การทดสอบ Circuit Breaker

นวัตกรรมวิธีการทดสอบที่เรียกว่า DualGround ที่มีประสิทธิภาพ ให้ความถูกต้อง และปลอดภัยต่อผู้ใช้งาน สำหรับการทดสอบอุปกรณ์ Circuit Breaker เมื่อเปรียบเทียบกับ
วิธีการทดสอบแบบดั้งเดิมที่ใช้กันโดยทั่วไป อย่างน้อยผู้ปฏิบัติงานจะต้องทำการต่อ terminal ด้านใดด้านหนึ่งซึ่งอาจเป็น incoming หรือ outgoing ของ Circuit Breaker เพื่อให้ลงกราวด์ 

จากนั้นปล่อยด้านที่เหลือไว้เพื่อใช้เป็นจุดต่อสายทดสอบให้เครื่อง Circuit Breaker  Analyzer ได้จับสัญญาณการเปลี่ยนแปลงสถานะการเปิดวงจร หรือ ปิดวงจร

หน้าสัมผัสหลักของ Circuit Breaker ที่อยู่ภายใต้การทดสอบและด้วยวิธีดั้งเดิมนี้จะทำให้สายทดสอบและเครื่อง Circuit Breaker Analyzer กลายเป็นส่วนหนึ่งของทางเดินกระแสไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้นโดยการเหนี่ยวนำจากสายส่ งแรงสูงที่อยู่ใกล้เคียงในขณะทำการทดสอบได้ ดังรูปที่ 1

รูปที่ 1

ด้วยเทคนิค DualGround ของ Megger จะทำให้ผู้ใช้งานสามารถทำการทดสอบการจับเวลาการทำงานของ Circuit Breaker ได้อย่างปลอดภัย และ ได้ผลการทดสอบที่เชื่อถือได้ แม้การทดสอบจะดำเนินภายใต้สภาวะที่ terminal ทั้งด้าน incoming และ outgoing ของ Circuit Breaker ถูกต่อลงกราวด์ และด้วยเทคนิค DualGround นี้เองจึงทำให้การดำเนินการทดสอบดังกล่าวเป็นไปได้อย่างรวดเร็ว และ ง่ายในทางปฏิบัติ

นอกจากนั้น เทคนิค DualGround ยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับการทดสอบ Circuit Breaker ที่อยู่ในรูปแบบโครงสร้างของ Gas Insulated Switchgear (GIS) หรือ Generator
Circuit breakers (GCB) ซึ่งหากทดสอบด้วยวิธีแบบปกติทั่วไป ดังรูปที่ 1

ผู้ปฏิบัติงานจะต้องทำการปลดสายตัวนำที่ทำหน้าที่เชื่อมต่อระหว่างโครงโลหะที่มีวัส
ดุฉนวนกั้นของ GIS ดังตัวอย่างใน รูปที่ 2 ออก ซึงทำให้เกิดความยุ่งยากและลำบากในการดำเนินการ

การประยุกต์ใช้

การจับเวลาการทำงานของ Circuit Breaker ภายใต้สภาวะการต่อลงกราวด์ทั้งสองด้าน ของ Circuit Breaker นั้น สำหรับผลิตภัณฑ์เครื่องทดสอบของ Megger จะใช้ เครื่อง Circuit Breaker Analyzer รุ่น TM1700 หรือ TM1800 ร่วมกับ DCM module ( Dynamic Capacitive Measurement ) ซึ่งเป็นลิขสิทธิ์เฉพาะของ Megger ดังรูปที่ 3

สำหรับการนำวิธีการด้วยเทคนิค DualGround ของ Megger ในรูปที่ 3 มาประยุกต์ใช้กับ
Gas Insulated Switchgear (GIS) ที่ตัวนำทางเดินกระแสไฟฟ้าของ Circuit Breakers(CB)
จะถูกต่อลงกราวด์ทั้งสองด้าน โดยใช้ส่วนที่เรียกกว่า ground/earth switches ดังตัวอย่างในรูปที่ 4

เพื่อให้สามารถจับเวลาในการทำงานของ Circuit Breaker ในระบบ GIS ได้นั้น ผู้ปฏิบัติงานจำเป็นต้องใช้ อุปกรณ์พิเศษเพิ่มเติมของ Megger ที่ชื่อว่า Ferrite kit (XB-40090) นำไปคล้องรอบตัวนำที่เชื่อมต่อระหว่างโครงโลหะ ดังรูปที่ 5

คุณสมบัติอย่างหนึ่งของ อุปกรณ์ ferrite นี้คือทำหน้าที่เพิ่มอิมพีแดนซ์ ให้กับสายหรือวัสดุตัวนำที่ Ferrite นั้นคล้องอยู่ดังตัวอย่างในรูปที่ 5 และ เนื่องจาก DCM technology  ( Dynamic Capacitive Measurement ) ของ Megger นั้นใช้สัญญาณกระแสทางไฟฟ้าที่มีความถี่สูง ( high frequency AC current ) เป็นกระแสทดสอบ

เราจึงสามารถใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติดังกล่าวในการเพิ่มค่าอิมพีแอนซ์ของ Ground Loop ดังตัวอย่างในรูปที่ 6. ซึ่งจะแสดง Loop ของ Ground ด้วยเส้นสีแดง อุปกรณ์ Ferrite Kit มีความจำเป็นต้องใช้เมื่อ ค่าอิมพีแดนซ์ ของ Loop Ground ดังกล่าว
ต่ำกว่า Circuit Breaker Loop ซึ่งแสดงแทนด้วยเส้นสีเขียว ในรูปที่ 6

แต่ในกรณีของ Air Insulated Switchgear (AIS) นั้น ไม่มีความจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ Ferrite Kit เนื่องจาก Ground Loop มีความยาวกว่า Circuit Breaker Loop ดังตัวอย่างที่แสดงใน รูปที่ 7

ถึงแม้กรณีของ GIS Circuit Breaker ตามตัวอย่างในรูปที่ 6 ปกติแล้วระยะหรือความยาวของ Ground Loop ใกล้เคียงกับ Circuit Breaker Loop จึงมีความจำเป็นในการใช้อุปกรณ์ Ferrite Kit เพื่อใช้เพิ่มค่าอิมพีแดนซ์ ของ Ground Loop

ข้อกำหนดเบื่องต้นของ Breaker

ในโครงสร้างของ GIS อย่างน้อยต้องมี ground switch หนึ่งชุดที่มีฉนวนทางไฟฟ้า(insulation) เป็นส่วนประกอบที่ทำหน้าที่แยก Ground Switch ออกจากโครงสร้างหลักของ GIS ดังตัวอย่างในรูปที่ 8. และ Ground Switch ในส่วนนี้จะสัมผัสกับส่วนที่เป็นตัวนำทางเดินของไฟฟ้าก็ต่อเมื่อ Ground Switch อยู่ในสถานะ Close เท่านั้น

ดังนั้นเพื่อต้องการให้ชิ้นส่วนดังกล่าวเชื่อมต่อกับโครงโลหะภายนอกและต่อเชื่อมถึงก
ราวด์ระบบ จึงจำเป็นที่จะต้องมี สายหรือวัสดุตัวนำทางไฟฟ้าเชื่อมต่ออีกที่ ซึ่งอาจเรียกว่า detachable jumper หรือ shunt ก็หมายถึงตัววัสดุนำไฟฟ้าที่นำมาใช้ต่อเชื่อมแบบที่สามารถถอดออกได้

เราสามารถใช้ประโยชน์ของ Detachable jumper หรือ shunt เหล่านี้ ร่วมกับเทคนิคการวัด
DCM ของ Megger เพื่อทดสอบ operating time ของ GIS ได้ แต่รูปร่างและลักษณะของ
jumper หรือ shunt เหล่านี้ก็มักมีรูปร่างลักษณะที่แตกต่างกันไปโดยขึ้นอยู่กับการ ออกแบบของแต่ละผู้ผลิต แต่สิ่งที่สำคัญคือ Detachable jumper หรือ shunt เหล่านี้ ต้องมีความเหมาะสมที่จะนำ Ferrite ไปคล้องเพื่อติดตั้งด้วย

แต่ในกรณีที่รูปร่างลักษณะ หรือขนาดของ Jumper หรือ Shunt ไม่เหมาะสมที่จะทำการติดตั้ง Ferrite ผู้ใช้งานก็สามารถเปลี่ยน Jumper หรือ Shunt เหล่านั้นด้วย flexible cable ที่รูปร่างลักษณะเหมาะสำหรับติดตั้งอุปกรณ์ Ferrite ดังกล่าวได้เช่นกัน

ตัวอย่างการติดตั้งอุปกรณ์ Ferrite

ตัวอย่างที่ 1 ติดตั้งกับ Siemens 8DN8 breaker

GIS Breaker รุ่น 8DN8 นี้ อาจเป็นรุ่นหนึ่งที่ง่ายต่อการติดตั้งอุปกรณ์ Ferrite ซึ่งผู้ปฏิบัติงานสามารถมองเห็น Grounding Bar ได้อย่างชัดเจน และ สามารถเข้าถึงได้โดยไม่ยากลำบาก

ในตัวอย่างนี้ จะใช้ Ferrite รูปตัว C และ รูปตัว I ดังตัวอย่างในรูปที่ 9 จำนวน 4 ชุด
ติดตั้งโดยคล้องรอบแท่ง Grounding Bar ที่เชื่อมต่อระหว่างแต่ละเฟส ดังตัวอย่างในรูปที่
10 ซึ่งในตำแหน่งที่ติดตั้งมีพื้นที่เพียงพอ

จากนั้นก็ใช้สายทดสอบที่ต่อจาก DCM Module คีบที่สายทดสอบด้านหนึ่งที่ขั้ว Terminal ดังรูป และ ปลายสายทดสอบของ DCM อีกด้านที่เหลือ นำไปคีบที่โครงโลหะของ GIS ในตำแหน่งที่ไม่มีสีเคลือบ จากนั้นติดตั้งสายทดสอบจนครบ 3 เฟส

ตัวอย่างการทดสอบ และ ผลการทดสอบที่ได้

สถานที่ : GIS ภายในสถานีไฟฟ้าต้นทางธนบุรีใต้
ยี่ห้อ     : SPRECHER ENERGIE
รุ่น         :  BHG 112
ประเทศผู้ผลิต : Switzerland

ผลการทดสอบ : Closing Time

ผลการทดสอบ : Opening Time ( Trip Time )

การทดสอบ Circuit Breaker

ผลการทดสอบ : Close – Opening Time

ผลการทดสอบ : Open – Closing Time

ผลการทดสอบ : Open – Close - Opening Time

ข้อสรุป

จะเห็นได้ว่าการทดสอบ การวัดค่า Operating Timing ของ Circuit Breaker ที่อยู่ในสถานีไฟฟ้าแบบ AIS, GIS หรือ GCB ด้วยเทคนิคการวัดแบบ DualGround และใช้อุปกรณ์พิเศษ ที่ชื่อว่า Ferrite kit นั้น สามารถทำให้การวัดทำได้อย่างรวดเร็ว ปลอดภัย และ ได้ผลการทดสอบที่มีความแม่นยำ

สิ่งเหล่านี้จะทำให้ลดข้อผิดพลาดที่เกิดจากผู้ทดสอบ(Human Error) อุปกรณ์ GIS ไม่เกิดความเสียหายเนื่องจากการปลดจุดต่อในการวัด GIS อีกทั้งสามารถกำหนดเวลาที่ใช้ในการทดสอบได้ ทำให้สามารถนำอุปกรณ์กลับเข้าใช้งานได้อย่างรวดเร็ว การควบคุมระบบการจ่ายกำลังไฟฟ้าเกิดความมั่นคง

ซึ่งทั้งหมดนี้เป็นสิ่งที่ ผลิตภัณฑ์ Megger ได้พัฒนาเครื่องมือทดสอบอย่างต่อเนื่องเพื่อให้เกิด ความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ ความรวดเร็ว เพื่อสร้างความมั่นคงในระบบส่งกำลังไฟฟ้า

ข้อมูลและเอกสารอ้างอิง

1. Megger Application Note : Timing measurements on GIS
2. Megger Ferrite kit Accessory for timing of GIS circuit breakers using TM1800 with DualGround™
3. Megger TM1700 & TM1800 series Circuit Breaker Analyzer user’s guide
4. Megger Circuit Breaker Testing Guide.
5. ผลการทดสอบ GIS ภายในสถานีไฟฟ้าต้นทางธนบุรีใต้ วันที่ 21/09/2563