สิ่งรบกวนในระบบไฟฟ้าที่มีผลต่อภาระทางไฟฟ้า (บทความ) โดย ดร.ยุทธพงศ์ ทัพผดุง

การเกิดสิ่งรบกวนในระบบไฟฟ้านั้นมีหลากหลายรูปแบบและผลกระทบที่มีต่อภาระทางไฟฟ้าหรือโหลดไฟฟ้าในงานอุตสาหกรรมนั้น ก็ขึ้นอยู่กับประเภทของภาระทางไฟฟ้านั้นๆด้วยว่าสามารถทนต่อการรบกวนในแต่ละรูปแบบได้มากน้อยเพียงอย่างใด แต่ถึงอย่างไรก็ตามไม่ว่าจะเป็นการเกิดสิ่งรบกวนประเภทใด นักอุตสาหกรรมทั้งหลายคงไม่อยากให้เกิดกับอุตสาหกรรรมหรือธุรกิจของตนเป็นแน่ บทความนี้จะแนะนำคุณให้รู้จักการเกิดสิ่งรบกวนจากระบบไฟฟ้าแต่ละประเภทให้ดียิ่งขึ้น และแต่ละประเภทนั้นมีผลต่อภาระทางไฟฟ้าประเภทใด โดยเมื่อคุณทราบประพฤติกรรมของเจ้าสิ่งรบกวนจากระบบไฟฟ้าก็พอจะหามาตรการป้องกันภาระทางไฟฟ้าในงานอุตสาหกรรมของคุณได้อย่างทันท่วงที ก่อนที่เครื่องมือหรือเครื่องจักรมีราคาแสนแพงของคุณจะมีอายุการใช้สั้นกว่าที่ควรจะเป็น

รู้จักการเปลี่ยนแปลงระดับแรงดันไฟฟ้ากันก่อน

โดยปกติแล้วผู้จำหน่ายกระแสไฟฟ้าให้กับผู้ใช้ไฟฟ้าและธุรกิจอุตสาหกรรต่างๆนั้นจะมีมาตรฐานในการรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าให้คงที่หรือถ้ามีการเปลี่ยนแปลงก็จะต้องมีค่าที่ยอมรับได้ในระดับหนึ่งอยู่แล้วตัวอย่างเช่นในตารางที่ 1 แต่ถึงอย่างไรก็ตามในการเปลี่ยนแปลงของระดับแรงดันไฟฟ้านั้นจะมีหลายประเภท โดยบางประเภทผู้จำหน่ายกระแสไฟฟ้าไม่อาจสามารถควบคุมและคาดการณ์ได้ ดังนั้นวิศวกรหรือช่างจะต้องมีความรู้เพื่อเตรียมรับมือกับสิ่งไม่พึงประสงค์นั้น

 

ระดับแรงดัน

กรณีจ่ายไฟปกติ

กรณีจ่ายไฟฉุกเฉิน

ค่าต่ำสุด

ค่าสูงสุด

ค่าต่ำสุด

ค่าสูงสุด

115 kV.*

106.4 kV.

117.6 kV.

96.0 kV.

123.0 kV.

69 kV.*

63.6 kV.

70.4 kV.

57.3 kV.

72.5 kV.

24 kV.

21.8 kV.

23.6 kV.

21.6 kV.

24.0 kV.

12 kV.

10.9 kV.

11.8 kV.

10.8 kV.

12.0 kV.

230/400 V. 4 สาย

214/371 V. 4 สาย

237/410 V. 4 สาย

209/362 V. 4 สาย

240/416 V. 4 สาย

220 V. 2 สาย

214 V. 2 สาย

237 V. 2 สาย

209 V. 2 สาย

240 V. 2 สาย

*บางครั้งอาจสูงหรือต่ำกว่ามาตรฐานเนื่องจากการควบคุมของการไฟฟ้านครหลวง แต่ในการควบคุมของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

ตารางที่ 1 มาตรฐานแรงดันไฟฟ้าที่จุดจ่ายไฟ(จุดที่ซื้อ-ขาย) ของการไฟฟ้านครหลวง

 

การเปลี่ยนแปลงของระดับแรงดันไฟฟ้านั้น สามารถพิจารณาได้จากระยะเวลาของการเกิดการเปลี่ยนแปลงระดับแรงดัน ทั้งนี้ก็จะขึ้นอยู่กับสาเหตุที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงดันและวิธีการป้องกันหรือมาตรการแก้ไขที่จะทำให้ระบบไฟฟ้ากลับเข้าสู่สภาวะแรงดันไฟฟ้าปกติได้รวดเร็วมากน้อยเพียงใด อาทิเช่นการติดอุปกรณ์ป้องกันต่างๆที่เหมาะสม,การบำรุงรักษาอุปกรณ์ไฟฟ้าแบบเชิงป้องกันและอื่นๆ โดยสาเหตุที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงดันนั้นบางครั้งเราไม่อาจคาดการณ์ได้ว่าจะเกิดขึ้นเมื่อใด และการเกิดอาจจะเป็นเพียงการเกิดแรงดันกระพริบหรือทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าขัดข้องและทำให้ไฟฟ้าดับเป็นระยะเวลานานก็อาจเป็นได้ โดยประเภทของการเกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้านั้น เราก็สามารถมีวิธีป้องกันที่แตกต่างกันออกไป ดังตารางที่ 2

 

ตารางที่ 2 ประเภทสิ่งรบกวนในระบบไฟฟ้าและวิธีการป้องกัน

 

เมื่อความถี่ไฟฟ้าในระบบเกิดการเปลี่ยนแปลง

การเปลี่ยนแปลงของความถี่ไฟฟ้าจากค่ามาตรฐานนั้น อาจจะมีผลกระทบต่อภาระทางไฟฟ้าบางประเภทอาทิ เช่น คอมพิวเตอร์,อุปกรณ์สื่อสารต่างๆหรืออื่นๆในตารางที่ 3  แต่ถึงอย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงของความถี่ไฟฟ้านั้นก็อาจจะช่วยแก้ไขปัญหาบางระบบได้หรือสามารถลดระดับแรงดันของระบบให้อยู่ในระดับปกติได้ ซึ่งสามารถจะมองเห็นในภาพรวมได้เมื่อภาระทางไฟฟ้าโดยรวมทั้งหมดได้ถูกต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้าซึ่งมีความสามารถจ่ายพลังงานต่ำกว่าภาระทางไฟฟ้า

 

สุดท้ายรู้จักกับฮาโมนิกส์

ในบางครั้งสิ่งรบกวนในระบบไฟฟ้านั้นอาจจะเกิดขึ้นในโรงงานอุตสาหกรรมเองก็เป็นได้ ซึ่งก็เกิดจากผลของแรงดันฮาร์โมนิกส์หรือรูปคลื่นผิดเพี้ยนไป ถึงแม้ว่าแรงดันไฟฟ้าในโรงงาน  อุตสาหกรรมของคุณจะอยู่ในสภาวะปกติก็ตาม แต่ก็อาจจะพบสิ่งผิดปกติในโรงงานของคุณก็เป็นได้อาทิเช่น เครื่องกำเนิดหรือมอเตอร์เกิดร้อนผิดปกติ,คาปาซิเตอร์เกิดระเบิดโดยไม่ทราบสาเหตุบ่อยครั้งหรือไม่ก็ระบบสื่อสารและระบบควบคุมต่างทำงานผิดปกติไปเป็นต้น ซึ่งแรงดันฮาร์โมนิกส์สามารถเพิ่มปริมาณขึ้นได้ ถ้าในโรงงานอุตสาหกรรมของคุณมีการติดตั้งคาปาซิเตอร์เพื่อแก้ค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ โดยถ้าเราพิจารณาให้ดีแล้ววงจรสมมูลย์จะมีการต่อเป็นแบบขนานระหว่างค่าคาปาซิแตนซ์กับค่าอินดักซ์แตนซ์ในระบบ ซึ่งกรณีที่ระบบมีความถี่ในระดับปกติก็จะไม่เกิดปัญหาแต่อย่างใด แต่ถ้าในระบบของคุณมีแหล่งกำเนิดกระแสฮาร์โมนิกส์ เช่น เรคติไฟล์เออร์,ชุดขับเคลื่อนมอเตอร์หรือภาระไฟฟ้าในระบบที่ไม่ใช้แรงไฟฟ้าที่มีรูปคลื่นไซส์  ต่อร่วมอยู่ในระบบแล้วก็อาจจะทำให้เกิดสภาวะที่เรียกว่าเรโซแนนซ์ได้ ซึ่งปรากฎการณ์ดังกล่าวก็จะทำให้เกิดแรงดันฮาร์โมนิกส์ให้สูงขึ้นและสร้างความเสียหายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าในโรงงานอุสาหกรรมของคุณได้

ถึงตรงนี้คงทราบและรู้จักแล้วสิครับว่าสิ่งรบกวนจากระบบไฟฟ้าอาจจะเกิดจากภายนอกและเกิดขึ้นจากภายในโรงงานของคุณเองก็ได้เกิดจากอะไรได้บางและมีวิธีการป้องกันและแก้ไขได้อย่างไร โดยที่ระดับความรุนแรงก็แตกต่างกันไปก็ขึ้นอยู่กับประเภทของอุปกรณ์ ดังตารางที่ 3 ซึ่งสามารถให้คุณใช้เพื่อเป็นแนวทางและทราบความสามารถในการทนต่อสิ่งรบกวนจากระบบไฟฟ้าของอุปกรณ์ในโรงงานอุตสาหกรรมของคุณได้ เพื่อจะได้เตรียมการป้องกันมิให้เกิดเหตุการณ์ที่ไม่พึ่งประสงค์เกิดขึ้น ดังคำสุภาษิตโบราณที่ว่า “กันไว้ดีกว่าแก้”  สวัสดีครับ

เรียบเรียงจาก

- Electrical Distribution system Protection, COOPER POWER SYSTEM, Third Edition,1990

http://www.mea.or.th

http://www.mge.com

อุปกรณ์ในระบบ

ระดับแรงดัน

ระดับแรงดันผิดเพี้ยน

เนื่องจากฮาร์โมนิกส์

ความถี่

หมายเหตุ

อุปกรณ์เตือนภัยต่างๆ

ตามประเภทอุปกรณ์

-

-

-

คาปาซิเตอร์สำหรับ

แก้ค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์

+10% ถึง –110%

-

+0% ถึง –100%

-

อุปกรณ์สื่อสาร

+/-5%

ตามประเภทอุปกรณ์

-

-

คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์

ประมวลผมข้อมูล

+/-10%ที่เวลา 1 ไซเคิล

5%

+0.5 Hz ถึง –1.5 Hz

-

คอนแทคเตอร์,ตัวสตาร์ตมอเตอร์

คอยล์กระแสสลับเสียหาย

คอยล์กระแสสลับหยุดทำงาน

คอยล์กระตรงหยุดทำงาน

 

+10% ถึง –15%

-30% ถึง –40%ที่เวลา 2 ไซเคิล

-30% ถึง –40%ที่เวลา 5-10 ไซเคิล

 

-

-

-

 

-

-

-

 

-

-

-

อินดักชั่นมอเตอร์

+/-10%

-

+/-5%

-

อุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์

ชนิดสูญญากาศ

+/-5%

ตามประเภทอุปกรณ์

-

-

ระบบแสงสว่าง

หลอดฟลูออเรสเซนต์

 

หลอดอินแค็นเดซเซนท

หลอดไอปรอท

 

-10%

-25%

+18%

-50%ที่เวลา 2 ไซเคิล

 

-

-

-

-

 

-

-

-

-

 

ติดยาก,อายุการใช้งานสั้น

หลอดไม่สว่าง

อายุหลอดสั้นลง 10 %

หลอดไม่สว่าง

เตาหลอมโลหะ,ฮีตเตอร์

ตามประเภทอุปกรณ์

-

-

-

โซลินอยล์สำหรับเปิด-ปิด

วาวล์ต่างๆ

-30% ถึง –40% ที่0.5 ไซเคิล

 

-

-

หม้อแปลง

+5%ของพิกัด kVA£0.80 PF

+10% ขณะไม่มีภาระ

-

 

-

 

แรงดันจะเปลี่ยนแปลงถ้าความถี่มีการเปลี่ยนแปลง

อินเวอร์เตอร์

+5% ที่ภาระเต็มพิกัด

+10%ที่ไม่มีภาระ

-10%ทรานเซียนซ์

2%

+/-2 Hz

การจุดฉนวนวงจรเกิดการผิดพลาด

เรคติไฟล์เออร์

ไดโอด

อุปกรณ์ควบคุมเฟส

 

+/-10%

+/-5% ที่ภาระเต็มพิกัด

+10%ขณะไม่มีภาระ

-10%ทรานเซียนซ์

 

ไวต่อการรบกวนสูง

+/-2%

 

-

+/-2 Hz

 

+5% ถึง –10%(NEMA Std.)

การจุดฉนวนวงจรเกิดการผิดพลาด

เครื่องกำเนิด

+/-5%

ไวต่อการรบกวนสูง

-5%

ควรติดตั้งกับดักเสิร์ทที่จุดต่อของเครื่องกำเนิด

                    **สงวนลิขสิทธิ์ ตาม พ.ร.บ.ลิขสิทธิ์ ห้ามลอกเลียนแบบหรือทำซ้ำไม่ว่าส่วนใดส่วนหนึ่ง นอกจากจะได้รับอนุญาต