Directional Earth Fault Testing in Ungrounded System

ความสำคัญของการตรวจจับ Ground Fault ในระบบไฟฟ้า

ระบบไฟฟ้าแบบ Ungrounded เป็นระบบที่นิยมใช้ในระบบแรงดันปานกลาง (Medium Voltage) เนื่องจากเมื่อเกิด Ground Fault จะมีกระแสไฟฟ้ารั่วลงดินในปริมาณไม่มาก อย่างไรก็ตาม ระบบดังกล่าวมีข้อควรระวัง เนื่องจากแรงดันของเฟสที่ยังปกติเมื่อเทียบกับกราวด์ (Healthy Phase) อาจเพิ่มขึ้นเป็นระดับแรงดันระหว่างเฟส หรือประมาณ 1.732 เท่าของแรงดันปกติ จึงจำเป็นต้องมั่นใจว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าสามารถทนต่อแรงดันเกิน (Over Voltage) ที่เกิดขึ้นได้

หลักการทำงานของ Directional Ground Fault Relay

การตรวจจับ Ground Fault ในระบบ Ungrounded มักใช้ Directional Ground Fault Relay ซึ่งอาศัยการตรวจวัดขนาดและมุมเฟสของ Residual Voltage (V0) และ Residual Current (I0) เพื่อพิจารณาทิศทางและตรวจจับความผิดปกติ

โดยทั่วไป เมื่อเกิด Ground Fault สัญญาณ Residual Current จะนำหน้า Residual Voltage ประมาณ 90 องศา แต่หากระบบมีสาย Feeder ที่เป็นสายเคเบิลยาว จะเกิดค่า Stray Capacitance ซึ่งอาจส่งผลต่อความสัมพันธ์ของสัญญาณทั้งสอง และทำให้ Relay ไม่สามารถตรวจจับความผิดปกติได้ตามที่กำหนด

ดังนั้น การจำลอง Ground Fault ในระบบจริงจึงเป็นวิธีหนึ่งที่ช่วยตรวจสอบว่า Relay สามารถรับสัญญาณและทำงานได้อย่างถูกต้อง

การทดสอบและจำลอง Ground Fault

การทดสอบครั้งนี้ดำเนินการที่ Substation No.1 โดยจำลอง Ground Fault ที่ Feeder ต่าง ๆ พร้อมตรวจวัดสัญญาณ Residual Voltage และ Residual Current รวมถึงใช้ Oscilloscope ตรวจสอบสัญญาณที่ส่งเข้าสู่ Relay

ผลการทดสอบพบว่า Directional Ground Fault Relay ที่ตู้สวิตช์เกียร์หมายเลข 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8 และ 9 ทำงานได้ตามปกติ ขณะที่ตู้หมายเลข 12, 14, 15 และ 17 ไม่ทำงาน

จากการตรวจสอบพบว่า Relay ทั้ง 4 ตู้ที่ไม่ทำงานไม่มีสัญญาณ Residual Voltage ส่งมาถึงขา Input ของ Relay โดยคาดว่าอาจเกี่ยวข้องกับการรับสัญญาณจาก PT หรือการเดินสายจาก Secondary PT มายัง Relay จึงควรตรวจสอบระบบสายสัญญาณดังกล่าวเพิ่มเติม

ผลกระทบเมื่อ Directional Ground Fault Relay ไม่ทำงาน

หากเกิด Ground Fault แต่ Relay ไม่สามารถทำงานได้ อาจส่งผลกระทบต่อระบบไฟฟ้า ดังนี้

เกิดแรงดันเกินในเฟสที่ยังปกติเมื่อเทียบกับกราวด์ โดย Zero Sequence Voltage Indicator ที่ Control Panel จะแสดงค่า V0
เครื่องจักรขนาดใหญ่ยังสามารถทำงานต่อไปได้ในระหว่างที่เกิดความผิดปกติ
ระบบที่มีสภาพฉนวนต่ำอาจเกิด Flashover และพัฒนาเป็นความผิดพร่องแบบ Phase-to-Phase Fault ซึ่งมีความเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้

ข้อเสนอแนะจากผลการตรวจสอบ

จากรายงานพบว่า Directional Ground Fault Relay ติดตั้งอยู่เฉพาะที่ 3.3 kV Feeder ใน 115 kV Substation เท่านั้น ส่วน Substation ภายในโรงงานไม่มี Relay ชนิดนี้ ทำให้เมื่อเกิด Ground Fault ที่ 3.3 kV Motor หรือ 3.3 kV Transformer อาจส่งผลให้ไฟฟ้าดับทั้ง Feeder

การตรวจสอบการทำงานของ Relay รวมถึงการตรวจสอบการเชื่อมต่อสัญญาณจาก PT จึงเป็นส่วนสำคัญในการเพิ่มความมั่นใจว่าระบบป้องกันสามารถตรวจจับความผิดปกติได้อย่างถูกต้อง และช่วยลดความเสี่ยงจากผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นกับระบบไฟฟ้าและอุปกรณ์ภายในโรงงาน

หมายเหตุ: ผลการทดสอบเป็นข้อมูลจากปี 2009

อ่านเอกสารเพิ่มเติมได้ที่นี่

https://drive.google.com/file/d/1N4WYwWq6SYquXaAakUhLqknsgFNhtRGt/view?usp=drive_link

กลับหน้าหลัก