การจัดซื้อและการใช้งานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง DC: บันทึกข้อผิดพลาดที่หลีกเลี่ยงได้ — พูดคุยกันตรงๆ

เมื่อเดือนที่แล้ว ผมไปที่ไซต์โครงการพลังงานลมเพื่อรับฟังการบรรยายทางเทคนิค วิศวกรไฟฟ้าของเจ้าของทุบโต๊ะและถามว่า: "มาตรฐานแห่งชาติไม่ได้ระบุไว้แล้วหรือว่าสายเคเบิล XLPE ไม่สามารถทดสอบด้วย DC ได้? แล้วพวกคุณซื้อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง DC ชุดนี้มาเพื่ออะไร?" พนักงานขายจากผู้ผลิตหลายรายที่เข้าร่วมประชุมมองหน้ากัน และไม่มีใครตอบคำถามได้ ผมต้องยอมรับว่าเขาพูดถูก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง DC (ที่รู้จักกันในอุตสาหกรรมว่า "Zhi Gao Fa") มีชื่อเสียงที่ขึ้นๆ ลงๆ ในอุตสาหกรรมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากการแก้ไข GB 50150-2016 — ด้านหนึ่ง หน่วยที่มีอยู่จำนวนมากยังคงใช้งานอยู่ อีกด้านหนึ่ง เสียงที่บอกว่า "มาตรฐานแห่งชาติใหม่ไม่อนุญาตให้ใช้ DC" มีอยู่ทุกหนทุกแห่ง ผมได้ทำการทดสอบแรงสูงมาสิบปี และมีส่วนร่วมในการจัดซื้อและเลือกรุ่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง DC ไม่น้อยกว่าห้าสิบเครื่อง บทความวันนี้จะไม่คัดลอกคู่มือหรือสารานุกรม แต่จะนำเสนอจากมุมมองของผู้ที่ทั้งซื้อและใช้อุปกรณ์ และจะอธิบายอย่างชัดเจนว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง DC สามารถทำอะไรได้บ้าง ทำอะไรไม่ได้บ้าง วิธีเลือกรุ่น และวิธีไม่ให้ถูกหลอกโดยคำพูดของพนักงานขาย

สารบัญ

• 01 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง DC คืออะไรกันแน่?
• 02 เมื่อเป็นทางเลือกเดียว — และเมื่อคุณไม่ควรใช้อย่างเด็ดขาด
• 03 สูตรหลักเดียวสำหรับการเลือกรุ่น
• 04 กรณีศึกษาจริง: Guodian Zhongxing ZGS-300kV/50mA สนับสนุนการทดสอบน้ำแข็งของสถาบันวิจัยไฟฟ้า Anhui ของ State Grid
• 05 รุ่นมาตรฐาน vs. รุ่นอัจฉริยะ: ราคาสูงกว่าไม่ได้หมายความว่าจะดีกว่าเสมอไป
• 06 การหักล้างข่าวลือที่ว่า "มาตรฐานแห่งชาติใหม่ห้ามการทดสอบ DC"
• 07 รายการตรวจสอบการรับมอบสินค้า
• 08 คำถามที่พบบ่อย

ประการแรก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง DC คืออะไรกันแน่? หลักการทำงานพื้นฐานนั้นค่อนข้างตรงไปตรงมา: มันรับไฟ AC 220V มาตรฐาน และแปลงเป็น DC แรงสูงที่เสถียรและควบคุมได้ ผ่านกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการแปลงผกผัน การเพิ่มแรงดัน และการเรียงกระแสแบบตัวคูณแรงดัน อุปกรณ์ประกอบด้วยสองส่วนหลัก — หน่วยควบคุม (คอนโซลหลัก) และคอลัมน์ตัวคูณแรงดันสูง (กระบอกตัวคูณแรงดัน) — เชื่อมต่อกันด้วยสายเคเบิลความถี่กลาง ระบบทั้งหมดบรรจุอยู่ในกล่องอลูมิเนียมอัลลอยด์ ทำให้สามารถพกพาได้โดยคนเดียว ข้อมูลจำเพาะของเอาต์พุตมีตั้งแต่ 60kV ถึง 300kV โดยมีกระแสไฟพิกัดอยู่ระหว่าง 2mA ถึง 10mA ด้านล่างนี้คือตารางข้อมูลจำเพาะที่สมบูรณ์สำหรับซีรีส์ Guodian Zhongxing ZGF ซึ่งเป็นซีรีส์ที่ทีมทดสอบในอุตสาหกรรมมักใช้:

สังเกตรูปแบบในตารางนี้: หมายเลขรุ่น = แรงดัน/กระแส ZGF-120/5 หมายถึง 120kV, 5mA แรงดันกำหนดว่าคุณสามารถใช้แรงดันทดสอบได้สูงแค่ไหน กระแสกำหนดว่าคุณสามารถขับเคลื่อนสายเคเบิลได้นานแค่ไหน ข้อมูลน้ำหนักบอกคุณว่าคนเดียวสามารถพกพาได้หรือไม่

มีกับดักง่ายๆ ที่นี่ — ผู้ผลิตบางรายใส่หน่วย 60kV และ 120kV ไว้ในตู้ขนาดเดียวกัน แต่ระดับฉนวนหม้อแปลงภายในแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง เมื่ออ่านข้อมูลจำเพาะ อย่าตัดสินจากขนาดภายนอกเพียงอย่างเดียว ความสูงและน้ำหนักของกระบอกตัวคูณแรงดันสูงเป็นตัวบ่งชี้ที่แน่นอน

II. ในสถานการณ์เหล่านี้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง DC เป็นทางเลือกเดียว — แต่ในบางสถานการณ์ ห้ามใช้เด็ดขาด

สถานการณ์ที่ต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง DC:

การทดสอบตัวป้องกันแรงดันเกิน — ไม่มีทางเลือกอื่น ไม่ว่าจะสำหรับการส่งมอบหรือการทดสอบป้องกัน การวัด U1mA และกระแสรั่วที่ 0.75U1mA สำหรับตัวป้องกันแรงดันเกินสังกะสีออกไซด์ สามารถทำได้ด้วย DC เท่านั้น ทั้งอนุกรมเรโซแนนซ์หรือความถี่ต่ำมาก (VLF) ไม่สามารถทดแทนได้ สิ่งนี้เพียงอย่างเดียวทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง DC อยู่ในรายการอุปกรณ์ของทีมทดสอบทุกทีมอย่างมั่นคง

ตามข้อ 20.0.5 ของ GB 50150-2016 การวัดแรงดันอ้างอิง DC และกระแสรั่วที่ 0.75 เท่าของแรงดันอ้างอิง DC สำหรับตัวป้องกันแรงดันเกินโลหะออกไซด์เป็นรายการทดสอบที่บังคับ มาตรฐานกำหนดไว้อย่างชัดเจนว่ากระแสรั่วที่ 0.75 เท่าของแรงดันอ้างอิง DC จะต้องไม่เกิน 50μA และหากปัจจัยริปเปิลในวงจรเรียงกระแสเกิน 1.5% ในระหว่างการทดสอบ จะต้องเพิ่มตัวเก็บประจุตัวกรอง

สายเคเบิลฉนวนน้ำมันกระดาษ สำหรับโครงสร้างฉนวนน้ำมันกระดาษจำนวนมากในสายเคเบิลเก่า การทดสอบแรงดันไฟฟ้าทนทาน DC ยังคงเป็นวิธีการตรวจจับที่สอดคล้องและมีประสิทธิภาพ สายเคเบิลจำนวนมากในโรงไฟฟ้าเก่าและเหมืองยังคงเป็นฉนวนน้ำมันกระดาษ และการทดสอบป้องกันประจำปีก็ยังคงต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง DC ข้อ 17.0.4 ของ GB 50150-2016 ให้สูตรการคำนวณและตารางที่ชัดเจนสำหรับแรงดันไฟฟ้าทนทาน DC ของสายเคเบิลฉนวนกระดาษ และการทดสอบแรงดันไฟฟ้าทนทาน DC ของสายเคเบิลฉนวนกระดาษยังคงเป็นวิธีการที่ได้รับการยอมรับจากมาตรฐาน

การทดสอบแรงดันไฟฟ้าทนทาน DC ของขดลวดสเตเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ข้อ 4.0.5 ของ GB 50150-2016 ระบุไว้อย่างชัดเจน: การทดสอบแรงดันไฟฟ้าทนทาน DC 1 นาทีไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ในสถานการณ์เฉพาะ แรงดันทดสอบควรเป็น 3 เท่าของแรงดันพิกัดของเครื่อง เพิ่มขึ้นเป็นขั้นๆ ละ 0.5 เท่าของแรงดันพิกัด โดยแต่ละขั้นจะคงไว้เป็นเวลา 1 นาที และบันทึกกระแสรั่ว สำหรับเครื่องจักรที่ระบายความร้อนด้วยไฮโดรเจน ยังมีข้อกำหนดบังคับที่ระบุว่าต้องทำการทดสอบก่อนเติมไฮโดรเจน และห้ามทำการทดสอบในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนไฮโดรเจนโดยเด็ดขาด

สถานการณ์ที่คุณต้องไม่ใช้โดยไม่คิดหน้าคิดหลัง:

การทดสอบส่งมอบสายเคเบิล XLPE โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโครงการใหม่ นี่ไม่ใช่คำถามว่า "สามารถใช้ได้หรือไม่" — การใช้งานอาจนำไปสู่ผลร้ายแรง สนามไฟฟ้า DC ทำให้เกิดการสะสมประจุในอวกาศภายในฉนวน XLPE ซึ่ง "ซ่อน" ข้อบกพร่อง — คุณออกรายงานผ่าน และสายเคเบิลจะพังหกเดือนหลังจากเปิดใช้งาน ไม่มีใครสามารถรับผิดชอบได้ สำหรับสายเคเบิล XLPE ขนาด 110kV ขึ้นไป ห้ามใช้ DC โดยเด็ดขาด GB/T 11017 และ IEC 60840 ระบุไว้อย่างชัดเจน

สภาพอากาศเปียกหรือพื้นผิวสกปรกบนคอลัมน์ซิลิคอนสแต็ก เมื่อกระบอกตัวคูณแรงดันสูงเปียก การรั่วไหลของพื้นผิวจะทำให้คุณไม่สามารถเพิ่มแรงดันให้ถึงค่าพิกัดได้เลย

III. มีสูตรหลักเดียวสำหรับการเลือกรุ่น — สูตรการเลือกหลัก: I = C * dU/dt โดยที่ I คือกระแสชาร์จ (mA), C คือความจุของวัตถุทดสอบ (μF), และ dU/dt คืออัตราการเพิ่มแรงดัน (kV/s)

แผนภูมิอ้างอิงด่วนสำหรับการเลือกรุ่น — ซีรีส์ ZGF

IV. กรณีจริง: Guodian Zhongxing ZGS-300kV/50mA สนับสนุนการทดสอบน้ำแข็งของสถาบันวิจัยไฟฟ้า Anhui ของ State Grid

หลังจากครอบคลุมทฤษฎีแล้ว ขอแบ่งปันกรณีการส่งมอบจริง ในเดือนกุมภาพันธ์ 2026 สถาบันวิจัยไฟฟ้า Anhui ของ State Grid จำเป็นต้องดำเนินการทดสอบน้ำแข็งของสายส่ง — คลื่นความเย็นในฤดูหนาวและพายุหิมะเกิดขึ้นบ่อยครั้ง และน้ำแข็งเป็นภัยคุกคามที่แท้จริงต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า ข้อมูลการทดสอบน้ำแข็งส่งผลโดยตรงต่อการกำหนดแผนป้องกันน้ำแข็งและต้านทานน้ำแข็งของกริดไฟฟ้า ข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์ทดสอบมีความชัดเจน: แรงดันไฟฟ้าสูงพอ กระแสไฟฟ้ามากพอ และความน่าเชื่อถือที่สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงได้

โซลูชันสุดท้ายที่ส่งมอบคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง DC สองชุด ZGS-300kV/50mA จาก Guodian Zhongxing ด้วยระดับแรงดัน 300kV และกระแสพิกัด 50mA นี่คือข้อมูลจำเพาะขนาดใหญ่ในบรรดาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง DC กระบอกตัวคูณแรงดันสูงสูงถึง 1250 มม. และความสามารถในการจ่ายกำลังของทั้งชุดครอบคลุมความต้องการในการชาร์จสำหรับวัตถุทดสอบที่มีความจุสูงภายใต้สถานการณ์น้ำแข็ง

ตั้งแต่วันที่ 5 ถึง 7 กุมภาพันธ์ 2026 ทีมเทคนิค Guodian Zhongxing ได้เดินทางไปยังไซต์งานและดำเนินการติดตั้ง ทดสอบ และส่งมอบแล้ว ในระหว่างการทดสอบ พวกเขาได้ปรับเทียบพารามิเตอร์แรงดันและกระแสเอาต์พุตอย่างเต็มที่ ทดสอบฟังก์ชันการป้องกันแรงดันเกิน การป้องกันกระแสเกิน และการปิดที่ตำแหน่งศูนย์ซ้ำๆ และจำลองสภาวะการทดสอบน้ำแข็งเพื่อตรวจสอบความเสถียร ในท้ายที่สุด ตัวบ่งชี้ทั้งหมดของอุปกรณ์ทั้งสองชุดเป็นไปตามมาตรฐาน และได้รับการส่งมอบเรียบร้อยแล้ว

กรณีนี้แสดงให้เห็นสองสิ่ง:

• ประการแรก ข้อมูลจำเพาะเช่น 300kV/50mA ไม่ใช่แค่การแสดง — ในสถานการณ์เช่นการทดสอบน้ำแข็ง ซึ่งต้องการความจุและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ที่สูงมาก มันมีความจำเป็นอย่างแท้จริง
• ประการที่สอง การเลือกรุ่นไม่สามารถอาศัยตารางพารามิเตอร์เพียงอย่างเดียว ไม่ว่าผู้ผลิตจะสามารถปรับแต่งได้หรือไม่ และไม่ว่าพวกเขาจะสามารถส่งคนไปยังไซต์งานเพื่อติดตั้งและทดสอบได้หรือไม่ ก็มีความสำคัญเท่าเทียมกันสำหรับอุปกรณ์ขนาดใหญ่เช่นนี้

หากเรามองย้อนกลับไปที่ตารางอ้างอิงด่วนก่อนหน้านี้ ZGF-300/5 (300kV/5mA) สอดคล้องกับสถานการณ์ระดับไฮเอนด์ประเภทนี้ — ไม่เหมาะสำหรับการตรวจสอบสายเคเบิล 10kV ทั่วไป แต่ในการทดสอบพิเศษที่สถาบันวิจัยกริดไฟฟ้าและโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ มันเป็นการกำหนดค่าที่หลีกเลี่ยงไม่ได้