การวัดดิสชาร์จบางส่วน...

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