20 ¤Ø³ÀҾ俿‡Ò 1I13 ¤Ø³ÀҾ俿‡Ò 1I13 21

ในทุกๆ ป ปญหาของหมอแปลงจำนวนมากสงผลใหเกิดไฟไหมขึ้น เนื่องจากของเหลวฉนวนของหมอแปลงนั้นไวไฟ ไฟสามารถติดไดนานหลายชั่วโมงหรือหลายวัน ไฟ ควันและการรั่วไหลของของเหลวจะสามารถกอใหเกิดความเสี่ยงไมเฉพาะตอสุขภาพของคนและสัตวและตอสิ่งแวดลอม ยังมีผลตออุปกรณขางเคียง นอกจากนั้นเหตุการณดังกลาวยังสงผลกระทบตอชื่อเสียงและงบดุลของหนวยงานที่เกี่ยวของได จึงไมนาแปลกใจวาในวงการอุตสาหกรรมไดมีการเนนย้ำอยางตอเนื่องในเรื่องหมอแปลงที่มีความเสี่ยงเรื่องไฟไหมที่ลดลง เอบีบีไดทำการแนะนำ BIOTEMP ซึ่งเปนของเหลวฉนวนไดอิเล็กตริกซึ่งเปนเอสเทอรธรรมชาติและมีโอเลอิกและจุดไหมไฟที่สูง จึงมีความเสี่ยงลดลงอยางมากตอการติดไฟและแพรการกระจายของไฟเมื่อเทียบกับน้ำมันแร (Mineral Oil) ทั่วไป หมอแปลงที่ใช BIOTEMP เปนฉนวนนั้นเปนอยางไรจึงทำใหเปนหนึ่งในหมอแปลงฉนวนของเหลวที่ปลอดภัยที่สุด

หมอแปลงใชน้ำมันจากพืชเปนของเหลวฉนวนชวยลดความเสี่ยงจากไฟไหม

Special Power Series Special Power Series

ดร.วรวุฒิ แซกก > worawut.sae-kok@th.abb.com

20 ¤Ø³ÀҾ俿‡Ò 1I13 ¤Ø³ÀҾ俿‡Ò 1I13 21

ในทุกๆ ป ปญหาของหมอแปลงจำนวนมากสงผลใหเกิดไฟไหมขึ้น เนื่องจากของเหลวฉนวนของหมอแปลงนั้นไวไฟ ไฟสามารถติดไดนานหลายชั่วโมงหรือหลายวัน ไฟ ควันและการรั่วไหลของของเหลวจะสามารถกอใหเกิดความเสี่ยงไมเฉพาะตอสุขภาพของคนและสัตวและตอสิ่งแวดลอม ยังมีผลตออุปกรณขางเคียง นอกจากนั้นเหตุการณดังกลาวยังสงผลกระทบตอชื่อเสียงและงบดุลของหนวยงานที่เกี่ยวของได จึงไมนาแปลกใจวาในวงการอุตสาหกรรมไดมีการเนนย้ำอยางตอเนื่องในเรื่องหมอแปลงที่มีความเสี่ยงเรื่องไฟไหมที่ลดลง เอบีบีไดทำการแนะนำ BIOTEMP ซึ่งเปนของเหลวฉนวนไดอิเล็กตริกซึ่งเปนเอสเทอรธรรมชาติและมีโอเลอิกและจุดไหมไฟที่สูง จึงมีความเสี่ยงลดลงอยางมากตอการติดไฟและแพรการกระจายของไฟเมื่อเทียบกับน้ำมันแร (Mineral Oil) ทั่วไป หมอแปลงที่ใช BIOTEMP เปนฉนวนนั้นเปนอยางไรจึงทำใหเปนหนึ่งในหมอแปลงฉนวนของเหลวที่ปลอดภัยที่สุด

หมอแปลงใชน้ำมันจากพืชเปนของเหลวฉนวนชวยลดความเสี่ยงจากไฟไหม

Special Power Series Special Power Series

ดร.วรวุฒิ แซกก > worawut.sae-kok@th.abb.com

22 ¤Ø³ÀҾ俿‡Ò 1I13 ¤Ø³ÀҾ俿‡Ò 1I13 23

กรณีที ่หมอแปลงติดไฟนั ้นพบเห็นอยู นอยมาก หนวยงานดานไฟฟารายใหญ ในอเมริกาไดรายงานอัตราความผิด

พรองโดยรวมอยูที ่ 1.21 เปอรเซ็นตตอป บนกลุมหมอแปลง 765kV ในชวงเวลา 20 ป มีแค 0.14 เปอรเซ็นตที่เกี่ยวของกับไฟไหม

เมื่อเกิดไฟไหมหมอแปลงขึ้น ผลที่ตามมาเปน เรื่องที่นาสะพรึงกลัว ของเหลวฉนวนที่ไวไฟสูง มากในหมอแปลงจำนวนมากสามารถทำให ไฟไหมไดเปนระยะเวลานานและควันที่เกิดขึ้น อาจมีสารพิษซึ่งเปนอันตรายตอมนุษยหรือสิ่ง มีชีวิตอื่นๆ ถาแท็งกของหมอแปลงแตกราว ของเหลวอาจมีการรั ่วไหลสงผลใหเกิดมลพิษ ตอดินหรือน้ำได และยอมสงผลกระทบตอชื่อ เสียงและผลประกอบการสูงมาก

วิธีหนึ่งที่สามารถลดความเสี่ยงที่หมอแปลงจะ ติดไฟคือการใชของเหลวฉนวนไดอิเล็กตริกที่มี จุดไหมไฟสูงและยอยสลายไดอยางงายดาย ตัวอยางเชน BIOTEMP ของเอบีบี

BIOTEMP คืออะไรBIOTEMP คือ ของเหลวฉนวนไดอิเล็กตริกแบบ เอสเทอรธรรมชาติซึ่งผลิตจากเมล็ดทานตะวันหรือเมล็ดดอกคำฝอยที่มีโอเลอิกสูง โครงสราง เชิงโมเลกุลของ BIOTEMP แสดงลักษณะที่มี หวงโซกรดไขมันที่ยาวสามอันที่ติดกับกลีเซอรอล (Glycerol backbone) BIOTEMP ถูกพิจารณา วาเปนเอสเทอรธรรมชาติที่มีโอเลอิกสูง เพราะ วามีสวนของกรดไขมันโอเลอิกมากกวา 75 เปอรเซ็นตขององคประกอบรวม ดวยจุดไหมไฟ สูงกวา 300 องศาเซลเซียส BIOTEMP จึงถูก จัดอยู ในกลุ มของเหลวฉนวนไดอิเล็กตริกที ่ สามารถไวไฟนอย (Less flammable) ซึ่งจัด โดยบริษัทประกัน FM Global และ UL ซึ ่งเปนองคกรอิสระเกี ่ยวกับการรับรองความ ปลอดภัยของผลิตภัณฑ BIOTEMP มีการจัด ระดับหมวดหมูอันตรายจากเพลิงไหมเปนแบบ K2 สอดคลองกับมาตรฐาน IEC 61100 BIOTEMP ดวยลักษณะแลวสามารถยอยสลาย ไดงายดาย ซึ่งหมายความวาการรั่วไหล หก กระเด็นตางๆ จะไมถูกพิจารณาวาเปนของเสีย อันตราย ซึ่งสามารถลดคาธรรมเนียมในการ กำจัดและคาปรับหรือบทลงโทษตามระเบียบ ที่อาจจะเกิดขึ้น

ลักษณะทางกายวิภาคของไฟไหมหมอแปลงการเกิดไฟไหมจำเปนตองมีสามองคประกอบ ของ “สามเหลี่ยมไฟ (Fire triangle)” ซึ่งไดแก เชื้อเพลิง ออกซิเจนและแหลงที่มาของการเผา ไหม ในหมอแปลงของเหลวฉนวน น้ำมันฉนวน สามารถถูกพิจารณาวาเปนแหลงของเชื้อเพลิง ภายในหมอแปลงที่ปดสนิท (Sealed trans-former) จะมีออกซิเจนละลายอยูในน้ำมันเปน ปริมาณจำกัด ในกรณีหมอแปลงแบบ Free-breathing น้ำมันจะมีโอกาสอิ่มตัวดวยอากาศ แมแตในกรณีหลัง ที่ซึ่งออกซิเจนมีปริมาณมาก สุด (ประมาณ 30,000 ppm) อาจจะมีอยูใน น้ำมันและละลายอยางเต็มที่ ดังนั้นในกรณี ทั้งสอง จะไมมีออกซิเจนอิสระ (Free oxygen) ที ่พรอมจะกอใหเกิดไฟไหมภายในหมอแปลง สิ ่งนี ้เนนย้ำความนาจะเปนที่ต่ำในการที่หมอ แปลงจะติดไฟไดจริง

เมื่อเกิดความผิดพรองแบบอิมพีแดนซต่ำ (Low -impedance fault) ภายในหมอแปลง จะทำ ใหเกิดอารกทางไฟฟาซึ่งจะทำใหน้ำมันรอนขึ้น ในบริเวณใกลเคียงไปถึงระดับหลายพันองศา เซลเซียส ภายใตสภาวะปกติ การปองกันกระแส สูงของหมอแปลงจะตัดกระแสผิดพรองและ เพียงแคน้ำมันปริมาณเล็กนอยที่อยูในรัศมีของอารกจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น อยางไรก็ตาม ถาระบบ การปองกันไมทำงานอยางถูกตอง จะมีความนา จะเปนในการเกิดไฟไหมที่ตางกัน อารกจะทำ ใหน้ำมันระเหยและสรางกาซที ่เผาไหมเป น จำนวนมาก บางสวนจะละลายในน้ำมันแตก็ มีบางสวนที่หลบไปอยูใน Gas space ขึ ้นอยู กับความรุนแรงของความผิดพรอง การเพิ่ม ขึ้นของความเขมขนกาซสามารถทำใหเกิดการ กอตัวของความดันที่อาจมีคามากพอที่จะทำใหแท็งกหมอแปลงแตกได ดังนั้นน้ำมันที่รอน และกาซที ่เผาไหมจะถูกปลดปลอยอากาศที ่ เต็มไปดวยออกซิเจนจะไหลเขาไปสูแท็งก ถา ปริมาณของเหลวฉนวนที่ระเหย มีคาอยูภายใน ขีดจำกัดการระเบิดของของเหลวและแหลง ความรอนยังคงมีอยู การเผาไหมจะเกิดขึ้น ณ จุดนี้ไมวาจะเปนการกอตัวของไฟ หรือการดับ ดวยตัวเองจะขึ ้นอยู กับอัตราการปลอยความ รอนจากของเหลว

ไฟไหม – พารามิเตอรความเสี่ยงที่สำคัญมีคุณสมบัติหลายอยางที ่แตกตางกันของของ เหลวฉนวนซึ่งกำหนดความยากงายในการเกิด การเผาไหม คุณสมบัติที่สำคัญคือ จุดวาบไฟ (Flash point), จุดไหมไฟ (Fire point), อุณหภูมิติดไฟอัตโนมัติ (Auto-ignition temperature) และอัตราการปลอยความรอน (Heat release rate) รวมทั้งสิ่งที่ตองทำความ เขาใจคือสิ ่งที ่เปนเชื ้อเพลิงนั ้นไมใชของเหลว ฉนวนแตคือไอระเหยที่ไวไฟจากของเหลวฉนวน

จุดวาบไฟเปนคาอุณหภูมิต ่ำสุดที ่ของเหลว สามารถระเหยเพื่อที่จะกอตัวเปนสวนผสมติด ไฟในอากาศโดยไมจำเปนที ่จะตองคงการติด ไฟได

จุดไหมไฟเปนคาอุณหภูมิต่ำสุดที่สูงกวาจุดวาบไฟที ่ซึ ่งสวนผลมของไอระเหยและออกซิเจน จะถูกเผาไหมอยางตอเนื่องถาไฟจุดติด โดย ปกติแลวคาของจุดวาบไฟและจุดไหมไฟที่สูง เปนสิ่งที่ตองการ

อุณหภูมิติดไฟอัตโนมัติเปนคาอุณหภูมิต่ำสุดที่ ซึ ่งวัสดุจะติดไฟเองและสามารถคงสถานะได แมวาจะขาดเปลวไฟหรือประกายไฟ ของเหลว ที่ซึ ่งมีอุณหภูมิคงอยูเหนือจุดไหมไฟจะกอให เกิดไฟอยางตอเนื่อง

เมื่อไฟกอตัวขึ้น อัตราการปลอยความรอนจะ เปนตัวกำหนดความสามารถในการแพรกระจาย ของไฟ อัตราการปลอยความรอนจะถูกกำหนด เปนปริมาณพลังงานเชิงความรอนที ่ถ ูกปลด ปลอยตอหนึ่งหนวยเวลา อัตราการปลอยความ รอนที่คงที่หรือเพิ่มขึ้นจะทำใหไฟไหมอยางตอ เนื่อง ในขณะที่การลดลงของอัตราการปลอย ความรอนจะสงผลใหเกิดการดับดวยตัวเองหลังจากชวงระยะเวลาหนึ่ง

ไอระเหยที่เกิดขึ้นจากของเหลวฉนวนที่แตกตางกันจะมีความเขมขนขององคประกอบการลุก ไหมหรือการระเบิดที่ตางกัน สวนผลมไอระเหย ที่มีคาความเขมขนอยูภายในขอบเขตบนและ ขอบเขตลางของความเขมขนดังกลาวจะถูก พิจารณาวาไวไฟ คาขอบเขตดังกลาวจะเรียกวา ข ีดจำกัดบนและขีดจำกัดลางของการไวไฟ (หรือการระเบิด) (Upper flammability limit /Lower flammability limit – UFL/LFL)

BIOTEMP คือ

ของเหลวฉนวนไดอิเล็กตริกแบบ

เอสเทอรธรรมชาติซึ่งผลิตจาก

เมล็ดทานตะวันหรือเมล็ดดอก

คำฝอยที่มีโอเลอิกสูง

ตารางที่ 1: คุณสมบัติความเสี่ยงจากไฟไหม

พารามิเตอร น้ำมันแร BIOTEMP ประโยชนของBIOTEMP (คาทั่วไป) (คาทั่วไป)

จุดวาบไฟ (°C) 148 314 +

จุดไหมไฟ (°C) 160 347 +

อุณหภูมิติดไฟอัตโนมัติ (°C) 204 >400 +

พลังงานสุทธิ (MJ/kg) ≥42 37 +

รูปที่ 1: การติดตั้งการทดสอบความผิดพรองอารกพลังงานสูง (Steel chamberและการจัดวางขั้วไฟฟา)

รูปที่ 2: การเกิดกาซระหวางการทดสอบ (ซาย: ที่ละลายในของเหลว ขวา: ใน Gas space)

รูปที่ 3: ความดันสูงสุดที่เกิดขึ้นระหวางการทดสอบขีดจำกัดการไวไฟ (การระเบิด)

Special Power Series Special Power Series

22 ¤Ø³ÀҾ俿‡Ò 1I13 ¤Ø³ÀҾ俿‡Ò 1I13 23

กรณีที ่หมอแปลงติดไฟนั ้นพบเห็นอยู นอยมาก หนวยงานดานไฟฟารายใหญ ในอเมริกาไดรายงานอัตราความผิด

พรองโดยรวมอยูที ่ 1.21 เปอรเซ็นตตอป บนกลุมหมอแปลง 765kV ในชวงเวลา 20 ป มีแค 0.14 เปอรเซ็นตที่เกี่ยวของกับไฟไหม

เมื่อเกิดไฟไหมหมอแปลงขึ้น ผลที่ตามมาเปน เรื่องที่นาสะพรึงกลัว ของเหลวฉนวนที่ไวไฟสูง มากในหมอแปลงจำนวนมากสามารถทำให ไฟไหมไดเปนระยะเวลานานและควันที่เกิดขึ้น อาจมีสารพิษซึ่งเปนอันตรายตอมนุษยหรือสิ่ง มีชีวิตอื่นๆ ถาแท็งกของหมอแปลงแตกราว ของเหลวอาจมีการรั ่วไหลสงผลใหเกิดมลพิษ ตอดินหรือน้ำได และยอมสงผลกระทบตอชื่อ เสียงและผลประกอบการสูงมาก

วิธีหนึ่งที่สามารถลดความเสี่ยงที่หมอแปลงจะ ติดไฟคือการใชของเหลวฉนวนไดอิเล็กตริกที่มี จุดไหมไฟสูงและยอยสลายไดอยางงายดาย ตัวอยางเชน BIOTEMP ของเอบีบี

BIOTEMP คืออะไรBIOTEMP คือ ของเหลวฉนวนไดอิเล็กตริกแบบ เอสเทอรธรรมชาติซึ่งผลิตจากเมล็ดทานตะวันหรือเมล็ดดอกคำฝอยที่มีโอเลอิกสูง โครงสราง เชิงโมเลกุลของ BIOTEMP แสดงลักษณะที่มี หวงโซกรดไขมันที่ยาวสามอันที่ติดกับกลีเซอรอล (Glycerol backbone) BIOTEMP ถูกพิจารณา วาเปนเอสเทอรธรรมชาติที่มีโอเลอิกสูง เพราะ วามีสวนของกรดไขมันโอเลอิกมากกวา 75 เปอรเซ็นตขององคประกอบรวม ดวยจุดไหมไฟ สูงกวา 300 องศาเซลเซียส BIOTEMP จึงถูก จัดอยู ในกลุ มของเหลวฉนวนไดอิเล็กตริกที ่ สามารถไวไฟนอย (Less flammable) ซึ่งจัด โดยบริษัทประกัน FM Global และ UL ซึ ่งเปนองคกรอิสระเกี ่ยวกับการรับรองความ ปลอดภัยของผลิตภัณฑ BIOTEMP มีการจัด ระดับหมวดหมูอันตรายจากเพลิงไหมเปนแบบ K2 สอดคลองกับมาตรฐาน IEC 61100 BIOTEMP ดวยลักษณะแลวสามารถยอยสลาย ไดงายดาย ซึ่งหมายความวาการรั่วไหล หก กระเด็นตางๆ จะไมถูกพิจารณาวาเปนของเสีย อันตราย ซึ่งสามารถลดคาธรรมเนียมในการ กำจัดและคาปรับหรือบทลงโทษตามระเบียบ ที่อาจจะเกิดขึ้น

ลักษณะทางกายวิภาคของไฟไหมหมอแปลงการเกิดไฟไหมจำเปนตองมีสามองคประกอบ ของ “สามเหลี่ยมไฟ (Fire triangle)” ซึ่งไดแก เชื้อเพลิง ออกซิเจนและแหลงที่มาของการเผา ไหม ในหมอแปลงของเหลวฉนวน น้ำมันฉนวน สามารถถูกพิจารณาวาเปนแหลงของเชื้อเพลิง ภายในหมอแปลงที่ปดสนิท (Sealed trans-former) จะมีออกซิเจนละลายอยูในน้ำมันเปน ปริมาณจำกัด ในกรณีหมอแปลงแบบ Free-breathing น้ำมันจะมีโอกาสอิ่มตัวดวยอากาศ แมแตในกรณีหลัง ที่ซึ่งออกซิเจนมีปริมาณมาก สุด (ประมาณ 30,000 ppm) อาจจะมีอยูใน น้ำมันและละลายอยางเต็มที่ ดังนั้นในกรณี ทั้งสอง จะไมมีออกซิเจนอิสระ (Free oxygen) ที ่พรอมจะกอใหเกิดไฟไหมภายในหมอแปลง สิ ่งนี ้เนนย้ำความนาจะเปนที่ต่ำในการที่หมอ แปลงจะติดไฟไดจริง

เมื่อเกิดความผิดพรองแบบอิมพีแดนซต่ำ (Low -impedance fault) ภายในหมอแปลง จะทำ ใหเกิดอารกทางไฟฟาซึ่งจะทำใหน้ำมันรอนขึ้น ในบริเวณใกลเคียงไปถึงระดับหลายพันองศา เซลเซียส ภายใตสภาวะปกติ การปองกันกระแส สูงของหมอแปลงจะตัดกระแสผิดพรองและ เพียงแคน้ำมันปริมาณเล็กนอยที่อยูในรัศมีของอารกจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น อยางไรก็ตาม ถาระบบ การปองกันไมทำงานอยางถูกตอง จะมีความนา จะเปนในการเกิดไฟไหมที่ตางกัน อารกจะทำ ใหน้ำมันระเหยและสรางกาซที ่เผาไหมเป น จำนวนมาก บางสวนจะละลายในน้ำมันแตก็ มีบางสวนที่หลบไปอยูใน Gas space ขึ ้นอยู กับความรุนแรงของความผิดพรอง การเพิ่ม ขึ้นของความเขมขนกาซสามารถทำใหเกิดการ กอตัวของความดันที่อาจมีคามากพอที่จะทำใหแท็งกหมอแปลงแตกได ดังนั้นน้ำมันที่รอน และกาซที ่เผาไหมจะถูกปลดปลอยอากาศที ่ เต็มไปดวยออกซิเจนจะไหลเขาไปสูแท็งก ถา ปริมาณของเหลวฉนวนที่ระเหย มีคาอยูภายใน ขีดจำกัดการระเบิดของของเหลวและแหลง ความรอนยังคงมีอยู การเผาไหมจะเกิดขึ้น ณ จุดนี้ไมวาจะเปนการกอตัวของไฟ หรือการดับ ดวยตัวเองจะขึ ้นอยู กับอัตราการปลอยความ รอนจากของเหลว

ไฟไหม – พารามิเตอรความเสี่ยงที่สำคัญมีคุณสมบัติหลายอยางที ่แตกตางกันของของ เหลวฉนวนซึ่งกำหนดความยากงายในการเกิด การเผาไหม คุณสมบัติที่สำคัญคือ จุดวาบไฟ (Flash point), จุดไหมไฟ (Fire point), อุณหภูมิติดไฟอัตโนมัติ (Auto-ignition temperature) และอัตราการปลอยความรอน (Heat release rate) รวมทั้งสิ่งที่ตองทำความ เขาใจคือสิ ่งที ่เปนเชื ้อเพลิงนั ้นไมใชของเหลว ฉนวนแตคือไอระเหยที่ไวไฟจากของเหลวฉนวน

จุดวาบไฟเปนคาอุณหภูมิต ่ำสุดที ่ของเหลว สามารถระเหยเพื่อที่จะกอตัวเปนสวนผสมติด ไฟในอากาศโดยไมจำเปนที ่จะตองคงการติด ไฟได

จุดไหมไฟเปนคาอุณหภูมิต่ำสุดที่สูงกวาจุดวาบไฟที ่ซึ ่งสวนผลมของไอระเหยและออกซิเจน จะถูกเผาไหมอยางตอเนื่องถาไฟจุดติด โดย ปกติแลวคาของจุดวาบไฟและจุดไหมไฟที่สูง เปนสิ่งที่ตองการ

อุณหภูมิติดไฟอัตโนมัติเปนคาอุณหภูมิต่ำสุดที่ ซึ ่งวัสดุจะติดไฟเองและสามารถคงสถานะได แมวาจะขาดเปลวไฟหรือประกายไฟ ของเหลว ที่ซึ ่งมีอุณหภูมิคงอยูเหนือจุดไหมไฟจะกอให เกิดไฟอยางตอเนื่อง

เมื่อไฟกอตัวขึ้น อัตราการปลอยความรอนจะ เปนตัวกำหนดความสามารถในการแพรกระจาย ของไฟ อัตราการปลอยความรอนจะถูกกำหนด เปนปริมาณพลังงานเชิงความรอนที ่ถ ูกปลด ปลอยตอหนึ่งหนวยเวลา อัตราการปลอยความ รอนที่คงที่หรือเพิ่มขึ้นจะทำใหไฟไหมอยางตอ เนื่อง ในขณะที่การลดลงของอัตราการปลอย ความรอนจะสงผลใหเกิดการดับดวยตัวเองหลังจากชวงระยะเวลาหนึ่ง

ไอระเหยที่เกิดขึ้นจากของเหลวฉนวนที่แตกตางกันจะมีความเขมขนขององคประกอบการลุก ไหมหรือการระเบิดที่ตางกัน สวนผลมไอระเหย ที่มีคาความเขมขนอยูภายในขอบเขตบนและ ขอบเขตลางของความเขมขนดังกลาวจะถูก พิจารณาวาไวไฟ คาขอบเขตดังกลาวจะเรียกวา ข ีดจำกัดบนและขีดจำกัดลางของการไวไฟ (หรือการระเบิด) (Upper flammability limit /Lower flammability limit – UFL/LFL)

BIOTEMP คือ

ของเหลวฉนวนไดอิเล็กตริกแบบ

เอสเทอรธรรมชาติซึ่งผลิตจาก

เมล็ดทานตะวันหรือเมล็ดดอก

คำฝอยที่มีโอเลอิกสูง

ตารางที่ 1: คุณสมบัติความเสี่ยงจากไฟไหม

พารามิเตอร น้ำมันแร BIOTEMP ประโยชนของBIOTEMP (คาทั่วไป) (คาทั่วไป)

จุดวาบไฟ (°C) 148 314 +

จุดไหมไฟ (°C) 160 347 +

อุณหภูมิติดไฟอัตโนมัติ (°C) 204 >400 +

พลังงานสุทธิ (MJ/kg) ≥42 37 +

รูปที่ 1: การติดตั้งการทดสอบความผิดพรองอารกพลังงานสูง (Steel chamberและการจัดวางขั้วไฟฟา)

รูปที่ 2: การเกิดกาซระหวางการทดสอบ (ซาย: ที่ละลายในของเหลว ขวา: ใน Gas space)

รูปที่ 3: ความดันสูงสุดที่เกิดขึ้นระหวางการทดสอบขีดจำกัดการไวไฟ (การระเบิด)

Special Power Series Special Power Series

24 ¤Ø³ÀҾ俿‡Ò 1I13 ¤Ø³ÀҾ俿‡Ò 1I13 25

และชวงในขีดจำกัดดังกลาวจะเรียกวา ชวงการ ไวไฟ (หรือระเบิด) (Flammability range) เมื่อคาขีดจำกัดลางมีคามากขึ้น จะตองการ ไอระเหยที ่มากขึ ้นในการทำใหเกิดการติดไฟ และคงการติดไฟไว

เมื ่อเปรียบเทียบพารามิเตอรความเสี ่ยงของ น้ำมันแรทั่วไปและ BIOTEMP เราจะเห็นขอได เปรียบของ BIOTEMP อยางเห็นไดชัด (ดูตาราง ที่ 1) เพื่อที่จะประเมินเรื่องดังกลาว การทดลอง ไดถูกจัดทำขึ้นเพื่อที่จะวัดความแตกตางในการกอตัวของความดัน ขีดจำกัดของการไวไฟ (ระเบิด) และอัตราการปลอยความรอนของ ของเหลวฉนวนทั้งสองชนิด

ความดันที่กอตัวขึ้นระหวางอารกการทดสอบดวยอารกพลังงานสูง (1 ถึง 4 MJ, 10 รอบ) ถูกจัดทำขึ้นสำหรับ BIOTEMP และ น้ำมันแรทั่วไปในหองปฎิบัติการอิสระ การ ทดสอบจะทำใน Steel chamber รูปตัวทีซึ่งมี กาซไนโตรเจนอยู 30 ถึง 35 ลิตร (ตามรูปที่ 1) ขั้วไฟฟาทั้งสามอันที่มีชองวาง 4 เซนติเมตร จะถูกจุมในของเหลวดังกลาว

การทดสอบลัดวงจรแบบสามเฟสที ่แรงด ัน 12 kV และกระแส rms 5.5 kA ถูกทำขึ้นที่ชวง เวลาลัดวงจรที ่แตกตางกันเพื ่อที ่จะจำลอง พลังงานอารกที่แตกตางกัน หลังจากการทดสอบ แตละครั้ง กาซปริมาณ 1 ลิตร ในบริเวณสวน บนและน้ำมันประมาณ 40 มิลลิลิตร ถูกดึงมา สุมตรวจและวิเคราะห

BIOTEMP จะมีเพียงแค 25-50 เปอรเซ็นตของ ไอระเหยเผาไหมที่ละลายในกรณีของน้ำมันแร แตปริมาณกาซในบริเวณสวนบนจะคลายกัน ดังแสดงในรูปที่ 2 และคาสูงสุดของความดัน ที่วัดไดดังแสดงในรูปที่ 3 แสดงใหเห็นถึงการ เพิ่มขึ้นเล็กนอยใน BIOTEMP เมื่อเปรียบเทียบ กับน้ำมันแร ขอสรุปที่ไดคือความดันจากของ เหลวทั้งสองชนิดระหวางการทดสอบคลายคลึงกัน

คา LFL และ UFL ของ BIOTEMP และน้ำมัน แร ถ ูกว ัดสอดคลองก ับว ิธ ีการทดสอบตาม มาตรฐาน ASTM E 918 โดยหองปฏิบัติ การอิสระอีกแหงหนึ่ง ตัวอยางของของเหลวจะ ถูกฉีดเขาในในภาชนะทดสอบที่เตรียมไว ตาม

ดวยการเพิ ่มอากาศใหจนถึงระดับความดัน ทดสอบ (14.7 psi) ความพยายามในการจุด ติดไฟจะถูกจำลองขึ้นโดยการใชอารกแรงดันสูงคงที่ (10 kV, 0.25 mA) ความเขมขนของ สวนผลมไอระเหยสำหรับการทดสอบจะผัน แปรระหวางการทดสอบจนกระทั่งหาคา LFL และ UFL สำหรับตัวอยางของเหลวได ผลการ ทดลองแสดงวาสิ ่งแวดลอมที ่ทำใหเกิดการ ระเบิดจะเกิดขึ้น ถา 0.6 เปอรเซ็นตของปริมาณ อากาศหรือกาซผสมประกอบดวยไอระเหยจากน้ำมันแร (ตามแสดงในตารางที่ 2) เปรียบเทียบ ที่ 9.0 เปอรเซ็นตในกรณีของ BIOTEMP นอกจากนั้น BIOTEMP ยังตองใชอุณหภูมิสูง กวาประมาณ 200°C เพื่อที่จะใหเกิดสภาวะ การระเบิดขึ้น สิ่งนี้ทำให BIOTEMP มีขอได เปรียบเหนือกวาน้ำมันแร

ธรรมชาติการเก ิดระเบิดของน้ำม ันแร เม ื ่อ เปรียบเทียบกับ BIOTEMP ไดถูกแสดงโดยใช แท็งกของหมอแปลงแบบติดตั้งที่เสาแบบน้ำมันจายดวยกระแส 8,000 A ไหลผาน 3 รอบ ฝาของกรณีน้ำมันแรไดระเบิดเปนชิ้นๆ และไฟ ไดเริ ่มลุกไหมหลังจากที ่น้ำมันรอนสัมผัสกับ บรรยากาศ ในการทดสอบแบบเดียวกันสำหรับ BIOTEMP นั้น ฝามีการระบาย และแมวาจะมี ปริมาณนอยของน้ำมันที่ถูก Carbonized และ ไอระเหยน้ำมันกระเด็นออกนอกแท็งก แตไมมี ไฟเกิดขึ้น (ดังแสดงในรูปที่ 4)

อัตราการปลอยความรอนการวัดอัตราการปลอยความรอนถูกจัดทำโดย ห องปฎ ิบ ัต ิการอ ิสระโดยการด ัดแปลงว ิธ ี ทดสอบตามมาตรฐาน ASTM 1354 ตัวอยาง ของเหลวในถวยเซรามิกจะถูกวางบนแหลง ความรอนที่ใหกำลังความรอนที่ 25kW/m2 เมื่อไอระเหยกอตัวขึ้น แหลงการจุดไฟเหนือ ของเหลวจะถูกจุดขึ้นจนกระทั่งไฟติด

การทดสอบไดจัดทำขึ้นสองกรณี กรณีแรกเปน

การคงการติดตั้งการทดสอบไวหลังจากที่มีการจุดติดไฟ และอีกกรณีหนึ่งเปนการปดแหลง ความรอนและตัวอยางสุมจะถูกเอาออกเพื่อที่ จะจำลองการตัดดวยการทริปเบรกเกอร (ดูรูป ที่ 5 ประกอบ)

ในกรณีแรก อัตราการปลอยความรอนเฉลี่ย สำหรับของเหลวทั ้งสองชนิดจะเพิ ่มขึ ้นตาม เวลา ซึ่งสอดคลองกับการที่ไฟถูกเลี้ยงดวยไอ ระเหยเนื่องจากแหลงความรอนคงคาอุณหภูมิ ของเหลวเหนือจุดไหมไฟ

ในกรณีที่สอง เมื่อหยุดแหลงจายความรอน สังเกตเห็นวาคาสูงสุดของอัตราการปลอยความรอนสำหรับ BIOTEMP (48 kW/m2) จะมีคา นอยกวาคาของน้ำมันแรถึงแปดเทา (397 kW/m2) (ดูรูปที่ 6 ประกอบ) สำหรับน้ำมันแร นั้น คาอัตราการปลอยความรอนสูงสุดและ การเพิ่มของอัตราเฉลี่ยจะคลายกับในกรณีแรก ในทางตรงกันขาม ตัวอยางสุมของ BIOTEMP แสดงใหเห็นการลดลงของอัตราปลอยความ รอนตามเวลาและเกิดการดับดวยตัวเองภาย หลังจากการเผาไหมในเวลาไมกี่วินาที

พารามิเตอรตัวอื่นๆ ก็ถูกวัดระหวางการทดลอง อาทิเชน เวลาถึงการเผาไหม (Time to ignition) เวลาถึงเปลวไฟดับ (Time to flame-out) และอัตราการเกิดควัน (Smoke produc-tion rate) (ดูตารางที่ 3 ประกอบ) จากผลการ ทดลองจะพบวา BIOTEMP มีความตานทาน ในการเกิดการเผาไหม (สังเกตจากคาเวลาถึง การเผาไหม) มากกวาน้ำมันแรและมีอัตรา การเกิดควันที่นอยกวาน้ำมันแร

น้ำมันในอนาคตBIOTEMP สามารถตอบสนองไดเปนอยางดีกับ ความตองการในอุตสาหกรรมซึ ่งผลักดันใหมี หมอแปลงที่สามารถทนการติดไฟไดมากขึ้นในกรณีที่มีความผิดพรองเกิดขึ้น แมวาโอกาสที่

ของเหลวฉนวนไดอิเล็กตริก อุณหภูมิทดสอบ LFL UFL

น้ำมันแรทั่วไป 200°C 0.6% vol. 4.8% vol.

BIOTEMP 350-400°C > 9.0% vol. ไมมีขอมูล (*)

(*) คา UFL ไมสามารถวัดไดเพราะวามีความจำเปนที่ตองมีอุณหภูมิที่สูงกวาในการเพิ่มปริมาณเชื้อเพลิง แตอุณหภูมิในการทดสอบมีคาใกลกับคาอุณหภูมิติดไฟอัตโนมัติของ BIOTEMP

ตารางที่ 2 ขีดจำกัดการไวไฟ (ระเบิด) ของไอระเหยจากน้ำมันแรและ BIOTEMP

รูปที่ 4: การทดสอบความผิดพรองดวยอารกพลังงานสูง (ซาย: ดวยน้ำมันแร ขวา: ดวย BOTEMP)

รูปที่ 5: การติดตั้งการทดสอบอัตราการปลอยความรอน (ซาย: น้ำมันแร ขวา: BIOTEMP)

รูปที่ 6: การวัดอัตราการปลอยความรอน (ซาย: เมื่อคงแหลงความรอนไว ขวา: เมื่อหยุดแหลงความรอน)

ของเหลวฉนวนไดอิเล็กตริก เมื่อคงแหลงความรอนไว เมื่อหยุดแหลงความรอน

เวลาถึงการ เวลาถึงเปลวไฟดับ อัตราการเกิดควัน เวลาถึงการ เวลาถึงเปลวไฟดับ อัตราการเกิดควัน เผาไหม (s) (s) (m2/s) เผาไหม (s) (s) (m2/s)

น้ำมันแรทั่วไป 58 1,027 0.0547 57 1,160 0.0495

BIOTEMP 724 1,762 0.0253 723 731 0.0016

ตารางที่ 3: พารามิเตอรการปลอยความรอน

จะทำใหเกิดการแตกของแท็งกเหมือนกับกรณี ของน้ำมันแร BIOTEMP ไดแสดงใหเห็นถึงการ ลดลงอยางมากของความเสี ่ยงในการเกิดการ เผาไหมและการแพรกระจายของไฟ รวมทั้งมี คุณสมบัติในการดับดวยตัวเอง สิ่งเหลานี้แสดง ใหเห็นวาหมอแปลงแบบที่ใช BIOTEMP นั้น เปนหนึ ่งในหมอแปลงชนิดฉนวนของเหลวที ่ ปลอดภัยที่สุด

เรียบเรียงจากG. Frimpong, S. Page, K. Carrander, D. Cherry, “Transformers transformed – using vegetable oil as an insulating fluid reduces transformer fire risk”, ABB Review 2|12

สามารถหารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับ BIOTEMP ไดจาก ABB Brochure, “BIOTEMP – ABB sensible solution The superior biodegrad-able, high fire point dielectric insulating fluid”, Document ID: 1ZUA105152A5182

Special Power Series Special Power Series

24 ¤Ø³ÀҾ俿‡Ò 1I13 ¤Ø³ÀҾ俿‡Ò 1I13 25

และชวงในขีดจำกัดดังกลาวจะเรียกวา ชวงการ ไวไฟ (หรือระเบิด) (Flammability range) เมื่อคาขีดจำกัดลางมีคามากขึ้น จะตองการ ไอระเหยที ่มากขึ ้นในการทำใหเกิดการติดไฟ และคงการติดไฟไว

เมื ่อเปรียบเทียบพารามิเตอรความเสี ่ยงของ น้ำมันแรทั่วไปและ BIOTEMP เราจะเห็นขอได เปรียบของ BIOTEMP อยางเห็นไดชัด (ดูตาราง ที่ 1) เพื่อที่จะประเมินเรื่องดังกลาว การทดลอง ไดถูกจัดทำขึ้นเพื่อที่จะวัดความแตกตางในการกอตัวของความดัน ขีดจำกัดของการไวไฟ (ระเบิด) และอัตราการปลอยความรอนของ ของเหลวฉนวนทั้งสองชนิด

ความดันที่กอตัวขึ้นระหวางอารกการทดสอบดวยอารกพลังงานสูง (1 ถึง 4 MJ, 10 รอบ) ถูกจัดทำขึ้นสำหรับ BIOTEMP และ น้ำมันแรทั่วไปในหองปฎิบัติการอิสระ การ ทดสอบจะทำใน Steel chamber รูปตัวทีซึ่งมี กาซไนโตรเจนอยู 30 ถึง 35 ลิตร (ตามรูปที่ 1) ขั้วไฟฟาทั้งสามอันที่มีชองวาง 4 เซนติเมตร จะถูกจุมในของเหลวดังกลาว

การทดสอบลัดวงจรแบบสามเฟสที ่แรงด ัน 12 kV และกระแส rms 5.5 kA ถูกทำขึ้นที่ชวง เวลาลัดวงจรที ่แตกตางกันเพื ่อที ่จะจำลอง พลังงานอารกที่แตกตางกัน หลังจากการทดสอบ แตละครั้ง กาซปริมาณ 1 ลิตร ในบริเวณสวน บนและน้ำมันประมาณ 40 มิลลิลิตร ถูกดึงมา สุมตรวจและวิเคราะห

BIOTEMP จะมีเพียงแค 25-50 เปอรเซ็นตของ ไอระเหยเผาไหมที่ละลายในกรณีของน้ำมันแร แตปริมาณกาซในบริเวณสวนบนจะคลายกัน ดังแสดงในรูปที่ 2 และคาสูงสุดของความดัน ที่วัดไดดังแสดงในรูปที่ 3 แสดงใหเห็นถึงการ เพิ่มขึ้นเล็กนอยใน BIOTEMP เมื่อเปรียบเทียบ กับน้ำมันแร ขอสรุปที่ไดคือความดันจากของ เหลวทั้งสองชนิดระหวางการทดสอบคลายคลึงกัน

คา LFL และ UFL ของ BIOTEMP และน้ำมัน แร ถ ูกว ัดสอดคลองก ับว ิธ ีการทดสอบตาม มาตรฐาน ASTM E 918 โดยหองปฏิบัติ การอิสระอีกแหงหนึ่ง ตัวอยางของของเหลวจะ ถูกฉีดเขาในในภาชนะทดสอบที่เตรียมไว ตาม

ดวยการเพิ ่มอากาศใหจนถึงระดับความดัน ทดสอบ (14.7 psi) ความพยายามในการจุด ติดไฟจะถูกจำลองขึ้นโดยการใชอารกแรงดันสูงคงที่ (10 kV, 0.25 mA) ความเขมขนของ สวนผลมไอระเหยสำหรับการทดสอบจะผัน แปรระหวางการทดสอบจนกระทั่งหาคา LFL และ UFL สำหรับตัวอยางของเหลวได ผลการ ทดลองแสดงวาสิ ่งแวดลอมที ่ทำใหเกิดการ ระเบิดจะเกิดขึ้น ถา 0.6 เปอรเซ็นตของปริมาณ อากาศหรือกาซผสมประกอบดวยไอระเหยจากน้ำมันแร (ตามแสดงในตารางที่ 2) เปรียบเทียบ ที่ 9.0 เปอรเซ็นตในกรณีของ BIOTEMP นอกจากนั้น BIOTEMP ยังตองใชอุณหภูมิสูง กวาประมาณ 200°C เพื่อที่จะใหเกิดสภาวะ การระเบิดขึ้น สิ่งนี้ทำให BIOTEMP มีขอได เปรียบเหนือกวาน้ำมันแร

ธรรมชาติการเก ิดระเบิดของน้ำม ันแร เม ื ่อ เปรียบเทียบกับ BIOTEMP ไดถูกแสดงโดยใช แท็งกของหมอแปลงแบบติดตั้งที่เสาแบบน้ำมันจายดวยกระแส 8,000 A ไหลผาน 3 รอบ ฝาของกรณีน้ำมันแรไดระเบิดเปนชิ้นๆ และไฟ ไดเริ ่มลุกไหมหลังจากที ่น้ำมันรอนสัมผัสกับ บรรยากาศ ในการทดสอบแบบเดียวกันสำหรับ BIOTEMP นั้น ฝามีการระบาย และแมวาจะมี ปริมาณนอยของน้ำมันที่ถูก Carbonized และ ไอระเหยน้ำมันกระเด็นออกนอกแท็งก แตไมมี ไฟเกิดขึ้น (ดังแสดงในรูปที่ 4)

อัตราการปลอยความรอนการวัดอัตราการปลอยความรอนถูกจัดทำโดย ห องปฎ ิบ ัต ิการอ ิสระโดยการด ัดแปลงว ิธ ี ทดสอบตามมาตรฐาน ASTM 1354 ตัวอยาง ของเหลวในถวยเซรามิกจะถูกวางบนแหลง ความรอนที่ใหกำลังความรอนที่ 25kW/m2 เมื่อไอระเหยกอตัวขึ้น แหลงการจุดไฟเหนือ ของเหลวจะถูกจุดขึ้นจนกระทั่งไฟติด

การทดสอบไดจัดทำขึ้นสองกรณี กรณีแรกเปน

การคงการติดตั้งการทดสอบไวหลังจากที่มีการจุดติดไฟ และอีกกรณีหนึ่งเปนการปดแหลง ความรอนและตัวอยางสุมจะถูกเอาออกเพื่อที่ จะจำลองการตัดดวยการทริปเบรกเกอร (ดูรูป ที่ 5 ประกอบ)

ในกรณีแรก อัตราการปลอยความรอนเฉลี่ย สำหรับของเหลวทั ้งสองชนิดจะเพิ ่มขึ ้นตาม เวลา ซึ่งสอดคลองกับการที่ไฟถูกเลี้ยงดวยไอ ระเหยเนื่องจากแหลงความรอนคงคาอุณหภูมิ ของเหลวเหนือจุดไหมไฟ

ในกรณีที่สอง เมื่อหยุดแหลงจายความรอน สังเกตเห็นวาคาสูงสุดของอัตราการปลอยความรอนสำหรับ BIOTEMP (48 kW/m2) จะมีคา นอยกวาคาของน้ำมันแรถึงแปดเทา (397 kW/m2) (ดูรูปที่ 6 ประกอบ) สำหรับน้ำมันแร นั้น คาอัตราการปลอยความรอนสูงสุดและ การเพิ่มของอัตราเฉลี่ยจะคลายกับในกรณีแรก ในทางตรงกันขาม ตัวอยางสุมของ BIOTEMP แสดงใหเห็นการลดลงของอัตราปลอยความ รอนตามเวลาและเกิดการดับดวยตัวเองภาย หลังจากการเผาไหมในเวลาไมกี่วินาที

พารามิเตอรตัวอื่นๆ ก็ถูกวัดระหวางการทดลอง อาทิเชน เวลาถึงการเผาไหม (Time to ignition) เวลาถึงเปลวไฟดับ (Time to flame-out) และอัตราการเกิดควัน (Smoke produc-tion rate) (ดูตารางที่ 3 ประกอบ) จากผลการ ทดลองจะพบวา BIOTEMP มีความตานทาน ในการเกิดการเผาไหม (สังเกตจากคาเวลาถึง การเผาไหม) มากกวาน้ำมันแรและมีอัตรา การเกิดควันที่นอยกวาน้ำมันแร

น้ำมันในอนาคตBIOTEMP สามารถตอบสนองไดเปนอยางดีกับ ความตองการในอุตสาหกรรมซึ ่งผลักดันใหมี หมอแปลงที่สามารถทนการติดไฟไดมากขึ้นในกรณีที่มีความผิดพรองเกิดขึ้น แมวาโอกาสที่

ของเหลวฉนวนไดอิเล็กตริก อุณหภูมิทดสอบ LFL UFL

น้ำมันแรทั่วไป 200°C 0.6% vol. 4.8% vol.

BIOTEMP 350-400°C > 9.0% vol. ไมมีขอมูล (*)

(*) คา UFL ไมสามารถวัดไดเพราะวามีความจำเปนที่ตองมีอุณหภูมิที่สูงกวาในการเพิ่มปริมาณเชื้อเพลิง แตอุณหภูมิในการทดสอบมีคาใกลกับคาอุณหภูมิติดไฟอัตโนมัติของ BIOTEMP

ตารางที่ 2 ขีดจำกัดการไวไฟ (ระเบิด) ของไอระเหยจากน้ำมันแรและ BIOTEMP

รูปที่ 4: การทดสอบความผิดพรองดวยอารกพลังงานสูง (ซาย: ดวยน้ำมันแร ขวา: ดวย BOTEMP)

รูปที่ 5: การติดตั้งการทดสอบอัตราการปลอยความรอน (ซาย: น้ำมันแร ขวา: BIOTEMP)

รูปที่ 6: การวัดอัตราการปลอยความรอน (ซาย: เมื่อคงแหลงความรอนไว ขวา: เมื่อหยุดแหลงความรอน)

ของเหลวฉนวนไดอิเล็กตริก เมื่อคงแหลงความรอนไว เมื่อหยุดแหลงความรอน

เวลาถึงการ เวลาถึงเปลวไฟดับ อัตราการเกิดควัน เวลาถึงการ เวลาถึงเปลวไฟดับ อัตราการเกิดควัน เผาไหม (s) (s) (m2/s) เผาไหม (s) (s) (m2/s)

น้ำมันแรทั่วไป 58 1,027 0.0547 57 1,160 0.0495

BIOTEMP 724 1,762 0.0253 723 731 0.0016

ตารางที่ 3: พารามิเตอรการปลอยความรอน

จะทำใหเกิดการแตกของแท็งกเหมือนกับกรณี ของน้ำมันแร BIOTEMP ไดแสดงใหเห็นถึงการ ลดลงอยางมากของความเสี ่ยงในการเกิดการ เผาไหมและการแพรกระจายของไฟ รวมทั้งมี คุณสมบัติในการดับดวยตัวเอง สิ่งเหลานี้แสดง ใหเห็นวาหมอแปลงแบบที่ใช BIOTEMP นั้น เปนหนึ ่งในหมอแปลงชนิดฉนวนของเหลวที ่ ปลอดภัยที่สุด

เรียบเรียงจากG. Frimpong, S. Page, K. Carrander, D. Cherry, “Transformers transformed – using vegetable oil as an insulating fluid reduces transformer fire risk”, ABB Review 2|12

สามารถหารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับ BIOTEMP ไดจาก ABB Brochure, “BIOTEMP – ABB sensible solution The superior biodegrad-able, high fire point dielectric insulating fluid”, Document ID: 1ZUA105152A5182

Special Power Series Special Power Series