ในเขตแผ่นดินไหวสูง- ความต้านทานต่อแผ่นดินไหวของอุปกรณ์ไฟฟ้าในสถานีย่อยและห้องจ่ายพลังงานในอุตสาหกรรมและเหมืองแร่ทำหน้าที่เป็นแนวป้องกันสุดท้ายสำหรับการบำรุงรักษาแหล่งจ่ายไฟหลังภัยพิบัติ เมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างอาคาร ตู้สวิตช์เกียร์มีจุดศูนย์ถ่วงสูง มีส่วนประกอบภายในที่แม่นยำ และรูปแบบสายเคเบิลที่ซับซ้อน ภายใต้การสั่นสะเทือนรวมกันของคลื่น P- และคลื่น S- แผ่นดินไหว ทั้งสองคลื่นมีความอ่อนไหวสูงต่อความล้มเหลว เช่น การเอียงของตู้ การเปลี่ยนรูปของโครงสร้าง การทำงานของสวิตช์โดยไม่ได้ตั้งใจ และการแตกหักของบัสบาร์ ตามมาตรฐานการออกแบบแผ่นดินไหวระดับประเทศ อุปกรณ์ไฟฟ้าหลักจะต้องผ่านการทดสอบตารางการสั่นสะเทือนโดยจำลองแผ่นดินไหวขนาด 9 ริกเตอร์ที่เกิดขึ้นได้ยาก เพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ตั้งตรง ไม่บุบสลาย และใช้งานได้หลังจากเกิดแผ่นดินไหว มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความแข็งแกร่งของโครงสร้าง วิธีการติดตั้ง และความซ้ำซ้อนของแผ่นดินไหวในสวิตช์เกียร์ประเภทต่างๆ ในหมู่พวกเขาสวิตช์เกียร์ 24 กิโลโวลต์และสวิตช์เกียร์แบบหุ้มฉนวนอากาศ (AIS)ที่ใช้กันทั่วไปในโครงข่ายไฟฟ้าและโรงงานอุตสาหกรรมและเหมืองแร่เป็นอุปกรณ์หลักที่ได้รับการจัดลำดับความสำคัญสำหรับการทดสอบ การเพิ่มประสิทธิภาพ และการอัพเกรดในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูง-แผ่นดินไหว- ประสิทธิภาพของแผ่นดินไหวจะเป็นตัวกำหนด-ความสามารถในการฟื้นตัวหลังแผ่นดินไหวของระบบจำหน่ายไฟฟ้าโดยตรง
เจ้าหน้าที่ปฏิบัติงานและบำรุงรักษาในไซต์-จำนวนมากมีความเข้าใจผิด: พวกเขาเชื่อว่าสวิตช์เกียร์ที่มีน้ำหนักมากสามารถต้านทานแผ่นดินไหวได้-โดยธรรมชาติ ในความเป็นจริง ตู้สวิตช์เกียร์ธรรมดาที่ไม่มีการเสริมแรงแผ่นดินไหวมีความไวสูงต่อความล้มเหลวของเรโซแนนซ์ภายใต้การสั่นสะเทือนซ้ำๆ ความถี่สูง เพื่อตรวจสอบความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ภายใต้สภาวะที่รุนแรง โดยทั่วไปอุตสาหกรรมจะใช้แท่นทดสอบการสั่นสะเทือนเพื่อจำลองรูปคลื่นแผ่นดินไหวจริง จำลองความเร่ง ย่านความถี่ และระยะเวลาของแผ่นดินไหวขนาด 9 ที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนัก ดังนั้นจึงประเมินความสมบูรณ์ของโครงสร้าง สมรรถนะทางกล และเสถียรภาพทางไฟฟ้าของตู้อย่างครอบคลุม บทความนี้รวมโปรโตคอลการทดสอบการสั่นสะเทือนที่เป็นมาตรฐานเพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพแผ่นดินไหวของที่ต่างๆประเภทของสวิตช์เกียร์โดยมุ่งเน้นไปที่การวิเคราะห์จุดอ่อนของแผ่นดินไหวและโซลูชันการเสริมแรงสำหรับสวิตช์เกียร์ 24 kV และสวิตช์เกียร์แบบหุ้มฉนวนอากาศ (AIS)
1. แผ่นดินไหวขนาด 9 รุนแรงแค่ไหน? ปัจจัยเสี่ยงหลักสำหรับความล้มเหลวของแผ่นดินไหวของสวิตช์เกียร์
แผ่นดินไหวขนาด 9 ที่หาได้ยากถือเป็นสภาวะการทำงานที่รุนแรงเกินกว่าเกณฑ์การออกแบบ โดยมีความเร่งภาคพื้นดินสูงสุดเกินกว่ามาตรฐานการออกแบบแผ่นดินไหวแบบเดิมๆ และความถี่การสั่นสะเทือนที่ครอบคลุมช่วงการสั่นพ้องตามธรรมชาติของสวิตช์เกียร์ สำหรับอุปกรณ์จำหน่ายไฟฟ้า ความเสียหายจากแผ่นดินไหวไม่ใช่ผลกระทบเพียงครั้งเดียว แต่เป็นชุดของการสั่นและการสั่นสะเทือนแบบบิดเป็นเวลาหลายสิบวินาที ซึ่งสามารถกระตุ้นการสั่นพ้องของอุปกรณ์ได้อย่างง่ายดาย และทำให้เกิดความเสียหายทั้งทางโครงสร้างและทางไฟฟ้า
จากมุมมองของการปฏิบัติงาน ความล้มเหลว-หลังแผ่นดินไหวในสวิตช์เกียร์สามารถแบ่งประเภทกว้างๆ ได้เป็นสามประเภท: ประการแรก การเปลี่ยนรูปของโครงตู้ การคลายสลักเกลียว และการพลิกคว่ำของตู้ ส่งผลให้อุปกรณ์ทั้งหมดถูกตัด-; ประการที่สอง การสะดุดของเบรกเกอร์วงจรภายในและสวิตช์แยกวงจรโดยไม่ได้ตั้งใจเนื่องจากการสั่นไหวของแผ่นดินไหว ส่งผลให้ไฟฟ้าดับและลัดวงจร- และประการที่สาม การคลายหรือแตกหักของบัสบาร์ ฉนวน และสายไฟรอง ส่งผลให้วงจรไฟฟ้าขัดข้อง สวิตช์เกียร์ประเภทต่างๆ มีการออกแบบโครงสร้างที่แตกต่างกัน และความเสี่ยงที่จะเกิดความล้มเหลวก็แตกต่างกันไป
ธรรมดาสวิตช์เกียร์แบบหุ้มฉนวนอากาศ (AIS)โดดเด่นด้วยการออกแบบตู้แบบเปิดที่มีโครงสร้างรองรับที่ค่อนข้างเบาและมีความแข็งแกร่งโดยรวมต่ำ ทำให้มีแนวโน้มที่จะเกิดการแกว่งของตู้มากเกินไปและการคลายตัวของส่วนประกอบระหว่างการสั่นสะเทือน ในทางตรงกันข้าม แรงดันไฟฟ้าตัวกลางหลัก-สวิตช์เกียร์ 24 กิโลโวลต์ประกอบด้วยส่วนประกอบภายในจำนวนมาก มีช่วงบัสบาร์ที่กว้าง และมีจุดศูนย์ถ่วงสูง ทำให้มีแนวโน้มที่จะเกิดเสียงสะท้อนได้ง่าย มันก่อให้เกิดความเสี่ยงที่สำคัญ เช่น การแตกหักของฉนวนและการเคลื่อนตัวของบัสบาร์ ดังนั้นจึงเป็นจุดสนใจหลักของการทดสอบแผ่นดินไหวในบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหวรุนแรง-
2. ประสิทธิภาพแผ่นดินไหวของสวิตช์เกียร์ต่างๆ: ความแตกต่างในอุปกรณ์ภายใต้การทดสอบตารางการสั่นสะเทือน
ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบตารางการสั่นสะเทือนที่ได้มาตรฐานซึ่งจำลองแผ่นดินไหวขนาด 9 ที่หายาก สวิตช์เกียร์ประเภทต่างๆ มีระดับประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน ความแข็งแกร่งของโครงสร้าง ความเสถียรโดยรวม และความซ้ำซ้อนของแผ่นดินไหวเป็นตัวกำหนดความสำเร็จหรือความล้มเหลวของการทดสอบโดยตรง ซึ่งเป็นพื้นฐานที่ชัดเจนสำหรับการเลือกอุปกรณ์ในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูง-แผ่นดินไหว-
สวิตช์เกียร์หุ้มฉนวนอากาศ (AIS) (AIS) ซึ่งอาศัยฉนวนกันอากาศและโครงร่างตู้แบบเปิด มีโครงสร้างที่เรียบง่ายและมีน้ำหนักเบา ส่งผลให้เกิดการแกว่งอย่างมีนัยสำคัญระหว่างการสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว อุปกรณ์ AIS ที่ไม่ได้รับการเสริมแรงแผ่นดินไหวแบบพิเศษมีแนวโน้มที่จะเกิดปัญหาต่างๆ เช่น การเสียรูปของแผ่นโลหะของตัวเครื่อง การติดขัดของกลไกการทำงาน และสายวัดภายนอกหลุดระหว่างการทดสอบ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความเค้นของโครงสร้างแบบกระจายและไม่มีช่องปิดที่แข็งกระด้างซึ่งทำให้เกิดแรงดึง ความเสถียรของแผ่นดินไหวจึงได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ-และข้อกำหนดการกระจายกำลังขั้นพื้นฐานสำหรับ-พื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูง-แผ่นดินไหว-ที่มีความเสี่ยงสูงจะต้องเป็นไปตาม-ตราบใดที่มีการเสริมฐานรากและตำแหน่ง-เครื่องจำกัดตำแหน่งอย่างเหมาะสม
ในฐานะอุปกรณ์หลัก-อุปกรณ์แรงดันไฟฟ้าขนาดกลางสำหรับอุตสาหกรรมและโครงข่ายไฟฟ้า สวิตช์เกียร์ 24 kV มีโครงสร้างตู้ปกติพร้อมโหลดแบบรวมศูนย์ อย่างไรก็ตาม จุดศูนย์ถ่วงโดยรวมค่อนข้างสูง และมีส่วนประกอบภายในที่มีความแม่นยำมากมาย ภายใต้การสั่นสะเทือนความถี่สูง-ขนาด 9 ตู้มาตรฐานมีแนวโน้มที่จะเกิดเสียงสะท้อนสูง ซึ่งนำไปสู่การเคลื่อนตัวของลิ้นชักเซอร์กิตเบรกเกอร์ การแตกร้าวของส่วนรองรับที่เป็นฉนวนภายใต้ความเครียด และการคลายตัวของขั้วต่อบัสบาร์ ดังนั้น สวิตช์เกียร์ 24 kV ที่เข้าเกณฑ์จะต้องรวมการออกแบบเฉพาะทาง-เช่น การเสริมโครงสร้าง การเพิ่มประสิทธิภาพการหน่วง และ-การป้องกันการหยุด-เพื่อให้ผ่านการทดสอบขีดจำกัดตารางการสั่นสะเทือนได้สำเร็จ
3. ผ่านการทดสอบแผ่นดินไหวระดับ 9- ได้สำเร็จ: ตรรกะการออกแบบหลักเบื้องหลังกลไก "Weeble-Wobble" ของสวิตช์เกียร์
สวิตช์เกียร์ที่สามารถผ่านการทดสอบตารางการสั่นไหวของเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่หายาก-ได้ 9- องศาไม่ต้องอาศัยน้ำหนักของตัวเองในการทนต่อแรงกดดัน แต่กลับใช้วิธีการออกแบบแผ่นดินไหวอย่างเป็นระบบ-ซึ่งประกอบด้วย "การเสริมโครงสร้าง การหลีกเลี่ยงเสียงสะท้อน การจำกัดการล็อก และการกระจายความเค้น" เพื่อมอบความหลากหลายประเภทของสวิตช์เกียร์ด้วยความสามารถในการรักษาตัวเองจากแผ่นดินไหว-และเสถียรภาพ ทำให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์ "จะไม่คว่ำ ไม่พัง และไม่ทำงานผิดปกติ" ในระหว่างที่เกิดแผ่นดินไหว
ขั้นแรก เพิ่มความแข็งแกร่งของกรอบโดยรวมเพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับฐานรากโครงสร้าง
เพื่อแก้ไขจุดอ่อนของสวิตช์เกียร์ 24 กิโลโวลต์-กล่าวคือ จุดศูนย์ถ่วงที่สูงและความไวต่อการสั่นพ้อง-ใช้เฟรมเชื่อมทั้งหมดที่มีซี่โครงเสริมแรง ซึ่งจะช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งโดยรวมของตู้และลดความกว้างของการสั่นสะเทือน-การเสียรูปที่เกิดจากการสั่นสะเทือน แผ่นเชื่อมต่อฐานที่หนาขึ้นและโครงสร้างการยึดด้วยโบลท์คู่-ป้องกันการลื่นไถลและการคลายตัวของฐานในระหว่างเหตุการณ์แผ่นดินไหว จึงช่วยลดความเสี่ยงที่ตู้จะเอียงหรือพลิกคว่ำที่แหล่งกำเนิด
ประการที่สอง ขีดจำกัดเฉพาะ-การออกแบบตัวหยุดล็อคป้องกันการเคลื่อนตัวของส่วนประกอบ
อุปกรณ์หยุดขีดจำกัดแผ่นดินไหว-ได้รับการติดตั้งบนส่วนประกอบที่เคลื่อนย้ายได้ เช่น ชุดดึงออกของเซอร์กิตเบรกเกอร์ สวิตช์แยก และขั้วต่อรองเพื่อจำกัดการเบี่ยงเบนการเคลื่อนที่ที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว กล่าวถึงความหลวมที่มีอยู่ในโครงสร้างแบบเปิดโดยเฉพาะสวิตช์เกียร์แบบหุ้มฉนวนอากาศ (AIS)มีการเพิ่มตัวหยุดเชิงกลและสลักป้องกันการคลาย-เพื่อป้องกันกลไกการทำงานและส่วนประกอบภายนอกจากการไม่ตรงแนว การติดขัด หรือการหลุดเนื่องจากการสั่นไหวของแผ่นดินไหว
ประการที่สาม การปรับความถี่เรโซแนนซ์ให้เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงช่วงการสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว
ด้วยการปรับน้ำหนักถ่วงของโครงสร้างและโมดูลลดแรงสั่นสะเทือน ความถี่การสั่นสะเทือนตามธรรมชาติของตู้จะมีการเปลี่ยนแปลง เพื่อให้ช่วงการสั่นพ้องของสวิตช์เกียร์ประเภทต่างๆ หลีกเลี่ยงแถบการสั่นสะเทือนความถี่สูง-ที่เกี่ยวข้องกับแผ่นดินไหวขนาด 9 ซึ่งจะช่วยป้องกันการเปลี่ยนรูปของเสียงสะท้อน-และลดความเสียหายจากแผ่นดินไหวต่อประสิทธิภาพทางโครงสร้างและทางไฟฟ้าของอุปกรณ์ได้อย่างมาก
ประการที่สี่ การปรับความยืดหยุ่นในการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าให้เหมาะสมเพื่อต้านทานการเสียรูป-ความตึงเครียดที่เกิดจากการเปลี่ยนรูป
โครงสร้างการเชื่อมต่อที่ยืดหยุ่นถูกนำมาใช้กับบัสบาร์และสายไฟรอง ทำให้เกิดการสั่นสะเทือน{0}}การเสียรูป วิธีนี้จะป้องกันไม่ให้ตู้เสียรูปเล็กน้อยจากการดึงสายเคเบิลและขั้วต่อ ซึ่งจะช่วยขจัดข้อผิดพลาดทุติยภูมิ เช่น การแตกของสายไฟหลังแผ่นดินไหว- การลัดวงจร และความเสียหายของฉนวน และรับประกันความสมบูรณ์อย่างต่อเนื่องและความสามารถในการทำงานของวงจรไฟฟ้าในสวิตช์เกียร์ 24 kV และสวิตช์เกียร์แบบหุ้มฉนวนอากาศ (AIS) (AIS) หลังแผ่นดินไหว
4. คุณค่าของการทดสอบ: การต้านทานแผ่นดินไหวไม่ใช่กลไก-แต่เป็นพื้นฐานด้านความปลอดภัยสำหรับการจ่ายพลังงานไฟฟ้าในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูง-แผ่นดินไหว-
แผ่นดินไหวขนาด 9 ซึ่งเกิดขึ้นไม่บ่อยนักแสดงถึงความน่าจะเป็นต่ำ-และมีความเสี่ยงสูง-ในสถานการณ์ที่รุนแรง ความสำคัญหลักของการทดสอบตารางการสั่นไหวอยู่ที่การจำลองสถานการณ์ภัยพิบัติขั้นรุนแรงเพื่อตรวจสอบ-ความทนทานต่อข้อผิดพลาดและ-ความพร้อมหลังภัยพิบัติของสวิตช์เกียร์ สำหรับระบบไฟฟ้าในพื้นที่-แผ่นดินไหว-ที่มีความเสี่ยงสูง อุปกรณ์จ่ายไฟฟ้าไม่จำเป็นต้อง "ไม่ได้รับบาดเจ็บ" จากแผ่นดินไหว แต่จะต้อง "คงอยู่ หลีกเลี่ยงการพังทลาย และสามารถฟื้นฟูพลังงานได้อย่างรวดเร็ว"
สวิตช์เกียร์ 24 kV ที่ปรับให้เหมาะสมต่อแผ่นดินไหวโดยสมบูรณ์สามารถรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างพื้นฐานของแหล่งจ่ายไฟหลักได้แม้ภายใต้สภาวะแผ่นดินไหวที่รุนแรง สวิตช์เกียร์แบบหุ้มฉนวนอากาศ (AIS) ที่เสริมและอัปเกรดแล้ว (AIS) สามารถป้องกันการหลุดของส่วนประกอบและความล้มเหลวทางกลไกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้มั่นใจได้ว่าวงจรย่อยจะทำงานได้ตามปกติ การอัพเกรดแผ่นดินไหวที่ได้มาตรฐานสำหรับต่างๆประเภทของสวิตช์เกียร์สร้างระบบป้องกันแผ่นดินไหวแบบหลาย-ชั้นสำหรับเครือข่ายการจ่ายไฟฟ้าในพื้นที่-แผ่นดินไหว-ที่มีความเสี่ยงสูง โดยให้การสนับสนุนหลักสำหรับการฟื้นฟูโครงข่ายรับมือภัยพิบัติ-อย่างรวดเร็วหลังภัยพิบัติ และการบำรุงรักษาแหล่งจ่ายไฟสำหรับความต้องการทั้งที่อยู่อาศัยและอุตสาหกรรม
บทสรุป
สวิตช์เกียร์ที่เชื่อถือได้อย่างแท้จริงไม่เพียงแต่จัดการกับสภาพการทำงานตามปกติได้อย่างราบรื่น แต่ยังทนทานต่อการทดสอบภัยพิบัติทางธรรมชาติที่รุนแรงอีกด้วย การทดสอบตารางการสั่นไหวแผ่นดินไหวขนาด 9 ที่หาได้ยากเผยให้เห็นถึงความยืดหยุ่นที่แท้จริงของแผ่นดินไหวของอุปกรณ์กระจายกำลัง ตั้งแต่สวิตช์เกียร์หลัก 24 kV ไปจนถึงสวิตช์เกียร์แบบหุ้มฉนวนอากาศ (AIS) ที่เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย สวิตช์เกียร์ทุกประเภทจะต้องผ่านการทดสอบแผ่นดินไหวอย่างเข้มงวดเพื่อใช้งานในโซนแผ่นดินไหวที่มีความรุนแรงสูง- ด้วยการปรับโครงสร้างให้เหมาะสม การป้องกันขีดจำกัด การหลีกเลี่ยงเสียงสะท้อน และการปรับตัวที่ยืดหยุ่น อุปกรณ์ไฟฟ้าได้รับการออกแบบให้มีความยืดหยุ่นเหมือน "ของเล่นโพลี-โพลี" ซึ่งจะทำให้มั่นใจได้ว่าชุดสวิตช์เกียร์ทุกตัวจะกลายเป็นป้อมปราการที่แข็งแกร่งสำหรับความยืดหยุ่นจากแผ่นดินไหวของโครงข่ายไฟฟ้าและความปลอดภัยของระบบจ่ายไฟ
เกี่ยวกับเรา
Zhejiang Lvma Electric Co., Ltd. ก่อตั้งขึ้นในปี 2018 โดยอาศัยความเชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมที่สั่งสมมาเป็นเวลา 17 ปี ในฐานะผู้ผลิตที่ได้รับการรับรอง ISO 9001:2015- เรามีความเชี่ยวชาญในระบบสวิตช์เกียร์อัจฉริยะและหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายทั้งแบบจุ่มน้ำมันและแบบแห้ง ผลิตภัณฑ์ของเราเข้าถึงลูกค้าในยุโรป ตะวันออกกลาง อเมริกาใต้ เอเชียตะวันออกเฉียงใต้ และแอฟริกา
ด้วยสิทธิบัตรมากกว่า 40 ฉบับที่ทีม R&D ของเราถือครอง เรากำลังพัฒนาจากผู้ผลิตแบบดั้งเดิมไปสู่ผู้ให้บริการโซลูชันพลังงานอัจฉริยะที่ขับเคลื่อนด้วยเทคโนโลยี การผลิตแบบดิจิทัลและระบบการตรวจสอบแบบเรียลไทม์-ทำให้อุปกรณ์ของเรามีความปลอดภัย ประสิทธิภาพ และความน่าเชื่อถือที่สม่ำเสมอ