เบรกเกอร์วงจรไฟฟ้าแรงสูงกับสวิตช์แยกวงจรต่างกันอย่างไร?

เบรกเกอร์วงจรไฟฟ้าแรงสูง (หรือสวิตช์แรงสูง) เป็นอุปกรณ์ควบคุมกำลังไฟฟ้าหลักของสถานีไฟฟ้าย่อย มีคุณสมบัติในการดับประกายไฟ เมื่อระบบทำงานตามปกติ เบรกเกอร์จะตัดกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านสายไฟและอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ทั้งในขณะที่ไม่มีโหลดและมีโหลด เมื่อเกิดความผิดพลาดในระบบ เบรกเกอร์และรีเลย์ป้องกันจะสามารถตัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรได้อย่างรวดเร็ว เพื่อป้องกันไม่ให้ขอบเขตของอุบัติเหตุขยายวงกว้าง

สวิตช์ตัดวงจรนี้ไม่มีอุปกรณ์ดับประกายไฟ แม้ว่าข้อกำหนดจะระบุว่าสามารถใช้งานได้ในกรณีที่กระแสโหลดน้อยกว่า 5A แต่โดยทั่วไปแล้วจะไม่ใช้งานในขณะที่มีโหลด อย่างไรก็ตาม สวิตช์ตัดวงจรนี้มีโครงสร้างที่เรียบง่าย และสามารถมองเห็นสถานะการทำงานได้ทันทีจากภายนอก นอกจากนี้ยังมีจุดตัดวงจรที่ชัดเจนในระหว่างการบำรุงรักษา

โดยทั่วไปแล้ว เบรกเกอร์วงจรจะเรียกว่า "สวิตช์" ส่วนสวิตช์ตัดวงจรจะเรียกว่า "เบรกมีด" ซึ่งทั้งสองอย่างมักใช้ร่วมกัน ความแตกต่างระหว่างเบรกเกอร์วงจรแรงดันสูงและสวิตช์ตัดวงจรมีดังนี้:

1) สวิตช์ตัดโหลดแรงดันสูงสามารถตัดได้ขณะมีโหลด โดยมีฟังก์ชันดับประกายไฟเอง แต่ความสามารถในการตัดนั้นน้อยมากและมีข้อจำกัด

2) โดยทั่วไปแล้ว สวิตช์ตัดไฟแรงสูงจะไม่มีฟังก์ชันตัดโหลด และไม่มีโครงสร้างครอบประกายไฟ อย่างไรก็ตาม ก็มีสวิตช์ตัดไฟแรงสูงบางประเภทที่สามารถตัดโหลดได้ แต่โครงสร้างจะแตกต่างจากสวิตช์ตัดโหลดทั่วไป และค่อนข้างเรียบง่ายกว่า

3) สวิตช์โหลดแรงดันสูงและสวิตช์ตัดวงจรแรงดันสูงสามารถสร้างจุดตัดที่ชัดเจนได้ เบรกเกอร์วงจรแรงดันสูงส่วนใหญ่ไม่มีฟังก์ชันแยกวงจร และมีเบรกเกอร์วงจรแรงดันสูงเพียงไม่กี่ตัวที่มีฟังก์ชันแยกวงจร

4) สวิตช์ตัดไฟแรงสูงไม่มีฟังก์ชันป้องกัน การป้องกันของสวิตช์โหลดแรงสูงโดยทั่วไปคือการป้องกันด้วยฟิวส์ ซึ่งป้องกันได้เฉพาะการตัดไฟอย่างรวดเร็วและกระแสเกินเท่านั้น

5) ความสามารถในการตัดวงจรของเบรกเกอร์ไฟฟ้าแรงสูงนั้นสามารถสูงมากได้ในกระบวนการผลิต โดยส่วนใหญ่จะอาศัยหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าพร้อมอุปกรณ์รองในการป้องกัน สามารถมีฟังก์ชันป้องกันการลัดวงจร การโอเวอร์โหลด การรั่วไหล และฟังก์ชันอื่นๆ ได้

การจำแนกประเภทกลไกการทำงานของสวิตช์

1. การจำแนกประเภทกลไกการทำงานของสวิตช์

ปัจจุบันเราพบว่าสวิตช์โดยทั่วไปแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ได้แก่ แบบใช้น้ำมันมาก (รุ่นเก่า ปัจจุบันแทบไม่พบแล้ว), แบบใช้น้ำมันน้อย (บางสถานียังคงมีการใช้งานอยู่), แบบใช้ SF6, แบบสุญญากาศ, GIS (สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชนิด) และประเภทอื่นๆ ทั้งหมดนี้เกี่ยวข้องกับตัวกลางในการจุดประกายไฟของสวิตช์ สำหรับเราแล้ว สิ่งที่เกี่ยวข้องรองลงมาอย่างใกล้ชิดคือกลไกการทำงานของสวิตช์

ประเภทของกลไกสามารถแบ่งออกได้เป็น กลไกการทำงานด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า (ค่อนข้างเก่า โดยทั่วไปจะติดตั้งในเบรกเกอร์วงจรแบบใช้น้ำมันหรือน้ำมันน้อย) กลไกการทำงานด้วยสปริง (ปัจจุบันพบได้บ่อยที่สุด โดยทั่วไปจะติดตั้งในเบรกเกอร์วงจรแบบ SF6, สุญญากาศ และ GIS) และล่าสุด ABB ได้แนะนำกลไกการทำงานด้วยแม่เหล็กถาวรชนิดใหม่ (เช่น เบรกเกอร์วงจรสุญญากาศ VM1)

2. กลไกการทำงานด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า

กลไกการทำงานด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าอาศัยแรงดูดจากแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดปิดเพื่อปิดและกดสปริงปลดล็อก โดยกลไกการปลดล็อกนั้นอาศัยพลังงานจากสปริงปลดล็อกเป็นหลัก

ดังนั้น กลไกการทำงานประเภทนี้ กระแสตัดวงจรจึงน้อย แต่กระแสปิดวงจรกลับสูงมาก สามารถสูงถึงกว่า 100 แอมแปร์ได้ในทันที

ด้วยเหตุนี้ ระบบไฟฟ้ากระแสตรงของสถานีไฟฟ้าย่อยจึงต้องเปิดและปิดบัสเพื่อควบคุมบัส โดยตัวปิดวงจรหลักจะจ่ายพลังงานสำหรับการปิด และตัวควบคุมวงจรหลักจะจ่ายพลังงานให้กับวงจรควบคุม

บัสปิดวงจรจะต่อโดยตรงกับชุดแบตเตอรี่ แรงดันปิดวงจรคือแรงดันของชุดแบตเตอรี่ (โดยทั่วไปประมาณ 240V) การใช้ผลของการคายประจุแบตเตอรี่เพื่อให้กระแสสูงเมื่อปิดวงจร ทำให้แรงดันเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วมาก ส่วนบัสควบคุมจะต่อผ่านวงจรลดแรงดันซิลิคอนและวงจรหลัก (โดยทั่วไปควบคุมที่ 220V) การปิดวงจรจะไม่ส่งผลกระทบต่อความเสถียรของแรงดันบัสควบคุม เนื่องจากกระแสปิดของกลไกการทำงานแบบแม่เหล็กไฟฟ้ามีขนาดใหญ่มาก วงจรป้องกันการปิดวงจรจึงไม่ได้ต่อผ่านขดลวดปิดวงจรโดยตรง แต่ต่อผ่านคอนแทคเตอร์ปิดวงจร วงจรทริปจะต่อโดยตรงกับขดลวดทริป

โดยทั่วไปแล้ว คอยล์ของคอนแทคเตอร์ปิดจะเป็นแบบใช้แรงดันไฟฟ้า ค่าความต้านทานสูง (หลายกิโลโอห์ม) เมื่อระบบป้องกันทำงานร่วมกับวงจรนี้ ควรให้ความสนใจกับการปิดเพื่อให้วงจรสามารถเริ่มต้นทำงานได้ตามปกติ แต่สิ่งนี้ไม่ใช่ปัญหา การตัดวงจรจะทำให้ TBJ สามารถเริ่มต้นทำงานได้ตามปกติ ดังนั้นฟังก์ชันป้องกันการกระโดดจึงยังคงอยู่ กลไกประเภทนี้มีเวลาปิดนาน (120 มิลลิวินาที - 200 มิลลิวินาที) และเวลาเปิดสั้น (60 - 80 มิลลิวินาที)

3. กลไกการทำงานของสปริง

กลไกประเภทนี้เป็นกลไกที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน การปิดและเปิดอาศัยพลังงานจากสปริง ขดลวดปิดแบบกระโดดจะให้พลังงานเพียงเพื่อดึงหมุดกำหนดตำแหน่งของสปริงออกมา ดังนั้นกระแสไฟฟ้าในการปิดแบบกระโดดจึงโดยทั่วไปไม่มาก พลังงานที่เก็บสะสมไว้ในสปริงจะถูกบีบอัดโดยมอเตอร์เก็บพลังงาน

ตัวดำเนินการเก็บพลังงานสปริง วงจรรอง

สำหรับกลไกการทำงานแบบยืดหยุ่นนั้น บัสปิดวงจรส่วนใหญ่จะจ่ายพลังงานให้กับมอเตอร์เก็บพลังงาน และเนื่องจากกระแสไฟฟ้าไม่มาก จึงไม่มีความแตกต่างมากนักระหว่างบัสปิดวงจรและบัสควบคุม การป้องกันโดยการประสานงานนั้น โดยทั่วไปแล้วไม่จำเป็นต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษในส่วนนี้

4. ตัวดำเนินการแม่เหล็กถาวร

กลไกควบคุมด้วยแม่เหล็กถาวรเป็นกลไกที่ ABB นำมาใช้ในตลาดภายในประเทศ โดยนำมาใช้ครั้งแรกกับเบรกเกอร์วงจรสุญญากาศ VM1 ขนาด 10kV ของบริษัท

หลักการทำงานโดยคร่าวๆ คล้ายกับแบบแม่เหล็กไฟฟ้า คือ แกนขับทำจากวัสดุแม่เหล็กถาวร และมีแม่เหล็กถาวรล้อมรอบขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า

ภายใต้สถานการณ์ปกติ ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าจะไม่มีประจุ เมื่อสวิตช์เปิดหรือปิด การเปลี่ยนขั้วของขดลวดโดยใช้หลักการดึงดูดหรือผลักกันของแม่เหล็กจะทำให้สวิตช์เปิดหรือปิดได้

แม้ว่ากระแสไฟฟ้านี้จะไม่น้อย แต่สวิตช์นั้น "เก็บพลังงาน" ไว้ด้วยตัวเก็บประจุความจุสูง ซึ่งจะถูกคายประจุเพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าปริมาณมากในระหว่างการทำงาน

ข้อดีของกลไกนี้คือ ขนาดเล็ก มีชิ้นส่วนส่งกำลังเชิงกลน้อยกว่า ดังนั้นจึงมีความน่าเชื่อถือดีกว่ากลไกการทำงานแบบยืดหยุ่น

เมื่อทำงานร่วมกับอุปกรณ์ป้องกันของเรา วงจรตัดวงจรจะขับเคลื่อนรีเลย์โซลิดสเตทที่มีความต้านทานสูง ซึ่งจำเป็นต้องใช้สัญญาณพัลส์เพื่อกระตุ้นให้รีเลย์ทำงาน

ดังนั้น สวิตช์จึงไม่สามารถทำงานวนซ้ำได้ และระบบป้องกันการกระโดดจะไม่เริ่มทำงาน (เนื่องจากกลไกเองมีการกระโดด)

อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของรีเลย์โซลิดสเตทสูง การออกแบบแบบดั้งเดิมที่ต่อขั้วลบ TW เข้ากับวงจรปิดจะไม่ทำให้รีเลย์โซลิดสเตททำงาน แต่Hอาจทำให้รีเลย์ตำแหน่งไม่สามารถสตาร์ทได้เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าบางส่วนสูงเกินไป

1. กระบอกฉนวนด้านบน (พร้อมห้องดับอาร์คสุญญากาศ)

2. ลดกระบอกฉนวนลง

3. ด้ามจับสำหรับเปิดด้วยมือ

4. ตัวเครื่อง (กลไกการทำงานด้วยแม่เหล็กถาวรในตัว)

หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้า

6. ใต้ลวด

7. หม้อแปลงกระแสไฟฟ้า

8. ออนไลน์

สถานการณ์ดังกล่าวที่พบเจอในภาคสนาม สามารถวิเคราะห์และประมวลผลโดยละเอียดได้ในส่วนของกรณีการแก้ไขข้อผิดพลาดในเอกสารฉบับนี้ ซึ่งมีคำอธิบายโดยละเอียดอยู่

ในประเทศจีนก็มีผลิตภัณฑ์กลไกการทำงานด้วยแม่เหล็กถาวรเช่นกัน แต่คุณภาพยังไม่ถึงมาตรฐานเท่าที่ควร ในช่วงไม่กี่ปีมานี้ คุณภาพค่อยๆ ดีขึ้นเรื่อยๆ เมื่อพิจารณาถึงต้นทุนแล้ว กลไกแม่เหล็กถาวรที่ผลิตในประเทศโดยทั่วไปจะไม่มีตัวเก็บประจุ และกระแสไฟฟ้าจะถูกส่งมาโดยตรงจากวงจรปิด

กลไกการทำงานของเราขับเคลื่อนด้วยคอนแทคเตอร์แบบเปิด-ปิด (โดยทั่วไปจะเป็นแบบเลือกกระแส) และโดยทั่วไปสามารถสตาร์ทแบบคงค่าและป้องกันการกระโดดได้

5.FS ประเภท “สวิตช์” และอื่นๆ

สิ่งที่เราได้กล่าวถึงข้างต้นคือเบรกเกอร์วงจร (หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่าสวิตช์) แต่เราอาจพบสิ่งที่ผู้ใช้เรียกว่าสวิตช์ FS ในการก่อสร้างโรงไฟฟ้า สวิตช์ FS นั้นย่อมาจาก load switch + fast fuse

เนื่องจากสวิตช์มีราคาแพงกว่า วงจร FS นี้จึงถูกนำมาใช้เพื่อประหยัดค่าใช้จ่าย กระแสไฟฟ้าปกติจะถูกตัดออกโดยสวิตช์ควบคุมโหลด และกระแสไฟฟ้าลัดวงจรจะถูกตัดออกโดยฟิวส์แบบเร็ว

วงจรประเภทนี้พบได้ทั่วไปในระบบโรงไฟฟ้า 6kV การป้องกันร่วมกับวงจรดังกล่าว มักจำเป็นเพื่อป้องกันการตัดวงจร หรือเพื่อให้สามารถตัดกระแสไฟที่หลอมละลายได้อย่างรวดเร็วด้วยการหน่วงเวลา เมื่อกระแสไฟลัดวงจรมากกว่ากระแสไฟตัดวงจรที่อนุญาตของสวิตช์โหลด ผู้ใช้โรงไฟฟ้าบางรายอาจไม่ต้องการป้องกันวงจรหน่วงเวลา

เนื่องจากคุณภาพของสวิตช์ไม่ดี หน้าสัมผัสเสริมอาจไม่อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง และเมื่อวงจรคงสภาพเริ่มทำงานแล้ว จะต้องอาศัยหน้าสัมผัสเสริมของเบรกเกอร์ในการเปิดก่อนที่จะกลับสู่สภาวะปกติ มิฉะนั้น กระแสไฟลัดวงจรจะถูกเพิ่มเข้าไปในขดลวดลัดวงจรจนกระทั่งขดลวดไหม้

ขดลวดปิดวงจรถูกออกแบบมาให้รับกระแสไฟฟ้าในระยะเวลาสั้นๆ หากปล่อยกระแสไฟฟ้าต่อเนื่องเป็นเวลานาน อาจทำให้ไหม้ได้ง่าย และเราจำเป็นต้องมีวงจรยึด มิฉะนั้นอาจทำให้หน้าสัมผัสป้องกันไหม้ได้ง่ายมาก

แน่นอน หากผู้ใช้งานภาคสนามยืนยัน ก็สามารถถอดวงจรยึดออกได้เช่นกัน โดยทั่วไป วิธีที่ง่ายที่สุดคือการตัดสายบนแผงวงจรที่เชื่อมต่อหน้าสัมผัสแบบเปิดปกติของรีเลย์กับขั้วควบคุมตัวเมียที่เป็นบวก

ในระหว่างการตรวจสอบจุดบกพร่อง ต้องสังเกตว่า หากมีการเปิดและปิดสวิตช์ ไฟแสดงสถานะตำแหน่งต้องดับ (ยกเว้นกรณีที่สปริงไม่มีพลังงานสะสม ซึ่งในกรณีนี้แผงควบคุมจะแสดงสัญญาณเตือนว่าสปริงไม่มีพลังงานสะสม) ต้องปิดไฟควบคุมทันทีเพื่อป้องกันขดลวดสวิตช์ไหม้ นี่เป็นหลักการพื้นฐานที่ควรจำไว้เสมอ