อะไรทำให้สถานีไฟฟ้าย่อยทนต่อการผันผวนของแรงดันไฟฟ้า

การออกแบบสถานีไฟฟ้าย่อยที่ทนทานเพื่อการส่งจ่ายไฟฟ้าอย่างมั่นคง

เข้าใจการผันผวนของไฟฟ้าในเครือข่ายกริด

เครือข่ายกริดประสบกับการผันผวนของไฟฟ้าเป็นหลักเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงโหลดอย่างฉับพลัน แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ไม่สามารถคาดการณ์ได้ และกิจกรรมการสลับวงจรตลอดทั้งระบบ ความไม่มั่นคงดังกล่าวส่งผลให้เกิดปัญหา เช่น การตกของแรงดัน การพุ่งของแรงดัน และปัญหาความถี่ ซึ่งในท้ายที่สุดจะส่งผลกระทบต่อคุณภาพไฟฟ้าโดยรวม โดยเฉพาะในเมืองใหญ่ที่มีปัญหากับการเปลี่ยนแปลงของโหลดอย่างมาก บางครั้งอาจสูงกว่า 30 เปอร์เซ็นต์ในช่วงเวลาเร่งด่วน สถานีไฟฟ้าย่อยจำเป็นต้องรักษาระดับแรงดันให้มีเสถียรภาพภายในช่วงประมาณบวกหรือลบ 5 เปอร์เซ็นต์ ตามข้อมูลล่าสุดจากรายงาน Grid Stability Report 2023 เพื่อให้การจ่ายไฟฟ้ามีความต่อเนื่อง การออกแบบสถานีไฟฟ้าย่อยสมัยใหม่ควรประกอบด้วยชิ้นส่วนโครงสร้างพื้นฐานที่แข็งแกร่ง ควบคู่ไปกับระบบตรวจสอบสภาพแบบเรียลไทม์ เพื่อให้สามารถปรับตัวได้อย่างรวดเร็วเมื่อเผชิญกับความผิดปกติเหล่านี้

พารามิเตอร์การออกแบบไฟฟ้าที่สำคัญในการจัดวางผังสถานีไฟฟ้าย่อย

ปัจจัยหลักในการออกแบบระบบไฟฟ้ามีผลอย่างมากต่อความสามารถของสถานีไฟฟ้าย่อยในการรับมือกับแรงดันไฟฟ้ากระชากที่ไม่สามารถคาดการณ์ได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่เรารู้กันดีว่าเกิดขึ้นเป็นครั้งคราว เมื่อพูดถึงการติดตั้งบัสบาร์ ทางเลือกหลักๆ มีอยู่สามแบบ ได้แก่ แบบเดี่ยว แบบคู่ หรือแบบเบรกเกอร์แอนด์ฮาล์ฟ (breaker-and-a-half) แต่ละทางเลือกจะมีผลต่อความน่าเชื่อถือของระบบเมื่อเกิดความผิดปกติ และระดับความสำรองที่จำเป็นเพื่อความปลอดภัย วิศวกรจะทำการวิเคราะห์ระดับความผิดพลาดโดยใช้ซอฟต์แวร์ เช่น ETAP หรือ DigSILENT ก่อนที่จะเลือกสวิตช์เกียร์ที่สามารถตัดกระแสไฟฟ้าได้ในช่วงที่กำหนด โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 25 กิโลแอมป์ ถึง 63 กิโลแอมป์ ขึ้นอยู่กับข้อกำหนด นอกจากนี้ การเลือกขนาดที่เหมาะสมของทรานส์ฟอร์มเมอร์วัดกระแส (CTs) และทรานส์ฟอร์มเมอร์วัดแรงดัน (VTs) ก็มีความสำคัญมาก เพราะหากเลือกขนาดไม่เหมาะสม ระบบป้องกันทั้งระบบอาจแสดงค่าผิดพลาด หรือแม้แต่เกิดภาวะอิ่มตัวในช่วงที่เกิดข้อผิดพลาดรุนแรง ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่มีใครต้องการ

กรณีศึกษาสถานีไฟฟ้าย่อยในเมืองสมัยใหม่: การจัดการกับความผันผวนของโหลดสูง

ตัวอย่างเช่น สถานีไฟฟ้าย่อยในเมืองใหญ่แห่งนี้ที่ให้บริการแก่ครัวเรือนประมาณ 50,000 หลังคาเรือน วิธีที่มันจัดการกับความผันผวนของอุปสงค์ด้านไฟฟ้าแสดงให้เห็นถึงสิ่งที่วิศวกรรมอัจฉริยะสามารถทำได้ พวกเขาติดตั้งเครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้าขั้นสูงพร้อมสายส่งไฟสำรอง ซึ่งช่วยลดการหยุดจ่ายไฟที่เกิดจากความผันผวนลงได้เกือบสามในสี่ภายในเวลาเพียงสองปี ระบบจะตรวจสอบภาระไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง และปรับตัวเก็บประจุโดยอัตโนมัติอย่างรวดเร็วพอที่จะจับการเปลี่ยนแปลงแรงดันภายใน 2 รอบคลื่น แม้การใช้งานจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงถึง 40 เปอร์เซ็นต์ในแต่ละวัน ทุกอย่างก็ยังคงเสถียร การพิจารณาการประยุกต์ใช้งานจริงนี้ทำให้เห็นชัดเจนว่าทำไมเมืองต่างๆ จึงต้องการโครงสร้างพื้นฐานที่สามารถคิดและตอบสนองได้อย่างรวดเร็ว เมื่อต้องเผชิญกับผู้คนจำนวนมากที่อาศัยอยู่ใกล้ชิดกันและคาดหวังให้ไฟฟ้าไม่ดับไม่ว่าจะเกิดอะไรขึ้น

การรวมเทคโนโลยีกริดอัจฉริยะเพื่อความมั่นคงแบบปรับตัว

เทคโนโลยีกริดอัจฉริยะล่าสุดทำให้สถานีไฟฟ้าย่อยมีความยืดหยุ่นมากขึ้นอย่างมาก เนื่องจากมีการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องและการควบคุมโดยอัตโนมัติ ระบบขั้นสูงเหล่านี้มาพร้อมกับอุปกรณ์ที่เรียกว่า PMUs ซึ่งสามารถตรวจจับปัญหาได้เกือบในทันทีในระดับมิลลิวินาที รวมถึงทำงานวิเคราะห์เชิงคาดการณ์ต่างๆ ไว้เบื้องหลัง เมื่อเกิดปัญหา อุปกรณ์พิเศษที่รู้จักกันในชื่อ IEDs จะเข้าดำเนินการอย่างรวดเร็วเพื่อแก้ไขปัญหาก่อนที่จะสร้างความเสียหายรุนแรง ตามข้อมูลล่าสุดจาก Smart Grid Index 2023 สถานีไฟฟ้าย่อยที่ใช้ระบบอัตโนมัติประเภทนี้สามารถลดเวลาที่หยุดทำงานจากความผันผวนของกระแสไฟฟ้าได้ประมาณ 45 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ยังจัดการแหล่งพลังงานหมุนเวียนได้ดีขึ้น โดยเพิ่มความสามารถได้ประมาณ 28 เปอร์เซ็นต์ สำหรับบริษัทจำหน่ายไฟฟ้าที่ต้องการสร้างโครงข่ายไฟฟ้าที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น การผสานเทคโนโลยีอัจฉริยะเหล่านี้จึงกลายเป็นสิ่งจำเป็นในการตอบสนองความต้องการของปัจจุบัน

ประเภทข้อผิดพลาดทั่วไปที่นำไปสู่ความผันผวนของกระแสไฟฟ้า

สถานีไฟฟ้าย่อยเผชิญกับปัญหาทางไฟฟ้าหลายประเภทที่ทำให้การจ่ายไฟฟ้าไม่เสถียร ซึ่งรวมถึงสิ่งต่างๆ เช่น วงจรลัดที่ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลไปตามเส้นทางผิดปกติ ข้อผิดพลาดของการต่อพื้นดินที่กระแสไฟฟ้าค้นหาเส้นทางที่ไม่คาดคิดไปยังพื้นดิน และภาระเกินขนาดที่ทำให้ระบบทำงานเกินขีดจำกัด เมื่อเกิดภาระเกินขนาด อุปกรณ์จะร้อนขึ้นอย่างอันตราย และความร้อนนี้จะทำให้วัสดุฉนวนเสื่อมสภาพเร็วกว่าปกติมาก ที่ร้ายแรงที่สุดคือข้อผิดพลาดที่ไม่ได้รับการแก้ไขอย่างรวดเร็วเพียงพอ—โดยทั่วไปภายในไม่กี่พันของวินาที—เนื่องจากจะส่งผลให้ระดับแรงดันไฟฟ้าลดลงอย่างฉับพลัน การเปลี่ยนแปลงความถี่ที่ผิดปกติ และความเสียหายทางกายภาพที่แท้จริงต่อชิ้นส่วนต่างๆ ตามรายงานการดำเนินงานโครงข่ายไฟฟ้าเมื่อปีที่แล้ว ปัญหากระแสเกินมีสัดส่วนเกือบสองในสามของปัญหาทั้งหมดที่พบในสถานีไฟฟ้าย่อย ซึ่งทำให้เป็นอันตรายที่ใหญ่ที่สุดในการรักษาความมั่นคงและเชื่อถือได้ของเครือข่ายไฟฟ้าทั้งหมดของเรา

วิธีที่รีเลย์ป้องกันตรวจจับและแยกข้อผิดพลาดทันที

รีเลย์ป้องกันทำหน้าที่ตรวจสอบสิ่งต่างๆ เช่น การไหลของกระแสไฟฟ้า ระดับแรงดันไฟฟ้า และความถี่ของระบบภายในโครงข่ายไฟฟ้า โดยเปรียบเทียบสิ่งที่ตรวจพบกับค่าลิมิตความปลอดภัยที่ตั้งไว้ล่วงหน้า เพื่อตรวจจับปัญหาแต่เนิ่นๆ รุ่นใหม่ที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์สามารถตรวจจับกิจกรรมผิดปกติได้ภายในเวลาเพียง 30 มิลลิวินาที ซึ่งเร็วกว่ารอบการจ่ายไฟฟ้าแบบ AC หนึ่งรอบเสียอีก เมื่อเกิดความผิดปกติ รีเลย์อัจฉริยะเหล่านี้จะส่งสัญญาณทริปเพื่อตัดเบรกเกอร์วงจร ก่อนที่ความเสียหายจะลุกลาม การตอบสนองอย่างรวดเร็วนี้ช่วยจำกัดขอบเขตความผิดพลาดทางไฟฟ้า และทำให้บริการส่วนใหญ่ยังคงทำงานต่อไปได้โดยไม่หยุดชะงัก การประสานงานแบบเลือกสรร (Selective Coordination) ที่ดีระหว่างอุปกรณ์ป้องกันต่างๆ จะช่วยป้องกันไม่ให้ปัญหาเล็กๆ พัฒนาไปสู่ภาวะไฟฟ้าดับครั้งใหญ่ในเครือข่ายทั้งหมด ตามรายงานวิจัยล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสาร Protection Engineering Journal เมื่อปีที่แล้ว เทคโนโลยีรีเลย์รุ่นใหม่ล่าสุดสามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้ากระชากชั่วคราวกับความล้มเหลวของอุปกรณ์จริงได้อย่างถูกต้องประมาณ 99.7% แล้ว

การประสานงานการดำเนินการเบรกเกอร์วงจรพร้อมการตรวจสอบแบบเรียลไทม์

เมื่ออุปกรณ์ตัดวงจรได้รับสัญญาณจากรีเลย์ มันจะตัดกระแสไฟฟ้าขัดข้องอย่างรวดเร็ว โดยทั่วไปภายในเวลาประมาณ 50 มิลลิวินาที อุปกรณ์เหล่านี้ทำงานร่วมกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ (IEDs) ซึ่งช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถควบคุมอุปกรณ์จากระยะไกล หรือวางแผนการบำรุงรักษาล่วงหน้าก่อนที่ปัญหาจะเกิดขึ้นได้ง่ายขึ้น ระบบโดยรวมทำงานเหมือนเกราะป้องกันหลายชั้น โดยการป้องกันระดับแรกจะเข้ามาทำงานทันทีที่เกิดความผิดปกติ แต่ยังคงมีระบบสำรองพร้อมทำงานอยู่เสมอ ในกรณีที่ระบบหลักไม่สามารถทำงานได้อย่างถูกต้อง ตามรายงานล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน Grid Resilience Report 2024 ระบุว่า โครงข่ายไฟฟ้าที่ใช้วิธีการป้องกันแบบซิงโครไนซ์เหล่านี้ มีความล้มเหลวครั้งใหญ่ที่ลุกลามเป็นห่วงโซ่ลดลงประมาณ 62 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับระบบเก่าที่ยังใช้เทคโนโลยีล้าสมัย ตัวเลขดังกล่าวแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าทำไมการประสานงานของอุปกรณ์ป้องกันทั้งหมดเหล่านี้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความมั่นคงของโครงสร้างพื้นฐานระบบไฟฟ้าของเรา

การจัดการการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าจากโหลดและการใช้พลังงานหมุนเวียน

ปัญหาการผันผวนของแรงดันไฟฟ้ายังคงทวีความรุนแรงขึ้นเรื่อย ๆ เนื่องจากเราต้องรับมือกับความต้องการโหลดที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา และแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ไม่สามารถทำนายได้ โรงงานหลายแห่งประสบกับการเปลี่ยนแปลงแรงดันขึ้นหรือลงถึงร้อยละ 10 เมื่อเข้าสู่ช่วงเวลาที่มีภาระงานหนัก ตามรายงานการวิจัยของ Ponemon เมื่อปีที่แล้ว และยังมีความแปรปรวนเพิ่มเติมจากแผงโซลาร์เซลล์และกังหันลม ซึ่งขึ้นอยู่กับสภาพอากาศที่ธรรมชาติกำหนดในแต่ละวัน การเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงเหล่านี้ทำให้ระบบต่าง ๆ ต้องตอบสนองอย่างรวดเร็ว เพื่อรักษาระดับคุณภาพของกระแสไฟฟ้าให้เหมาะสมกับเครื่องจักรที่ละเอียดอ่อน การควบคุมแรงดันไฟฟ้าให้เหมาะสมจึงไม่ใช่แค่เรื่องสำคัญอีกต่อไป แต่กลับกลายเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งต่อการรักษาเสถียรภาพของโครงข่ายไฟฟ้าในปัจจุบัน ที่มีแหล่งจ่ายไฟมาจากหลายทิศทางพร้อมกัน

ตัวเปลี่ยนขดลวด (Tap Changers) และกลไกการควบคุมแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ

เครื่องเปลี่ยนขั้วไฟฟ้าขณะมีภาระ หรือ OLTCs มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการรักษาความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าในช่วงที่เกิดการผันผวนซึ่งเราทุกคนทราบดีว่าเกิดขึ้นได้ตลอดเวลา อุปกรณ์เหล่านี้จะปรับอัตราส่วนการหมุนของหม้อแปลงโดยยังคงให้กระแสไฟฟ้ายังคงไหลต่อเนื่องได้ โดยปกติจะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ภายในระยะเวลาประมาณครึ่งนาที เมื่อนำมาใช้ร่วมกับเครื่องควบคุมแรงดันอัตโนมัติ ซึ่งทำหน้าที่ตรวจสอบและปรับระดับเอาต์พุตอย่างต่อเนื่อง ระบบโดยรวมจะทำงานร่วมกันเพื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้าอย่างมั่นคงตลอดเวลา ตามข้อมูลจากผู้ผลิตส่วนใหญ่ระบุว่า โมเดล OLTC ในปัจจุบันสามารถใช้งานได้ประมาณ 500,000 รอบก่อนต้องเข้ารับการบำรุงรักษา ทำให้มีความทนทานค่อนข้างสูงแม้ในสภาพการทำงานที่มีปัจจัยความเครียดสูง

สมรรถนะของเครื่องเปลี่ยนขั้วไฟฟ้าขณะมีภาระในสถานีจ่ายไฟฟ้าชนบท

ปัญหาแรงดันไฟฟ้าเป็นสิ่งที่พบได้บ่อยในพื้นที่ชนบท ซึ่งโครงข่ายไฟฟ้าต้องทอดยาวเป็นระยะทางไกล ตัวเลขก็บ่งชี้เช่นกัน: ส่วนใหญ่จะมีการลดลงของแรงดันระหว่าง 8% ถึง 12% นั่นคือเหตุผลที่ OLTC ทำงานได้ดีมากในบริเวณเหล่านี้ อุปกรณ์เหล่านี้สามารถรักษาระดับแรงดันให้มีความเสถียรภายในขอบเขตประมาณ 5% ของค่าที่ควรจะเป็น แม้แต่ในเครือข่ายขนาดใหญ่ที่อาจทอดยาวเกิน 50 กิโลเมตร การทดสอบจริงในสนามยืนยันเรื่องนี้ เมื่อช่างเทคนิคติดตั้งตัวเปลี่ยนขดลวดอย่างถูกต้อง ผู้คนที่อาศัยอยู่ห่างจากสถานีไฟฟ้าย่อยหลักจะได้รับพลังงานไฟฟ้าที่มีคุณภาพดีขึ้น สำหรับชุมชนที่พยายามขยายการเข้าถึงไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ ระบบนี้ทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากในการรับประกันว่าทุกคนจะได้รับบริการอย่างเท่าเทียม โดยไม่ต้องเผชิญกับไฟฟ้าดับบ่อยครั้ง หรือความเสียหายของอุปกรณ์จากกระแสไฟที่ไม่เสถียร

หม้อแปลงดิจิทัลพร้อมระบบควบคุมแบบปรับตัว: เทรนด์ใหม่ที่กำลังมาแรง

หม้อแปลงดิจิทัลกำลังผลักดันขีดจำกัดในสิ่งที่เราทำได้กับการควบคุมแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบัน โดยรวมเอาความสามารถในการตรวจสอบแบบเรียลไทม์เข้ากับระบบอัตโนมัติที่สามารถปรับตัวตามสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป ระบบที่ทันสมัยเหล่านี้จะวิเคราะห์รูปแบบของข้อมูลและเรียนรู้จากข้อมูลเหล่านั้นอย่างต่อเนื่อง ทำให้ระบบสามารถคาดการณ์ความผันผวนของความต้องการพลังงานได้ก่อนที่จะกลายเป็นปัญหา งานวิจัยชี้ให้เห็นว่าเมื่อบริษัทเปลี่ยนมาใช้หม้อแปลงดิจิทัล จะพบว่าจำนวนการละเมิดระดับแรงดันไฟฟ้าลดลงประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับอุปกรณ์แบบดั้งเดิม นอกจากนี้ยังเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้ดีขึ้น เนื่องจากพารามิเตอร์ต่าง ๆ จะถูกปรับเปลี่ยนโดยอัตโนมัติตลอดกระบวนการดำเนินงาน ความสามารถในการคาดการณ์ปัญหาก็ช่วยให้ระบบกริดมีเสถียรภาพมากขึ้น ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเครือข่ายไฟฟ้าที่มีแหล่งพลังงานหมุนเวียนจำนวนมากป้อนเข้ามา

แรงดันไฟฟ้าชั่วคราวเกินจากฟ้าผ่าและการทำงานของสวิตช์

ฟันเฟืองของแรงดันเกิดขึ้นเมื่อฟ้าผ่าลงใกล้เคียงหรือระหว่างเหตุการณ์การสลับวงจรไฟฟ้า บางครั้งอาจสูงถึงหลายร้อยกิโลโวลต์ภายในไม่กี่ล้านวินาที ฟ้าผ่าโดยตรงไม่ได้เกิดขึ้นบ่อยนัก แต่กระแสไฟกระชากทันทีจากสิ่งต่างๆ เช่น การสลับกลุ่มตัวเก็บประจุ หรือการแก้ไขข้อผิดพลาดในระบบ มักเกิดขึ้นบ่อยในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม สิ่งที่ทำให้แรงดันพุ่งสูงขึ้นเหล่านี้อันตรายคือวิธีที่พวกมันโจมตีวัสดุฉนวน ซึ่งอาจก่อให้เกิดความล้มเหลวของอุปกรณ์อย่างรุนแรงในระยะยาว หากไม่มีการติดตั้งมาตรการป้องกันที่เหมาะสมทั่วทั้งระบบ

เทคนิคการต่อสายดินที่มีประสิทธิภาพเพื่อลดกระแสไฟกระชาก

ระบบต่อศูนย์ความต้านทานต่ำมีบทบาทสำคัญในการเบี่ยงเบนอนุกรมกระแสไฟฟ้าที่อันตรายเหล่านี้ไปยังพื้นดินอย่างปลอดภัย ซึ่งเป็นสถานที่ที่เหมาะสมสำหรับมัน ระบบนี้ช่วยลดแรงดันก้าวและแรงดันสัมผัสที่อาจเป็นอันตรายต่อเจ้าหน้าที่ และทำให้อุปกรณ์ราคาแพงเกิดความเสียหาย สำหรับสถานีไฟฟ้าแรงสูงโดยเฉพาะ การรักษาระดับความต้านทานการต่อพื้นให้ต่ำกว่าค่ามหัศจรรย์ 1 โอห์ม ตามมาตรฐาน IEEE 80 ถือเป็นข้อกำหนดที่จำเป็นอย่างยิ่ง หากเราต้องการให้กระแสลัดวงจรสามารถกระจายตัวออกไปได้อย่างเหมาะสม การต่อพื้นที่ดีไม่เพียงแต่จัดการเหตุฉุกเฉินเท่านั้น แต่ยังช่วยรักษาความมั่นคงของแรงดันในระบบในชีวิตประจำวัน และแม้ในขณะที่เกิดความผิดปกติ อุปกรณ์สถานีไฟฟ้าจะไม่ปลอดภัยต่อการทำงานหรือการปฏิบัติงาน หากไม่มีการต่อพื้นที่เหมาะสม

การรวมตัวจับฟ้าผ่าและการป้องกันด้วยเกราะเพื่อการป้องกันอย่างสมบูรณ์

เมื่อพูดถึงการปกป้องระบบไฟฟ้าจากแรงดันไฟกระชาก อุปกรณ์จับคลื่นกระชากและระบบป้องกันแบบเกราะถือเป็นทีมคู่หูที่มีประสิทธิภาพ อุปกรณ์จับคลื่นกระชากทำหน้าที่คล้ายกับวาล์วความปลอดภัย โดยเบี่ยงเบนอนุภาคกระแสไฟฟ้าส่วนเกินออกไปเมื่อแรงดันสูงเกินไป ในขณะเดียวกัน สายป้องกันเหนือศีรษะจะทำหน้าที่เหมือนผู้ตอบสนองเหตุการณ์แรกเริ่ม ด้วยการดักฟ้าผ่าก่อนที่จะกระทบโครงสร้างพื้นฐานสำคัญ ตามผลการศึกษาจากโครงการวิจัยการป้องกันโครงข่ายไฟฟ้าเมื่อปีที่แล้ว แนวทางการป้องกันแบบหลายชั้นนี้ช่วยลดความล้มเหลวของอุปกรณ์ที่เกิดจากไฟกระชาก และยังทำให้ระบบโดยรวมมีความทนทานมากขึ้นต่อทั้งภัยคุกคามจากภายนอก เช่น พายุ และปัญหาภายในเครือข่ายไฟฟ้าเอง

ผลกระทบของกระแสขัดข้องสูงต่อความสมบูรณ์ของอุปกรณ์สถานีไฟฟ้าย่อย

เมื่อกระแสไฟฟ้าขัดข้องมีค่าสูงเกินไป จะทำให้อุปกรณ์สถานีไฟฟ้าย่อยตกอยู่ในความเสี่ยงร้ายแรง เนื่องจากกระแสที่สูงเกินขีดจำกัดที่ชิ้นส่วนต่างๆ สามารถรองรับได้ทั้งในด้านความร้อนและเชิงกล ลองพิจารณาเหตุการณ์ลัดวงจรที่กระแสไฟฟ้าสูงเกิน 40 กิโลแอมแปร์ อุณหภูมิจะพุ่งสูงเกิน 6,000 องศาเซลเซียส ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้ตัวนำทองแดงละลายหายไป และก่อให้เกิดปัญหาการระเบิดในหม้อแปลงไฟฟ้า เบรกเกอร์ไฟฟ้า และบัสบาร์ที่ใช้เชื่อมต่อระบบต่างๆ เข้าด้วยกัน incidents ลักษณะนี้ไม่เพียงแต่ทำให้อุปกรณ์เสียหาย แต่ยังนำไปสู่ค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมที่สูง ไฟฟ้าดับเป็นเวลาหลายวันหรือหลายสัปดาห์ รวมถึงความเสี่ยงต่อความปลอดภัยของเจ้าหน้าที่ที่ปฏิบัติงานในพื้นที่จริง อันเนื่องมาจากเหตุผลเหล่านี้ การจัดการกระแสขัดข้องอย่างเหมาะสมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาความน่าเชื่อถือของการทำงานของสถานีไฟฟ้าย่อย และการคงเสถียรภาพของโครงข่ายไฟฟ้าโดยรวม

การคำนวณกระแสลัดวงจรอย่างแม่นยำเพื่อการเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสม

การคำนวณกระแสลัดวงจรอย่างถูกต้องมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อออกแบบสถานีไฟฟ้าย่อย วิศวกรส่วนใหญ่พึ่งพาเมธอดส่วนประกอบสมมาตร (symmetrical components method) เพื่อวิเคราะห์สถานการณ์ข้อผิดพลาดที่ไม่สมดุล และคำนวณค่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดที่อาจเกิดขึ้น พวกเขาจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ระดับความต้านทานของหม้อแปลง ค่ากระแสที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีส่วนร่วม และรูปแบบโดยรวมของเครือข่ายไฟฟ้า ผลลัพธ์จากการคำนวณเหล่านี้จะช่วยในการเลือกเบรกเกอร์ที่สามารถทนต่อสถานการณ์เลวร้ายที่สุดได้ เลือกทรานส์ฟอร์มเมอร์วัดกระแสที่ไม่เกิดภาวะอิ่มตัวภายใต้สภาวะเครียด และเลือกวัสดุบัสบาร์ที่มีความแข็งแรงพอที่จะทนต่อทั้งความร้อนสะสมและแรงทางกล โดยไม่มีการวิเคราะห์ที่แม่นยำในลักษณะนี้ เราอาจประสบกับความล้มเหลวของอุปกรณ์ในอนาคต หรือใช้จ่ายเงินมากเกินไปในการสร้างระบบซึ่งมีความทนทานเกินความจำเป็นสำหรับสิ่งที่ต้องรับมือ

การติดตั้งอุปกรณ์จำกัดกระแสข้อผิดพลาดและสวิตช์เกียร์ที่มีความสามารถตัดกระแสสูง

เมื่อต้องรับมือกับข้อบกพร่องด้านไฟฟ้าที่รุนแรงมาก อุปกรณ์จำกัดกระแสลัดวงจร (FCLs) ร่วมกับสวิตช์เกียร์ที่มีความจุสูง มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง อุปกรณ์จำกัดกระแสเหล่านี้มีหลายรูปแบบ เช่น รุ่นซูเปอร์คอนดักติ้ง รุ่นเซมิคอนดักเตอร์ และรุ่นที่ใช้หลักการเหนี่ยวนำ โดยทำงานได้อย่างรวดเร็วมาก สามารถลดกระแสลัดวงจรลงได้ประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ ภายในไม่กี่มิลลิวินาที ซึ่งช่วยปกป้องอุปกรณ์ทั้งหมดที่ต่ออยู่ด้านท้ายสาย สวิตช์เบรกเกอร์ชนิดแก๊ส SF6 และเบรกเกอร์สุญญากาศรุ่นล่าสุด ได้พิสูจน์แล้วว่าสามารถทนต่อกระแสไฟกระชากที่สูงกว่า 63 กิโลแอมแปร์ได้อย่างดีเยี่ยม ตามผลการศึกษาอุตสาหกรรมล่าสุดที่เผยแพร่เมื่อปีที่แล้ว พบว่าสถานีผลิตไฟฟ้าที่ติดตั้งเทคโนโลยีเหล่านี้มีจำนวนการเสียหายของอุปกรณ์ในช่วงที่เกิดข้อผิดพลาดลดลงประมาณครึ่งหนึ่ง เมื่อเทียบกับระบบทั่วไป ทำให้เทคโนโลยีเหล่านี้มีคุณค่าอย่างยิ่งต่อการขยายโครงข่ายไฟฟ้า พร้อมทั้งการเชื่อมต่อแหล่งพลังงานหมุนเวียนเพิ่มเติมเข้ากับโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่

คำถามที่พบบ่อย

อะไรเป็นสาเหตุของความผันผวนของไฟฟ้าในเครือข่ายกริด

การเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าเกิดขึ้นส่วนใหญ่จากความผันผวนของภาระอย่างฉับพลัน แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ไม่สามารถทำนายได้ และกิจกรรมการสลับวงจรภายในเครือข่ายระบบส่งไฟฟ้า

สถานีไฟฟ้ายุคใหม่จัดการกับความแปรปรวนของภาระสูงอย่างไร

สถานีไฟฟ้ายุคใหม่ติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าและสายไฟสำรองเพื่อจัดการกับความต้องการใช้ไฟฟ้าที่ผันผวนอย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยลดการหยุดจ่ายไฟได้อย่างมาก

เทคโนโลยีกริดอัจฉริยะมีบทบาทอย่างไรต่อประสิทธิภาพของสถานีไฟฟ้า

เทคโนโลยีกริดอัจฉริยะช่วยเพิ่มความสามารถในการปรับตัวผ่านการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องและการควบคุมโดยอัตโนมัติ ช่วยลดเวลาการหยุดทำงานและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานหมุนเวียน

การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนถูกจัดการอย่างไร

การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนถูกจัดการโดยใช้อุปกรณ์ OLTC และเครื่องควบคุมแรงดันอัตโนมัติ เพื่อรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าให้มีเสถียรภาพ