4. คุณสมบัติของระบบป้องกัน
ระบบป้องกันที่ดีควรมีลักษณะที่ดีดังนี้
4.1 Reliability หมายถึง ความเชื่อถือได้ในความแน่นอนของ Relay ในขณะทำงานว่าจะสามารถทำงานได้จริง ซึ่งเมื่อกล่าวถึง Reliability จะสามารถแบ่งเป็นข้อย่อยได้คือ
1. Dependability หมายถึง การที่ระบบป้องกันต้องทำงานถูกต้องทุกครั้งที่เกิด Fault และต้องทำงานถูกต้องสำหรับ Fault ทุกแบบด้วย และต้องทำงานได้ในขณะที่ต้องการให้ทำงาน เช่น อาจต้องทำงานซ้ำๆ กัน หลายๆ ครั้ง ในช่วงเวลาสั้นๆ หรืออาจจะต้องทำงานแม้จะไม่ได้ทำงานมาเป็นระยะเวลานานก็ตาม
2. Security หมายถึง ระบบป้องกันต้องไม่ทำงานเมื่อไม่ต้องการให้ทำงาน เช่น จะต้องไม่ทำงานในภาวะโหลดปกติ หรือเกิดภาวะ Transients ชั่วขณะ หรือเมื่อเกิด Fault นอกเขตการป้องกัน การตัดวงจรโดยไม่จำเป็นจะส่งผลให้เกิดความเสียหายทางเศรษฐกิจ
4.2 Selectivity หมายถึง Security ที่จำกัดพื้นที่ให้อยู่ในขอบเขตจำกัด หรือไม่จำกัดในระบบไฟฟ้า ซึ่งเขตนี้เรียกว่า Zone of Protection ซึ่งจะเป็นแบบจำกัด หรือไม่จำกัดก็ได้ หรืออาจกล่าวอีกแบบได้ว่า Selectivity คือ การที่ใช้ Relay ทำงานภายใน Zone ที่ออกแบบให้ทำงานนั่นเอง ซึ่งโดยมากขอบเขตของ Zone นี้ จะมีแบ่งเป็น 2 ส่วนอุปกรณ์ คือ อุปกรณ์ตัดตอนคือ Circuit Breaker และอุปกรณ์ตรวจจับ คือ CT, PT และ Relay และขอบเขตของ Zone นี้จะถูกจำกัดโดยบริเวณที่ติดตั้ง CT นั่นเอง โดยการทำงานภายใน Zone คือ CT เป็นตัวรับสัญญาณ Faults มาแล้วมี Circuit Breaker เป็นตัวตัดตอนแยก Faults ออกจากระบบ
4.3 Speed ระบบป้องกันจะต้องสามารถตัดวงจรได้รวดเร็วพอที่จะทำให้อุปกรณ์ต่างๆ ในระบบยังไม่เกิดความเสียหาย ซึ่งโดยทั่วไปแล้วยิ่งทำงานเร็วเท่าไหร่อุปกรณ์ก็จะได้รับความปลอดภัย แต่ในบางครั้งเพื่อให้มีการทำงานประสานกันอาจจะต้องมีการหน่วงเวลาบ้างพอสมควร แต่ทั้งนี้ทั้งนั้นก็ไม่ควรช้าจนทำให้อุปกรณ์เสียหาย ดังนั้นสรุปได้ว่า Relay จะต้องมีการหน่วงเวลาให้ Trip ตามลักษณะความรุนแรงของ Faults และหากพิจารณาแบ่งตามประเภทของ Relay ตามความเร็วในการทำงานสามารถแบ่งได้ดังนี้คือ
- Instantaneous Relay จะทำงานทันทีเมื่อมีสัญญาณ Trip เข้ามา โดยไม่มีการหน่วงเวลาอันเนื่องมาจาก Function การทำงานของตัวเอง
- Time Delay Relay จะทำงานโดยมีการหน่วงเวลาเอาไว้ ตั้งแต่ที่รับสัญญาณเข้ามาและก่อนที่จะส่งสัญญาณ Trip ออกไป
5. การทำงานของ Relay อย่างง่าย
รูปที่ 4 การทำงานของรีเลย์
6. เขตการป้องกัน (Zone of Protection)
ความต้องการอย่างหนึ่งของระบบการป้องกัน
คือ การแบ่งระบบไฟฟ้าเป็น Protective Zone ซึ่งสามารถป้องกันระบบไฟฟ้าได้อย่างเพียงพอ
และตัดส่วนของระบบไฟฟ้าออกให้น้อยที่สุดเมื่อเกิด Fault ระบบไฟฟ้าอาจแบ่งเป็น
Protective Zone ได้ดังรูปด้านล่าง
รูปที่ 5 โซนระบบป้องกัน
จุดประสงค์ของการแบ่งขอบเขตการป้องกัน คือ เพื่อแบ่งการป้องกันระบบไฟฟ้าออกเป็นส่วนๆ โดยแต่ละส่วนจะรับผิดชอบป้องกันในส่วนของบริเวณตัวเองเป็นหลัก หรือเป็น Primary Protection ซึ่งทำให้สามารถระบุตำแหน่งของการเกิด Fault ได้เมื่อเกิด Fault และถ้าระบบป้องกันภายใน Zone ตัวเองไม่ทำงานจะต้องจัดให้มีการป้องกันสำรอง (Backup Protection) เพื่อทำการตัด Fault ออกจากระบบได้และให้ทุกส่วนในระบบไฟฟ้าอยู่ภายใน Zone of Protection โดยจะใช้หลักการต่อไปนี้
1. ทุกส่วนในระบบไฟฟ้าต้องอยู่ภายใน Zone of Protection อย่างน้อย 1 Zone และสำหรับอุปกรณ์ที่สำคัญมากๆ จะต้องอยู่ภายใน Zone อย่างน้อย 2 Zone
2. เพื่อที่จะให้ทุกๆ ส่วนในระบบไฟฟ้าต้องอยู่ใน Zone of Protection จึงมีการจัด CT ใน Zone ที่อยู่ติดกันเป็นแบบ Overlap ซึ่งหมายความว่า ในเนื้อที่ส่วนที่ Overlap กัน จะมี 2 Zone ที่ป้องกันส่วนนี้อยู่ การจัดให้ Zone เกิด Overlap กันนั้นทำได้โดยการต่อ Relays เข้ากับ CT โดยส่วนสำคัญในการออกแบบให้ Overlap จะขึ้นกับ Circuit Breaker ที่ใช้
7. การแบ่งส่วนของระบบป้องกัน
ระบบการป้องกันสามารถแบ่งได้เป็น
2 ส่วน คือ
1. Primary Protection หมายถึง การป้องกันลำดับแรกซึ่งอุปกรณ์ป้องกันในเขตป้องกันต้องทำหน้าที่แยกส่วนของวงจรที่เกิด
Fault ออกจากระบบ การทำงานของ Primary Protection จะต้องทำงานเร็วที่สุดเท่าที่จะทำได้
และแยกส่วนของวงจรให้น้อยที่สุดเท่าที่จำเป็น
เพื่อให้เกิดความเสียหายแก่ระบบโดยรวมน้อยที่สุด
2. Backup Protection หมายถึง
การใช้ระบบป้องกันอีกชุดหนึ่งที่มีเวลาในการทำงานช้ากว่าระบบ Primary
Protection โดย Backup Protection
ทำหน้าที่ป้องกันวงจรในกรณีที่ Primary Protection
ไม่ทำงานซึ่งทำให้ต้องแยกส่วนของวงจรออกมากกว่าระบบป้องกันปฐมภูมิในการ Clear
Fault