เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า

อะไรคือทรานส์ฟอร์มเมอร์กระแสไฟฟ้า?

หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าคือหม้อแปลงชนิดหนึ่งที่สร้างกระแสไฟฟ้าขั้นทุติยภูมิซึ่งสัมพันธ์โดยตรงกับกระแสไฟฟ้าขั้นปฐมภูมิที่มีค่าสูงซึ่งไหลผ่านวงจรขั้นปฐมภูมิ โดยทั่วไปกระแสขั้นทุติยภูมิจะมีค่า 1 แอมแปร์ หรือ 5 แอมแปร์ ผลลัพธ์ขั้นทุติยภูมิจะจ่ายให้กับอุปกรณ์วัดค่าและรีเลย์ป้องกัน โดยไม่ทำให้อุปกรณ์เหล่านั้นสัมผัสกับแรงดันไฟฟ้าเต็มรูปแบบของวงจรขั้นปฐมภูมิ ดังนั้นหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าจึงเป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่สำคัญทั้งในด้านความปลอดภัยและการวัดค่าในระบบจ่ายไฟฟ้าแรงต่ำ

หม้อแปลงกระแสไฟฟ้ารุ่น BH-0.66 ในหมวดหมู่นี้มีค่าแรงดันกำหนดไว้ที่ 0.66 กิโลโวลต์ และมีช่วงกระแสขั้นปฐมภูมิตั้งแต่ 5 แอมแปร์ ถึง 5,000 แอมแปร์ มีให้เลือกทั้งแบบแท่ง (bar-type) และแบบหน้าต่าง (window-type) ซึ่งสอดคล้องตามมาตรฐานสากล IEC 61869-2 ซึ่งเป็นมาตรฐานหลักที่กำกับข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้า แบบแท่งใช้ตัวนำบัสบาร์ขั้นปฐมภูมิโดยตรง ในขณะที่แบบหน้าต่างจำเป็นต้องให้ตัวนำขั้นปฐมภูมิผ่านช่องเปิดของตัวหม้อแปลง

ข้อมูลจำเพาะสำคัญของผลิตภัณฑ์

• ความดันเฉพาะ: 0.66 กิโลโวลต์ — เหมาะสำหรับแผงกระจายแรงดันต่ำแบบมาตรฐานและแผงสวิตช์บอร์ด ซึ่งต้องใช้หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าที่มีค่าแรงดันน้อยกว่า 1 กิโลโวลต์
• ช่วงกระแสหลัก: 5 แอมแปร์ ถึง 5000 แอมแปร์ ครอบคลุมการวัดกระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้โหลด (feeder metering) ไปจนถึงการใช้งานกับบัสบาร์ขนาดใหญ่
• กระแสขั้นทุติยภูมิ: เอาต์พุตมาตรฐาน 5 แอมแปร์ เข้ากันได้กับเครื่องมือวัดแบบดั้งเดิมและวงจรรีเลย์ป้องกัน
• ระดับความแม่นยำในการวัด: 0.2S และ 0.5S สำหรับการวัดเพื่อการเรียกเก็บค่าไฟฟ้า; 0.5 และ 1.0 สำหรับการวัดพลังงานทั่วไป
• ระดับความแม่นยำในการป้องกัน: 5P10 และ 10P10 สำหรับการใช้งานรีเลย์ป้องกันที่ต้องการการแสดงค่ากระแสลัดวงจรอย่างแม่นยำ
• ประเภทการติดตั้ง: แบบแท่ง (bar type) และแบบหน้าต่าง (window type) เหมาะกับรูปแบบบัสบาร์และโครงสร้างแผงที่แตกต่างกัน
• มาตรฐานการปฏิบัติตาม: IEC 61869-2 ซึ่งเทียบเท่ากับ GB 20840.2 ตามมาตรฐานแห่งชาติของจีน

การเข้าใจความแตกต่างของระดับความแม่นยำมีความสำคัญต่อการระบุคุณลักษณะของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าอย่างถูกต้อง ระดับ 0.2S และ 0.5S รักษาความแม่นยำไว้ได้แม้ที่สัดส่วนกระแสไฟฟ้าต่ำ — ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในกรณีที่รูปแบบการใช้โหลดเปลี่ยนแปลงมากในแต่ละวัน ส่วนระดับ 5P10 และ 10P10 นั้นกำหนดความผิดพลาดรวมที่ปัจจัยจำกัดความแม่นยำ ซึ่งควบคุมพฤติกรรมของอุปกรณ์ในช่วงเหตุการณ์ขัดข้อง การเลือกอุปกรณ์ระดับวัดไปใช้งานกับรีเลย์ป้องกัน — หรือทำกลับกัน — ถือเป็นความไม่สอดคล้องกันของการระบุคุณลักษณะ ซึ่งมักจะปรากฏให้เห็นเฉพาะเมื่อเริ่มใช้งานจริง หรือหลังจากเกิดเหตุการณ์รีเลย์ทำงานผิดพลาด

การใช้งานทั่วไป

หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าแรงต่ำที่ออกแบบให้ใช้งานได้สูงสุดที่ 0.66 กิโลโวลต์ ติดตั้งใช้งานในสภาพแวดล้อมระบบจ่ายไฟฟ้าหลากหลายประเภท

• แผงจ่ายไฟฟ้าแรงต่ำและแผงสวิตช์บอร์ด — วัดกระแสโหลดบนสายจ่ายออก เพื่อการตรวจสอบการใช้พลังงาน การปรับสมดุลโหลด และการเรียกเก็บค่าไฟฟ้า
• สายจ่ายหลักเข้าโรงงานอุตสาหกรรม — วัดกระแสไฟฟ้าที่ด้านแรงต่ำของหม้อแปลงไฟฟ้า เพื่อการประสานงานระบบป้องกัน
• แผงจ่ายไฟฟ้าหลักในอาคารเชิงพาณิชย์ — การติดตามความต้องการใช้พลังงานสำหรับระบบจัดการพลังงานอัตโนมัติ
• จุดวัดค่าสำหรับการเรียกเก็บค่าบริการจากผู้ให้บริการสาธารณูปโภค — กรณีที่ระบุระดับความแม่นยำ 0.2S หรือ 0.5S สำหรับการวัดเพื่อการเรียกเก็บค่าเชิงพาณิชย์
• ระบบเก็บพลังงานหมุนเวียน — การตรวจสอบกระแสไฟฟ้าที่ส่งออกจากระบบแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ (PV inverter) หรือที่จุดเชื่อมต่อของกังหันลมแบบเพิ่มแรงดัน
• ศูนย์ควบคุมมอเตอร์ — การตรวจจับกระแสไฟฟ้าสำหรับรีเลย์ป้องกันการโหลดเกิน ซึ่งต้องการสัญญาณเอาต์พุตรองมาตรฐานที่ 5 แอมแปร์

หากระบบทำงานที่แรงดันระบุ (nominal voltage) 0.4 กิโลโวลต์ หรือ 0.66 กิโลโวลต์ และกระแสหลัก (primary current) อยู่ในช่วง 5 แอมแปร์ ถึง 5,000 แอมแปร์ ทรานส์ฟอร์เมอร์วัดกระแส (current transformer) จากหมวดหมู่นี้สามารถใช้งานได้โดยตรง แต่หากจำเป็นต้องวัดที่แรงดันสูงกว่า 1 กิโลโวลต์ ต้องใช้ทรานส์ฟอร์เมอร์วัดกระแสระดับแรงดันปานกลาง (medium-voltage current transformer) ที่ออกแบบให้รองรับแรงดันตามระดับที่เกี่ยวข้อง และสอดคล้องกับฉบับมาตรฐาน IEC ที่ใช้บังคับ

วิธีเลือกทรานส์ฟอร์เมอร์วัดกระแสที่เหมาะสม

การเลือกตัวแปลงกระแสสำหรับการใช้งานเฉพาะนั้นดำเนินตามลำดับที่มีโครงสร้างชัดเจน โดยแต่ละขั้นตอนจะขึ้นอยู่กับผลลัพธ์จากขั้นตอนก่อนหน้า — การข้ามขั้นตอนใดขั้นตอนหนึ่งมักก่อให้เกิดปัญหาในระหว่างการเดินระบบ หรือในกรณีที่เลวร้ายยิ่งกว่านั้น คือหลังจากรีเลย์ป้องกันทำงานผิดพลาด

1. กำหนดค่ากระแสหลักสูงสุด ค่านี้จะกำหนดค่ากระแสหลักที่กำหนดไว้ (In1) ของตัวแปลงกระแส ให้เลือกอัตราส่วนมาตรฐานที่มีค่า In1 เท่ากับหรือสูงกว่าค่ากระแสโหลดต่อเนื่องสูงสุด ทั้งนี้ การเลือกขนาดใหญ่เกินไปอย่างมากจะทำให้ความแม่นยำในการวัดลดลง เช่น ตัวแปลงกระแสที่มีอัตราส่วน 3000/5 A ซึ่งใช้งานกับสายจ่ายที่มีกระแสเพียง 200 A จะทำงานที่สัดส่วนกระแสต่ำมาก ส่งผลให้ความแม่นยำลดลงแม้แต่กับอุปกรณ์ระดับ 0.5-class
2. ยืนยันมาตรฐานของกระแสรอง กระแสรองแบบ 5 A เป็นแบบที่ใช้กันทั่วไปในแผงวัดสำหรับงานอุตสาหกรรมและระบบสาธารณูปโภค บางรีเลย์ดิจิทัลสามารถรับกระแสรองได้ทั้งแบบ 1 A และ 5 A — ดังนั้นควรตรวจสอบค่ากระแสรองที่รีเลย์ระบุไว้ก่อนตัดสินใจสั่งซื้อตัวแปลงกระแส
3. เลือกระดับความแม่นยำที่เหมาะสมกับการใช้งาน สำหรับการวัดค่ารายได้: ระดับความแม่นยำคลาส 0.2S หรือ 0.5S สำหรับการใช้งานรีเลย์ป้องกัน: คลาส 5P10 หรือ 10P10 สำหรับการวัดค่าทั่วไปบนแผงควบคุมโดยไม่มีผลต่อการเรียกเก็บเงิน: คลาส 0.5 หรือ 1.0 ระดับความแม่นยำกำหนดโดยตรงว่าการวัดกระแสของทรานส์ฟอร์เมอร์นั้นเพียงพอต่อวัตถุประสงค์ที่ตั้งไว้หรือไม่
4. คำนวณภาระ (หน่วย VA) ภาระที่ระบุไว้ของทรานส์ฟอร์เมอร์กระแสต้องมากกว่าภาระรวมที่เชื่อมต่อไว้ที่ขดลวดรอง — ซึ่งประกอบด้วยผลรวมของภาระที่เข้าสู่เครื่องมือวัดทั้งหมด การใช้พลังงานของขดลวดรีเลย์ และความต้านทานของสายไฟขดลวดรอง หากภาระที่เชื่อมต่อเกินค่าที่ระบุไว้ อุปกรณ์จะเกิดภาวะอิ่มตัวภายใต้สภาวะการใช้งานปกติ ส่งผลให้เกิดความคลาดเคลื่อนในการวัด
5. ยืนยันแรงดันฉนวน สำหรับระบบ 0.66 kV ทรานส์ฟอร์เมอร์แบบ BH-0.66 มีแรงดันฉนวนที่ระบุไว้เหมาะสม โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าระดับฉนวนสอดคล้องกับแรงดันใช้งานสูงสุดของระบบ โดยมีระยะเผื่อที่เพียงพอ
6. เลือกชนิดการติดตั้งทรานส์ฟอร์เมอร์กระแส การออกแบบแบบแท่งและแบบหน้าต่างแต่ละแบบเหมาะกับรูปทรงของบัสบาร์ที่แตกต่างกัน โปรดยืนยันระยะว่างของแผงก่อนสั่งซื้อ — ความไม่สอดคล้องกันของมิติในระหว่างการติดตั้งเป็นสาเหตุหนึ่งที่สามารถหลีกเลี่ยงได้ซึ่งทำให้โครงการประกอบแผงล่าช้า
7. ตรวจสอบมาตรฐานที่ใช้บังคับสำหรับหม้อแปลงกระแสไฟฟ้า IEC 61869-2 คือฉบับปัจจุบันสำหรับหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าแรงต่ำตามข้อกำหนดโครงการระหว่างประเทศส่วนใหญ่ หากโครงการอ้างอิงถึง IEC 60044-1 ซึ่งเป็นฉบับที่ถูกแทนที่แล้ว โปรดยืนยันกับผู้กำหนดข้อกำหนดว่า การปฏิบัติตาม IEC 61869-2 นั้นยอมรับได้เทียบเท่าหรือไม่ โครงการในรัสเซีย บราซิล อินโดนีเซีย หรือตุรกีอาจอ้างอิงถึงมาตรฐานที่สอดคล้องกันตาม GOST ABNT หรือ SNI ซึ่งโดยทั่วไปสอดคล้องกับ IEC 61869-2

การปฏิบัติตามมาตรฐานและการจัดทำเอกสารการทดสอบชนิด

การผ่านการทดสอบประเภทตามมาตรฐาน IEC 61869-2 เป็นจุดเริ่มต้นที่จำเป็น — แต่ไม่ใช่การรับประกันว่าจะให้สมรรถนะเทียบเท่ากันในทุกการติดตั้งจริงที่สถานที่ใช้งาน ช่องว่างดังกล่าวมีน้ำหนักสำคัญเมื่อสภาวะหน้างานแตกต่างไปจากสมมุติฐานที่ใช้ในการทดสอบ ตามมาตรฐาน IEC 61869-2 การกำหนดค่ากระแสไฟฟ้าของหม้อแปลงกระแส (current transformer) จะอ้างอิงอุณหภูมิแวดล้อมมาตรฐาน ในภูมิอากาศที่อุณหภูมิแวดล้อมเกิน 45 ถึง 50 องศาเซลเซียสอย่างต่อเนื่อง — ซึ่งพบได้บ่อยในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ตะวันออกกลาง และแอฟริกาแถบเส้นศูนย์สูตร — จะต้องมีการลดค่ากระแสไฟฟ้าที่ใช้งานได้ต่อเนื่อง (thermal derating) ด้วย หม้อแปลงกระแสที่ติดตั้งอยู่ภายในตู้ควบคุมที่มีอุณหภูมิภายในสูงในช่วงโหลดสูงสุด อาจแสดงความคลาดเคลื่อนของการวัดเกินกว่าระดับความแม่นยำที่ระบุไว้บนป้ายชื่อ (nameplate accuracy class) หากไม่ได้คำนึงถึงการลดค่าดังกล่าวไว้ตั้งแต่ขั้นตอนการระบุข้อกำหนด

การปฏิบัติตามมาตรฐานของ IEC คือเกณฑ์พื้นฐานระดับสากล ไม่ใช่การรับประกันว่าหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าจะผ่านข้อกำหนดทั้งหมดของหน่วยงานสาธารณูปโภคในท้องถิ่นหรือผู้ดำเนินงานระบบส่งไฟฟ้าแห่งชาติโดยอัตโนมัติ โดยไม่ต้องตรวจสอบเพิ่มเติม ในตลาดบางแห่ง เช่น รัสเซีย (GOST) บราซิล (ABNT) หรืออินโดนีเซีย (SNI) จะมีข้อกำหนดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเอกสารประกอบ นอกเหนือจากมาตรฐานพื้นฐานของ IEC ผู้ตรวจสอบทางเทคนิคสำหรับการอนุมัติอุปกรณ์วัดค่า การจัดทำเอกสารการเดินเครื่องรีเลย์ป้องกัน และชุดเอกสารการเชื่อมต่อกับระบบส่งไฟฟ้าของหน่วยงานสาธารณูปโภค ต่างให้ความสำคัญมากขึ้นกับรายงานผลการทดสอบชนิด (type test report) ที่ออกโดยห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรอง — แทนที่จะเป็นการประกาศตนเองว่าสอดคล้องตามมาตรฐาน รายงานผลการทดสอบชนิดจะระบุอย่างชัดเจนถึงชั้นความแม่นยำ ภาระ (burden) และปัจจัยจำกัดความแม่นยำ (accuracy limit factor) ที่ได้รับการทดสอบจริง ซึ่งเป็นหลักฐานที่สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้ ซึ่งผู้ตรวจสอบจำเป็นต้องใช้ในการประเมินเทียบเคียงกับข้อกำหนดเฉพาะ

การร้องขอใบรับรองการทดสอบชนิดก่อนสั่งซื้อ — และตรวจสอบให้แน่ใจว่าครอบคลุมชั้นความแม่นยำและภาระที่คุณระบุไว้โดยเฉพาะ — เป็นแนวทางปฏิบัติที่ตรงไปตรงมา ซึ่งช่วยป้องกันโครงการจากการเกิดข้อพิพาทหลังการส่งมอบ

หมายเหตุสำหรับการจัดซื้อสำหรับผู้ซื้อต่างประเทศ

สำหรับผู้ซื้อที่จัดหาผลิตภัณฑ์หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าผ่านช่องทางการค้าระหว่างประเทศ มีเกณฑ์การประเมินบางประการที่มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งยวดนอกเหนือจากข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์เอง

• ขอบเขตของรายงานการทดสอบชนิด ยืนยันว่ารายงานการทดสอบชนิดตามมาตรฐาน IEC 61869-2 ครอบคลุมชั้นความแม่นยำและภาระที่คุณต้องการอย่างเฉพาะเจาะจง ผลการทดสอบชนิดนั้นมีความเฉพาะต่อชั้นความแม่นยำและภาระแต่ละแบบ ดังนั้นรายงานการทดสอบสำหรับชั้นความแม่นยำอื่น แม้จะอยู่ในกลุ่มผลิตภัณฑ์เดียวกัน ก็ไม่สามารถรับรองข้อกำหนดที่คุณกำลังสั่งซื้อได้
• ขอบเขตของกลุ่มผลิตภัณฑ์: ผู้จัดจำหน่ายที่เสนอช่วงกระแสหลักตั้งแต่ 5 A ถึง 5000 A ทั้งหมดภายใต้ซีรีส์หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าเพียงซีรีส์เดียว จะช่วยให้การจัดซื้อง่ายขึ้นเมื่อโครงการต้องการอัตราส่วนหลายแบบสำหรับการออกแบบแผงวงจรที่แตกต่างกัน การจัดหาอัตราส่วนทั้งหมดจากครอบครัวผลิตภัณฑ์เดียวกันจะลดจำนวนเอกสารการรับรองที่ต้องยื่น
• ความสามารถในการจัดทำเอกสารสำหรับตลาดส่งออก: โครงการในตลาด เช่น รัสเซีย บราซิล ชิลี อินโดนีเซีย ไทย และโปแลนด์ อาจต้องการเอกสารเพิ่มเติมนอกเหนือจากรายงานการทดสอบตามมาตรฐาน IEC ทั่วไป โปรดยืนยันประสบการณ์ของผู้จัดจำหน่ายในการจัดทำเอกสารเพื่อความสอดคล้องตามข้อกำหนดของตลาดเป้าหมายของท่าน — มักเกิดความล่าช้าในขั้นตอนการปล่อยสินค้าเข้าประเทศหรือการยื่นเสนอโครงการ หากไม่ดำเนินการจัดเตรียมเอกสารให้สอดคล้องกับข้อกำหนดตั้งแต่เนิ่นๆ
• ความสม่ำเสมอของขนาดในแต่ละรอบการผลิต: สำหรับผู้ประกอบแผงวงจรที่ผลิตแบบมาตรฐานในหลายรอบการผลิต ความสม่ำเสมอของขนาดระหว่างแต่ละรอบการจัดส่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของสายการผลิต โปรดยืนยันว่าผู้จัดจำหน่ายดำเนินการตรวจสอบขนาดเป็นประจำภายในกระบวนการตรวจสอบก่อนส่งมอบสำหรับแต่ละชุดหม้อแปลงกระแสไฟฟ้า
• ชั้นความแม่นยำและความเข้ากันได้กับรีเลย์ การที่รีเลย์ป้องกันทำงานผิดพลาดเนื่องจากการระบุชั้นความแม่นยำของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าไม่ถูกต้อง ถือเป็นเหตุการณ์ที่ส่งผลกระทบสูง ซึ่งมักปรากฏขึ้นเฉพาะหลังการติดตั้งแล้วเท่านั้น โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าชั้นความแม่นยำของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้า — สำหรับการวัดหรือสำหรับการป้องกัน — สอดคล้องกับภาระของรีเลย์และหน้าที่การวัดที่ตั้งใจใช้งาน ก่อนที่จะออกใบสั่งซื้อ