ຫຼັກການອອກແບບຂອງລະບົບຈ່າຍໄຟຟ້າຄວາມດັນຕ່ຳແມ່ນຫຍັງ?

ວິສະວະກອນໄຟຟ້າໃນໂຮງງານປຸງແຕ່ງອາຫານໄດ້ຄົ້ນພົບວ່າການເດີນທາງເກີນຄວາມກົດດັນດຽວໃນເຄື່ອງຕັດອາຫານໄດ້ຜ່ານການປ້ອງກັນທາງເທິງ, ປິດເສັ້ນການຫຸ້ມຫໍ່ທັງ ຫມົດ ບໍ່ເພາະວ່າຂໍ້ຜິດພາດແມ່ນໄພພິບັດ, ແຕ່ເພາະວ່າການສຶກສາການປະສານງານປ້ອງກັນໄດ້ຖືກລະເລີຍໃນລະຫວ່າງການອອກແບບການແຈ ການສູນເສຍການຜະລິດ ຈາກການປິດການຜະລິດ 4 ຊົ່ວໂມງນັ້ນ ແມ່ນເກີນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ ໃນການສຶກສາປະສານງານຢ່າງຖືກຕ້ອງ 20 ເທົ່າ. ການອອກແບບການແຈກຢາຍແຮງດັນຕ່ໍາ ອາດຈະບໍ່ເຫັນໄດ້ແກ່ຜູ້ຢູ່ອາໄສໃນຕຶກ ຫຼື ຜູ້ຈັດການການຜະລິດ ແຕ່ເມື່ອມັນລົ້ມເຫຼວ ຜົນໄດ້ຮັບຈະເກີດຂຶ້ນຢ່າງຄົບຖ້ວນໃນທຸກໆລະບົບທີ່ເພິ່ງພາອາໄສພະລັງງານໄຟຟ້າ.

ຫຼັກການອອກແບບພື້ນຖານ

ການຄິດໄລ່ຄວາມກົດດັນແລະປັດໃຈຄວາມຫຼາກຫຼາຍ

ການອອກແບບການຈ່າຍໄຟຟ້າລະດັບຕ່ຳທຸກຮູບແບບເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍບັນຊີລາຍການການໃຊ້ພະລັງງານທີ່ຖືກຕ້ອງ— ຄືບັນຊີທີ່ບັນທຶກລາຍການຂອງແຕ່ລະວົງຈອນ, ພະລັງງານທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ຢູ່ໃນໜ່ວຍ kilowatts ຫຼື kilovolt-amperes, ແລະ ລັກສະນະການເຮັດວຽກທີ່ຄາດຫວັງ. ວົງຈອນສາມເຟສ (three-phase loads) ເຊັ່ນ: ເຄື່ອງຈັກ, ຕົວປີ໊ບຂອງລະບົບ HVAC, ແລະ ສ່ວນປະກອບໃນການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນໃນອຸດສາຫະກຳ ຖືກຈັດສົ່ງໃຫ້ແຕ່ລະເຟສຢ່າງສົມດຸນເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນປະລິມານປະຈຸບັນໃນເສັ້ນ neutral ແລະ ຄວາມບໍ່ສົມດຸນຂອງຄ່າຄວາມຕ້ານ. ວົງຈອນເຟສດຽວ (single-phase loads) — ເຊັ່ນ: ວົງຈອນສຳລັບໄຟສວ່າງ, ເຕົາເປີດ (convenience receptacles), ແລະ ອຸປະກອນໃນທີ່ເຮັດວຽກ — ຖືກຈັດສົ່ງໄປໃນເຟສທັງສາມດ້ວຍເປົ້າໝາຍທີ່ຈະຮັກສາຄວາມບໍ່ສົມດຸນໃຕ້ 15% ລະຫວ່າງເຟສທີ່ມີການໃຊ້ພະລັງງານຫຼາຍທີ່ສຸດ ແລະ ເຟສທີ່ມີການໃຊ້ພະລັງງານໜ້ອຍທີ່ສຸດ. ປັດໄຈຄວາມແຕກຕ່າງ (diversity factors) ແມ່ນເອົາມາພິຈາລະນາວ່າບໍ່ມີການໃຊ້ພະລັງງານທັງໝົດທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ຢູ່ໃນເວລາດຽວກັນດ້ວຍຄວາມສາມາດສູງສຸດ. ປັດໄຈຄວາມແຕກຕ່າງຂອງໄຟສວ່າງໃນອາຄານເພື່ອການຄ້າອາດຈະເປັນ 0.9, ໃນຂະນະທີ່ວົງຈອນເຕົາເປີດໃນເຂດທີ່ເຮັດວຽກອາດຈະໃຊ້ຄ່າ 0.3 ຫຼື 0.5, ເຊິ່ງສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນວ່າມີພຽງສ່ວນໜຶ່ງເທົ່ານັ້ນຂອງເຕົາເປີດທີ່ໃຊ້ງານຢູ່ໃນເວລາໃດໆ. ການນຳໃຊ້ປັດໄຈຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ເໝາະສົມຈະຊ່ວຍປ້ອງກັນການເລືອກເອົາເຄື່ອງເຮັດວຽກທີ່ມີຂະໜາດໃຫຍ່ເກີນໄປ ເຊັ່ນ: ເຄື່ອງປ່ຽນແປງ (transformers), ບັດເຊີ (busbars) ຫຼື ອຸປະກອນປິດ-ເປີດໄຟຟ້າທີ່ຢູ່ເທິງຂຶ້ນໄປ (upstream switchgear) — ການເລືອກຂະໜາດໃຫຍ່ເກີນໄປຈະເພີ່ມຕົ້ນທຶນ, ເພີ່ມພື້ນທີ່ທີ່ໃຊ້ງານ, ແລະ ອາດຈະຫຼຸດຜ່ອນປະສິດທິພາບການໃຊ້ພະລັງງານເນື່ອງຈາກເຄື່ອງປ່ຽນແປງຈະເຮັດວຽກໄດ້ບໍ່ມີປະສິດທິພາບເທົ່າທີ່ຄວນເມື່ອເຮັດວຽກໃນສະພາບທີ່ມີການໃຊ້ພະລັງງານໜ້ອຍ.

ການປ້ອງກັນທີ່ມີຄວາມສອດຄ່ອງ ແລະ ຄວາມເລືອກໄດ້

ການປົກປ້ອງທີ່ເລືອກຢ່າງມີເຫດຜົນ ໝາຍເຖິງ ການທີ່ເມື່ອເກີດຂໍ້ບົກຂາດ ເຄື່ອງປົກປ້ອງທີ່ຢູ່ຕຳແໜ່ງທີ່ຢູ່ເທິງສຸດທີ່ຢູ່ໃກ້ກັບຈຸດຂໍ້ບົກຂາດຈະເຮັດວຽກເທົ່ານັ້ນ — ຄື ເຄື່ອງຕັດໄຟຟ້າທີ່ສະໜອງໄຟຟ້າໃຫ້ວົງຈອນທີ່ເກີດຂໍ້ບົກຂາດຈະຕັດອອກ ໃນຂະນະທີ່ເຄື່ອງຕັດໄຟຟ້າທັງໝົດທີ່ຢູ່ເທິງສຸດຍັງຄົງປິດຢູ່. ການບັນລຸເງື່ອນນີ້ຕ້ອງການການສຶກສາການປົກປ້ອງຢ່າງເປັນລະບົບ ໂດຍການແຕ້ມເສັ້ນສະແດງລັກສະນະເວລາ-ປັດຈຸບັນ (time-current characteristic curves) ຂອງເຄື່ອງປົກປ້ອງທຸກຊິ້ນໃນລະບົບຈັດສົ່ງໄຟຟ້າ ເລີ່ມຈາກເຄື່ອງຕັດໄຟຟ້າຫຼັກ (main incomer) ຈົນເຖິງເຄື່ອງຕັດໄຟຟ້າສຸດທ້າຍ. ສຳລັບເຄື່ອງຕັດໄຟຟ້າປະເພດ molded case ໃນອຸປະກອນສະຫຼັບໄຟຟ້າລະດັບຕ່ຳ (low voltage switchgear) ການປົກປ້ອງທີ່ເລືອກຢ່າງມີເຫດຜົນມັກບັນລຸໄດ້ດ້ວຍການເລືອກເຄື່ອງຕັດໄຟຟ້າທີ່ມີຄ່າການຕັດທັນທີ (instantaneous trip settings) ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ ຫຼື ໂດຍການເພີ່ມເວລາດີເລ (time delays) ໃນເຄື່ອງຕັດໄຟຟ້າທີ່ຢູ່ເທິງສຸດ. ໃນອຸປະກອນສະຫຼັບໄຟຟ້າປະເພດ withdrawable ເຊັ່ນ: ແຖວບ່ອນຕິດຕັ້ງໄຟຟ້າລະດັບຕ່ຳປະເພດ MNS ຫຼື GCS ເຄື່ອງຕັດໄຟຟ້າສາມາດຕັ້ງຄ່າໄດ້ດ້ວຍຫົວຄວບຄຸມອີເລັກໂຕຣນິກ (electronic trip units) ທີ່ສາມາດປັບຄ່າການປົກປ້ອງໄດ້ທັງດ້ານເວລາຍາວ (long-time), ເວລາສັ້ນ (short-time), ແລະ ການຕັດທັນທີ (instantaneous) — ຄວາມຫຼາກຫຼາຍນີ້ເຮັດໃຫ້ການປົກປ້ອງທີ່ເລືອກຢ່າງມີເຫດຜົນງ່າຍຂຶ້ນເທືອບທຽບກັບຫົວຄວບຄຸມປະເພດ thermal-magnetic ທີ່ມີຄ່າຄົງທີ່. ການປົກປ້ອງຈາກຂໍ້ບົກຂາດດ້ານດິນ (ground-fault protection) ຕ້ອງໄດ້ຮັບຄວາມສົນໃຈເປັນພິເສດໃນການອອກແບບລະບົບຈັດສົ່ງໄຟຟ້າລະດັບຕ່ຳ. ຂໍ້ບົກຂາດດ້ານດິນໃນເສັ້ນໄຟຟ້າທີ່ມີປະຈຸບັນ 400 ອັມເປີ ອາດບໍ່ສ້າງໃຫ້ເກີດປະຈຸບັນທີ່ພໍຈະເຮັດໃຫ້ເຄື່ອງປົກປ້ອງຈາກປະຈຸບັນເກີນ (phase overcurrent protection) ເຮັດວຽກ ເຮັດໃຫ້ຂໍ້ບົກຂາດຄົງຢູ່ໂດຍບໍ່ຖືກຄົ້ນພົບ. ເຄື່ອງປົກປ້ອງຈາກຂໍ້ບົກຂາດດ້ານດິນທີ່ເປັນເອກະລາດ (dedicated ground-fault relays) ຫຼື ເຄື່ອງຕັດໄຟຟ້າທີ່ມີລະບົບປົກປ້ອງຈາກຂໍ້ບົກຂາດດ້ານດິນໃນຕົວ (integral ground-fault protection) ສາມາດໃຫ້ຄວາມອ່ອນໄຫວທີ່ຈຳເປັນເພື່ອຄົ້ນພົບ ແລະ ຕັດອອກຈາກສະຖານະການອັນຕະລາຍເຫຼົ່ານີ້.

ບາຣ໌ເຊື່ອມຕໍ່ ແລະ ການຈັດການຄວາມຮ້ອນ

ລະບົບບັດເບີ້ນຫຼັກທີ່ຢູ່ໃນຊຸດອຸປະກອນສະວິດເຈີ້ ຄວາມດັນຕ່ຳ ຈະຮັບປະຈຸນໄຟຟ້າທັງໝົດຈາກເສັ້ນໄຟຟ້າທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ທັງໝົດ. ພື້ນທີ່ຂ້າມຂອງບັດເບີ້ນຈະຖືກເລືອກຕາມອັດຕາປະຈຸນໄຟຟ້າຕໍ່ເນື່ອງ, ຄວາມສາມາດຕ້ານທານໄຟຟ້າລັດສະໝີ, ແລະ ຂອບເຂດການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງອຸນຫະພູມທີ່ກຳນົດໄວ້ໂດຍມາດຕະຖານ IEC 61439 ຫຼື ມາດຕະຖານທີ່ເທົ່າທຽບໄດ້. ບັດເບີ້ນທີ່ເຮັດຈາກທອງແດງເປັນມາດຕະຖານສຳລັບການນຳໃຊ້ສ່ວນຫຼາຍ, ໃນຂະນະທີ່ບັດເບີ້ນທີ່ເຮັດຈາກອາລູມີເນີ້ມຈະຖືກນຳໃຊ້ເມື່ອນ້ຳໜັກ ແລະ ລາຄາເປັນປັດໄຈທີ່ສຳຄັນ, ໂດຍຕ້ອງຮັບປະກັນວ່າການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງເຄື່ອງທີ່ເຮັດຈາກສອງຊະນິດຂອງເຄື່ອງຈັກຈະຕ້ອງຖືກອອກແບບຢ່າງເໝາະສົມເພື່ອປ້ອງກັນການກັດກຣ່ອນທີ່ເກີດຈາກການຕິດຕໍ່ກັນຂອງເຄື່ອງທີ່ເຮັດຈາກສອງຊະນິດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມພາຍໃນຕູ້ສະວິດເຈີ້ມີຜົນຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງບັດເບີ້ນ ແລະ ເຄື່ອງຕັດໄຟຟ້າໂດຍກົງ. ການລະบายຄວາມຮ້ອນດ້ວຍການຖ່າຍເທີ່ງທຳມະຊາດຜ່ານຊ່ອງລະบายອາກາດເປັນພຽງພໍສຳລັບການຕິດຕັ້ງສ່ວນຫຼາຍ, ແຕ່ສຳລັບຊຸດອຸປະກອນທີ່ຕິດຕັ້ງຢູ່ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ ຫຼື ຖືກນຳໃຊ້ຢູ່ໃກ້ກັບອັດຕາປະຈຸນໄຟຟ້າສູງສຸດຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ອາດຈະຕ້ອງການລະບົບລະบายອາກາດທີ່ໃຊ້ພະລັງງານ. ຂອບເຂດການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງອຸນຫະພູມມາດຕະຖານສຳລັບຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ບັດເບີ້ນແມ່ນ 70 ເຄວລິນເທິງອຸນຫະພູມແວດລ້ອມສຳລັບທອງແດງທີ່ບໍ່ມີການປູກຝັງ, ແລະ 65 ເຄວລິນສຳລັບຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ມີການປູກຝັງດ້ວຍດີບ — ການເກີນຂອບເຂດເຫຼົ່ານີ້ຈະເຮັດໃຫ້ການເກີດເອກຊີເດຊັນເລີກໄວຂຶ້ນ, ເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານທີ່ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່, ແລະ ສ້າງວຟົງການເສື່ອມສະພາບທີ່ເສີມກັນເປັນລຳດັບ.

ຄໍາ ຖາມ ທີ່ ມັກ ຖາມ

ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງອຸປະກອນປ່ຽນໄຟຟ້າລະດັບຕ່ຳທີ່ຖາວອນ ແລະ ອຸປະກອນທີ່ສາມາດຖອນອອກໄດ້ແມ່ນຫຍັງ?

ອຸປະກອນປ່ຽນໄຟຟ້າທີ່ຖາວອນມີເຄື່ອງຕັດໄຟຟ້າຕິດຕັ້ງຢູ່ໃນລະບົບບັດເຊີ່ເປັນຖາວອນ ເຊິ່ງຕ້ອງປິດໄຟທັງໝົດເພື່ອປ່ຽນເຄື່ອງ. ສ່ວນອຸປະກອນທີ່ສາມາດຖອນອອກໄດ້ຈະຕິດຕັ້ງເຄື່ອງຕັດໄຟຟ້າໄວ້ເທິງລົດເຂັນ (carriage) ເຊິ່ງສາມາດຖອນອອກໄດ້ເພື່ອການບໍາຮັກສາໂດຍບໍ່ຕ້ອງປິດໄຟທັງໝົດຂອງຕູ້, ຈຶ່ງຫຼຸດຜ່ອນເວລາທີ່ຕູ້ບໍ່ສາມາດໃຊ້ງານໄດ້ເວລາປ່ຽນ ຫຼື ສອບສອງເຄື່ອງຕັດໄຟຟ້າ.

ການກຳນົດຄ່າອັດຕາການລະບົບໄຟຟ້າລົ້ມລະລາຍ (short-circuit rating) ຂອງຕູ້ຈ່າຍໄຟຟ້າລະດັບຕ່ຳເຮັດໄດ້ແນວໃດ?

ຄ່າອັດຕາການທີ່ຕູ້ສາມາດຕ້ານທານໄຟຟ້າລົ້ມລະລາຍຕ້ອງສູງກວ່າຄ່າໄຟຟ້າລົ້ມລະລາຍສູງສຸດທີ່ອາດເກີດຂຶ້ນໃນຈຸດທີ່ຕິດຕັ້ງ. ຄ່າທົ່ວໄປຈະຢູ່ໃນລະດັບ 25 kA ຫາ 100 kA ໃນເວລາ 1 ວິນາທີ, ໂດຍຄຳນວນຈາກຄ່າຄວາມຕ້ານທານຂອງເຄື່ອງເຮັດໃຫ້ໄຟຟ້າ (transformer impedance), ຄ່າຄວາມຕ້ານທານຂອງເຄເບີ້ນຈາກແຫຼ່ງຈ່າຍ, ແລະ ຄວາມເຂັ້ມຂອງໄຟຟ້າຈາກເຄື່ອງຈັກທີ່ເຄື່ອນທີ່ທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ຢູ່.

ມາດຕະຖານໃດທີ່ນຳໃຊ້ກັບການອອກແບບອຸປະກອນປ່ຽນໄຟຟ້າລະດັບຕ່ຳ?

IEC 61439 ກຳນົດຂໍ້ກຳນົດສຳລັບອຸປະກອນສະຫວິດຊ໌ເຄື່ອງໄຟຟ້າແລະອຸປະກອນຄວບຄຸມທີ່ມີຄ່າຕຳ່, ລວມທັງການທົດສອບປະເພດ ແລະ ການຢືນຢັນເປັນປະຈຳ. ສ່ວນທີ່ເປັນເອກະລັກຈະກຳນົດສຳລັບຕູ້ຈັດສົ່ງໄຟຟ້າສຳລັບຜູ້ປະກອບການ, ອຸປະກອນສະຫວິດຊ໌ໄຟຟ້າສຳລັບບຸກຄົນທີ່ມີທັກສະ, ແລະ ລະບົບທໍ່ເຄື່ອງໄຟຟ້າ. IEC 60947 ກຳນົດອຸປະກອນສະຫວິດຊ໌ ແລະ ອຸປະກອນປ້ອງກັນແຕ່ລະຊິ້ນ.

ອັນຕະລາຍຈາກແສງໄຟຟ້າທີ່ລຸກລາມ (arc flash) ມີຜົນຕໍ່ການອອກແບບລະບົບຈັດສົ່ງໄຟຟ້າທີ່ມີຄ່າຕຳ່ແນວໃດ?

ການສຶກສາອັນຕະລາຍຈາກແສງໄຟຟ້າທີ່ລຸກລາມ (arc flash) ຈະຄຳນວນພະລັງງານທີ່ເກີດຂື້ນ (incident energy) ຢູ່ແຕ່ລະຈຸດໃນລະບົບຈັດສົ່ງໄຟຟ້າ, ເພື່ອຊ່ວຍໃນການເລືອກອຸປະກອນປ້ອງກັນສ່ວນບຸກຄົນ (PPE) ແລະ ມີຜົນຕໍ່ການμອອກແບບເຊັ່ນ: ການດຶງ-ສອດເບີກເຄື່ອງຕັດໄຟຟ້າທີ່ສາມາດຖອນໄດ້ຈາກໄລຍະໄກ, ການສ້າງອຸປະກອນສະຫວິດຊ໌ທີ່ຕ້ານການລຸກລາມ (arc-resistant switchgear), ແລະ ລະບົບການເຊື່ອມຕໍ່ເລືອກເອງຕາມເຂດ (zone-selective interlocking) ເພື່ອຫຼຸດເວລາໃນການຕັດແສງໄຟຟ້າທີ່ລຸກລາມ.

ຕົວນຳທີ່ເປັນສາຍເປີດ (neutral) ແລະ ສາຍດິນ (ground) ເຮັດໜ້າທີ່ຫຍັງໃນການອອກແບບລະບົບ?

ຕົວນຳທີ່ເປັນສາຍກາງຈະສົ່ງຜ່ານໄຟຟ້າທີ່ບໍ່ສົມດຸນຂອງລະບົບໄຟຟ້າສາມເຟສ ແລະ ຕ້ອງຖືກຄຳນວນຂະໜາດໃຫ້ເໝາະສົມ. ໃນລະບົບທີ່ມີພາລະບັນທຸກຮູບແບບຮາມໂມນິກ (harmonic) ຈາກອຸປະກອນໄຟຟ້າເອເລັກໂທຣນິກຢ່າງເຂັ້ມແຂງ, ສາຍກາງອາດຈະສົ່ງຜ່ານໄຟຟ້າທີ່ຫຼາຍກວ່າສາຍເຟສ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຕ້ອງເລືອກຂະໜາດໃຫ້ໃຫຍ່ຂຶ້ນ. ສ່ວນສາຍດິນປ້ອງກັນ (protective earth conductor) ແມ່ນເປັນເສັ້ນທາງທີ່ໃຊ້ໃນການສົ່ງຜ່ານໄຟຟ້າເວລາເກີດຂໍ້ບົກຂາດ, ແລະ ຕ້ອງຖືກຄຳນວນຂະໜາດໃຫ້ສາມາດຮັບໄດ້ເຖິງປະລິມານໄຟຟ້າຂອງຂໍ້ບົກຂາດທີ່ອາດເກີດຂຶ້ນ ໃນໄລຍະເວລາທີ່ຈຳເປັນຕໍ່ການເຮັດວຽກຂອງອຸປະກອນປ້ອງກັນ.

ຄວນທົບທວນການສຶກສາການປ້ອງກັນທີ່ເປັນລະບົບຢູ່ເທົ່າໃດ?

ຄວນທົບທວນການສຶກສາການປ້ອງກັນທີ່ເປັນລະບົບທຸກເມື່ອມີການເພີ່ມຫຼືລຶບພາລະບັນທຸກທີ່ສຳຄັນອອກຈາກລະບົບ, ເມື່ອລັກສະນະຂອງການສະໜອງໄຟຟ້າຈາກບໍລິສັດໄຟຟ້າປ່ຽນແປງ, ຫຼື ທຸກໆຫ້າປີ. ການປ່ຽນແປງການຕັ້ງຄ່າຂອງອຸປະກອນປ້ອງກັນທີ່ຢູ່ດ້ານເທິງ (upstream) ໂດຍບໍລິສັດໄຟຟ້າ, ການເສື່ອມສະພາບຂອງເຄືອບເຄືອບສາຍໄຟເທື່ອລະນ້ອຍໆຕາມເວລາ, ແລະ ການປ່ຽນອຸປະກອນເກົ່າດ້ວຍອຸປະກອນໃໝ່ທີ່ມີລັກສະນະທີ່ແຕກຕ່າງກັນ ລ້ວນແຕ່ມີຜົນຕໍ່ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການວິເຄາະການປ້ອງກັນທີ່ເຮັດໄວ້ເດີມ.