ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 1

บทท่ี 1

หลกัการเบือ้งต้น

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 2

การออกแบบระบบไฟฟ้า หมายถึง

- การพฒันาแบบแปลน

- หรือวิธีการจ่ายกาํลงัไฟฟ้า จากจดุจ่ายไฟ

ไปยงัอปุกรณ์ใช้กาํลงัไฟฟ้าต่างๆ

- หรือจ่ายสญัญาณไฟฟ้า ไป

จดุรบัสญัญาณไฟฟ้าไปยงัอปุกรณ์การใช้งาน

1.1 บทนํา

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 3

การออกแบบระบบไฟฟ้า

- เป็นงานท่ีกว้างขวาง

- ต้องการข้อมลูมากมาย

ผูอ้อกแบบระบบไฟฟ้า

- ต้องเป็นผูใ้ฝ่รู้

- สนใจในวิชาการต่างๆ

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 4

1.2 งานของผูอ้อกแบบระบบไฟฟ้า

1 ) ระบบไฟฟ้ากาํลงั

2 ) ระบบไฟฟ้าส่ือสาร

มี 2 กลุ่มใหญ่ๆ

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 5

ระบบไฟฟ้ากาํลงั

1. ระบบการจ่ายกาํลงัไฟฟ้า ( Power Distribution System )

2. ระบบไฟฟ้าแสงสว่าง ( Lighting System )

3. ระบบไฟฟ้าสาํรอง ( Standby Power System )

4. ระบบป้องกนัฟ้าผา่ ( Lightning Protection System )

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 6

ระบบไฟฟ้าส่ือสาร

1. ระบบโทรศพัท์ ( Telephone System )

2. ระบบสญัญาณเตือนอคัคีภยั ( Fire Alarm System )

3. ระบบเสาอากาศโทรทศัน์รวม ( Master Antenna TV System )

4. ระบบรกัษาความปลอดภยั ( Security System )

5. ระบบโทรทศัน์วงจรปิด ( Closed Circuit TV System )

6. ระบบเสียง ( Sound System )

7. ระบบควบคมุอาคารอตัโนมติั ( Building Automation System )

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 7

หน้าท่ีของผูอ้อกแบบระบบไฟฟ้า

1. พฒันาแบบระบบไฟฟ้าเพ่ือให้สามารถจ่ายไฟฟ้าได้เพียงพอ

และ มีความปลอดภยัในการใช้งาน

2. ออกแบบระบบไฟฟ้าให้เป็นไปตามข้อกาํหนดหรือกฎเกณฑ ์มาตรฐานต่างๆ

3. ทาํการออกแบบ ตามความต้องการของเจ้าของ

4. ติดต่อประสานงาน และให้ความร่วมมือกบัผูอ้อกแบบงาน ระบบอ่ืนๆ เพ่ือให้อาคารสามารถทาํงานได้ตามวตัถปุระสงค์

5. เขียนรายละเอียดข้อกาํหนดต่างๆ ของระบบไฟฟ้า

6. ทาํการประมาณราคา

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 8

1.3 แบบระบบไฟฟ้าท่ีดี

1) ความปลอดภยั ( Safety )

ระบบไฟฟ้ากาํลงัท่ีออกแบบต้องมี

ความปลอดภยัอย่างสงูต่อ

- ผูป้ฏิบติังาน

- อปุกรณ์ไฟฟ้า

- สถานท่ี

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 9

2 ) ค่าลงทนุเร่ิมแรกท่ีตํา่ท่ีสดุ

( Minimum Initial Investment )

งบประมาณเป็นตวักาํหนดท่ีสาํคญั

ต้องพิจารณาถึง

- อปุกรณ์ไฟฟ้า

- การติดตัง้

- พืน้ท่ีว่างท่ีต้องใช้

- ค่าเร่ิมต้นของการใช้จ่าย

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 10

3 ) ระบบไฟฟ้าต้องสามารถจ่ายไฟฟ้าอย่าง

ต่อเน่ือง ( Maximum Service Continuity )

การจ่ายไฟฟ้าอย่างต่อเน่ือง

และมีความความเช่ือถือได้สงูขึน้โดย

- จดัให้มีแหล่งจ่ายไฟฟ้ากาํลงัจาก หลายแหล่ง

- จดัให้มีเส้นทางการต่อไปยงัโหลดไฟฟ้า

ได้ หลายเส้นทาง มากขึน้

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 11

3 ) ระบบไฟฟ้าต้องสามารถจ่ายไฟฟ้าอย่าง

ต่อเน่ือง ( Maximum Service Continuity ) ( ต่อ )

- จดัหาแหล่งท่ีมี แหล่งกาํเนิดไฟฟ้า

ของตนเอง เช่น มีชดุเครื่อง กาํเนิดไฟฟ้าสาํรอง ,

แบตเตอร่ีสาํหรบัจ่ายระบบไฟฟ้า , ระบบ UPS

- เลือกอปุกรณ์ไฟฟ้าและตวันําไฟฟ้าท่ีมี คณุภาพสงู

- เลือกใช้ วิธีการติดตัง้ท่ีดีท่ีสดุ

เช่น สายไฟควรอยู่ในท่อสาย ( Raceway )

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 12

4 ) ระบบไฟฟ้าจะต้องมีความคล่องตวัสงู

สามารถขยายโหลดได้

( Maximum Flexibility and Expandability )

ระบบไฟฟ้าต้อง

สามารถรบัรองการเปล่ียนแปลงได้

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 13

5 ) ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสงูสดุ

( ค่าปฏิบติัการทางไฟฟ้าตํา่สดุ )

Maximum Electrical Efficiency

( Minimum Operating Costs )

อปุกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ในระบบมีกาํลงัสญูเสียน้อย

- หม้อแปลงมีกาํลงัสญูเสียตํา่

- มอเตอรป์ระสิทธิภาพสงู

- บลัลสัต ์กาํลงัสญูเสียตํา่

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 14

6 ) ค่าบาํรงุรกัษาท่ีตํา่สดุ

( Minimum Maintenance Cost )

เลือกระบบท่ีต้องใช้ค่าบาํรงุรกัษาน้อย

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 15

7 ) คณุภาพกาํลงัไฟฟ้าสงูสดุ

( Maximum Power Quality )

ไฟฟ้าท่ีใช้

- ต้องมีคณุภาพดี

- แรงดนัตกมีค่าน้อย

- กระแสและแรงดนั มีฮารโ์มนิกน้อย

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 16

1.4 มาตรฐาน

มาตรฐานและข้อกาํหนดต่างๆ แบง่เป็น 2 อย่าง คือ

- มาตรฐานอปุกรณ์ไฟฟ้า

- มาตรฐานการติดตัง้ระบบและอปุกรณ์ไฟฟ้า

มาตรฐานแต่ละอย่างอาจแบ่งออกเป็น 2 อย่าง คือ

- มาตรฐานประจาํชาติ ( National Standards )

- มาตรฐานสากล ( International Standards )

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 17

1.4.1 มาตรฐานประจาํชาติ

- แต่ละประเทศ รา่งขึน้ภายในประเทศ

- ตรงกบัอตุสาหกรรม ภายในประเทศ

- วิธีปฏิบติัของตนเอง

- ตรงสภาวะภมิูอากาศ และ สภาพแวดล้อม

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 18

มาตรฐานประจาํชาติท่ีสาํคญั

- ANSI ( American National Standard Institute )

ของประเทศสหรฐัอเมริกา

- BS ( British Standard ) ของประเทศสหราชอาณาจกัร

- DIN ( German Industrial Standard ) ของประเทศเยอรมนันี

- VDE ( Verband Deutscher Elektrotechniker )

ของประเทศเยอรมนันี

- JIS ( Japanese Industrial Standard ) ของประเทศญ่ีปุ่ น

- มอก. ( มาตรฐานผลิตภณัฑอ์ตุสาหกรรม ) ของประเทศไทย

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 19

1.4.2 มาตรฐานสากล

มาตรฐานท่ีมีสมาชิกหลายประเทศ

1) ISO ( International Organization for Standardization )

- กาํหนดมาตรฐานทางวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี

- ใช้หน่วย SI

- ISO 9000 , 9001 , 9002 ,14000

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 20

2 ) IEC ( International Electrotechnical Commission )

- มาตรฐานทางด้าน ไฟฟ้าและอิเลก็ทรอนิกส์

- รว่มมือกบั ISO อย่างใกล้ชิด

- มาตรฐาน IEC ได้รบั ความนิยมมาก ขึน้เรือ่ยๆ

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 21

3 ) EN ( European Standard )

- มาตรฐานของ กลุ่มประเทศในยโุรป

- คณะกรรมการ CENELEC ( European Committee

for Electrotechnical Standardization )

- มาตรฐาน EN เป็น มาตรฐานบงัคบั

- จดุประสงคข์องมาตรฐานน้ี คือ ทาํให้

เกิดการค้าเสรี

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 22

1.4.3 มาตรฐานอปุกรณ์ไฟฟ้า- ใช้มาตรฐาน IEC

เช่น เซอรกิ์ตเบรกเกอร์ จะอ้างมาตรฐาน

IEC 60947-2 “ Low Voltage Switchgear

and Control Gear Part 2 ”

การเขียนรายละเอียดข้อกาํหนด ( Specification )

- ใช้ มาตรฐานไทย ( มอก. ) และ IEC เป็นหลกั

- ไม่ควรใช้มาตรฐานประจาํชาติของประเทศอ่ืน

ยกเว้น อปุกรณ์ดงักล่าวไม่มีในมาตรฐานไทย

และมาตรฐาน IEC

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 23

1.4.4 มาตรฐานการติดตัง้ระบบและอปุกรณ์ไฟฟ้า

- มาตรฐานต่างประเทศ

- มาตรฐานสากล

- มาตรฐานการติดตัง้ทางไฟฟ้า

สาํหรบัประเทศไทย ของ วสท.

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 24

มาตรฐานต่างประเทศในการติดตัง้ระบบและ

อปุกรณ์ไฟฟ้า

NEC ( National Electrical Code )

ของประเทศสหรฐัอเมริกา

- มีครัง้แรก ตัง้แต่ปี 1897 และมี

แก้ไขปรบัปรงุทุกๆ 3 ปี

- มีความสมบรูณ์มาก

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 25

NEC ( National Electrical Code )

ของประเทศสหรฐัอเมริกา ( ต่อ )

- NEC ได้แพรเ่ข้าประเทศไทยในช่วงสหรฐัอเมริกา

มีฐานทพัในประเทศไทย

- NEC ทาํจากประสบการณ์ใน

ประเทศ สหรฐัอเมริกา

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 26

มีข้อแตกต่างจากระบบท่ีใช้ภายในประเทศไทย

ประเทศสหรฐัอเมริกา ประเทศไทย

ความถ่ี 60 Hz. 50 Hz.

ระบบไฟฟ้า 120 /208V,277/480V 220/380V,230/400V

สายไฟฟ้า AWG mm2

มิติ inch , feet m. , mm.

น้ําหนัก pound kg.

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 27

NEC เป็นมาตรฐานการออกแบบ

และติอตัง้ระบบไฟฟ้า ท่ีดีมาก

แต่ เน่ืองจากส่วนมากจะเก่ียวกบัระบบไฟฟ้า

ของ สหรฐัอเมริกา

ดงันัน้ ต่อไปคงมีใช้เฉพาะใน USA เท่านัน้

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 28

มาตรฐานสากลในการติดตัง้ระบบและ

อปุกรณ์ ไฟฟ้า

- มาตรฐาน IEC 60364

- IEC 60364 ( Electrical Installation of Buildings )

- มีหลายฉบบั

- คาดว่าประเทศต่างๆคงจะ ใช้มาตรฐานน้ีในอนาคต

- ประเทศสหราชอาณาจกัร ( United Kingdom )

กใ็ช้มาตรฐานน้ีแล้ว

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 29

มาตรฐานการติดตัง้ทางไฟฟ้าสาํหรบัประเทศไทย

- ในอดีต กฟน และ กฟภ ต่างมีมาตรฐานของตนเอง

- วสท. ได้รา่ง “ มาตรฐานการติดตัง้ทางไฟฟ้าสาํหรบัประเทศไทย ”

- ฉบบัล่าสดุ ปี 2556

- ผูส้นใจด้าน การออกแบบระบบไฟฟ้าจะต้องมี

มาตรฐานฉบบัน้ี

และต้อง ศึกษาให้เข้าใจเพ่ือ นําไปปฏิบติัได้

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 30

1.5 สญัลกัษณ์

- ตามมาตรฐานของประเทศสหรฐัอเมริกา

- มาตรฐานของ IEC ได้รบัความนิยมมากขึน้

• เซอรกิ์ตเบรกเกอร์ • หน้าสมัผสัคอนแทคเตอร์ • สญัลกัษณ์วงจรไฟฟ้า

U.S.A. I.E.C. L1, 3, 5LP1

U.S.A. I.E.C.

NC

NO

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 31

1.6 Single Line Diagram และ Riser Diagram

Single Line Diagram

รปูท่ี 1.1 Single Line Diagram

4 x 185 mm2 ,G-25 mm

2

IEC 01, ϕ 80 mm. IMC

4 x

50 m

m2 ,G

-10

mm

2

IEC

01,

ϕ 5

0 m

m. I

MC

4 x

50 m

m2 ,G

-10

mm

2

IEC

01,

ϕ 5

0 m

m. I

MC

4 x

35 m

m2 ,G

-10

mm

2

IEC

01,

ϕ 3

5 m

m. I

MC

4 x

50 m

m2 ,G

-10

mm

2

IEC

01,

ϕ 5

0 m

m. I

MC

A

B C D E F

LP1 LP2 LP3 LP4 Spare

100AT 80AT 100AT 100AT 50AT

250 AT

MDB

Busbar

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 32

• Riser Diagram

- วงจรท่ี แสดงในแนวด่ิง

รปูท่ี 1.2 Riser Diagram

MDB

4 x 50 mm2, G-10 mm

2

IEC 01, ϕ 50 mm. IMC

4 x 35 mm2, G-10 mm

2

IEC 01, ϕ 35 mm. IMC

4 x 50 mm2, G-10 mm

2

IEC 01, ϕ 50 mm. IMC

4 x 50 mm2, G-10 mm

2

IEC 01, ϕ 50 mm. IMC

LP1

LP2

LP3

LP4

น�ั ช4

น�ั ช3

น�ั ช2

น�ั ช1

+10.50

+7.00

+3.50

0.00

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 33

1.7 มาตรฐานแรงดนัตํา่

- ประเทศสหราชอาณาจกัร

ใช้ระบบแรงดนั 240/415 V 3 เฟส 4 สาย

- ประเทศเยอรมนันี

ใช้ระบบแรงดนั 230/400 V 3 เฟส 4 สาย

- ประเทศฝรัง่เศส

ใช้ระบบแรงดนั 220/380 V 3 เฟส 4 สาย

- IEC 60038 “ Standard Voltages

230/400V 3 เฟส 4 สาย

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 34

สาํหรบัแรงดนัตํา่ของประเทศไทย

การไฟฟ้านครหลวง

- ใช้พิกดัแรงดนัตํา่ของหม้อแปลงจาํหน่าย คือ

240/416V 3 เฟส 4 สาย

- แต่ให้ใช้แรงดนัพิกดัของด้านแรงดนัตํา่ เป็น

2200/380V 3 เฟส 4 สาย

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 35

สาํหรบัแรงดนัตํา่ของประเทศไทย ( ต่อ )

การไฟฟ้าส่วนภมิูภาค

- ใช้พิกดัแรงดนัตํา่ของหม้อแปลงจาํหน่าย คือ

230/400V 3 เฟส 4 สาย

- ให้ใช้แรงดนัพิกดัของด้านแรงดนัตํา่ เป็น

230/400V 3 เฟส 4 สาย

ตามมาตรฐานการติดตัง้ทางไฟฟ้า สาํหรบัประเทศไทย

พ.ศ. 2556 ของ วสท. ได้กาํหนดให้

แรงดนัไฟฟ้าระบ ุเป็น 230/400 V

เพ่ือใช้อ้างอิงในการออกแบบ และคาํนวณค่า ต่างๆ ทางไฟฟ้า

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 36

คาํถามท้ายบท

3. National Standards และ International Standards

ต่างกนัอย่างไร จงอธิบาย

1. ระบบไฟฟ้าท่ีวิศวกรไฟฟ้าผูอ้อกแบบจะต้องรบัผิดชอบ

มีอะไรบา้ง จงอธิบาย

2. ข้อกาํหนดในการออกแบบระบบไฟฟ้าท่ีวิศวกรไฟฟ้า

ผูอ้อกแบบควรคาํนึงถึงตลอดเวลามีอะไรบา้ง จงอธิบาย

4. จงอธิบายถึงมาตรฐาน IEC ( International

Electrotechnical Commission )

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 37

5. ให้ไปค้นคว้าถึงมาตรฐานท่ีสาํคญัของ IEC ดงัต่อไปน้ี

- IEC 60364

- IEC 60947

- IEC 61439

คาํถามท้ายบท...(ต่อ)

6. ให้ไปค้นคว้าถึง CENELEC และมาตรฐาน EN

( European Standard )

ผศ. ประสิทธ์ิ พทิยพฒัน์ 38

คาํถามท้ายบท...(ต่อ)

7. เครือ่งหมาย CE บนอปุกรณ์ตามมาตรฐานยโุรป

คืออะไร

8. Single Line Diagram และ Riser Diagram ของ

ระบบไฟฟ้าคืออะไร จงอธิบาย

9. มาตรฐาน IEC 60038 “ Standard Voltage ” คืออะไร

จงอธิบาย