การแก้ปัญหาฮาร์มอนิก Resonance ด้วย Detuned Reactor

สมัยก่อน(หรือจริงๆก็ยังในสมัยนี้ด้วยล่ะ) เราจะพบเห็น Capacitor Bank สำหรับปรับปรุงแก้ค่าตัวประกอบกำลัง (Power Factor) นั้นจะประกอบไปด้วย PFC Controller ชุดแมกเนติก ฟิวส์ และตัว Capacitor เพียงเท่านั้นก็เพียงพอติดตั้งใช้งานได้
แต่ในปัจจุบันเนื่องจากมีการใช้อินเวอร์เตอร์เข้ามาในอุตสาหกรมมากขึ้นเรื่อยๆ การใช้ Capacitor Bank แบบธรรมดาเริ่มจะมีปัญหา บ่อยครั้งเราจะพบว่า เมื่อ on เซอร์กิตเบรกเกอร์ต่อวงจร Capacitor เข้าไปในระบบแล้วปรากฏว่าแรงดันที่บัสจะมีฮาร์มอนิกเพิ่มสูงขึ้นมากจนยอมรับไม่ได้ เช่นที่ผมเคยเจอ ขณะก่อน on capacitor มีฮาร์มอนิกของดัน 3% ซึ่งพอยอมรับได้ แต่พอ on capacitor เข้าไป แรงดันฮาร์มอนิกกลับกระโดดขึ้นไปเป็น 7% !!! ซึ่งถ้าปล่อยไว้แบบนี้จะต้องเกิดปัญหาขึ้นอย่างแน่นอน

ปัญหาในลักษณะนี้เกิดจากปรากฏการณ์ที่เรียกกันว่า Harmonic Resonance ซึ่งถ้าแปลเป็นไทยแท้ๆเลยก็ต้องแปลว่าเกิดกำธรของฮาร์มอนิกขึ้น ซึ่งในกรณีของชุด Capacitor นี้จะเกิด Harmonic Resonance แบบขนานขึ้น ซึ่งจะทำให้เกิดการขยายแรงดันฮาร์มอนิกให้มีขนาดใหญ่โตกว่าปกติ
โดยทั่วไปการเกิด Resonance ในวงจรไฟฟ้านั้น จะเกิดจากการที่ Impedance ของ L และ C ในวงจรมีค่าเท่ากันจนเกิดการขยายของกระแสหรือแรงดันขึ้นได้อย่างมากนั่นเอง แล้วในกรณีของ Capacitor Bank ซึ่งมีคุณสมบัติเป็น C นั้น จะทำการ Resonance กับ L ที่มาจากส่วนไหนของระบบล่ะครับ?
คำตอบก็คือ L จากแหล่งจากไฟนั่นเองซึ่ง L ส่วนใหญ่จากแหล่งจ่ายไฟนั้นก็เกิดจากค่า L ของหม้อแปลงนั่นเอง มีค่าเท่าไหร่ก็ดูได้จากค่า Impedance ที่ Nameplate ของหม้อแปลงนั่นล่ะครับ

ค่าความถี่ในการเกิด Resonance ของ L-C นั้นเราก็ทราบกันดีครับว่าคือ

Wc = 1/sqrt(LC)

เมื่อ Wc คือความถี่ Resonacne ในแบบเชิงมุมมีค่าเป็น เรเดียนต่อวินาทีนะครับ ถ้าจะทำให้เป็น Hz ก็ต้องหารด้วย 2*pi ครับ

ทีนี้ถ้าหากว่าค่า Wc หรือความถี่ Resonance มันไปตรงกับค่าฮาร์มอนิกที่มีในระบบพอดี คราวนี้ก็จะยุ่งไปใหญ่ครับก็คือเกิดการขยายแรงดันหรือกระแสฮาร์มอนิกขึ้นจนเป็นปัญหาได้ครับ
แล้วก็ดันโชคร้ายที่ ค่า L ของระบบและค่า C ของ Capacitor Bank ที่ใช้กันในทางปฏิบัติส่วนใหญ่นั้นนั้นมักจะเข้าคู่กันทำให้เกิดค่าความถี่ Resonance ไปตกแถวๆฮาร์มอนิกที่ 5 และ 7 ซึ่งมีค่ามากในระบบพอดี

ดังนั้นในสมัยนี้ ผู้ออกแบบจึงมักจะไม่นิยมติดตั้ง Capacitor Bank แบบมีแต่ C เพียงอย่างเดียวแล้ว แต่จะติดตั้งเป็น C ต่ออนุกรมกับ L ที่มีค่าประมาณ 7% เพื่อเพิ่ม L เข้าไปในระบบซึ่งจะทำให้ความถี่ Resonance ถูกกดลงมาให้ต่ำกว่าฮาร์มอนิกที่ 5 ซึ่งจะเป็นย่านที่ไม่มีกระแสหรือแรงดันฮาร์มอนิกดั้งเดิมอยู่ ดังนั้นจึงทำให้ไม่เกิดการขยายฮาร์มอนิกจนเกิดปัญหากับระบบ

การติดตั้ง Detuned Reactor นั้นจะต้องมีการออกแบบให้เหมาะสมทั้งตัว L และ C โดยทั่วไปเราไม่สามารถใช้ C ตัวเดิมแล้วมาต่อ L เพิ่มเข้าไปเฉยๆ ทำแบบนั้นไม่ได้โดยเด็ดขาด เนื่องจากการต่อ L อนุกรมเข้าไปกับ C จะทำให้แรงดันตกคร่อม C จะเพิ่มมากขึ้น โดยส่วนที่เพิ่มขึ้นจะเท่ากับแรงดันที่ตกคร่อม L

note: VL มีทิศตรงข้ามกับ VC ดังนั้นเมื่อ VL + VC ต้องเท่ากับแรงดันสาย 400 V แรงดันคร่อม C จึงต้องมีค่าเพิ่มขึ้นเพื่อชดเชยส่วนของ VL นี้นั่นเอง

ดังนั้นในการออกแบบจึงต้องไม่ลืมโดยเด็ดขาดว่าต้องเลือก C ที่มีสเป็กของแรงดันสูงขึ้นไปสัก 10% จากค่าเดิมด้วย ซึ่งผู้ผลิต Capacitor Bank โดยส่วนใหญ่ก็จะจัด Package เอาไว้เรียบร้อยครับ ว่าถ้าจะใช้ Capacitor Bank แบบ Detuned นั้นจะต้องใช้ C L คู่ไหนสเป็กอย่างไรจึงจะเหมาะสมครับ

การออกแบบขนาดของสายนิวทรัล (N) เพื่อลดผลกระทบของฮาร์มอนิก

เป็นที่กล่าวกันว่า สายนิวทรัลยิ่งใหญ่ยิ่งป้องกันปัญหาผลกระทบจากฮาร์มอนิกได้ดี คำกล่าวนี้จริงหรือไม่ คำตอบก็คือจริงครับ แต่ว่าจริงๆอย่างไรและเมื่อไหร่ควรจะใช้สายนิวทรัลใหญ่และเมื่อไหร่จะใช้สายเล็กก็เป็นเรื่องของรายละเอียดครับ

ปัจจุบันผู้ออกแบบระบบไฟฟ้าได้นิยมการออกแบบสาย N เป็นแบบ Full Neutral ก็คือมีขนาด N เท่ากับสายเฟสกันแล้ว ซึ่งแตกต่างจากในอดีตที่นิยมออกแบบเพียงแค่ Half Neutral ซึ่งไม่เพียงพอต่อวงจรที่มีโหลดฮาร์มอนิกในปริมาณมาก นอกจากนี้ในบางกรณีก็จะพบการออกแบบเป็น Double Neutral ซึ่งก็คือเบิ้ลสาย N เป็น 2 เท่าของสายเฟสเลย ซึ่งก็แน่นอนว่ายิ่งสายนิวทรัลขนาดใหญ่เท่าไหร่ก็จะยิ่งมีผลกระทบเนื่องจากฮาร์มอนิกน้อย แต่การลงทุนก็จะยิ่งแพงขึ้น

เมื่อไหร่จะเลือกสายนิวทรัลแบบใดนั้นเราก็ต้องเข้าใจก่อนว่า ฮาร์มอนิกส่งผลกระทบต่อสายนิวทรัลอย่างไรครับ ผลกระทบของกระแสฮาร์มอนิกที่มีต่อสายนิวทรัลมีที่สำคัญ 2 ประการครับคือ

1. กระแสฮาร์มอนิกลำดับที่ 3n ไหลมารวมกันในสายนิวทรัล ถ้าสายมีขนาดเล็กก็จะทำให้เกิดความร้อนสูง และสายไหม้
2. การที่กระแสความถี่สูงจำนวนมากไหลในสายนิวทรัล ทำให้เกิดแรงดันตกคร่อมสาย N และทำให้แรงดันเฟสเทียบ N มีค่าฮาร์มอนิก ซึ่งทำให้แรงดันตกลงหรือทำให้เกิดการรบกวนแก่อุปกรณ์อื่นๆในระบบ เท่าที่ผมพบมาบางครั้งแรงดัน L-L ฮาร์มอนิกไม่ค่อยสูงหรอกครับ แต่พอไปวัดแรงดัน L-N ก็ปรากฏว่าฮาร์มอนิกสูงกว่ากันมาก ซึ่งแบบนี้โหลดเฟสเดียวต่างๆที่เราใช้ก็จะได้รับผลกระทบครับ แรงดันฮาร์มอนิกใน V L-N นั้นจำนวนมากเกิดจากกระแสไหลกลับในสายนิวทรัลนี้แหละครับ

เมื่อเราออกแบบระบบไฟฟ้า เราก็ต้องคิดสะระตะครับ ตั้งแต่เรื่องของเงินลงทุนไปจนกระทั่งสมรรถนะของระบบ ถ้าเราไปออกแบบโดยใช้ Double Neutral เสียตั้งแต่สายที่เดินมาจากหม้อแปลง ก็รับรองได้ว่า เจ้งครับ แพงเกินไป แล้วทีนี้อะไรคือหลักการ ก็ต้องเรียนว่าต้องดูเป็นกรณีๆไป ขึ้นอยู่กับลักษณะของโหลดในแต่จะ Feeder ครับ ซึ่งผมพอจะสรุปคร่าวๆคือ

1. ถ้าใน Feeder ย่อยนั้นๆมีแต่โหลดฮาร์มอนิกเฟสเดียวชนิดเดียวกันจำนวนมาก เปิดพร้อมๆกันตลอดเวลา และใช้กระแสปริ่มๆขนาดสายแล้ว ก็ให้ Double Neutral ไปเลยครับ
2. ถ้าใน Feeder ย่อยนั้นมีโหลดสามเฟสเป็นส่วนใหญ่ แม้จะมีฮาร์มอนิกมาก เอาแค่ Half Neutral ก็พอครับ
3. Feeder ย่อยมีโหลดเฟสเดียวมาก มีฮาร์มอนิกมาก เปิดบ้างปิดบ้าง ไม่ Balance ซะบ่อยๆ ก็ใช้ประมาณ Full Neutral นะครับ
4. โดยทั่วไปสาย N จากหม้อแปลงมาที่ MDB ถ้าเป็นโรงงานใช้แค่ Half Neutral ก็เพียงพอครับ แต่ถ้าเป็นอาคารออฟฟิศ ต้องดูระยะทางด้วย อาจจะต้องใช้ Full Neutral เหมือนกัน ส่วน Double Neutral ผมว่าน่าจะเกินจำเป็น
5. อาคารออฟฟิศที่มี PC จำนวนมากๆ มีหลอดไฟเยอะๆ ผมแนะนำให้ใช้ Full Neutral ครับ
6. อาคาร Server ที่มี คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ UPS เฟสเดียวขนาดใหญ่ อย่างน้อยก็ Full Neutral และถ้าเป็นไปได้ก็ควรจะใช้ Double Neutral ไปเลยครับเพื่อเพิ่มเสถียรภาพและลดแรงดันฮาร์มอนิกที่จะเกิดขึ้นในระบบด้วย ผมเคยไปวัดบางที่ พบว่าแรงดันฮาร์มอนิกที่เกิดในสาย N เป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้ค่าแรงดันฮาร์มอนิกมีค่าสูง บางทีก็ทะลุเกิน 5% ไปแล้ว ถ้ามีสาย N ใหญ่หน่อยก็จะช่วยเรื่องนี้ได้มากครับ

การออกแบบระบบไฟฟ้าในกรณีที่คำนึงถึงฮาร์มอนิกนี้เป็นเรื่องที่ต้องทำรายละเอียดครับ ถ้าเราสามารถทราบโหลดทุกชนิดใน feeder ย่อยต่างๆก็จะสามารถนำมาคำนวณและหาค่าฮาร์มอนิกที่อาจจะเกิดขึ้นได้เลยครับ และสามารถพิจารณาต่อไปถึงเรื่องการติด Detune, Passfive Filter ต่างๆด้วย การ Sizing ระบบให้พอเหมาะนั้นก็ช่วยลดปัญหาฮาร์มอนิกได้มาก แต่บางครั้งถ้าปริมาณฮาร์มอนิกมากจริงๆ ก็ต้องติดตั้ง Filter ช่วยเช่นกัน

วิธีแก้ปัญหาฮาร์มอนิก

ตอนแรกผมว่าจะเขียนถึงเรื่องแหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกเสียก่อน แต่ไปๆมาๆก็เปลี่ยนใจเป็นอยากจะเขียน overview เรื่องวิธีแก้ปัญหานี้ก่อนแทนเพราะว่าเรื่องแหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกน่าจะเป็นเรื่องที่คนทั่วไปรู้กันดีมากๆแล้ว

ปัจจุบันนี้วิธีแก้ปัญหาฮาร์มอนิกที่นิยมใช้กันอยู่ก็มีไม่กี่แบบครับ ซึ่งก็ดูเหมือนว่าจะเป็นวิธีมาตราฐานกันแล้ว หลังจากกว่า 25 ปีที่ปัญหาฮาร์มอนิกได้เริ่มเป็นที่สนใจ ในวงกว้าง หลายๆท่านอาจจะคุ้นเคยคุ้นหูกันดีอยู่แล้วนะครับ ซึ่งก็ได้แก่
1. การใช้วงจรกรองพาสซีฟ (Passive Filter)
2. การใช้วงจรกรองแอกทีฟ (Active Filter)
3. การใช้วงจรแก้ตัวประกอบกำลัง PFC (Power Factor Correction Circuit)
4. การติด Line Reactor หรือติด DC Reactor
5. การใช้หม้อแปลงพิเศษ เช่นหม้อแปลงซิกแซก หรือ หม้อแปลงแบบ 12 พัลส์

การใช้ Passive Filter ดูจะเป็นที่คุ้นเคยมากๆนะครับในบ้านเรา และก็พบเห็นโรงงานที่ได้ติด Passive Filter กันพอสมควร ซึ่งวิธีการนี้ก็ง่ายๆครับ ก็จากเดิมที่ติดตั้งเฉพาะ Cap Bank ซึ่งมีเฉพาะ C ที่ตู้เมน MDB ก็เปลี่ยนมาติดเป็นวงจร LC แทนครับ ซึ่งก็มีทั้งแบบ LC Tune และแบบ LC Detune ซึ่งที่นิยมกันมากกว่าก็คือแบบ LC Detune นะครับซึ่งก็มีเพื่อนๆและพี่ๆผมหลายท่านทำการออกแบบทางด้านนี้อยู่ ทั้งที่ทำกับทาง ABB หรือ Schneider ครับ นอกจากนี้ก็ยังมีทางอ.จงรักษ์ที่ทำ Passive Filter เหมือนกันครับ ผมเคยไปที่โรงงานเซรามิคแห่งหนึ่ง ก็มี Passive Filter ของอ.จงรักษ์ติดอยู่ครับ
Passive Filter จะเป็นวิธีที่ราคาไม่สูงครับ แต่ขนาดก็จะใหญ่โตหน่อยและการออกแบบก็ทำได้ยาก ต้องใช้ผู้เชี่ยวชาญและควรจะต้องทำการศึกษาระบบให้ดีครับ ควรจะมีการทำ System Modeling และคำนวณค่า LC ที่เหมาะสม โดยต้องดูผลการชดเชย Power Factor ประกอบไปด้วยเพราะว่าวงจรต้องใช้ C

Active Filter เป็นวิธีการที่ดีและทันสมัยครับ นิยมติดตั้งที่ตู้ไฟเมนเหมือนกัน แต่ราคาก็แพงกว่าแบบ Passive Filter มากกว่า 2 เท่าครับ แต่ข้อดีก็คือกินที่น้อย แล้วก็ออกแบบติดตั้งไม่ยากครับเพราะ Active Filter มันทำงานด้วย Microprocessor โดยเป็นอุปกรณ์ประเภทฉลาดนั่นเอง วงจรภายในจะประกอบไปด้วย Power Convertor และระบบควบคุม รวมทั้งระบบตรวจวัดฮาร์มอนิก ซึ่ง Active Filter จะใช้วงจร Switching สร้างกระแสฮาร์มอนิกออกมาหักล้างกับฮาร์มอนิกที่วัดได้จนกะทั่งฮาร์มอนิกในระบบมีค่าอยู่ในเกณฑ์มาตราฐานครับ ตอนนี้บ้านเราก็ก็มีใช้กันหลายที่แล้วครับ มีผู้ผลิตรายใหญ่ๆก็นำเข้ามาแล้วเช่น ABB, Schneider แล้วก็มีผู้ผลิตไทยบางรายก็สามารถทำตัวต้นแบบได้แล้วเช่นกัน

วงจร PFC อันนี้ชื่อจะเป็นวงจรแก้ตัวประกอบกำลังหรือ Power Factor นะครับ แต่เอาเข้าจริงๆจะแก้ฮาร์มอนิกครับ วงจรประเภทนี้จะเป็นวงจรเฉพาะสำหรับแต่ละอุปกรณ์ ก็คือเป็น option เสริมที่ติดตั้งเพิ่มเติมหรือใส่เข้าไปเพิ่มเติมแต่แรก โดยติดตั้งที่วงจรไฟเข้าของอุปกรณ์ที่สร้างฮาร์มอนิกครับ ซึ่งวงจรประเภทนี้จะควบคุมกระแสด้านเข้าให้มีรูปร่างไม่เพี้ยนไปจากรูปไซน์มากจนเกินไปนัก เราจะพบได้เช่นวงจรด้านเข้าของ UPS ที่ไม่สร้างฮาร์มอนิก วงจรด้านเข้าของ Supply คอมพิวเตอร์แบบดีๆนะครับ หรือว่า Option เสริมแก้ฮาร์มอนิกด้านไฟเข้าของ Drive ยี่ห้อต่างๆ นอกจากนี้ใครที่สนใจจะทำเองก็ไม่ยากครับ ปัจจุบันก็มี IC สำเร็จรูปพร้อมวงจรแนะนำเสร็จสรรพสามารทำตามได้เลย เช่นของ IR ซึ่งผมก็เคยใช้อยู่

การติด Line Reactor หรือ DC Reactor วิธีการนี้พบทั่วไปก็คือเป็นพวก Option เสริมของ Drive ครับ ก็จะช่วยลดฮาร์มอนิกได้ระดับหนึ่งแต่ก็ยังคงเหลือมากครับ เช่นอาจจะลดได้จาก 40% เหลือ 20% อะไรประมาณนั้นครับ สำหรับที่ๆติดแค่นี้ก็สามารถแก้ปัญหาได้แล้วก็แนะนำครับ เพราะว่าง่ายดีไม่ยุ่งยากในการติดตั้ง ราคาก็ไม่แพงนัก และเป็นการกำจัดฮาร์มอนิกที่แหล่งกำเนิดของมัน ซึ่งในบ้านเราหรือบนโลกนี้ ตัวปัญหาใหญ่ที่สร้างฮาร์มอนิกก็คือพวก Drive นี่แหละครับ ด้วยวิธีนี้ตัว Reactor จะช่วยกรองกระแสด้านเข้าของ Drive ไม่ให้กระโชกโฮกฮากจนเกินไป ดังนั้นจึงสามารถลดฮาร์มอนิกลำดับสูงๆได้มากครับ

การใช้หม้อแปลงพิเศษ วิธีนี้ค่อนข้างแพงมากครับแต่บางที่ก็จำเป็นมากๆ เช่น โรงเหล็ก หรือว่าพวก Convertor ใหญ่ๆประเภทพิกัดกำลังมากกว่า 1 MW ขึนไป ข้อดีของวิธีนี้คือประสิทธิภาพสูงมากครับเนื่องจากไม่ได้ใช้วงจร Switching และไม่มีผลกระทบต่อ Power Factor เพราะไม่ได้ใช้ทั้ง L และ C

ครับก็คร่าวๆประมาณนี้ก่อน สำหรับแต่ละวิธีนั้นก็จะมีรายละเอียดมากมายครับ ซึ่งจะนำมาเล่าให้ฟังในโอกาสต่อไปครับ

ผลกระทบของฮาร์มอนิกต่อระบบไฟฟ้าและอุปกรณ์

วันนี้จะขอเขียนถึงเรื่องที่ผมถนัดที่สุดใน Power Quality (PQ) ซะหน่อยนะครับ นั่นก็คือเรื่องฮาร์มอนิก (Harmonic) สำหรับหลายๆคนที่ไม่คุ้นเคย ฮาร์มอนิกดูจะเป็นเรื่องลึกลับสุดๆ ถึงแม้ว่าทางการไฟฟ้า ทางจุฬา รวมถึงผู้ผลิตหลายค่าย จะได้พยายามเดินสายจัดบรรยาย จัดอบรมมากมายหลายครั้ง แต่ก็ดูเหมือนว่าฮาร์มอนิกก็ยังคงเป็นเรื่องลึกลับเสมอครับ ก็ปั้ดโธ่ ก็แค่ไฟฟ้ากระแสสลับส่งมาเป็นรูปไซน์เรียนตั้งนานกว่าจะเข้าใจ แล้วทีนี้พอเป็นฮาร์มอนิก มีไซน์ซ้อนไซน์อีกตั้งหลายชั้นหลายซ้อน มันก็เลยยิ่งเป็นเรื่องวุ่นๆครับ ซึ่งวันนี้ผมก็ไม่ได้คิดว่าจะมานั่งอธิบายหรอกครับว่าฮาร์มอนิกคืออะไร เพราะว่าหลายๆท่านก็ได้อธิบายเอาไว้ดีพอสมควรแล้ว เช่น อ.ไชยะที่จุฬา ผมเองก็คงไม่สามารถอธิบายได้ดีกว่าท่านเหล่านั้นน่ะครับ

ทีนี้ถ้าเราเป็นผู้ใช้ไฟฟ้า เป็นโรงงานอุตสาหกรรม เราจะต้องระวังอะไรเกี่ยวกับฮาร์มอนิกบ้าง แล้วการมีฮาร์มอนิกในระบบจะเกิดผลร้ายแรงอย่างไรบ้าง ซึ่งผมจะต้องขอแยกเป็น 2 อย่างครับ คือแยกเป็นแรงดันฮาร์มอนิกและกระแสฮาร์มอนิก ซึ่งถ้ามีเยอะๆก็พังทั้งคู่ครับ แล้วเท่าไหร่ที่เรียกว่าเยอะ ก็หลักคร่าวๆก็คือมากกว่า 5% ครับ ทั้งกระแสและแรงดันฮาร์มอนิก ถ้าอย่างใดอย่างหนึ่งมากกว่า 5% ก็เข้าเขตอันตรายแล้วครับ

กระแสฮาร์มอนิกนั้นผมถือว่าจริงๆแล้วอันตรายน้อยกว่าแรงดันฮาร์มอนิกครับ ถ้ามีเยอะๆ แต่ไม่มากเมื่อเทียบกับขนาดของระบบ และไม่มากจนกระทั่งทำให้แรงดันฮาร์มอนิกเกิดขึ้นมากก็ไม่ค่อยเป็นปัญหาครับ สิ่งที่กระแสฮาร์มอนิกจะทำให้เกิดความเสียหายได้ก็คือ
1. หม้อแปลงร้อนเกิน และพังไว
2. สายร้อนเกิน และอาจจะไหม้ได้โดยเฉพาะสายนิวทรัลครับ

เรื่องสายนิวทรัลร้อนนี้มักเกิดในโรงงานเก่าๆที่ออกแบบไว้เมื่อกว่า 20 ปีก่อน แล้วไม่ได้ออกแบบรองรับเรื่องฮาร์มอนิกไว้ แล้วพอมีโหลดพวกคอมพิวเตอร์หรือหลอดประหยัดไฟมากๆ ก็อาจจะเกิดความร้อนเกินจากกระแสฮาร์มอนิกได้ครับ หลักๆก็คือกระแสฮาร์มอนิกไหลผ่านที่ไหนมากที่นั่นก็จะร้อนเกินครับ

ทีนี้ที่อันตรายกว่าก็คือ แรงดันฮาร์มอนิกครับ แรงดันฮาร์มอนิกจะเกิดจากการที่กระแสฮาร์มอนิกในระบบมีค่าสูง และสูงมากจนทำให้แรงดันในระบบที่ควรจะเป็นรูปไซน์เริ่มเพี้ยนไปเยอะครับ ทีนี้พอแรงดันมันเพี้ยน โหลดที่ต่ออยู่ในระบบก็จะเจอแรงดันเพี้ยนๆกันไปหมด และแรงดันเพี้ยนหรือแรงดันฮาร์มอนิกนี้ก็จะทำให้เกิดปัญหาสำคัญหลายอย่างครับ
1. สุดยอดปัญหายอดนิยม คาปาซิเตอร์ระเบิด โดยมากมักจะเกิดเรโซแนนซ์ก่อน แล้วแรงดันฮาร์มอนิกก็เพิ่มขึ้นกระแสฮาร์มอนิกเพิ่มขึ้น ก็ร้อนเกิด overload แล้วก็ระเบิดครับ
2. หลอดไฟฟ้าอายุการใช้งานสั้น
3. PLC พัง
4. Computer พัง หรือบางทีข้อมูลหาย

จริงๆมีมากกว่านี้ครับ แต่ที่ยกมาแค่ 4 ข้อนี้ก็เพราะว่า เจอกันบ่อยๆ และผมเพิ่งเจอมาสดๆร้อนๆกับเรื่อง คาปาซิเตอร์ระเบิดกับหลอดไฟพังเร็วครับ

ที่เล่ามาคร่าวๆคือพิษสงของฮาร์มอนิกที่เริ่มจะเจอกันมากขึ้นทุกทีในเมืองไทยครับ ก็ถ้าท่านใดเริ่มเจอปัญหาในลักษณะเหล่านี้ ก็อาจจะลองเอา Power Quality Analyzer ของยี่ห้อใดก็ได้ครับมาลองวัดดู แล้วก็อาจจะเป็นไปได้ทีเดียวครับว่า ปัญหาฮาร์มอนิกได้มาเยือนท่านซะแล้ว แต่ไม่ต้องตกใจครับ ทางแก้มี ถูกบ้าง แพงบ้าง ก็แล้วแต่ชนิดของปัญหาครับ ซึ่งผมจะมาเล่าในโอกาสต่อไปครับ

Substation 115kV กับการเพิ่มคุณภาพไฟฟ้า

หลายๆคนคงทราบดีอยู่แล้วถึงการประโยชน์ของการมี Substaton 115kV ไว้ในโรงงานหรือหน่วยงานนะครับ ใครๆก็ชอบที่จะมี Sub 115kV ทั้งนั้น แต่เนื่องด้วยราคาหลายสิบล้าน ถ้าใช้ไฟฟ้ากันไม่มากจริงๆก็ไม่คุ้มที่จะทำ ส่วนใหญ่การจะตัดสินใจทำ Sub 115kV หรือไม่นั้นก็ขึ้นอยู่กับว่าจะประหยัดค่าไฟฟ้าคุ้มค่าหรือไม่นะครับ

แต่ก็มีบางกรณีเหมือนกันที่เรื่องของคุณภาพไฟฟ้าเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้หน่วยงานตัดสินใจทำ Sub 115kV ครับ ซึ่งตัวอย่างที่ผมเคยเจอมาเลยก็คือที่ NASTDA (สวทช) ซึ่งเมื่อหลายปีก่อนใช้ไฟฟ้าในระดับแรงดัน 22kV แต่ช่วงที่ผมอยู่ในราวๆปี 2546 ไฟฟ้าดับหรือกระพริบบ่อยมากๆ เนื่องจากใน Line 22kV แถวๆนั้น มีรถชนเสาไฟฟ้าบ่อยครับ และบางทีโรงงานจำนวนมากที่ใช้ Feeder ก็ทำให้เกิด Fault บ่อยๆไฟก็เลยกระพริบทุกเดือนครับ ซึ่งถือว่าเลวร้ายมากแบะไม่เหมาะสมกับศูนย์วิจัยครับ ซึ่งต่อมาทางสวทชก็เลยสร้าง Sub 115kV ขึ้นมาแล้วก็หลังจากนั้นปัญหาคุณภาพไฟฟ้าก็ลดลงไปมากครับ

มีโรงงานที่ผมได้เคยร่วมงานด้วยหลายที่ที่ทำ Sub 115kV ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเมื่อเทียบกับโรงงานที่ใช้ไฟฟ้าในระดับ 22kV จะมีคุณภาพไฟฟ้าดีกว่ามากครับ เป็นตัวเลขคร่าวๆก็คือ จากที่เคยไฟกระพริบเดือนละครั้ง หรือปีละ 12 ครั้ง ก็จะเหลือแค่ราวๆปีละ 2 ครั้งเท่านั้นครับ เพราะว่า Line 115kV มันอยู่สูงมาครับ เสาก็แข็งแรง กิ่งไม่พาดไม่ถึงแล้วก็รถชนไม่พังง่ายๆครับ

Power Quality คุณภาพไฟฟ้า

Power Quality หรือ คุณภาพไฟฟ้าคืออะไร?

Power Quality ที่เราแปลกันว่า คุณภาพไฟฟ้า และที่เราเรียกกันสั้นๆว่า PQ (ซึ่งผมก็จะขอเรียกสั้นๆว่า PQ นี่แหละ) กำลังเริ่มมีคนพูดถึงกันมาขึ้นเรื่อยๆในบ้านเรา จริงๆ PQ ไม่ใช่เรื่องใหม่ในบ้านเรา แต่สามารถย้อนไปไกลเกือบๆ 20 ปีแล้ว และการไฟฟ้าเองก็ออกกฎด้านฮาร์มอนิกซึ่งก็เป็นเรื่องหนึ่งของ PQ มาตั้งแต่ปี 1998 เพียงแต่ว่ายังไม่ได้บังคับใช้จริงจังเท่านั้น เนื่องจากปํญหาที่เกิดขึ้นยังไม่รุนแรง

PQ เป็นเรื่องที่พูดถึงกันมาตั้งแต่สมัยเริ่มใช้ไฟฟ้ากันใหม่ๆแล้ว การส่งจ่ายไฟฟ้านั้นถ้าจะให้ผู้ใช้งานสามารถใช้ได้ ไม่ใช่สักแต่ว่าส่งๆไปก็จบ แต่ไฟฟ้าที่จะใช้งานได้นั้นต้องมีคุณภาพด้วย และผู้ใช้งานแต่ละแบบก็ต้องการคุณภาพไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ซึ่งอันนี้ผมจะเอาไว้อธิบายทีหลัง แล้วทีนี้ อะไรบ้างที่ประกอบกันเป็นสิ่งที่เรียกว่า คุณภาพไฟฟ้า คนที่เคยเรียนวิชาไฟฟ้ามาก่อนก็อาจจะพอนึกออกบ้าง แต่คนที่ไม่เคยเรียน หรืออาจจะเรียนมาแต่ไม่ค่อยจะรู้เรื่อง เรื่องคุณภาพไฟฟ้าก็จะเป็นเรื่องขมๆเลยล่ะ เพราะแค่ไฟฟ้าคืออะไรก็ยากแก่การเข้าใจแล้ว พอเรื่องคุณภาพไฟฟ้าก็ยิ่งไปกันใหญ่

คุณภาพไฟฟ้าถ้าว่ากันตามหลักวิชาการเลยก็คือ คุณภาพของไฟฟ้าที่จุดที่ผู้ใช้ไฟฟ้าเอาไปใช้ โดยไฟฟ้าที่มี่คุณภาพจะต้องมีลักษณะที่สำคัญคือ
1. ไฟฟ้าต้องมาสม่ำเสมอ
2. ขนาดแรงดันต้องคงที่
3. ความถี่ต้องคงที่
4. แรงดันไฟฟ้าต้องมีรูปคลื่นไม่เพี้ยน เช่น ถ้าส่งกระแสสลับมาเป็นไซน์ก็ต้องเป็นไซน์ มาเป็นกระแสตรงก็ต้องตรง
5. ต้องไม่มี Polution ทางไฟฟ้าที่เป็นอันตรายหรือรบกวนอุปกรณ์ไฟฟ้า ปะปนเข้ามา คลื่นฟ้าผ่า หรือการรบกวนผ่านระบบสายดิน

เอาล่ะขอเกริ่นไว้เท่านี้ก่อนครับ แล้วจะมาเขียนเพิ่มเติมอีกทีครับ