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