความถี่เพิ่มขึ้น ค่าความจุแฝงของวงจรทดสอบ (สายนำ) ก็จะมีผลกระทบอย่างมากต่อผลการทดสอบด้วย

เนื่องจากเครื่องทดสอบการเสียรูปของขดลวดหม้อแปลงมีราคาแพงและต้องการบุคลากรที่มีคุณภาพสูง จึงไม่สะดวกต่อการใช้งานอย่างแพร่หลายในกระบวนการผลิตและการปฏิบัติงาน ดังนั้น ในการใช้งานจริง วิธีการตรวจสอบว่าขดลวดเสียรูปหรือไม่โดยพิจารณาจากการเปลี่ยนแปลงของค่าความจุของขดลวดหม้อแปลง จึงสามารถใช้เป็นวิธีเสริมที่มีประโยชน์สำหรับวิธีการตอบสนองความถี่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่วิธีการตอบสนองความถี่ไม่สามารถใช้งานได้ การตรวจสอบสถานะการทำงานของขดลวดหม้อแปลงสามารถทำได้ทันท่วงทีโดยการเปรียบเทียบค่าความจุที่วัดได้สะสมทั้งในแนวนอนและแนวตั้ง เพื่อลดโอกาสการเกิดอุบัติเหตุและรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยและเสถียรของระบบไฟฟ้า

(5) เสริมสร้างการตรวจสอบในการก่อสร้างและการดำเนินงานและการบำรุงรักษาในสถานที่ และใช้ระบบป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรที่เชื่อถือได้ เมื่อติดตั้งหม้อแปลงในสถานที่ การก่อสร้างต้องดำเนินการอย่างเคร่งครัดตามคำแนะนำและข้อกำหนดของผู้ผลิต ต้องควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวด และต้องใช้มาตรการที่เหมาะสมเพื่อกำจัดอันตรายที่ซ่อนอยู่ที่พบ บุคลากรด้านการดำเนินงานและการบำรุงรักษาควรเสริมสร้างการตรวจสอบ การบำรุงรักษา และการจัดการการรับประกันของหม้อแปลงเพื่อให้แน่ใจว่าหม้อแปลงอยู่ในสภาพการทำงานที่ดี และใช้มาตรการที่เหมาะสมเพื่อลดโอกาสการเกิดไฟฟ้าลัดวงจรที่ทางออกและบริเวณใกล้เคียง เพื่อหลีกเลี่ยงไฟฟ้าลัดวงจรของระบบให้มากที่สุด สำหรับหม้อแปลงที่เริ่มใช้งานแล้ว ควรติดตั้งระบบ DC ที่เชื่อถือได้สำหรับระบบป้องกันก่อน เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของการป้องกันถูกต้อง เทคโนโลยีการทดสอบวิธีการตอบสนองความถี่จะวัดสภาพของหม้อแปลงหลังจากได้รับผลกระทบจากการตัดวงจรไฟฟ้าลัดวงจร และตรวจสอบฝาครอบตามผลการทดสอบ ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงการเกิดอุบัติเหตุร้ายแรงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ความสามารถของหม้อแปลงไฟฟ้าในการทนต่อกระแสลัดวงจรต่างๆ นั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้างและการผลิตของหม้อแปลงเป็นหลัก และมีความสัมพันธ์อย่างมากกับการบริหารจัดการ การใช้งาน และระดับเทคโนโลยีการก่อสร้าง อุบัติเหตุลัดวงจรของหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อการทำงานของระบบส่งไฟฟ้า เพื่อหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุดังกล่าว ควรใช้มาตรการควบคุมที่มีประสิทธิภาพจากหลายด้านเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยและเสถียรของหม้อแปลงไฟฟ้าและระบบส่งไฟฟ้า