บทท 2

ทฤษฏและหลกการ

2.1 หมอแปลงไฟฟา

หมอแปลงไฟฟาเปนอปกรณทใชเชอมโยงระหวางระบบไฟฟา ทมแรงดนไฟฟาตางกน

โดยจะท าหนาทเพมหรอลดแรงดนไฟฟาใหเหมาะกบการสง การจาย และการใชพลงงานไฟฟา

หมอแปลงไฟฟาจงนบเปนอปกรณทส าคญอยางหนงในบรรดาอปกรณไฟฟาทงหลาย การขดของ

หรอการช ารดเสยหายของหมอแปลงไฟฟา มกมผลกระทบตอการใชไฟฟา หรอกระบวนการผลต

อยางมากและเปนเวลานาน ดงนนหมอแปลงนอกจากจะตองถกออกแบบผลต ตดตงอยางถกตอง

และมคณภาพแลว การใชงานและการดแลรกษากเปนปจจยส าคญทจะหลกเลยงการขดของหรอการ

ช ารดเสยหายดงกลาวได

2.1.1 หลกการท างานของหมอแปลงไฟฟา

การท างานของหมอแปลงไฟฟานน อาศยหลกการความสมพนธระหวางกระแสไฟฟากบ

เสนแรงแมเหลกในการสรางแรงเคลอนเหนยวน าใหกบตวน า คอ เมอมกระแสไหลผานขดลวด

ตวน า กจะท าใหเกดเสนแรงแมเหลกรอบๆตวน านน และถากระแสทปอนมขนาดและทศทางท

เปลยนแปลงไปมา กจะท าใหสนามแมเหลกท เกดขนมการเปลยนแปลงตามไปดวย ถา

สนามแมเหลกทมการเปลยนแปลงดงกลาวตดผานตวน า กจะเกดแรงเคลอนเหนยวน าขนทตวน า

นน โดยขนาดของแรงเคลอนเหนยวน าจะสมพนธกบ ความเขมของสนามแมเหลก และความเรวใน

การตดผานตวน าของสนามแมเหลก

รปท 2.1 โครงสรางของหมอแปลงไฟฟา

4

จะเหนวาโครงสรางของหมอแปลงจะประกอบ ไปดวย ขดลวด 2 ขดพนรอบแกนทเปน

สอกลางของเสนแรงแมเหลก ซงอาจเปนแกนเหลก แกนเฟอไรท หรอแกนอากาศ ขดลวดทเรา

จายไฟเขาไปเราเรยกวา ขดปฐมภม (Primary Winding) และ ขดลวดอกขดทตอเขากบโหลด เรา

เรยกวา ขดทตยภม (Secondary Winding)

เมอเราจายกระแสไฟฟาสลบใหกบขดปฐมภม กจะท าใหเกดสนามแมเหลกทเปลยนแปลง

ไป-มา โดยเสนแรงแมเหลกดงกลาวกจะวงไป-มา ตามแกน และไปตดกบขดทตยภม ท าใหเกด

แรงดนเหนยวน า ขนทขดทตยภม ท ตอกบโหลด โดยแรงเคลอนเหนยวน า ท เ กดขน จะม

ความสมพนธกบการเปลยนแปลงของสนามแมเหลกและจ านวนรอบของขดลวด

2.1.2 โครงสรางของหมอแปลงไฟฟา หมอแปลงแบงออกตามการใชงานของระบบไฟฟาก าลงได 2 แบบคอ หมอแปลงไฟฟาชนด 1 เฟส และหมอแปลงไฟฟาชนด 3 เฟสแตละชนดมโครงสรางส าคญประกอบดวย

- ขดลวดตวน าปฐมภม (Primary Winding) ท าหนาทรบแรงเคลอนไฟฟา - ขดลวดทตยภม (Secondary Winding) ท าหนาทจายแรงเคลอนไฟฟา - แกนเหลก (Core) ท าหนาทเปนทางเดนสนามแมเหลกไฟฟาและใหขดลวดพนรอบแกนเหลก แผนเหลกทใชท าหมอแปลงจะมสวนผสมของสารกงตวน า-ซลกอนเพอรกษาความหนาแนนของเสนแรงแมเหลกทเกดขนรอบขดลวดไว แผนเหลกแตละชนเปนแผนเหลกบางเรยงตอกนหลายชนท าใหมความตานทานสงและชวยลดการสญเสยบนแกนเหลกทสงผลใหเกดความรอนหรอทเรยกวากระแสไหลวนบนแกนเหลกโดยท าแผนเหลกใหเปนแผนบางหลายแผนเรยงซอนประกอบขนเปนแกนเหลกของหมอแปลง ซงมดวยกนหลายรปแบบเชน แผนเหลกแบบ Core และแบบ Shell

- ขวตอสายไฟ (Terminal) ท าหนาทเปนจดตอสายไฟกบขดลวด โดยทวไปหมอแปลงขนาดเลกจะใชขวตอไฟฟาตอเขาระหวางปลายขดลวดกบสายไฟฟาภายนอก และ ถาเปนหมอแปลงขนาดใหญจะใชแผนทองแดง (Bus Bar) และบชชงกระเบองเคลอบ (Ceramic) ตอเขาระหวางปลายขดลวดกบสายไฟฟาภายนอก

- แผนปาย (Name Plate) ท าหนาทบอกรายละเอยดประจ าตวหมอแปลง แผนปายจะตดไวทตวถงของหมอแปลงเพอแสดงรายละเอยดประจ าตวหมอแปลง อาจเรมจากชอบรษทผผลต ชนด รนและขนาดของหมอแปลง ขนาดก าลงไฟฟา แรงเคลอนไฟฟาดานรบไฟฟาและดานจายไฟฟา ความถใชงาน วงจรขดลวด ลกษณะการตอใชงาน ขอควรระวง อณหภม มาตรฐานการทดสอบ และอน ๆ

5

- อปกรณระบายความรอน (Coolant) ท าหนาทระบายความรอนใหกบขดลวด เชน อากาศ, พดลม, น ามน หรอใชทงพดลมและน ามนชวยระบายความรอน เปนตน - โครง (Frame) หรอตวถงของหมอแปลง (Tank) ท าหนาทบรรจขดลวด แกนเหลกรวมทงการตดตงระบบระบายความรอนใหกบหมอแปลงขนาดใหญ - สวตชและอปกรณควบคม (Switch Controller) ท าหนาทควบคมการเปลยนขนาดของแรงเคลอนไฟฟา และมอปกรณปองกนไฟฟาชนดตาง ๆ รวมอยดวย

2.1.3 ลกษณะทวไปของหมอแปลง

หมอแปลงไมวาจะมขนาดเทาไร จะมสวนประกอบหลกตางๆ ทเหมอนกน สวนหมอแปลงขนาดใหญจะมอปกรณชวย (Accessories) มากขนกวาหมอแปลงขนาดเลก สวนประกอบทส าคญมดงน

- Conservator คอทเกบน ามนหมอแปลงส ารองส าหรบการขยายตวและหดตวของน ามนหมอแปลง และจายน ามนชดเชยเมอหมอแปลงเกดรวซม เพอใหน ามนหมอแปลงอยเตมภายในหมอแปลงตลอดเวลา โดยทวไปจะมปรมาตร 10 % ของน ามนในหมอแปลง ลกษณะ Conservator จะมเปนถงตดตงอยสงกวาถงหมอแปลง ภายในบรรจน ามนหมอแปลงไว ม Oil Live Gauge อยภายนอกส าหรบบอกระดบของน ามน ใน Conservator มทอใหญตอระหวางน ามนใน Conservator ผานบชโฮลรเลย (Buchholz Relay) ลงสสวนบนของหมอแปลง ดานทเปนอากาศของ Conservator จะมทอเลก ๆ ตอลงมาดานลางและตอเขากบ Air Dryer ส าหรบดกความชนของอากาศกอนทจะเขาส Conservator

รปท 2.2 การตดตงของ Conservator และ Air Dryer

- Air Dryer ภายในบรรจสารดดความชนไวเพอดดความชนในอากาศกอนทจะเขาส Conservator สารดดความชนทใชกนมากคอ Silica Gel ซงท ามาจาก Silica Acid ผสมกบ Cobalt Salt มลกษณะเปนเมดสน าเงน สามารถดดความชนไดประมาณ 40% ของน าหนกตวมนเอง จากนน Silica Gel จะเปลยนเปนสแดง สวนลางของ Air Dryer เปนถวยส าหรบใสน ามนหมอแปลงซงม

6

น ามนบรรจอยเลกนอย มหนาทปองกนไมให Silica Gel สมผสกบอากาศภายนอกตลอดเวลา และปองกนฝ นเขาไปในหมอแปลงอกดวย - บชโฮลรเลย (Buchholz Relay) ตออยระหวางหมอแปลงกบ Conservator ของหมอแปลง มหนาทตรวจจบความผดปกตทเกดขนภายในหมอแปลง กลาวคอ เมอมความผดปกต ความรอนจะท าใหเกดกาซขน กรณทความผดปกตไมรนแรงกาซจะเกดขนชา ๆ กาซทเกดขนจะมาแทนทน ามนทสวนบนของบชโฮลรเลย ท าใหลกลอยลกบนลดระดบลงจนถงระดบหนง สญญาณ Alarm กจะดงขนเตอนใหทราบ

- Pressure-Relif Vent เปนเครองมอส าหรบลดความดนภายในหมอแปลง ตดตงบรเวณขางตวถง ภายในมแผน Diaphragm ปดอย ซงถกกดดวยแรงสปรง ประมาณ 0.7 Bar เมอความดนภายในหมอแปลงเกนก าหนด ซงอาจจะเนองมาจากการเกด Short Circuit ภายในหมอแปลง ความดนทเกดขนจะดนแผน Diaphragm ใหชนะแรงสปรง ท าใหน ามนไหลออกมาสภายนอกได เปนการลดความดนภายในหมอแปลง Contact ทอยขาง Pressure-Relif Vent กจะท างานตดไฟเขาออกหมอแปลง เมอความดนลดลง สปรงจะกดแผน Diaphragm ใหกลบสสภาพเดม

- Tap Changer เปนอปกรณทใชเปลยนจ านวนรอบของขดลวดหมอแปลงเพอใหไดแรงดนไฟฟาทางดานโหลดตามตองการ โดยทว Tap Changer ของหมอแปลงจะอยทางดานขดลวดแรงสงเพราะมจ านวนรอบมากและมกระแสไหลนอย Tap Changer ชนด Off Load จะตองดบไฟฟากอนทจะเปลยน Tap Changer ได ปกต Tap Changer จะม 5 Tap แตละ Tap จะท าใหแรงดนไฟฟาเปลยนไป ประมาณ 2.5 % โดยหมนปรบตามเขมนาฬกา ซงแตละต าแหนงทหมนเพมขน จะเปนการลดจ านวนรอบของขดลวด

รปท 2.3 Tap Changer

7

- Dual Voltage Switch เปนอปกรณทใชเลอกรบแรงดนในระบบจ าหนายวาจะรบ 12 kV หรอ 24 kV (ระบบจ าหนาย กฟน.)ได เมอเราปรบสวตชดงกลาวไปทต าแหนง 12 kV ขดลวดแรงสง 2 ชด จะตอขนานกน เพอใชกบระบบจ าหนาย 12 kV ในท านองเดยวกน ถาปรบไปทต าแหนง 24 kV ดงรปท 6 ขดลวดแรงสง 2 ชด จะตออนกรมกน เพอใชกบระบบจ าหนาย 24 kV และการปรบเปลยนต าแหนง Dual Voltage Switch จะตองท าในขณะหมอแปลงไมมไฟฟาเทานน

- น ามนหมอแปลง เนองจากการสญเสยทางไฟฟาจะท าใหเกดความรอน ซงจะท าใหวตถมอณหภมสง ขนจนถงจดทอาจช ารดได ถาไมมการระบายความรอนน นออกจากวตถอยางมประสทธภาพ ในหมอแปลงขดจ ากดของอณหภมขนอยกบกระดาษหรอฉนวนอน ๆ ซงอาจรอนเกนไปจนช ารด ใชงานไมไดเลย น ามนในหมอแปลงเปนตวกลางทมประสทธภาพในการถายเทความรอน จากแกนเหลก และขดลวด สภายนอก น ามนหมอแปลงใชเปนฉนวนไฟฟาไดอยางดในหมอแปลง ซงมศกยทางไฟฟาตางกนระหวางจดตาง ๆ ในหมอแปลง ท าใหหมอแปลงจายโหลดไดเกน Rated Capacity และสามารถทนตอ Transients Voltage เนองจากฟาผาหรอ Switch Surge ได นอกจากนน ามนหมอแปลงยงสามารถเพมประสทธภาพของฉนวนทเปนของแขง ไดโดยการแทรกเขาไปในชองระหวางขวของฉนวนทพนกนไว หลงจากทท าใหแหงและดดเอาอากาศออกแลว จะไดกระดาษหรอผาทเปนฉนวนอยางด

เนองจากน ามนหมอแปลงมความส าคญยงส าหรบหมอแปลง ดงนนการเลอกใชคณสมบตทส าคญของน ามนหมอแปลง เพอทจะท าหนาทไดอยางสมบรณเปนเวลานาน ควรมดงน

1. มคณสมบตทางไฟฟาด มคาความเปนฉนวน (Dielectric Stenge) สง 2. ระบายความรอนไดด มความหนด (Viscosity) ต า 3. มจดไหล (Pour Point) ต า ไมแขงตวในฤดหนาว 4. ระเหยไดนอย มจดวาบไฟ (Flash Point) สง 5. คงทนตอปฏกรยาทางเคม ไมมสารไปกดกรอนสวนทเปนโลหะ มคาความเปนกรด (Acidity) ต า 6. สะอาดปราศจากความชน หรอสงเจอปนตาง ๆ

8

รปท 2.4 น ามนหมอแปลงไฟฟา

- บชชง (Bushing) ท ามาจาก Porcelain หรอ China Stone ท าหนาทเปนฉนวนกนระหวางขวไฟฟาแรงสง-แรงต า กบตวถง ในหมอแปลงแตละลกจะมบชชงอย 2 ชด คอ บชชงแรงสง และบชชงแรงต า

รปท 2.5 บชชงหมอแปลงไฟฟา

- ปะเกน ท าหนาท รองรบบชชงกบตวถงหรอฝาถงกบตวถง จดประสงคเพอกนความชนเขาภายในหมอแปลงและกนน ามนทบรรจภายในตวถงหมอแปลง รวออกมาภายนอก ปะเกนทใชม 2 แบบ คอไม Cork ผสมยาง หรอยาง Nitrile คณสมบตของปะเกนคอ จะตองทนน ามน ไมบวม ทนความรอน ไมแขง

9

- Oil Temperature เปนเครองมอส าหรบวดอณหภมของน ามนหมอแปลง โดยวดจากสวนบนของตวถงหมอแปลง ภายในจะม Mercury Contact ซงจะไปควบคมการเปดปดพดลม

- ถงหมอแปลงและฝาถง (Transformer Tank and Cover) ถงหมอแปลงเปนสวนทอยภายนอกสด ใชบรรจชนสวนอปกรณตาง ๆ เชน ขดลวด แกนเหลก น ามนหมอแปลง ตลอดจนใชตดตงอปกรณตาง ๆ เชน บชชง ลอฟา ฯลฯ

รปท 2.6 ถงหมอแปลงและฝาถง 2.1.4 ชนดของหมอแปลงไฟฟา

- หมอแปลงไฟฟาก าลง (Power Transformer) จะใชส าหรบการจายก าลงไฟฟาและระบบ

สายสง (Transformer Line) หมอแปลงไฟฟาชนดนจะมคาก าลงไฟฟาในการใชงานสงทสด และ

แรงดน ไฟฟาใชงานอยางตอเนอง กจะมคาสงทสดดวย การก าหนดพกดของหมอแปลงไฟฟาจะ

เหมอนกบเครองจกรไฟสลบ คอจะก าหนดเปน โวลต*แอมแปร (VA) โดยทวไปจะมขนาดตงแต 1

MVA ขนไปจนถงหลายรอย MVA

รปท 2.7 หมอแปลงไฟฟาก าลง (Power Transformer)

10

- หมอแปลงจ าหนาย (Distribution Transformer) เปนหมอแปลงทใชในระบบจ าหนายของ

การไฟฟาสวนภมภาค และการไฟฟานครหลวงส าหรบหมอแปลงจ าหนายทใชงานทวไปของการ

ไฟฟาสวนภมภาคแบงออกเปน 2 ระบบคอ

1. ระบบ 1 เฟส 3 สาย มใชงาน 4 ขนาดคอ 10 kVA , 20 kVA , 30 kVA , 50 kVA

2. ระบบ 3 เฟส 4 สาย มหลายขนาดไดแก 30, 50, 100, 160, 250, 315, 400, 500, 1000, 1250, 1500,

2500 kVA.

หมอแปลงทตดตงเพอจายกระแสไฟฟาทวไปของการไฟฟาสวนภมภาคก าหนดใหใชได

ตงแตขนาด 10 kVA. 1 เฟส จนถง 250 kVA. 3 เฟส (ยกเวน 30 kVA. 3 เฟส) นอกเหนอจากนเปน

หมอแปลงทตดตงใหผใชไฟเฉพาะราย

รปท 2.8 หมอแปลงจ าหนาย (Distribution Transformer)

- หมอแปลงไฟฟาเครองมอวด (Instrument Transformer) Instrument Transformer คออปกรณทใชแยกอปกรณเครองมอวดและ/หรออปกรณควบคมทตออยดาน Secondary ออกจากดานไฟแรงสงทตอเขาทาง Primary ของ Instrument Transformer สามารถแยกออกเปน - อปกรณทใชแยกอปกรณวดกระแส เรยกวา Current Transformer - อปกรณทใชแยกอปกรณวดแรงดน เรยกวา Voltage Transformer

11

2.2 หมอแปลงกระแส (Current Transformer) CT ไมเหมอน Power Transformer ทงหมดแตใชหลกการ Electromagnetic Inductionเหมอนกน ลกษณะการใชงานตางกน ใน Power Transformer กระแสไหลผานขดลวด Primary จะมความสมพนธกบกระแสดาน Secondary ซงเปนไปตาม Load แต CT มขดลวด Primary ตออนกรม (Series) กบ Line เพอวดกระแสทไหลผาน หรอกลาวไดวา กระแสในขดลวด Primary จะไมขนกบ Load ทตออยอาจแบงประเภทของ CT ไดเปนสองชนดตามการใชงาน - CT ทใชวดกระแส โดยน าอปกรณ Instrument เชน Metering System ตาง ๆ คอ Energy Meter, Current Indicating Meter มาตอเขาทดาน Secondary เรยกวา Metering Current Transformer - CT ทใชกบระบบปองกน (Protective Equipment) เชน Trip Coil , Relay ซงเรยกวา Protective Current Transformer

รปท 2.9 หมอแปลงกระแส Current Transformer

2.2.1 หนาทของหมอแปลงกระแส (Current Transformer)

หมอแปลงกระแส (Current Transformer) มหนาทคอ แปลงขนาดกระแสของระบบไฟฟาคาสงใหเปนคาต าเพอพระโยชนในการวดและการปองกน แยกวงจร Secondary ออกจากวงจร Primary เพอความปลอดภยของผปฎบตงาน ท าใหสามารถใชกระแสมาตรฐานทางดาน Secondary ได กรณใชงานกบไฟแรงสง จ าเปนตองมฉนวนทสามารถทนตอแรงดนใชงานและแรงดนผดปกตทอาจเกดขนในระบบ แตหากไมค านงถงฉนวน (Insulation) สงส าคญของ CT ทตองม คอ - Primary Winding - Magnetic Core - Secondary Winding - Burden

12

Primary Winding เปนขดลวดทตออนกรม (Series) กบ Line หรอ Primary Circuit แบงเปนชนด มรอบเดยว Single - Turn Primary Winding ไดแก Ring - Type หรอ Through - Type ใช Line Conductor / Cable , หรอ Busbar คลองหรอสวมใหผานชอง (Window) ของ Core ทมขดลวดSecondary พนอยจงถอเปนรอบเดยว และ ชนดทมหลายรอบ Multi - Turn Primary Winding หรอWound Primary Current Transformer ขดลวดของ Primary มหนงรอบจะดกวาหลายรอบ กลาวคอผลตอ แรงทางกลทกระท ากบ Conductor ของ Primary ในขณะมกระแสลดวงจรไหลผาน และความรอน ทเกดขนจากกระแสสง (Dynamic and Thermal Stresses)

Magnetic Core เปนแกนเหลกทให Induced Flux ไหล คณสมบตของ CT ทส าคญคงเปนเรองความละเอยดถกตองแมนย า และ ความเทยงตรง (Accuracy) ของ CT คณสมบตนขนอยกบชนดของ Material ทใชท า Core และโครงสรางของ Core จงมกใช Magnetic Alloys Secondary Winding เปนขดลวดชดทสองทพนบนแกนเพอลดกระแสใหต าลง สามารถน าอปกรณตางๆ มาตอเพอวดคาได คณสมบตของ CT ขนอยกบ Flux Density ใน Core เปนส าคญ Flux ทเกดขนจะขนอยกบ Impedance ทงหมดใน Secondary Circuit สวนหนงคอ Impedanceของขดลวด Secondary บางกรณจะมคามากกวา Impedance ของอปกรณ หรอ Burden ทตอเขา Burden เปน Impedance ของอปกรณทตอทาง Secondary เชน Relay , เครองมอวดหรออปกรณอน ๆ รวมทงสายทตอระหวางอปกรณกบ Secondary Terminal รวมทงหมด คอ Burden ของ CT อาจมหนวยเปน VA หรอ Ohm กได 2.2.2 โครงสรางของหมอแปลงกระแส (Current Transformer)

โครงสรางของหมอแปลงกระแส (Current Transformer) ประกอบดวยขดลวด 2 ชดคอ ขดปฐมภม ซงพนรวดเสนใหญจ านวนรอบนอย และขดทตยภมพนดวยลวดเสนเลกจ านวนรอบมาก

รปท 2.10 สญลกษณของหมอแปลงกระแสไฟฟา

13

2.2.3 หลกการท างานของ หมอแปลงกระแส (Current Transformer)

หลกการท างานของหมอแปลงกระแส คอ ขดลวดปฐมภมตออนกรมกบโหลดของวงจร ท าใหเกดสนามแมเหลกขนทางดานขดลวดปฐมภม ไปเหนยวน าใหเกดแรงเคลอนไฟฟาเหนยวน าขนทางดานขดลวดทตยภม ท าใหเขมชของแอมมเตอรเกดการบายเบน คาทอานไดทางดานขดลวดทตยภมสามารถน าไปค านวณหาคากระแสทไหลผานขดลวดปฐมภมได โดยอาศยความสมพนธระหวางกระแสไฟฟาในขวดลวดทงสอง การใชงานหมอแปลงกระแสมเหตผล 2 ประการคอ

1. เพอปองกนอนตรายจากการตอแอมมเตอรหรอขดลวดกระแสของเครองวดไฟฟาโดยตรงกบสายฟาแรงสง

2. แปลงกระแสไฟฟาในระบบใหต าลง เพอใหเหมาะสมกบยานการวดของแอมมเตอรและวตตมเตอร ถากระแส I p ไหลผานทาง Primary Winding จะเกด

- Induced Flux : φ ใน Core - Flux ใน Core จะเหนยวน าใหเกดแรงดนท Secondary Winding : E s - E s เกดขนท าใหเกดกระแส I s ไหลใน Secondary Circuit - กระแสทไหลเปนไปตาม Ampere - Turn Balance

N p I p = N s I s (เปน Ideal Transformer) ในทางปฏบต Secondary Winding จะมทง Resistance และ Leakage Reactance และตอง ค านงถง Capacitance ทอาจมคาสงจนมผลตอ Impedance ของวงจร E s = I s Z s = φk. m φ m เปน Exciting Ampere-Turn : N p I l ฉะนน N p I p จงถกแบงเปนสองสวน คอ สวนของ Primary Exciting Ampere - Turn : N p I eและ สวนของ Primary Transferring Ampere - Turn : N p I pl เมอกระแสทแปลงไปทดาน Secondaryไมใชกระแสทงหมด จงท าใหเกด Current Error หรอ Ratio Error ขน

2.2.4 โลหะทใชท า Core โลหะทใชท าแกนเหลก (Core) ตองเปน Ferromagnetic Material เนองจาก Error เกดขน จาก Magnetizing Current ทใชในการสราง Flux จงจ าเปนตองศกษาเรอง Magnetizing Curve ทแสดงความสมพนธระหวาง Flux Density และ Magnetizing Ampere - Turn หรอ B - H curve

14

รปท 2.11 Magnetizing Curve จะเหนไดวาเมอ Flux Density สงขน จะตองใชกระแสมากขนในการสราง Flux และเมอเลยจากจด Knee Point กระแสจะสงขนอยางรวดเรวโดยท Flux เปลยนแปลงเพมขนเพยงเลกนอยหรอเรยกวา โลหะมสภาพอมตว (Saturation) ซงท าใหม Error มากในการ Transferring จาก Curve แสดงถง Oriented Electrical Steel ซงความสมพนธแบงไดเปน 4 ชวง

- ชวง 0 - 1 เปนชวงแรก Origin ตอนเรมตน ของ Curve จนถงจดท 1 ทเรยกวา Angle point ความสมพนธระหวาง B-H ไม Linear ชวงน Flux และ Exciting Current ยงต ามาก

- ชวง 1 - 2 หลงจากจดท 1 จนถงจดท 2 ทเรยกวา Knee Point ชวงนความสมพนธเปนLinear เรยกวาชวง Linear จด Knee Point คอจดท Flux Density เพมขน 10% ขณะทกระแสเพมขน 50 %

- ชวง 2 - 3 หลงจากจดท 2 จนถง จดท 3 เรยกจดนวาจดอมตว Saturation ชวงน Fluxdensity เปลยนเพมขนนอยมาก แตตองการกระแสมาก

- ชวงหลงจากชวงอมตว Saturation ไปแลว ชวงน Flux Density แทบไมเปลยนแปลง แต ตองการกระแสมาก เรยกวาชวง Saturation Protective Current Transformer สามารถใชชวง 0 - 3 ในขณะทมกระแสปกต แตขณะมกระแสลดวงจรไหลผานอาจอยชวงตน ๆ ของ 4 แต Metering Current Transformer จะใชชวง 0 - 1เทานน ในทางปฏบตอาจใชถงชวงกอน Knee Point ขณะทม Full Load Current ไหลผานขดลวดPrimary เพราะจะใช Core Material นอยลง Material สวนใหญทใชคอ

- Hot Rolled Silicon - Iron Alloy - Cold Rolled Oriented Silicon-Iron Alloy (Electrical Steel) - Nickel - Iron Alloy

15

- Composite Material

- Hot Rolled Silicon - Iron Alloy ในยคแรก ๆ Material ทใชท าแกนเหลกมสวนผสมของ Mild Steel กบ Carbon ปรมาณเลกนอย มขอเสยคอ Ageing เรว หรอมอายการใชงานสน คอชวงใชงานจะม Hysteresis Loss สงขนเรอย ๆ ตอมามการพฒนาใช Silicon ผสมแทน Carbon ท าใหปญหาเรอง Ageing หมดไป แตถาใส Silicon มากจะเปราะ และหกงาย ไมสะดวกเวลาตดและเจาะร ปจจบนม Hot Rolled Electrical Steel ทม Silicon ผสมนอยลงมคณสมบตของ Permeability ดขน จงนยมใชท าหมอแปลง ท าใหมชอเรยกวา Transformer Grade

- Cold Rolled Oriented Silicon-Iron Alloy (Electrical Steel) ตอมามการพฒนาการผลตเหลกมากขนสามารถใชวธ Cold Rolled ท าใหสามารถปรบปรง Magnetic Property ไดดขนท าใหเกดการเรยงตวกนของ Crystal Structure ดขนในทศทางทรด ท าให Flux ทไหลในแนวขนานกบผวของแผนเหลก (Laminated Sheet) ไดคา Permeability ดขนมากลด Losses ท าให CT มขนาดลดลงแต Flux ทไหลในทศทางทหกโคงจะดอยกวาแนวขนาน ฉะนนการท า Core Sheet เปนรปตว T หรอตว U จะดอยกวาการท าเปน S t r i p W o u n d C o r e และเปนรป R i n g - T y p e C o r e

- Nickel-Iron Alloy เปนโลหะทม Losses ต า แตม Permeability สง มขอเสยคอ คณสมบต Magneticperformance จะเปลยนแปลงถาไดรบ Mechanical Stress สวนใหญ เปน C - Core จะ ประกอบและ Bonded กอนแลวจงตดเปนแบงเปนรป C ฉะนนจ าเปนตองปองกนเวลาขนยาย และประกอบอยางด การผลต Alloy ชนดนมราคาแพง จงใชเฉพาะ CT ทตองการ Accuracy สงเทานน

- Composite Materialใชผสมกนระหวาง Nickel - Iron Alloy กบ Electrical Steel ขอด คอ สามารถใส Nickel - Ironalloy ไวตรงกลางระหวาง Electrical Steel ท าใหม Mechanical Reinforce

2.2.5 การบอกลกษณะของ (Current Transformer)

- Ratio คออตราสวนของการแปลงกระแส จากกระแสดาน Primary เปนกระแสดาน Secondary เชน Ratio ของ Current Transformer 300 : 5 มความหมายวา CT ม Rated Primary Current เทากบ 300 A และ Rated Secondary Current มคา 5 A หรอ CT ทเปน Multi-Ratio : 100 -1200 A สามารถเลอกกระแสใชได 10 Ratio ตงแต 100 A ถง 1200 A โดยทกระแสดาน Secondary มคาคงทเทากบ 5 A และกรณทม Secondary หลายชดพนบนแตละ Core ใหเลอกใชงาน เรยกวา Multi - Core เชน 100 - 1200//5

16

- Current Rating Factor : RF คอ คาจ านวนเทาของกระแสดาน Primary ท CT สามารท างานไดอยางตอเนองเชน 1 , 1.3 , 2 เปนตน - ความแมนย า (Accuracy) คอความถกตองแมนย าของการแปลงกระแส ซงมลกษณะตางกนระหวาง ชนด Protection และ Metering - Polarity ใชในกรณทน า Secondary ของ CT สองชด หรอมากวาสองชดมาตอกน และทศทางการไหลของกระแส

2.3 หมอแปลงแรงดน (Voltage Transformer)

หมอแปลงแรงดนคอ หมอแปลงแรงดนไฟฟาทใชรวมกบเครองวด ท าหนาทแปลงแรงดนไฟฟาใหต าลง เพอใหเกดความปลอดภยตอผปฏบตงาน และเหมาะสมกบยานวดของโวลตมเตอรและมกจะม คาแรงดน ตามมาตรฐานก าหนด เชน 100 , 100 / √ 3 , 115 , 115 / √ 3 , 220 , 220 / √ 3 , Volts เปนตน

รปท 2.12 หมอแปลงแรงดน Voltage Transformer 2.3.1 ขอก าหนดลกษณะของ (Voltage Transformer) - Rated Primary Voltage - Rated Secondary Voltage - Insulation Level - Rated Burden - Frequency - จ านวน Phases

17

- Accuracy Class

2.3.2 Voltage Transformer ทมใชงาน - Magnetic - Type Voltage Transformer (MVT) - Capacitive Voltage Transformer (CVT) Magnetic - Type MVT จะใชงานทแรงดนเดยว หรอ ท Flux Density เดยว ไมมลกษณะเปน Wide Range เหมอน CT การออกแบบเพอแปลงแรงดน ใชหลกการเชนเดยวกบ Power Transformer สงทแตกตางกน คอ ตองค านงถง Error ของแรงดนทแปลงออกทดาน Secondary V p I p = V s I s และ N p I p = N s I s

Capacitive Voltage Transformer มลกษณะเปน Capacitive Divider คอม Capacitor สองชดตออนกรมกน สวนลางจะมคา Capacitance สงกวาสวนบน แรงดนท Tap ออกจาก Capacitor สวนลางจะน าไปตอเขากบ Intermediate Voltage Transformer (IVT) ทเปน Inductive - Type เพอแปลงแรงดนใหต าลงในระดบเหมาะสมกบอปกรณ

เนองจาก Capacitor Impedance และ Leakage Impedance ของ IVT ท าใหการใชงานไมสามารถควบคม Ratio ท Burden คาตาง ๆ ได จงจ าเปนตองม Tuning Reactor ซงจะตอขนไวกอนตอเขา Inductive Voltage Transformer เมอเลอกคาทเหมาะสมกบ Frequency ระบบ กจะท าให Impedance ของ Capacitor หมดไป

2.3.3 Accuracy Class ของ Instrument Transformer IEC Standard - Class ส าหรบ Metering : 0.1 , 0.2 , 0.5 , 1.0 , 3.0 - Class ส าหรบ Relaying : 3P , 6P ท Burden 25 - 100% การใชงานในชวงแรงดน 5 % ถง แรงดนทออกแบบใหเหมาะกบการ Ground ของระบบแตละประเภท : มคาเทากบ V r . f % ระบบทเปน Solidly Ground f = 1.5 ระบบทไมเปน Solidly Ground f = 1.9

18

ตารางท 2.1 คา Standard Accuracy Classes and Limits of TCF for Voltage Transformer

Accuracy Class Limits of Transformer Correction Factor Limits of Power Factor (Lagging)

Min Max Min Max 1.2 0.988 1.012 0.6 1 0.6 0.944 1.006 1.6 2 0.3 0.997 1.003 2.6 3

ตารางท 2.2 คา Standard Burdens for Voltage Transformer

Designation of Burden Secondary VA Burden Power Factor

W 12.5 0.10

X 25 0.70

Y 75 0.85

Z 200 1.85

ZZ 400 2.85 2.3.4 การเกด Ferro - Resonance และวธ Suppression ใน CVT Ferro - Resonance เปนปรากฏการณทเกดขนในวงจรทประกอบดวย Capacitance ตออนกรมกบ Inductance ทมลกษณะคณสมบตเปน Non - Linear เชน Exciting Inductance ของ Inductive Voltage Transformer หรอ Exciting Inductance ของ Intermediate Voltage Transformer ในขณะทเกดจะพบวาม Oscillation ท Sub Harmonic Frequency 2.3.5 เหตการณทท าให CVT เกด Ferro - Resonance เนองจากคณสมบตของ Capacitor จะเปลยนแปลงแรงดนทนททนใดไมได และ Inductorจะเปลยนแปลงกระแสทนททนใดไมได ฉะนนเหตการณทมการเปลยนแปลง แรงดน หรอ กระแสของ CVT อยางรวดเรวจะท าใหวงจรไม Stable จะเกด Oscillation เพอปรบตวใหเขาสสภาวะปกต(Steady State) เหตการณดงกลาวไดแก

19

- เกด Fault ในสายสง ระบบปองกนท างานสงปลดสายสงออก แลวสง Reclose กลบเขาอยางรวดเรว ผลหลงจากการ Reclose อยางรวดเรว คอ แรงดนทคางอยบนสายสงเนองจาก Capacitance (Trap Charge) ไมเทากบแรงดนระบบขณะท Reclose กลบเขามาท าใหเหมอนกบมการเปลยนแปลงแรงดนอยางรวดเรวท C1 + C2 - ปลด Burden ขนาดใหญออกจาก Secondary Circuit มผลตอ Voltage Drop ครอม (C1 + C2) หรอ Trap Charge ท าใหแรงดนท C1 และ C2 เกดเปลยนแปลงอยางรวดเรว - เกด Short Circuit ในวงจรดาน Secondary Circuit แลว Fuse ขาด จะมผลเชนเดยวกบขอ 2 แตรนแรงกวามาก เนองจากกระแส Short Circuit จะสงกวากระแส Load - ในกรณทโครงสรางของ CVT ม Gap ครอม C2 หากเกด Flashover ท Gap ครอม C2 เมอ Flashover หายไป จะเกด Oscillation ได เนองจาก C1 และ C2 ตองปรบสภาพกลบมาเปน Voltage Divider อกครงหลง Flashover หายไปทง 4 เหตการณ เหตการณท 3 จะเกด Oscillation ทม Energy มาก และรนแรงทสด จงใชเปนเหตการณทจะทดสอบวงจร Fer ro Resonance S uppress ion

2.3.6 วธ แกปญหา Ferro - Sesonance มวธ แกปญหา หลายวธ แตทงหมดใชหลกการ Damp Energy ทเกบอยทตว Capacitor ดวย Resistor สงทแตกตางกนในแตละวธ คอ การออกแบบวงจร เชน

- ใส Fixed Resistor ตอครอม Secondary Circuit ไว ขอด งายและไมยงยาก, สามารถ Damp High Frequency ไดดวย ขอเสย ตองออกแบบให CVT ม Burden ทสงขนมาก ท าใหมโครงสรางใหญ

เกด Heat เนองจาก Loss ตลอดเวลาท าใหเกดความรอน

- ใส Resistor ทม Saturable Reactor ท าหนาท Switching ให Resistor เขาและออกในวงจรSecondary Circuit เพอแกปญหาขอเสยของวธท 1

- ใส Resistor ทมอปกรณ Electronic ไว Switching เชน FDD (Fast Damping Device) ซงจะแบง Resistor ออกเปน Step การน า Resistor เขาในวงจรเมอแรงดนถงจดก าหนด จะพรอมกน สวนการน าออกเมอแรงดนกลบสระดบทตงไว จะทยอยปลด Resistor ออกไมพรอมกน เพราะหากปลด Resistor ออกพรอมกน อาจเกด Oscillation ขนใหมอกครงตามมาตรฐาน IEEE / ANSI ตามหวขอ Type Tes t ก าหนดใหทดสอบ CVT เพอแสดงวามความสามารถ Suppress Fer ro - Resonance ไดในขณะทไมม Burden ตออย หรอมเพยง Burden ของ Measuring Device ทตอเพอวด Oscillation เทานน โดยใชเหตการณของการเกดลดวงจรดาน Secondary Circuit เปน Trigger

20

ปกตการออกแบบ Flux Density ทแรงดนใชงานของ Intermediated Voltage Transformerมคาต า จงตองระวงในการน า Auxiliary Transformer มาตอในวงจรดาน Secondary เพราะ Auxiliary Transformer ทวไปมการออกแบบ Flux Density ทแรงดนใชงานสงมาก จะเกด Ferroresonace กบ Capacitance ไดงานกวา Intermediated Voltage Transformer เพอปองกนไมใหเกดกบ Auxiliary Transformer จงควรใชรนทม Flux Density ต ามาก เชนม Rated Flux Density ประมาณ 0.3 Tesla

จากประสบการณสาเหตของ Ferro - Resonance เกดขนเพราะม Auxiliary Transformer ตออยในวงจรเสมอ เพอน าไปใชในวงจร Synchronizing , Indicating Lamp หรอใชปรบแรงดนใหเปนStandard Voltage เปนตน 2.4 เซอรกตเบรกเกอรแบบ SF6

เซอรกตเบรกเกอรแบบ SF6 ซงกาซ SF6 เปนกาซทไมมส ไมมกลน ไมมรส ไมตดไฟ ไมชวยใหตดไฟ และไมท าปฏกรยากบสารอน ทนความรอนไดสง มความหนาแนนมากกวาอากาศ และมความคงทนของสารไดอเลกตรกสงมาก กาซ SF6 จะมแรงดนเบรกดาวนสงเนองจาก สามารถจบตวอเลกตรอนอสระในสนามไฟฟาไดมาก ดงนนอเลกตรอนจะไปเกาะกาซ SF6 ท าให มคณสมบตทางไฟฟาเปนขวลบทเคลอนทไดชา เปนผลท าใหอตราการเพมของอเลกตรอนอสระถกหนวงใหชาลงดวย สงผลใหกาซ SF6 มแรงดนเบรกดาวนสงกวากาซชนดอน จงเหมาะในการน ามาใชเปนฉนวนของเซอรกตเบรกเกอร

รปท 2.13 เซอรกตเบรกเกอรแบบ SF6

21

จากรปท 2.14 แสดงโครงสรางการท างานของหองดบอารกของเซอรกตเบรกเกอรแบบ SF6 รปแบบหนง ในหองดบอารกประกอบดวย หนาสมผสทอยกบทและหนาสมผสทเคลอนทไดกบกาซ SF6 ทบรรจในหองดบอารก โดยกาซ SF6 จะถกเปาเขามาในทรงกระบอก เมอมการแยกออกของหนาสมผสของเซอรกตเบรกเกอรทาใหความดนในหองดบอารกมความดนเพมขน เมอกาซ SF6 เปาลาอารก ท าใหเกดแรงดนตกครอมลาอารก และทาใหอารกแตกตวเปนลาแคบ ๆ และรอบ ๆ จะมอณหภมตา ท าใหอารกสามารถดบได และกาซ SF6 สามารถกลบคนสภาพไดอยางรวดเรว จงท าใหยากตอการเกดแรงดนตกครอมหนาสมผส (Recovery Voltage)

รปท 2.14 โครงสรางการท างานของหองดบอารกของเซอรกตเบรกเกอรแบบ SF6

2.4.1 ชนดของเซอรกตเบรกเกอรแบบ SF6

เซอรกตเบรกเกอรแบบ SF6 สามารถแบงได 2 ชนด คอ

1. Single Pressure หรอเรยกวา Puffer Cylinder เมอหนาสมผสของเซอรกตเบรกเกอรแยกออกจากกน กาซ SF6 จะถกอด และถกเปามาทลาอารก โดยถกพนทางหวฉดทาใหอารกดบได 2. Two Pressure หรอเรยกวา Double Pressure เวลาทางานกาซ SF6 จะถกเปาทลาอารกโดยการเปาจะเหมอน กบเซอรกตเบรกเกอรแบบใชอากาศดบอารก (Air Blast Circuit Breaker) และเซอรกตเบรกเกอรแบบ SF6 นจะทนกระแสทหนาสมผส (Interrupter) ไดสง มการคนสสภาพ

22

การเปนฉนวนไดเรว ไมเกดเสยงดงเมอมการทรป SF6 Circuit Breaker มความปลอดภยสง คอ ไมตดไฟ ไมเปนพษ ไมทาใหเกดไฟไหม แตถามความชน กาซ SF6 จะกลายสภาพเปนกรดกดกรอนผวโลหะได และตองใชอปกรณตรวจสอบการรวของกาซ หากกาซรวจะทาใหสภาพการเปนฉนวนลดลง จะตองมระยะเวลาการตรวจหนาสมผสของแบบกาซดวย ในกลไกการทางานของระบบมความแตกตางกน คอ ชองการไหลททาใหหนาสมผสเปดจะมขนาดเลกกวาชองการไหลททาใหหนาสมผสปด เพอทาใหเปนอากาศอดแรงดน และชองการไหลนจะทนแรงดนไดด ปจจบนระบบไฟฟาแรงดนยาน HV หรอ EHV ยงนยมใชเซอรกตเบรกเกอรแบบ SF6 และในระบบ MV กมเพมขน

2.4.2 สวนประกอบของเซอรกตเบรกเกอรแบบ SF6

สวนประกอบทส าคญของเบรคเกอรแบบน คอ กระบอกบรรจหนาคอนแทคทภายในมกาซ

SF6 บรรจอย ซงมลกษณะคลายคลงกบกระบอกของเบรคเกอรแบบสญญากาศ ภายในกระบอกจะ

เปนภาชนะปด มความดนของกาซ SF6 เปน 1.5 เทาของความดนบรรยากาศ (ประมาณ 22 psi)

ซงนนเปนขอดของ SF6 เพราะกระบอกทบรรจหนาคอนแทคสามารถเกบ SF6 ทมคาความ

ดนสงกวาโดยไมเกดการรวไหลเขาสภายใน และยงมสวตซความดน ไวตรวจจบการรวไหลของ

SF6 ดวย และตวเบรคเกอรเองมขนาดกะทดรดและท างานอยางนาเชอถอ พรอมมอายการใชงานท

ยาวนาน โดยสามารถตดตอนในขณะทกระแส Full Load พรอมทงอายการใชงานของกลไก

ประมาณ 10,000 ครง หรอในใชขณะมการตดตอนกระแสลดวงจรกสามารถใชไดตงแต 30-50 ครง

2.4.3 กลไกการท างานเซอรกตเบรกเกอร แบบ SF6

รปท 2.15 กลไกการท างานเซอรกตเบรกเกอร แบบ SF6

23

เซอรกตเบรกเกอรแบบ SF6 จะมหนาคอนแทคสองชด กคอ หนาคอนแทคหลก (Main

Contact) และหนาคอนแทคอารค (Arc Contact) ซงท างานในลกษณะคขนาน โดยหนาคอนแทค

อารค จะเปนตวทปดวงจรกอน ในขณะทหนาคอนแทคเคลอนเขาหากน และจะท าหนาทเปดวงจรท

หลงเมอหนาคอนแทคเคลอนทออกจากกน ทงนเพอปองกนมใหเกดการกดกรอนเนองจากอารคขน

กบหนาคอนแทคหลก ซงจะแสดงรายละเอยดขนตอนการท างาน เปด / ปด ดงน

- ในสภาวะทหนาคอนแทคปด กระแสของวงจรจะไหลผานหนาคอนแทคทงหมด ทงชด

เคลอนทและชดอยกบท รวมทงทอตวน ากระแส (Conductor Tube)

- เมอเบรกเกอรจะเปดวงจรหรอจะท าการตดตอ ชนสวนทเคลอนททงหมดจะเคลอนทลง

มาดานลาง แตเนองจากลกสบ นนยงอยกบท กาซ SF6 ทบรรจอยในกระบอกสบจงถกอด

- เมอหนาคอนแทคหลกเปดออกแลว กระแสกจะไหลผานหนาคอนแทคอารคเทานน

- ในขณะเดยวกนนนกาซ SF6 ทบรรจอยในกระบอกสบจะยงคงถกอดดวยลกสบและคา

ความดนของกาซ SF6 จะคอยๆ เพมขนเรอยๆ

- เมอมอารคเกดขน เนองจากการเปดหนาคอนแทคอารค กาซ SF6 ทถกอดจะถกเปาเขาไป

ดบอารคโดยผานทางหวฉดอดกาซ ซงท าใหอารคถกดบกาซ SF6 ทถกอดจะถกเปาออกไปจากเบรค

เกอรเหมอนกบลกษณะของปนฉดน า

- ขณะเปดวงจร กาซ SF6 จะถกเปาออกไปดบอารค จะเหนไดวา กระแสอารคจะถกระจาย

ออกไปทงในทศทางขนไปขางบนและลงมาขางลาง

- หลงจากการเปดวงจรแลว ชองวางทอยระหวางชดหนาคอนแทคคงทและเคลอนทนนจะ

ถกปกคลมดวยกาซ SF6 ท าหนาทเปนฉนวนปองกนมใหเกดอารคขนมาใหม

2.4.4 คณสมบตของกาซ SF6

กาซ SF6 มชอเรยกวา ซลเฟอร – เฮก - ซาฟลออไรด (Sulphur - Hexafluoride)เปนกาซท

ไมมส ไมมกลน โครงสรางของโมเลกล ดงรปท 1 จะอยในสภาวะสมมาตร (Symmetrically) เปน

อยางยง โดยมอะตอมของซลเฟอรอยทจดศนยกลางและลอมรอบดวยอะตอมฟลออรน 6 อะตอม

ซงกอใหโครงสรางของโมเลกลแบบ Octahedron อเลกตรอนของอะตอมฟลออรน 6 อะตอมจะเขา

24

จบกบอเลกตรอนอสระของอะตอมซลเฟอรอก 6 อะตอม ซงท าใหอะตอมทงสองประเภทจบกนเขา

เปนค ๆ อยางสมบรณ จงท าใหโมเลกลของกาซ SF6 มความเสถยรภาพและไมเกดปฏกรยาทางเคม

ใด ๆ โดยสามารถทนอณหภมไดถง 500 °c และสามารถน าไปใชกบวสดทเปนฉนวนไดทก ๆ

ประเภท เนองจากกาซมน าหนกโมเลกลคอนขางสง ดงนนกาซ SF6 จงมความหนาแนนสงมาก คอ

ตกประมาณ 5 เทาของอากาศ และความเรวเสยงในกาซ SF6 จะตกประมาณ 130 เมตร/วนาท

รปท 2.16 โครงสรางโมเลกลของกาซ SF6

2.4.5 ความเปนฉนวนของกาซ SF6

กาซ SF6 มคาความเปนฉนวนสงมาก เนองจากอเลกตรอนจะถกจบและยดไวแนนกบ

โมเลกลของกาซ จะเหลออยกแตเพยงอออนลบ ท าใหกาซ SF6 มคณสมบตเปนอเลกโตรเนกาตฟ

สงมาก ดงน นประจไฟฟาทมกจะเกดขนจากอเลกตรอนอสระทถกเรงใหมความเรวใน

สนามแมเหลก จงถกตอตานดวยคณสมบตของอออนลบ คณสมบตขอนเองของกาซ SF6 รวมทง

ความเสถยรท าใหตองการพลงงานในการท าใหกาซเกดการอออนไนเซชนสงมาก ตกประมาณ

19EV จงจะท าใหกาซมคาความเปนฉนวนสง คาความเปนฉนวนของกาซ SF6 จะเพมขน เมอคา

ความดนของกาซสงมากขนทคาความดนบรรยากาศ คาความดนเปนฉนวนนจะสงกวาคาความเปน

ฉนวนของอากาศประมาณ 2.5 เทา

2.4.6 การเสยหายของเบรกเกอร SF6

การเสยหายหรอใชการไมไดของเบรกเกอร SF6 อนเปนผลมาจากการทกระบอกทบรรจ

กาซ SF6 จะเกดการรวนน มโอกาสเกดขนนอยกวาการทมอากาศรวไหลเขามาในกระบอกของ

เบรกเกอรแบบสญญากาศ เพราะกระบอกบรรจกาซ SF6 ท าดวยสารจ าพวกอปอกซ ซงมความ

25

แขงแรงทนทาน ตอความเสยหาย และความกระทบกระเทอนทางกายภาพมากกวากระบอกแกว

หรอกระบอกเซรามกในเบรกเกอรแบบสญญากาศ กระบอกบรรจกาซ SF6 ซงเดมมคาความดนท

22 psi สามารถท าการตดตอนกระแสไฟฟาไดตามปกตแมวาจะเกดการรว คาความดนในกระบอก

ไมเหลอเลย แตอากาศกไมสามารถเขาไปในกระบอกบรรจกาซไดเพราะยงมคาความดนเปนบวกอย

กยงสามารถตดตอนกระแสไฟฟาไดอยางนอย 1 ครง ยกเวนกรณมอากาศเขาไปแทนทกาซ ใน

กระบอกบรรจ หนาคอนแทคจะเกดความเสยหาย เมอมการตดตอนกระแส ดงนนความเสยหายท

เกดขน ควรหมนตรวจสอบ กลไกการท างานของชดอปกรณควบคม หรอฉนวนอายการใชงานของ

กระบอกบรรจกาซ SF6 เปนตน เพอการใชงานอยางปลอดภย และยนยาวนนเอง

รปท 2.17 Breaker SF6 ทมการรวทกระบอก บรเวณลกถวย

2.5 มาตรฐานการตดตงหมอแปลงไฟฟา

1.แบบแขวน ใชส าหรบตดตงหมอแปลง 1 เฟส และ 3 เฟส ขนาด 10 - 160 kVA

รปท 2.18 การตดตงหมอแปลงแบบแขวน

26

2.แบบนงราน ใชส าหรบตดตงหมอแปลง 3 เฟส ขนาด 50 - 250 kVA (กฟภ) และ 50 - 500 kVA

(เฉพาะราย) ทมน าหนกไมเกน 3000 กโลกรม

รปท 2.19 การตดตงหมอแปลงแบบนงราน

3.แบบตงพน ใชส าหรบตดตงหมอแปลง 3 เฟส ขนาด 315 - 2000 kVA

รปท 2.20 การตดตงหมอแปลงแบบตงพน

27

2.5.1 อปกรณทใชในการตดตงหมอแปลงไฟฟา

- ฟวส (Fuse) ท าหนาทปองกนอปกรณไฟฟาหรอระบบ จากภาวะกระแสเกนพกด (Over

Current) หรอลดวงจร (Short Circuit) มทงฟวสแรงสงตดตงทางดาน Primary และฟวสแรงต า

ตดตงทางดาน Secondary

รปท 2.21 ฟวสแรงสง

รปท 2.22 ฟวสแรงต า

28

- ลอฟา (Lightning Arrester) ท าหนาทปองกนอปกรณหรอระบบและสายสงมใหไดรบ

ความเสยหายจากภาวะแรงดนเกน (Over Voltage) ทเกดจากฟาผาหรอการปลดสบสวตซ

รปท 2.23 ลอฟาแรงสง (HV. Arrester)

รปท 2.24 ลอฟาแรงต า (LV. Arrester)

- อารคซงฮอรน (Arcing Horn) เปนอปกรณปองกนหมอแปลงมใหช ารดเสยหายจากภาวะ

แรงดนเกนทเกดจากฟาผา ส าหรบระยะ Air Gap ของ Arcing Horn ทบชชงแรงสงของหมอแปลง

ตามมาตรฐานของการไฟฟาสวนภมภาคก าหนดดงน

29

ระบบ 11 kV ระยะหาง 8.6 เซนตเมตร

ระบบ 22 kV ระยะหาง 15.5 เซนตเมตร

ระบบ 33 kV ระยะหาง 22.0 เซนตเมตร

2.5.2 สงทตองค านงถงในการตดตงหมอแปลง

- หมอแปลงไฟฟาควรจดวางไวในทเหมาะสมและสะดวกตอการเคลอนยายการตรวจสอบและการบ ารงรกษา ทงทตงใชงานไวภายในหรอภายนอกอาคาร

- หมอแปลงไฟฟาตองไดรบการระบายความรอนอยางเพยงพอ

- การตดตงหมอแปลงไฟฟาตองเปนไปตามมาตรฐานการตดตงทางไฟฟาของประเทศไทย

- การตดตงหมอแปลงไฟฟาทตงบนพนหรอบนเสานงรานตองยดฐานหมอแปลงใหแนน มนคง ปลอดภย และปองกนอนตรายทอาจเกดขน

2.5.3 การตรวจสอบและและทอสอบกอนจายไฟ

- ตรวจสอบการตดตงหมอแปลงใหถกตองตามมาตรฐานทก าหนดไว

- ด าเนนการตรวจสอบสายดน ระบบการตอลงดนของหมอแปลงไฟฟา

- ตรวจสอบความแนนของขอตอสายทางดานแรงสงแรงต านวตรอลและสายดน

- ตรวจสอบอปกรณตาง ๆ เชน ระบบเตอนภยระบบปองกนและระบบตดตอนชดกรอง ความชนใหอยในต าแหนงและลกษณพรอมใชงาน

- ตรวจสอบต าแหนงแทปใหถกตอง และตรงกบแรงดนทตองการใชงาน

- ตรวจสอบการตอสายและตวอกษรกากบเฟสใหถกตองตามเฟส

- ตรวจสอบความเรยบรอยทวไปวาไมมสงแปลกปลอมอยในบรเวณรอบหมอแปลงรวมทงการรวซมของนามนตามซลตาง ๆ และครบหมอแปลงไฟฟา

- ตรวจสอบวดคาความเปนฉนวนระหวางแรงสง – แรงต า , แรงสง - กราวด และแรงต ากราวด หากหมอแปลงไฟฟาตงทงไวนานโดยไมมการจายไฟเกน 6 เดอนควรแจงหนวยบรการเพอตรวจสอบกอนใชอกครง

2.5.4 การตรวจสอบหลงจายไฟ หลงจากการจายไฟเขาหมอแปลงแลวดาเนนการตรวจสอบสงตาง ๆ เพอใหแนใจวาหมอแปลงไฟฟาทางานไดตามปกต

- ตรวจสอบแรงดนไฟฟาออก วาไดตามต าแหนงแทปทตงไวหรอไม

30

- ตรวจสอบความถกตองของการเรยงลาดบเฟส

- ทดสอบการจายไฟฟาเพอใชงาน เชน แรงดน กระแสไฟฟาและทศทางการหมนของมอเตอร

- ความสามารถรบแรงดนเกนของหมอแปลงไฟฟาขณะไมมโหลดไมควรเกน +10% และ +5 % ขณะมโหลด 2.6 การตรวจสภาพทวไปของหมอแปลงไฟฟา

การดและตรวจสอบบ ารงรกษาหมอแปลงเชงปองกนเปนประจ าทก 1 เดอน หรอ 3 เดอน

ตามสภาพเพอใหการใชงานมประสทธภาพสงสดและยาวนาน

- ตรวจสอบการตดตงใหถกตองตามมาตรฐาน

- ตรวจสอบลอฟาแรงสง , Drop Out , ฟวสสวตซแรงต า ใหอยในสภาพครบถวนและขนาด

ถกตองตามพกด

- ตรวจดทดดความชนโดยสงเกตทสของ Silica Gel ถาเปนสชมพแสดงวาเสอมสภาพ ตอง

เปลยนใหม

รปท 2.25 Silica Gel หมอแปลงทมการเสอมสภาพ

31

- ตรวจสอบหวตอทบชชงหมอแปลงไมใหหลวมเพอกนการอารก

- ตรวจซลของหมอแปลงทงหมดเพอปองกนน ามนหมอแปลงไหลซมออกมา

- ตรวจดระดบน ามนทถงอะไหล

- ตรวจสอบตวถงหมอแปลง

รปท 2.26 ตวถงหมอแปลงทตองตรวจสอบ

- ตรวจสอบกราวดตางๆของหมอแปลงและระบบปองกน ใหอยในสภาพเรยบรอยถกตอง

ตามมาตรฐาน

- ตรวจสอบขนาดสายแรงต าและจ านวนสายทออกจากบชชงแรงต าถงฟวสแรงต า

- ตรวจสอบคานนงรานหมอแปลง

- ตรวจสอบความตานทานของสายดนและลอฟาแรงสงใหอยในพกดไมเกน 5 โอหม

2.7 การบาลานซโหลดหมอแปลง

การบาลานซโหลด เปนการเฉลยโหลดแตละเฟสใหมคาเทากนหรอใกลเคยงกน ซงท าให

กระแสในแตละเฟสใกลเคยงกนดวย ถาหากโหลดไมสมดล จะเกดผลเสยตอระบบดงน

- เกดความสญเสยและแรงดนปลายสายตกมาก

32

- Voltage Regulation ไมด กลาวคอแรงดนไฟฟาในแตละเฟสไมเทากน

- ความสามารถในการจายโหลดของหมอแปลงลดลง

- หมอแปลงอาจเสยหายได

ขอก าหนด

- หมอแปลงทวไป การไฟฟาสวนภมภาค ยอมใหจายโหลดไดไมเกน 80 % ของกระแส

พกดหมอแปลง

- การบาลานซเฟสหมอแปลง ไมควรแตกตางกนเกน 20 % ของแอมปเฉลย

รปท 2.27 การบาลานซโหลดของหมอแปลง 1 เฟส 3 สาย

จากรป เปนหมอแปลง 1 เฟส 3 สาย 460/230 V. สมมตมพกด 30 kVA. จายโหลดรวม 95

แอมป ถาเฟส A จายโหลด 45 A เฟส B จายโหลด 50 A จะถอวาหมอแปลงลกนจายโหลดบาลานซ

หรอไม

วธท า

หมอแปลง 30 kVA ,230 V. กระแสเตมพกดคอ 30 kVA / 230 = 130 A

คด 80 % ของพกดหมอแปลง = 0.8 x 130 = 104 A.

ดงนนเฟส A และ B ควรจายโหลดไมเกนเฟสละ = 104 / 2 = 52 A

จากการทหมอแปลงจายโหลดรวม 95 A ดงนนกระแสเฉลยของแตละเฟส = 95/2 = 47.5 A

กระแสแตละเฟสตองตางกนไมเกน 20 % ของแอมปเฉลย = 0.2 x 47.5 = 9.5 A

แตเนองจากเฟส A จายโหลด 45 A และเฟส B จายโหลด 50 A จงตางกน = 50 - 45 = 5 A

พบวากระแสของเฟสทงสองตางกนไมเกน 9.5 A จงถอวาหมอแปลงลกนจายโหลดได

สมดล

33

รปท 2.28 การบาลานซโหลดของหมอแปลง 3 เฟส 4 สาย

จากรป เปนหมอแปลง 3 เฟส ขนาด 50 kVA 400 / 230 V. จายโหลดรวม 50 แอมป โดยแตละเฟส

จายกระแสดงรป จะถอวาหมอแปลงลกนจายโหลดบาลานซหรอไม

วธท า

หมอแปลง 50 kVA , 400 / 230 V กระแสเตมพกดคอ 50 kVA / (1.732 x 230) = 72 A

คด 80 % ของพกดหมอแปลง = 0.8 x 72 = 57 A

ดงนนแตละเฟส ควรจายโหลดไมเกน = 57 A

จากการทหมอแปลงจายโหลดรวม 50 A.

กระแสแตละเฟสตองตางกนไมเกน 20 % ของแอมปเฉลย = 0.2 x 50 = 10 A

แตเนองจากเฟส A จายโหลด 70 A ซงเกน 80 % ของแอมปเฉลย

เฟส B จายโหลด 50 A ยงไมถง 80 % ของแอมปเฉลย

สวนเฟส C จายโหลดเพยง 30 A ซงตางกบเฟสอนเกน 10 A

จงถอวาหมอแปลงลกนจายโหลดไมสมดล

2.7.1 ผลกระทบจากการจายโหลดไมสมดลของหมอแปลง 3 เฟส

- จะมกระแสไหลในสายนวทรล ซงจะท าใหแรงดนตกและมก าลงไฟฟาสญเสยในสาย

นวทรลประสทธภาพของระบบจะลดลง

- Voltage Regulation ไมด คอเฟสทมโหลดตอในวงจรมากแรงดนจะต า สวนเฟสทม

โหลดตอนอยแรงดนจะสง

34

- ความสามารถในการจายโหลดของระบบลดลง ไมสามารถจายไดตามพกด เพราะถก

จ ากดดวยเฟสทมโหลดสงสด

- กรณทระบบไมสมดลและสายนวทรลขาด จะท าใหโหลดในวงจรตออนกรมกน และ

ครอมอยกบแรงดนขนาด 400 โวลท แรงดนตกครอมโหลดบางตวอาจสงกวาปกต และอาจช ารดได

หมอแปลงจ าหนายทวไปจะมคา Percent Impedance คอนขางต าคอ 4 - 6 % ดวย

จดประสงคเพอตองการใหม Voltage Regulation ดคอ ไมวาโหลดของหมอแปลงจะมมากหรอนอย

เพยงใด แรงดนของหมอแปลงกไมเปลยนแปลงมาก ยงมความสม าเสมอของแรงดน แตผลทตามมา

คอจะท าใหกระแสลดวงจรคอนขางสงมากจงตองปองกนหมอแปลง โดยการตดตงฟวสทงดานแรง

สงและแรงต า ซงมหลกการคราวๆ ดงน

- หมอแปลงแตละตว ตองมอปกรณปองกนโดยอสระ

- พกดฟวสแรงสงของหมอแปลง ควรมขนาด 2-3 เทา ของกระแสเตมพกดหมอแปลง

2.7.2 ตวอยางการหาขนาดฟวสแรงสงของหมอแปลง

หมอแปลงขนาด 50 kVA 3 เฟส 4 สาย 22,000 – 400/230 V จงหาขนาดฟวสแรงสงทเหมาะสม

วธท า

ค านวณหากระแสเตมพกดดานแรงสง = 50 kVA / (1.732 x 22 KV) = 1.3 A

เลอกใสฟวสขนาด 3 A

2.8 สวตซตดตอนไฟฟาแรงสง สวตชตดตอนไฟฟาแรงสง คอ อปกรณทใชตดวงจรไฟฟาในสภาวะทไมมภาระไฟฟาหรอ โหลด เพอวตถประสงคในการบ ารงรกษาโดยตองปลดออกหลงจากปลดเซอรกตเบรกเกอรออก แลว และตองสบเขากอนทจะสบเซอรกตเบรกเกอรจายไฟ โครงสรางสวตชตดตอนไฟฟาแรงสงดง แสดงในรปท 2.1 แบงเปน 3 สวนคอ - ฐานโครงสราง (Structure) เปนโครงสรางเหลกรองรบและเปนสวนยด คนสง ก าลง (Operating Rod) และ กลองควบคมการท างาน (Operating Box) - ลกถวยฉนวน (Supporting Insulator) ท าหนาทเปนฉนวนระหวางสวนทมไฟฟา กบกราวนด (Ground) - สวนน ากระแสไฟฟา (Current Part) ท าหนาทน ากระแสไฟฟาและเปนสวนปลด สบวงจร

35

รปท 2.29 โครงสรางของสวตซตดตอนไฟฟาแรงสง

2.8.1 ชนดของสวตซตดตอนไฟฟาแรงสง

สวตชตดตอนไฟฟาแรงสงทนยมใชงานทวไปสามารถแบงเปน 4 ชนด ตามลกษณะการ ปลด-สบไดดงน - แบบปลด-สบแนวตง (Vertical Break) ขณะปลดอยใบมดเคลอนท (Moving Blade) จะยกตงขน โดยดานแกนหมนจะตออยทางดานเซอรกตเบรกเกอร เมอท าการสบหนาสมผสเคลอนท (Moving Contact) จะสบเขาไปยงจดสมผสตรง (Fixed Contact) โดยจะมจดอารคดานเดยว - แบบปลด-สบตรงกลางแนวตง (Vertical Center Break) ขณะปลดอย ใบมดเคลอนทจะยกตงขน 2 ดาน และมหนาสมผสอยปลายโดยจะมแกนหมนทงสองดาน เมอสบใบมดเคลอนทจะสบเขาไปท าใหหนาสมผสสวมเขาดวยกนตรงกลางสวตช โดยจะมจดอารคจดเดยว - แบบปลด - สบตรงกลางแนวนอน (Horizontal Center Break) ขณะปลดอย ใบมดเคลอนทจะหมนออกไปดานขาง 2 ดาน และม หนาสมผสอยปลายโดยจะมแกนหมนทงสองดาน เมอสบใบมดเคลอนทจะหมนสบเขาไปท าใหหนาสมผสสวมเขาดวยกนตรงกลางสวตช โดยจะมจดอารคจดเดยว

36

- แบบปลด-สบแนวนอนสองดาน (Double Side Break) ขณะปลดอยจะมแกนกลางท าใหใบมดเคลอนทหมนออกไป 2 ดาน และมหนาสมผสอยทปลายทงสอง เมอท าการสบใบมดเคลอนทจะหมนสบเขาไปทหนาสมผสตรงทงสองดาน โดยจะมจดอารคสองดาน ตามรปท 2.30 d

รปท 2.30 ชนดของสวตซตดตอนไฟฟาแรงสง

2.8.2 สวนน ากระแสไฟฟา ท าหนาทน ากระแสไฟฟาและเปนสวนปลดสบวงจร แบงเปนสวนหนาสมผสตรง (Fixed Contact) หนาสมผสเคลอนท (Moving Contact) ใบมดเคลอนท (Moving Blade) แผนขวตอสาย (Terminal Pad)

รปท 2.31 สวนน ากระแสของสวตชตดตอนไฟฟาแรงสงแบบ Double Side Break

รปท 2.32 หนาสมผสอยกบท (Fixed Contact)

37

รปท 2.33 หนาสมผสเคลอนท (Moving Contact)

- หนาสมผสอยกบท ในสวตชตดตอนแบบปลด-สบแนวนอนสองดานจะออกแบบใหอยกบทโดยตดตงอยกบลกถวยรองรบ (Supporting Insulator) ทงสองดานประกอบดวยสวนโครงสราง (Housing) ทผผลตสวนใหญท าจากอลมเนยม และสวนหนาสมผสท าจากทองแดงชบเงน - หนาสมผสเคลอนท ในสวตชตดตอนแบบปลด-สบแนวนอนสองดานจะออกแบบใหอยกบทโดยตดตงอยกบลกถวยรองรบ ตวกลาง ประกอบดวยสวนใบมดเคลอนทซงผผลตสวนใหญท าจากอลมเนยม ซงใชเปนตวน าและจดหมนปลด - สบสวนหนาสมผสนนจะท าจากทองแดงชบเงนในลกษณะเปนซ (Finger) เรยงกนดานบนและลาง