ลูกถ้วยไฟฟ้า Insulator
ลูกถ้วยไฟฟ้า (Insulators) คืออะไร?
ลูกถ้วยไฟฟ้า ภาษาอังกฤษเรียกว่า Insulators เป็นวัสดุอุปกรณ์ที่ใช้รองรับสายไฟ เป็นลูกถ้วย เซรามิคปฏิบัติหน้าที่เป็นฉนวนรวมทั้งคุ้มครองป้องกันไม่ให้กระแสไฟรั่วลงดินหรือลัดวงจรลงดิน ด้วยเหตุว่าหากจำนวนกระแส ที่รั่วไหลมีเยอะๆ อุปกรณ์คุ้มครองที่ติดตั้ง ในระบบจำหน่ายก็จะตัดวงจรออก ทำให้การจ่ายกระแสไฟหยุดชะงัก ด้วยเหตุดังกล่าวลูกถ้วยก็เลยมีความสำคัญตราบเท่าที่ยังมีการจ่ายกำลังไฟฟ้าไปตามสายเหนือดิน (Over head line) อีกทั้งสายส่งแรงสูง (Transmission line) และสายระบบจำหน่าย (Distribution line)
ลูกถ้วยไฟฟ้าที่ใช้ในระบบจำหน่าย กฟภ. มีอะไรบ้าง?
1. ลูกถ้วยไฟฟ้าก้านตรง (Pin insulators)
2. ลูกถ้วยไฟฟ้าแขวน (Suspension insulators)
3. ลูกถ้วยไฟฟ้าฟอกไทพ์ (Fog type insulators)
4. ลูกถ้วยไฟฟ้าโพสท์ไทพ์ (Post type insulators)
5. ลูกถ้วยไฟฟ้าสำหรับสายยึดโยง (Strain insulators)
6. ลูกถ้วยไฟฟ้าลูกรอก (Spool insulators)
ลูกถ้วยไฟฟ้าก้านตรง
ที่มีใช้ในตอนนี้ส่วนมากจะเป็นพิกัด 22 รวมทั้ง 33 KV ตามมาตรฐาน EEI-NEMA ของประเทศสหรัฐอเมริกา เพราะเหตุว่าเหมาะสมกับ ลักษณะของอากาศในบ้านพวกเรา ลูกถ้วยที่ใช้กับแรงดันสูงจำเป็นต้องฉาบสารกึ่งตัวนำ (Semi-conductor) ไว้ที่บริเวณรองรับสายไฟ ที่อยู่ข้างบนของลูกถ้วย เพื่อคุ้มครองปกป้องไม่ให้เกิดคลื่นวิทยุไปก่อกวนระบบการสื่อสารที่อยู่ใกล้เคียง
ลูกถ้วยไฟฟ้าแขวน
มีลักษณะดังรูป โดยข้างบนและก็ข้างล่างของจานลูกถ้วยจะมีข้อต่อห่วงโลหะสำหรับเกี่ยวยึดกันเป็นชั้นๆร่างกายนำจะถูกยึดไว้ด้วย suspension clamp ลูกถ้วยห้อยสามารถใช้กับเสาต้น dead end เพื่อรับสายไฟที่มีแรงดึงสูง ปริมาณชั้นของลูกถ้วย ขึ้นกับระดับแรงดัน ยิ่งแรงดันสูงปริมาณชั้นก็ยิ่งมากมาย ในกรณีที่ลูกถ้วยชำรุดสามารถถอดเปลี่ยนเฉพาะตัวที่ชำรุดทรุดโทรมได้ นิยมใช้มากมายในระบบแรงสูง โดยกฟภ.ใช้ลูกถ้วยห้อย 2 ขนาดเป็นเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 แล้วก็ 10 นิ้ว มีทั้งยังแบบธรรมดาและแบบ anti - pollution
ลูกถ้วยไฟฟ้าฟอกไทพ์
รูปร่างโดยปกติคล้ายกับลูกถ้วยก้านตรงแบบแรงสูงแต่มีครีบชั้นมากยิ่งกว่ารวมทั้งระยะสูงขึ้นยิ่งกว่า ลูกถ้วยประเภทนี้ดีไซน์ไว้ใช้ แถบริมหาดที่มีมลพิษไอเกลือจากทะเลสูงมากมาย และก็ปกป้องการเกิด flashover หรือกำเนิด leak ซึ่งลูกถ้วยก้านตรงทั่วๆไป ไม่สามารถที่จะปกป้องรอยเปื้อนเกลือเกาะตามลูกถ้วยได้ หากใช้ลูกถ้วยก้านตรงทั่วๆไปในรอบๆดังที่กล่าวถึงมาแล้วจะต้องทาครีบลูกถ้วย ด้วย silicon compound เพื่อคุ้มครองปกป้องคราบเปื้อนเกลือเกาะ แต่แรกเริ่มทุนจะสูงขึ้นมากยิ่งกว่าการใช้ลูกถ้วยขัดไทพ์
ลูกถ้วยไฟฟ้าโพสท์ไทพ์
สำหรับการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคแล้วจะใช้ลูกถ้วยจำพวกนี้ไม่มากเท่าไรนักรวมทั้งส่วนมากใช้ที่ภาคใต้ รอบๆที่เป็นทางโค้งหรือทางแคบๆแทนการใช้ลูกถ้วยก้านตรงขนาด 33 KV. หรือลูกถ้วยห้อยเพราะเหตุว่ามีความปลอดภัยมากยิ่งกว่า การตำหนิดตั้งลูกถ้วยในระบบจัดจำหน่าย บางทีอาจเป็นแถวนอนหรือแนวดิ่งก็ได้ แม้กระนั้นโดยมากจัดตั้งในแนวยาวรวมทั้งกลับด้านซ้าย-ขวาของเสา โดยมี clamp ที่ด้านปลายลูกถ้วย เป็นตัวยึดสายไฟ
ลูกถ้วยไฟฟ้าสำหรับสายยึดโยง
สายยึดโยงในระบบจัดจำหน่าย มีบทบาทรับแรงดึงของสายไฟที่มีต่อเสาไฟ เพื่อเสาอยู่ในภาวะสมดุล โดยสายยึดโยงนั้นใช้ลวดเหล็กตีเกลียวขนาดตามสมควรยึดกับเสาไฟด้วยสลัก เกลียวห่วงแบบปกติคนเดียว 45 องศา ประกอบที่จุดสำหรับทำสายยึดโยงที่ศีรษะเสา ส่วนปลายยึดกับห่วงรองก้านสมอบก แม้กระนั้นเนื่องจากว่าลวดเหล็กตีเกลียวจัดตั้งไว้สูง ใกล้กับสายไฟฟ้าแรงสูง ก็เลยควรมีฉนวนปกป้องกระแสรั่วไหลจากหัวเสาผ่านมาตามสายยึดโยง และก็บางทีอาจทำให้เป็นอันตรายต่อคนที่อยู่ใกล้เคียงหรือสัมผัสกับสายยึดโยง และก็เนื่องด้วยฉนวนนี้อยู่แนวเดียวกับสายยึดโยงซึ่งมีแรงดึงมากมาย ฉะนั้นฉนวนหรือลูกถ้วยสำหรับ สายยึดโยง ก็เลยควรจะมีความรู้ความเข้าใจสำหรับเพื่อการเป็นฉนวนที่ดีแล้วก็ทนแรงดึงหรือแรงกดได้สูงอีกด้วย แล้วก็ด้วยเหตุว่าสิ่งของชนิดกระเบื้องเคลือบจะทนแรงกดได้ดีมากยิ่งกว่าแรงดึงมากมาย ด้วยเหตุผลดังกล่าว ลูกถ้วยก็เลยถูกดีไซน์มาให้รับแรงยึดโยง ในลักษณะแรงกด
ลูกถ้วยไฟฟ้าลูกรอก
ใช้รองรับสายในระบบจำหน่ายแรงต่ำ มีลักษณะดังรูป ใช้ประกอบกับ rack โดยสายไฟจะพิงผ่านร่องกึ่งกลางของลูกถ้วย สามารถจัดตั้งได้อีกทั้งแนวขนานแล้วก็แนวดิ่งขึ้นกับภาวะของพื้นที่ที่จะจัดตั้ง
การทดลองลูกถ้วยฉนวน
ตามมาตรฐานสินค้าอุตสาหกรรม ได้แบ่งการทดลองลูกถ้วยฉนวนออกเป็น 3 ชนิด เป็น
1) การทดลองเฉพาะแบบ (type test)
2) การทดลองรับประกัน (acceptance test)
3) การทดลองประจำ (routine test)
การทดลองเฉพาะแบบ คือ การทดลองเพื่อตรวจทานหรือพิสูจน์ว่าลักษณะการออกกางประสิทธิภาพ เป็นไปตามมาตรฐานระบุหรือเปล่า การทดลองเฉพาะแบบทางไฟฟ้ามี
a) การทดลองแรงดันกระแสไฟฟ้าตามผิวในภาวะแห้งรวมทั้งเปียกด้วยแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับความถี่ต่ำ
b) การทดลองแรงกดดันกระแสไฟฟ้าวาบไฟตามผิวอิมพัลส์วิกฤติด้วยแรงดันอิมพัลส์ขั้วบวกรวมทั้งขั้วลบ
c) การทดลองแรงกดดันกระแสไฟฟ้าก่อกวนคลื่นวิทยุ (radio influence voltage test = RIV)
จัดเป็นการทดลองแบบไม่ทำลาย เป็นการทดลองเพื่อหาประสิทธิภาพ ลูกถ้วย เมื่อใช้รองรับหรือยืดสายไฟฟ้าแรงสูง จะก่อให้กำเนิดความตึงเครียดสนามไฟฟ้าสูงรอบๆสายไฟพิงยึดติดกับลูกถ้วย หรือส่วนที่เป็นโลหะมีลูกถ้วย หากว่าความตึงเครียด
สนามไฟฟ้าสูงมากเกินไปกว่าขีดความคงทนถาวรต่อแรงกดดันกระแสไฟฟ้าของอากาศก็จะมีผลให้กำเนิดดีสชาร์จเล็กน้อยหรือโคโรนา และก็ส่งคลื่นสั้นในบริเวณความถี่วิทยุติดต่อแผ่กระจายออกไปก่อกวน ระบบการสื่อสาร เพราะฉะนั้นลูกถ้วยฉนวนที่จะประยุกต์ใช้ยึดสายในระบบส่งจัดจำหน่าย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในย่านชุมชนหรือในเมือง ยอมให้มีคลื่นก่อกวน (RIV) ได้ไม่เกินค่าที่มาตรฐานระบุ ตามมาตรฐาน ANSI ระบุค่า RIV เป็น Vในกรณีภาวะบรรยากาศไม่ใช้สภาพการณ์มาตรฐาน จำเป็นต้องใช้แฟคเตอร์แก้ความหนาแน่นบรรยากาศ kd แล้วก็แฟคเตอร์แก้ความชื้น ในบรรยากาศ kn ซึ่งค่า kn สำหรับลูกถ้วยอ่านได้จากเส้นแผนภูมิ
การทดลองรับประกัน คือ การตรวจสอบดูวัสดุอุปกรณ์ สินค้าอุตสาหกรรมว่ายังมีประสิทธิภาพได้ดังที่มาตรฐานระบุไหม การทดลองยืนยันทางไฟฟ้า ก็คือ การทดลองความแข็งแรงร่วมทางมายากลรวมทั้งทางไฟฟ้า เป็นการทดลองที่เอาอย่างการใช้แรงงานจริง ด้วยเหตุว่าลูกถ้วยในขณะใช้งานนั้นจำเป็นจะต้องรับทั้งยังแรงมายากลรวมทั้งความเคร่งเครียดสนามไฟฟ้า การทดลองยืนยันทางไฟฟ้าอีกประการหนึ่งก็คือ การทดลองเจาะผ่าน (puncture) เป็นการทดลองแตกสลาย เพื่ออยากได้ตรวจดูมองคงทนถาวรต่อแรงกดดันกระแสไฟฟ้าของเนื้อลูกถ้วย (บางทีอาจเป็นปอร์ซเลนหรือแก้ว)
การทดสอบประจำ คือ การทดสอบที่ทำบ่อยเป็นประจำในโรงงาน เป็นการทดลองกับลูกถ้วยฉนวนทุกลูก เพื่อตรวจทานมองว่าลูกถ้วยนั้นปราศจากความผิดพลาดจากการสร้าง การทดลองประจำทางไฟฟ้าของลูกถ้วยฉนวนตัวอย่างเช่น การทดลองวาบไฟตามผิว ซึ่งบางทีอาจจะใช้แรงกดดันความถี่สูงแบบถ่วง (damped high frequency voltage) มีความถี่ราวๆ 200 kHz ซึ่งได้จากหม้อแปลงเทสลาให้กำเนิดวาบไฟตามผิวต่อเนื่องกันตรงเวลา 3 ถึง 5 วินาที หรือบางทีอาจจะทดลองวาบไฟด้วยความถี่ต่ำให้กำเนิดวาบไฟตามผิวแห้งต่อเนื่องกันตรงเวลา 3 ถึง 5 นาที
