บทบาทของการลดคลื่นฮาร์โมนิกในการปกป้องอุปกรณ์สวิตช์เกียร์ไฟฟ้าระดับแรงดันกลาง (MV) และแรงดันต่ำ (LV)

ฮาร์โมนิกเป็นศัตรูที่แฝงตัวอย่างร้ายกาจ ซึ่งระบบจ่ายไฟฟ้าในปัจจุบันกำลังถูกโจมตีอย่างต่อเนื่อง ฮาร์โมนิกแพร่กระจายโดยโหลดแบบไม่เป็นเชิงเส้น เช่น อุปกรณ์ควบคุมความเร็วมอเตอร์แบบเปลี่ยนความถี่ (VFDs), เรกติไฟเออร์, หลอดไฟ LED และระบบจ่ายไฟสำรอง (UPS) ซึ่งกระแสและแรงดันฮาร์โมนิกทำให้คลื่นไซน์ของแหล่งจ่ายไฟเสียรูป แม้ว่าผลกระทบต่อ เครื่องแปลง จะเป็นที่เข้าใจกันดีอยู่แล้ว (เช่น การร้อนจัดและการสูญเสียพลังงานมากเกินไป) แต่ผลกระทบที่มีต่ออุปกรณ์สวิตช์เกียร์ระดับแรงดันกลาง (MV) และแรงดันต่ำ (LV) ที่อยู่ด้านปลายทางก็รุนแรงไม่แพ้กัน การลดฮาร์โมนิกไม่เพียงแต่ช่วยปรับปรุงคุณภาพของพลังงานเท่านั้น แต่ยังเป็นวิธีการสำคัญยิ่งในการจัดการกับแก่นแท้ของระบบไฟฟ้าของคุณ นั่นคือ อุปกรณ์สวิตช์เกียร์ที่ทำหน้าที่ควบคุมและแยกวงจรไฟฟ้า

ความเครียดที่ซ่อนอยู่ต่อส่วนประกอบของอุปกรณ์สวิตช์เกียร์

ชุดอุปกรณ์ควบคุมการเปลี่ยนเกียร์ (Switch gear) ยังถูกตั้งค่าให้ทำงานที่ความถี่และแรงดันไฟฟ้าเฉพาะ โดยทั่วไปคือ 50 หรือ 60 เฮิร์ตซ์ คลื่นรบกวนฮาร์โมนิกส่งผลให้เกิดกระแสไฟฟ้าความถี่สูง ซึ่งก่อให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงต่อความสมบูรณ์เชิงกลและเชิงความร้อนของชิ้นส่วนอุปกรณ์ควบคุมการเปลี่ยนเกียร์ กระแสฮาร์โมนิกมีศักยภาพที่จะส่งผลกระทบต่อการตัดวงจรของอุปกรณ์แบบเทอร์มอล-แม่เหล็กในเครื่องตัดวงจร (circuit breakers) กระแสไหลเวียน (Eddy current) ก่อให้เกิดความร้อนเพิ่มเติมขึ้นกับส่วนประกอบที่นำไฟฟ้า เช่น บัสบาร์ (busbars) และจุดต่อต่าง ๆ ซึ่งเกิดขึ้นที่ความถี่ฮาร์โมนิก ส่งผลให้อัตราการเสื่อมสภาพของฉนวนเพิ่มขึ้น และความต้านทานของข้อต่อเชิงกลเพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์ผิวหนัง (skin effect) อาจทำให้กระแสไฟฟ้าไหลอยู่บริเวณผิวของตัวนำเมื่อความถี่สูงขึ้น ส่งผลให้ความสามารถในการรับกระแส (ampacity) ของตัวนำลดลงอย่างมีประสิทธิภาพ และก่อให้เกิดจุดร้อน (hotspots) การออกแบบระบบหม้อแปลงของไรอัน (Ryan Transformer) พิจารณาค่าความผิดเพี้ยนรวมจากฮาร์โมนิก (THD) โดยรวม เพื่อให้ชุดอุปกรณ์ควบคุมการเปลี่ยนเกียร์และ เครื่องแปลง สามารถทำงานร่วมกันเป็นหนึ่งหน่วย และไม่ประสบกับความล้มเหลวที่ไม่คาดคิดซึ่งก่อให้เกิดเวลาหยุดทำงานที่ส่งผลเสียทางการเงิน

หม้อแปลงไฟฟ้ากลายเป็นแนวป้องกันขั้นแรกอย่างไร

เครื่องแปลง จะให้ความต้านทานต่อคลื่นฮาร์โมนิกเสมอ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องออกแบบพิเศษเพื่อลดคลื่นฮาร์โมนิกเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพ ในกรณีนี้ จึงเกิดความแตกต่างระหว่างหม้อแปลงไฟฟ้าแบบทั่วไปสำหรับระบบจ่ายไฟฟ้า กับหม้อแปลงไฟฟ้าที่ลดคลื่นฮาร์โมนิก (หรือหม้อแปลงไฟฟ้าแบบ K-rated) ขึ้นมา หม้อแปลงไฟฟ้าทั่วไปไม่ได้คำนึงถึงการสูญเสียพลังงานจากกระแสไหลวนที่เกิดขึ้นเนื่องจากโหลดแบบไม่เป็นเชิงเส้น ทำให้หม้อแปลงไฟฟ้าเหล่านี้ร้อนจัดเกินไป และอายุการใช้งานสั้นลงก่อนกำหนด

เราสามารถปรับแต่งหม้อแปลงไฟฟ้าของเรา โดยเฉพาะสายการผลิต VPI (และแม้แต่รุ่นแบบแห้งชนิด cast resin) ของ Ryan Electric ให้มีคุณสมบัติในการลดฮาร์โมนิกได้ เราลดการส่งผ่านฮาร์โมนิกลำดับศูนย์ (รวมถึงฮาร์โมนิกอันดับที่ 3) ระหว่างด้านแรงดันต่ำ (LV) กับด้านแรงดันปานกลาง (MV) โดยอาศัยการออกแบบฉนวนแม่เหล็กไฟฟ้าและการออกแบบแกนเหล็ก ซึ่งจะป้องกันไม่ให้กระแสฮาร์โมนิกไหลย้อนกลับเข้าสู่ระบบด้านต้นทาง (upstream) จนก่อให้เกิดความเครียดต่ออุปกรณ์สวิตช์เกียร์แรงดันปานกลาง (MV switchgear) นอกจากนี้ หม้อแปลงไฟฟ้าของเรา ตามหลักการออกแบบ ยังทำหน้าที่เป็นตัวกันกระแทก (buffer) เมื่อเชื่อมต่อในสถานีจ่ายไฟแบบยูนิต (unit substation) ซึ่งจะทำให้การบิดเบือนจากฮาร์โมนิก (harmonic distortion) กระจุกตัวอยู่ที่ด้านโหลด (load side) และไม่ส่งผลให้อุปกรณ์สวิตช์เกียร์หลัก (primary switchgear) ต้องรับภาระไฟฟ้าที่ไม่จำเป็น

การเลื่อนเฟส: กุญแจสำคัญในการลดผลกระทบของฮาร์โมนิกในแอปพลิเคชันเรกติไฟเออร์

ในระบบรีกติไฟเออร์ขนาดใหญ่ (เช่น ระบบอิเล็กโทรไลซิส ระบบถลุงโลหะ หรือศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่) วิธีที่เหมาะสมที่สุดในการลดฮาร์โมนิกคือการดำเนินการก่อนที่ฮาร์โมนิกจะเดินทางมาถึงอุปกรณ์สวิตช์เกียร์ ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแบบเลื่อนเฟส (phase-shifting transformers)

ไรอัน อิเล็กทริก ให้ความเชี่ยวชาญด้านเรกติไฟเออร์แบบมัลติพัลส์ (12 พัลส์, 24 พัลส์ และ 48 พัลส์) เครื่องแปลง โดยแท้จริงแล้ว พวกเขาคือผู้บุกเบิกเรกติไฟเออร์ ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนเฟสระหว่างขดลวดทุติยภูมิ จึงทำให้ฮาร์โมนิกที่เกิดจากเรกติไฟเออร์ (เช่น ฮาร์โมนิกอันดับที่ 5 และที่ 7 เป็นต้น) สามารถหักล้างกันได้ภายในหม้อแปลงเอง ปริมาณกระแสที่ไหลรอบด้านปฐมภูมิและผ่านสวิตช์เกียร์แรงดันกลาง (MV switchgear) จึงมีความบริสุทธิ์มากยิ่งขึ้น การลดฮาร์โมนิกแบบพาสซีฟนี้ช่วยลดระดับกระแส RMS ที่ไหลผ่านบัสบาร์และเบรกเกอร์ของสวิตช์เกียร์ ลดอุณหภูมิในการทำงาน และยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนสำคัญเหล่านี้ โดยไม่จำเป็นต้องใช้ฟิลเตอร์แบบแอคทีฟที่มีราคาสูง

การรวมระบบและการปฏิบัติตามมาตรฐานสากล

การลดการรบกวนแบบฮาร์โมนิกต้องอาศัยมุมมองเชิงระบบของระบบไฟฟ้า โดยไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้าใดๆ ที่ทำงานอยู่โดดเดี่ยวโดยปราศจากการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ควบคุมและตัดวงจร (switchgear) รวมทั้งรีเลย์วัดค่าและรีเลย์ป้องกัน เพื่อสร้างเครือข่ายที่มีความแข็งแรงสมบูรณ์แบบ โซลูชันที่บริษัท Ryan Electric นำเสนอได้พิจารณาการผสานรวมนี้อย่างรอบด้าน หม้อแปลงไฟฟ้าสำหรับสถานีย่อยขนาดเล็ก (mini substation transformers) และสถานีย่อยแบบรวม (unit substations) ของเรา ทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมระหว่างแหล่งจ่ายไฟแรงสูงปานกลาง (MV) กับการจ่ายไฟแรงต่ำ (LV)

เราให้ความมั่นใจว่าอุปกรณ์ของเราเป็นไปตามมาตรฐานสากลระดับสูง รวมถึงมาตรฐาน IEEE 519 ซึ่งกำหนดระดับสูงสุดของความผิดเพี้ยนฮาร์โมนิกที่อาจเกิดขึ้นได้ที่จุดเชื่อมต่อร่วม (Common Coupling Point) การผลิตและทดสอบหม้อแปลงไฟฟ้าและชุดอุปกรณ์ควบคุม-สวิตช์เกียร์ (switchgear) ที่เหมาะสมกับหม้อแปลงของเรา ทำให้สามารถปกป้องระบบโดยรวมได้ ไม่ใช่เพียงแค่หม้อแปลงไฟฟ้าเท่านั้น เพื่อให้มั่นใจว่าเมื่ออุปกรณ์ของเราติดตั้งใช้งานจริงในสนาม จะสามารถปกป้องอุปกรณ์ควบคุม-สวิตช์เกียร์แรงดันกลาง (MV) และแรงดันต่ำ (LV) ได้อย่างมีประสิทธิภาพจากผลกระทบที่รุนแรงของความผิดเพี้ยนฮาร์โมนิก เราจึงทำการทดสอบสมรรถนะภายใต้โหลดจำลองที่มีองค์ประกอบฮาร์โมนิกในห้องปฏิบัติการทดสอบที่ได้รับการรับรองโดย CNAS และรับประกันความน่าเชื่อถือแก่ลูกค้าของเรา ทั้งศูนย์ข้อมูลของไมโครซอฟท์ (Microsoft data centers) และหน่วยงานสาธารณูปโภคไฟฟ้าแห่งชาติ

โซลูชันหม้อแปลงระดับผู้เชี่ยวชาญ

ติดต่อเรา [ที่นี่] สำหรับราคาสั่งซื้อจำนวนมากและการสนับสนุนทางเทคนิค