วิศวกรรมการป้องกันระบบไฟฟ้า

หลักการทำงานของ Auto-Reclosing Relay

  Auto-Reclosing Relay หรือ Autoreclosure (79) ถูกใช้เพื่อทำหน้าที่ตรวจสอบความพร้อมของระบบไฟฟ้าก่อนให้ Close Signal ไปยังเซอร์กิตเบรกเกอร์ โดย Auto-Reclosing Relay จะเริ่มทำงานโดยได้รับสัญญาณกระตุ้น (Initiate) จากรีเลย์ป้องกันวงจรสายส่งไฟฟ้า (Line Protection Relay) ซึ่งสามารถตรวจพบฟอลต์และสั่งให้ Trip เซอร์กิตเบรกเกอร์ (Line Breaker)

  เงื่อนไขในการสับต่อวงจรไฟฟ้ากลับแบบอัตโนมัติที่จะประสบความสำเร็จมีหลายประการ คือ Flashover Arcs ในจุดที่เกิดฟอลต์ควรจะต้องหายไปแล้ว โมเลกุลอากาศรอบๆ จุดที่เกิดอาร์กซึ่งได้แตกตัวกลายเป็นไอออนได้สลายตัวไป (De-Ionization) ก๊าซ SF6 (หรือฉนวนไฟฟ้าแบบอื่นๆ ) ใน Breaker Interrupter กลับสู่สภาพฉนวนและพร้อมสำหรับการดับอาร์กครั้งใหม่ มีพลังงานสะสมในกลไกการทำงานของเซอร์กิตเบรกเกอร์เพียงสำหรับ Trip-Reclose-Trip รวมทั้งแรงดันไฟฟ้า (Recovery Voltage) ที่ตกคร่อมเซอร์กิตเบรกเกอร์กลับสู่สภาวะปรกติอีกครั้ง ซึ่งทั้งหมดที่กล่าวมานี้จะต้องใช้เวลาช่วงหนึ่งโดยเราจะเรียกว่า Dead Time หรือ Open Time ทั้งนี้ ถ้าเรากำหนดค่า Dead Time ให้กับ Autorecloser น้อยเกินไป การสับต่อวงจรกลับก็อาจจะไม่ประสบความสำเร็จ แต่ถ้าค่า Dead Time ที่เรากำหนดให้ Autorecloser มากเกินไปก็จะทำให้การขนานระบบไฟฟ้ายากมากขึ้น เนื่องมาจากปัญหาของ Power Swing และ Voltage Phase Displacement ที่มากขึ้น

  สำหรับวงจรสายส่งไฟฟ้าที่มีเซอร์กิตเบรกเกอร์อยู่เพียงหน่วยเดียวในแต่ละปลายของวงจร ถ้าเซอร์กิตเบรกเกอร์ทังสองข้างของวงจรสายส่งไฟฟ้าสามารถสับปลดวงจรออกได้พร้อม ๆ กัน (Simultaneous Tripping) จะทำให้ระบบไฟฟ้าและเซอร์กิตเบรกเกอร์ปรับตัวคืนสู่สภาวะปรกติ และพร้อมที่จะทำงานได้อีกครั้งภายในเวลาอันสั้น แต่ถ้าเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ปลายหนึ่งของวงจรสายส่งไฟฟ้าเกิดทำงานได้ช้ากว่า (รีเลย์ป้องกันนั้นอาจจะทำงานแบบหน่วงเวลา) จะทำให้อาร์กในจุดที่เกิด Flashover อยู่ได้ยาวนานมากขึ้น ดังนั้นการกำหนดค่า Dead Time ของ Autoreclosers ทั้งสองด้านของวงจรสายส่งไฟฟ้าจึงจะต้องมากขึ้นไปอีก มิฉะนั้นการสับต่อวงจรกลับแบบอัตโนมัติจะไม่ประสบความสำเร็จ ซึ่งจะทำให้ระบบป้องกันตรวจพบฟอลต์เดิมอีกครั้งและจะให้สัญญาณ Trip เวอร์กิตเบรกเกอร์ทั้งสองแบบถาวร เพื่อรอการตรวจสอบบำรุงรักษา

  เมื่อเกิดฟอลต์ในวงจรสายส่งไฟฟ้าแรงสูง สิ่งที่ผู้ดูแลระบบส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าต้องการมากที่สุดคือ การนำวงจรสายส่งส่วนที่ได้ถูกปลดออกไปกลับเข้ามาใช้งานได้อีกครั้งโดยเร็วที่สุด โดยไม่ทำให้เกิดปัญหาต่อเนื่องกับระบบสายส่งอื่น ๆ ซึ่งการสับต่อวงจรสายไฟส่งกลับเข้าระบบนั้น จะทำได้สำเร็จหรือไม่ก็ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบป้องกันให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง และการออกแบบลำดับขั้นตอนการงานของ Autoreclosing Relays ทั้งสองด้านของวงจรสายส่งไฟฟ้าให้มีการประสานงานกันอย่างเหมาะสมอีกด้วย

  ลำดับการทำงานของระบบป้องกันเมื่อเกิดฟอลต์บนสายส่งไฟฟ้าและการสับต่อวงจรกลับแบบอัตโนมัติ สามารถพิจารณาโดยเริ่มจาก Distance Relay ตรวจพบฟอลต์ในวงจรสายส่งไฟฟ้าและใช้เวลาในการประมวลผล (Operating Time) ช่วงหนึ่ง จากนั้นจะส่งสัญญาณให้ Trip เซอร์กิตเบรกเกอร์และเมื่อกระแสไฟฟ้าป้อนเข้าสู่ Trip Coil ของเซอร์กิตเบรกเกอร์กลไกการสับปลดวงจรก็จะเริ่มทำงานซึ่งขณะที่ Contact ของเบรกเกอร์กำลังเปิดออก จะเกิด Arc ขึ้นใน Interrupting Chamber และจะถูกทำให้ดับหายไปภายในเวลาช่วงหนึ่ง(Arcing Time) โดยเวลานับตั้งแต่เซอร์กิตเบรกเกอร์รับสัญญาณ Trip และทำการเปิดวงจร จนกระทั่งสามารถดับอาร์กที่ Contact ได้สำเร็จ จะเรียกกว่า “Circuit Breaker’s Operating Time”

  เมื่อเซอร์กิตเบรกเกอร์สามารถปลดวงจรสายส่งออกไปแล้วค่ากระแสลัดวงจรที่  Distance Relay ตรวจพบจะหายไปและรีเลย์จะ Reset ฟังก์ชั่นการตรวจพบฟอลต์และทำให้ Output Contact ของรีย์เลย์เปลี่ยนสถานะกลับ (Drop-Out) ไปสู่สภาวะเดิม ในเวลาเดียวกับการให้สัญญาณ Trip เซอร์กิตเบกเกอร์นั้น Distance Relay ก็จะให้สัญญาณกระตุ้น (Initiate) ให้ Auto-Reclosing Relay เริ่มทำงานได้ด้วย เพื่อจะทำให้การสับต่อวงจรอีกครั้งโดยอัตโนมัติหลังจากช่วงเวลา Dead Time ของ Auto-Reclosing Relay ได้ผ่านพ้นไปแล้ว ทั้งนี้ค่า Dead Time ดังกล่าว ก็คือเวลาสำหรับรอให้ระบบไฟฟ้ามีความพร้อมที่จะกลับเข้าใช้งานได้อีกครั้งดังต่อไปนี้

·         ลักษณะกลไกการทำงานของเซอร์กิตเบรกเกอร์ (Operating Mechanism) และการดับอาร์กซึ่งจะมีผลต่อเวลาที่เซอร์กิตเบรกเกอร์พร้อมที่จะรับสัญญาณการ Close อีกครั้ง

·         เวลาที่ใช้ในการ Reset หลังจากตรวจพบว่ากระแสลัดวงจรหายไป ของรีเลย์ป้องกัน เช่น Distance Relay Current Differential Relay หรือ Overcurrent  Relay เป็นต้น ถ้าค่า Dead Time ของ  Reclosing Relay ได้ผ่านพ้นไปแล้วขณะที่รีเลย์ป้องกันยังไม่ Reset หรือ Drop-out จะทำให้เกิดการ Trip วงจรช้าในทันทีหลังจากสับต่อวงจรสายส่งกลับเข้าระบบ

·         เนื่องจากค่า Dead Time คือระยะเวลาที่ปล่อยให้ไอออนในจุดที่เกิดฟอลต์จะสลายตัวไป และเราได้ทราบมาแล้วว่า การปลดวงจรเพียงเฟสที่เกิดฟอลต์นั้น จะทำให้อาร์กอยู่ได้นานมากขึ้นเพราะมี Capacitive Cooupling Currents จากเฟสที่ยังจ่ายไฟฟ้าอยู่ดังนั้น สำหรับ High-Speed Auto-Reclosing นั้น ค่า Dead Time สำหรับ Singe-Pole Tripping Scheme ควรจะมีค่ามากกว่า Three-Pole Tripping Scheme

ในกรณีที่เกิดการลัดวงจรแบบชั่วแวบเดียว อากาศที่เกิดการแตกตัว (Ionized Air) เนื่องจากการอาร์กในจุดที่เกิดฟอลต์จะค่อย ๆ สลายไป (De-Ionization) ได้เองภายในเวลาเพียงชั่วขณะหนึ่ง ซึ่งจะนานมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ ลักษณะของการเกิดฟอลต์ระดับแรงดันไฟฟ้า และสภาพอากาศ ณ จุดที่เกิดฟอลต์ เป็นต้น ถ้า Dead Time มีค่าน้อยสั้นเกินไป อาจทำให้เกิดการลัดวงจรซ้ำขึ้นได้อีก เพราะอากาศยังมีการแตกตัวเป็นไอออนอยู่รอบ ๆ สายส่งไฟฟ้า ทั้งนี้ เราอาจจะกำหนดให้ค่า Dead Time สำหรับ Three-Pole Reclosing Function มีค่าน้อยกว่าค่า Dead Time สำหรับ Single-Pole Reclosing Function ได้ เนื่องจากไม่มีผลของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำจากเฟสที่ไม่ได้ถูก

About these ads
ข้อความนี้ถูกเขียนใน Uncategorized คั่นหน้า ลิงก์ถาวร

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s