สิ่งที่วิศวกรเข้าใจผิดเกี่ยวกับเทคโนโลยีการป้องกันพื้นผิว

บทนำ

เทคโนโลยีการป้องกันพื้นผิวในอุปกรณ์สวิตช์เกียร์ฉนวนแบบแข็งเป็นหนึ่งในองค์ประกอบการออกแบบที่สำคัญที่สุดและเป็นที่เข้าใจน้อยที่สุดในวิศวกรรมสถานีย่อยแรงดันปานกลาง — หน้าจอที่เป็นสารกึ่งตัวนำหรือโลหะที่ต่อกราวด์ซึ่งติดตั้งบนพื้นผิวด้านนอกของ เรซินอีพ็อกซี¹ บัสบาร์และโมดูลสวิตช์แบบหุ้มฉนวนที่ควบคุม การกระจายตัวของสนามไฟฟ้า² ที่ขอบเขตฉนวนแข็งและให้พื้นผิวภายนอกที่ปลอดภัยต่อการสัมผัสและมีแรงดันเป็นศูนย์ ซึ่งทำให้อุปกรณ์สวิตช์ SIS มีความแตกต่างจากเทคโนโลยีสวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางอื่น ๆ ในแง่ของความปลอดภัยของบุคลากรอย่างไรก็ตาม ในข้อกำหนดของโครงการ คู่มือการคัดเลือก และการประเมินการจัดซื้อจัดจ้างที่ตรวจสอบจากโครงการปรับปรุงสถานีย่อยหลายร้อยโครงการ พบว่ากลุ่มความเข้าใจผิดทางวิศวกรรมเกี่ยวกับการป้องกันพื้นผิวปรากฏซ้ำๆ — ความเข้าใจผิดเหล่านี้ทำให้เกิดข้อกำหนดของสวิตช์เกียร์ SIS ที่ไม่ถูกต้อง การประเมินความปลอดภัยที่ไม่เพียงพอ และการติดตั้งในภาคสนามที่ระบบป้องกันพื้นผิวถูกทำลายโดยข้อผิดพลาดในการติดตั้ง ซึ่งทำให้ประโยชน์ด้านความปลอดภัยและประสิทธิภาพการฉนวนที่เทคโนโลยีถูกออกแบบมาเพื่อส่งมอบหายไป. สิ่งที่วิศวกรมักเข้าใจผิดเกี่ยวกับระบบป้องกันผิวหน้าของสวิตช์เกียร์ SIS อย่างต่อเนื่องคือการปฏิบัติต่อหน้าจอภายนอกที่ต่อสายดินเป็นเพียงการเคลือบผิวเชิงกลแบบพาสซีฟ แทนที่จะเป็นระบบควบคุมสนามไฟฟ้าเชิงรุก ซึ่งความสมบูรณ์ ความต่อเนื่อง และการเชื่อมต่อสายดินที่ถูกต้องของระบบนี้มีความสำคัญต่อประสิทธิภาพทางไดอิเล็กทริกและความปลอดภัยของบุคลากรของสวิตช์เกียร์ไม่ยิ่งหย่อนไปกว่าฉนวนหลักเอง. สำหรับวิศวกรออกแบบสถานีไฟฟ้าย่อย เจ้าหน้าที่ความปลอดภัยด้านไฟฟ้า และผู้จัดการฝ่ายจัดซื้อที่รับผิดชอบการเลือกและติดตั้งอุปกรณ์สวิตช์เกียร์ SIS ในแอปพลิเคชันสถานีไฟฟ้าย่อยแรงสูง คู่มือนี้จะแก้ไขความเข้าใจผิดที่สำคัญที่สุดห้าประการเกี่ยวกับเทคโนโลยีการป้องกันพื้นผิวด้วยความแม่นยำทางเทคนิคที่เอกสารคู่มือการเลือกมักจะไม่ให้.

สารบัญ

• เทคโนโลยีการป้องกันพื้นผิวของสวิตช์เกียร์ SIS คืออะไรและควบคุมการกระจายสนามไฟฟ้าอย่างไร?
• อะไรคือความเข้าใจผิดทางวิศวกรรมที่สำคัญที่สุดห้าประการเกี่ยวกับประสิทธิภาพของการป้องกันผิว?
• วิธีการระบุข้อกำหนดการป้องกันพื้นผิวอย่างถูกต้องในตู้สวิตช์ SIS สำหรับโครงการสถานีไฟฟ้าย่อยแรงสูง
• ข้อผิดพลาดในการติดตั้งและการบำรุงรักษาใดที่ส่งผลต่อความสมบูรณ์ของการป้องกันพื้นผิวในระหว่างการใช้งาน?

เทคโนโลยีการป้องกันพื้นผิวของสวิตช์เกียร์ SIS คืออะไรและควบคุมการกระจายสนามไฟฟ้าอย่างไร?

การป้องกันผิวหน้าในสวิตช์เกียร์ SIS คือระบบของชั้นนำไฟฟ้าหรือกึ่งนำไฟฟ้าที่นำมาเคลือบผิวด้านนอกของโมดูลที่ถูกห่อหุ้มด้วยเรซินอีพ็อกซี่ ซึ่งทำหน้าที่สองประการพร้อมกันและพึ่งพาอาศัยกัน:มันควบคุมการกระจายตัวของสนามไฟฟ้าภายในฉนวนแข็งเพื่อป้องกันการเกิดจุดที่มีความเค้นสูงบริเวณรอยต่อระหว่างอีพ็อกซี่กับอากาศ และยังมีพื้นผิวด้านนอกที่เชื่อมต่อกับสายดินอย่างต่อเนื่อง ซึ่งช่วยขจัดแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากการเหนี่ยวนำแบบคาปาซิทีฟที่จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวด้านนอกของโมดูลฉนวนแข็งที่ไม่มีแผ่นป้องกันเมื่อมีแรงดันไฟฟ้าสูง.

ปัญหาสนามไฟฟ้าที่การป้องกันพื้นผิวสามารถแก้ไขได้

หากไม่มีการป้องกันผิว โมดูลฉนวนเรซินอีพ็อกซี่แข็งที่ 24 kV จะมีแรงดันผิวที่เกิดจากการเชื่อมต่อแบบตัวเก็บประจุ ซึ่งถูกกำหนดโดยตัวแบ่งแรงดันตัวเก็บประจุที่เกิดขึ้นระหว่างตัวนำแรงดันสูงและตู้สวิตช์ที่ต่อกราวด์:

$U_{surface} = U_{phase} \times \frac{C_{conductor-surface}}{C_{conductor-surface} + C_{surface-earth}}$

สำหรับโมดูลอีพ็อกซี่ที่มีแรงดันเฟส 24 kV (13.9 kV) และมีรูปทรงมาตรฐาน แรงดันผิวที่เกิดจากการเชื่อมต่อแบบตัวเก็บประจุนี้จะสูงถึง 2–6 kV ซึ่งเพียงพอที่จะก่อให้เกิดไฟฟ้าช็อตที่เป็นอันตรายต่อบุคลากรที่สัมผัสกับผิวด้านนอก และเพียงพอที่จะทำให้เกิดการคายประจุบางส่วน (partial discharge) ที่บริเวณผิวซึ่งมีความไม่เรียบ โดยบริเวณนั้นจะมีสนามไฟฟ้าท้องถิ่นสูงเกินกว่าแรงดันเริ่มต้นของการคายประจุบางส่วนในอากาศที่ผิวอีพ็อกซี่.

สถาปัตยกรรมระบบป้องกันพื้นผิว

การป้องกันพื้นผิวของสวิตช์เกียร์ SIS ดำเนินการในสองรูปแบบหลัก:

• สารเคลือบกึ่งตัวนำ³ โล่: สารเคลือบอีพ็อกซี่หรือซิลิโคนที่มีคาร์บอนสูงซึ่งถูกนำไปเคลือบผิวด้านนอกของโมดูลที่ถูกห่อหุ้มไว้ — ค่าความต้านทานผิว 10³–10⁶ โอห์ม/ตารางนิ้ว; ให้การเชื่อมต่อแบบคาปาซิทีฟต่อเนื่องสู่พื้นดินผ่านชั้นกึ่งตัวนำ; มีความคุ้มค่าสำหรับการใช้งานที่แรงดัน 12–24 กิโลโวลต์
• แผ่นกรองโลหะ: แผ่นฟอยล์หรือตาข่ายทองแดงหรืออะลูมิเนียมต่อเนื่องที่ฝังอยู่ในหรือทาลงบนพื้นผิวด้านนอกของโมดูลอีพ็อกซี่และเชื่อมต่อกับแท่งกราวด์ของสวิตช์เกียร์ — ให้การต่อลงดินที่มีอิมพีแดนซ์เป็นศูนย์ของพื้นผิวด้านนอก; จำเป็นสำหรับ 40.5 kV ขึ้นไป ในกรณีที่มีแรงดันผิวที่เกิดจากการเหนี่ยวนำบนพื้นผิวของสารเคลือบกึ่งตัวนำเกินขีดจำกัดแรงดันสัมผัสที่ปลอดภัย

พารามิเตอร์ทางเทคนิคหลักของระบบป้องกันพื้นผิว

พารามิเตอร์	สารเคลือบกึ่งตัวนำ	หน้าจอโลหะ
ความต้านทานต่อพื้นผิว	10³–10⁶ โอห์มต่อตาราง	< 0.1 โอห์ม/ตาราง
การเชื่อมต่อกับโลก	แบบความจุ (แบบกระจาย)	ตรง (แบบมีพันธะ)
แรงดันไฟฟ้าสัมผัสที่แรงดันใช้งาน	< 50 โวลต์ AC (IEC 61140)	< 1 โวลต์ แอคคอร์ดิ้ง
ความเหมาะสมของระดับแรงดันไฟฟ้า	12–24 กิโลโวลต์	12–40.5 กิโลโวลต์
ความไวต่อความเสียหาย	การสึกกร่อน — การลอกของสารเคลือบ	เชิงกล — ความไม่ต่อเนื่องของหน้าจอ
การปฏิบัติตามมาตรฐาน IEC 62271-200	ทดสอบประเภทด้วยการเคลือบที่สมบูรณ์	ทดสอบประเภทด้วยการยึดติดหน้าจอ

มาตรฐานความปลอดภัยในการกำกับดูแล

IEC 61140⁴ — การป้องกันไฟฟ้าช็อต — กำหนดขีดจำกัดแรงดันสัมผัส 50 V AC ที่ระบบป้องกันผิวต้องรักษาไว้บนพื้นผิวภายนอกของโมดูลสวิตช์เกียร์ SIS ภายใต้สภาวะการทำงานปกติทั้งหมด ระบบป้องกันผิวเป็นมาตรการควบคุมทางวิศวกรรมที่ให้การปฏิบัติตามมาตรฐาน IEC 61140 สำหรับสวิตช์เกียร์ที่มีฉนวนแบบแข็ง — หากไม่มีระบบนี้ พื้นผิวภายนอกของสวิตช์เกียร์ SIS จะไม่ปลอดภัยต่อการสัมผัสที่ระดับแรงดันไฟฟ้าปานกลาง.

อะไรคือความเข้าใจผิดทางวิศวกรรมที่สำคัญที่สุดห้าประการเกี่ยวกับประสิทธิภาพของการป้องกันผิว?

ความเข้าใจผิดทั้งห้าประการนี้ปรากฏอยู่ในข้อกำหนดของโครงการ ขั้นตอนการติดตั้ง และบันทึกการบำรุงรักษาในโครงการสถานีย่อยทุกแห่งในทุกภูมิภาค — แต่ละข้อทำให้เกิดรูปแบบความล้มเหลวที่เฉพาะเจาะจงและคาดการณ์ได้ ซึ่งความเข้าใจที่ถูกต้องเกี่ยวกับเทคโนโลยีการป้องกันพื้นผิวจะสามารถป้องกันได้.

ความเข้าใจผิดที่ 1 — “Surface Shield เป็นเพียงการเคลือบสีเท่านั้น”

ความเข้าใจผิดที่แพร่หลายที่สุดคือการมองว่าพื้นผิวที่เป็นสารกึ่งตัวนำหรือโลหะที่ใช้เป็นเกราะป้องกันเป็นเพียงการเคลือบผิวเพื่อความสวยงามหรือเพื่อป้องกันทางกล — เทียบได้กับสีที่ทาบนฝาครอบแผงสวิตช์เกียร์ — แทนที่จะเป็นองค์ประกอบทางไฟฟ้าที่มีหน้าที่สำคัญ ซึ่งความสมบูรณ์ของมันมีความสำคัญเทียบเท่ากับการฉนวนหลัก.

ผลลัพธ์: เจ้าหน้าที่บำรุงรักษาจะทำการขัด ขัดผิว หรือทาสีรองพื้นชนิดไม่นำไฟฟ้าบริเวณที่เสียหายของสารเคลือบกึ่งตัวนำในระหว่างการบำรุงรักษาตามปกติ — ทำให้เกิดจุดที่ไม่มีการป้องกันบนพื้นผิวอีพ็อกซี่ซึ่งสนามไฟฟ้าจะกลับสู่การกระจายตัวที่ไม่สามารถควบคุมได้ และความเค้นของสนามไฟฟ้าในบริเวณนั้นจะเกินกว่า การคายประจุบางส่วน⁵ แรงดันเริ่มต้น และกิจกรรม PD เริ่มต้นที่ขอบเขตของแผ่นแปะ แผ่นแปะขนาด 50 มม.² ที่ไม่มีการป้องกันบนพื้นผิวโมดูล SIS ที่ 24 kV สร้างความเครียดสนามไฟฟ้าท้องถิ่นที่ 4–8 kV/mm ที่ขอบแผ่นแปะ — สูงกว่าเกณฑ์เริ่มต้น PD ที่ 1–2 kV/mm สำหรับอากาศที่พื้นผิวอีพ็อกซี่.

ความเข้าใจผิดที่ 2 — “การต่อสายดินเพื่อป้องกันผิวสำหรับระบบแรงดันไฟฟ้าต่ำเป็นทางเลือก”

วิศวกรบางท่านระบุให้ใช้สวิตช์เกียร์ SIS ที่ 12 kV โดยไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อสายดินของแผ่นป้องกันพื้นผิวเข้ากับแท่งกราวด์ของสวิตช์เกียร์ — ด้วยเหตุผลว่าแรงดันไฟฟ้าคลาสที่ต่ำกว่าจะก่อให้เกิดแรงดันผิวที่เชื่อมต่อแบบคาปาซิทีฟในระดับที่ต่ำกว่า ซึ่ง “น่าจะปลอดภัยเพียงพอ”

ผลลัพธ์: IEC 61140 ไม่มีข้อยกเว้นระดับแรงดันไฟฟ้าสำหรับขีดจำกัดแรงดันสัมผัส — 50 V AC เป็นขีดจำกัดไม่ว่าแรงดันระบบจะเป็นเท่าใดก็ตาม โมดูล SIS ที่มีความดันไฟฟ้า 12 kV พร้อมกับการเคลือบสารกึ่งตัวนำที่ไม่ได้เชื่อมต่อจะมีแรงดันผิว 0.8–2.5 kV ภายใต้สภาวะการทำงานปกติ — 16–50 เท่าของขีดจำกัดแรงดันสัมผัสของ IEC 61140การประเมินว่า “น่าจะปลอดภัยเพียงพอ” ไม่ใช่การคำนวณทางวิศวกรรม แต่เป็นการสมมติที่ตัดทอนหน้าที่หลักของระบบป้องกันผิวในการรักษาความปลอดภัยของบุคลากรออกไป.

ความเข้าใจผิดที่ 3 — “หน้าจอโลหะที่ไม่ต่อเนื่องยังคงให้การป้องกันที่เพียงพอ”

วิศวกรที่ระบุสวิตช์เกียร์ SIS แบบโลหะสำหรับหน้าจอที่ 40.5 kV บางครั้งยอมรับช่องว่างในความต่อเนื่องของหน้าจอ — ที่จุดเชื่อมต่อของโมดูล, จุดเข้าสายเคเบิล, หรือตำแหน่งที่เกิดความเสียหายทางกล — โดยพิจารณาว่าหน้าจอครอบคลุม “ส่วนใหญ่” ของพื้นผิวและให้ประโยชน์ในการป้องกัน “ส่วนใหญ่”.

ผลลัพธ์: การป้องกันสนามไฟฟ้าไม่เป็นฟังก์ชันที่แปรผันตรงกับการครอบคลุมของแผ่นกั้น — ช่องว่างขนาด 10 มิลลิเมตรในแผ่นโลหะต่อเนื่องจะรวมสนามไฟฟ้าทั้งหมดที่ไม่ได้ป้องกันไว้ที่ตำแหน่งของช่องว่างความเครียดสนามไฟฟ้าที่ช่องว่างของหน้าจอในโมดูล SIS ที่แรงดัน 40.5 กิโลโวลต์ มีค่าถึง 15–25 กิโลโวลต์ต่อมิลลิเมตร — เพียงพอที่จะทำให้เกิดการคายประจุบางส่วนในอากาศที่ช่องว่าง ซึ่งกัดกร่อนพื้นผิวอีพ็อกซี่และพัฒนาไปสู่ความล้มเหลวจากการติดตามภายใน 500–2,000 ชั่วโมงของการทำงาน.

กรณีศึกษาของลูกค้า: วิศวกรออกแบบสถานีไฟฟ้าย่อยที่ทำงานกับผู้รับเหมา EPC ในมณฑลเจียงซู ประเทศจีน ติดต่อ Bepto หลังจากที่แผงสวิตช์เกียร์ SIS 35 kV เกิดรอยติดตามที่มองเห็นได้บนพื้นผิวของโมดูลบัสบาร์ที่ห่อหุ้มภายใน 8 เดือนหลังจากการเดินเครื่อง.การตรวจสอบหลังการเสียหายพบช่องว่างความต่อเนื่องของแผ่นกรองขนาด 15 มม. ที่รอยต่อระหว่างส่วนบัสบาร์ที่ถูกห่อหุ้มสองส่วน — ช่องว่างนี้เกิดขึ้นระหว่างการติดตั้งเมื่อเทปเชื่อมต่อแผ่นกรองที่รอยต่อโมดูลถูกละเลยโดยทีมติดตั้งช่องทางการติดตามได้เคลื่อนที่ไป 35 มม. จากขอบช่องว่างไปยังจุดสิ้นสุดของสายเคเบิล ทีมเทคนิคของ Bepto ได้ระบุขั้นตอนการเชื่อมต่อความต่อเนื่องของหน้าจอที่ถูกต้องและจัดหาเทปกาวเชื่อมต่อและกาวนำไฟฟ้าสำหรับการซ่อมแซม การติดตั้งที่ซ่อมแซมแล้วได้ทำงานโดยไม่มีปัญหาเกิดขึ้นอีกเป็นเวลา 30 เดือน.

ความเข้าใจผิดที่ 4 — “การป้องกันพื้นผิวช่วยขจัดความจำเป็นในการทดสอบการคายประจุบางส่วน”

ข้อกำหนดการจัดซื้อจัดจ้างสำหรับอุปกรณ์สวิตช์เกียร์ SIS บางรายการละเว้นการทดสอบการเดินเครื่องระบบตรวจจับการปลดประจุบางส่วน โดยอ้างว่าระบบป้องกันพื้นผิว “ป้องกันการปลดประจุ” — ซึ่งเป็นการผสมผสานหน้าที่ของการป้องกันพื้นผิว (ควบคุมการกระจายสนามภายนอก) กับหน้าที่ของฉนวนหลัก (ป้องกันการปลดประจุภายในเรซินอีพ็อกซี่).

ผลลัพธ์: การป้องกันพื้นผิวควบคุมสนามไฟฟ้าที่บริเวณรอยต่อระหว่างอีพ็อกซี่กับอากาศ — ไม่สามารถป้องกันการเกิดการคายประจุบางส่วนภายในช่องว่าง การแยกชั้น หรือสิ่งเจือปนภายในอีพ็อกซี่ที่หล่อได้การเกิดการลัดวงจรภายใน (PD) ในสวิตช์เกียร์ SIS ไม่สามารถตรวจพบได้โดยการตรวจสอบด้วยสายตาและไม่ได้รับการป้องกันจากความสมบูรณ์ของการป้องกันผิว — จำเป็นต้องใช้การวัดการลัดวงจรบางส่วนตามมาตรฐาน IEC 60270 ที่ 1.5× U0 เพื่อตรวจจับ การละเว้นการทดสอบการเดินเครื่อง PD โดยอาศัยการมีอยู่ของการป้องกันผิวจะทำให้ข้อบกพร่องในการหล่อภายในไม่ได้รับการตรวจพบ.

ความเข้าใจผิดที่ 5 — “ระบบป้องกันพื้นผิวของ SIS Switchgear ทั้งหมดมีความเท่าเทียมกัน”

วิศวกรที่เลือกผลิตภัณฑ์สวิตช์เกียร์ SIS จากผู้ผลิตต่าง ๆ บางครั้งอาจมองว่าการป้องกันผิวเป็นคุณสมบัติมาตรฐาน — โดยสมมติว่าผลิตภัณฑ์ใด ๆ ที่มีป้ายกำกับว่า “SIS” พร้อม “การป้องกันผิว” จะให้การควบคุมสนามไฟฟ้าและความปลอดภัยจากการสัมผัสที่เทียบเท่ากัน.

ผลลัพธ์: การออกแบบระบบป้องกันผิว, ข้อกำหนดวัสดุ, และการตรวจสอบการทดสอบประเภท IEC มีความแตกต่างกันอย่างมากระหว่างผู้ผลิต — การเคลือบผิวแบบกึ่งตัวนำที่มีค่าความต้านทานผิว 10⁷ Ω/ตารางเมตร (ขีดจำกัดบนของช่วงที่ยอมรับได้) ให้การควบคุมสนามไฟฟ้าได้น้อยกว่าการเคลือบผิวที่ 10³ Ω/ตารางเมตรอย่างมาก และการติดตั้งหน้าจอโลหะที่มีการเชื่อมต่อไม่ต่อเนื่องที่จุดเชื่อมต่อของโมดูลให้การป้องกันน้อยกว่าหน้าจอที่มีการเชื่อมต่ออย่างต่อเนื่องอย่างมากหากไม่กำหนดให้ผู้ผลิตจัดเตรียมรายงานการทดสอบประเภท IEC 62271-200 ซึ่งรวมถึงการวัดแรงดันผิวหน้าโดยมีระบบป้องกันติดตั้งอยู่ด้วย ข้อกำหนดนี้ไม่สามารถยืนยันได้ว่าผลิตภัณฑ์ดังกล่าวเป็นไปตามข้อกำหนดด้านแรงดันสัมผัสของ IEC 61140.

วิธีการระบุข้อกำหนดการป้องกันพื้นผิวอย่างถูกต้องในตู้สวิตช์ SIS สำหรับโครงการสถานีไฟฟ้าย่อยแรงสูง

ขั้นตอนที่ 1: กำหนดข้อกำหนดทางไฟฟ้าและความปลอดภัย

กำหนดพารามิเตอร์ของข้อกำหนดการป้องกันพื้นผิวจากข้อกำหนดทางไฟฟ้าและความปลอดภัยของโครงการ:

• แรงดันไฟฟ้าของระบบ: กำหนดประเภทการป้องกันขั้นต่ำ — การเคลือบสารกึ่งตัวนำที่ยอมรับได้ที่ 12–24 kV; จำเป็นต้องใช้แผ่นโลหะที่ 40.5 kV
• ขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าสัมผัส: ระบุการปฏิบัติตามมาตรฐาน IEC 61140 — ค่าสูงสุด 50 V AC บนพื้นผิวภายนอกที่สามารถเข้าถึงได้ที่แรงดันไฟฟ้าใช้งานที่กำหนด
• ความถี่ในการเข้าถึงของบุคลากร: การเข้าถึงบุคลากรที่มีความถี่สูง (เส้นทางตรวจสอบรายวันที่อยู่ติดกับโมดูล SIS ที่ทำงานอยู่) จำเป็นต้องมีการป้องกันด้วยแผ่นโลหะสำหรับทุกระดับแรงดันไฟฟ้า — การเชื่อมต่อลงดินที่มีค่าความต้านทานต่ำจะให้ความปลอดภัยมากกว่าการเคลือบผิวแบบกึ่งตัวนำ

ขั้นตอนที่ 2: พิจารณาสภาพแวดล้อมของสถานีย่อย

• สถานีไฟฟ้าย่อยควบคุมสภาพอากาศภายในอาคาร: การเคลือบสารกึ่งตัวนำเพื่อป้องกันไฟฟ้าสถิตที่ยอมรับได้ — อุณหภูมิและความชื้นที่คงที่ช่วยป้องกันการเสื่อมสภาพของสารเคลือบ
• สถานีย่อยกลางแจ้งหรือสภาพแวดล้อมที่ไม่สามารถควบคุมได้: ระบุการป้องกันด้วยแผ่นกรองโลหะ — รังสี UV, การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ, และความชื้นทำให้การเคลือบสารกึ่งตัวนำเสื่อมสภาพเร็วกว่าแผ่นกรองโลหะ
• สถานีไฟฟ้าย่อยที่มีมลพิษสูง (SPS Class III/IV): หน้าจอโลหะพร้อมข้อต่อโมดูลที่ปิดผนึก — ป้องกันมลพิษการนำไฟฟ้าจากการเชื่อมต่อช่องว่างของหน้าจอที่จุดเชื่อมต่อโมดูล

ขั้นตอนที่ 3: การจับคู่มาตรฐานและการรับรอง

กำหนดให้มีการตรวจสอบดังต่อไปนี้สำหรับผลิตภัณฑ์เกียร์สวิตช์ SIS ทุกชิ้นที่ส่งมาเพื่อประเมิน:

ข้อกำหนดการรับรอง	ข้อกำหนดเฉพาะ	เอกสารยืนยัน
การทดสอบประเภท IEC 62271-200	การทดสอบประเภทเต็มรูปแบบ รวมถึงการวัดแรงดันไฟฟ้าบนผิว	รายงานการทดสอบต้นฉบับ — ไม่ใช่ใบรับรองสรุป
การปฏิบัติตามมาตรฐานแรงดันไฟฟ้าสัมผัสของ IEC 61140	แรงดันผิว ≤ 50 โวลต์ AC ที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด	ข้อมูลการวัดในรายงานการทดสอบประเภท
ค่าความต้านทานของสารเคลือบชนิดกึ่งตัวนำ	10³–10⁶ โอห์มต่อตาราง	ใบรับรองการทดสอบวัสดุจากผู้ผลิต
ความต่อเนื่องของหน้าจอโลหะ	ไม่มีการหยุดชะงักที่จุดเชื่อมต่อของโมดูล	บันทึกการตรวจสอบโรงงาน
การทดสอบการปลดปล่อยบางส่วน	< 10 pC ที่ 1.5× U0	รายงานการทดสอบ IEC 60270

สถานการณ์การใช้งานย่อย

• สถานีไฟฟ้าย่อยสำหรับการกระจายไฟฟ้าในเขตเมือง: หน้าจอโลหะ SIS — ความถี่การเข้าถึงของบุคลากรสูง; พื้นที่ติดตั้งกะทัดรัดเป็นสิ่งสำคัญ; ความปลอดภัยจากการสัมผัสเป็นสิ่งที่ไม่สามารถต่อรองได้ในการติดตั้งที่ใกล้กับสาธารณะ
• สถานีไฟฟ้าย่อยของโรงงานอุตสาหกรรม: สารเคลือบกึ่งตัวนำ SIS ที่แรงดัน 12–24 กิโลโวลต์ — การเข้าถึงควบคุม; สภาพแวดล้อมภายในอาคารที่เสถียร; คุ้มค่าสำหรับจำนวนแผงขนาดใหญ่
• สถานีไฟฟ้าย่อยสำหรับรับพลังงานหมุนเวียน: หน้าจอโลหะ SIS ที่ 35 kV — ติดตั้งภายนอกหรือกึ่งกลางแจ้ง; ช่วงเวลาการบำรุงรักษาที่ยาวนาน; ความทนทานของหน้าจอมากกว่าอายุการใช้งานของสินทรัพย์ 25 ปี
• สถานีย่อยระดับความสูง (> 1,000 เมตร): หน้าจอโลหะ SIS — ความหนาแน่นของอากาศที่ลดลงเพิ่มความเสี่ยงของ PD ที่พื้นผิวในบริเวณที่ไม่ต่อเนื่องของการเคลือบ; หน้าจอโลหะช่วยกำจัดการเริ่มต้นของ PD ที่ช่องว่างอากาศบนพื้นผิว

ข้อผิดพลาดในการติดตั้งและการบำรุงรักษาใดที่ส่งผลต่อความสมบูรณ์ของการป้องกันพื้นผิวในระหว่างการใช้งาน?

ขั้นตอนการติดตั้งและการบำรุงรักษา

1. การตรวจสอบความสมบูรณ์ของฉนวนกันรบกวนก่อนการติดตั้ง: ตรวจสอบพื้นผิวของโมดูลที่หุ้มทั้งหมดเพื่อหาความเสียหายของสารเคลือบหรือความไม่ต่อเนื่องของหน้าจอ ก่อนการติดตั้ง — ปฏิเสธโมดูลที่มีรอยสึกของสารเคลือบที่มองเห็นได้ > 25 มม.² หรือช่องว่างของหน้าจอ > 5 มม.; บันทึกผลการตรวจสอบด้วยภาพถ่าย
2. การยึดติดหน้าจอที่รอยต่อโมดูล: ติดตั้งเทปเชื่อมต่อแบบนำไฟฟ้าตามที่ผู้ผลิตกำหนดไว้ที่ทุกจุดเชื่อมต่อระหว่างโมดูลกับโมดูล — ตรวจสอบให้เทปซ้อนทับกันอย่างน้อย 50 มิลลิเมตรที่แต่ละด้านของจุดเชื่อมต่อ; วัดความต้านทานของจุดเชื่อมต่อให้ต่ำกว่า 1 โอห์ม (Ω) โดยใช้โอห์มมิเตอร์ที่มีความถูกต้องและได้รับการปรับเทียบแล้ว ก่อนการประกอบแผง
3. การตรวจสอบการเชื่อมต่อกับพื้นดิน: ยืนยันว่าการเชื่อมต่อสายดินของแผ่นป้องกันพื้นผิวกับแท่งสายดินของสวิตช์เกียร์ได้ทำด้วยตัวนำตามที่ผู้ผลิตกำหนดและขันให้แน่นตามค่าที่กำหนดไว้ — วัดความต้านทานการเชื่อมต่อสายดิน < 0.5 Ω; บันทึกในบันทึกการทดสอบระบบหลังการติดตั้ง
4. การวัดแรงดันไฟฟ้าสัมผัสในระหว่างการทดสอบระบบ: วัดแรงดันไฟฟ้าผิวบนพื้นผิวของโมดูลที่หุ้มฉนวนทุกจุดที่สามารถเข้าถึงได้ ด้วยโวลต์มิเตอร์ที่มีอิมพีแดนซ์สูงที่แรงดันใช้งานที่กำหนด — ยืนยันว่า < 50 V AC บนทุกพื้นผิว; หากพื้นผิวใดมีค่าเกิน 50 V AC ต้องตรวจสอบความต่อเนื่องของแผ่นป้องกันและจุดต่อสายดินโดยทันที ก่อนอนุญาตให้บุคลากรเข้าใกล้หรือปฏิบัติงาน

ข้อผิดพลาดทั่วไปที่ควรหลีกเลี่ยง

• ข้อผิดพลาด 1 — การซ่อมแซมสารเคลือบเซมิคอนดักเตอร์ที่เสียหายด้วยสีที่ไม่เป็นตัวนำไฟฟ้าหรืออีพ็อกซี่ฟิลเลอร์: วัสดุซ่อมแซมใดๆ ที่ใช้กับบริเวณที่เคลือบเสียหายจะต้องมีความต้านทานผิวอยู่ในช่วงข้อกำหนด 10³–10⁶ Ω/ตาราง — ใช้เฉพาะสารประกอบซ่อมแซมที่มีคุณสมบัติเป็นสื่อนำไฟฟ้าที่ผู้ผลิตจัดหาให้เท่านั้น การซ่อมแซมที่ไม่เป็นสื่อนำไฟฟ้าจะสร้างแผ่นปะที่ไม่มีการป้องกันซึ่งทำให้เกิด PD
• ข้อผิดพลาด 2 — การละเว้นการใช้เทปเชื่อมต่อหน้าจอที่รอยต่อของโมดูลระหว่างการติดตั้ง: เทปเชื่อมต่อรอยต่อโมดูลไม่ใช่ฮาร์ดแวร์เสริม — แต่เป็นองค์ประกอบความต่อเนื่องที่ป้องกันการเกิดความล้มเหลวของหน้าจอ PD; การละเว้นการใช้เทปนี้ถือเป็นข้อผิดพลาดในการติดตั้งที่พบบ่อยที่สุด ซึ่งนำไปสู่ความล้มเหลวของการติดตามพื้นผิวในอุปกรณ์สวิตช์ SIS ในช่วงอายุการใช้งานแรกเริ่ม
• ข้อผิดพลาด 3 — การวัดแรงดันไฟฟ้าสัมผัสด้วยมัลติมิเตอร์มาตรฐาน: มัลติมิเตอร์มาตรฐานมีอิมพีแดนซ์อินพุต 10 MΩ ซึ่งไม่เพียงพอที่จะวัดแรงดันผิวที่เชื่อมต่อแบบคาปาซิทีฟบนฉนวนเคลือบป้องกันได้อย่างแม่นยำ; ควรใช้โวลต์มิเตอร์อิเล็กโทรสแตติกที่มีอิมพีแดนซ์สูง (> 1 GΩ อิมพีแดนซ์อินพุต) สำหรับการวัดแรงดันสัมผัสบนโมดูลที่มีฉนวนเคลือบป้องกัน

กรณีลูกค้าที่สอง: ผู้จัดการฝ่ายจัดซื้อที่ทำงานกับผู้ดำเนินการระบบโครงข่ายไฟฟ้าภูมิภาคในมณฑลซานตง ประเทศจีน ได้ติดต่อ Bepto เพื่อประเมินข้อเสนอของสวิตช์เกียร์ SIS สองรายการที่แข่งขันกันสำหรับการอัพเกรดสถานีย่อยจ่ายไฟฟ้าในเมืองขนาด 10 kV — ทั้งสองผลิตภัณฑ์ถูกระบุว่าเป็น “SIS ที่มีการป้องกันพื้นผิว” ในเอกสารการตลาดของผู้ผลิตการประเมินของ Bepto ได้ร้องขอรายงานการทดสอบตามมาตรฐาน IEC 62271-200 สำหรับทั้งสองผลิตภัณฑ์ และพบว่า รายงานของผู้ผลิตหนึ่งรายมีข้อมูลการวัดแรงดันผิวหน้าที่ยืนยันว่ามีค่า 38 V AC ที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด — ซึ่งสอดคล้องกับมาตรฐาน IEC 61140รายงานของผู้ผลิตที่สองไม่มีข้อมูลการวัดแรงดันผิว — การทดสอบประเภทได้ดำเนินการโดยไม่มีการเชื่อมต่อสายดินของตัวป้องกันผิว ทำให้ประสิทธิภาพความปลอดภัยในการสัมผัสไม่สามารถตรวจสอบได้ Bepto แนะนำให้ใช้ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการรับรอง; ผู้ดำเนินการกริดได้ยอมรับข้อกำหนดการวัดแรงดันผิวตามมาตรฐาน IEC 61140 เป็นข้อกำหนดการจัดซื้อที่บังคับใช้สำหรับการซื้อสวิตช์เกียร์ SIS ในอนาคตทั้งหมด.

สรุป

เทคโนโลยีการป้องกันผิวในอุปกรณ์สวิตช์เกียร์ SIS ไม่ใช่การเคลือบแบบพาสซีฟ — แต่เป็นระบบควบคุมสนามไฟฟ้าแบบแอคทีฟ ซึ่งความสมบูรณ์ ความต่อเนื่อง และการเชื่อมต่อลงดินที่ถูกต้องของระบบนี้ เป็นตัวกำหนดทั้งความน่าเชื่อถือทางไดอิเล็กทริกของฉนวนแข็งและความปลอดภัยจากการสัมผัสของอุปกรณ์สวิตช์เกียร์สำหรับทุกคนที่ปฏิบัติงานในสถานีย่อยความเข้าใจผิดทั้งห้าประการที่ได้รับการแก้ไขในคู่มือนี้ — การมองว่าการป้องกันเป็นเพียงเรื่องความสวยงาม, การละเว้นการต่อสายดินในคลาสแรงดันไฟฟ้าต่ำ, การยอมรับการขาดความต่อเนื่องของแผ่นกั้น, การทดแทนการทดสอบ PD ด้วยการป้องกัน, และการสันนิษฐานว่าระบบป้องกัน SIS ทั้งหมดมีความเท่าเทียมกัน — ล้วนก่อให้เกิดความล้มเหลวเฉพาะที่สามารถป้องกันได้ ซึ่งการระบุข้อกำหนดที่ถูกต้องและการติดตั้งที่มีวินัยสามารถกำจัดได้. กำหนดให้ต้องมีรายงานการทดสอบประเภท IEC 62271-200 พร้อมข้อมูลการวัดแรงดันผิวที่ยืนยันการปฏิบัติตามมาตรฐาน IEC 61140 ระบุให้มีการป้องกันด้วยแผ่นโลหะสำหรับแรงดัน 40.5 kV และแอปพลิเคชันที่มีความถี่การเข้าถึงสูง กำหนดให้มีการติดตั้งเทปเชื่อมต่อสายดินที่รอยต่อของโมดูลทุกจุด ตรวจสอบความต้านทานการเชื่อมต่อสายดินในระหว่างการทดสอบระบบและวัดแรงดันไฟฟ้าสัมผัสบนทุกพื้นผิวที่สามารถเข้าถึงได้ก่อนอนุญาตให้บุคลากรเข้าไป — เนื่องจากระบบป้องกันไฟฟ้าสถิตบนผิวที่ระบุไว้อย่างถูกต้อง ติดตั้งอย่างสมบูรณ์ และได้รับการตรวจสอบในระหว่างการทดสอบระบบ คือระบบที่มอบความปลอดภัยของสถานีย่อยไฟฟ้าแรงสูงตามที่ระบบสวิตช์เกียร์ SIS ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้บริการ.

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการป้องกันพื้นผิวของ SIS Switchgear

1. เข้าใจคุณสมบัติทางไดอิเล็กทริกและคุณสมบัติทางกลของเรซินหล่อที่ใช้ในโมดูล SIS. ↩

2. เรียนรู้วิธีที่แผ่นป้องกันกราวด์ควบคุมการรวมตัวของแรงดันไฟฟ้าที่บริเวณขอบเขตของฉนวน. ↩

3. สำรวจข้อกำหนดเกี่ยวกับความต้านทานไฟฟ้าสำหรับการควบคุมภาคสนามที่มีประสิทธิภาพในงานระบบแรงดันปานกลาง. ↩

4. เข้าถึงมาตรฐานความปลอดภัยสากลสำหรับการป้องกันไฟฟ้าช็อตในงานติดตั้งไฟฟ้า. ↩

5. ศึกษาวิจัยระดับแรงดันไฟฟ้าที่การแตกตัวทางไฟฟ้าเฉพาะจุดเริ่มต้นขึ้นในสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซ. ↩