การวัดดิสชาร์จบางส่วน...
TRANSCRIPT
บทท 8การทดสอบวสดและอปกรณไฟฟาแรง
สง
8.1 บทนำาการฉนวนอปกรณไฟฟาแรงสงอาจจะ
เปน กาซ ของเหลว ของแขง กรณทมทวางมากพอกมกใชอากาศเปนฉนวน เชน ระบบสายสงไฟฟากำาลงแบบสายขงอากาศ ถาตองการใหมปรมาตรนอย หรอมทวางจำากดกอาจเปนการฉนวนดวยฉนวนแขง หรอฉนวนเหลว หรอกาซอด หรอฉนวนผสมระหวางฉนวนเหลาน เชน หมอแปลงไฟฟา เคเบล และ GIS เปนตน ทกกรณฉนวนทใชในการฉนวนอปกรณไฟฟาแรงสงจะตองเปนฉนวนทม
115
คณสมบตทางฉนวนทดในสภาพการเปลยนแปลงทกวาง เชน ใชไดกบอณหภมในชวงกวางตงแตอณหภมนำาแขงถงอณหภมนำาเดอน ใชกบความถในชวงกวางตงแตไฟฟากระแสงตรงจนถงความถวทย เปนตน ฉนวนทประกอบเปนอปกณไฟฟาแรงสงแลวอาจจะมปญหายงยากทจะทดสอบคณภาพของฉนวน จงตองเลอกวธทดสอบทเหมาะสม ซงเมอทดสอบแลวจะไมทำาลายการฉนวนตองออกแบบใหทนตอแรงดนเบรคดาวนไดสง เพอใหทนตอแรงดนเกนทอาจจะเกดขนมคาสงกวางแรงดนใชงานไดหลาย ๆ เทา พลงสญเปลา ไดอเลคตรกตองมคาตำา ความตานทานการฉนวนตองมคาสงเพอมใหเกดเบรคดาวนอนเนองจากความรอน การฉนวนควร
116
ปราศจากการเกดดสชารจบางสวนภายใน อนเปนตนเหตใหอายการใชงานของอปกรณสนลง เนองจากฉนวนเสอมสภาพเรว
การฉนวนตองไมเปนตนเหตใหเกดความผดพรอง ซงจะทำาใหเกดความเสยหายหรอทำาใหการสงจายพลงไฟฟาตองหยดชะงก เพอใหเกดความมนใจและแนใจวาวสดฉนวนนนมคณสมบตตามทตองการจำาเปนตองทำาการทดสอบกอนนำาไปใชงาน การทดสอบคณสมบตทางไฟฟาของวสดฉนวนและอปกรณไฟฟาแบงออกเปน 3 ประเภทดงทไดกลาวแลวในบทท 1 คอ การทดสอบแบบแตกสลาย เปนการหาความคงทนสงสดของฉนวน แบบทสอบเปนการทดสอบความคงทนอยไดตอแรงดนไฟฟา
117
แบบแรงดนกระแสสลบความถตำาเปนเวลานาน 1 นาท หรอทดสอบดวยแรงดนอมพลสแบบรปคลนฟาผา หรอแรงดนอมพลสแบบสวตซง อนเปนการเลยนแบบแรงดนเกนทอาจจะเกดขนในระยะสน แบบทสามเปนการทดสอบความทนทาน ซงทดสอบดวยแรงดนกระแสสลบความถตำา ขนาดแรงดนทดสอบเทากบแรงดนสงสดของระบบใชงาน เปนการทดสอบคณภาพและอายการใชงานของการฉนวนดวย การทดสอบแบบทสามนจดเปนการทดสอบแบบไมทำาลาย เชน วดความตานทานแบบกระแสตรง วดคาเปอรมตตวต แฟคเตอร พลงงานสญเปลา วดดสชารจบางสวน การทดสอบเหลานอาจทำาทอณหภมตาง ๆ ในชวงทตองการไดโดยควบคมอณหภมในเตา
118
อบ ซงจะชวยใหทราบขอมลเกยวกบคณสมบตของฉนวนมความสมพนธกบการเปลยนแปลงอณหภม อนจะเปนประโยชนอยางยงแกการออกแบบการฉนวนของอปกรณไฟฟาไดอยางเหมาะสม
8.2 ศพทเทคนคทเกยวของกบการทดสอบ
เพอใหเกดความเขาใจเกยวกบเทคนคการทดสอบไดถกตองและรวดเรว จงควรจะไดกลาวถงความหมายของศพทเทคนคทใชเปนสอความหมายในการทดสอบ (ด IEC Publ. No.60, High Voltage Test Techniques, Part 1 : General definition and test techniques)
1. แรงดนทดสอบแตกสลาย (disruptive test voltage) หมาย
119
ถง แรงดนทดสอบททำาใหไดอเลคตรกเสยสภาพการฉนวนอนเนองจากความเครยดสนามไฟฟาทเกดจากแรงดนทปอนทดสอบเมอเกดดสชารจแตกสลายจะทำาใหแรงดนระหวางอเลคโตรดจะลดตำาลงเปนศนยหรอเกอบศนย และมกระแสไหลผานเพมขนมากมาย การเกดดสชารจแตกสลายอาจอยในลกษณะดงตอไปน
a) วาบไฟตามผว (flashover) เปนการเกดดสชารจบนผวฉนวนแขงทลอมรอบดวยฉนวนกาซหรอฉนวนเหลว จะทำาใหเสยสภาพการฉนวนชววบ
b) สปารคผาน (sparkover) เปนการเกดเบรคดาวนผานฉนวนกาซหรอแนวนเหลวทคนระหวางอเลคโตรด ทำาใหเสยสภาพการฉนวนชวคร
120
c) เจาะผาน (puncture) เปนการเกดเบรคดาวนผานฉนวนแขง ทำาใหเสยสภาพการฉนวนอยางถาวร
2. แรงดนเบรคดาวน 50% (50% breakdown voltage) หมายถง คาแรงดนอมพลสทจะทำาใหเกดเบรคดาวนหรอดสชารจแตกสลายผานฉนวนมจำานวนครงเปนครงหนงของจำานวนครงทงหมดทปอนแรงดนใหกบตวอยางทดสอบ
3. แรงดนทดสอบทฉนวนทนอยได (withstand test voltage) หมายถง แรดงนทดสอบทกำาหนดใชทดสอบความคงทนอยไดของฉนวนทสภาวะกำาหนด ซงวสดหรออปกรณจะตองทนตอแรงดนทดสอบนได คอ หลงจากทดสอบ
121
แลวตวอยางทดสอบนนจะไมเกดรองรอยแตกสลายใด ๆ
การทดสอบความคงทนอยไดประกอบดวย ความคงทนอยไดตอแรงดนกระแสสลบความถพลงงานใชเวลาในการปอนแรงดนทแรงดนทดสอบ (ดตาราง 1.2) นาน 1 นาท และความคงทนอยไดตอแรงดนอมพลส (คงทนตอแรงดนอมพลสรปคลนฟาผา เรยกวา BIL คงทนตอแรงดนอมพลสสวตซงเรยกวา SIL)
4. การฉนวนภายนอก (external insulation) และการฉนวนภายใน (internal insulation) การฉนวนภายนอก คอ ฉนวนอากาศกบฉนวนแขงของอปกรณทรบสภาวะบรรยากาศ นนคอ
122
ฉนวนจะตองทนตอความเครยดสนามไฟฟาและผลของสภาพดนฟาอากาศ เชน ความชน และสงเปรอะเป อนทงหลาย เปนตน สวนการฉนวนภายใน ซงประกอบดวยฉนวนแขงกบฉนวนเหลวหรอกาซฉนวนภายในจะอยในถงในสงหอหมมใหรบสมผสกบสภาวะบรรยากาศ
การฉนวนของวสดและอปกรณจะทนตอแรงดนไฟฟาไดมากหรอนอยขนอยกบลกษณะและสภาพของฉนวนกำาหนดดวย
a) ระยะรว (leakage distance or creepage distance) หมายถง ระยะทสนทสดระหวางอเลคโตรดหรอโลหะประกอบตดลกถวยฉนวน โดยวดไปตามผวฉนวนภายนอก
123
b) ระยะอารค (arcing distance) หมายถง ระยะตามแนวทเกดอารคหรอ สปารคผาน นนคอ ระยะทสนทสดทวดระหวางอเลคโตรดหรอโลหะทประกอบตดลกถวย โดยวดผานไปในอากาศหรอฉนวนกาซหรอฉนวนเหลวทลอมรอบฉนวนแขง ในสภาพแหงระยะอารคจะยาวกวาในสภาพเปยกหรอสภาพเปอน
c) สภาพแหง (dry conditions) หมายถง ตวอยางททดสอบอยในสภาพแหงและสะอาด โดยมเงอนไขเปนไปตามทมาตรฐานกำาหนด
d) สภาพเปยก (wet conditons) หมายถง ตวอยางทดสอบทเลยนแบบสภาวะการใชงานในสภาพเปยกฝน เพอทดสอบผลกระทบจากฝนตกธรรมชาตทม
124
ตอการฉนวนภายนอก ลกษณะนำาฝนจำาลองกำาหนดดวยความตานทานจำาเพาะอตราการตก แนวและทศทางการตกของฝนทผวฉนวนภายนอก
5. สภาวะบรรยากาศมาตรฐาน (standard reference atmosphere) สภาวะบรรยากาศมาตรฐานหมายถง ความดนบรรยากาศ อณหภมและความชนทกำาหนดไวในมาตรฐาน เพอสะดวกแกการเปรยบเทยบคาผลทไดจากการทดสอบการฉนวนภายนอกในบรรยากาศ ซงแตละมาตรฐานจะกำาหนดไว (ดขอ 2.1.2 และ 2.12.2)
ในกรณทท ำาการทดสอบทไมใชสภาวะบรรยากาศมาตรฐาน ตองใชแฟคเตอรแกค า ท ว ด ไ ด ไ ป ส ส ภ า ว ะ ม า ต ร ฐ า น ค อ
125
เมอ Vbn = คาแรงดนทสภาวะมาตรฐานVb = คาแรงดนทสภาวะของหองkn = แฟคเตอรแกความชน kd = แฟคเตอรแกความหนาแนน
บรรยากาศ (วธหาคา kd ใหดขอ 2.1.2)
8.3 การทดสอบแบบไมทำาลายการทดสอบแบบไมทำาลาย เปนลกษณะ
การทดสอบทไมท ำาใหวสดต วอยางการทดสอบนนเกดความเสยหาย เปนการวดหาผลทช บอกถงคณภาพและอายการใชงาน
8.3.1 การวดความตานทานจำาเพาะข อ ง ฉ น ว น
126
ความตานทานจำาเพาะเปนคณสมบตทสำาคญประการหนงของฉนวนอาจหาไดโดยการวดความตานทานของตวอยางฉนวนดวยแรงดนกระแสตรง โดยวางอยระหวางอเลคโตรดทมลกษณะสนามไฟฟางาย ๆ ท สะดวกแกการค ำานวณความตานทานจ ำา เพาะ ถ า เป นฉนวนแขงร ปร างของตวอยางฉนวนจะเปนแผนระนาบกลมมขนาดเสนผ าศนยกลางประมาณ 5-10 เ ซ น ต เ ม ต ร แ ล ะ ห น า ป ร ะ ม า ณ 3-12 ม ล ล เ ม ต ร ว า ง อ ย ร ะ ห ว า งอเลคโตรดผวหนาเรยบเป นระนาบวางข น า น ก น ป ก ต อเลคโตรดทใชวดความตานทานประกอบด ว ย 3 อ เ ล ค โ ต ร ด แ ส ด ง ด ง ร ป
127
( t = ความหนาของฉนวน , g = แกปแคบๆ , W = ความ ก ว า งข อ ง อ เ ล ค โ ต ร ด ก า ร ด , W > 2t )
เพอใหการวดความตานทานมความถกตอง การสมผสระหวางอเลคโตรดกบผวฉนวนตวอยางจะตองดพอ ซงอาจใชแผนโลหะเปลว เชน แผนเปลวอะลมเนยมอดตดกบผวฉนวนดวยนำายากาวทเปนตวนำาไฟฟา เชน ปโตรเลยมขนหรอใชซลโคน หรออาจใชสทเปนตวนำา เชน เงนทาเปนอเลคโตรด หรอใชปรอทเปนอเลคโตรด โดยวางฉนวนต ว อ ย า ง บ น ผ ว ป ร อ ท ท ล อ ม ร อ บ ด ว ย แ ห ว น โ ล ห ะ ด ง ร ป
128
ในกรณทเปนฉนวนเหลว อเลคโตรดทใชวดความตานทานมกจะเปนรปลกษณะทรงก ร ะ บ อ ก ซ อ น แ ก น ร ว ม ด ง ร ป
1.อ เ ล ค โ ต ร ด แ ร ง ส ง 2.อ เ ล ค โ ต ร ด ว ด3.น ำา ม น ห ร อ ฉ น ว น เ ห ล ว4.สายตอเขาอเลคโตรดวด5.ทตอเขาป มสญญากาศ6.วงแหวนการด7.เทอรโมมเตอร8.สอจบวดอณหภม
129
9.ตวทำาความรอน8.3.2 การวดพลงงานสญเปลาได
อเลคตรกวธบรดจทใชกนทวไป คอ Schering
Bridge ทใชกบความถพลงงานตงแต 50 Hz ถง 100kHz
Schering Bridge วดคาปาซแตนซและมมพลงงานสญเปลาไดอเลคตรก ของคาปาซเตอร โดยการเปรยบเทยบกบคาปาซเตอรมาตรฐาน ซงเปนแบบอากาศหรอกาซอด ( Compressed Gas Standard Capacitor ) มพลงงานสญเปลาตำาทความถพลงงานหรอความถอนๆ วงจรของ Schering Bridge แสดงดงรป
130
Cx คอ คาปาซแตนซของวสดทดสอบหรอทตองการวด
Rx คอ ความตานทานสมมลกบกำาลงสญเปลาใน
ไดอเลคตรกCN คอ คาปาซแตนซมาตรฐานR3 คอ ความตานทานไรความเหนยวนำา
และปรบคาไดR4 คอ ความตานทานไรความเหนยวนำาC4 คอ คาปาซแตนซปรบคาไดG คอ กลวานอมเตอรความไวสง
131
การปรบบรดจใหสมดลทำาไดโดยการบรบคา R3 และ R4 จนกระทงเขมของกลวานอมเตอรชศนย เมอบรดจสมดลแลวจงเขยนสมการไดวา
เมอ Z1 , Z2 , Z3 และ Z4 เปนอมพแดนซของสวนวงจรแขน I , II , III และ IV ตามลำาดบ คอ
นนคอ132
โดยการเขยนคาจรงจะได
จากรปขางตน เมอ Cx และ Rx ตอกนแบบขนาน
133
จากรป
แทนคา ในสมการจะได
นนคอ โดยประมาณ
และ
ในทางปฏบต R4 มกจดไวเปนคาคงตวเฉพาะทมสวตซเลอกใหเปลยนไดหลายคา
134
เพอใหสามารถวดไดละเอยดถกตองในชวงกวางของค า C สวน R3 นนเป นความตานทานทปรบคาไดเปนเดคเคท ซงมกมคาสงสดไมเก น 10,000 โอหม ท งน เพ อขจดคาสเตรคาปาซแตนซใหมน อยทสด สวน C4 นนเปนคาปาซแตนซทปรบไดเปนเดคเคทเชนกน และมคาสมพนธโดยตรงกบคาแฟคเตอรพลงงานสญเปลา tan
เพอขจดการรบกวนจากภาคแรงสงทมตอวงจรภาคแรงตำา ซงอาจจะคปปลงผานสเตรคาปาซแตนซ ฉะนนตงแตภาคแรงตำาของคาปาซเตอรมาตรฐาน CN และวสดทดสอบมาถงอมพแดนซของวงจร III , IV และกลวานอมเตอรจะมเกราะปองกนแบบ 2 ชน ( Double Screen Schielding ) และปองกนมใหบรดจเสย
135
หายจากแรงดนเกนเนองจากภาคแรงสงเกดผดพรองขนใน I หรอ II จงใสกบดกแรงดนเกนหรอสปารคแกปไวในวงจรภาคแรงตำา
8.3.3 การวดดสชารจบางสวน (PD)
ในสมยเรมแรกทมการทดสอบวสดฉนวนและอปกรณไฟฟามกจะใชวธวดความตานทาน แฟคเตอรพลงงานสญเปลาtan และทดสอบหาคาแรงดนเบรคดาวน พบวาคา tan นนขนอยกบขนาดแรงดน จงใชเปนเงอนไขในการกำาหนดคณภาพของการฉนวน การคนควาวจยตอมาพบวา
136
โพรงรอยราว รอยแตก หรอการฉนวนทไมสมบรณภายในจะทำาใหเกดการดสชารจบางสวนขน ( PD )
ดสชารจบางสวนอาจทำาใหเกดผลไดหลายอยาง เชน แสง เสยง รงส ปฏกรยาเคม และผลทางไฟฟา เปนตน ผลของดสชารจทำาใหเกดพลงงานสญเปลาและยงกอใหเกดความเสยหายตอระบบการฉนวน ทำาใหฉนวนเสอมสภาพเรว อายการใชงานของอปกรณสนลง และนำาไปสการเบรคดาวนในทสด ฉะนนวศวกรผออกแบบการออกแบบฉนวนอปกรณไฟฟาแรงสง จงถอเอา PD เปนแฟกเตอรสำาคญทบอกถงคณภาพของอปกรณ จงพยายามหลก
137
เลยงไมใหเกด PD ขน โดยออกแบบลกษณะอเลคโตรดทปราศจากความเครยดสนามไฟฟาสงเกนกวาขดความคงทนของฉนวน อยางไรกตามการฉนวนอปกรณแรงสงมากๆ มความยงยากซบซอน PD อาจเกดขนโดยมไดตงใจ หรออาจมความบกพรองในกระบวนการผลต หรอคณภาพของฉนวนไมไดตามทกำาหนด จงจำาเปนตองมการตรวจวด การเกด PD อาจมสาเหตไดหลายรปแบบ การทราบสาเหตและตำาแหนงทเกดขนแนนอนจะชวยใหแกไขปรบปรงการฉนวนไดถกตองรวดเรว
138
การตรวจจบ PD โดยอาศยผลทางไฟฟาจะใหผลความถกตองดกวาวธอน คอ ผลของดสชารจทำาใหเกดกระแสพลสไหลผานวงจร สามารถตรวจจบกระแสพลสได 2 วธคอ
1.วธตรง2.วธวงจรสมดล
1.วธตรง กระแสพลสจากโพรงในฉนวนทำาใหเกดแรงดนตกครอมอมพแดนซ ซงจะถกขยายตอเขาเครอง CRO ดงแสดงในรป
139
G = ตวจายแรงดนสง F = ตวกรองความถสงCk = คปปลงคาปาซเตอร P = วสดทดสอบZ = อมพแดนซวด M = เครองวด PDCRO = ออสซลโลสโคป
ตวจายแรงดนสงปกตเปนหมอแปลงทดสอบจะตองเปนหมอแปลงทปลอดดจชารจบางสวนภายในตวกรองความถสง F ทำาหนาทกนมให PD จากหมอแปลงหรอตวจายแรงดนสงเขาไปในวงจรวด แตความถ
140
ตำาเชนแรงดนทดสอบ 50 Hz จะผานไปได และยงกวานนตวกรอง F นยงปองกน PD ทตองการวดเกดจากตวอยางวสดทดสอบ P นมใหไหลออกไปทางหมอแปลงหรอตวจายไดในกรณทอมพแดนซของตวจายมคาตำา คปปลงคาปาซเตอรแรงสง Ck ทำาหนาทคปปลงแรงดนทดสอบ แรงสงทปอนใหกบวสดทดสอบกบอมพแดนซวดภาคแรงตำา คปปลงคาปาซเตอรแรงสง Ck นจะตองมคาแรงดนทกำาหนดทนตอแรงดนทดสอบได ปลอดดสชารจบางสวนในชวงแรงดนทดสอบ และมคาคาปาซแตนซไมนอยกวา 1000 pF ( NEMA Standard Publ. No. 107 )
141
2.วธวงจรสมดล ปญหายงยากอยางหนงในการทดสอบและวดดสชารจบางสวน PD กคอ เกดคลนรบกานเนองจากวงจรภายนอก จนไมสามรถแยกไดวาดสชารจนนเกดจากภายในฉนวนททดสอบหรอวาเกดจากวงจรภายนอก คออาจเกดจากตวจายแรงสง สายนำาแรงสงกได ฉะนนวธสมดลจงชวยแกปญหายงยากนได โดยใชบรดจ เชน Schering Bridge ซงมกจะใชอยในหองทดลองไฟฟาแรงสงทวไป ความตานทานในวงจร บรดจเปนตวจบดสชารจเชนเดยวกบตวอมพแดนซในวธตรง คอ กระแสดสชารจในฉนวนทำาใหเกดแรงดนตกครอมความตานทาน R ดงรป
142
คลนรบกวนจากภายนอกททำาใหเกดแรงดนตกครอมความตานทานขางใดขางหนงของบรดจ จะมคาตำากวาอมพลสทเกดจากดสชารจในฉนวน
143
การแสดงผลดสชารจบางสวนการวดคา PD อาจวดไดดวยมเตอร
ความถสงออกมาเปนmicro – volts ( V ) pico – coulomb ( pC ) ไดแตจะทราบเพยงขนาดของ PD เทานน วธทนยมใชในปจจบนสำาหรบแสดงผลของ PD คอ การแสดงผลบนจอออสซลโลสโคป ซงอาจแสดงได 2 แบบ คอ ใหรปคลนพลสของ PD ปรากฎบนฐานเวลารปอลปส ซงมเครองหมายแสดงตำาแหนงยอดบวกและลบ และตำาแหนงศนยของรปคลนแรงดนทดสอบดงรป (a) , (b) หรอแสดงรปคลนพลสในฐานเวลาดงรป (c) , (d)
144
การแสดง PD บนฐานเวลารปคลนไซนมผลดทวดขนาดไดถกตอง และสงเกตตำาแหนงทเกดขนไดแนนอน
การแสดงบนฐานเวลารปอลปสมขอด คอ แยกไดวา PD เกดจากสาเหตอะไร
8.4 การทดสอบอปกรณตาง ๆวสดและอปกรณตวอยางทดสอบนนม
มากมายหลายชนด แตละชนดกมราย
145
ละเอยดและมาตรฐานวธการทดสอบแตกตางกนออกไป จงไมอาจนำามากลาวไดหมดในทน เพยงแตจะยกตวอยางทดสอบของวสดและอปกรณบางชนดเทานน
8.4.1 การทดสอบลกถวยฉนวนตามมาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรม
มอก.354-2523 : ลกถวยแขวนปอรซเลน ไดแบงการทดสอบลกถวยฉนวนออกเปน 3 ประเภท คอ
1) การทดสอบเฉพาะแบบ (type test)
2) การทดสอบรบรอง (acceptance test)
3) การทดสอบประจำา (routine test)
การทดสอบเฉพาะแบบ หมายถง การทดสอบเพอตรวจสอบหรอพสจนวา
146
ลกษณะการออกแบคณภาพ เปนไปตามมาตรฐานกำาหนดหรอไม การทดสอบเฉพาะแบบทางไฟฟาประกอบดวย
a) การทดสอบแรงดนไฟฟาตามผวในสภาพแหงและเปยกดวยแรงดนกระแสสลบความถตำา
b) การทดสอบแรงดนไฟฟาวาบไฟตามผวอมพลสวกฤตดวยแรงดนอมพลสขวบวกและขวลบ
c) การทดสอบแรงดนไฟฟารบกวนคลนวทย (radio influence voltage test = RIV) จดเปนการทดสอบแบบไมทำาลาย เปนการทดสอบเพอหาคณภาพ ลกถวยเมอใชรองรบหรอยดสายไฟแรงสง จะทำาใหเกดความเครยดสนามไฟฟาสงบรเวณสายไฟพาดยดตดกบลกถวย หรอสวนท
147
เปนโลหะประกอบดวยลกถวย ถาหากความเครยดสนามไฟฟาสงเกนกวาขดความคงทนตอแรงดนไฟฟาของอากาศกจะทำาใหเกดดสชารจบางสวนหรอโคโรนา และสงคลนสนในยานความถวทยสอสารแผกระจายออกไปรบกวนระบบสอสาร ฉะนนลกถวยฉนวนทจะนำามาใชยดสายในระบบสงจำาหนาย โดยเฉพาะในยานชมชนหรอในเมอง ยอมใหมคลนรบกวน (RIV) ไดไมเกนคาทมาตรฐานกำาหนด ตามมาตรฐาน ANSI กำาหนดคา RIV เปน V
ในกรณสภาพบรรยากาศไมใชสภาวะมาตรฐาน ตองใชแฟคเตอรแกความหนาแนนบรรยากาศ kd และแฟคเตอรแกความชนในบรรยากาศ kn ซงคา kn สำาหรบลกถวยอานไดจากเสนกราฟ
148
การทดสอบรบรอง หมายถง การตรวจสอบดวสดอปกรณ ผลตภณฑอตสาหกรรมวายงมคณภาพไดตามทมาตรฐานกำาหนดหรอไม การทดสอบรบรองทางไฟฟา กคอ การทดสอบความแขงแรงรวมทางกลและทางไฟฟา เปนการทดสอบทเลยนแบบการใชงานจรง เพราะลกถวยในขณะใชงานนนจะตองรบทงแรงกลและความเครยดสนามไฟฟา
การทดสอบรบรองทางไฟฟาอกประการหนงกคอ การทดสอบเจาะผาน (puncture) เปนการทดสอบแตกสลาย เพอตองการตรวจสอบดความคงทนตอแรงดนไฟฟาของเนอลกถวย (อาจเปนปอรซเลนหรอแกว)
149
การทดสอบประจำา หมายถง การทดสอบททำาเปนประจำาในโรงงาน เปนการทดสอบกบลกถวยฉนวนทกลก เพอตรวจสอบดวาลกถวยนนไมมความบกพรองจากการผลต การทดสอบประจำาทางไฟฟาของลกถวยฉนวนไดแก การทดสอบวาบไฟตามผว ซงอาจจะใชแรงดนความถสงแบบหนวง (damped high frequency voltage) มความถประมาณ 200 kHz ซงไดจากหมอแปลงเทสลาใหเกดวาบไฟตามผวตอเนองกนเปนเวลา 3 ถง 5 วนาท หรออาจจะทดสอบวาบไฟดวยความถตำาใหเกดวาบไฟตามผวแหงตอเนองกนเปนเวลา 3 ถง 5 นาท
150
8.4.2 การทดสอบปลอกฉนวนนำาสายไฟแรงสง
(บชซง)ปลอกฉนวนนำาสายตามทไดกลาวมาแลว
ม 2 แบบ คอ แบบคาปาซเตอร และแบบไมเปนคาปาซเตอร และมทใชตาง ๆ กนหลายอยาง เชน ปลอกฉนวนนำาสายสำาหรบเครองกำาเนดไฟฟา หมอแปลงไฟฟา สวตซเกยร ฝาผนง และหลงคา ปลายสายเคเบลและกลองตอสาย เงอนไขการใชงานและการออกขอกำาหนดตองระบใหตรงกบสภาพการใชงานจรง เชน ระบถงชนดแรงดนใชงานอาจะเปนแรงดนกระแสสลบความถตำา หรอแรงดนอมพลส ในระบบตอนวตรลตอลงดนอยางด แรงดนเกนจะเพมไมเกนแรงดนปกตระหวางเฟสกบดน (ใน UK ยอมให
151
10% ใน USA. ยอมให 5% และในประเทศไทยยอมให 10%) การเลอกใชหรอออกแบบปลอกฉนวนนำาสายตองทราบถงระบบทนำาไปใชงานวานวตรลของระบบตอลงดนหรอไมตอ ทงนเพอใหปลอกฉนวนนำาสายสามารถใชงานตดตอกนไปไดโดยไมเกดความเสยหายจากแรงดนเกน (จากความถตำาและแรงดนอมพลสรปคลนอมพลส) ในระบบตอนวตรลลงดนดแรงดนเกนจะเพมขนไมเกนแรงดนปกตระหวางเฟสกบดน แตถาในกรณเกดผดพรองในระบบทไมตอนวตรลลงดนแรงดนเกนจะขนไปถงเทากบแรงดนระหวางเฟส
การทดสอบคณสมบตทางไฟฟาของปลอกฉนวนนำาสายไฟฟาจะวดเกยวกบ เพา
152
เวอรแฟคเตอรดสชารจบางสวน และความคงทนตอแรงดนไฟฟาความถตำา และ BIL
a) การวดเพาเวอรแฟคเตอร ตดตงปลอกฉนวนนำาสายใหเหมอนหรอใกลเคยงกบสภาพใชงานมากทสด ปอนแรงดนเขาทปลายแรงสง ดานตวถงหรอทตอลงดนตอเขาทางดานแรงสงของ Schering bridge วดคาพาวเวอรแฟคเตอร หรอแฟคเตอรพลงงานสญเปลาไดอเลกตรก tan และ คาปาซแตนซในเทอมของแรงดนปอนทดสอบ
b) การวดดสชารจบางสวน การวดดสชารจบางสวนประกอบดวยดสชารจบางสวนภายในและดสชารจบางสวนภายนอก การวดดสชารจบางสวนภายในเปนการ
153
ตรวจสอบความบกพรองการฉนวนผสมภายในของปลอกฉนวนนำาสาย โดยวดดวยเครองวดดสชารจบางสวนในเทอมของแรงดนทปอน
การวดดสชารจบางสวนภายนอกดวยการสงเกต ทำาการทดสอบในหองมดสนทหลงจากปอนแรงดนทดสอบแชไวสกคร ใหสงเกตดวามโคโรนาเกดขนหรอไมดวยกลองสองทางไกล
c) การทดสอบความคงทนอยไดตอแรงดนม 2 ประการ คอ ความคงทนตอแรงดนกระแสสลบ ปอนแรงดนทดสอบกระแสสลบความถตำาเปนเวลานาน 1 นาท ทแรงดนทดสอบทงในสภาพแหงและสภาพ
154
เปยก จะตองไมเกดวาบไฟหรอเจาะทะลหรอผดพรองใด ๆ ทงขณะปอนแรงดนหรอหลงการทดสอบแลว การทดสอบความคงทนตอแรงดนอกประการหนง คอ การทดสอบ BIL โดยปอนแรงดนอมพลสรปคลนมาตรฐานขวใดขวหนง (กำาหนดในมาตรฐาน) ขนาดตามทมาตรฐานกำาหนดจะตองไมเกดวาบไฟตามผวหรอเกดบกพรองใด ๆ หลงการทดสอบแลว ในกรณปลอกฉนวนนำาสายแรงดนสงมาก คอ ตงแต 220 kV ขนไป ตองทดสอบดวยแรงดนอมพลสรปคลนตดดวย
155
8.4.3 การทดสอบเคเบลแรงสงเคเบลเปนองคประกอบทสำาคญประการ
หนงในระบบจำาหนายพลงงานไฟฟา เพอใหแนใจวาเคเบลมความคงทนอยไดตอสภาวะตาง ๆ ซงมการทดสอบทส ำาคญทางไฟฟา ค อ
วดแฟคเตอรพลงงานสญเปลาไดอเลคตรก tan การทดสอบความคงทนตอแรงดนไฟฟาความถพลงงาน ทดสอบความคงทนตอแรงดนอมพลส (BIL) วดดสชารจบางสวน (PD)
ตวอยางเคเบลแรงสงทจะใชทดสอบตางดงกลาวโดยทวไปจะใชความยาวตงแต 5 เมตร ถง 10 เมตร โดยมการเตรยมปลายสายเคเบลเปนพอเศษเพอกนมใหเกด
156
ความไฟตามผวทปลายสายเคเบล ในทางภาคปฏบตจงมกใชหวเขาสายเคเบล (cable termination)
1) การหาคาแฟคเตอรพลงงานสญเปลาไดอเลคตรก tan วดไดดวย Schering bridge (ดงทกลาวแลวในขอ 8.3.2) ทแรงดนตาง ๆ ตงแต 0.5 จนถง 2.5 เทาของแรงดนทกำาหนดของเคเบล (แรงดนเฟสของเคเบล)
2) การทดสอบความคงทนตอแรงดนไฟฟานนทดสอบดวยแรงดนกระแสสลบความถพลงงานแรงดนกระแสตรง และแรงดนอมพลส การทดสอบประจำาในโรงงานมกจะทดสอบดวยแรงดนกระแสสลบขนาด 2.5 เทาของแรงดนทกำาหนด เปนเวลานาน 5-10 นาท การทดสอบเฉพาะแบบจะ
157
ทดสอบความคงทนอยไดตอแรงดนไฟฟาตามมาตรฐานกำาหนด (เชน IEC Publ. 71) ทงแรงดนกระแสสลบและแรงดนอมพลส ถาเคเบลทวางและตดตงเสรจเรยบรอยแลวอาจทดสอบดวยแรงดนกระแสสลบหรอแรงดนกระแสตรง ถาทดสอบดวยแรงดนกระแสตรงแรงดนทดสอบเทากบ 4 เทาของแรงดนระบบเปนเวลานาน 15 นาท
3) การวดดสชารจบางสวน (PD) โดยวด PD อยในเทอมของแรงดนทดสอบดวยเครองตรวจวดดสชารจบางสวนทความถในชวงกวางตงแต 40 kHz ถง 400 kHz
158
8.4.4 การทดสอบหมอแปลงไฟฟาหมอแปลงเป นอปกรณส ำาค ญย งใน
ระบบสงจายพลงงานไฟฟา นอกจากจะไดรบความเครยดสนามไฟฟาจากแรงดนใช งานความถตำาแลว ยงมโอกาสจะไดรบแรงดนเกนจากการทำางานของสวตชและแรงดนเกนจากฟาผาอกดวย การทดสอบทางไฟฟาทสำาคญกคอ การทดสอบแรงดนเกนเหนยวนำา การทดสอบความคงทนตอแรงดนอมพลส และการวดดสชารจบางสวน
1) การทดสอบความทนตอแรงดนเกนเหนยวนำา ปอนแรงดนความถสง (100-400 Hz) เขาทางดานแรงดนตำาขนาด 2 เทาของแรงดนทกำาหนด เพอลด
159
การอมตวของแกนเหลกและจำากดกระแสหรอขนาดของหมอแปลงตวจาย
2) การวดดสชารจบางสวน เพอตรวจสอบการเกดดสชารจภายใน คอ ทขดลวดหรอการฉนวนภายใน โดยวตถประสงคเชนเดยวกบการวด PD ของอปกรณอน ๆ
3) การทดสอบดวยแรงดนอมพลส (BIL) มวตถประสงคเพอตรวจสอบความคงทนอยไดของฉนวนหมอแปลงตอแรงดนไฟฟาเกนทรานเซยนเนองจากฟาฝา เพราะแรงดนทรานเซยนอมพลสรปคลนฟาผามความชนชวงเพมขนสง แรงดนกระจายจะไมเทากนตลอดแนวยาวของขดลวด (ดงทไดกลาวแลวในขอ 1.2, 1.3) กลาวคอ ขดลวดตน ๆ ปลายแรงสงจะรบความเครยดสนามไฟฟาสง
160
ในสภาพการใชงานหมอแปลงมโอกาสไดรบแรงดนอมพลสรปคลนตด ซงหมายถงความชนของการเปลยนแปลงแรงดนจะยงสงขน การกระจายแรงดนบนขดลวดชวงปลายแรงสงจะไดรบความเครยดสงขน การทดสอบจงตองทำาการทดสอบแรงดนอมพลสทงรปคลนเตมและรปคลนตด โดยใหมเวลาชวงคลนตด Tc ประมาณ 2-6 sec (IEC Publ. No.76-3) ปอนแรงดนทดสอบเขาทปลายขดลวดทตองการทดสอบ สวนขดลวดอน ๆ ทไมทดสอบใหตอเขาดวยกนแลวตอลงดน เพอปองกนมใหเกดแรงดนเกนอนเกดจากการเหนยวนำาขนในขดลวดทไมไดทดสอบ
161
ผลการทดสอบ BIL ของขดลวดททดสอบจะพจารณาทงรปคลนแรงดนทปอนและรปคลนกระแสทผานขดลวดททดสอบ ขนาดและรปคลนแรงดนทดสอบวดดวยโวลเตจดไวเดอร สวนกระแสจะไดจากการวดแรงดนตกครอมชนทตอทปลายขดลวดทดสอบดานตอลงดนแสดงดงรป
Cs , Rd , R’d , S , Re และ Cb เปนองคประกอบของเครองกำาเนดแรงดนอมพลส
C1 , C2 เปนโวลเตจดไวเดอรแบบคาปาซเตอร
162
U – CRO และ I – CRO คอ สญญาณแรงดนและกระแสทสงไปเขาออสซลโลสโคปตามลำาดบ
Shunt คอ ชนวดรปคลนกระแสHV , LV คอ ขดลวดภาคแรงสงและแรง
ตำาของหมอแปลงทจะทดสอบตามลำาดบลำาดบขนการปอนแรงดนทดสอบมดงน
1) ตรวจสอบรปคลน (Waveform = WF) ใหไดรปคลนมาตรฐาน 1.2/50 sec โดยตอหมอแปลงทดสอบอยในวงจรดวย
2) ปอนแรงดนรปคลนเตมขนาดลดสวน 50-75% ของแรงดนทดสอบ (Reduced Full Wave Volgage = RFWV) บนทกรปคลนแรงดนและกระแส
3) ปอนแรงดนทดสอบรปคลนเตมตามคาทกำาหนด 100% (Full Wave
163
Voltage = FWV) บนทกรปคลนแรงดนทดสอบและกระแส
4) ปอนแรงดนทดสอบรปคลนตด (Tc = 2-6 sec) ขนาด 100% (Chopped Wave Voltage = CWV) บนทกรปคลนแรงดน
5) ปอนแรงดนทดสอบรปคลนเตมตามทกำาหนด 100% (FWV) บนทกรปคลนแรงดนและกระแส
การวจยผลการทดสอบใหพจารณาจากรปคลนแรงดนและกระแสทบนทกไดจากออสซลโลสโคป โดยเปรยบเทยบรปคลนทปอนแรงดน 100% BIL กบรปคลนอางองทไดจากการปอนแรงดน 50-75% BIL (RFWV) หมอแปลงทมการฉนวนได BIL ทกำาหนดจะพจารณาไดจาก เสนรป
164
คลนจะตองเหมอนกนไมมการออศซลเลชนผดปกตเกดขนในเสนรปคลน รปคลนกระแสจะตองไมมองคประกอบกระแสตรงเพมขน
8.5 อปกรณทดสอบแรงสงในหองทดลองไฟฟาแรงสงโดยทวไปจะ
มอปกรณทดสอบวสดฉนวนและอปกรณทง 3 ประการ คอ การทดสอบแบบแตกสลาย การทดสอบความคงทนอยไดตอแรงดน และ การทดสอบแบบไมทำาลาย อปกรณหลกไดแก
1.หมอแปลงทดสอบแรงดนกระแสสลบความถพลงงาน
2.อปกรณสรางแรงดนสงกระแสตรง
165
3.เครองกำาเนดแรงดนอมพลส4.อปกรณสรางแรงดนสงความถสง5.อปกรณสรางกระแสอมพลส6.อปกรณวดแรงดนและกระแสสง7.อปกรณวดดสชารจบางสวน PD ,
tan , คาปาซแตนซ
166