Quiz2 เคยพบปัญหาการระเบิดที่ Lightning arrester แล้วมีผู้สรุปว่าเกิดจาก Ferroresonance ขอคำอธิบายและการแก้ปัญหาด้วยครับ

Ans

คำว่า Resonance ในระบบไฟฟ้าเป็นปรากฏการณ์ที่วงจรไฟฟ้าซึ่งประกอบด้วยตัว L (inductive reactance)และตัว C (capacitive reactance) มีค่าความต้านทานเท่ากันคือ XL = XC ค่าความต้านทานทั้งสองมีค่าตรง ข้ามกันคือของ L มีค่าเป็นบวก ของ C มีค่าเป็นลบ เมื่ออุปกรณ์ ทั้งสองต่ออนุกรมกันในวงจรไฟฟ้า เราจะได้ ผลรวมของความต้านทานเท่ากับศูนย์ นั่นหมายความว่าเมื่อเราจ่ายแรงดันเข้าวงจรนี้จะมีกระแสไหลเป็นอนันต์(infinite) ในทางปฏิบัติค่า XL กับ XC มักจะไม่บังเอิญเท่ากันพอดี แต่ถ้าหากค่าทั้งสองมีค่าที่ใกล้กันก็จะ ทำให้มีกระแสไหลในวงจรเป็นจำนวนมาก ทำให้มีแรงดันที่สูงมากตกคร่อมอุปกรณ์แต่ละตัว นี่คือที่มาที่ทำให้ ตัว Lightning arrester ระเบิดตามที่ถูกกล่าวหาข้างต้นเพราะได้รับแรงดันสูงเกิน ทีนี้มาดูกันว่าในวงจรการติดตั้งหม้อแปลงไฟฟ้าจะเกิดการ Resonance ได้อย่างไร จาก Line 22kv ของ การไฟฟ้าเข้ามาที่หม้อแปลงมีอุปกรณ์ต่อร่วมกันดังนี้ Line A 22kv - dropout fuse - cable - เฟส A หม้อแปลง Line B 22kv - dropout fuse -dropout fuse - cable - เฟส B หม้อแปลง Line C 22kv - dropout fuse - cable - เฟส C หม้อแปลง ที่หม้อแปลงขดลวดจะพันรอบแกนเหล็กและทั้งสามเฟสต่อเชื่อมถึงกัน ทางไฟฟ้าสิ่งนี้คือ L หรือความต้านทาน ที่เป็น Inductive reactance , ที่สาย cable จะปรากฏค่า Capacitance หรือ C ระหว่างตัวนำกับ Groundสาย cable ที่เป็นชนิด XLPE แบบ fully insulated ซึ่งมี shield ต่อลง Ground จะมีค่า C สูงกว่าสายแบบธรรมดามาก ยิ่งสายช่วงนี้ยาวมากเท่าใดก็ยิ่งมีค่า C สูงขึ้นมาก ที่นี้ลองนึกภาพวงจรที่มี XL , XC ข้างต้นดู จาก Line A เข้า Switch ( drop fuse ) ผ่านสาย Cable ที่มี C หรือ XC ต่อลง Ground อยู่ สาย Cable นี้ต่ออนุกรมกับ L หรือ XL แล้วครบวงจรลักษณะนี้กับ Line B และ C เมื่อเรา on switch ทั้งสามเฟสจะไม่มีปัญหาอะไรเพราะในวงจรมีแต่ค่า XL ซึ่งค่า XC ที่ต่อลง Ground นั้นไม่ได้มีผลต่อระบบปัญหาจะเกิดเมื่อมีการ open switch ( open dropout fuse ) ตัวใดตัวหนึ่งหรือสองตัว ยกตัวอย่างขณะที่หม้อแปลงจ่ายไฟปรกติเกิด fuse เฟส B ขาดทำให้วงจรขาดที่ dropout B , ตอนนี้ลองไล่วงจรใหม่จากLine A ( หรือ C ก็ได้ ) ผ่าน switch ที่ drop fuse ผ่านสายไฟมาที่ XL ของหม้อแปลง (ระหว่างเฟส AB) แล้วมาต่ออนุกรมกับ XC ( ของเฟส B ) และลง Ground แสดงว่า วงจรไฟฟ้าใหม่นี้จะประกอบด้วย XLและ XC ต่ออนุกรมกันตามทฤษฎีข้างต้น ดังนั้นหากเกิดการ Resonance จะมีแรงดันสูงมากตกคร่อม XCทำให้อุปกรณ์ Lightning arrester ที่ต่ออยู่กับเฟส B ได้รับแรงดันเกินจนกระทั่งระเบิด การเกิด Resonance ในวงจรของแกนเหล็กหม้อแปลงนี้เขาก็เลยให้เกียรติตั้งชื่อว่า Ferroresonance ( Ferro แปลว่าเหล็ก ) การแก้ปัญหานี้อาจทำได้ด้วยการเปลี่ยน switch จาก dropout fuse ให้เป็น Load break switch ที่สามารถปลด-สับวงจรทีเดียวสามเฟสพร้อมๆกัน หรือ ทำอย่างไรให้มีค่า C เกิดขึ้นน้อยๆ ก็จะไม่เกิดการ Resonance