หม้อแปลงไฟฟ้า: มกราคม 2018

หม้อแปลงไฟฟ้า (Transformer)

เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เปลี่ยนระดับแรงดันให้สูงขึ้นหรือต่ำลงตามต้องการ ภายในประกอบด้วยขดลวด 2 ชุดคือ ขดลวดปฐมภูมิ (Primary winding) และ ขดลวดทุติยภูมิ (Secondary winding) แต่สำหรับหม้อแปลงกำลัง (Power Transformer) ขนาดใหญ่บางตัวอาจมีขดลวดที่สามเพิ่มขึ้นคือขด Tertiary winding ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าขด Primary และ Secondary และแรงดันที่แปลงออกมาจะมีค่าต่ำกว่าขด Secondary

ชนิดของหม้อแปลง
1. หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง (Power Transformer)
2. หม้อแปลงจำหน่าย (Distribution Transformer)
3. หม้อแปลงสำหรับเครื่องมือวัด (Instrument Transformer)
4. หม้อแปลงสำหรับความถี่สูง (High frequency Transformer)

สำหรับหม้อแปลงจำหน่ายที่ใช้งานทั่วไปของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคแบ่งออกเป็น 2 ระบบคือ
1. ระบบ 1 เฟส 3 สาย มีใช้งาน 4 ขนาดคือ 10 KVA , 20 KVA , 30 KVA , 50 KVA
2. ระบบ 3 เฟส 4 สาย มีหลายขนาดได้แก่ 30, 50, 100, 160, 250, 315, 400, 500, 1000, 1250, 1500, 2500 KVA.

หม้อแปลงที่ติดตั้งเพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าทั่วไปของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคกำหนดให้ใช้ได้ตั้งแต่ขนาด 10 KVA. 1 เฟส จนถึง 250 KVA. 3 เฟส (ยกเว้น 30 KVA. 3 เฟส) นอกเหนือจากนี้เป็นหม้อแปลงที่ติดตั้งให้ผู้ใช้ไฟเฉพาะราย

อุปกรณ์ประกอบหม้อแปลง

ฟิวส์ (Fuse) ทำหน้าที่ป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าหรือระบบ จากภาวะกระแสเกินพิกัด (over current) หรือลัดวงจร (short circuit) มีทั้งฟิวส์แรงสูงติดตั้งทางด้าน Primary และฟิวส์แรงต่ำติดตั้งทางด้าน Secondary

ฟิวส์แรงสูง (Dropout Fuse)

ฟิวส์แรงต่ำ

ล่อฟ้า (Lightning Arrester) ทำหน้าที่ป้องกันอุปกรณ์หรือระบบและสายส่งมิให้ได้รับความเสียหายจากภาวะแรงดันเกิน (over voltage) ที่เกิดจากฟ้าผ่าหรือการปลดสับสวิตซ์

ล่อฟ้าแรงสูง (HV. Arrester)

ล่อฟ้าแรงต่ำ (LV. Arrester)

              อาร์คซิ่งฮอร์น (Arcing Horn) เป็นอุปกรณ์ป้องกันหม้อแปลงมิให้ชำรุดเสียหายจากภาวะแรงดันเกินที่เกิดจากฟ้าผ่า สำหรับระยะ air gap ของ arcing horn ที่บุชชิ่งแรงสูงของหม้อแปลงตามมาตรฐานของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคกำหนดดังนี้
     ระบบ 11 KV. ระยะห่าง 8.6 เซนติเมตร
     ระบบ 22 KV. ระยะห่าง 15.5 เซนติเมตร
     ระบบ 33 KV. ระยะห่าง 22.0 เซนติเมตร

            น้ำมันหม้อแปลง มีหน้าที่ 2 ประการคือ
                     1 เป็นฉนวนไฟฟ้า โดยป้องกันกระแสไฟฟ้ากระโดดจากจุดหนึ่งไปยังจุดหนึ่ง ถ้าเทียบกับอากาศแล้ว น้ำมันหม้อแปลงจะทนแรงดันได้สูงกว่าหลายเท่า ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับคุณภาพของน้ำมันหม้อแปลงนั้น ดังนั้นถ้าเราจุ่มตัวนำลงในน้ำมัน ก็จะสามารถวางไว้ใกล้กันได้โดยไม่ลัดวงจร
                     2 ระบายความร้อน โดยที่น้ำมันเป็นของเหลวจึงสามารถเคลื่อนตัวมาถ่ายเทความร้อนให้แก่อากาศรอบๆ หม้อแปลงได้ดี, ทำให้ขดลวดและแกนเหล็กของหม้อแปลงระบายความร้อนได้ , ทำให้ฉนวนที่พันหุ้มขดลวดทนต่อความร้อนสูงได้ และทำให้ฉนวนไม่ร้อนจัดเกินไปช่วยยืดอายุการใช้งานของหม้อแปลงให้นานขึ้น

           ซิลิก้าเจล (Silica gel) มีลักษณะเป็นเม็ดเล็กๆ สีฟ้าหรือน้ำเงินบรรจุอยู่ในกระเปาะข้างถังอะไหล่น้ำมันหม้อแปลง ทำหน้าที่ช่วยดูดความชื้นในหม้อแปลง ถ้าเสื่อมคุณภาพจะกลายเป็นสีชมพู

การบาลานซ์โหลดหม้อแปลง

            การบาลานซ์โหลด เป็นการเฉลี่ยโหลดแต่ละเฟสให้มีค่าเท่ากันหรือใกล้เคียงกัน ซึ่งทำให้กระแสในแต่ละเฟสใกล้เคียงกันด้วย ถ้าหากโหลดไม่สมดุล จะเกิดผลเสียต่อระบบดังนี้
                1. เกิดความสูญเสียและแรงดันปลายสายตกมาก
                2. Voltage Regulation ไม่ดี กล่าวคือแรงดันไฟฟ้าในแต่ละเฟสไม่เท่ากัน
                3. ความสามารถในการจ่ายโหลดของหม้อแปลงลดลง

ข้อกำหนด
1. หม้อแปลงทั่วไป การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค ยอมให้จ่ายโหลดได้ไม่เกิน 80 % ของกระแสพิกัดหม้อแปลง
2. การบาลานซ์เฟสหม้อแปลง ไม่ควรแตกต่างกันเกิน 20 % ของแอมป์เฉลี่ย

การบาลานซ์โหลดของหม้อแปลง 1 เฟส 3 สาย

จากรูป เป็นหม้อแปลง 1 เฟส 3 สาย 460/230 V. สมมุติมีพิกัด 30 KVA. จ่ายโหลดรวม 95 แอมป์ ถ้าเฟส A จ่ายโหลด 45 A เฟส B จ่ายโหลด 50 A จะถือว่าหม้อแปลงลูกนี้จ่ายโหลดบาลานซ์หรือไม่

วิธีทำ
     หม้อแปลง 30 KVA ,230 V. กระแสเต็มพิกัดคือ 30 KVA/230 = 130 A.
     คิด 80 % ของพิกัดหม้อแปลง = 0.8 x 130 = 104 A.
     ดังนั้นเฟส A และ B ควรจ่ายโหลดไม่เกินเฟสละ = 104/2 = 52 A.

     จากการที่หม้อแปลงจ่ายโหลดรวม 95 A. ดังนั้นกระแสเฉลี่ยของแต่ละเฟส = 95/2 = 47.5 A.
     กระแสแต่ละเฟสต้องต่างกันไม่เกิน 20 % ของแอมป์เฉลี่ย = 0.2 x 47.5 = 9.5 A.
     แต่เนื่องจากเฟส A จ่ายโหลด 45 A. และเฟส B จ่ายโหลด 50 A. จึงต่างกัน = 50 - 45 = 5 A.
     พบว่ากระแสของเฟสทั้งสองต่างกันไม่เกิน 9.5 A. จึงถือว่าหม้อแปลงลูกนี้จ่ายโหลดได้สมดุล

การบาลานซ์โหลดของหม้อแปลง 3 เฟส 4 สาย

จากรูป เป็นหม้อแปลง 3 เฟส ขนาด 50 KVA. 400/230 V. จ่ายโหลดรวม 50 แอมป์ โดยแต่ละเฟสจ่ายกระแสดังรูป จะถือว่าหม้อแปลงลูกนี้จ่ายโหลดบาลานซ์หรือไม่
วิธีทำ
     หม้อแปลง 50 KVA ,400/230 V. กระแสเต็มพิกัดคือ 50 KVA/(1.732 x 230) = 72 A.
     คิด 80 % ของพิกัดหม้อแปลง = 0.8 x 72 = 57 A.
     ดังนั้นแต่ละเฟส ควรจ่ายโหลดไม่เกิน = 57 A.
     จากการที่หม้อแปลงจ่ายโหลดรวม 50 A.
     กระแสแต่ละเฟสต้องต่างกันไม่เกิน 20 % ของแอมป์เฉลี่ย = 0.2 x 50 = 10 A.

     แต่เนื่องจากเฟส A จ่ายโหลด 70 A. ซึ่งเกิน 80 % ของแอมป์เฉลี่ย
     เฟส B จ่ายโหลด 50 A. ยังไม่ถึง 80 % ของแอมป์เฉลี่ย
     ส่วนเฟส C จ่ายโหลดเพียง 30 A. ซึ่งต่างกับเฟสอื่นเกิน 10 A.
     จึงถือว่าหม้อแปลงลูกนี้จ่ายโหลดไม่สมดุล

            ผลกระทบจากการจ่ายโหลดไม่สมดุลของหม้อแปลง 3 เฟส
                1. จะมีกระแสไหลในสายนิวทรัล ซึ่งจะทำให้แรงดันตกและมีกำลังไฟฟ้าสูญเสียในสายนิวทรัลประสิทธิภาพของระบบจะลดลง
                2. Voltage Regulation ไม่ดี คือเฟสที่มีโหลดต่อในวงจรมากแรงดันจะต่ำ ส่วนเฟสที่มีโหลดต่อน้อยแรงดันจะสูง
                3. ความสามารถในการจ่ายโหลดของระบบลดลง ไม่สามารถจ่ายได้ตามพิกัด เพราะถูกจำกัดด้วยเฟสที่มีโหลดสูงสุด
                4. กรณีที่ระบบไม่สมดุลและสายนิวทรัลขาด จะทำให้โหลดในวงจรต่ออนุกรมกัน และคร่อมอยู่กับแรงดันขนาด 400 โวลท์ แรงดันตกคร่อมโหลดบางตัวอาจสูงกว่าปกติ และอาจชำรุดได้

                หม้อแปลงจำหน่ายทั่วไปจะมีค่า percent impedance ค่อนข้างต่ำคือ 4 - 6 % ด้วยจุดประสงค์เพื่อต้องการให้มี Voltage Regulation ดีคือ ไม่ว่าโหลดของหม้อแปลงจะมีมากหรือน้อยเพียงใด แรงดันของหม้อแปลงก็ไม่เปลี่ยนแปลงมาก ยังมีความสม่ำเสมอของแรงดัน แต่ผลที่ตามมาคือจะทำให้กระแสลัดวงจรค่อนข้างสูงมากจึงต้องป้องกันหม้อแปลง โดยการติดตั้งฟิวส์ทั้งด้านแรงสูงและแรงต่ำ ซึ่งมีหลักการคร่าวๆ ดังนี้
                1. หม้อแปลงแต่ละตัว ต้องมีอุปกรณ์ป้องกันโดยอิสระ
                2. พิกัดฟิวส์แรงสูงของหม้อแปลง ควรมีขนาด 2-3 เท่า ของกระแสเต็มพิกัดหม้อแปลง

วัตถุประสงค์ของการใส่ฟิวส์ คือ ป้องกันการลัดวงจร และการทำงานอย่างสัมพันธ์กัน (Co-ordination) ระหว่างฟิวส์แรงสูงและแรงต่ำ ไม่ใช่ป้องกันการ over load ของหม้อแปลง เพราะฟิวส์จะขาดที่กระแสประมาณ 2 เท่าของพิกัดฟิวส์ โดยต้องการให้ฟิวส์ในระบบแรงต่ำขาดก่อนถ้าหากเกิดการลัดวงจรในระบบแรงต่ำขึ้น

ตัวอย่างการหาขนาดฟิวส์แรงสูงของหม้อแปลง

หม้อแปลงขนาด 50 KVA 3 เฟส 4 สาย 22,000 - 400/230 V. จงหาขนาดฟิวส์แรงสูงที่เหมาะสม
วิธีทำ
คำนวณหากระแสเต็มพิกัดด้านแรงสูง = 50 KVA / (1.732 x 22 KV) = 1.3 A
เลือกใส่ฟิวส์ขนาด 3 A.

มาตรฐานการติดตั้งหม้อแปลงไฟฟ้า

การติดตั้งหม้อแปลงของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคมี 3 แบบคือ
                1. แบบแขวน ใช้สำหรับติดตั้งหม้อแปลง 1 เฟส ขนาดตั้งแต่ 10-160 KVA
                2. แบบนั่งร้าน ใช้สำหรับติดตั้งหม้อแปลง 3 เฟส ขนาดตั้งแต่ 50-250 KVA (กฟภ) และตั้งแต่ 50 - 500 KVA (เฉพาะราย) ที่มีน้ำหนักไม่เกิน 3000 กิโลกรัม
                3. แบบตั้งพื้น ใช้สำหรับติดตั้งหม้อแปลง 3 เฟส ขนาดตั้งแต่ 315-2,000 KVA

การตรวจสภาพทั่วไปของหม้อแปลง
1. ตรวจสอบการติดตั้งให้ถูกต้องตามมาตรฐาน
2. ตรวจสอบล่อฟ้าแรงสูง, dropout, ฟิวส์สวิตซ์แรงต่ำ ให้อยู่ในสภาพครบถ้วนและขนาดถูกต้องตามพิกัด
3. ตรวจดูที่ดูดความชื้นโดยสังเกตที่สีของ silica gel ถ้าเป็นสีชมพูแสดงว่าเสื่อทสภาพ ต้องเปลี่ยนใหม่
4. ตรวจสอบหัวต่อที่บุชชิ่งหม้อแปลงไม่ให้หลวมเพื่อกันการอาร์ก
5. ตรวจซีลของหม้อแปลงทั้งหมด เพื่อป้องกันน้ำมันหม้อแปลงไหลซึมออกมา
6. ตรวจดูระดับน้ำมันที่ถังอะหลั่ย
7. ตรวจสอบกราวด์ต่างๆ ของหม้อแปลงและระบบป้องกัน ให้อยู่ในสภาพเรียบร้อยถูกต้องตาม

มาตรฐาน
8. ตรวจสอบขนาดสายแรงต่ำและจำนวนสายที่ออกจากบุชชิ่งแรงต่ำถึงฟิวส์แรงต่ำ
9. ตรวจสอบคานนั่งร้านหม้อแปลง
10. ตรวจสอบความต้านทานของสายดินและล่อฟ้าแรงสูงให้อยู่ในพิกัดไม่เกิน 5 โอห์ม

การปลดไฟฟ้าออกจากหม้อแปลง

1. ควรใช้ไม้ชักฟิวส์ปลด dropout fuse เท่านั้น ไม่ควรใช้ไม้ชนิดอื่นแทนและไม้ชักฟิวส์ต้องอยู่ในสภาพดีไม่เปียกชื้น และต้องใส่ถุงมือยางและถุงมือหนังทุกครั้ง
2. ยืนอยู่ในที่มั่นคงมิให้เสียการทรงตัว ขณะที่ยกไม้ชักฟิวส์หรือไม้ชักฟิวส์โน้มลงขณะชักออก
3. การปลดแรงสูงออก ควรชักด้วยความเร็วพอประมาณ เพื่อลดการอาร์กที่เกิดขึ้น อันเป็นเหตุให้หน้าสัมผัสชำรุด และให้ชักเฟสที่อยู่ห่างจากเสาก่อน
4. กรณีอุปกรณ์ป้องกันด้านแรงต่ำของหม้อแปลงใช้คัทเอาท์แรงต่ำแบบฟิวส์ธรรมดา ให้ปลดแรงสูงก่อนแล้วจึงปลดแรงต่ำ เพราะการอาร์กขณะชักที่แรงต่ำจะเป็นอันตรายแก่ผู้ชักมากกว่าแรงสูง เนื่องจากผู้ปฏิบัติอยู่ใกล้อุปกรณ์แรงต่ำมาก
5. กรณีอุปกรณ์ป้องกันด้านแรงต่ำของหม้อแปลงใช้ LT switch แบบการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค ให้ปลดด้านแรงต่ำก่อน
6. ทำกราวด์และช็อตแรงต่ำระบบจำหน่าย เพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าจ่ายย้อนกลับจากผู้ใช้ไฟ

การสับไฟฟ้าเข้าหม้อแปลง

1. ปลดสายช็อตและกราวด์ที่ทำไว้ในระบบจำหน่าย
2. กรณีอุปกรณ์ป้องกันด้านแรงต่ำของหม้อแปลงใช้คัทเอาท์แรงต่ำแบบฟิวส์ธรรมดาให้สับสวิตซ์คัทเอาท์แรงต่ำก่อนสับแรงสูง
3. กรณีอุปกรณ์ป้องกันด้านแรงต่ำของหม้อแปลงใช้ LT switch แบบการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค ให้สับสวิตซ์แรงต่ำหลังสับแรงสูง
4. การสับจ่ายแรงสูง-แรงต่ำ ต้องทำด้วยความระมัดระวัง เที่ยงตรงและรวดเร็วให้ได้ในครั้งเดียวเพื่อมิให้เกิดอาร์กมาก และให้สับจ่ายเฟสที่อยู่ใกล้เสาก่อน

การขึ้นปฏิบัติงานบนนั่งร้านหม้อแปลง

1. ต้องระวังการจ่ายย้อนทางของกระแสจากด้านแรงต่ำ ดังนั้นเมื่อปลดสวิตซ์ด้านแรงสูง-แรงต่ำแล้ว ต้องต่อลงดินด้านแรงต่ำด้วย เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีกระแสไหลย้อนได้อีก
2. ต้องไม่สัมผัสตัวถังหม้อแปลง หรือยืนบนหม้อแปลงขณะปฏิบัติงานใกล้แนวสายที่ยังมีกระแสไฟฟ้า
3. ระวังน้ำมันหม้อแปลงที่อาจรั่วซึมบนนั่งร้านและทำให้ลื่นขณะปฏิบัติงาน

การป้องกันความดันที่เกิดขึ้นภายในตัวถัง

1.อุปกรณ์ปล่อยความดัน

ที่ทำหน้าที่ลดความดันภายในตัวถังหม้อแปลงที่มีสาเหตุมาจากการขยายตัวของน้ำมันและจากการเกิดฟอลต์ภายในที่ทำให้เกิดความดันสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยที่ความเร็วของวาล์วปล่อยความดันจะขึ้นกับค่าการเซตติ้งแรงสปริง ในกรณีที่ใช้วาล์วปล่อยความดันเพียงอย่างเดียวจะใช้กับหม้อแปลงในระบบจำหน่ายแรงต่ำที่ติดตั้งตามเสาไฟฟ้า ส่วนหม้อแปลงที่ติดตั้งในสถานีย่อยจะใช้วาล์วปล่อยความดันร่วมกับหน้าสัมผัสของสัญญาณเตือนทางไฟฟ้า

ข้อดีคือเป็นการป้องกันตัวถังหม้อแปลงไม่ให้เสียหายจากการเพิ่มขึ้นของความดัน

เนื่องจากการขยายตัวของน้ำมันในขณะที่หม้อแปลงจ่ายโหลดสูงๆ และจากการลัดวงจรภายในที่ทำให้เกิดก๊าซและเพิ่มความดันภายในตัวถัง

ข้อเสียคือถ้าเกิดการลัดวงจรที่รุนแรงซึงค่ากระแสลัดวงจรมีค่าสูงมากๆ เกินกว่าค่ากระแสลัดวงจรสามเฟส การระบายความดันออกนอกตัวถังอาจจะไม่เพียงพอต่อความดันที่เกิดขึ้นภายในตัวถัง ถึงแม้ว่าวาล์วปล่อยความดันสามารถเปิดได้รวดเร็วก็ตามอาจจะเกิดปฏิกิริยาที่ก่อให้เกิดการระเบิดได้

2.รีเลย์ความดัน

ใช้กับหม้อแปลงฉนวนน้ำมันแต่ถ้าเป็นหม้อแปลงที่มีถังคอนเซอร์เวเตอร์รีเลย์ความดันทันทีทันใดจะไม่ใช้เพราะว่าใช้บุคโฮลซ์รีเลย์ทำงานแทนได้

แบ่งออกเป็นสองชนิดคือ

-รีเลย์ความดันก๊าซ ติดตั้งด้านบนของตัวถังเหนือระดับน้ำมัน

-รีเลย์ความดันน้ำมัน ติดตั้งด้านล่างของตัวถังหม้อแปลง

ข้อดีของรีเลย์ทั้งสองคือสามารถตรวจจับฟอลต์บางประเภทที่รีเลย์วัดค่าผลต่างและรีเลย์กระแสเกินตรวจจับไม่ได้เช่น ฟอลต์ระหว่างขดลวด ซึ่งรีเลย์วัดค่าผลต่างและรีเลย์กระแสเกินจะตรวจจับได้ ในกรณีที่เกิดฟอลต์ภายนอกตัวถังหรือฟอลต์ภายในตัวถังที่ลัดวงจรลงดิน

ข้อเสียของรีเลย์ความดันทันทีทันใดคืออาจจะทำงานผิดพลาดในพื้นที่ๆ มีแผ่นดินไหว

ดังนั้นหน้าสัมผัสทางความดันไฟฟ้า จึงใช้เป็นสัญญาณเตือนมากกว่าเป็นการทริปหม้อแปลง

3.บุคโฮลซ์รีเลย์

ใช้กับหม้อแปลงฉนวนน้ำมันที่มีถังคอนเซอร์เวเตอร์ โดยการทำงานของบุคโฮลซ์รีเลย์แบ่งออกเป็นสามลักษณะ ได้แก่

3.1การป้องกันการสะสมของก๊าซในตัวถังหม้อแปลง ในกรณีที่เกิดการลัดวงจรระหว่างขดลวดที่มีค่ากระแสลัดวงจรต่ำหรือเกิดการดิสชาร์จบางส่วน ทำให้เกิดก๊าซภายในฉนวนน้ำมัน ซึ่งก๊าซนี้จะลอยตัวสู่ด้านบนและไปสะสมที่ตัวบุคโฮลซ์รีเลย์และเมื่อเกิดขึ้นหลายครั้งปริมาณก๊าซที่สะสมมีมากจนทำให้ลูกลอยด้านบนภายในตัวบุคโฮลซ์รีเลย์เลื่อนต่ำลงไปกดแผ่นหน้าสัมผัสและส่งสัญญาณเตือนไปยังห้องควบคุม

3.2การป้องกันความดันสูงทันทีทันใด ในกรณีที่เกิดการลัดวงจรภายในตัวถังหม้อแปลงอย่างรุนแรงทำให้เกิดการอาร์คและทำให้ความดันของน้ำมันสูงขึ้นอย่างรวดเร็วและพุ่งขึ้นสูงถังคอนเซอเวเอตร์ ซึ่งน้ำมันที่มีความดันสูงจะต้องไหลผ่านตัวบุคโฮลซ์รีเลย์ไปชนแผ่นหน้าสัมผัสและกดลูกลอยด้านล่าง และส่งสัญญาณทริปไปยังห้องควบคุมเพื่อสั่งปลดเซอร์กิตเบรกเกอร์ทำให้หม้อแปลงออกจากระบบไฟฟ้า

3.3การป้องกันตัวถังหม้อแปลงรั่ว ในกรณีที่เกิดการรั่วของตัวถังหม้อแปลงนั้นซึ่งปกติระดับน้ำมันจะสูงเกินตัวถังหลักของหม้อแปลงโดยระดับน้ำมันสูงสุดจะอยู่ในถังคอนเซอเวเตอร์และตัวบุคโฮลซ์ติดตั้งระหว่างตัวถังทั้งสอง เมื่อเกิดการรั่วที่ตัวถังหลักระดับน้ำมันลดต่ำลงทำให้ลูกลอยด้านล่างเคลื่อนที่ต่ำลงและส่งสัญญาณทริปไปยังห้องควบคุมเพื่อสั่งปลดเซอร์กิตเบรคเกอร์ทำให้หม้อแปลงออกจากระบบไฟฟ้า

4.อุปกรณ์ระบายความดันและวัดความดัน

อุปกรณ์นี้ช่วยรักษาระดับความดันของหม้อแปลงใช้กับหม้อแปลงแบบระบบปิดที่ไม่ใช้แบบคอนเซอร์เวเตอร์ และใช้กับหม้อแปลงตั้งแต่ขนาด 2500 kVA ขึ้นไป เพื่อป้องกันการเพิ่มอย่างช้าๆ ของความดันทั้งความดันบวกและความดันลบ โดยจะมีใบมีดไว้เจาะแผ่นระบายความดัน เพื่อให้อากาศจากภายนอกเข้ามาในตัวถังเมื่อความดันเป็นลบเกินค่าที่กำหนดไว้ และใบมีดจะเจาะระบายความดันภายในออกสู่อากาศภายนอกเมื่อความดันเป็นบวกเกินค่าที่กำหนดไว้

ข้อดีคือสามารถป้องกันการเสียรูปทรงของตัวถังนอกจากนี้ตัววัดความดันสามารถส่งสัญญาณ Alarm และ Trip

ข้อเสียคือเมื่อใบมีดกรีดแผ่นไดอะแฟรมแล้วอากาศภายนอกจะสัมผัสฉนวนเหลวภายในตัวถังทำให้ฉนวนเหลวจะเสื่อมสภาพเร็วขึ้น

5.ตัวตรวจจับก๊าซ

ทำหน้าที่ตรวจจับความผิดปกติหรือความเสียหายของถุงยางในถังคอนเซอร์เวเตอร์ เมื่อเกิดถุงยางมีรอยรั่วอากาศภายในถุงยางจะเข้าไปปนกับน้ำมันในถังคอนเซอร์เวเตอร์และลอยตัวขึ้นสู่ด้านบนไปสะสมในตัวตรวจจับก๊าซ หลังจากนั้นจะส่งสัญญาณไปยังแผงควบคุม เมื่อผู้ปฏิบัติงานรับทราบแล้วก็จะทำการซ่อมถุงยาง

การป้องกันอุณหภูมิภายในหม้อแปลง

1.อุปกรณ์วัดอุณหภูมิขดลวดและน้ำมันด้านบนของหม้อแปลงฉนวนน้ำมัน

องศา อุปกรณ์ที่ใช้วัดอุณหภูมิขดลวดคือ เทอร์โมคัปเปิ้ลที่จุ่มในบ่อวัดโดยที่บ่อวัดนี้จะแช่ที่ด้านบนของตัวถังหม้อแปลงซึ่งเป็นบริเวณที่น้ำมันลอยตัวขึ้นสู่ด้านบนและตัวเทอร์โมคัปเปิ้ลนี้จะต่อสายสัญญาณไปยังตัวเทอร์โมมิเตอร์ และรับสัญญาณจากหม้อแปลงกระแสมายังตัวแปลงสัญญาณและส่งไปยังตัวเทอร์โมมิเตอร์วัดอุณหภูมิแสดงออกมาเป็นตัวเลข ส่วนการวัดอุณหภูมิของด้านบนจะใช้สัญญาณจากเทอร์โมคัปเปิ้ลที่จุ่มในบ่อวัดเพียงอันเดียว

2.อุปกรณ์วัดอุณหภูมิขดลวดหม้อแปลงแบบแห้ง

ในการวัดค่าอุณหภูมิของขดลวดจะใช้ตัว RTD ติดตั้งที่บริเวณขดลวดด้านแรงต่ำและบริเวณอื่นๆ หลายจุดเพื่อวัดค่าอุณหภูมิสูงสุดเฉพาะจุดและอุณหภูมิเฉลี่ย จากนั้นจะส่งสัญญาณไปที่รีเลย์วัดความร้อน หรือตัวแสดงอุณหภูมิ

การป้องกันทางไฟฟ้า

1.กับดักเสิร์จ

ในการป้องกันหม้อแปลงตั้งแต่ขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่จะมีกับดักเสิร์จเป็นอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าและเสิร์จต่างๆที่ทำให้เกิดสภาวะแรงดันเกินชั่วครู่ หม้อแปลงขาดเล็กที่ใช้ในเชิงพาณิชและโรงงานอุตสาหกรรมรวมถึงหม้อแปลงในระบบจำหน่ายแรงต่ำจะติดตั้งกับดักเสิร์จด้านแรงสูง ส่วนหม้อแปลงที่ใช้ในสถานีไฟฟ้าและในระบบส่งจะติดตั้งกับดักเสิร์จทั้งทางดานแรงดันสูงและแรงดันต่ำ

ในการพิจารณาว่าจะติดตั้งกับดักเสิร์จทางด้านใดบ้างนั้นเราจะพิจารณาว่าขั้วต่อสายของหม้อแปลงต่อเข้ากับสายตัวนำเคเบิ้ลหรือไม่ การที่ต่อร่วมกับอุปกรณ์อื่นๆผ่านสายเคเบิ้นที่เปิดโล้งจะทำให้มีโอกาศที่จะได้รับผลกระทบจากฟ้าผ่าในกรณีที่ตัวหม้อแปลงและอุปกรณ์ที่ต่อกับหม้อแปลงอยู่ภายในอาคารอาจจะไม่จำเป็นที่จะต้องติดตั้งกับดักเสิร์จ

กับดักเสิร์จจะต้องมีการดิสชาร์จที่เพียงพอในกรณีที่มีเสิร์จต่างๆเกิดขึ้นและไหลเข้าสู่หม้อแปลง โดยจะต้องลดระดับแรงดันเสิร์จให้ต่ำกว่าระดับฉนวนของหม้อแปลงซึ่งเป็นการช่วยยืดอายุการใช้งานของฉนวนหม้อแปลง

2.ฟิวส์

ในการป้องกันหม้อแปลงขนาดเล็กเราจะใช้ฟิวส์ป้องกันกระแสเกิน กรณีหม้อแปลงในระบบจำหน่ายแรงต่ำที่ติดตั้งตามเสาไฟฟ้าจะใช้ฟิวส์ป้องกันเพียงอย่างเดียว กรณีหม้อแปลงอาคารพาณิชและโรงงานขนาดเล็กที่มีระดับแรงงานต่ำจะใช้ฟิวส์ทำงานร่วมกับเซอร์กิตเบรกเกอร์ โดยทั้งสองกรณีจะใช้ฟิวส์ติดตั้งทางด้านแรงดันสูง วัตถุประสงค์หลักเพื่อป้องกันการเกิดฟอลต์มากกว่าที่จะใช้ป้องกันสภาวะโหลดเกินของหม้อแปลง

ข้อดีของการใช้ฟิวส์คือประหยัดไม่ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟเหมือนรีเลย์และสามารถป้องกันฟอลต์ที่เกิดขึ้นกับหม้อแปลงทั้งทางด้านแรงสูงและแรงต่ำ

ข้อเสียคือไม่สามารถป้องกันฟอลต์ที่เกิดขึ้นภายในหม้อแปลง และมีกระแสฟอลต์ปริมาณน้อยนอกจากนี้ฟิวส์ทำหน้าที่หลักคือการป้องกันการเกิดฟอลต์เพียงอย่างเดียวจึงไม่สามารถป้องกันสภาวะโหลดเกิน และเนื่องจากฟิวส์เป็นการป้องกันแยกอิสระแต่ละเฟส ทำให้เมื่อเกิดฟิวส์ขาดเพียงหนึ่งเฟสจะทำให้มีผลกระทบต่อโหลดสามเฟส

3.รีเลย์กระแสเกิน

รีเลย์ชนิดนี้จะทำงานเมื่อมีกระแสไหลเกินพิกัด ในระบบที่ต้องการป้องกัน รีเลย์ชนิดนี้นิยมใช้กันมากในการป้องกัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หม้อแปลง สายส่ง บัสบาร์ ทั้งในระบบสายส่งและระบบจำหน่าย ตลอดจนใช้ป้องกัน กระแสไหลเกินกับมอเตอร์ในโรงงานอุตสาหกรรมทั่วๆไป

3.1รีเลย์กระแสเกินชนิดทำงานทันทีทันใด (Instantaneous over current relay)

เป็นรีเลย์ที่ทำงานทันทีทันใดเมื่อมีกระแสไหลเกินค่าพิกอัพ (Pick up) ของรีเลย์ โครงสร้างที่ใช้จะเป็นแบบดึงดูดอาร์เมเจอร์ (Attractive) หรือแบบโรเตอร์หมุนหรือแบบสเตติกก็ได้

โดยปกติรีเลย์ชนิดนี้มักใช้งานร่วมกับรีเลย์กระแสเกินชนิดอื่นๆ เช่นการทำงานร่วมกับรีเลย์แบบดิฟฟินิตไทม์ (Difinite time) การตั้งค่ากระแสพิกอัพสามารถทำได้โดยการปรับช่องว่างระหว่างแกนเหล็กกับอาร์เมเจอร์

รูป แสดงรีเลย์กระแสเกินชนิดทำงานทันทีทันใด

3.2รีเลย์กระแสเกินแบบดิฟฟินิตไทม์ (Definite time over current relay)

รีเลย์กระแสเกินแบบนี้จะมีช่วงเวลาทำงานคงที่ไม่ว่ากระแสจะไกลเกินค่าที่ตั้งไว้มากหรือน้อยเพียงใดก็ตาม ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสกับเวลาอาจแทนด้วยสมการ I0 t = k

กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและเวลาของรีเลย์กระแสเกินชนิดดิฟฟินิตไทม์

รีเลย์แบบดิฟฟินิตไทม์ (Difinite time) นี้ ส่วนใหญ่จะใช้ทำงานร่วมกับหน่วยเวลา (Timer unit) โดยใช้หน้าสัมผัสของรีเลย์ไปต่อเวลาให้วงจรหน่วงเวลา (Timer unit) ทำงาน

รูป แสดงรีเลย์กระแสเกินชนิดดิฟฟินิตไทม์

3.3รีเลย์กระแสเกินชนิดเวลาผกผันกับกระแส (Inverse time over current relay)

รีเลย์แบบนี้ช่วงเวลาการทำงานของรีเลย์จะเป็นสัดส่วนกลับกับค่ากระแส ความสัมพันธ์ระหว่างเวลากับกระแสอาจแทนได้ด้วยสมการ I0 t = k รีเลย์ที่ใช้นี้อาจจะเป็นชิดเหนี่ยวนำหรือคอลย์หมุนหรือสแตติกก็ได้ แต่ที่นิยมใช้มากที่สุดคือ รีเลย์ชนิดเหนี่ยวนำ

ปัจจุบันได้มีการออกแบบรีเลย์กระแสเกินชนิดเวลาผกผันกับกระแสอย่างมาก (Very inverse time over current relay) โดยมีความสัมพันธ์ระหว่างเวลากับกระแสที่แทนได้ด้วยสมการ I2 t = k เพื่อให้รีเลย์ทำงานได้เร็วขึ้นและมีแบบสเตติกรีเลย์ที่มีการออกแบบให้มีลักษณะเวลากับกระแสเป็นแบบผกผันกับกระแสเป็นพิเศษ (Extremely inverse)

ซึ่งแทนได้ด้วยสมการ In t โดยที่ n > 2 แบบนี้เหมาะกับการใช้งานสัมพันธ์กับฟิวส์แรงสูงได้ดี

กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและเวลาของรีเลย์กระแสเกินชนิดผกผันกับกระแส

3.4รีเลย์แบบเวลาผกผันชนิดดิฟฟินิตมินิมัมไทม์ (Inverse Definite Minimum Time)

รีเลย์ชนิดนี้มีชื่อย่อเป็น IDMT รีเลย์แบบนี้มีลักษณะการทำงานของเวลากับกระแสเป็นแบบผสมระหว่างรีเลย์ชนิดผกผันกับกระแส (Inverse time) กับรีเลย์ชนิดดิฟฟินิตไทม์ (Definite time)

กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและเวลาของรีเลย์กระแสเกินชนิดไอดีเอ็มที (IDMT)

การปรับตั้งเวลาและกระแสของรีเลย์กระแสเกินชนิดเวลาผกผันกับกระแสแบบไม่มีทิศ

รูปแสดงลักษณะแท็ปของรีเลย์ที่ใช้ในการตั้งปรับค่าปลั๊กเซทติ้งกับไทม์เซทติ้ง

การปรับให้รีเลย์ทำงานสามารถปรับได้ทั้งกระแสและเวลาโดยควรจะรู้คำจำกัดความต่อไปนี้

1.การปรับกระแสนั้นเราสามารถทำได้โดยการเลือกแท็ปต่างๆ การเปลี่ยนแท็ปนี้เราจะปรับที่ตัวคูณปลั๊กเซทติ้งซึ่งมีแท็ป อยู่ทั้งหมด 7 แท็ป ด้วยกันสำหรับรีเลย์กระแสเกินแท็ปแต่ละชั้นจะต่างกัน 25% โดยเริมต้นจาก 50-200% คือ 50%, 75%, 100%, 125%, 150%, 175%, 200%

2.ปลั๊กเซทติ้ง (Plug setting) มีค่าเป็นร้อยละของค่ากระแสเกินที่กำหนด ซึ่งจะเป็นค่าของกระแสที่ไหลในรีเลย์ที่ทำให้รีเลย์เริ่มทำงาน รีเลย์กระแสเกินที่ใช้โดยทั่วไปมีค่าพิกัดของกระแสเป็น 1 A และ 5 A

ตัวอย่างสำหรับรีเลย์ที่มีพิกัดของกระแสเท่ากับ 5A มีตัวคูณปลั๊กเซทติ้ง 150% หมายความว่าเคอเร้นเซทติ้ง หรือ กระแสที่ทำให้รีเลย์เริ่มทำงานมีค่าเป็น 1.5 x 5 = 7.5A เพราะฉะนั้นรีเลย์ที่มีค่าพิกัดของกระแส 1A และ 5A จะมีแท็ปต่างๆ ดังนี้คือ 0.5A, 0.75A, 1.0A, 1.25A, 1.75A, 2.00A และ 2.5A, 3.75A, 5.0A, 6.25A, 7.5A, 8.75A, 10A ตามลำดับ

3.ตัวคูณปลั๊กเซทติ้ง (Plug Setting multiplier) ใช้ตัวย่อเป็น PSM ซึ่งหมายถึงตัวคูณของเคอรเร้นเซทติ้ง (Current setting) เช่น กำหนดว่าเคอเร้นเซทติ้งเป็น 7.5A ถ้าค่า PSM มีค่าเท่ากับ4 หมายความว่ากระแสที่ไหลผ่านรีเลย์ จะมีค่าเป็น 4 x 7.5=30A

4.ตัวคูณไทม์เซทติ้ง (Time setting multipier) ใช้ตัวย่อเป็น TSM การปรับตั้งเวลาสามารถปรับได้โดยปรับที่จามหมุน โดยจานหมุนจะพาหน้าสัมผัสเคลื่อนที่ไปตัวหน้าสัมผัสนี้อาจจะหมุนไปสัมผัสกับหน้าสัมผัสที่อยู่กับที่ จานหมุนนี้จะหมุนไปเป็นมุมเท่ากับค่าที่ตั้งไว้ ค่ามุมนี้อาจตั้งให้มีค่าตั้งแต่ 0-360 องศา การหมุนนี้เท่ากับเป็นการตั้งระยะที่หน้าสัมผัสจะต้องเคลื่อนที่ไปพบหน้าสัมผัสที่อยู่กับที่ ดังนั้นเราจึงสามารถตั้งค่าตัวคูณไทม์เซทติ้ง (TSM) ได้ตามที่ต้องการ ค่า TSM นี้ของรีเลย์ทั่วๆไปนั้น สามารถตั้งไว้ที่ค่าระหว่าง 0 ถึง 1 (สำหรับรีเลย์ของ GEC) และตั้งค่าได้ระหว่าง 0 ถึง 10 หรือ 0-100% (สำหรับรีเลย์ของ BBC) ทำการทดสอบความสัมพันธ์ระหว่างกระแสกับเวลานั้นสามารถนำมาพล็อตเป็นกราฟได้ดังรูป

กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างเวลากับจำนวนเท่ากระแสปลั๊กเซทติ้ง (Plug setting)

จากกราฟนี้ใช้สำหรับหาว่าที่กระแสมากเป็น n เท่าของค่าที่ตั้งไว้รีเลย์จะใช้เวลานานเท่าไร จึงจะต่อหน้าสัมผัสเช่นเราตั้งไทม์เซทติ้งไว้ที่ 0.4 และกระแสมากเป็น 3 เท่าของค่าปลั๊กเซทติ้ง โดยตัง้ปลั๊กเซทติ้งไว้ที่ 3 รีเลย์จะใช้เวลาเพียง 2.5 วินาทีเท่านั้น

5.โอเวอร์เทรเวล (Over travel) คือลักษณะที่จานหมุนเกินเลยไปด้วยแรงเฉื่อยทั้งที่ไปดับแล้ว

ตัวอย่าง รีเลย์กระแสเกินแบบ IDMT ชนิดเวลาแปรผกผันกับกระแสแบบดิฟฟินิตมินิมัมไทม์ (Inverse Definition Minimum time) มีค่าเคอเร้นเซทติ้ง (Current setting) เท่ากับ 150% และตัวคูณเวลาเท่ากับ 1.0 รีเลย์ต่ออยู่กับ ซีที 500 / 5A ให้คำนวณช่วงเวลากับกระแสของรีเลย์แสดงไว้ในรูป

กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างเวลากับ PSM

วิธีทำ

กระแสฟอลต์ทางด้านทุติยภูมิของซีที คือ 6000 x (5 / 500) = 60A

PSM = (กระแสที่ไหลในรีเลย์ / เคอเร้นเซทติ้ง)

= (60) / (1.5 x 5) = 8

จากรูป ที่ PSM = 8 ได้เวลาเท่ากับ 3.15 วินาที

ช่วงเวลาการทำงานของรีเลย์ = 3.15 x 1.0 = 3.15 วินาที

4.รีเลย์ผลต่าง

รีเลย์แบบนี้จะทำงานตามผลต่างของค่าไฟฟ้าสองค่าหรือมากกว่าและค่าผลต่างนั้นมากกว่าที่เราตั้งรีเลย์ไว้ วงจรการต่อรีเลย์กระแสต่าง (Differential relay) มีมากมายหลายแบบ สำหรับรีเลย์กระแสเกินที่กล่าวมาแล้วสามารถนำไปต่อเป็นวงจรรีเลย์กระแสต่าง (Differential relay) ได้การทำงานของรีเลย์กระแสต่าง (Differential relay) จะเป็นดังนี้

รีเลย์กระแสต่างแบบเปอร์เซ็นเตจไบแอส (Percentage bias Differential relay) เมื่อเกิดฟอลต์นอกเขตป้องกันรีเลย์กระแสต่าง (Differential ralay)

รูปแสดงฟอลต์เกิดขึ้นนอกเขตป้องกันของรีเลย์กระแสต่าง (Differential relay)

ซึ่งจุดฟอลต์นี้จะอยู่นอกรีเลย์กระแสต่าง (Differential relay) เมื่อซีที ทั้งสองมีอัตราส่วนเท่ากัน กระแสที่ไหลทางด้านทุติยภูมิของซีที จะมีทิศทางตามลูกศรตามรูป ทำให้ผลรวมของกระแสที่ไหลผ่านคอลย์ทำงาน (Operating coil) เป็นศูนย์ รีเลย์จึงไม่ทำงาน

รูปแสดงฟอลต์ที่เกิดขึ้นในเขตป้องกันของรีเลย์กระแสต่าง

เมื่อเกิดฟอลต์ในเขตป้องกันกระแสจะไหลมายังจุดฟอลต์ทั้งสองด้านผ่านซีทีของแต่ละตัวทำให้ขนาดของกระแสที่ขดทุติยภูมิของซีทีทั้งสองตัวไม่เท่ากันจึงทำให้เกิดผลรวมของกระแสที่ไหลผ่านคอลย์ทำงาน (Operating coil) ไม่เป็นศูนย์ กระแสอันนี้จะทำให้รีเลย์ทำงานได้

รูปแสดงการนำรีเลย์ชนิดอื่นมาต่อเป็นรีเลย์แบบรีเลย์กระแสต่าง (Differential relay)

จากรูป เป็นการนำเอารีเลย์ชนิดอื่นมาต่อเป็นรีเลย์กระแสต่าง (Diffrentiel relay) ซึ่งในรูปจะไม่มีคอลย์ต้านการทำงาน (Restaining coil) มีแต่คอลย์ทำงานเท่านั้น สำหรับรีเลย์กระแสต่าง (Differential relay) จะมีกระแสที่ไหลผ่านคอลย์ทำงาน (Operating coil) เป็น (I1 – I2) และกระแสที่ไหลผ่านคอลย์ต้านการทำงาน (Restainning coil) เป็น (I1 + I2) / 2

รีเลย์ที่มีคอลย์ต้านการทำงานนี้เรียกว่า รีเลย์กระแสต่างแบบเปอร์เซ็นเตจ (Percentage-Differential relay) หรือรีเลย์กระแสต่างแบบไบแอส (Biased Differential relay) จะมีโครงสร้างแบบคานกระดก สำหรับคุณลักษณะของรีเลย์กระแสต่าง (Differential relay) แสดงในรูป

สมการของรีเลย์จะเป็น (I1 – I2) = S (I1 + I2)

รูปแสดงคุณลักษณะของรีเลย์กระแสต่าง (Differential relay)

รีเลย์กระแสต่าง (Differential relay) มีหลายบริษัทที่ผลิตจำหน่าย สำหรับของบริษัทNegrollve and company จะสร้างโดยมีชื่อเป็น Duo bias high speed Differential transformer ซึ่งมีวงจรดังรูป

รูปแสดงรีเลย์กระแสต่าง (Differential relay)

แบบ Duo bias high speed Differential transformer

การทำงานของรีเลย์ในรูป ในสภาวะการทำงานปกติไม่เกิดฟอลต์ที่ไบแอสของหม้อแปลงจะมีกระแสเฉพาะ (I1+I2) ซึ่งทำหน้าที่เป็นกระแสต้าน (Restrain current IR) เนื่องจากว่าด้านทุติยภูมิของไปแอสของหม้อแปลงจะถูกกรองกระแส (Rectifier) แล้วเอาไปไบแอสให้กับหม้อแปลง

ซึ่งจะทำให้ B–H Curve ของทรานสดักเตอร์ (Transducer) อยู่ในช่วงอิ่มตัว (Saturation) คือ มีการเปลี่ยนแปลงเส้นแรงแม่เหล็กน้อยมาก ทำให้แรงดันที่ต่อไปยังรีเลย์มีค่าต่ำรีเลย์จึงไม่ทำงาน แต่เมื่อเกิดฟอลย์ตัวไบแอสของหม้อแปลงจะมีกระแสไหลเป็น (I1 – I2) / 2 ซึ่งเราจะเรียกกระแสทำงาน (Operating current = I) ซึ่งกระแสตัวนี้จะไปเลื่อนให้กระแส B–H Curve ลงมาอยู่ในย่านเส้นตรง (Linear) คือเกิดการเปลี่ยนแปลงของเส้นแรงแม่เหล็กมากขึ้น ทำให้เกิดแรงดันที่ต่อไปยังรีเลย์มีค่ามากจึงทำให้รีเลย์ทำงาน สำหรับฮาร์มอนิกส์ (Harmonics bias unit) จะทำหน้าที่เป็นตัวต้านการทำงาน (Restrain) เมื่อเกิดทรานเซียนต์เนื่องจากการเปลี่ยนแท็ปของหม้อแปลงซึ่งจะทำให้ฮาร์มอนิกส์ที่ 2 ผ่านเข้าคอลย์ต้านการทำงานไม่ให้รีเลย์ทำงาน

รูปแสดง B-H curve และการไบอัส แอมแปร์-รอบ ให้กับทราสดักเตอร์

ประเภทของรีเลย์ผลต่างที่ใช้ป้องกันหม้อแปลง

4.1รีเลย์ผลต่างแบบไม่มีการไบเอส เป็นรีเลย์ประเภทที่ง่ายที่สุดและเป็นรีเลย์ที่ใช้หม้อแปลงสองขดลวด ใช้หม้อแปลงกระแสวัดกระแสด้านแรงดันสูงและแรงดันต่ำ โดยอาศัยหลักการคือใช้กระแสผลต่างทั้งสองด้านสั่งให้รีเลย์ทำงาน ตัวรีเลย์ที่นำมาใช้จะเป็นรีเลย์กระแสเกินแบบธรรมดาไม่มีเปอร์เซ็นต์ความชัน ดังนั้นเมื่อมีกระแสฟอลต์ปริมาณสูงไหลผ่านจะทำให้หม้อแปลงกระแสอิ่มตัวส่งผลให้กระแสที่ไหลเข้ารีเลย์เกิดผลต่างมากขึ้นทำให้รีเลย์ทำงานผิดพลาด

4.2รีเลย์ผลต่างแบบเปอร์เซนต์ไบเอส ออกแบบให้มีขดลวดไบเอสหรือขดลวดต้านเพื่อรักษาเสถียรภาพในการทำงานของรีเลย์ รีเลย์แบบนี้จะมีเปอร์เซนต์ความชันดังนั้นเมื่อเกิดกระแสฟอลต์ไหลผ่านปริมาณสูงหม้อแปลงกระแสจะอิ่มตัวทำให้กระแสที่ไหลเข้ารีเลย์เกิดผลต่างมากขึ้นและรีเลย์จะทำงานไม่ผิดพลาด สิ่งที่สำคัญคือต้องเลือกเปอร์เซนต์ความชันที่สูงกว่ากระแสผลต่างที่เกิดจากการอิ่มตังของหม้อแปลงกระแส

4.3รีเลย์ผลต่างแบบเปอร์เซนต์ไบเอสที่มีการต้านฮาร์โมนิก รีเลย์ประเภทนี้มีขดขวดไบเอสเหมือนกับรีเลยืประเภทที่สอง แต่จะเป็นรีเลย์แบบสแตติกและรีเลย์แบบดิจิตอล ส่วนรีเลย์อิเล็กโทรเมคคานิกไม่เหมาะสมเนื่องจากฟังก์ชันการต้านฮาโมนิกจะต้องใช้วงจรอิเล็กโทรนิกในการตรวจจับฮาโมนิกที่เกิดจากกระแสพุ่งเข้า

4.4รีเลย์ผลต่างแบบอิมพีแดนซ์สูง นิยมใช้ป้องกันกระแสเกินลงดินแบบจำกัดบริเวณ การวัดผลต่างแบบอิมพีแดนซ์สูงนี้จะเป็นการวัดกระแสผลต่างระหว่างกระแสตกค้างที่ด้านเฟสกับกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทาน และจะติดตั้งตัวต้านทานเสถียรภาพต่ออนุกรมกับรีเลย์เพื่อป้องกันการทำงานที่ผิดพลาดเนื่องจากกรณีเกิดฟอลต์ลงดินอย่างรุนแรงภายในเขตป้องกันที่ทำให้หม้อแปลงกระแสอิ่มตัวหรือเกิดจากฟอลต์ภายนอกเขตป้องกันที่ทำให้หม้อแปลงกระแสที่เฟสอิ่มตัว

การป้องกันหม้อแปลงระเบิดและเกิดไฟไหม้

นำมาใช้กับหม้อแปลงฉนวนน้ำมันซึ่งช่วยป้องกันและลดความเสียหายของชิ้นส่วนหลัก เช่น แกนเหล็ก ขดลวด หรือตัวถังของหม้อแปลงเป็นต้น

1.สาเหตุของการระเบิดและเกิดไฟไหม้

สาเหตุเป็นผลสืบเนื่องมาจากการเบรกดาวน์ของฉนวนน้ำมันภายในตัวถังหม้อแปลงซึ่งอาจจะเกิดจากภาวะโหลดเกิน แรงดันเสิร์จที่เกิดจากฟ้าผ่าหรือเกิดจาสวิทช์ชิ่ง และความเสื่อมสภาพของฉนวน เมื่อน้ำมันในหม้อแปลงร้อนจัดน้ำมันหม้อแปลงจะเดือดและแตกตัวเป็นก๊าซที่ติดไฟประเภท ไฮโดรเจน บีเทน อาซิทีลีน พร้อมกับมีแรงดันภายในตัวถังหม้อแปลง เมื่อแรงดันสูงขึ้นอย่างรวดเร็วแล้วทำให้หม้อแปลงระเบิดและจะเกิดไฟไหม้ตามมาโดยสามารถสรุปขั้นตอนการระเบิดได้ดังนี้

1.เกิดการลัดวงจรภายในหม้อแปลง

2.อุณหภูมิของฉนวนน้ำมันภายในหม้อแปลงสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว

3.น้ำมันภายในตัวถังร้อนจัดทำให้ฉนวนน้ำมันแตกตัวเกิดเป็นก๊าซที่ติดไฟ

4.เกิดความดันสูงขึ้นภายในตัวถังอย่างรวดเร็ว

5.เกิดการระเบิด

2.ชุดอุปกรณ์ระบบป้องกันการระเบิดและเกิดไฟไหม้

ชุดอุปกรณ์ระบบป้องกันนี้สามารถป้องกันการระเบิดของหม้อแปลงโดยที่จะยุติขบวนการระเบิดที่ขั้นตอนอุณหภูมิของฉนวนน้ำมันภายในหม้อแปลงสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว

2.1ชุดลดระดับความดัน ประกอบด้วยส่วนที่สำคัญได้แก่ แผ่นรับแรงกระแทกทำหน้าที่ปล่อยความดันที่สูงเกิน และท่อลดความดันของฉนวนน้ำมัน เมื่อเกิดความดันสูงในหม้อแปลงแผ่นรับแรงกระแทกจะแตกและน้ำมันที่มีความดันสูงจะไหลเข้าสู่ท่อลดความดัน

2.2ชุดกำจัดก๊าซ อุปกรณ์ชุดนี้ช่วยรักษาสภาพแวดล้อมภายในหม้อแปลงโดยการฉีดไนโตรเจนเข้าที่ด้านล่างของตัวถังหม้อแปลงและฉีดไนโตรเจนเข้าที่ถังของตัวเปลี่ยนแท็ป โดยที่จะฉีดไนโตรเจนหลังจากได้รับสัญญาณจากชุดลดระดับความดัน ปริมาณไนโตรเจนขึ้นอยู่กับขนาดของหม้อแปลง

2.3ชุดแยกน้ำมันออกจากก๊าซ อุปกรณ์ชุดนี้จะประกอบด้วยถังแยกน้ำมันออกจากก๊าซหรืออาจจะเป็นแบบบ่อพักขึ้นอยู่กับทำเลที่ตั้ง โดยการทำงานของชุดนี้จะแยกก๊าซออกจากน้ำมันและก๊าซนี้จะถูกแยกและระบายออกทางท่อระบาย

2.4วาลว์ปิดถังคอนเซอร์เวเตอร์ วาลว์นี้ทำหน้าที่ป้องกันน้ำมันที่อยู่ในถังคอนเซอร์เวเตอร์ไหลลงมาที่ตัวถังหลักของหม้อแปลง

2.5แผงควบคุม ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของระบบป้องกันการระเบิดโดยจะติดตั้งอยู่ในห้องควบคุม

3.สรุปการทำงานของระบบป้องกันหม้อแปลงระเบิดและเกิดไฟไหม้

3.1การป้องกันการระเบิด เมื่อระดับความดันสูงถึงจุดวิกฤต ชุดลดระดับความดันจะทำงานและส่งสัญญาณไปยังแผงควบคุมและชุดกำจัดก๊าซจะทำงาน

3.2การดับไฟ การฉีดไนโตรเจนเหลวเข้าภายในหม้อแปลงเพื่อดับไฟใช้เป็นการป้องกันสำรองต่อจากการป้องกันการระเบิดในกรณีที่เกิดไฟลุกไหม้ โดยที่ตัวจับไฟจะส่งสัญญาณไปยังแผงควบคุมรวมทั้งสัญญาณจากอุปกรณ์ป้องกันหลักอื่นๆด้วย

โดยสรุปเป็นขั้นตอนได้ดังนี้

-เมื่อเกิดความดันภายในตัวถังหม้อแปลงสูงขึ้นผิดปกติชุดลดระดับความดันทำงาน แผ่นรับแรงกระแทกจะแตกทำให้น้ำมันที่มีความดันสูงไหลผ่านเข้าสู่ท่อลดความดัน น้ำมันและก๊าซไหลลงสู่ถังแยกน้ำมันกับก๊าซหรือลงบ่อรองรับ

-วาลว์ปิดถังคอนเซอร์เวเตอร์ทำงานอยู่ในตำแหน่งปิดวาลว์ อากาศจากภายนอกไม่สามารถสัมผัสน้ำมันและก๊าซได้เนื่องจากวาลว์ป้องกันอากาศเข้าอยู่ในตำแหน่งปิด

-เมื่อชุดลดความดันทำงานจะส่งสัญญาณไปยังแผงควบคุมรวมทั้งสัญญาณจากอุปกรณ์ป้องกันอื่นๆ เช่น บุคโฮลซ์รีเลย์ รีเลย์กระแสเกิน รีเลย์วัดค่าผลต่าง และสั่งให้ฉีดไนโตรเจนเข้าในตัวถังหม้อแปลง

-เมื่อไนโตรเจนไหลเข้าสู่ภายในตัวถังแล้ว วาลว์ป้องกันอากศเข้าจะเปิดออกก๊าซจะไหลออกทางท่อที่อยู่นอกอาคารหรืออยู่ไกลจากหม้อแปลง

-ไนโตรเจนจะปกคลุมในถังหม้อแปลงและดับไฟที่อยู่ในท่อระบายภายนอกอาคาร

ก๊าซที่ระเบิดและก๊าซที่ลุกไหม้เป็นเปลวไฟจะระบายออกทางท่อระบายภายนอกอาคาร

วันจันทร์ที่ 29 มกราคม พ.ศ. 2561