แรงดันไฟฟ้าลดลงคืออะไร? จะจัดการได้อย่างไร?

แรงดันไฟฟ้า SAG หมายถึงสถานการณ์ในระบบพลังงานที่แรงดันไฟฟ้าลดลงอย่างมากด้วยเหตุผลหลายประการ. ภาวะนี้มักจะฟื้นตัวได้ในเวลาอันสั้นมาก แต่อาจคงอยู่เป็นเวลาหลายวินาทีหรือนานกว่านั้น. สาเหตุของแรงดันไฟฟ้าตกอาจรวมถึงฟ้าผ่า, การเริ่มต้นโหลดขนาดใหญ่อย่างกะทันหัน, ความผิดพลาดของการลัดวงจร, ฯลฯ. ในงานไฟฟ้าประจำวัน, เราอาจประสบปัญหาแรงดันไฟฟ้าตก, แต่พวกเขาคืออะไรกันแน่? สิ่งเหล่านี้อาจส่งผลเสียต่อชีวิตและการทำงานของเราได้อย่างไร? และจะจัดการได้อย่างมีประสิทธิภาพได้อย่างไร?

ภาพรวมพื้นฐานของแรงดันไฟฟ้าตก

กรณีแรงดันไฟฟ้า, หรือที่เรียกว่าแรงดันไฟฟ้าตก, หมายถึงการลดลงอย่างกะทันหันหรือการสูญเสียค่าประสิทธิผลของแรงดันไฟฟ้าที่เกือบจะสมบูรณ์, ตามด้วยการฟื้นตัวสู่ค่าที่ใกล้เคียงปกติ. โดยทั่วไปแรงดันไฟฟ้าตกจะอธิบายโดยแรงดันสะสมและระยะเวลา. คำจำกัดความของแรงดันไฟฟ้าตกโดยสถาบันวิศวกรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (IEEE) คือค่าประสิทธิผลของแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟลดลงอย่างกะทันหัน 10%-90% ของค่าพิกัดในระบบจ่ายไฟ, ซึ่งกลับคืนสู่สภาวะการทำงานปกติภายในระยะเวลาอันสั้นต่อมา 1 นาที.

อันตรายจากแรงดันไฟฟ้าตก

แรงดันไฟฟ้าตกมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อผู้ใช้จำนวนมาก, โดยเฉพาะผู้ใช้อาคารสาธารณะและที่พักอาศัย, ซึ่งบางคนอาจไม่สังเกตเห็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นด้วยซ้ำ. เนื่องจากระยะเวลาอันสั้นมาก, เป็นเรื่องยากที่จะตรวจจับแรงดันไฟฟ้าตกโดยไม่ต้องติดตั้งเครื่องมือตรวจสอบเฉพาะบนโครงข่ายไฟฟ้า.

1. ผลกระทบที่สำคัญต่ออุตสาหกรรมไอทีและเซมิคอนดักเตอร์

สำหรับผู้ใช้และสิ่งอำนวยความสะดวกที่ไวต่อแรงดันไฟฟ้าตก (เช่น อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์, อุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขอิเล็กทรอนิกส์, อุปกรณ์มอเตอร์ความเร็วตัวแปร, วิสาหกิจอุปกรณ์อุตสาหกรรมไอที, เป็นต้น), ความสูญเสียที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าตกอาจมีมหาศาล.

2. ผลกระทบอย่างมากต่ออุตสาหกรรมสารสนเทศ:

การทำงานผิดพลาดของอุปกรณ์ควบคุมอัตโนมัติ, ระบบคอมพิวเตอร์ทำงานผิดปกติ, ฯลฯ.

เป็นอันตรายต่ออุปกรณ์ทางกลที่ละเอียดอ่อน: อาจเป็นอันตรายต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงเมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงต่ำกว่า 80% ของปกติ, อาจทำให้เกิดอุบัติเหตุวงจรปิดได้.

สำหรับตัวควบคุม PLC:

แรงดันไฟตกหรือการลัดวงจรของวงจรอาจทำให้เกิดความผิดปกติของโปรแกรมควบคุมได้.

สำหรับไดรฟ์ความถี่แบบแปรผัน:

การทำงานจะหยุดลงหากแรงดันไฟฟ้าอยู่ต่ำกว่าอย่างต่อเนื่อง 70% เป็นเวลา 120 วินาที.

3. ถือเป็นปัญหาคุณภาพไฟฟ้าที่สำคัญที่สุด

แรงดันไฟฟ้าตกและความผันผวนอาจทำให้เกิดความสูญเสียทางเศรษฐกิจได้. สำหรับผู้ใช้ที่มีความละเอียดอ่อน, เกิน 90% ของปัญหาคุณภาพไฟฟ้ามีสาเหตุมาจากปัญหาแรงดันไฟฟ้าตก, ทำให้กลายเป็นประเด็นสำคัญในการทำงานตามปกติและปลอดภัยของอุปกรณ์ไฟฟ้าดังกล่าว. ตามสถิติ, ความใส่ใจต่อแรงดันไฟฟ้าตกโดยภาคส่วนพลังงานในยุโรปและอเมริกาและผู้ใช้นั้นแข็งแกร่งกว่ามากเมื่อเทียบกับปัญหาคุณภาพไฟฟ้าอื่นๆ. ปัจจัยสำคัญคือการร้องเรียนที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าตกเป็นเวลานานเกินไป 80% ของการร้องเรียนเรื่องคุณภาพไฟฟ้าทั้งหมด, ในขณะที่เกิดจากฮาร์โมนิกส์, สวิตช์การทำงานเกินแรงดันไฟฟ้า, เป็นต้น, บัญชีน้อยกว่า 20%. ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าแรงดันไฟฟ้าตกกลายเป็นปัญหาคุณภาพไฟฟ้าที่สำคัญที่สุด, ก่อให้เกิดความท้าทายใหม่ต่อคุณภาพของแหล่งจ่ายไฟในสังคมสารสนเทศ.

สามารถหลีกเลี่ยงแรงดันไฟฟ้าตกได้?

คำตอบก็คือไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้แม้จะมีความน่าเชื่อถือของแหล่งจ่ายไฟสูงก็ตาม. มีหลายสาเหตุที่ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตก, เช่น ฟ้าผ่าที่ไม่คาดคิด, การสัมผัสสัตว์หรือวัตถุแปลกปลอมโดยไม่ตั้งใจ, ความผิดปกติของสายที่เกิดจากลมแรงและปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมทางธรรมชาติอื่นๆ, และปรากฏการณ์ที่เกิดจากการสลับความผิดปกติของกำลัง. ข้อผิดพลาดทั้งหมดนี้ทำให้เกิดไฟฟ้าดับชั่วขณะหรือแรงดันไฟฟ้าตก ซึ่งปัจจุบันเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในระบบไฟฟ้า, โดยเกิดแรงดันไฟฟ้าตกเกินไฟฟ้าดับโดยสิ้นเชิง. เป็นที่เข้าใจกันว่าผู้ใช้อำนาจต่างชาติ, โดยเฉพาะบางสถานประกอบการที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าคุณภาพสูง, ในตอนแรกเรียกร้องให้บริษัทพลังงานปรับปรุงความน่าเชื่อถือของแหล่งจ่ายไฟ. วิธีนี้ทำให้ต้นทุนการลงทุนเริ่มแรกเพิ่มขึ้นอย่างมาก, แต่ปัญหาแรงดันไฟฟ้าตกกลับไม่เคยได้รับการแก้ไขอย่างมีประสิทธิภาพ. แม้จะมีความน่าเชื่อถือของแหล่งจ่ายไฟของ 99.99999% (เป้าหมายสูงสุดของบริษัทพลังงาน, ซึ่งทำได้ยากในทางปฏิบัติ), คำนวณไปแล้ว 365 วันต่อปี, เวลาไฟฟ้าดับโดยรวมต่อปีคือเพียงไม่กี่วินาที. อย่างไรก็ตาม, แม้จะมีความน่าเชื่อถือสูงก็ตาม, แรงดันไฟฟ้าตกยังคงสามารถเกิดขึ้นได้ประมาณสิบครั้งต่อปี. แม้จะมีต้นทุนการลงทุนจำนวนมากก็ตาม, ผลการปราบปรามต่อแรงดันไฟฟ้าตกไม่เหมาะ.

แรงดันไฟฟ้าตกมีการจัดการอย่างไร?

การศึกษาพบว่าต้นทุนและประสิทธิผลในการจัดการแรงดันไฟฟ้าตกจากแหล่งจ่ายพลังงานไปยังสายการผลิตทั้งหมด, ระดับอุปกรณ์, และระดับการควบคุมอุปกรณ์ลดลงแบบทวีคูณ. ดังนั้น, จากมุมมองของต้นทุนการจัดการและประสิทธิผล, ขอแนะนำให้ดำเนินการจัดการที่จุดสิ้นสุดของอุปกรณ์, แม้กระทั่งในส่วนลึกของส่วนประกอบควบคุมไฟฟ้าของอุปกรณ์. ยิ่งใกล้กับจุดสิ้นสุดการจัดการมากเท่าไร, ต้นทุนที่น้อยลงและผลการจัดการที่เหมือนกันก็สามารถทำได้.

อุปกรณ์ชดเชยแรงดันไฟฟ้าทั่วไปที่ติดตั้งในวงจรคือ เครื่องคืนแรงดันไฟฟ้าแบบไดนามิก (DVR) และเครื่องสำรองไฟ (อัพ).

อัพ

แรงดันไฟฟ้ากริดจะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงโดยอินเวอร์เตอร์ AC-DC, จ่ายให้กับอินเวอร์เตอร์ DC-AC, และมีแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่เสถียรให้กับโหลด. ในขณะเดียวกัน, แรงดันไฟฟ้าของกริดจะชาร์จแบตเตอรี่เก็บพลังงาน. เมื่อแรงดันไฟฟ้าของโครงข่ายต่ำหรือลดลงกะทันหัน, ไฟของ UPS เริ่มทำงาน, จ่ายพลังงานที่ต้องการให้กับโหลดจากแบตเตอรี่เก็บพลังงานเพื่อรักษาการผลิตตามปกติ. เมื่อบรรทุกเกินพิกัดอย่างรุนแรง, แรงดันไฟฟ้าของโครงข่ายจะจ่ายพลังงานให้กับโหลดโดยตรงผ่านการแก้ไข. UPS สามารถแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น แรงดันไฟฟ้าตกและการหยุดชะงักของแหล่งจ่ายไฟในระยะสั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ. อย่างไรก็ตาม, กำลังไฟฟ้าทั้งหมดของโหลดจะต้องถูกแปลงผ่าน UPS, เพิ่มการสูญเสียของระบบและลดประสิทธิภาพ.

DVR

เมื่อเกิดแรงดันไฟฟ้าตก, อินเวอร์เตอร์ DC-AC พร้อมฟังก์ชันการปรับความกว้างพัลส์จะสังเคราะห์แอมพลิจูดที่ควบคุม, ความถี่, และแรงดันรูปคลื่น, ซึ่งจะถูกเพิ่มเข้ากับแรงดันไฟฟ้าของสายผ่านหม้อแปลงไฟฟ้าแบบอนุกรม, ตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าตกภายใน 1/4 วงจร, เพิ่มแรงดันไฟขาออกให้ถึงระดับที่ระบบต้องการ. คลื่นมอดูเลต PWM ของอินเวอร์เตอร์จะขึ้นอยู่กับคลื่นไซน์มาตรฐาน, และโดยการเปรียบเทียบรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าที่รวบรวมได้กับคลื่นมาตรฐาน, ฮาร์โมนิคแรงดันไฟฟ้าสามารถชดเชยได้อย่างมีประสิทธิภาพ. พลังงานสำหรับการเพิ่มแรงดันไฟฟ้านั้นมาจากตัวเก็บประจุกระแสตรง.

ปัจจุบัน DVR เป็นอุปกรณ์ที่ได้รับความสนใจมากที่สุดในการแก้ปัญหาแรงดันไฟฟ้าตกทั้งในประเทศและต่างประเทศ. แม้ว่า DVR จะทำงานเป็นอนุกรมในบรรทัดก็ตาม, เนื่องจากจำเป็นต้องชดเชยพลังงานบางส่วนในช่วงแรงดันไฟฟ้าตกเท่านั้น, พลังการออกแบบของมันมีเพียงเท่านั้น 1/5 ถึง 1/3 ของความสามารถในการรับน้ำหนักทั้งหมด, ทำให้ราคาของมันดีขึ้นกว่า UPS ที่มีความจุเท่ากันและการสูญเสียน้อยกว่ารุ่นหลังมาก, แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าทางเทคนิคที่สำคัญ.