วิธีที่อุปกรณ์ทดสอบความผิดพลาดของพลังงานช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของเครือไฟฟ้า: คู่มือทางเทคนิคสําหรับวิศวกรบริการ

ในเดือนกุมภาพันธ์ปี 2024 สถานีไฟฟ้าย่อย 220 kV ที่ให้บริการสวนอุตสาหกรรมทางตอนเหนือของเวียดนามประสบปัญหาข้อต่อสายเคเบิลขัดข้องซึ่งส่งผลให้เกิดไฟฟ้าดับเป็นเวลา 14 ชั่วโมงในโรงงานผลิตสามแห่ง สาเหตุที่แท้จริงมีสาเหตุมาจากการเสื่อมสภาพของฉนวนซึ่งตรวจไม่พบเป็นเวลาหลายเดือน ด้วยเครื่องระบุตำแหน่งข้อบกพร่องของสายเคเบิลแบบพกพาและชุดทดสอบการคายประจุบางส่วน จึงสามารถระบุข้อผิดพลาดได้ในระหว่างช่วงเวลาการบำรุงรักษาตามกำหนดเวลา และหลีกเลี่ยงการหยุดทำงานโดยสิ้นเชิง สถานการณ์นี้เกิดขึ้นทั่วทั้งเครือข่ายพลังงานทั่วโลก และเป็นการตอกย้ำความจริงง่ายๆ:ความน่าเชื่อถือของกริดเริ่มต้นด้วยความแม่นยำในการวินิจฉัย.

ผู้ให้บริการด้านสาธารณูปโภคด้านพลังงานไฟฟ้าและผู้ประกอบการอุตสาหกรรมกำลังเผชิญกับภูมิทัศน์ที่ซับซ้อนมากขึ้น กลุ่มหม้อแปลงที่มีอายุใช้งาน — จำนวนมากที่ติดตั้งในช่วงปี 1980 และ 1990 — มีการดำเนินงานเกินกว่าอายุการออกแบบ โปรไฟล์การบรรทุกกำลังเปลี่ยนไปเนื่องจากการผลิตพลังงานหมุนเวียนเพิ่มเป็นระยะๆ และเหตุการณ์สภาพอากาศสุดขั้วจะทดสอบโครงสร้างพื้นฐานในแบบที่นักออกแบบดั้งเดิมไม่เคยคาดคิดมาก่อน ในสหรัฐอเมริกาเพียงประเทศเดียว กระทรวงพลังงานประมาณการว่าภาวะไฟฟ้าดับทำให้เกิดความเสียหายต่อเศรษฐกิจระหว่าง 28,000 ถึง 169,000 ล้านดอลลาร์ต่อปี สำหรับผู้ประกอบการอุตสาหกรรม การหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนเพียงครั้งเดียวอาจส่งผลให้สูญเสียการผลิตเกินกว่า 50,000 ดอลลาร์ต่อชั่วโมง

ท่ามกลางฉากหลังนี้ บทบาทของอุปกรณ์ทดสอบไฟฟ้าขัดข้องได้เปลี่ยนจากการปฏิบัติตามปกติมาเป็นการจัดการสินทรัพย์เชิงกลยุทธ์ ยูทิลิตี้ที่ลงทุนในโปรแกรมการวินิจฉัยอย่างเป็นระบบรายงานการหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนลดลง 30-40% อย่างต่อเนื่อง เมื่อเทียบกับบริษัทอื่นๆ ที่ต้องอาศัยการบำรุงรักษาเชิงรับ ความแตกต่างอยู่ที่ชุดของเทคโนโลยีการทดสอบหลักที่รวมกันเป็นแกนหลักของการบำรุงรักษากริดแบบคาดการณ์ได้

สายไฟใต้ดินและสายไฟใต้ทะเลถือเป็นทรัพย์สินที่มีราคาแพงที่สุดในเครือข่ายการกระจายสินค้า และถือเป็นสายไฟที่แก้ไขได้ยากที่สุดเมื่อมีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้น การค้นหาข้อบกพร่องของสายเคเบิลแบบดั้งเดิมอาจใช้เวลาหลายวัน โดยกำหนดให้ทีมงานขุดเจาะต้องขุดหลายจุดตลอดเส้นทางเคเบิล ทันสมัยตัวระบุตำแหน่งข้อบกพร่องของสายเคเบิลได้เปลี่ยนกระบวนการนี้ผ่านเทคนิคการสะท้อนกลับของโดเมนเวลา (TDR) การสะท้อนส่วนโค้ง และเทคนิคคลื่นพัลส์แบบกระชาก

เครื่องระบุตำแหน่งข้อบกพร่องของสายเคเบิลประสิทธิภาพสูงสามารถระบุข้อผิดพลาดได้ภายในความแม่นยำ ±0.1% บนสายเคเบิลที่ทอดยาวหลายสิบกิโลเมตร ในทางปฏิบัติ เจ้าหน้าที่สาธารณูปโภคในเยอรมนีเพิ่งตรวจพบข้อผิดพลาดการคายประจุบางส่วนบนสายเคเบิล XLPE 110 kV ภายใน 45 นาที ซึ่งเป็นงานที่ต้องใช้เวลา 8-12 ชั่วโมงโดยใช้วิธีบริดจ์แบบเก่า สำหรับอุปกรณ์เชื่อมต่อใต้ทะเลซึ่งค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมอาจเกิน 500,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อวันของการเช่าเหมาลำเรือ ความเร็วนี้แปลโดยตรงเป็นการประหยัดในการปฏิบัติงาน

ข้อมูลจำเพาะหลักที่วิศวกรฝ่ายจัดซื้อประเมิน ได้แก่:

• ความแม่นยำของตำแหน่งข้อผิดพลาด:±0.1% หรือดีกว่าสำหรับฟอลต์อิมพีแดนซ์สูง
• ช่วงการทดสอบสูงสุด:40–60 กม. สำหรับสายเคเบิลระดับจำหน่าย
• เอาท์พุทแรงดันไฟกระชาก:0–32 kV ปรับได้สำหรับ TDR และโหมดการสะท้อนส่วนโค้ง
• การพกพา:ระบบรวมที่มีน้ำหนักต่ำกว่า 25 กก. สำหรับการใช้งานภาคสนามโดยช่างเทคนิคคนเดียว

หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังคิดเป็น 30–40% ของมูลค่าทุนของสถานีย่อย แต่หลายตัวทำงานโดยมีการตรวจสอบสภาพน้อยที่สุดนอกเหนือจากตัวอย่างน้ำมันประจำปี ครอบคลุมอุปกรณ์วินิจฉัยหม้อแปลงไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงสมการนี้โดยการประเมินความสมบูรณ์ของการพัน สภาพฉนวน และประสิทธิภาพของตัวเปลี่ยนแทปแบบหลายพารามิเตอร์

โดยทั่วไปชุดทดสอบหม้อแปลงสมัยใหม่จะประกอบด้วย:

• การวิเคราะห์การตอบสนองความถี่แบบกวาด (SFRA):ตรวจจับการเสียรูปของขดลวดและการเคลื่อนตัวของแกนโดยไม่ต้องเปิดหม้อแปลง ความถี่กวาดจาก 20 Hz ถึง 2 MHz เปรียบเทียบกับลายนิ้วมือจากโรงงานและบันทึกการทดสอบก่อนหน้า
• การตอบสนองความถี่อิเล็กทริก (DFR):วัดปริมาณความชื้นในฉนวนเซลลูโลส — สำคัญมากเนื่องจากความชื้นที่เพิ่มขึ้น 1% สามารถลดอายุการใช้งานของฉนวนลงได้ครึ่งหนึ่ง
• การทดสอบอัตราส่วนการหมุนและความต้านทานของขดลวด:เครื่องมือทดสอบสามเฟสอัตโนมัติที่กวาดตามอัตราส่วนเต็มภายในเวลาไม่ถึง 3 นาที เทียบกับ 20+ นาทีสำหรับวิธีการแบบแมนนวลเฟสเดียว

ในโครงการทดสอบการใช้งานหม้อแปลงสเต็ปอัพเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาด 500 MVA ในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ การทดสอบ SFRA ระบุการเคลื่อนตัวของขดลวดเล็กน้อยที่เกิดขึ้นระหว่างการขนส่ง ปัญหาได้รับการแก้ไขก่อนการจ่ายไฟ เพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งที่อาจกลายเป็นความล้มเหลวในการให้บริการที่ร้ายแรง โดยมีค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนมากกว่า 2 ล้านเหรียญสหรัฐ

การคายประจุบางส่วน (PD) เป็นทั้งสัญญาณเตือนแรกสุดของความล้มเหลวของฉนวนและเป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ที่มีความต้องการทางเทคนิคมากที่สุดในการวัด กิจกรรม PD ในสวิตช์เกียร์ สายเคเบิล และเครื่องจักรหมุนจะสร้างพัลส์ไฟฟ้าในช่วงพิโคคูลอมบ์ ซึ่งเป็นสัญญาณที่ต้องจับกับพื้นหลังของสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมของสถานีย่อยที่มีชีวิต

ความก้าวหน้าในอุปกรณ์ทดสอบ PD ได้นำความไวระดับห้องปฏิบัติการมาสู่เครื่องมือภาคสนามแบบพกพา เซ็นเซอร์ความถี่สูงพิเศษ (UHF) ตรวจจับ PD ในสวิตช์เกียร์ฉนวนก๊าซ (GIS) ที่มีความไวต่ำกว่า 1 pC เซ็นเซอร์ปล่อยเสียงจะระบุตำแหน่งการปล่อยประจุที่พื้นผิวที่จุดสิ้นสุดภายนอกอาคาร ในขณะที่เซ็นเซอร์แรงดันดินชั่วคราว (TEV) ให้การคัดกรองสวิตช์เกียร์ที่หุ้มด้วยโลหะแบบไม่รุกรานโดยไม่ต้องปิดเครื่อง

ในระหว่างการประเมินสภาพที่โรงงานปิโตรเคมีในตะวันออกกลาง การสำรวจ PD ออนไลน์ของแผงสวิตช์เกียร์แรงดันปานกลาง 42 แผง ระบุแผง 3 แผงที่มีระดับ PD วิกฤตเกิน 10,000 pC การแทรกแซงแบบกำหนดเป้าหมายในระหว่างการปิดระบบตามแผนครั้งถัดไปช่วยป้องกันสิ่งที่วิศวกรด้านความน่าเชื่อถือของโรงงานประเมินในภายหลังว่าจะต้องเกิดการหยุดทำงานเป็นเวลา 3 สัปดาห์ โดยมีผลกระทบต่อการผลิตขั้นปลายเกินกว่า 8 ล้านเหรียญสหรัฐ

รีเลย์ป้องกันตั้งอยู่ที่จุดตัดของการตรวจจับข้อผิดพลาดและการตอบสนองอัตโนมัติ ระบบป้องกันที่ล้มเหลวในการเดินทางภายในพารามิเตอร์การออกแบบสามารถทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่สามารถจัดการได้ลุกลามไปสู่การทำลายอุปกรณ์ ในทางกลับกัน ระบบป้องกันที่สะดุดโดยไม่จำเป็นจะสร้างปัญหาความน่าเชื่อถือในตัวมันเอง

ระบบทดสอบรีเลย์สมัยใหม่ผสมผสานลำดับการทดสอบอัตโนมัติเข้ากับความเข้ากันได้ของสถานีย่อยดิจิทัล IEC 61850 ช่างเทคนิคเพียงคนเดียวสามารถดำเนินการชุดการทดสอบการป้องกันกระแสเกิน ระยะทาง ส่วนต่าง และความถี่จากแท็บเล็ตที่ทนทาน พร้อมบันทึกผลลัพธ์โดยอัตโนมัติเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนด เวลาในการทดสอบสำหรับรีเลย์ป้องกันตัวป้อนทั่วไปลดลงจาก 2–3 ชั่วโมงเหลือน้อยกว่า 30 นาทีด้วยการดำเนินการตามแผนการทดสอบอัตโนมัติ

กรณีทางเศรษฐกิจสำหรับการทดสอบข้อผิดพลาดของกำลังไฟฟ้าอย่างเป็นระบบเป็นสิ่งที่น่าสนใจ การศึกษาในปี 2023 โดยผู้ให้บริการระบบส่งสัญญาณในยุโรปพบว่าทุกดอลลาร์ที่ลงทุนในอุปกรณ์และโปรแกรมทดสอบการวินิจฉัย ให้ผลตอบแทนประมาณ 4.30 ดอลลาร์สหรัฐฯ เพื่อหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายในการหยุดทำงานตลอดระยะเวลาห้าปี การกลับมามาจากกลไกหลักสามประการ:

ยูทิลิตี้คาดการณ์ล่วงหน้ากำลังรวมข้อมูลการทดสอบเข้ากับแพลตฟอร์มการจัดการสินทรัพย์เพื่อสร้างแบบจำลองความเสี่ยงแบบไดนามิก หม้อแปลงที่มีระดับ PD เพิ่มขึ้นและปริมาณความชื้นที่เพิ่มขึ้นจะกระตุ้นให้มีคำสั่งงานบำรุงรักษาตามเงื่อนไขก่อนที่สินทรัพย์จะเกินเกณฑ์ความน่าเชื่อถือ แนวทางนี้เปลี่ยนองค์กรจากการดับเพลิงเชิงรับไปเป็นการแทรกแซงตามแผนและงบประมาณ

เมื่อประเมินอุปกรณ์ทดสอบข้อผิดพลาดด้านพลังงานสำหรับการใช้งานกริด ทีมวิศวกรควรประเมินอุปกรณ์โดยเทียบกับข้อกำหนดในการปฏิบัติงาน แทนที่จะประเมินเอกสารข้อมูลจำเพาะเพียงอย่างเดียว ปัจจัยสำคัญ ได้แก่ :

• ความทนทานของสนาม:IP65 หรือดีกว่าสำหรับการใช้งานสถานีย่อยกลางแจ้ง ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน -20°C ถึง +55°C
• การทำงานร่วมกันของข้อมูล:รูปแบบการส่งออกที่เข้ากันได้กับ CMMS และแพลตฟอร์มการจัดการสินทรัพย์ (IEC 61850, COMTRADE, CSV)
• การปฏิบัติตามกฎระเบียบ:การรับรองความปลอดภัย IEC 61010, การปฏิบัติตาม IEC 61326 EMC
• การฝึกอบรมและการสนับสนุน:การทดสอบการใช้งานและการฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานที่ผู้ผลิตจัดทำเป็นมาตรฐาน ไม่ใช่โปรแกรมเสริม
• ต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน:ความพร้อมใช้งานของอะไหล่ ช่วงเวลาการสอบเทียบ และนโยบายการอัพเดตเฟิร์มแวร์

ของเราอุปกรณ์ทดสอบไฟฟ้าขัดข้องพอร์ตโฟลิโอได้รับความไว้วางใจจากสาธารณูปโภค ผู้รับเหมา EPC และผู้ประกอบการอุตสาหกรรมในกว่า 40 ประเทศ แต่ละระบบได้รับการสอบเทียบจากโรงงาน ผ่านการพิสูจน์แล้ว และได้รับการสนับสนุนโดยฝ่ายสนับสนุนด้านเทคนิคทุกวันตลอด 24 ชั่วโมง หมวดหมู่ผลิตภัณฑ์ที่สำคัญ ได้แก่ :

• ตัวระบุตำแหน่งข้อบกพร่องของสายเคเบิล— TDR การสะท้อนส่วนโค้ง และระบบพัลส์ไฟกระชากสำหรับเครือข่าย LV ถึง HV
• อุปกรณ์วินิจฉัยหม้อแปลงไฟฟ้า— SFRA, DFR, ความต้านทานของขดลวด และเครื่องทดสอบอัตราส่วนของการหมุน
• การทดสอบการคายประจุบางส่วน— การตรวจจับ PD ออนไลน์และออฟไลน์สำหรับสวิตช์เกียร์, GIS, สายเคเบิล และเครื่องจักรแบบหมุน
• ชุดทดสอบการป้องกันรีเลย์— การทดสอบอัตโนมัติ 6 เฟสที่เข้ากันได้กับ IEC 61850
• เครื่องทดสอบไฟฟ้าแบบครบวงจร— โซลูชันแบบครบวงจรที่กำหนดค่าแบบกำหนดเอง

ติดต่อทีมวิศวกรของเราเพื่อหารือเกี่ยวกับข้อกำหนดการทดสอบเฉพาะของคุณและขอข้อเสนอด้านเทคนิค

ความน่าเชื่อถือของกริดไม่ใช่ผลิตภัณฑ์ แต่เป็นผลมาจากโปรแกรมการทดสอบที่มีระเบียบวินัย เครื่องมือวินิจฉัยที่เหมาะสม และทีมวิศวกรที่ผ่านการรับรองซึ่งรู้วิธีใช้งาน ในขณะที่เครือข่ายพลังงานมีการพัฒนาเพื่อรองรับการผลิตแบบกระจาย ปริมาณการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า และโครงสร้างพื้นฐานที่ล้าสมัย บทบาทของอุปกรณ์ทดสอบไฟฟ้าขัดข้องกลายเป็นศูนย์กลางมากขึ้นไม่น้อย เครื่องระบุตำแหน่งข้อบกพร่องของสายเคเบิล อุปกรณ์วินิจฉัยหม้อแปลง ระบบตรวจจับ PD และชุดทดสอบรีเลย์รวมกันเป็นการป้องกันแบบบูรณาการจากการหยุดทำงานที่ไม่ได้วางแผนไว้ ซึ่งสร้างความเสียหายให้กับเศรษฐกิจโลกนับแสนล้านดอลลาร์ในแต่ละปี

สำหรับทีมจัดซื้อด้านสาธารณูปโภคและอุตสาหกรรม คำถามไม่ได้อยู่ที่ว่าจะลงทุนในความสามารถในการวินิจฉัยอีกต่อไปหรือไม่ แต่อยู่ที่ว่าจะสร้างโปรแกรมการทดสอบที่ให้ผลลัพธ์ความน่าเชื่อถือที่วัดผลได้ตั้งแต่วันแรกได้อย่างไรค้นหาแค็ตตาล็อกอุปกรณ์ทดสอบข้อผิดพลาดด้านพลังงานทั้งหมดของเราหรือติดต่อทีมขายด้านเทคนิคของเราเพื่อหารือเกี่ยวกับข้อกำหนดโครงการของคุณ