Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
การจัดความสัมพันธ์ของการฉนวน Relation of Insulation - Coggle Diagram
การจัดความสัมพันธ์ของการฉนวน
Relation of Insulation
1.ระดับแรงดันของระบบ :pen:
:warning:
1.ระดับแรงดันสูงที่ใช้ส่งกําลังไฟฟ้าในปัจจุบัน ตามมาตรฐานนานาชาติ
(International Electrotechnical Commission : IEC)
:warning:
แรงดันสูง (High voltage) หมายถึง แรงดันที่มีขนาดตั้งแต่ 1 kV จนถึง 230 kV
แรงดันสูงพิเศษ (Extra high voltage) หมายถึง แรงดันที่มีขนาดตั้งแต่ 230 kV จนถึง 765 kV
แรงดันสูงอัลตรา (Ultra high voltage) หมายถึง แรงดันที่มีขนาดสูงกว่า 765 kV
:forbidden:
2.ระดับแรงดัน ตามมาตรฐานประเทศสหรัฐอเมริกา
(American National Standards Institute: ANSI) :
:forbidden:
แรงดันต่ํา (Low voltage) หมายถึง แรงดันที่มีขนาดตั้งแต่ 120/240 V (1 เฟส) จนถึง 600 V
แรงดันปานกลาง (Medium voltage) หมายถึง แรงดันที่มีขนาดตั้งแต่ 2.4 kV จนถึง 69 kV
แรงดันสูง (High voltage) หมายถึง แรงดันที่มีขนาดตั้งแต่ 115 kV จนถึง 230 kV
แรงดันสูงพิเศษ (Extra high voltage) หมายถึง แรงดันที่มีขนาดตั้งแต่ 345 kV จนถึง 765 kV
:no_entry:
3.ระดับแรงดันในประเทศไทย
:no_entry:
แรงดันต่ํา (Low voltage) หมายถึง แรงดันที่มีขนาด 220/380 V หรือ 220/440 V
แรงดันปานกลาง (Medium voltage) หมายถึง แรงดันที่มีขนาดตั้งแต 11 kV จนถึง 33 kV
แรงดันสูง (High voltage) หมายถึง แรงดันที่มีขนาดตั้งแต่ 69 kV จนถึง 230 kV
แรงดันสูงพิเศษ (Extra high voltage) หมายถึง แรงดันที่มีขนาดตั้งแต่ 500 kV ขึ้นไป
:!:
4.นอกจากนี้มาตรฐานดังกล่าวยังกําหนดแรงดันมาตรฐานตามรูปร่างของคลื่นแรงดัน (Standard voltage shapes)
:!:
แรงดันความถี่กําลัง ช่วงเวลาสั้นมาตรฐาน (Standard short-duration power-frequency
voltage) คือ แรงดันรูปคลื่นไซน์ที่มีความถี่ระหว่าง 48 Hz ถึง 62 Hz ช่วงเวลา 60 วินาที
แรงดันอิมพัลส์สวิตชิ่งมาตรฐาน (Standard switching impulse)
เป็นแรงดันอิมพัลส์ที่มีเวลาเพิ่มถึงค่ายอด (Time to peak) 250 μs และเวลาถึงกลางค่ายอด (Time to half-value) 2,500 μs
แรงดันอิมพัลส์ฟ้าผ่ามาตรฐาน (Standard lightning impulse)
เป็นแรงดันอิมพัลส์ที่มีเวลาหน้าคลื่น (Front time) 1.2 μs และ เวลาถึงกลางค่ายอด (Time to half-value) 50 μs
แรงดันอิมพัลส์สวิตชิ่งรวมมาตรฐาน (Standard combined switching impulse) เป็นแรงดันอิมพัลส์รวมมีส่วนประกอบปริมาณค่ายอดเท่ากันและมีสองขั้ว ส่วนประกอบขั้วบวกเป็นแรงดัน อิมพัลส์สวิตชิ่งมาตรฐานและประกอบขั้วลบก็เป็นแรงดันอิมพัลส์สวิตชิ่ง ที่มีเวลาเพิ่มถึงค่ายอดและเวลาถึงกลางค่ายอด เหมือนกับอิมพัลส์ขั้วบวกปริมาณค่ายอดของแรงดันนี้คํานวณจากผลรวมของปริมาณค่ายอดของทั้งสองส่วนประกอบ
2.ศัพท์เทคนิคที่เกี่ยวข้องกับฉนวน
:lock:
:star:
1.BIL (Basic Impulse Insulate Level)
เป็นค่าความคงทนของฉนวนต่อแรงดันอิมพัลส์รูปคลื่นฟ้าผ่า เป็นการทดสอบความทนอยู่ได้ของฉนวนที่สภาวะกําหนด ซึ่งวัสดุหรืออุปกรณ์จะต้องทนต่อแรงดันทดสอบนี้ได้ โดยหลังจากทดสอบแล้วตัวอย่างที่ใช้ในการทดสอบนั้นไม่เกิดร่องรอยแตกสลายใดๆ
:checkered_flag:
2.SIL (Switching Impulse Insulate Level)
จะเหมือนกับ BIL เพียงแต่จะเป็นค่าความคงทน
ต่อแรงดันอิมพัลส์รูปคลื่นสวิตชิ่ง
:!:
3.Flashover หรือ การวาบไฟตามผิว
จะเป็นการเกิดดิสชาร์จบนผิวฉนวนแข็งที่ล้อมรอบด้วยฉนวน
ก๊าชหรือฉนวนเหลว การทดสอบแบบนี้จะทําให้ฉนวนเสียสภาพการเป็นฉนวนชั่วครู่
:question:
4.Sparkover
จะเป็นการเกิดเบรกดาวน์ผ่านฉนวนก๊าชหรือฉนวนของเหลว การทดสอบแบบนี้จะ
ทําให้ฉนวนเสียสภาพการเป็นฉนวนชั่วครู่
:!!:
5.Puncture หรือ การเจาะผ่าน
เป็นการทดสอบแบบทําลาย โดยเกิดเบรกดาวน์ผ่านฉนวนแข็ง
ทําให้เสียสภาพการเป็นฉนวนอย่างถาวร
:!?:
6.Direct Strike หรือ ปรากฏการณ์ฟ้าผ่าแบบผ่าตรง
ปรากฏการณ์ที่เกิดฟ้าผ่าบริเวณสายส่ง
ไฟฟ้าใกล้อาคารหรือผ่าลงที่หัวล่อฟ้า ทําให้ความต่างศักย์ระหว่างกราวนด์กับสายส่งสูงมากึ่งอาจมีค่าสูงถึง20 เท่าของแรงดันปกติและบางครั้งกระแสไฟฟ้าพลังงานมหาศาลที่ไหลเข้าสู่ระบบไฟฟ้านี้อาจทําให้ตู้ควบคุมไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ในตู้ไฟฟ้าอาจเสียหายถึงขั้นระเบิดได้
:smiley:
7.Indirect Strike หรือปรากฏการณ์ฟ้าผ่าแบบโดยอ้อม
ปรากฏการณ์ที่เกิดฟ้าผ่าขึ้นตรงสายส่งไฟฟ้าในบริเวณที่ห่างออกไปเป็นผลให้ความต่างศักย์กระชากสูงขึ้นที่ระดับแรงดันไฟฟ้าในสายส่งและหากเกิดฟ้าผ่าขึ้นที่บริเวณข้างเคียงหรืออาจเกิดขึ้นในบริเวณพื้นดินใกล้เคียงกับอาคารจะทําให้เกิดความต่างศักย์ของกราวนด์บริเวณนั้นสูงขึ้นได
:silhouette:
8.Operating or switching overvoltage
เป็นแรงดันที่เกิดจากการทํางานของอุปกรณ์ไฟฟ้าหรือการสวิตชิ่ง
:beer_mugs:
9.External insulation
หรือฉนวนภายนอก หมายถึง อากาศ และวัสดุบนพื้นผิวฉนวนแข็งที่สัมผัสกับบรรยากาศภายนอกอุปกรณ์ไฟฟ้าซึ่งส่งผลให้เกิดความเครียดทางไฟฟ้า
:confetti_ball:
10.Internal insulation หรือ ฉนวนภายใน
ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซที่ใช้เป็นฉนวนภายในอุปกรณ์ไฟฟ้า
:tada:
11.Self-restoring insulation หรือ ฉนวนคืนสภาพเอง
ฉนวนที่สามารถกลับมามีคุณสมบัติการเป็นฉนวนได้ดังเดิมภายหลังจากการเสียสภาพการเป็นฉนวนแล้ว
:explode:
12.Non-self-restoring insulation หรือ ฉนวนแบบไม่คืนสภาพตัวเอง
ฉนวนที่สูญเสียคุณสมบัติทั้งหมด หรือไม่สามารถกลับมามีคุณสมบัติติการเป็นฉนวนเดิมทั้งหมดภายหลังจากการเสียสภาพการเป็นฉนวนแล้ว
3.การทดสอบฉนวนด้วยไฟฟ้าแรงสูง :check:
:no_entry:
การทดสอบฉนวนมีจุดมุ่งหมายหลัก
ตรวจสอบจุดผิดพร่องเนื่องจากกระบวนการผลิต พิสูจน์ถึงความสามารถสูงสุดที่จะทนต่อสภาวะความเครียดทางไฟฟ้าและพิสูจน์ถึอายุการใช้งานภายใต้เงื่อนไขการใช้งานปกติ
:forbidden:
เกณฑ์ที่ใช้ในการทดสอบถูกกําหนดโดยมาตรฐานต่างๆ
1.IEC (International Electrotechnical Commission)
2.VDE (Verband Deutscher Electrotechniker)
3.ANSI (American National Standard Institute)
4.BS (British Standard)
5.JIS (Japanese Industrial Standard)
6.IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)
:red_flag:
1.การทดสอบลูกถ้วยฉนวน
ตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม
มอก.354-2523
:recycle:
1.1การทดสอบเฉพาะแบบ (Type test)
การทดสอบเพื่อตรวจสอบหรือพิสูจน์ว่าลักษณะการออกแบบมีคุณภาพเป็นไปตามมาตรฐานที่กําหนดหรือไม่การทดสอบเฉพาะแบบทางไฟฟ้าประกอบด้วย
การทดสอบแรงดันไฟฟ้าตามผิวในสภาพแห้งและเปียกด้วยแรงดันกระแสสลับความถี่ต่ํา
สภาพแห้ง (Dry test)หมายถึง ตัวอย่างทดสอบอยู่ในสภาพแห้ง ทดสอบในสภาวะอากาศทั่วๆไป โดยทําการทดสอบตามมาตรฐาน
สภาพเปียก (Wet test) หมายถึง การทดสอบฉนวนโดยเลียนแบบสภาวะการใช้งานในสภาพเปียกฝน เป็นการทดสอบเสมือนการใช้งานจริงตามธรรมชาติที่มีผลต่อฉนวน
การทดสอบแรงดันไฟฟ้าวาบไฟตามผิวอิมพัลส์วิกฤติด้วยแรงดันอิมพัลส์ขั้วบวกและขั้วลบ
การทดสอบแรงดันไฟฟารบกวนคลื่นวิทยุ (radio influence voltage test = RIV) จัดเป็นการทดสอบแบบไม่ทําลาย เป็นการทดสอบเพื่อหาคุณภาพลูกถ้วยเมื่อใช้รองรับหรือยืดสายไฟแรงสูง
:recycle:
1.2 การทดสอบรับรอง (Acceptance test) หมายถึง การตรวจสอบดูวัสดุอุปกรณ์ ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมว่ายังมีคุณภาพได้ตามที่มาตรฐานกําหนดหรือไม่ การทดสอบรับรองทางไฟฟ้า ก็คือ การทดสอบความแข็งแรงร่วมทางกลและทางไฟฟ้า เป็นการทดสอบที่เลียนแบบการใช้งานจริง
การทดสอบรับรองทางไฟฟ้าอีกประการหนึ่งก็คือ กาทดสอบเจาะผ่าน (puncture) เป็นการทดสอบแตกสลาย
เพื่อต้องการตรวจสอบดูความคงทนต่อแรงดันไฟฟ้าของเนื้อลูกถ้วย
:recycle:
1.3 การทดสอบประจํา (Routine test)
การทดสอบที่ทําเป็นประจําในโรงงาน เป็นการทดสอบกับลูกถ้วยฉนวนทุกลูก เพื่อตรวจสอบดูว่าลูกถ้วยนั้นไม่มีความบกพร่องจากการผลิตการทดสอบประจําทางไฟฟ้าของลูกถ้วยฉนวน ได้แก่ การทดสอบวาบไฟตามผิว ซึ่งอาจจะใช้แรงดันความถี่สูงแบบหน่วงมีความถี่ประมาณ 200 kHz ซึ่งได้จากหม้อแปลงเทสลาให้เกิดวาบไฟตามผิวต่อเนื่องกันเปนเวลา 3 ถึง 5 วินาท
:star:
2.การทดสอบปลอกฉนวนนําสายไฟแรงสูง
ปลอกฉนวนนําสายหรือบุชชิ่ง มี 2 แบบ คือ แบบคาปาซิเตอร์และแบบไม่เป็นคาปาซิเตอร์ โดยสามารถแบ่งเป็นประเภทต่างๆ ตามลักษณะการใช้งาน
:star:
3.การทดสอบเคเบิลแรงสูง
3.1 การหาค่าแฟกเตอร์พลังงานสูญเปล่าไดอิเล็กตริก วัดได้ด้วย Schering bridge ที่แรงดันต่างๆ
ตั้งแต่ 0.5 จนถึง 2.5 เท่าของแรงดันที่กําหนดของเคเบิล (แรงดันเฟสของเคเบิล)
3.2การทดสอบความคงทนต่อแรงดันไฟฟ้านั้นทดสอบด้วยแรงดันกระแสไฟฟ้าสลับความถี่พลังงาน
แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง และแรงดันอิมพัลส์ การทดสอบประจําในโรงงานมักจะทดสอบด้วยแรงดัน
กระแสไฟฟ้ากระแสสลับขนาด 2.5 เท่าของแรงดันที่กําหนด เป็นเวลานาน 5-10 นาที
การวัดดีสชาร์จบางส่วน (PD) โดยวัด PD อยู่ในเทอมของแรงดันทดสอบด้วยเครื่องตรวจวัดดีสชาร์จบางส่วนที่ความถี่ในช่วงกว้างตั้งแต่ 40 kHz ถึง 400 kHz
:red_cross:
4.การทดสอบหม้อแปลงไฟฟ้า
4.1การทดสอบความทนต่อแรงดันเกินเหนี่ยวนํา ป้อนแรงดันความถี่สูง (100-400 Hz) เข้าทางด้าน
แรงดันต่ําขนาด 2 เท่าของแรงดันที่กําหนด เพื่อลดการอิ่มตัวของแกนเหล็กและจํากัดกระแสหรือขนาดของหม่อแปลงตัวจาาย
2.การวัดดีสชาร์จบางส่วน เพื่อตรวจสอบการเกิดดีสชาร์จภายใน คือ ที่ขดลวดหรือฉนวนภายใน
โดยวัตถุประสงค์เช่นเดียวกับการวัด PD ของอุปกรณ์อื่นๆ
4.3 การทดสอบด้วยแรงดันอิมพัลส์ (BIL) มีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบความคงทนอยู่ได้ของฉนวนหม้อแปลงต่อแรงดันไฟฟ้าเกินทรานเชียนต่เนื่องจากฟ้าผ่าเพราะแรงดันทรานเชียนต์อิมพัลส์รูปคลื่นฟ่้าผ่ามีความชันช่วงเพิ่มขึ้นสูง แรงดันกระจายจะไม่เท่ากันตลอดแนวยาวของขดลวด
:no_entry:4.จุดประสงค์ของการจัดความสัมพันธ์ของการฉนวน :no_entry:
ในการออกแบบระบบไฟฟ้ากําลังที่ดี เหตุผลที่ใช้ในการตัดสินใจอีกประการคือต้องมองในเรื่องจุดคุ้มทุนหรือความประหยัดควบคู่ไปด้วยจะเห็นว่าความเสียหายของฉนวนอุปกรณ์จะเกิดจากแรงดันเกิน ซึ่งจะมีขนาดที่สูงกว่าแรงดันปกติมาก ดังนั้น ในการออกแบบเพื่อให้ฉนวนอุปกรณ์สามารถทนแรงดันเกินเหล่านั้นได้ทุกขนาดและทุกชนิดสามารถทําได้ แต่จะต้องมีการลงทุนค่อนข้างสูงตามมาด้วย
ในทางปฏิบัติจะมีการออกแบบให้มีช่วงห่าง (margin) ระหว่างระดับแรงดันสูงสุดกําหนดโดยอุปกรณ์ป้องกันและระดับที่ฉนวนทนได้ต่ำาสุด ณ ตําแหน่งที่ฉนวนมีจุดอ่อนที่สุดโดยระดับฉนวนจะกําหนดจากค่าแรงดันทดสอบ BIL และ SIL ที่กําหนดจากระดับแรงดันของระบบ
:green_cross:
การจัดความสัมพันธ์ของการฉนวนให้มีประสิทธิภาพสูงสุดนั้นก็จะขึ้นอยู่กับข้อมูลในการพิจารณาประกอบดังนี้
1.ขนาดของแรงดันเกินจากฟ้าผ่าและแรงดันเกินจากการสวิตชิ่ง ความบ่อยครั้งในการเกิด และแรงดันที่กระจายในอุปกรณ์
2.ความคงทนต่อแรงดันไฟฟ้าของฉนวนอุปกรณ์หรือระบบไฟฟ้า
3.การป้องกันด้วยอุปกรณ์ป้องกัน วิธีติดตั้งเพื่อลดขนาดแรงดันเกิน
4.การเลือกระดับป้องกันของอุปกรณ์ที่มั่นใจว่าจะไม่ทํางานที่แรงดันเกินชั่วครู่ แต่ถ้าเป็นแรงดันเกินที่มีเวลาเกิดนาน ต้องพิจารณาอุปกรณ์ป้องกันความเสียหายจากอุณหภูมิที่สูงมากเกินปกต
5.ที่ระดับแรงดันสูงมากๆ ควรใช้กับดักฟ้าผ่าป้องกัน เพื่อเป็นการประหยัด
6.เลือกวิธีการจัดความสัมพันธ์ของการฉนวนให้มีความเชื่อถือสูงและประหยัด
:pencil2:5.ระดับแรงดันคงทนอยู่ได้ของการฉนวน :pencil2:
ระดับแรงดันคงทนอยู่ได้ของการฉนวน หมายถึง ค่าแรงดันสูงสุดที่ฉนวนสามารถทนต่อความเครียดสนามไฟฟ้าที่เกิดจากแรงดันนั้นได้โดยไม่ทําให้เกิดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของการฉนวนแต่ประการใดแต่ถ้าหากว่าแรงดันสูงกว่านั้นจะทําให้ฉนวนเกิดการเบรกดาวน์ และถ้าแรงดันต่ํากว่านั้นฉนวนจะปลอดภัย
:explode:
แรงดันเกินฟ้าผ่า จะมีความรุนแรงหรือทําความเสียหายต่อฉนวนอุปกรณ์มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ
1) ปริมาณประจุที่สะสมในก้อนเมฆ ถ้าประจุสะสมมากแรงดันก็จะสูง
2) ชนิดของฟ้าผ่า เป็นแบบฟ้าผ่าบวก หรือฟ้าผ่าลบ แต่โดยเฉลี่ยกระแสฟ้าผ่าประมาณ 22 kA
:explode:
แรงดันเกินสวิตชิ่ง จะมีความรุนแรงมากน้อยขึ้นอยู่กับ
1) พารามิเตอร์ของระบบ (System parameter) เช่น ความต้านทาน (R) เป็นตัวหน่วงลดขนาดแรงดัน, ความเหนี่ยวนํา (L) และความจุไฟฟ้า (C) เป็นตัวทําให้รูปร่างของรูปคลื่นเปลี่ยน
2) วิธีการในการสวิตช์(Switching method) จะให้ดีที่สุดคือสวิตช์ที่แรงดันเป็นศูนย์ ซึ่งทําได้ยาก
:explode:
การหาค่าแรงดันคงทนอยู่ได้โดยวิธีการทดสอบ
1) การทดสอบหาค่าความคงทนต่อแรงดันอิมพัลส์ฟ้าผ่าบนฉนวน แบบฟื้นคืนสภาพฉนวนเองได้
(Self restoring) หรือมีส่วนผสมระหว่างฉนวนฟื้นคืนสภาพเองได้กับฉนวนฟื้นคืนสภาพเองไม่ได้
2) การทดสอบหาค่าความคงทนอยู่ได้ต่อแรงดันอิมพัลส์สวิตชิ่ง จะทดสอบกับอุปกรณ์ที่จะนําไปใช้กับระบบที่แรงดันสูงกว่า 300 kV
3) การทดสอบความคงทนอยู่ได้ต่อแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ เป็นการทดสอบแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับความถี่พลังงานเป็นเวลา 1 นาที ซึ่งเป็นการทดสอบผลกระทบจากแรงดันเกินชั่วครู
:explode:
การหาค่าแรงดันคงทนอยู่ได้โดยวิธีเชิงสถิติ
เนื่องจากค่าทางสถิติจะต้องใช้ข้อมูลค่อนข้างมาก เพื่อให้เกิดความน่าเชื่อถือ ซึ่งมีการใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์สําเร็จรูปมาช่วยหาการกระจายเชิงสถิติของแรงดันเกินทั้งแบบฟ้าผ่าและแบบสวิตชิ่งได้ เช่น
โปรแกรม EMTP (Electromagnetic Transient Program)
