บทวิเคราะห์โดยสังเขปเกี่ยวกับปัจจัยที่มีผลต่อความปลอดภัยของสายส่งไฟฟ้า

ปัจจัยที่ส่งผลต่อความปลอดภัยของสายส่งไฟฟ้าโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ การสึกหรอและการเสื่อมสภาพที่เกิดจากการสะสมของเวลาในแต่ละวัน และความเสียหายฉับพลันที่เกิดจากปัจจัยภายนอก ปัจจัยทั้งสองประเภทนี้สามารถทำให้เกิดการตัดวงจร การขัดจังหวะการจ่ายกระแสไฟฟ้า และในกรณีร้ายแรงอาจทำให้ระบบไฟฟ้าเป็นอัมพาตได้ ในจำนวนนี้ ปัจจัยการสะสมของเวลาสามารถควบคุมได้ด้วยตนเอง ทำให้โอกาสที่จะเกิดความเสียหายมีน้อยมาก ในขณะที่ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมภายนอก (รวมถึงฟ้าผ่า พายุไต้ฝุ่น ไฟป่า ความเสียหายจากน้ำแข็ง มลภาวะ อุณหภูมิและความชื้น ความดันอากาศ ความเสียหายจากนก ฯลฯ) เป็นปัจจัยที่ควบคุมได้ยาก ทำให้โอกาสที่จะเกิดความเสียหายสูงและอาจก่อให้เกิดความเสียหายอย่างมาก

1. ฟ้าผ่า

สภาพอากาศที่มีฟ้าผ่าเป็นเรื่องปกติในฤดูฝนและมีความไม่แน่นอนสูง สายส่งไฟฟ้าจำนวนมากที่ติดตั้งในพื้นที่มักมีลักษณะระยะทางและความสูงของเสาที่แตกต่างกันมาก ทำให้ระดับความต้านทานต่อฟ้าผ่าของสายส่งค่อนข้างต่ำและถูกฟ้าผ่าได้ง่าย ในพื้นที่ทุรกันดาร มีสายส่งแบบวงจรเดี่ยวจำนวนมาก และไม่มีการป้องกันด้วยฉนวนหรือการลัดวงจรสำหรับสายส่งคู่ขนาน ซึ่งเพิ่มโอกาสในการเกิดอุบัติเหตุจากฟ้าผ่า การตัดวงจรเนื่องจากฟ้าผ่าเป็นสาเหตุหลักของความผิดพลาดของสายส่ง และยิ่งระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำลงเท่าใด โอกาสที่จะเกิดการตัดวงจรเนื่องจากฟ้าผ่าก็ยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

เมื่อเกิดการคายประจุจากฟ้าผ่า ประจุในชั้นเมฆคิวมูลัสจะสะสมตัว ก่อให้เกิดสนามไฟฟ้าสถิตแรงสูงที่มีพลังงานมหาศาล ซึ่งจะชนและทำให้เป็นกลางกับประจุลบจำนวนมากที่อยู่บนพื้นดิน ปลดปล่อยพลังงานสูง แรงดันไฟฟ้าสูงถึงหลายล้านโวลต์ กระแสไฟฟ้าสูงถึงหลายพันแอมป์ ส่งผลให้เกิดคลื่นแรงดันเกินที่มีความชันและแอมพลิจูดสูง ทำให้ฉนวนสายส่งขาดและตัดวงจร การตัดวงจรเนื่องจากฉนวนขาดเป็นความล้มเหลวชั่วคราว อัตราความสำเร็จในการต่อวงจรใหม่สูง และเส้นทางนำไฟฟ้าสามารถกลับคืนมาได้ แต่ในกรณีร้ายแรง อาจนำไปสู่การขาดของสายส่ง ฉนวนแตก หรือการบุกรุกเข้าไปในสถานีไฟฟ้าย่อยตามแนวสายส่ง และความร้อนสูงจะทำให้สายไฟหลอมละลาย ซึ่งเป็นอันตรายต่อความแข็งแรงของฉนวนของอุปกรณ์ไฟฟ้า

เพื่อลดโอกาสเกิดอุบัติเหตุฟ้าผ่าในสายส่งไฟฟ้า จำเป็นต้องป้องกันการเกิดประกายไฟ การเกิดประกายไฟ การถูกฟ้าผ่าโดยตรง และการหยุดชะงักของกระแสไฟฟ้าในแนวป้องกัน โดยใช้มาตรการป้องกันดังต่อไปนี้: ① ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า② เพิ่มสายดินเชื่อมต่อ; ③ ลดความต้านทานการต่อลงดินของเสา; ④ จุดกลางไม่ได้ต่อลงดินโดยตรง; ⑤ เสริมความแข็งแรงของฉนวนสาย; ⑥ ติดตั้งระบบตัดวงจรซ้ำอัตโนมัติ; 7 การติดตั้งท่อผู้จับกุม⑧ ใช้ฉนวนที่ไม่สมดุล ระบบจ่ายไฟแบบวงจรคู่ และวิธีการอื่นๆ

2. ไต้ฝุ่น

สภาพอากาศแบบพายุไต้ฝุ่นที่มาพร้อมกับลมแรงและฝนตกหนัก อาจก่อให้เกิดอุบัติเหตุต่างๆ เช่น สายส่งไฟฟ้าสั่นไหว กระแสลมพัดเบี่ยงเบน สายขาด เสาไฟฟ้าล้ม และอื่นๆ ยิ่งความเร็วลมที่ออกแบบไว้ในระบบไฟฟ้าสูงขึ้น ความน่าจะเป็นของอุบัติเหตุสายขาดและเสาไฟฟ้าล้มก็จะลดลง แต่ความน่าจะเป็นของอุบัติเหตุที่เกิดจากการสั่นไหวอย่างรุนแรงของสายไฟ การปล่อยประจุไฟฟ้าจากแรงลม และความเสียหายจากวัตถุลอยน้ำจะสูงขึ้น

ความเร็วลมสูง ความกว้างของการสั่นไหวของสายส่งสูง ทำให้ช่องว่างอากาศระหว่างสายไฟกับเสาลดลง เฟสของสายไฟและเฟสกระจายตัวไม่สม่ำเสมอ ส่งผลให้ความแรงของแรงดันไฟฟ้าในช่องว่างลดลงในระดับที่แตกต่างกัน ไม่สามารถทนต่อค่าแรงดันไฟฟ้าขณะใช้งานได้ จึงเกิดการชำรุดและคายประจุ

หากเกิดพายุในเวลาเดียวกัน ฝนจะลดค่าความต้านทานอากาศ ทำให้สายไฟมีโอกาสลัดวงจรมากขึ้น ส่งผลให้ความน่าจะเป็นของการปล่อยประจุเพิ่มขึ้น กระบวนการนี้เกิดขึ้นซ้ำๆ ด้วยความถี่สูง เป็นเวลานาน สุ่ม และมีแอมพลิจูดสูง จะทำให้เกิดประกายไฟ สายไฟขาด สายไฟตัด และความผิดพลาดอื่นๆ และอัตราการเกิดเหตุการณ์พร้อมกันหลังจากสายไฟตัดนั้นต่ำ การกระทำของมนุษย์อ่อนแอ และระยะเวลาในการกลับมาจ่ายไฟใหม่ก็ยาวนาน นอกจากนี้ยังจะทำให้เกิดความเสียหายทางกลต่อฉนวน ข้อต่อ คานขวาง และวัสดุเสริมและอุปกรณ์เสริมอื่นๆ ส่งผลให้เกิดความสูญเสียทางเศรษฐกิจอย่างมหาศาล

สำหรับสายส่งที่มีการสั่นสะเทือนในความเร็วลมต่ำ ส่วนใหญ่สามารถควบคุมได้โดยการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันการสั่นสะเทือน เมื่อเผชิญกับความเร็วลมสูง สามารถใช้มาตรการต่อไปนี้ได้: (1) เพิ่มค้อนป้องกันการสั่นสะเทือนและติดตั้งอุปกรณ์ค้อนหนักเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักในแนวดิ่งของสายส่งและลดแอมพลิจูดการแกว่งของสาย (2) ติดตั้งสายลดแรงสั่นสะเทือน ป้องกันสายไฟ เพิ่มจำนวนสายแยก เสริมความแข็งแรงของสายไฟ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าระยะห่างระหว่างสายไฟกับเสามีความปลอดภัย (3) ใช้รูปแบบการแขวนของฉนวนแบบ V เพื่อเพิ่มความต้านทานของฉนวนต่อปรากฏการณ์การเคลื่อนตัวตามขวางในลมและลดมุมการแกว่งเบี่ยงเบนของฉนวนจากลม (4) เมื่อออกแบบเสาและติดตั้งสายส่ง ควรพิจารณาเว้นระยะห่างระหว่างสายไฟให้มาก ย้ายจุดแขวนลง หรือยืดและขยายแขนขวางให้กว้างขึ้น

3. ไฟป่าบนภูเขา

ไฟป่าที่เกิดจากอุณหภูมิสูง ปัจจัยจากมนุษย์ และปัจจัยอื่นๆ ทำให้สภาพอากาศมีอุณหภูมิสูงและความชื้นต่ำเป็นเวลานาน และสายส่งไฟฟ้าที่ตั้งอยู่ในพื้นที่ภูเขา ผ่านป่า หรือระหว่างสายส่งไฟฟ้า จะเกิดการแตกตัวเป็นไอออนจากความร้อนของอนุภาคในอากาศ ทำให้ประจุเพิ่มขึ้น การเคลื่อนที่ของอนุภาคเร็วขึ้น และเกิดช่องทางนำไฟฟ้า ส่งผลให้เกิดการตัดวงจรเนื่องจากไฟลามอย่างรวดเร็ว อุณหภูมิ 90°C เป็นสาเหตุหลักของการตัดวงจรจากไฟไหม้ แต่ยังรวมถึงการสูญเสียฉนวนจากความร้อนสูง และการปล่อยประจุไฟฟ้าไปยังเสาไฟฟ้าด้วย

สำหรับสายส่งไฟฟ้าในพื้นที่ภูเขา เมื่อพิจารณาจากลักษณะภูมิประเทศและปัจจัยทางเศรษฐกิจ โดยปกติแล้วจะมีการติดตั้งสายส่งไฟฟ้าสองสายขึ้นไปพร้อมเสาไฟฟ้า ในกรณีที่เกิดไฟไหม้บนภูเขา อาจทำให้สายส่งหลายสายในแนวส่งเดียวกันเกิดความเสียหายและตัดวงจรพร้อมกันได้ และเนื่องจากไฟไหม้บนภูเขาสามารถลุกลามเป็นวงกว้างและกินเวลานาน ทำให้เกิดควันและหมอกที่มีอุณหภูมิสูงจำนวนมาก และอัตราการต่อวงจรใหม่ต่ำ จนกว่าไฟจะลดลง ควันจะกระจายตัว สภาพแวดล้อมทางอากาศและอุณหภูมิของสายไฟจะลดลง จึงจะยากที่จะทำการกู้คืนด้วยวิธีของมนุษย์ ดังนั้นกระแสไฟฟ้าจึงถูกตัดขาดเป็นเวลานาน และในขณะเดียวกัน สายส่งที่ได้รับผลกระทบก็มีมากกว่าหนึ่งสาย ซึ่งเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยในการทำงานของระบบไฟฟ้า

เมื่อพิจารณาถึงปรากฏการณ์ไฟป่า เราควรเริ่มต้นจากมาตรการป้องกันไฟป่าเพื่อลดการเกิดไฟป่า ดังนี้: ① ควบคุมความสูง จำนวน และชนิดของต้นไม้ใกล้ฐาน (2) จัดตั้งมาตรการรับมือเหตุฉุกเฉิน โดยเว้นทางเดินที่ปลอดภัยให้มีความยาวและความกว้างเพียงพอ ③ ระบบป้องกันแนวเส้นทางมีความน่าเชื่อถือและไวต่อการเปลี่ยนแปลง ④ จัดตั้งระบบตรวจสอบแบบเรียลไทม์ และปรับปรุงประสิทธิภาพการตรวจสอบ ⑤ เพิ่มการตรวจสอบแนวเส้นทางตามฤดูกาล ช่วงเวลา และสภาพอากาศ เพื่อกำจัดอันตรายที่ซ่อนอยู่

4. ภัยพิบัติจากน้ำแข็ง

ภัยพิบัติจากน้ำแข็ง ได้แก่ ฝนเยือกแข็ง น้ำค้างแข็ง การแข็งตัว และการสะสมของหิมะ สภาพภูมิอากาศตามธรรมชาติที่ผิดปกติ การสลับร้อนเย็น จะทำให้สายส่งและฉนวนถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็ง น้ำหนักที่สายและเสาต้องรับเพิ่มขึ้น พื้นที่รับแรงลมของสายไฟเพิ่มขึ้น และการหย่อนตัวเพิ่มขึ้น นำไปสู่การสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่องที่ไม่เสถียรของสายไฟ การแกว่ง การแตกหักอย่างรุนแรง และอุบัติเหตุอื่นๆ หากหิมะแข็งตัวบนฉนวน น้ำที่ละลายจากน้ำแข็งจะทำให้ฉนวนลัดวงจรและเกิดการตัดวงจรเนื่องจากน้ำแข็ง

จากสถิติพบว่า การเกิดประกายไฟจากน้ำแข็งมีโอกาสเกิดขึ้นได้มากขึ้นเมื่อมีมลภาวะจากน้ำแข็งร่วมด้วย ดังนั้น เพื่อป้องกันการเกิดประกายไฟจากน้ำแข็ง จึงจำเป็นต้องเพิ่มความถี่ในการทำความสะอาดสายส่งและฉนวน เพื่อเพิ่มความสะอาด เพิ่มระยะห่างระหว่างสายส่งและฉนวนเพื่อป้องกันการแข็งตัวของหิมะเนื่องจากระยะห่างระหว่างฉนวนและแผ่นบังน้ำแข็งแคบเกินไป ควรใช้การจัดเรียงฉนวนแบบตัววีและแบบตัววีคว่ำ และเพิ่มระยะห่างระหว่างสายคู่เพื่อเพิ่มแรงดันไฟลัดวงจร ในกรณีที่น้ำแข็งเกาะตัวเป็นก้อน ควรใช้เทคโนโลยีละลายน้ำแข็งเพื่อเร่งความเร็วในการละลายน้ำแข็ง หรือใช้ตัวเว้นระยะระหว่างเฟสที่แข็งแรงขึ้นเพื่อเพิ่มระยะห่างระหว่างเฟสของสายไฟและลดปรากฏการณ์การชำรุดและการปล่อยประจุที่เกิดจากระยะห่างระหว่างเฟสของสายไฟที่แคบเกินไปเนื่องจากการแกว่งและความกว้างของการแกว่งของสายไฟ

5. อื่นๆ

1) ระดับมลพิษ สายส่งไฟฟ้าแรงสูงมีความยาวมาก จึงได้รับผลกระทบจากมลพิษในอากาศ ความเค็ม ควัน ฝุ่นละออง ฯลฯ ซึ่งจะทำให้เกิดการสะสมของมลพิษบนพื้นผิวของสายไฟ เนื่องจากมีสนามไฟฟ้าขนาดใหญ่รอบสายส่งไฟฟ้าแรงสูง จึงทำให้เกิดปรากฏการณ์โคโรนาได้ง่าย ส่งผลให้มีอนุภาคประจุจำนวนมากเกาะติดกับมลพิษ ทำให้การนำไฟฟ้าของอนุภาคประจุเพิ่มขึ้น และเกิดการปล่อยประจุได้ง่าย ดังนั้นจึงควรทำความสะอาดสายส่งไฟฟ้าให้ทันเวลา

2) อุณหภูมิ อุณหภูมิสูงทำให้พื้นผิวของสายไฟมีอุณหภูมิสูงขึ้น ทำให้ความร้อนบนสายส่งไฟฟ้าแรงสูงเดิมระบายออกได้ยาก การระบายความร้อนไม่ดี ส่งผลให้สายไฟมีอุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดประกายไฟมากขึ้น ลดระยะห่างที่ปลอดภัยระหว่างสายไฟกับพื้นดินและวัตถุที่ตัดผ่าน ส่งผลให้เกิดการคายประจุและทำให้สายตัดลง ดังนั้น ระยะห่างระหว่างสายไฟกับพื้นดินและเฟสของสายไฟจึงควรเพิ่มขึ้นอย่างเหมาะสม

3) ความชื้น เมื่อโมเลกุลของน้ำเกาะติดกับพื้นผิวของสายไฟมากขึ้น ประจุรอบๆ สายไฟจะดูดซับอิเล็กตรอนเพื่อสร้างไอออนลบ ทำให้ความสามารถในการแตกตัวเป็นไอออนลดลง เพิ่มแรงดันไฟฟ้าพังทลาย เพิ่มสนามไฟฟ้าเฉพาะที่ และทำให้เกิดโคโรนาได้ง่าย ส่งผลให้สูญเสียพลังงานและแรงดันไฟฟ้าตก ดังนั้น ในการเลือกวัสดุฉนวนสายไฟ ควรให้ความสำคัญกับคุณสมบัติการกันน้ำและความสามารถในการเคลื่อนที่ของวัสดุที่ไม่ดูดซับน้ำ

4) ความดันอากาศ เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น อากาศจะเบาบางลง ความหนาแน่นลดลง และความดันอากาศลดลง ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าที่ทำให้เกิดการชำรุดระหว่างสายส่งกับพื้นดิน ระหว่างเฟสของตัวนำกับเฟสลดลง และเกิดการชำรุดได้ง่าย ดังนั้น ในพื้นที่สูง ควรลดความสูงของสายเคเบิลลง

5) ความเสียหายจากนก นกชอบคาบกิ่งไม้แห้งเพื่อสร้างรังบนเสาไฟฟ้า หากกิ่งไม้เหล่านั้นอยู่ใกล้หรือตกลงมาบนสายไฟ ก็อาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้ง่าย เมื่อนกขนาดใหญ่บินหรือเล่นกัน พวกมันอาจสัมผัสสายไฟหลายเส้นพร้อมกัน ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรหรือไฟตกได้ ดังนั้น ควรติดป้ายเตือนบนสายไฟหรือเสาไฟฟ้าเพื่อให้นกกลัวและอยู่ห่างจากสายส่งไฟฟ้า

สภาพภูมิอากาศที่รุนแรงและปัจจัยอื่นๆ ที่ส่งผลกระทบต่อสายส่งไฟฟ้า จะทำให้ระบบส่งไฟฟ้าขัดข้องหรือเสียหาย ส่งผลให้เกิดไฟฟ้าดับ การสูญเสียกำลังไฟฟ้า และสภาพการทำงานของสายส่ง รวมถึงความสามารถในการส่งกระแสไฟฟ้า ขัดข้องการจ่ายกระแสไฟฟ้า และร้ายแรงถึงขั้นตัดการเชื่อมต่อระบบส่งไฟฟ้า ทำให้เกิดความสูญเสียทางเศรษฐกิจอย่างมหาศาล จากมุมมองด้านความปลอดภัย บทความนี้วิเคราะห์ความเสี่ยงและสาเหตุของสายส่งไฟฟ้าที่เกิดจากฟ้าผ่า พายุไต้ฝุ่น ไฟป่า ภัยพิบัติจากน้ำแข็ง มลภาวะ อุณหภูมิ ความชื้น ความดันอากาศ และความเสียหายจากนก ตลอดจนมาตรการป้องกันและควบคุมภายใต้สภาวะและปัจจัยต่างๆ ของสายส่งไฟฟ้า โดยมีเป้าหมายเพื่อเสริมสร้างการวิจัยกลไก การออกแบบอย่างมีเหตุผล และการป้องกันและควบคุมอย่างเป็นวิทยาศาสตร์และมีประสิทธิภาพโดยหน่วยงานและผู้เชี่ยวชาญด้านระบบไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง เพื่อให้มั่นใจได้ว่าสายส่งไฟฟ้าจะทำงานได้อย่างปลอดภัย เชื่อถือได้ และมีเสถียรภาพ

หากคุณมีคำถามใด ๆ คุณสามารถติดต่อเราได้ตามช่องทางต่อไปนี้:

Email:jennifer@anhelec.com

เบอร์มือถือ (WhatsApp): 86 18157758231