จะเกิดอะไรขึ้นหากคุณใช้สวิตช์เกียร์แรงดันต่ำแทนสวิตช์เกียร์แรงดันปานกลาง

ในระบบไฟฟ้ากำลังสวิตช์เกียร์แรงดันต่ำ (LV)และสวิตช์เกียร์แรงดันปานกลาง (MV)ได้รับการออกแบบมาเพื่อช่วงแรงดันไฟฟ้า การใช้งาน และมาตรฐานความปลอดภัยที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง โดยทั่วไปสวิตช์เกียร์ LV จะทำงานที่แรงดันไฟฟ้าสูงถึง 1,000V AC ในขณะที่สวิตช์เกียร์ MV ครอบคลุมช่วงตั้งแต่ 3kV ถึง 36kV (หรือสูงถึง 38kV ในบางมาตรฐาน) การใช้สวิตช์เกียร์ LV แทนสวิตช์เกียร์ MV ไม่ใช่แค่ข้อผิดพลาดในข้อมูลจำเพาะเท่านั้น แต่ยังเป็นการละเมิดหลักการทางวิศวกรรมไฟฟ้าที่เป็นอันตรายอีกด้วย ด้านล่างนี้คือการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับสิ่งที่จะเกิดขึ้นในสถานการณ์ดังกล่าว

1. การพังทลายของอิเล็กทริกทันที (ความล้มเหลวของฉนวน)

ผลที่ตามมาในทันทีและเป็นหายนะที่สุดคือการพังทลายของฉนวน สวิตช์เกียร์ LV ได้รับการออกแบบให้มีช่องว่าง (ช่องว่างอากาศ) และระยะห่างตามผิวฉนวนที่เหมาะสำหรับแรงดันไฟฟ้าไม่เกิน 1,000V เท่านั้น เมื่ออยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้าปานกลาง (เช่น 11kV หรือ 33kV) อากาศระหว่างบัสบาร์ เทอร์มินัล และกรอบหุ้มจะแตกตัวเป็นไอออนและวาบไฟ ผลที่ได้คือเกิดประกายไฟภายในอย่างรุนแรง ซึ่งอาจนำไปสู่การระเบิดของสวิตช์เกียร์

2. อันตรายจากประกายไฟและอัคคีภัย

ฟอลต์แรงดันไฟฟ้าปานกลางจะปล่อยพลังงานออกมาสูงกว่าฟอลต์แรงดันต่ำอย่างมาก สวิตช์เกียร์ LV ขาดห้องดับส่วนโค้ง รางโค้ง และกลไกลดแรงดันที่พบในสวิตช์เกียร์ MV (เช่น แก๊ส SF6 หรือตัวขัดขวางสุญญากาศ) เมื่อส่วนโค้งเกิดขึ้นในสวิตช์เกียร์ LV ที่ระดับ MV อุณหภูมิส่วนโค้งอาจเกิน 10,000°C ซึ่งจะทำให้ทองแดงและเหล็กกล้ากลายเป็นไอ คลื่นแรงดันสามารถระเบิดประตูออกจากกรงและทำร้ายบุคลากรในบริเวณใกล้เคียงได้ โลหะหลอมเหลวและก๊าซไอออไนซ์สามารถจุดชนวนวัสดุที่อยู่รอบๆ ได้ ผลที่ตามมาคือไฟไหม้และการระเบิดที่มีความเสี่ยงสูง ซึ่งมักส่งผลร้ายแรงต่อผู้ปฏิบัติงาน

3. การทำลายเซอร์กิตเบรกเกอร์โดยสมบูรณ์

เซอร์กิตเบรกเกอร์ LV (เช่น เคสแบบขึ้นรูปหรือเซอร์กิตเบรกเกอร์อากาศ) มีความสามารถในการแตกหักที่กำหนด (Icu) สำหรับฟอลต์แรงดันต่ำ แต่ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรบกวนกระแสฟอลต์แรงดันปานกลาง เมื่อเกิดข้อผิดพลาด MV หน้าสัมผัสเบรกเกอร์อาจเชื่อมเข้าด้วยกันเนื่องจากแรงดันหน้าสัมผัสไม่เพียงพอและความสามารถในการหยุดชะงักของส่วนโค้ง ส่วนโค้งอาจไม่ดับลงที่กระแสไฟฟ้าข้ามศูนย์ตามธรรมชาติ ซึ่งนำไปสู่การอาร์กอย่างต่อเนื่อง ตัวเรือนเบรกเกอร์อาจแตกหักเนื่องจากแรงดันส่วนโค้งภายใน ด้วยเหตุนี้ เซอร์กิตเบรกเกอร์จึงไม่สามารถล้างข้อผิดพลาดได้ และการป้องกัน MV อัปสตรีม (เช่น เบรกเกอร์ตัวป้อนที่สถานีย่อย) จะต้องเคลื่อนที่ - แต่เมื่อถึงเวลานั้น สวิตช์เกียร์ LV ได้ถูกทำลายไปแล้ว

4. การสูญเสียความปลอดภัยทางไฟฟ้าและอันตรายต่อบุคลากร

สวิตช์เกียร์แรงดันไฟฟ้าปานกลางมีคุณสมบัติด้านความปลอดภัยที่จำเป็นซึ่งสวิตช์เกียร์ LV ไม่มี รวมถึงสวิตช์สายดินสำหรับการต่อสายดินอย่างปลอดภัยหลังจากแยกสาย ตัวบ่งชี้สถานะแรงดันไฟฟ้าและบานประตูหน้าต่างบนหน้าสัมผัสคงที่ อินเตอร์ล็อคเพื่อป้องกันการเข้าถึงชิ้นส่วนที่มีไฟฟ้า (เช่น อินเตอร์ล็อคของ Castell หรือโซลินอยด์) และชั้นวางระยะไกลพร้อมระบบลดไฟอาร์ค หากไม่มีคุณสมบัติเหล่านี้ ผู้ปฏิบัติงานที่พยายามรักษาหรือแยกวงจร MV ภายในแผง LV จะต้องเผชิญกับอันตรายทันทีจากศักย์ไฟฟ้าแบบขั้นและแบบสัมผัส ประจุแบบคาปาซิทีฟ และอาร์คแฟลชที่ไม่มีอยู่ ส่งผลให้บุคลากรไฟฟ้าได้รับบาดเจ็บสาหัสหรือเสียชีวิต

5. ความร้อนสูงเกินไปและการระบายความร้อน

สวิตช์เกียร์ MV ได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับกระแสต่อเนื่องที่สูงขึ้นและทนต่อกระแสในระยะเวลาอันสั้น (เช่น 25kA เป็นเวลา 1 ถึง 3 วินาที) บัสบาร์และการเชื่อมต่อ LV มีขนาดเล็กลงและมีมวลความร้อนต่ำกว่า ภายใต้สภาวะ MV กระแสโหลดปกติอาจทำให้เกิดความร้อนมากเกินไปเนื่องจากบัสบาร์ที่มีขนาดเล็กเกินไป ในระหว่างที่เกิดข้อผิดพลาด พลังงาน I²t จะละลายบัสบาร์ทองแดงและฉนวนเกือบจะในทันที สิ่งนี้นำไปสู่การหลอมละลายของฉนวน การลัดวงจรแบบเฟสต่อเฟส และความล้มเหลวแบบเรียงซ้อน

6. การประสานงานการป้องกันที่ไม่น่าเชื่อถือ

รีเลย์ป้องกัน LV (มักรวมอยู่ในเบรกเกอร์) มีเส้นโค้งทริปที่เรียบง่ายและมีการสื่อสารที่จำกัด ระบบ MV ต้องการรีเลย์ป้องกันที่ซับซ้อนพร้อมคุณสมบัติต่างๆ เช่น การป้องกันส่วนต่าง กระแสไฟเกินตามทิศทาง การป้องกันระยะทาง (อิมพีแดนซ์) และการป้องกันความล้มเหลวของเบรกเกอร์ สวิตช์เกียร์ LV ที่เชื่อมต่อกับแหล่ง MV จะไม่สามารถแยกแยะระหว่างการโอเวอร์โหลดเล็กน้อยและข้อผิดพลาดหลักได้ ผลลัพธ์ที่ได้คือสะดุดสะดุด หรือแย่กว่านั้นคือไม่มีสะดุดเลย ท้ายที่สุดแล้ว เบรกเกอร์สถานีต้นน้ำทั้งหมดอาจเดินทาง ทำให้เกิดไฟฟ้าดับอย่างกว้างขวาง

7. การละเมิดรหัสและมาตรฐานทางไฟฟ้า

การใช้สวิตช์เกียร์ LV บนวงจร MV ถือเป็นการละเมิดรหัสไฟฟ้าที่สำคัญเกือบทั้งหมด รวมถึง IEC 61439 (ชุดประกอบ LV) เทียบกับ IEC 62271-200 (สวิตช์เกียร์ที่ปิดด้วยโลหะ MV), NEC (NFPA 70) บทความ 240 และ 490 และ IEEE C37.20.2 สำหรับสวิตช์เกียร์ MV ซึ่งส่งผลให้เกิดความรับผิดทางกฎหมาย การประกันเป็นโมฆะ และอาจถูกตั้งข้อหาประมาทเลินเล่อทางอาญาในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ

8. ความเสียหายต่ออุปกรณ์ปลายน้ำ

แม้ว่าสวิตช์เกียร์ LV จะอยู่ได้ในช่วงเวลาสั้นๆ ซึ่งไม่น่าเป็นไปได้อย่างยิ่ง การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าอาจผิดพลาดได้ ระบบ MV มักจะจ่ายหม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์ การวางสวิตช์เกียร์ LV ไว้ที่ต้นทางของหม้อแปลง MV/LV นั้นเป็นไปไม่ได้ทางกายภาพ เนื่องจากฉนวนของสวิตช์เกียร์ LV จะล้มเหลวก่อนที่จะถึงด้านหลักของหม้อแปลง และกระแสไฟฟ้าที่พุ่งเข้าของหม้อแปลงจะเดินทางหรือทำลายเบรกเกอร์ LV ผลลัพธ์คือการสูญเสียโหลดดาวน์สตรีมทั้งหมดและความเสียหายของหม้อแปลงที่อาจเกิดขึ้น

บทสรุป - เหตุใดจึงต้องไม่ทำเช่นนี้

โดยสรุป สวิตช์เกียร์แรงดันต่ำได้รับการจัดอันดับสำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 1kV ในขณะที่สวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางได้รับการออกแบบสำหรับ 3kV ถึง 36kV สวิตช์เกียร์ LV อาศัยการดับด้วยอากาศโดยมีความสามารถในการหยุดชะงักของส่วนโค้งที่จำกัด ในขณะที่สวิตช์เกียร์ MV ใช้สุญญากาศหรือ SF6 เพื่อการสูญพันธุ์ของส่วนโค้งที่เชื่อถือได้ ความสามารถในการแตกหักของเบรกเกอร์ LV ไม่เพียงพอสำหรับกระแสข้อผิดพลาดของ MV ซึ่งนำไปสู่การสัมผัสแบบเชื่อมและการระเบิด คุณลักษณะด้านความปลอดภัยในสวิตช์เกียร์ LV เป็นคุณสมบัติพื้นฐาน ในขณะที่สวิตช์เกียร์ MV มีสวิตช์สายดิน บานประตูหน้าต่าง และลูกโซ่เพื่อป้องกันไฟฟ้าช็อตถึงแก่ชีวิต สุดท้าย สวิตช์เกียร์ LV เป็นไปตาม IEC 61439 ในขณะที่สวิตช์เกียร์ MV ต้องเป็นไปตาม IEC 62271-200 ซึ่งเป็นมาตรฐานที่อุปกรณ์ LV ไม่สามารถตอบสนองได้

คำตอบสุดท้าย:การใช้สวิตช์เกียร์แรงดันต่ำแทนสวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางจะส่งผลให้เกิดความล้มเหลวของฉนวนทันที การระเบิดของอาร์คอย่างรุนแรง อุปกรณ์ถูกทำลาย ความเสี่ยงอย่างยิ่งต่อการบาดเจ็บสาหัสต่อบุคลากร และการละเมิดรหัสความปลอดภัยทางไฟฟ้าโดยสมบูรณ์ จะไม่ได้รับอนุญาตไม่ว่าในกรณีใด ๆ หากจำเป็นต้องใช้สวิตช์เกียร์แรงดันปานกลาง วิธีแก้ปัญหาที่ถูกต้องเพียงอย่างเดียวคือใช้สวิตช์เกียร์ MV ที่มีพิกัดเหมาะสมซึ่งออกแบบ ทดสอบ และรับรองสำหรับระดับแรงดันไฟฟ้านั้น