การทดสอบการจ่ายไฟย้อนกลับของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบนเรือ: การวิเคราะห์อย่างครอบคลุม การวินิจฉัยข้อบกพร่อง และการปฏิบัติในการใช้งาน

คู่มือการฝึกอบรมพื้นฐานสำหรับช่างเทคนิคอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้าประจำเรือ (ETO)

I. ภาพรวมของกระแสไฟฟ้าถอยหลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานร่วมกับหน่วยอื่น ๆ ในระบบแบบขนาน อาจเกิดสถานการณ์เฉพาะที่ทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเข้าสู่สภาวะมอเตอร์ ซึ่งดึงพลังงานไฟฟ้าใช้งานจากระบบสายส่ง (เรียกว่าการจ่ายไฟย้อนกลับ) ในสภาวะการจ่ายไฟย้อนกลับนี้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่เพียงแต่ไม่สามารถแบ่งเบาภาระโหลดของระบบสายส่งได้เท่านั้น แต่ยังเพิ่มภาระให้กับระบบสายส่งอีกด้วย จึงจำเป็นต้องมีมาตรการป้องกันเพื่อแยกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทำงานในสภาวะจ่ายไฟย้อนกลับออกจากระบบสายส่ง การป้องกันการทำงานจ่ายไฟย้อนกลับของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะช่วยปกป้องเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทำงานในระบบขนาน

เมื่อทำการซิงโครไนซ์ครั้งแรก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าอาจเกิดการไหลย้อนของกำลังไฟฟ้าในระหว่างกระบวนการซิงโครไนซ์ เนื่องจากความแตกต่างของความถี่และมุมเฟสที่มีอยู่ อย่างไรก็ตาม หากความคลาดเคลื่อนเหล่านี้ยังคงอยู่ภายในขีดจำกัดที่อนุญาต การไหลย้อนชั่วคราวของกำลังไฟฟ้าจะได้รับการยอมรับ การป้องกันกำลังไฟฟ้าไหลย้อนควรมีการกำหนดข้อจำกัดด้านเวลาที่เหมาะสมเพื่อลดผลกระทบของการไหลย้อนชั่วคราวของกำลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการซิงโครไนซ์

📜 ข้อกำหนดบังคับของกฎการจำแนกประเภทเรือเหล็กเดินทะเล

มาตรฐานกำหนดไว้ว่า: เครื่องกำเนิดไฟฟ้า AC ที่ทำงานแบบขนานจะต้องติดตั้งตัวหน่วงเวลา 3 ถึง 10 วินาที การป้องกันพลังงานย้อนกลับสำหรับการทำงาน ค่าพลังงานย้อนกลับอาจปรับได้ตามประเภทของเครื่องจักรต้นกำลัง:

(1) เครื่องจักรต้นกำลังคือเครื่องยนต์ดีเซล
8% ถึง 15% กำลังไฟฟ้าที่กำหนดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

(2) เครื่องจักรต้นกำลังคือกังหัน
2% ถึง 8% กำลังไฟฟ้าที่กำหนดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

II. การวิเคราะห์สาเหตุของปัญหาไฟย้อนในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของเรือ

ความผิดพลาดทางไฟฟ้าแบบย้อนกลับในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบนเรือเกิดจากสาเหตุหลักสี่ประการดังต่อไปนี้:

(1) กำลังเครื่องยนต์ไม่เพียงพอหรือเครื่องยนต์ดับ

สถานการณ์หลัก:การหยุดชะงักหรือความไม่เสถียรในการจ่ายเชื้อเพลิง (เช่น การล้มเหลวของปั๊มเชื้อเพลิง, การอุดตันของกรองเชื้อเพลิง); การล้มเหลวทางกลไกของเครื่องยนต์ดีเซล (เช่น การทำงานผิดปกติของเทอร์โบชาร์จเจอร์, การรับอากาศเข้าสู่กระบอกสูบไม่เพียงพอ); การทำงานผิดปกติของตัวควบคุมที่นำไปสู่การจ่ายเชื้อเพลิงไม่เพียงพอ ทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่สามารถรักษา 출력ได้

มาตรการป้องกัน:ตรวจสอบระบบเชื้อเพลิงเป็นประจำและทำความสะอาดไส้กรองเชื้อเพลิงเพื่อให้แน่ใจว่ามีเชื้อเพลิงที่เสถียร; ตรวจสอบพารามิเตอร์การทำงานของเครื่องยนต์ดีเซลเพื่อตรวจจับความผิดปกติใด ๆ อย่างทันท่วงที; ปรับเทียบตัวควบคุมความเร็วเครื่องยนต์เป็นระยะเพื่อให้แน่ใจว่าการควบคุมการจ่ายเชื้อเพลิงเป็นไปอย่างถูกต้อง

🔍 กรณีคลาสสิก:ระหว่างการเดินทาง เรือบรรทุกสินค้าขนาดใหญ่ประสบปัญหาการอุดตันอย่างรุนแรงในตัวกรองเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดีเซล ส่งผลให้มีการจ่ายเชื้อเพลิงไม่เพียงพอ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าค่อยๆ สูญเสียกำลังการผลิต จนในที่สุดทำให้รีเลย์ย้อนกลับทำงานและทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหยุดทำงาน หลังจากเปลี่ยนตัวกรองแล้ว เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากลับมาทำงานตามปกติ

(2) ความผิดพลาดในการเชื่อมต่อกับกริดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

สาเหตุที่เป็นไปได้:การไม่สามารถทำให้สอดคล้องกันอย่างถูกต้องก่อนการเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้า (เช่น แรงดันไฟฟ้า ความถี่ หรือเฟสไม่ตรงกัน); การกระจายโหลดที่ไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดการโหลดต่ำเกินไปหรือแม้กระทั่งการไหลของกำลังไฟฟ้าในทิศทางตรงกันข้ามในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบางตัว; การตั้งค่ารีเลย์กำลังไฟฟ้าในทิศทางตรงกันข้ามที่สูงเกินไปทำให้ไม่สามารถตัดการจ่ายไฟฟ้าได้ทันเวลา.

มาตรการป้องกัน:ปฏิบัติตามข้อกำหนดเกี่ยวกับการซิงโครไนซ์แรงดันไฟฟ้า ความถี่ และลำดับเฟสอย่างเคร่งครัดในระหว่างการเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้า; ตั้งค่าค่าการป้องกันกำลังไฟฟ้าไหลย้อนที่เหมาะสม (โดยทั่วไปคือ 21% ถึง 51% ของกำลังไฟฟ้าที่กำหนด); ตรวจสอบการกระจายโหลดเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายเครื่องรับภาระอย่างเหมาะสม.

🔍 กรณีคลาสสิก:เรือบรรทุกน้ำมันมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสองเครื่องเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าหลัก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องหนึ่งเกิดข้อผิดพลาดที่ AVR ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าขาออกต่ำกว่าค่าปกติ เนื่องจากโหลดไม่ได้กระจายอย่างถูกต้อง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงค่อยๆ เข้าสู่สภาวะกำลังย้อนกลับ ในที่สุดทำให้รีเลย์ตัดการทำงานและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกตัดการเชื่อมต่อ

(iii) การล้มเหลวของตัวควบคุมหรือ AVR

สาเหตุที่เป็นไปได้:การล้มเหลวของตัวควบคุมความเร็วทำให้เครื่องยนต์ดีเซลไม่สามารถรักษาความเร็วการหมุนตามปกติได้ ส่งผลให้กำลังการผลิตลดลง; การทำงานผิดปกติของระบบ AVR ทำให้แรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลดลง ไม่สามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าใช้งานได้เพียงพอ; การเปลี่ยนแปลงโหลดอย่างรวดเร็วเกินไปทำให้ตัวควบคุมความเร็วและระบบ AVR ไม่สามารถตอบสนองได้ทัน ส่งผลให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเข้าสู่สถานะกำลังไฟฟ้าถอยหลัง.

มาตรการป้องกัน:ตรวจสอบตัวควบคุมความเร็วและ AVR เป็นประจำเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง และทำการปรับเทียบให้เหมาะสม ตรวจสอบกำลังไฟฟ้าที่จ่ายออกจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และปรับแก้ไขทันทีเมื่อตรวจพบความผิดปกติของกำลังไฟฟ้า

🔍 กรณีคลาสสิก:เรือบรรทุกตู้คอนเทนเนอร์ประสบกับสัญญาณป้อนกลับของตัวควบคุมผิดปกติ ทำให้ความเร็วของเครื่องยนต์ดีเซลลดลงและกำลังการผลิตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าค่อยๆ ลดลง ซึ่งส่งผลให้เกิดสภาวะกำลังย้อนกลับและทำให้รีเลย์ตัดการทำงาน การทำงานปกติกลับมาเป็นปกติหลังจากปรับพารามิเตอร์ของตัวควบคุม

(iv) การตั้งค่าที่ไม่ถูกต้องหรือการล้มเหลวของรีเลย์กำลังย้อนกลับ

สาเหตุที่เป็นไปได้:การตั้งค่ารีเลย์สูงเกินไป ส่งผลให้เกิดสภาวะพลังงานย้อนกลับเป็นเวลานานและไม่สามารถตัดการทำงานได้ทันท่วงที ความเสียหายของรีเลย์หรือข้อผิดพลาดในการเดินสายไฟทำให้ไม่สามารถตัดการเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้อย่างถูกต้องระหว่างความผิดพลาดของพลังงานย้อนกลับ

มาตรการป้องกัน:ตั้งค่าค่าการป้องกันกระแสย้อนกลับให้เหมาะสม ตรวจสอบหน้าสัมผัสของรีเลย์ ขดลวด และเวลาตอบสนองอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือ ดำเนินการทดสอบการป้องกันกระแสย้อนกลับเพื่อยืนยันการทำงานของรีเลย์ที่ถูกต้อง

🔍 กรณีคลาสสิก:รีเลย์กำลังย้อนกลับของเรือสำราญ ซึ่งไม่ได้ผ่านการบำรุงรักษาเป็นระยะเวลานาน เกิดความล้มเหลวในการทำงานอย่างรวดเร็วเนื่องจากขดลวดเสื่อมสภาพ ส่งผลให้มีการดึงกำลังย้อนกลับจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นเวลานาน ทำให้เครื่องยนต์ดีเซลหยุดทำงานหลังจากมีสัญญาณเตือนความเร็วเกิน หลังจากเปลี่ยนรีเลย์แล้ว ระบบกลับมาทำงานเป็นปกติ

III. การวินิจฉัยข้อผิดพลาดของกำลังไฟฟ้าไหลย้อนในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของเรือ

(1) การประเมินเบื้องต้น

การตัดการทำงานของระบบป้องกันกระแสย้อนกลับในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเกิดขึ้นส่วนใหญ่ในระหว่างการดำเนินการซิงโครไนซ์ นอกจากนี้ การตัดการทำงานอาจเกิดขึ้นจากเวลาที่ไม่ถูกต้องในระหว่างการปิด, การปรับการจัดสรรโหลดที่ไม่ถูกต้องในระหว่างการดำเนินการแบบขนาน, หรือการทำงานผิดปกติ เช่น ตัวควบคุมเสียหาย หรือการหยุดจ่ายเชื้อเพลิงในหนึ่งในเครื่องยนต์ดีเซลในระหว่างการดำเนินการแบบขนาน

(2) กระบวนการประเมินอย่างละเอียด

ดำเนินการระบุตำแหน่งความผิดพลาดอย่างละเอียดผ่านห้าด้านหลักดังต่อไปนี้:

1. ตรวจสอบแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงกำลังไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่:
ภายใต้สภาวะปกติ: กำลังไฟฟ้าจริง P ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าควรมีค่าเป็นบวกเสมอ ซึ่งหมายความว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจ่ายพลังงานให้กับโหลด สภาวะกำลังไฟฟ้าผกผัน: หาก P มีค่าเป็นลบ แสดงว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ได้จ่ายพลังงานอีกต่อไป แต่กำลังดึงพลังงานจากกริดแทน

2. สังเกตการเปลี่ยนแปลงของความเร็วและเสียงของเครื่องยนต์ดีเซล:
ในระหว่างการทำงานปกติ ความเร็วในการหมุนจะคงที่และเสียงจะสม่ำเสมอ เมื่อเข้าสู่สภาวะกำลังย้อนกลับ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะทำหน้าที่เป็นมอเตอร์ ทำให้เครื่องยนต์ดีเซลถูกขับเคลื่อนโดยบัสบาร์ ส่งผลให้ความเร็วในการหมุนเพิ่มขึ้นหรือเปลี่ยนแปลง หากได้ยินเสียงคำรามผิดปกติหรือเสียงเร่งความเร็วอย่างกะทันหัน อาจบ่งชี้ว่าเครื่องยนต์ดีเซลได้เข้าสู่สภาวะกำลังย้อนกลับและกำลังถูกขับเคลื่อนให้เร่งความเร็ว

3. การตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของกำลังไฟฟ้าเชิงซ้อนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า:
ในระหว่างการทำงานปกติที่เชื่อมต่อกับระบบกริด เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะจ่ายกำลังไฟฟ้าเชิงซ้อนเพื่อรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้า ในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาดของกระแสไฟฟ้าย้อนกลับ กำลังไฟฟ้าเชิงซ้อนอาจลดลงอย่างรวดเร็วหรือแม้กระทั่งเปลี่ยนทิศทาง

4. การตรวจสอบการทำงานของรีเลย์พลังงานย้อนกลับ:
ตรวจสอบไฟแสดงสถานะรีเลย์ เมื่อตรวจพบกระแสไฟฟ้าที่ไหลกลับจากบัสบาร์เป็นระยะเวลาเกินค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า (โดยทั่วไปคือ 3 ถึง 10 วินาที) รีเลย์จะทำงานและตัดการเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่มีปัญหา

5. วิเคราะห์การกระจายโหลดของระบบเชื่อมต่อกับกริด:
ภายใต้สภาวะปกติ ภาระควรกระจายอย่างสม่ำเสมอ หากภาระบนเครื่องกำเนิดใดลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปหรือแม้กระทั่งกลับทิศทาง นี่แสดงถึงการกระจายภาระที่ไม่ปกติ ซึ่งอาจเกิดจากข้อบกพร่องใน AVR, ระบบควบคุมความเร็วหรือระบบควบคุมการเชื่อมต่อกับกริด

IV. การตรวจสอบการทำงานที่ถูกต้องของรีเลย์ย้อนกลับ

(1) การทดสอบแบบหน่วยเดียว (วิธีการตรวจสอบกำลังไฟฟ้าไปข้างหน้า)

การป้องกันกำลังย้อนกลับสำหรับเครื่องกำเนิดกระแสสลับดำเนินการโดยรีเลย์กำลังย้อนกลับ ซึ่งโดยทั่วไปจะตั้งค่าให้ทำงานที่ 81% ถึง 151% ของกำลังที่กำหนด (สำหรับเครื่องยนต์ดีเซล) พร้อมกับความล่าช้าของเวลา 3 ถึง 10 วินาที

รายละเอียดการดำเนินงาน:การสอบเทียบสามารถดำเนินการได้ในการทำงานแบบสแตนด์อโลนโดยการสลับการเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าบนรีเลย์ ในการกำหนดค่านี้ รีเลย์จะวัดกำลังไฟฟ้าบวกเป็นกำลังไฟฟ้าลบ เริ่มต้นจากไม่มีโหลด แล้วเพิ่มโหลดทีละน้อยจนกว่าจะถึงค่าที่ตั้งไว้ ณ จุดนี้ ให้เริ่มจับเวลาและบันทึกเวลาการดำเนินการ

(ii) การทดสอบแบบคู่ขนาน (วิธีการลดน้ำมันด้วยมือ – แนะนำ)

เมื่อใช้งานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบขนาน วิธีการลดปริมาณเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดีเซลด้วยตนเองเพื่อสร้างพลังงานย้อนกลับนั้นใกล้เคียงกับสถานการณ์การใช้งานจริงมากที่สุด

ขั้นตอนที่ 1:เริ่มต้นการเชื่อมต่อกับกริด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการทำงานเป็นปกติ และสังเกตกำลังไฟฟ้าจริง P (กิโลวัตต์)
ขั้นตอนที่ 2:ค่อยๆ ลดปริมาณเชื้อเพลิงที่จ่ายให้กับเครื่องยนต์ดีเซล (โดยการปรับคันโยกควบคุมเชื้อเพลิงหรือลดการตั้งค่าของตัวควบคุมความเร็ว)
ขั้นตอนที่ 3:สังเกต P ลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปและเปลี่ยนเป็นค่าลบ
ขั้นตอนที่ 4:ตรวจสอบว่ารีเลย์ย้อนกลับตัดวงจรภายใน 3 ถึง 10 วินาที
ขั้นตอนที่ 5:รีเซ็ตรีเลย์และตรวจสอบว่ามีการกลับมาทำงานตามปกติหรือไม่

การฝึกอบรมทางเทคนิคเชิงปฏิบัติสำหรับนายทหารอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้าประจำเรือ (ETO) | ฉบับปรับปรุงปี 2026 | ฉบับเต็ม