บทนำ
ในฐานะผู้จัดการฝ่ายจัดซื้อในอุตสาหกรรมระบบส่งไฟฟ้า การเลือกสวิตช์แยกฉนวนที่เหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความน่าเชื่อถือ ความปลอดภัย และประสิทธิภาพด้านต้นทุนของระบบกริด สวิตช์เหล่านี้มีบทบาทสองประการ ได้แก่ การแยกวงจรในช่วงเวลาที่ดำเนินการบำรุงรักษา และการสนับสนุนเสถียรภาพของระบบภายใต้สภาวะที่รุนแรง ด้วยความก้าวหน้าของวัสดุและเทคโนโลยีสมาร์ทกริด ตลาดจึงมีตัวเลือกหลากหลายประเภทบทความนี้จะประเมินชนิดหลักของสวิตช์แยกฉนวน คุณลักษณะทางเทคนิค ข้อได้เปรียบในการผลิต และการประยุกต์ใช้งานจริง เพื่อช่วยแนะนำการตัดสินใจด้านการจัดซื้อของคุณ
การวิเคราะห์คุณลักษณะของผลิตภัณฑ์
1. สวิตช์แยกฉนวนเซรามิก
ฉนวนพอร์ซเลน ทำจากควอตซ์ เฟลด์สปาร์ และดินเหนียว มีชื่อเสียงในด้านความแข็งแรงเชิงกลสูง (สามารถรองรับแรงดึงได้สูงถึง 120 กิโลนิวตัน) และมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ยอดเยี่ยม พื้นผิวเคลือบเซรามิกช่วยป้องกันการซึมผ่านของน้ำและการกัดกร่อนจากสารเคมี ทำให้เหมาะสมสำหรับสถานีไฟฟ้าย่อยกลางแจ้งในเขตอากาศอบอุ่น อย่างไรก็ตาม พอร์ซเลนมีลักษณะเปราะและแตกหักได้ง่ายเมื่อถูกกระแทก จึงต้องควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวดระหว่างการขนส่งและการติดตั้ง
การประยุกต์ใช้งานทั่วไป ได้แก่ สายส่งไฟฟ้าแรงสูง 110 กิโลโวลต์ ถึง 500 กิโลโวลต์ และสถานีสวิตช์ยาร์ดอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น สวิตช์ฉนวนพอร์ซเลนรุ่น GW4/GW7 เป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงการ "ส่งพลังงานจากตะวันตกสู่ตะวันออก" ของจีน เนื่องจากมีความทนทานที่พิสูจน์แล้ว
2. สวิตช์แยกฉนวนแก้ว
ฉนวนแก้ว ซึ่งทำจากแก้วเทมเปอร์ มีคุณสมบัติในการตรวจสอบตนเองอย่างเฉพาะตัว เมื่อเกิดความเสียหาย ฉนวนจะ "ระเบิดตัวเอง" เป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย ทำให้ไม่จำเป็นต้องตรวจจับค่าศูนย์ตามปกติ ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (7–8) สูงกว่าเซรามิก ทำให้การกระจายแรงดันไฟฟ้าตลอดสายฉนวนมีความสม่ำเสมอมากขึ้น ส่งผลให้ลดปัญหาการรบกวนคลื่นวิทยุและยืดอายุการใช้งาน
ข้อได้เปรียบหลัก ได้แก่ การออกแบบที่เบา (เบากว่าเซรามิก 30%) และความต้านทานต่อการเกิดอาร์กไฟจากมลภาวะได้ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม แก้วมีความต้านทานต่อการสั่นสะเทือนความถี่สูงต่ำกว่า ทำให้ไม่เหมาะสำหรับพื้นที่ที่มีความเสี่ยงจากแผ่นดินไหว
3. สวิตช์แยกวงจรฉนวนแบบคอมโพสิต (ยางซิลิโคน)
ฉนวนคอมโพสิตประกอบด้วยแกนไฟเบอร์กลาสและแผ่นชีดยางซิลิโคน ซึ่งให้คุณสมบัติกันน้ำได้ดีเยี่ยมและทนต่อมลพิษอย่างมีประสิทธิภาพ ความแข็งแรงต่อแรงดึง (สูงสุดถึง 150 กิโลนิวตัน) และความยืดหยุ่นทำให้เหมาะสำหรับใช้งานในพื้นที่ชายฝั่งทะเล พื้นที่ทะเลทราย และพื้นที่ที่มีมลพิษรุนแรง เช่น ฉนวนยางซิลิโคน SILASTIC™ HCR ของดาว ที่ทำงานได้ดีในอุณหภูมิสุดขั้ว (-40°C ถึง +60°C) และสภาพแวดล้อมที่มีหมอกเกลือ
สวิตช์คอมโพสิต เช่น ซีรีส์ HGW9 มีการนำมาใช้มากขึ้นในระบบกริดอัจฉริยะ เนื่องจากสามารถทำงานร่วมกับเซ็นเซอร์ IoT เพื่อตรวจสอบสภาพแบบเรียลไทม์ อย่างไรก็ตาม วัสดุอินทรีย์ของสวิตช์เหล่านี้จะเสื่อมสภาพตามเวลา จึงจำเป็นต้องตรวจสอบความต้านทานรังสี UV เป็นระยะ
4. สวิตช์แยกแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูง (HVDC)
ออกแบบมาสำหรับระบบ DC ±500kV–±1100kV โดยสวิตช์เหล่านี้ใช้ฉนวนก๊าซ SF₆ และกลไกตอบสนองอย่างรวดเร็ว (เวลาทำงาน ≤50ms) ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ขั้วต่อทองแดงชุบเงิน (ความต้านทานการสัมผัส <50μΩ) และฉนวนที่เสริมด้วยเส้นใยคาร์บอน ซึ่งช่วยลดน้ำหนักลง 30% ขณะที่ยังคงรักษารูปทรงโครงสร้างไว้ได้
สวิตช์ HVDC มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเชื่อมต่อแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น ฟาร์มลมนอกชายฝั่ง ตัวอย่างเช่น สวิตช์ DC ±800kV ของ TBEA ได้ถูกนำไปใช้ในโครงการนำร่องเครือข่าย DC แบบยืดหยุ่นจางเป่ยของจีน
5. สวิตช์แยกแรงดันอัจฉริยะ
โดยรวมเซ็นเซอร์ IoT และอัลกอริธึมปัญญาประดิษฐ์ เข้าด้วยกัน สวิตช์อัจฉริยะสามารถตรวจสอบอุณหภูมิ ความเครียดทางกล และความต้านทานของฉนวนจากระยะไกล ตัวอย่างเช่น ซีรีส์ GW16 ที่มาพร้อมลูกบอลโคโรนาและแหวนโคโรนาอัจฉริยะในตัว สามารถตรวจจับสัญญาณเริ่มต้นของการเกิดอาร์คไฟฟ้า และปรับตัวเองเพื่อป้องกันความล้มเหลว
ในปี 2024 การไฟฟ้าภาคใต้ของจีนได้อัปเกรดสถานีไฟฟ้าย่อย Qianxi 220 กิโลโวลต์ด้วยเซ็นเซอร์เหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้สามารถยืนยันสถานะของสวิตช์ได้ "สองชั้น" และลดการตรวจสอบด้วยคนงานลง 70%
ข้อได้เปรียบในการผลิตและนวัตกรรมกระบวนการ
1. สายการผลิตอัตโนมัติ
ผู้ผลิตชั้นนำอย่าง Shandong Ruitai ใช้เตาเผาอัตโนมัติที่ควบคุมโดย Siemens ในการผลิตฉนวนแก้ว ซึ่งช่วยให้มั่นใจในคุณภาพที่สม่ำเสมอผ่านการควบคุมอุณหภูมิและความดันอย่างแม่นยำ ในลักษณะเดียวกัน การผลิตฉนวนคอมโพสิตใช้แขนหุ่นยนต์ในการฉีดแม่พิมพ์ยางซิลิโคน ลดข้อผิดพลาดจากมนุษย์และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต
2. ความก้าวหน้าทางวัสดุศาสตร์
-
ยางซิลิโคน : ซิลิโคนที่ผ่านการอบด้วยอุณหภูมิสูง (HTV) จาก Dow และ Maclean Power Systems มีคุณสมบัติกันน้ำได้ดีขึ้นและทนต่อรังสี UV ได้ดี ส่งผลให้อายุการใช้งานยาวนานถึง 30 ปีขึ้นไป
-
สายใยคาร์บอน : ใช้ในฉนวน HVDC เส้นใยคาร์บอนช่วยลดน้ำหนักขณะที่ยังคงความแข็งแรงต่อแรงดึง ซึ่งมีความสำคัญต่อการติดตั้งในพื้นที่ที่มีความสูงจากระดับน้ำทะเลมาก
-
การเคลือบสีที่มิชอบสิ่งแวดล้อม : เคลือบป้องกันการกัดกร่อนของ Delectric (เช่น Dacromet) ให้การป้องกันจากการพ่นหมอกเกลือได้มากกว่า 1,000 ชั่วโมง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโครงข่ายไฟฟ้าชายฝั่ง
3. ระบบการประกันคุณภาพ
ผู้ผลิตอย่างเช่น Shanghai Minrong ใช้การทดสอบหลายขั้นตอน:
-
การทดสอบความต้านทานเชิงฉนวน : ทดสอบด้วยแรงดัน 100 กิโลโวลต์ เป็นเวลา 1 นาที เพื่อยืนยันความสมบูรณ์ของฉนวน
-
การทดสอบความล้าทางกล : มากกว่า 100,000 รอบ เพื่อจำลองความเครียดในการใช้งานระยะยาว
-
การจำลองสภาพแวดล้อม : ห้องทดสอบระดับความสูง (5,000 เมตร) และอุณหภูมิสุดขั้ว (-40°C) เพื่อให้มั่นใจว่าเป็นไปตามมาตรฐาน GB/T 20626.1
4. การ ออกแบบ ที่ ประหยัด
สวิตช์คอมโพสิตช่วยลดต้นทุนตลอดอายุการใช้งานลง 40% เมื่อเทียบกับเซรามิก เนื่องจากต้องการการบำรุงรักษาและการเปลี่ยนชิ้นส่วนน้อยลง ตัวอย่างเช่น ซีรีส์ CDH7 ของ Delec ใช้วัสดุไนลอนและพอลิคาร์บอเนตที่สามารถรีไซเคิลได้ ช่วยลดต้นทุนวัสดุลง 15% ขณะที่ยังคงเป็นไปตามมาตรฐาน IP68
สรุป
การเลือกสวิตช์แยกเบรกเกอร์ที่เหมาะสมจำเป็นต้องพิจารณาความต้องการด้านเทคนิค สภาพแวดล้อม และข้อจำกัดด้านงบประมาณอย่างสมดุล สำหรับโครงข่ายไฟฟ้าแบบดั้งเดิม เซรามิกและแก้วยังคงเป็นตัวเลือกที่คุ้มค่า ขณะที่สวิตช์ชนิดคอมโพสิตและสวิตช์อัจฉริยะเหมาะสำหรับระบบสมัยใหม่ที่มีมลพิษสูง หรือระบบพลังงานหมุนเวียนที่เชื่อมต่อกัน ปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณามีดังนี้
เรตติ้งแรงดันไฟฟ้า: เลือกสวิตช์ให้ตรงกับแรงดันของโครงข่ายไฟฟ้า (เช่น 110 กิโลโวลต์ – 1,100 กิโลโวลต์)
ข้อพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อม: เลือกวัสดุที่ทนต่อการเกาะตัวของน้ำสำหรับพื้นที่ชายฝั่ง และเลือกสวิตช์ที่ใช้ก๊าซ SF₆ เป็นฉนวนสำหรับพื้นที่สูง
ข้อกำหนดด้านความอัจฉริยะ: ให้ความสำคัญกับสวิตช์ที่รองรับ IoT เพื่อการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์
ด้วยการร่วมมือกับผู้จัดจำหน่ายที่ได้รับการรับรอง (เช่น ผู้ผลิตที่เป็นไปตามมาตรฐาน IEC 62271-102) และการใช้การวิเคราะห์ต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน ผู้จัดการจัดซื้อสามารถมั่นใจได้ถึงความยืดหยุ่นของระบบกริดและการลงทุนที่พร้อมสำหรับอนาคต การเปลี่ยนแปลงของอุตสาหกรรมไปสู่โซลูชันอัจฉริยะและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ชี้ให้เห็นถึงความสำคัญของการนำหน้าแนวโน้มทางเทคโนโลยี เพื่อตอบสนองความต้องการของระบบกริดที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง
ข่าวเด่น
EN
