Wind Turbine
ปัจจุบัน การดำเนินธุรกิจผลิตไฟฟ้าในหลายๆ ประเทศทั่วโลก หันมาใส่ใจกับกระบวนการผลิตที่ไม่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจึงมีการนำพลังงานทดแทนที่มีอยู่ในธรรมชาติมาใช้ในการผลิตไฟฟ้า หนึ่งในนั้นคือพลังงานลมซึ่งเป็นอีกหนึ่งพลังงานสะอาดที่สามารถนำมาใช้เป็นพลังงานทดแทนในการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้กังหันลม (wind turbine) ในการเปลี่ยนกระแสลมที่เข้ามาปะทะกับใบพัดที่อยู่ในรูปแบบพลังงานจลน์ไปเป็นพลังงานกล จากนั้นเปลี่ยนพลังงานกลจากการหมุนเป็นกระแสไฟฟ้าและนำไปใช้ประโยชน์
กังหันลมที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้าโดยทั่วไปจะมีลักษณะทางกายภาพเป็นโครงสร้างสูงและมักถูกติดตั้งบริเวณพื้นที่ราบโล่งไม่มีสิ่งกีดขวางหรืออยู่ในบริเวณที่เป็นเนินเขาจึงมีความเสี่ยงต่อการเกิดฟ้าผ่าบริเวณโครงสร้างหรือใบพัดทำให้ชิ้นส่วนกลไก ระบบไฟฟ้าและระบบควบคุมต่างๆ เกิดความเสียหายหรืออาจเกิดเพลิงไหม้ ซึ่งส่งผลต่อค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงและผลกระทบต่อเศรษฐกิจเป็นวงกว้างจากการหยุดชะงักของระบบผลิตไฟฟ้า
Kumwell ส่งมอบโซลูชั่น
การป้องกันอันตรายที่เกิดจากฟ้าผ่า และการป้องกันเสิร์จสำหรับกังหันลม
การป้องกันความเสียหายจากฟ้าผ่าตรงต่อกังหันลม
- เป็นที่ยอมรับกันว่ากังหันลมโดยทั่วไปจำเป็นต้องมีระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอกและระบบป้องกันเสิร์จที่เชื่อถือได้เพื่อป้องกันการสูญเสียทางเศรษฐกิจอันเนื่องมาจากความเสียหายจากฟ้าผ่ารวมถึงป้องกันอันตรายต่อเจ้าหน้าที่บริการ (primarily service personnel) เนื่องจากกังหันลมมีลักษณะทางกายภาพเป็นโครงสร้างสูงและมักติดตั้งบนเนินเขาหรือบริเวณนอกชายฝั่ง จึงมีความเสี่ยงต่อการเกิดฟ้าผ่า
- การป้องกันฟ้าผ่าสำหรับกังหันลมต้องมีการออกแบบตามมาตรฐาน IEC 61400-24 (Wind energy generation systems Part 24: Lightning protection) ซึ่งมีการกำหนดวิธีการประเมินความเสี่ยง การป้องกันใบพัดและส่วนประกอบโครงสร้างอื่นๆ รวมถึงระบบไฟฟ้าและระบบควบคุม จากผลกระทบจากฟ้าผ่าทั้งทางตรงและทางอ้อม
- ส่วนประกอบภายนอกของกังหันลมที่มีโอกาสสูงที่จะถูกฟ้าผ่าคือใบพัด (Blades) ซึ่งบริเวณใบพัดของกังหันลมโดยทั่วไปจะมีหมุดโลหะ (Metallic receptor) ติดอยู่ที่ปลายใบพัดเพื่อเป็นจุดรับฟ้าผ่า เมื่อเกิดฟ้าผ่าที่หมุดโลหะ กระแสจะไหลผ่านตัวนำลงดินที่อยู่ภายในใบพัด ผ่านห้องเครื่องกังหันลม (Nacelle) และผ่านเสา (Tower) ที่เป็นส่วนโลหะติดตั้งถาวรกับกังหันลมและใช้เป็นองค์ประกอบโดยธรรมชาติของระบบป้องกันฟ้าผ่าก่อนจะกระจายกระแสไปในดินผ่านระบบรากสายดิน
การป้องกันความเสียหายจากฟ้าผ่าตรงต่อกังหันลม
- กังหันลมจำเป็นต้องมีระบบรากสายดินที่มีประสิทธิภาพเพื่อกระจายกระแสฟ้าผ่าและป้องกันความเสียหายต่ออุปกรณ์ โดยทั่วไประบบรากสายดินสำหรับกังหันลมจะติดตั้งโดยใช้ตัวนำฝังดินในลักษณะเป็นวงแหวน (Ground Loop) และเชื่อมต่อกับรากสายดินฐานราก (Foundation Grounding)
- รากสายดินวงแหวนในดินช่วยลดค่าความต้านทานดินและควบคุม Ground Potential Rise รอบๆ กังหันลมเพื่อป้องกันอันตรายจากแรงดันสัมผัส (Touch Voltage) และแรงดันช่วงก้าว (Step Voltage)
- โครงสร้างฐานรากของกังหันลมมีขนาดใหญ่และประกอบด้วยเหล็กเสริมแรงจำนวนมาก จึงใช้เป็นรากสายดินฐานรากสำหรับระบบไฟฟ้าและระบบป้องกันฟ้าผ่าซึ่งให้ประสิทธิผลที่ดีในการทำให้ค่าความต้านทานดินต่ำเนื่องจากมีปริมาตรคอนกรีตที่มีหน้าสัมผัสกับดินอยู่ทั่วพื้นที่ทำให้กระจายกระแสลงดินอย่างรวดเร็ว รวมถึงทำให้เกิดความปลอดภัยจากแรงดันสัมผัสและแรงดันช่วงก้าวภายในฐานกังหันลม
- รากสายดินฐานรากคอนกรีตประกอบด้วยตัวนำที่ติดตั้งในฐานรากส่วนที่ต่ำกว่าระดับผิวดิน โดยในการติดตั้งต้องเชื่อมหรือแคลมป์ตัวนำเข้ากับเหล็กเสริมแรงและตัวนำต้องถูกหุ้มด้วยคอนกรีตหนาไม่น้อยกว่า 5 เซนติเมตร
- กรณีรากสายดินในดินมีการต่อกับเหล็กในคอนกรีตควรเลือกใช้สายตัวนำชนิดทองแดง เหล็กเคลือบทองแดง หรือเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีรูปแบบและขนาดพื้นที่หน้าตัดขั้นต่ำเป็นไปตามมาตรฐาน IEC 62305-3 และผ่านการทดสอบคุณสมบัติตามมาตรฐาน IEC 62561-2
- สำหรับกังหันลมที่ติดตั้งบริเวณพื้นที่เชิงเขาหรือพื้นที่ที่มีค่าความต้านทานจำเพาะของดินสูง สามารถใช้สารปรับปรุงค่าความต้านทานดิน (MEG) หุ้มรอบสายตัวนำรากสายดินวงแหวนเพื่อช่วยลดค่าความต้านทานดิน โดยสารปรับปรุงที่ใช้ต้องไม่ทำเกิดการกัดกร่อนต่อสายตัวนำหรือแท่งหลักดิน มีความคงทนถาวร เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและผ่านการทดสอบคุณสมบัติตามมาตรฐาน IEC 62561-7
การป้องกันความเสียหายจากเสิร์จต่ออุปกรณ์ด้วย Surge Protection Device (SPD)
- เมื่อเกิดฟ้าผ่าขึ้นจะมีกระแสฟ้าผ่าไหลผ่านกังหันลมและเกิดสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่ หากเกิดการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กผ่านลูปวงจรที่เกิดจากการเดินสายหรือโครงสร้างของกังหันลม ก็จะทำให้เกิดแรงดันเสิร์จและกระแสเสิร์จภายในวงจร
- การป้องกันเสิร์จทำได้โดยการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันเสิร์จที่มีการประสานสัมพันธ์ทั้งของระบบไฟฟ้า AC DC และสายสัญญาณอย่างเหมาะสม เพื่อจำกัดแรงดันเกินและนำกระแสเสิร์จให้ลงดินลดความเสียหายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์
- Kumwell SPD ให้การป้องกันครอบคลุมทั้ง AC Power Supply, DC Power Supply, Transmitter Unit, Data/Signal Line ผ่านการทดสอบตามมาตรฐาน IEC 61643 (Low-Voltage Surge Protective Device
