หม้อแปลงกระแสลำดับศูนย์อีพอกซีซิลิโคนกลางแจ้ง LJ-ZW-10(12)

ภาพรวมผลิตภัณฑ์

นิยามเชิงหน้าที่

ตัวแปลงกระแสลำดับศูนย์ (Zero-Sequence Current Transformers) รุ่น LJ-ZW-10(12) เป็นอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าความแม่นยำ ออกแบบมาเพื่อใช้ในการตรวจจับขัดข้องลงดิน (ground fault detection), การวัดกระแสเหลือค้าง (residual current measurement) และการป้องกันแบบลำดับศูนย์ (zero-sequence protection) ในระบบจำหน่ายไฟฟ้ากระแสสลับแรงดันปานกลาง อุปกรณ์เหล่านี้ได้รับการรับรองให้ใช้งานกลางแจ้ง โดยอาศัยหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า พร้อมเทคโนโลยีตรวจจับกระแสลำดับศูนย์พิเศษ เพื่อส่งสัญญาณกระแสทุติยภูมิที่แยกทางไฟฟ้า (galvanically isolated) ซึ่งเป็นสัดส่วนกับผลรวมเวกเตอร์ของกระแสปฐมภูมิทั้งสามเฟส ทำให้สามารถป้องกันขัดข้องลงดินได้อย่างไวต่อการเปลี่ยนแปลง

ค่าพิกัดหลัก

ภาพผลิตภัณฑ์

หลักการทำงาน

อุปกรณ์ทำงานตามกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ (Faraday’s law of electromagnetic induction) ร่วมกับโครงสร้างการตรวจจับกระแสลำดับศูนย์ โดยมีแกนแม่เหล็กทรงโดนัท (toroidal magnetic core) ที่สายไฟทั้งสามเฟสผ่านเข้าไปพร้อมกัน ในสภาวะสมดุลของระบบสามเฟส ผลรวมเวกเตอร์ของกระแสทั้งสามเฟสจะเท่ากับศูนย์ จึงไม่เกิดฟลักซ์แม่เหล็กสุทธิ แต่เมื่อเกิดขัดข้องลงดินหรือสภาวะไม่สมดุล กระแสเหลือค้าง (I₀ = Ia + Ib + Ic) จะสร้างฟลักซ์แม่เหล็กในแกน ซึ่งเหนี่ยวนำแรงดันในขดลวดทุติยภูมิ และส่งกระแสขาออกตามมาตรฐานไปยังรีเลย์ป้องกันที่เชื่อมต่ออยู่

ตำแหน่งการใช้งานในระบบ

• ระบบจำหน่ายแรงดันปานกลาง: ชุดสวิตช์เกียร์กลางแจ้งและเครือข่ายจำหน่ายไฟฟ้าระดับ 10–12 kV
• การป้องกันขัดข้องลงดิน: ระบบตรวจจับกระแสรั่วลงดินและการป้องกันกระแสเหลือค้าง
• การป้องกันลำดับศูนย์: การป้องกันกระแสเกินลงดินแบบมีทิศทาง (directional ground overcurrent) และการป้องกันขัดข้องลงดินแบบไวต่อการเปลี่ยนแปลง
• การตรวจสอบสายป้อน: ระบบเฝ้าระวังขัดข้องลงดินในสายเคเบิล
• การเชื่อมต่อกับระบบ SCADA: การตรวจสอบกระแสขัดข้องลงดินจากระยะไกล

ภาพรวมโครงสร้าง

โครงสร้างแกนหล่อจากเรซินอีพ็อกซี่ (epoxy resin cast core) พร้อมปลอกหุ้มยางซิลิโคนที่ทนต่อการใช้งานกลางแจ้ง ช่วยให้มีสมรรถนะฉนวนที่ยอดเยี่ยม ทนต่อความชื้น ทนต่อรังสี UV และมีความแข็งแรงเชิงกลภายใต้สภาวะแวดล้อมที่เลวร้าย รูทรงโดนัท (toroidal aperture) ออกแบบมาให้สามารถร้อยสายเคเบิลหรือบัสบาร์สามเฟสได้ในคราวเดียว พร้อมรักษาระยะห่างทางไฟฟ้า (electrical clearance) และระยะ creepage ได้อย่างเหมาะสม ตู้หุ้มที่ปิดสนิทได้รับการออกแบบให้ตรงตามมาตรฐานการป้องกันระดับ IP เหมาะสำหรับใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีมลภาวะและความชื้นสูง

รหัสรุ่น

คำอธิบายรหัสรุ่น

• L — เครื่องแปลงกระแส (Current Transformer: CT)
• J — รูปแบบการวัดกระแสลำดับศูนย์ (กระแสเหลือ)
• Z — แกนหุ้มฉนวนเรซินหล่อ (อีพ็อกซี่)
• W — ได้รับการรับรองสำหรับติดตั้งกลางแจ้ง (กันสภาพอากาศ)
• 10(12) — ชั้นแรงดันไฟฟ้า: 10 kV หรือ 12 kV

การจัดวางแบบลำดับศูนย์ (Zero-Sequence Configuration)

ชุด LJ-ZW ใช้แกนทอรอยด์ (toroidal core) เดี่ยวที่สายไฟทั้งสามเฟสผ่านพร้อมกัน โครงสร้างนี้วัดผลรวมเวกเตอร์ของกระแสทั้งสามเฟส (กระแสเหลือ I₀) ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับตรวจจับความผิดปกติลงดิน (ground fault) โดยแยกกระแสลัดวงจรเฟส-ดินออกจากกระแสโหลดปกติ เครื่องแปลงกระแสลำดับศูนย์นี้ไม่จำเป็นต้องวัดกระแสแต่ละเฟส และถูกปรับให้เหมาะสมสำหรับการป้องกันความผิดปกติลงดินที่ต้องการความไวสูง

เงื่อนไขการใช้งาน

หม้อแปลงกระแสลำดับศูนย์รุ่น LJ-ZW-10(12) ถูกออกแบบมาสำหรับการติดตั้งกลางแจ้งภายใต้เงื่อนไขการใช้งานต่อไปนี้ในระบบจำหน่ายไฟฟ้าแรงดันปานกลาง:

• สภาพแวดล้อมการติดตั้ง: ติดตั้งกลางแจ้ง โดยมีตู้หุ้มที่ได้รับการจัดอันดับตามมาตรฐาน IP
• ระดับความสูง: ไม่เกิน 2000 เมตรจากระดับน้ำทะเล (สามารถจัดหาแบบที่รองรับระดับความสูงมากกว่านี้ได้ตามข้อกำหนด)
• อุณหภูมิแวดล้อม: −25 °C ถึง +40 °C
• ความชื้นสัมพัทธ์: ค่าเฉลี่ยรายวัน ≤ 95%, ค่าเฉลี่ยรายเดือน ≤ 90% (ภายใต้สภาวะความชื้นกลางแจ้งที่เปลี่ยนแปลงตามวงจร)
• ระดับสิ่งสกปรก: ระดับ II ตามมาตรฐาน IEC 60815 (เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมเบาและพื้นที่เกษตรกรรม)
• สภาพแวดล้อมโดยรวม: ทนต่อรังสี UV, ฝน, น้ำแข็ง และสิ่งสกปรกจากอุตสาหกรรมระดับปานกลาง; ไม่มีบรรยากาศที่อาจระเบิดหรือติดไฟได้

การก่อสร้าง

การออกแบบโครงสร้าง

• โครงสร้าง: แกนแบบโทรรอยดัล (toroidal; รูปแหวน) พร้อมช่องเปิดสำหรับสายเคเบิล/บัสบาร์ของตัวนำสามเฟส
• ฉนวนแกน: โครงสร้างหล่อเรซินอีพ็อกซี่ (epoxy resin cast) เพื่อความทนทานต่อความชื้นและความแข็งแรงเชิงกล
• เปลือกด้านนอก: ปลอกซิลิโคนยาง (silicone rubber enclosure) ทนต่อรังสียูวีและสภาพแวดล้อมภายนอก
• วัสดุแกน: วัสดุแม่เหล็กที่มีค่าเพอร์มีเอ็บิลิตี้สูง (high-permeability magnetic material) ซึ่งปรับแต่งให้มีความไวสูงต่อกระแสลำดับศูนย์ (zero-sequence sensitivity)
• การปิดผนึก: ออกแบบให้ปิดผนึกสมบูรณ์ตามมาตรฐาน IP (IP-rated) เพื่อป้องกันสิ่งแวดล้อมภายนอก

ระบบฉนวนสองชั้นนี้รวมเอาแกนหล่อเรซินอีพ็อกซี่สำหรับฉนวนไฟฟ้าเข้ากับปลอกซิลิโคนยางด้านนอกเพื่อป้องกันสิ่งแวดล้อม ทำให้อุปกรณ์สามารถใช้งานกลางแจ้งได้ยาวนานโดยต้องการการบำรุงรักษาน้อยที่สุด รูปทรงโทรรอยดัลช่วยให้สนามแม่เหล็กกระจายอย่างสม่ำเสมอ และมีความไวสูงในการตรวจจับกระแสตกค้าง (residual current)

ขดลวดและการกำกับขั้วต่อ

• ตัวนำปฐมภูมิ: เคเบิลหรือบัสบาร์สามเฟสที่สอดผ่านช่องเปิดของแกนโทรรอยดัล (ไม่มีขั้วต่อถาวร)
• ขั้วต่อทุติยภูมิ: S1 / S2 (เอาต์พุตกระแสลำดับศูนย์)

การกำกับขั้วต่อเป็นไปตามมาตรฐานขั้ว CT ลำดับศูนย์ทั่วไป เมื่อเกิดเหตุขัดข้องลงดิน (ground fault) โดยมีกระแสตกค้างไหลผ่านช่องเปิดในทิศทางบวก กระแสทุติยภูมิจะไหลจาก S1 ไปยัง S2 เข้าสู่โหลด (burden) ที่ต่อกับ CT การสังเกตขั้วให้ถูกต้องมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบป้องกันขัดข้องลงดินแบบระบุทิศทาง (directional ground fault protection schemes)

ข้อมูลทางเทคนิค

ส่วนนี้ให้ข้อมูลทางเทคนิคที่เน้นการคัดเลือกสำหรับตัวแปลงกระแสลำดับศูนย์ (Zero-Sequence Current Transformer) รุ่น LJ-ZW-10(12) ที่ใช้ในระบบจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับระดับ 10 kV / 12 kV (ความถี่ 50 Hz) ข้อมูลที่แสดงด้านล่างมีวัตถุประสงค์เพื่อช่วยในการคัดเลือกเบื้องต้นเกี่ยวกับค่ากระแสปฐมภูมิ (Primary Current Rating), ระดับความแม่นยำ (Accuracy Class) และความต้านทานเอาต์พุต (Output Resistance)

คำนิยาม: ค่ากระแสปฐมภูมิ (Primary current rating) หมายถึงช่วงการวัดกระแสลำดับศูนย์ตามค่ามาตรฐาน เอาต์พุตตามพิกัด (Ω) คือค่าความต้านทานของขดลวดทุติยภูมิ (Secondary winding resistance) ตามข้อกำหนด ระดับความแม่นยำ 10P10 บ่งชี้ถึงความแม่นยำระดับป้องกัน (Protection-grade accuracy) โดยมีค่าความคลาดเคลื่อนรวมไม่เกิน 10% เมื่อกระแสปฐมภูมิเท่ากับ 10 เท่าของค่ากระแสปฐมภูมิตามพิกัด

หมายเหตุ: ตัวแปลงกระแสลำดับศูนย์ (Zero-sequence CTs) ใช้วัดกระแสเหลือ (Residual current; I₀ = Ia + Ib + Ic); ในสภาวะสมดุลของระบบสามเฟส ค่าเอาต์พุตทุติยภูมิจะเป็นศูนย์ การคัดเลือกควรพิจารณาจากขนาดกระแสลัดวงจรลงดินที่คาดว่าจะเกิดขึ้น และข้อกำหนดด้านความไวของรีเลย์ป้องกัน

ข้อมูลอ้างอิง

มาตรฐานและเอกสารอ้างอิง

การทดสอบที่โรงงานตามข้อกำหนด

• การทดสอบประจำ (Routine tests) ตามข้อกำหนด IEC/GB ที่เกี่ยวข้อง (รวมถึงการตรวจสอบขั้วและเครื่องหมาย, การตรวจสอบอัตราส่วนกระแสที่กระแสตามพิกัด และการตรวจสอบความแม่นยำตามระดับ 10P10)
• การทดสอบไดอิเล็กตริก (Dielectric tests) ตามข้อกำหนดการประสานงานฉนวน (ทดสอบแรงดันทนความถี่กำลังไฟฟ้า และแรงดันกระแทก)
• การตรวจสอบความไวต่อกระแสลำดับศูนย์ เพื่อยืนยันความสามารถในการตรวจจับกระแสลัดวงจรลงดินตามระดับที่ระบุ
• การทดสอบด้านสิ่งแวดล้อม กรณีที่ระบุ (เช่น การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ, ความต้านทานความชื้น, การเสื่อมสภาพจากแสง UV)
• การตรวจสอบด้วยสายตาและมิติ รวมถึงขนาดรูภายใน, ความถูกต้องของเครื่องหมาย และความสมบูรณ์ของโครงสร้างเปลือกนอก
• การทดสอบแบบ Type และการทดสอบพิเศษ ตามที่ระบุในข้อกำหนดของโครงการ

การติดตั้งและขนาด

• หม้อแปลงกระแส (Current Transformer) ต้องติดตั้งบนอุปกรณ์สวิตช์เกียร์กลางแจ้งหรือโครงสร้างปลายสายเคเบิล โดยใช้ชุดยึดที่กำหนดไว้
• สายไฟสามเฟสทั้งหมด (ไม่ว่าจะเป็นสายเคเบิลหรือบัสบาร์) ต้องสอดผ่านช่องกลางของหม้อแปลงกระแสในทิศทางเดียวกัน เพื่อให้การวัดกระแสลำดับศูนย์ (zero-sequence current) ถูกต้อง
• เส้นผ่านศูนย์กลางของช่องวงแหวน (toroidal aperture) ต้องมีขนาดพอเหมาะกับกลุ่มสายเคเบิลหรือบัสบาร์ พร้อมเว้นระยะห่างอย่างเพียงพอ (แนะนำให้มีระยะห่างแนวรัศมีขั้นต่ำ 10 มม.)
• ต้องรักษาระยะ creepage และ clearance ให้เป็นไปตามมาตรฐาน IEC 60815 สำหรับระดับความสกปรก (pollution class) ที่กำหนด
• การเชื่อมต่อสายรอง (secondary wiring) ต้องทำผ่านช่องต่อสาย (terminal compartment) โดยใช้ปลอกซีล (gland sealing) ที่เหมาะสมเพื่อรักษาค่าระดับการป้องกัน (IP rating)

แบบร่างภายนอก (Outlines)

ข้อควรระวังด้านความปลอดภัย

• ห้ามปล่อยวงจรรองให้เปิดวงจรขณะที่สายปฐมภูมิยังมีไฟ เพราะอาจเกิดแรงดันสูงอันตรายที่ขั้วรองได้
• ระหว่างตรวจสอบหรือบำรุงรักษา ต้องลัดวงจรวงจรรองก่อนถอดรีเลย์ป้องกันใดๆ ออก
• วงจรรองต้องมีจุดกราวด์เพียงจุดเดียวเท่านั้น และต้องกราวด์อย่างมั่นคงตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง
• สายไฟสามเฟสทั้งหมดต้องสอดผ่านช่องในทิศทางที่ถูกต้อง เพื่อให้ได้โพลาไรตี้ (polarity) ของกระแสลำดับศูนย์ที่ถูกต้อง
• งานติดตั้งและบำรุงรักษาทั้งหมดต้องเป็นไปตามกฎระเบียบด้านความปลอดภัยทางไฟฟ้าของท้องถิ่นและมาตรฐานของหน่วยงานสาธารณูปโภค

ข้อมูลการสั่งซื้อ

เมื่อทำการสั่งซื้อ ต้องระบุค่ากำหนดที่ต้องการให้ชัดเจนตามข้อกำหนดของระบบไฟฟ้าท้องถิ่น มาตรฐานที่ใช้บังคับ และข้อกำหนดทางเทคนิคของโครงการ โดยต้องระบุพารามิเตอร์ต่อไปนี้อย่างชัดเจนเพื่อใช้ในการยืนยันทางเทคนิคและการอนุมัติผลิต:

• กระแสปฐมภูมิกำหนด (Rated primary current) (20 A หรือ 50 A สำหรับการวัดกระแสลำดับศูนย์)
• กระแสอนุภาคกำหนด (Rated secondary loose) (1 A มาตรฐาน)
• ระดับความแม่นยำ (Accuracy class) (มาตรฐานเกรดป้องกัน 10P10)
• ความต้านทานเอาต์พุตกำหนด (Rated output resistance) (0.1 Ω หรือ 0.2 Ω)
• ระดับแรงดันไฟฟ้าฉนวน (Insulation voltage class) (10 kV หรือ 12 kV)
• ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางรูเปิดสำหรับสายเคเบิล/บัสบาร์ (Cable/busbar aperture diameter requirement)
• ระดับมลภาวะ (Pollution class) (หากต้องการระดับ III หรือ IV)
• ระดับการป้องกัน (IP rating requirement) (หากต้องการสูงกว่ามาตรฐาน)

วิธีการเลือก

1: คำนวณกระแสลัดวงจรลงดินสูงสุดที่คาดว่าจะเกิดขึ้น โดยพิจารณาจากวิธีการกราวด์ระบบ (neutral grounding method) ได้แก่ การกราวด์แบบตรง (solid), ผ่านความต้านทาน (resistance), ผ่านรีแอคแตนซ์ (reactance) หรือระบบ neutral ลอย (isolated neutral) รวมถึงค่าความจุของสายป้อน (feeder cable capacitance)

2: เลือกกระแสปฐมภูมิกำหนด (20 A หรือ 50 A) ให้มีช่วงการวัดที่เหมาะสม และยังคงไวต่อการตรวจจับกระแสลัดวงจรลงดินที่มีค่าน้อย (โดยทั่วไปประมาณ 10–20% ของค่ากระแสกำหนด)

3: ยืนยันค่าความต้านทานเอาต์พุตกำหนด (0.1 Ω หรือ 0.2 Ω) โดยพิจารณาจากอิมพีแดนซ์ขาเข้าของรีเลย์ป้องกันที่เชื่อมต่อ และความต้านทานของสายส่งสัญญาณ

4: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางรูเปิดสามารถรองรับชุดสายเคเบิลหรือบัสบาร์ที่ใช้งานได้ พร้อมระยะห่างที่จำเป็น (ระบุรูปแบบและขนาดของตัวนำไฟฟ้าให้ชัดเจน)

5: ระบุระดับมลภาวะตามมาตรฐาน IEC 60815 หากสถานที่ติดตั้งมีสภาพแวดล้อมที่รุนแรงกว่าระดับ Class II (เช่น พื้นที่ชายฝั่ง อุตสาหกรรมหนัก หรือทะเลทราย อาจต้องใช้ระดับ Class III หรือ IV)

หากมีข้อกำหนดเฉพาะจากหน่วยงานสาธารณูปโภคท้องถิ่นหรือโครงการ (เช่น ระดับ IP ที่สูงกว่ามาตรฐาน การจัดเรียงขั้วต่อ ภาษาเอกสาร หรือใบรับรองที่ต้องการ) โปรดระบุให้ชัดเจนในขั้นตอนการสั่งซื้อ การกำหนดค่าพิเศษทั้งหมดต้องได้รับการยืนยันผ่านข้อตกลงทางเทคนิคและเอกสารข้อมูลสุดท้าย (final data sheet) ก่อนเริ่มการผลิต

คำถามที่พบบ่อย (FAQs)