บทที่ 1 ระบบการจ ายและควบค ุมไฟฟ าในโรงงาน อาคาร · หรือ ic) ของ เซอร กิตเบรคเกอร

ตอนท 3 บทท 1 ระบบการจายและควบคมไฟฟาในโรงงาน/อาคาร ตาราฝกอบรมผรบผดชอบดานพลงงาน(ผชพ) ดานไฟฟา

1-1

บทท 1 ระบบการจายและควบคมไฟฟาในโรงงาน/อาคาร

(Power distribution system in factory/building) ความสาคญของเนอหาวชา (Overview)

หลกการทสาคญของระบบการจายและควบคมไฟฟาในโรงงาน/อาคาร เรมตงแตการออกแบบใหเปนไปตามขอกาหนดของมาตรฐานทเปนทยอมรบ โดยเลอกระบบการจายและการควบคมใหเหมาะสมกบการใชงาน รวมไปถงความปลอดภยในการควบคมการจายไฟฟาในโรงงาน/อาคาร เนองจากระบบไฟฟาทใชมหลายระบบ ซงมขอดและขอเสยทแตกตางกน ความเหมาะสมในการใชงานแตละระบบกแตกตางกน นอกจากการออกแบบระบบการจายไฟฟาทดแลวการพจารณาเลอกใชอปกรณการจายไฟฟาและวางแผนปรบเวลาการใชโหลดนนสามารถลดการเกดพลงงานสญเสยในระบบไฟฟาได สดทายการตรวจสอบระบบการจายไฟฟาอยางถกตองและสมาเสมอนนจะทาใหสามารถใชงานระบบการจายไฟฟาไดอยางมนคงและปลอดภย วตถประสงค (Objective)

1. อธบายหลกการวางระบบการจายไฟฟาในโรงงาน/อาคาร 2. อธบายวธการอนรกษพลงงานในระบบการจายไฟฟาในโรงงาน/อาคาร 3. อธบายวธการควบคมการจายไฟฟาในโรงงาน/อาคาร 4. อธบายวธการตรวจสอบระบบการจายพลงงานไฟฟา 5. คานวณการปรบปรงคาเพาเวอรแฟกเตอร 6. อธบายวธการควบคมคาความตองการกาลงไฟฟาสงสด 7. อธบายวธการปรบปรงคาตวประกอบภาระไฟฟา

บทนา (Introduction)

เนอหาในบทนจะแนะนาถงประเภท วธการและหลกการตลอดจนการตรวจสอบดแลระบบการจายไฟฟาใหมความมนคงและปลอดภยตอการใชงานไดอยางเหมาะสม นอกจากนยงกลาวถงวธการประหยดพลงงานดวยการควบคมและการวางแผนการใชหรอปรบเปลยนอปกรณในระบบไฟฟา ในตอนทายจะเปนการนาเสนอกรณศกษา


1-2

1.1 ระบบการจายไฟฟาในโรงงาน/อาคาร (Power distribution system in factory/building) 1.1.1 ระบบจายไฟฟา

แผนผงทวไปของระบบจายไฟฟาแสดงไวในรปท 1.1

รปท 1.1 แผนผงระบบการจายไฟฟาทวไป

ระบบจายไฟฟาเรมจากสถานยอยซงมสายไฟหลายเสนตอผานเซอรกตเบรกเกอรออกมาสลกคาทบรเวณตางๆ สายจายไฟจะตอเขากบอปกรณรบไฟฟาของโรงงานหรออาคารสานกงาน อปกรณรบไฟฟาแตละตวจะมอปกรณปองกนตออย เมอเกดอบตเหตหรอเกดลดวงจรขน เบรกเกอรจะทาการตดไฟฟาเพอแยกอบตเหตทเกดขนและจากดความเสยหายไวเฉพาะอปกรณทเกดอบตเหตเทานน

ตวอยางเชน หากเกดอบตเหตไฟฟาลดวงจรขนในโรงงานหรอสานกงาน กระแสไฟฟา นนจะไหลในสถานไฟฟายอยดวย แตอปกรณปองกนระบบไฟฟาของโรงงานหรออาคารสานกงานจะตองทางานเรวกวาสถานไฟฟายอยและทาการตดวงจรออกไป ทงนจาเปนตองตงคาความสมพนธระหวางคา กระแสไฟฟาและเวลาในการทางานของอปกรณปองกนใหมความแตกตางกนระหวางโรงงานและสถานไฟฟา ทงนเพอลดความเสยหายตออปกรณใหเหลอนอยทสด รวมทงปองกนไมใหอบตเหตสงผลกระทบถงสถานไฟฟาอกดวย มาตรการนเรยกวาการจดความสมพนธของการปองกน (Protection co-ordination)

หากอปกรณปองกนระบบไฟฟาไมทางานตามปกต เมอเกดอบตเหตขนในโรงงานหรอสานกงาน เบรกเกอรของสถานไฟฟายอยจะทางานพรอมๆ กบการเกดอบตเหต ทาใหสานกงานหรอบานเรอนอนๆ ทเชอมตออยกบสายจายไฟฟาเดยวกนไฟดบไปดวย ปรากฏการณนเรยกวา อบตเหตตอเนอง

สถานไฟฟายอยหรอระบบการจายพลงงานไฟฟามอย 4 แบบดวยกน คอ ระบบสายประธานเดยว ระบบสายประธานค ระบบสายประธานสองชด และระบบสปอตเนตเวรค (Spot network)


1-3

(1) ระบบสายประธานเดยว (Simple radial) เปนระบบจายไฟสายประธานเดยว (Single primary service) และจายเขาหมอแปลงไฟฟากาลงผานเขาสสายปอน (Feeder) ดงรปท 1.2 ขอดของระบบนคอ เปนระบบทงายและราคาถกทสด สะดวกตอการปองกนการจดลาดบเวลาการทางาน (Co-ordinate) ระบบนเหมาะสาหรบโรงงานขนาดยอมทสามารถหยดการผลตไดในบางเวลา

รปท 1.2 ระบบสายประธานเดยว

(2) ระบบสายประธานค (Primary selective radial) เปนระบบทเหมอนกบระบบสายประธานเดยว

เพยงแตเพมวงจรสารองใหรบไฟเปนวงจรค ดงรปท 1.3 ซงในบางครงจาเปนตองซอมแซมสายไฟฟาแรงสงชดหนงชดใด ขอดของระบบจายไฟนคอ ระบบมความนาเชอถอดขน

รปท 1.3 ระบบสายประธานค

(3) ระบบสายประธานสองชด (Secondary selective) ระบบนจะทางานเปนแบบระบบสายประธานเดยว 2

ชด ดงรปท 1.4 แตละชดจะถกเชอมโยง (Tie) ดวยตดตอนอตโนมต (T) ถาสาย ไฟแรงสงหรอหมอแปลงช ดใดชดหนงเกดเสยหาย สวตซตดตอน(M) จะปลดวงจรชดนน (Open) และสวตซตดตอน (T) จะเชอมตอวงจร (Close) ถงกนทนท ซงอาจจะเปนแบบอตโนมตหรอไมอตโนมตกได ระบบสายประธานสองชดเปนวงจรทนยมใชกนมากในขณะน ถาสายไฟแรงสงหรอหมอแปลงชดใดชดหนงเกดขดของ หมอแปลงตวทเหลอจะตองจายโหลดทงหมด เพอจะใหหมอแปลงทางานไดดจาเปนตองพจารณาดงตอไปน


1-4

รปท 1.4 ระบบสายประธานสองชด

1) หมอแปลงทงสองตวจะตองมขนาดใหญเพอใหแตละตวสามารถรบโหลดไดทงหมด 2) ตองจดหาพดลมระบายความรอนสาหรบหมอแปลงในชวงสภาวะฉกเฉน 3) ปลดโหลดทไมจาเปนในชวงสภาวะฉกเฉน 4) ใชขนาดอปกรณปองกนโหลดเกนตามความสามารถของหมอแปลง และสามารถทางานไดโดยไมทาให

อายการใชงานของหมอแปลงลดลง สาหรบขอดของระบบนคอ หมอแปลงไมไดตอขนานกน วสยสามารถตดกระแส (Interrupting capacity

หรอ IC) ของ เซอรกตเบรคเกอร (CB) มคาเทากบแบบระบบสายประธานเดยวระบบนมความเชอถอสง (4) สปอตเนตเวรค (Spot network) ระบบนจะประกอบดวยหมอแปลงจายไฟ 2 ชด หรอมากกวา ตอ

แยกเปนอสระกน สวนทางดานแรงตาจะตอขนานโดยผานสวตซตดตอนชนดพเศษ เรยกวา Network protector ดงรปท 1.5 ถาสายปอนแรงสงหรอหมอแปลงชดใดชดหนงเกดขดของกาลงไฟฟาจะถกปอนผานหมอแปลงตวอนและผาน Network protector ไปยงจดทขดของ พลงงานไฟฟาทปอนกลบเปนเหตให Network protector เปดวงจร และปลดแหลงจายออกจากวงจรแรงดนตา สาหรบระบบจายไฟนมราคาแพงเพราะ Network protector มราคาสง และวสยสามารถตดกระแส (IC) เพมขนเนองจากหมอแปลงขนานกน แตความสมาเสมอของแรงดนด

รปท 1.5 สปอตเนตเวรค


1-5

1.1.2 ระบบจาหนายแรงดนตา ระดบแรงดนมาตรฐานของระบบจาหนายแรงดนตาในประเทศไทยแบงออกเปนระบบจาหนายเฟสเดยว

(Single phase) และระบบจาหนายสามเฟส (Three phase)

(1) ระบบจาหนายเฟสเดยว จะจาหนายเปนชนดเฟสเดยวสองสาย (1∅ 2W) 220 V และชนดเฟสเดยวสาม

สาย (1∅ 3W) 220/440 V ดงรปท 1.6

รปท 1.6 ระบบจาหนายเฟสเดยว

(2) ระบบจาหนายสามเฟส จะจาหนายเปนชนดสามเฟสสามสาย (3∅ 3W) 220 V และชนดสามเฟสส

สาย (3∅ 4W) 380/220 V ดงรปท 1.7

220V

220V440V HV

12 kVHV

12 kV 220V

เฟสเดยวสองสาย (1∅ 2W) 220 V เฟสเดยวสามสาย (1∅ 2W) 220/440 V

รปท 1.7 ระบบจาหนายสามเฟส

HV 12 kV

HV 12 kV

220V

220V220V

380V380V

380V220V

A

B

C

A

B

C

N

สามเฟสสามสาย (3∅ 3W) 220 V

สามเฟสสสาย (3∅ 4W) 380/220 V


1-6

1.2 การออกแบบระบบไฟฟากาลง (Design of power system) พลงงานไฟฟาภายในอาคารจะตองผานอปกรณรบและแปลงไฟฟา สายเมน ไปทอปกรณควบคมไฟสาหรบ

เครองใชไฟฟาและแสงสวาง แลวจายใหภาระทตองการพลงงานไฟฟา เชน มอเตอร อปกรณสองสวาง เปนตน ดงรปท 1.8 ซงในโรงงานกจะใชวธเดยวกน

รปท 1.8 การไหลของพลงงานไฟฟาในอาคาร

ในรปท 1.8 สงทสนเปลองพลงงานมากทสด ไดแก ภาระพวกมอเตอรและอปกรณ แสงสวาง อยางไรก

ตาม ในเสนทางจายพลงงานไฟฟาไปยงภาระ กลาวคอ ในหมอแปลง สายเมน ฯลฯ กยงมความสนเปลองพลงงานในรปความสญเสยอกดวย

การอนรกษพลงงานของระบบไฟฟาจะขนอยกบการออกแบบ การจดการการใชงานกมบทบาททสาคญเชนกน การจดการพลงงานของระบบไฟฟาอยางมประสทธผลจะตองเขาใจหลกการ ของการอนรกษพลงงานตามเจตนารมณของผออกแบบ แลวนามาปฏบตในการจดการการใชงาน

วธลดกาลงสญเสยในสายไฟทาไดดงตอไปน ในการออกแบบตองเลอกใชแรงดนทเหมาะสม (ลดกระแสในสาย) เลอกขนาดของสายไฟทเหมาะสม (ลดความตานทาน) และเลอกวงจรจายโหลดททาใหแหลงจายไฟอยทศนยกลางของโหลด (ลดระยะทาง) นอกจากน ในการเดนเครองตองพยายามเลอกวงจรททาใหกระแสของโหลดสมดลทสดเทาทจะเปนไปไดรวมทงการเดนเครองใหเหมาะสมสภาพโหลด เชน การปลดหมอแปลงบางลกในแบงคเพอลดกาลงสญเสยจากการเหนยวนาแมเหลก หรอการยายโหลด เปนตน ตอไปนจะอธบายวธลดกาลงสญเสยในอปกรณแตละประเภท

จากสถานยอยไฟฟา

ความสญเสยในคาปาซเตอร

คาปาซเตอรแรงดนสง หมอแปลงสามเฟสหมอแปลง

เฟสเดยวความสญเสยของหมอแปลง

ความสญเสย

ของสายเมน

แผงควบคม แผงแยกไฟ

หลอดไฟ

อปกรณสองสวางทวไป ไฟนาทาง มอเตอร


1-7

1.2.1 การออกแบบทางไฟฟา (1) การจดโหลดของหมอแปลงไฟฟาใหสมดลกนทกเฟส โหลดในระบบไฟฟา 3 เฟสมทงทเปนโหลดสมดลกบโหลดไมสมดล กลาวคอ โหลดไมสมดล หมายความ

วา อมพแดนซทนามาตอในแตละเฟสมคาไมเทากน ทาใหกระแสรวมของโหลดทางเวกเตอรมผลลพธไมเปนศนย ถาโหลดนนตอแบบสตารจะมกระแสไหลในสายนวทรลดวยจะทาใหขดลวดของเครองกาเนดไฟฟา หรอหมอแปลงไฟฟาชารดเสยหายไดโดยเฉพาะในระบบทโหลดตอแบบเดลตาจะทาใหมกระแสไหลวนในวงรอบในลกษณะทเปนภาระพงพงตอกนระหวางเฟส ในทางปฏบตการทจะทาใหโหลดสมดลนนเปนไปไดยากมากหรอแทบเปนไปไมไดเลยเพยงแตวาทาอยางไรจงจะออกแบบและควบคมระบบไฟฟามใหเกดปรากฏการณโหลดไมสมดล

ออกแบบและควบคมระบบไฟฟามใหเกดปรากฏการณโหลดไมสมดล 1. พจารณาโหลดทใชไฟฟา 1 เฟส เปนพเศษ เชน การทางาน ขนาด และความสาคญ 2. ควรมเครองมอตรวจวดกระแสและแรงดนไฟฟาอยางสมาเสมอ 3. ควรมการบนทกการทางานของอปกรณไฟฟา 4. นาผลทไดมาทาการวเคราะห เพอหาแนวทางในการจดโหลดใหสมดลกนทกเฟส ตารางโหลด (Load Schedule) การจดทาตารางโหลด (Load Schedule) มความจาเปนมาก เพราะจะแสดงรายละเอยดตางๆ ทไมสามารถ

แสดงในแบบได และยงชวยใหการออกแบบสะดวก ผใชงานหรอผททาการประมาณราคาและตดตงจะดแบบไดงายขน ประโยชนทไดจากการจดทาตารางโหลดพอสรปไดดงน

1. สามารถจดการสมดลของโหลดแตละเฟสไดด (Balanced Load) โดยเฉพาะทโหลดสวนใหญเปนโหลด 1 เฟส

2. การคานวณโหลดทาไดงายและสะดวกขน ไมวาจะเปนการหาผลรวมของโหลดทงหมด หรอบางสวนในวงจรเชนแตละแผงสวตซกตาม

3. แสดงรายละเอยดทไมปรากฏในแบบได เชน ชนดและขนาดสายไฟฟา รายละเอยดของทอรอยสาย หมายเลขวงจรและไดอะแกรมเสนเดยว เปนตน

ตารางโหลดอาจมรปรางแตกตางกนออกไปตามความตองการของผใชงาน แตตารางโหลดทดจะตองเปน

ตารางโหลดทแสดงรายละเอยดทจาเปนไดครบมากทสด ตารางโหลดอาจแยกออกเปนสาหรบโหลด 1 เฟส และโหลด 3 เฟส จากตารางโหลดขางลางน ผใชงานอาจปรบปรงใหตรงตามความตองการใชงานได ตารางโหลดควรทาทก ๆ แผงวงจรยอยเพอสะดวกในการหาโหลดรวม


1-8

ตารางท 1.1 ตารางโหลด

วงจรท รายการโหลด โหลด(VA) เบรกเกอร สายไฟฟา ไดอะแกรม

เฟส A เฟส B เฟส C ขว AF AT และทอรอยสาย

รวม Main CB

Main Cond.

(2) การคานวณแรงดนตก

หากใหแรงดนเฟส (แรงดนเทยบกบสายนวทรล) ดานแหลงจายไฟ เปน ES และใหแรงดนเฟส (แรงดนเทยบกบสายนวทรล) ดานโหลดเปน ER แลว จากเวกเตอรในรปท 1.9 แรงดนตก ΔE จะมคาดงตอไปน

r2

R2

RRS E)IXE()IRE(EEE −+θ++θ=−=Δ sincos (1.1)

ทงน I คอ กระแสในวงจร [A] R คอ ความตานทานตอ 1 เฟสของวงจร [Ω]

รปท 1.9 เวกเตอรของแรงดน

กาหนด X คอ รแอกแตนซตอ 1 เฟสของวงจร [Ω]

cos θ คอ เพาเวอรแฟกเตอร

แตถากรณทแรงดนตกนอยมาก จะเปนดงตอไปน

)XR(IE θ+θ≅Δ sincos (1.2)

ซงในทางปฏบตแลวสตรขางตนกเพยงพอตอการใชงาน ดงนน แรงดนระหวางสายของวงจร 3 เฟสทตกลงไป ΔV จะเทากบ 3 เทาของแรงดนเฟสทตกลงไป

ความคลาดเคลอน

แรงดนตกจรง

แรงดนตกตาม สตร (1.1)


1-9

)XR(I3V θ+θ=Δ sincos (1.3)

และอตราแรงดนตก ε จะเทากบ

[%]100

EEE

R

RS ×−

=ε (1.4)

แรงดนตกเปนคาทสาคญในการออกแบบขนาดสายไฟฟา ความแตกตางระหวางไฟฟาทจดแหลงจายตน

ทางและจดรบไฟฟาทาใหเกดแรงดนตก คาแรงดนตกสามารถแกไขใหดขนโดยการเพมขนาดสายหรอลดความยาวของสายไฟ

รปท 1.10 แสดงเปอรเซนตแรงดนตกตาม ว.ส.ท. 202 – 3

(3) การคานวณกาลงสญเสย (ก) กาลงสญเสยในสายไฟ กาลงสญเสยในสายไฟ W แสดงไดดงสตรตอไปน

]W[IrNW 2l= (1.5)

ทงน I คอ กระแสในวงจร [A] r คอ ความตานทานตอ 1 เมตรของวงจร 1 วงจร [Ω /m] ℓ คอ ความยาวของวงจรจายไฟ [m]

N คอ คาคงทขนอยกบประเภทของวงจร ไฟ 1 เฟส 2 สาย ไฟ 1 เฟส 3 สาย N = 2 ไฟ 3 เฟส 3 สาย ไฟ 3 เฟส 4 สาย N = 3


1-10

(ข) กาลงสญเสยในหมอแปลง กาลงสญเสยในหมอแปลงแบงไดเปน Iron loss หรอ Core loss กบ Copper loss Iron loss : เปนกาลงสญเสยทเกดขนเมอมแรงดนเขามาไมวาจะมโหลดหรอไมกตาม เปนองคประกอบ

สาคญของกาลงสญเสยในสภาวะไมมโหลด เมอแรงดนเปลยนไปกาลงสญเสยจะเปลยนแปลงไปดวย Copper loss : เปนกาลงสญเสยจากความตานทานของขดลวดเนองจากกระแสของโหลด แปรผนตรงกบ

กาลงสองของกระแส

ηη)100(PWWW ci

−=′+= (1.6)

100WP

P×

+=η (1.7)

21i VKW = (1.8)

22C

2

c IKWT

PW =⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛θ

=′cos

(1.9)

ทงน T คอ พกดของหมอแปลง [kVA] P คอ กาลงไฟฟาของหมอแปลง [kW] I คอ กระแสทตยภมทกาลงไฟฟา P [A] Wi คอ Iron loss ทกาลงไฟฟา P [kW] cW′ คอ Copper loss ทกาลงไฟฟา P [kW] η คอ ประสทธภาพทกาลงไฟฟา P [%] cos θ คอ เพาเวอรแฟกเตอร V คอ แรงดนทขว [V] K1, K2 คอ คาคงท ดงนน พกดทมประสทธภาพสงสด Pe [kVA] จะเทากบ

c

ie W

WTP = (1.10)

นอกจากน กรณทเดนเครองหมอแปลง 2 ลกขนานกน โหลดทหมอแปลงแตละลกตองรบจะแสดงไดดงสตรตอไปน

PKZZ

KZPBA

BA ×

+= (1.11)

PKZZ

ZPBA

AB ×

+= (1.12)

ทงน PA คอ พกดของหมอแปลง A [kVA] PB คอ พกดของหมอแปลง B [kVA] ZA คอ อมพแดนซของหมอแปลง A [%]

ZB คอ อมพแดนซของหมอแปลง B [%]

BA PPP +=

B

A

PPK =


1-11

(4) การตดตงสายดน สายดนคอ สายไฟเสนทมไวเพอความปลอดภยตอการใชไฟฟโดยจะตอเขากบวตถหรอสวนโครงภายนอก

ของเครองไฟฟาเพอใหมศกยไฟฟาเปนศนยหรอเทากบพนดน กระแสไฟฟารวจากเครองใชไฟฟาจะไหลลงดนทางสายดนโดยไมผานรางกายผสมผสเครองใชไฟฟานน อปกรณปองกนไฟฟาชอตและ/หรอไฟฟารวจะตดกระแสไฟฟาออกทนท สของสายไฟฟาเสนทแสดงวาเปนสายดนคอ สเขยวหรอสเขยวสลบ

การตอสายดนทถกตอง จะตองเปนไปตามมาตรฐานทการไฟฟานครหลวงกาหนดโดยมการตอลงดนเพยงตาแหนงเดยวทตเมนสวตซ เชน ใชสายทองแดงขนาดไมตากวา 10 ตารางมลลเมตร ตอจากขว สายดนทตเมนสวตซแลวตอเชอมดวยวธหลอมละลายกบแทงทองแดงขนาดเสนผานศนยกลาง 16 มลลเมตร ยาว 2.40 เมตรทฝงลกจมลงไปในดน เปนตน

สาหรบขนตอนการตดตงระบบสายดนมดงน 1. จดตอลงดนของระบบตองอยดานไฟเขาของเครองตดวงจรตวแรกของตเมนสวตซ 2. ภายในอาคารหลงเดยวกนไมควรมจดตอลงดนมากกวา 1 จด 3. สายดนและสายศนยสามารถตอรวมกนไดเพยงแหงเดยว ทจดตอลงดนภายในตเมนสวตซ หามตอ

รวมกนในทอน ๆ อก เชน ในแผงสวตซยอยจะตองมขวสายดนแยกจากขวตอสายศนยและหามตอถงกน โดยมฉนวนคนระหวางขวตอสายศนยกบตวต ซงตอกบขวตอสายดน

4. ตเมนสวตซสาหรบหองชดของอาคารชดและตแผงสวตซประจาชนของอาคารสงใหถอวาเปนแผงสวตซยอย จงหามตอสายศนยและสายดนรวมกน

5. ไมควรตอโครงโลหะของเครองใชไฟฟาลงดนโดยตรง แตถาไดดาเนนการไปแลวใหแกไขโดยมการตอลงดนทเมนสวตซอยางถกตอง แลวเดนสายดนจากเมนสวตซมาตอรวมกบสายดนทใชอยเดม

ประกาศบงคบใหผใชไฟ ตดตงระบบสายดน ตงแต 1 ต.ค.2546 ดงน : 1. สาหรบผใชไฟรายใหญใหมทกราย ทกประเภท ตองมระบบสายดนและมการตอลงดนตามมาตรฐาน

ยกเวนผใชไฟประเภททอยอาศยทอยนอกเขตเทศบาล หรอ ผใชไฟในเขตชนบท ซงตดตงมเตอรขนาดไมเกน 5(15) แอมป จะมระบบสายดนหรอไมกได

รปท 1.11 การตดตงสายดน


1-12

2. สาหรบผใชไฟรายเดมทมการขอเพมขนาดมเตอร ใหทาการตอลงดนทแผงเมนสวตซ(อปกรณประธาน) เทานน ไมตองทาระบบสายดนใหมกได

รปท 1.11 การตดตงสายดน (ตอ)

(5) การออกแบบฉนวนไฟฟา แนวคดพนฐานของการออกแบบฉนวนไฟฟา ไดแก ตองใหสามารถทนแรงดนกระแสสลบตามปกต และทนแรงดนผดปกตทเกดขนในระบบได และใชเครองปองกนฟาผาหรออนๆ รวมกบฉนวนไฟฟาเพอปองกนเสรจจากฟาผา นอกจากน ในเขตทมมลพษยงตองมมาตรการปองกนความเสยหายจากมลพษนนใหเพยงพอดวย

(6) ความเชอถอได การทาใหระบบมความเชอถอไดสง จาเปนตองใหอปกรณทกชนมความเชอถอไดสงไปดวย โดยทวไปสาเหตของอบตเหตมกจะเกดจากการเสอมสภาพตามธรรมชาต การซอมบารงไมด การออกแบบ ผลต หรอตดตงไมสมบรณ การเดนเครองผดพลาด และภยธรรมชาต แตอบตเหตอนๆ นอกเหนอจากภยธรรมชาต สามารถปองกนไดโดยตรวจซอมบารงเปนประจา

1.2.2 ปจจยพนฐานสาหรบการออกแบบระบบไฟฟา ระบบการจายพลงงานไฟฟา (Power distribution system) ทดทสด สาหรบอาคารหลงหนงๆ คอ ระบบซงจะ

จายพลงงานไฟฟาอยางปลอดภย และเพยงพอสาหรบโหลดในปจจบนและอนาคต เนองจากอาคารแตละหลงมความตองการพลงงานไฟฟาแตกตางกน ดงนนผออกแบบจะตองวเคราะหความตองการดงกลาวอยางรอบคอบแลวนาขอสรปมาออกแบบระบบไฟฟานนๆ ปจจยพนฐานสาหรบการออกแบบระบบไฟฟา คอ

(1) ความปลอดภย (Safety) ความปลอดภยชวยทาใหอายของอปกรณไฟฟายนยาวขน และเปนสงสาคญสาหรบการออกแบบระบบไฟฟาในโรงงานอตสาหกรรม และจะตองไมทาใหเกดอนตรายตอบคคล สงทจะตองพจารณาในเรองระบบความปลอดภยคอ การเลอกชนดของวสดตามมาตรฐานและอปกรณตางๆ ทจะใช


1-13

(2) ความเชอถอได (Reliability) ในบางครง ระบบไฟฟาอาจจะตดกระแสไฟฟาในขณะทเราตองการใชพลงงานอยางตอเนอง ดงนนการออกแบบระบบไฟฟาจะตองทาใหจดบกพรองเหลานเกดขนนอยทสด เพอใหวางใจในระบบไดสงสดและมราคาพอสมควร

(3) ความงายในการใชงาน (Simplicity of operation) ความงายในการใชงานนบเปนสงสาคญมากเพอความปลอดภยและสามารถทางานทเชอถอได ขอสาคญคอการทางานของระบบจะตองพยายามทาใหเปนแบบทงายทสดเทาทจะเปนไปไดและใหตรงความตองการของการผลต

(4) ความสมาเสมอของแรงดน (Voltage regulation) แรงดนทไมสมาเสมอจะทาใหอายของอปกรณไฟฟาสนลง แรงดนทเปนประโยชนตออปกรณไฟฟาจะตองรกษาไมใหเกนขดจากดภายใตสภาวะโหลดปกต

(5) การดแลรกษา (Maintenance) ในการออกแบบระบบไฟฟา จะตองใหระบบการจายไฟฟาสามารถดแลรกษา ตรวจสอบ ซอมแซม และทาความสะอาดไดงาย

(6) ความคลองตว (Flexibility) ระบบไฟฟาจะตองสามารถดดแปลง ปรบปรง และขยายไดในอนาคต ขอทจาเปนตองพจารณาคอ แรงดนไฟฟา และเผอทวางสาหรบอปกรณไฟฟาใหเหมาะสมกบโหลดทจะมเพมขน

(7) คาใชจายเรมตน (First cost) คาใชจายเรมตนนบเปนสงจาเปนสาหรบความปลอดภย ความเชอถอได ความสมาเสมอของแรงดน การดแลรกษา และเพอการขยายในอนาคต ดงนนจะตองพจารณาเลอกแบบทดทสดเพอลดตนทน 1.3 การควบคมการจายไฟฟาในโรงงาน/อาคาร (Control of power distribution system in factory/building)

1.3.1 ระบบอปกรณประธาน ประกอบดวยตวนาประธาน เครองปลดวงจร และเครองวดไฟฟา หรอรเลย สาหรบ รเลยจะเปนตวจากด

แรงดนตก (Undervoltage) และกระแสเกน (Overcurrent) สวนเครองวดไฟฟาจะเปนตวชบอกคาแรงดนไฟฟาและคากระแสไฟฟาแตละเฟส คากาลงไฟฟาจะอานไฟฟาจากมเตอรวดกาลงไฟฟา (kWh) ดงรปท 1.12

รปท 1.12 ระบบอปกรณประธาน รเลย และเครองวดไฟฟา


1-14

1.3.2 สถานจายไฟยอย (UNIT SUBSTATION) หรอ (TRANSFORMER LOAD CENTER) Unit substration หรอ Transformer load center คอเปนชอเรยกอปกรณรบไฟแรงสงแบบต สวนใหญใชเปน

อปกรณรบและจายไฟ โดยรบไฟฟาเขามาใชภายในอาคารสถานท ชนดของ สถานจายไฟยอยมาตรฐาน JIS C 4620 แบงตาม Switch gear ออกไดเปน 3 ชนด คอ แบบ PF-S แบบ PF-CB และแบบ CB

ตารางท 1.2 ชนดของสถานจายไฟยอยมาตรฐาน JIS C 4620 แบงตาม Switch gear

แบบ ขนาดของอปกรณรบไฟ

ขนาดทงหมดของ Static capacitor

อปกรณตดวงจรทใช

PF.S ใชในอาคาร ตากวา 300

kVA ตากวา 100 kVA

อปกรณตดวงจรหลก คอ Power fuse (PF) และสวตซไฟแรงสง (S) ใชประกอบกน ใชนอกอาคาร

PF.CB ใชในอาคาร

ตากวา 500 kVA ตากวา 300 kVA อปกรณตดวงจรหลก คอ Power fuse (PF) และ Circuit breaker (CB) ใชประกอบกน ใชนอกอาคาร

CB ใชในอาคาร

ตากวา 500 kVA ตากวา 300 kVA อปกรณตดไฟหลก คอ Circuit breaker (CB) ใชนอกอาคาร

1.3.2.1 สถานจายไฟยอย แบบ PF-S สถานจายไฟยอยแบบ PF-S มอปกรณตดไฟหลก ประกอบดวย Power fuse (PF) กบ High voltage switch

(S) เวลาเกดอบตเหตลดวงจรขนภายใน Cubicle PF จะตดวงจร สวนการปดเปดกระแสโหลดนน กระทาโดยสวตซไฟแรงสง (S)

ความสามารถในการตดวงจรของ PF-S และ Protection co-ordination สถานจายไฟยอย แบบ PF-S เปนอปกรณสาหรบตดไฟทไมใช Circuit breaker แตใช Power fuse และ

High voltage switch แทนเนองจากใชกบอปกรณรบไฟฟา Capacity ตา (300 kVA ลงมา) ทางดานปฐมภมจงพยายามทาใหงายทสด เชน ไมตดตงพวก Relay CT PT เอาไว เปนตน High voltage switch ทใชจะใชชนดทมกลไกเปดวงจรไดโดยอตโนมต เพอปองกนในกรณเกด Ground fault ขน

ในกรณทไมมอปกรณตด Over current อยดวย เพอปองกนอนตราย ใชวธการ 1. เลอกใช Power fuse ทสามารถตดวงจรไดเวลาเกดกระแสสงกวากระแสตาสดททาให Fuse ละลาย 2. เลอกใช High voltage switch ชนดทมกลไกตดวงจรไดเมอเกด Overcurrent โดยตอไวเปนวงจร

อตโนมตและทางานทกระแสตากวา Interrupting current ของ PF 3. ในกรณทใชสวตซทมกลไกเปดวงจรอตโนมตเพอปองกน Ground fault แตไมสามารถเปดวงจรหาก

เกด Overcurrent ใหทาการ Lock switch และใช Power fuse ในการปองกนวงจรเหมอนขอ (1) 1.3.2.2 สถานจายไฟยอย แบบ PF-CB สถานจายไฟยอย แบบ PF-CB เปนชอเรยกอปกรณตดไฟทประกอบดวย Power fuse และ Circuit breaker

ประกอบกน


1-15

ความสามารถในการตดวงจรของ PF-CB (อปกรณตดวงจรหลก) เมอเกดการลดวงจรฝงไฟแรงสง Power fuse จะตดวงจร เมอเกด Overload และ Round fault ขน Circuit

breaker จะตดวงจรโดยอตโนมต โดยทวไปจะใช Circuit breaker ทม Interrupting capacity นอยกวา Power fuse เมอเกดการลดวงจรดานไฟแรงสงขน กอนท CB จะทางาน PF จะละลายตดวงจรออกกอน

Protection co-ordination 1 ) ให Power fuse มคา Interrupting current สงกวา Short circuit current ณ จดรบไฟ (Short circuit current

ณ จดตดตง Cubicle) 2 ) เพอความปลอดภยในขณะปดวงจรของ Circuit breaker making capacity ของ Circuit breaker ตองสง

กวาคา Current limiting value ของ Power fuse ในขณะเกด Short circuit current 3) ในวงจร Circuit breaker มการตดตง Overcurrent relay และ Ground fault relay อยดวย ในการปองกน

การลดวงจร Power fuse จะถกตงใหทาการตดวงจรกอน Circuit breaker 1.3.2.3 สถานจายไฟยอย แบบ CB สถานจายไฟยอย แบบ CB ใช Circuit breaker เปนอปกรณหลกในการตดวงจร และโดยการใช

Overcurrent relay (OCR) Ground relay (GR) และ Circuit breaker (CB) ประกอบกน จะสามารถปองกนอบตเหตอนเกดจากการลดวงจร Overload ground fault และอนๆ อยางไดผลเตมท

• Circuit breaker ทม Interrupting current สงกวา Short circuit current ณ จดรบไฟ

• ปกตจะตดตง Overcurrent relay และ Ground relay คกบ Circuit breaker ไวดวย เพอปองกนไมใหอบตเหตลกลามไปถง Power source และเพอปองกนเครองจกร และสายไฟตางๆ ดวย 1.4 การตรวจสอบระบบการผลตและจายพลงงานไฟฟา (Inspection of power generation and distribution system ) 1.4.1 การเดนตรวจตราตามปกต

เปนการเดนตรวจประจาวน สวนใหญใชในการดแลความเรยบรอยของอปกรณไฟฟา อานปรมาณไฟฟาทไดจากมเตอรตางๆ และดวาสภาพอาคารทตงอปกรณไฟฟาเรยบรอยหรอไมจานวนคนทใชในการเดนตรวจตรากแลวแตขนาดของอปกรณไฟฟา อาจแบงเปนหลายกรปกได ถามความจาเปนผลของการเดนตรวจตราตองจดบนทกไวในรายงานประจาวน หากพบสงผดปกตไมวาเลกหรอใหญกตาม ตองบนทกไวดวยเพอตดตามสงเกตตอไปวาความผดปกตนนเพมมากขนหรอไม หากจาเปนอาจตองทาการตรวจสอบฉกเฉน 1.4.2 การตรวจตราประจา

เปนการตรวจสอบประจารายป รายเดอน หรออาจจะรายวนดวย โดยมหวหนาวศวกร รบผดชอบ 1) การตรวจสอบประจารายเดอน โดยทวไปจะไมใชเครองมอวด สวนใหญจะใชการสงเกตตรวจสอบ

สภาพภายนอกของอปกรณไฟฟาทเดนเครองอย 2) การตรวจสอบประจารายป จะกระทาโดยเปดวงจรของสวตซตดตอนทางเขาของแหลงจายไฟฟาแลว

ทาการตรวจสอบ และสงเกตโดยใชเครองมอวดตางๆ ทาการวดและทดสอบอปกรณไฟฟา 3) ถาหากพบวาอปกรณไฟฟาผดปกต ตองรบทาการตรวจสอบฉกเฉนโดยดวน


1-16

1.4.3 การตรวจตราฉกเฉน การตรวจตราฉกเฉนเปนการตรวจสอบพเศษในกรณทพบวามความผดปกต หรอคดวาอาจเกดความผดปกตขน

ไดในอปกรณไฟฟา และในกรณทดนฟาอากาศแปรปรวน เชน ฤดทไตฝนเขามาก เปนตน 1) ในกรณทคดวาฉนวนอปกรณไฟฟาแรงสงเสยหายจะเกดการลดวงจร ใหทดสอบความตานทานของ

ฉนวนและความคงทนตอแรงดนไฟ (ทางดานแรงดนไฟสง) 2) ในกรณท CB ทางดานรบไฟ (รวมทงฟวส) ทางานคอ ทาการตดวงจรใหตรวจสอบดอปกรณนนๆ

เพอหาสาเหตและทาการทดสอบความตานทานของฉนวนและความคงทนตอแรงดนไฟ (เฉพาะทางดานแรงดนไฟสง)

3) ตรวจดรอยราวของลกถวยเปนกรณพเศษในฤดทฝนชกหรอมพายไตฝน

1.4.4 เครองปองกนอนตรายทใชในงานตรวจตราและซอมบารง ในการเดนสารวจ ตรวจสอบ และทดสอบอปกรณเครองใชไฟฟา เพอปองกนไมใหเกดความเสยหายตอ

เครองมอทดสอบ หรอเกดอนตรายแกคนได จงจาเปนตองเตรยมอปกรณดงตอไปน หมวกกนนอค หมวกกนนอคทใชในงานเปนหมวกทาดวยฉนวนใชสาหรบปองกนศรษะและยงใช

ปองกนศรษะเวลามของตกลงมาได เชอกรดตองผกใหแนน

ถงมอยาง ถงมอยางเปนอปกรณปองกนทใชกนมากทสด มทงชนดไฟแรงสงและ ไฟแรงตาเพอปองกน

ไมใหถงมอยางชารดเสยหายควรสวมถงมอหนงทบไวอกทหนง

รองเทายาง รองเทายางหมสนเปนรองเทายางใชใสเมอเวลาซอมแซมไฟฟาแรงสง สาหรบปองกนอนตรายจากการถกไฟดด

แผนยางพบ แผนยางพบได ใชเปนฉนวนปองกนอนตรายจากไฟฟา


1-17

เครองมอลดวงจรตอลงดน ใชปองกนอนตรายจากการถกไฟดดอนเนองจากความ เผลอเลอ หรอสายไฟแตะกน โดยใชเครองมอนเกยวลดวงจรสายไฟทงหมดแลวตอลงดน

แผนปายเตอนภย เลอกใชตามแตจดประสงค

1.4.5 วธตรวจสอบหมอแปลงไฟฟาแรงสง

1) การตรวจสอบปลอกนาสาย (Bushing) ก. มรอยแตกเสยหายหรอไมมฝนหรอคราบเกลอจบทผวหรอไม ทาความสะอาดผด (รายป)

2) การตรวจสอบสายนาออก ก. ขวตอสายไฟรอนเกนไปหรอไม ข. สวนตอของสายเมนและสายนาออกจาขวแรงดนไฟตารอนเกนไปหรอไม ดไดจากรอยไหมหรอ

การเปลยนส 3) การตรวจสอบนามนฉนวน

ก. ปรมาณนามนเพยงพอเหมาะหรอไม ดไดจากขดบอกปรมาณนามน ข. นามนมความคงทนตอแรงดนไฟดหรอไม (รายป) ค. ระดบ pH ของนามนดหรอไม (รายป)

4) การทดสอบความตานทานฉนวน ก. วดคาความตานทานของฉนวน (รายป)

ระหวางกราวนดกบดานปฐมภมและทตยภม 30 MΩ ระหวางกราวนดกบดานทตยภม 5 MΩ ท 55๐C

ตะขอ ตะขอ ตะขอ สายไฟ สายไฟ

ลดวงจร ทขนรดสายไฟ

ธงแดง

แทงฉนวน

ทจบ

คลปตอสาย เอาไวตอกบสายดนหรอแทงขวดน

อนตราย หาม

เขา ระวง

แผนปายเตอนภย

อยระหวางการตรวจสอบ

อยระหวางหยดเครอง

อยระหวาง off switch

อยระหวาง on switch

อยระหวางซอมแซม

โดยมไฟจาย รปท 1.13 แสดงเครองปองกนอนตรายทใชในงานตรวจตราและซอมบารง


1-18

5) การตรวจสอบสายดน ก. สายดนขาด หรอหลดหรอไม ข. ขวตอสายดนหลวมหรอไม

6) การตรวจสอบลกษณะการตดตง ก. ลกษณะการตดตงดหรอไม มรองรอยเสยหายหรออยในสภาพอนตรายหรอไม

7) การตรวจสอบสภาพภายนอก ก. ตวถงมรอยบดเบยวหรอเกดสนมเสยหายหรอไม ข. ตวถงรอนเกนไปหรอไม ค. นามนรวหรอไม ง. มเสยงหรอกลนผดปกตหรอไม จ. สารดดความชนเปลยนสไปหรอไม

8) การตรวจสอบอณหภม ก. ในกรณทไมมเทอรโมมเตอร ใหใชมอแตะวดความรอนดหลงจากทไดทดสอบใหแนใจวาไมม

กระแสแลว หรอถามแผนเทปบอกอณหภมตดอย อาจดไดจากสของแผนเทปทเปลยนไป ข. ในกรณจาเปน อาจวดอณหภมดในขณะทหมอแปลงมโหลดเตมท ค. ถาหมอแปลงรอนเปนบางสวน แสดงวาภายในผดปกต ใหตรวจสอบด

9) วธตรวจสอบ Static capacity ก. การตรวจสอบปลอกนาสายมรอยแตกเสยหายหรอไมมฝนหรอคราบเกลอจบทผวหรอไมทาความ

สะอาดผวปลอกนาสาย (รายป) คาอธบาย

ในการทาความสะอาดปลอกนาสาย หามใชใบมดขดรอยสกปรกทแขงจบตวบนผวของปลอกนาสาย ใหใชผาเชดอยางบรรจง

ก. การทดสอบความตานทานของฉนวน วดความตานทานของฉนวนระหวางขวตอตางๆ กบตวถง (กราวนด) (รายป)

- ความตานทานตามผวของปลอกนาสายมผลตอคาความตานทานของฉนวนระหวางขวตอตางๆ กบตวถง

- ใชวดดวยเมกเกอรขนาด 1,000 V ข. การทดสอบความตานทานตอลงดน

- วดคาความตานทานตอลงดน (รายป) - การตอลงดนชนดท 1

ค. การตรวจสอบสภาพภายนอก (ตวถง) - ตวถงบดเบยวเสยหาย หรอเปนสนมหรอไม - ตวถงปองออกมาผดปกตหรอไม - ตวถงรอนเกนไปหรอไม - นามนรวหรอไม


1-19

- มเสยง หรอกลนผดปกตหรอไม - ขวตอสายรอนเกนไปหรอไม - สายดนขาดหรอหลดหรอไม - ขวสายดนหลวมเกนไปหรอไม

คาอธบาย - สภาพทตวถงรอนเกน ดไดจากรอยบดเบยวหรอสทเปลยนไป - ถาผวของตวถงมนามนซมออกมานดหนอยไมเปนไร แตถารวใหรบจดการเปลยนเสย - สภาพทขวตอรอนเกน ดไดจากรอยไหมหรอสทเปลยนไป - ใชมอลองจบสายดนด หากวาโยกหลวมเกนไปใหขนขวตอสายดนใหแนน

10) วธตรวจสอบ สถานจายไฟยอย ก. การตรวจสอบตโลหะ

- เปนสนมหรอเสยหายหรอไม - ประตเปดปดไดเหมอนปกตหรอไม - มรอยนาซมทพนตหรอไม - มรอยหนเขาไปทารงหรอไม - มรอยฝนรวหรอไม - อณหภมในตรอนเกนไปหรอไม - รอบๆ ตโลหะเปนระเบยบเรยบรอย หรอไม

คาอธบาย - ถาตโลหะเกดเสยหาย ผเปอย สลอก นาฝน หรอฝนเขาไป อาจจะเปนสาเหตใหเกด ความผดปกตได - ประตอาจถกเปดออกโดยลมฝน ทาใหนาเขาไปขางในได เมอมรองรอยทหนเขามา

ตองปดรทหนเขามาเสยหาไมแลว อาจเปนสาเหตใหเกดอบตเหตได - ถาหาก Cubicle ตงอยทโลงแจง ถกแดดสองอยตลอดเวลา ควรระวงอณหภมภายในต

11) การตรวจสอบตรบไฟ และตจายไฟ ก. ไฟสญญาณ (Pilot lamp) ของอปกรณรบไฟและอปกรณจายไฟตดหรอไม

- ไฟสญญาณของ OCB ตดหรอไม - โวลตมเตอร ปกตดหรอไม - แอมมเตอร ปกตดหรอไม - สวตซสบเปลยนของอปกรณวดปกตดหรอไม - ขวตอสายไฟของตจายไฟหลวมหรอไม

รปท 1.14 สถานจายไฟยอย ชนดกลางแจง


1-20

ข. การตรวจสอบเครองปองกน - รวปองกนเรยบรอยหรอไม - แผนปาย “หามเขา” และ “อนตราย” แตกเสยหายหรอไม - มเครองดบเพลงอยในบรเวณใกลๆ หรอไม - ดวารวกนผเปอย หรอเปนสนมหรอไม

ค. การตรวจสอบสวตซเปดปดพรอมฟวสทางดานโหลด - ลกถวยทรองรบมรอยแตกหรอบนหรอไม - มฝน หรอคราบเกลอมาจบทผวหรอไม - สวนสมผสของขวใบมดและขวรองรบใบมดมรอย

ง. เสยหายหรอรอนเกนไปหรอไม - การสบสวตซเปนไปอยางเรยบรอยหรอไม - ตะปเกลยวตามขวตอตางๆ หลวมหรอไม - ฟวสลงคมรอยแตก เสยหาย หรอเปลยนสหรอไม

จ. การตรวจสอบหมอแปลงแรงดนไฟสง - หมอแปลงทางานเกนกาลงหรอไม - ตวถงรอนเกนไปหรอไม - มเสยงหรอกลนผดปกตหรอไม - นามนรวหรอไม - ปลอกนาสายเสยหาย สกปรกหรอไม - มฝนหรอคราบเกลอจบทผวของปลอกนาสายหรอไม - ตะปเกลยวทยดหลวมหรอไม

ฉ. การตรวจสอบ Static Capacitor - ตวถงปองออกมาผดปกตหรอไม - ตวถงรอนเกนไปหรอไม - นามนรวหรอไม - มเสยงหรอกลนผดปกตหรอไม - ขวตอสายไฟรอนเกนไปหรอไม - ปลอกนาสายมรอยแตก เสยหาย หรอสกปรกหรอไม - มฝนหรอคราบเกลอจบทผวของปลอกนาสายหรอไม

ช. หวขอการทดสอบสาหรบการตรวจสอบประจา - การทดสอบความตานทานของฉนวน - การทดสอบความตานทานตอลงดน - การทดสอบความคงทนตอแรงดนไฟและการวดระดบ pH (ในกรณจาเปน) ของนามนฉนวนในหมอแปลง


1-21

1.5 การอนรกษพลงงานในระบบจายไฟฟาในโรงงาน/อาคาร (Energy conservation in power distribution system in factory/building)

ระบบปรบและจายไฟฟา เปนระบบทรบพลงงานไฟฟาจาก ผผลตไฟฟา แลวแปลงแรงดนไฟฟาใหเหมาะสมกบภาระภายในอาคาร อปกรณทเปนสวนประกอบหลก ไดแก หมอแปลงคาปาซเตอรสาหรบเพมเพาเวอรแฟกเตอร รแอกเตอรอนกรม ฯลฯ และ เบรกเกอรเพอปกปองทางไฟฟาใหแกอปกรณเหลานกบสายเมนไปยงภาระ

การจดการการใชพลงงานของอปกรณรบและจายไฟฟาจะเทยบเทากบการจดการกาลงไฟฟาของโรงงาน ซงมเปาหมายคอ การลดความสนเปลองกาลงไฟฟาของทงอาคาร การใชอปกรณรบและจายไฟฟาอยางมประสทธภาพสง การจากดกาลงไฟฟาสงสด การเฉลยภาระไฟฟา การปรบเพาเวอรแฟกเตอรใหเหมาะสม เปนตน วธการจดการอยางเปนรปธรรม ประกอบดวย การจดการภาระ การจดการแรงดนไฟฟา การจดการเพาเวอรแฟกเตอร เปนตน (1) การจดการภาระ วตถประสงคของการจดการภาระ ไดแก การตรวจสอบสภาพความสนเปลองไฟฟาของทงอาคาร การจะทาเชนนนได นอกจากเครองวดพลงงานไฟฟาทใชสาหรบคดคาไฟฟาแลว ยงตองตดตงเครองวดพลงงานไฟฟาของหมอแปลงแตละตว ทสายเมนแตละเสน บนทกความสนเปลองพลงงานไฟฟาทก 15 นาทหรอทก 1 ชวโมง เพอตรวจสอบความตองการกาลงไฟฟาสงสด ชวงเวลาทเกดกาลงไฟฟาเฉลย และ Load factor เปนตน

รปท 1.15 แสดงเสนกราฟภาระกาลงไฟฟาตลอดวนของโรงพยาบาล ตามความเปนจรงการตดตงเคร อง เฝ า ตดตามและควบคมค าความตองการกาลงไฟฟาสงสดและจะเปนวธทมประสทธผลในการปองกนกาลงไฟฟาเกน เครองเฝาตดตามและควบคมคาความตองการกาลงไฟฟาสงสดเปนเครองวดพลงงานไฟฟาประเภทหนง ซงโดยทวไปจะทาการวดความสนเปลองพลงงานไฟฟาทก 15 นาท และเฝาตดตามวากาลงไฟฟาเฉลยในชวงนนจะไมเกนคากาลงไฟฟาตามทกาหนด กรณทกาลงไฟฟาเฉลยอาจจะสงกวากาลงไฟฟาตามทกาหนด เครองจะสงเส ยง เ ตอนหรอปดภาระ ทมความสา คญในการเ ด น เ ค ร อ ง ต า ต า ม ท ไ ด ก า ห น ด ไ ว ก อ น แ ล ว นอกจากนน การเพม Load factor กจะทาใหใชอปกรณรบ-จายไฟฟาไดอยางมประสทธผล ดงนนหมอแปลงทม Load factor ตามากเปนเวลานาน จงควรพจารณานาไปรวมกบหมอแปลงอนหรอใชวธควบคมจานวนเครอง เปนตน

ฤดรอนวนธรรมดา วนเสาร วนอาทตย

เวลา [h]

ฤดหนาว

เวลา [h]

เวลา [h]

ฤดอนๆ

[kWh/h

· 1,00

0 m2 ]

[kWh/h

· 1,00

0 m2 ]

[kWh/h

· 1,00

0 m2 ]

หมายเหต ไมรวมความสนเปลองกาลงไฟฟาของเครองทาความเยน

รปท 1.15 ตวอยางเสนกราฟภาระกาลงไฟฟา ตลอดวนของโรงพยาบาล


1-22

(2) การจดการแรงดนไฟฟา อปกรณไฟฟา เชน มอเตอร อปกรณสองสวาง ฯลฯ จะมประสทธภาพสงสดเมอใชงานทแรงดนพกด หากแรงดนไฟฟาตกมากหรอกระเพอมมาก จะทาใหประสทธภาพของอปกรณไฟฟาตาลง นอกจากนนแรงดนตกยงทาใหความสญเสยเนองจากความตานทาน (ความสญเสยเปนในรปของความรอน) ในสายจายไฟ จงตองรกษาใหแรงดนตกหรอกระเพอมมคาไมเกนคาทเหมาะสม

ควรตรวจสอบแรงดนของภาระไฟฟา ณ จดทอยใกลกบตวภาระ กลาวคอ ในกรณของมอเตอรใหตรวจสอบทตควบคมมอเตอร กรณของอปกรณสองสวางใหตรวจสอบทตแยกไฟหลอดไฟ มาตรการรองรบแรงดนตกหรอกระเพอม มดงตอไปน

(1) ภาระทมผลตอแรงดนตกมาก ใหเปลยนไปใชสายจายไฟเฉพาะตว (2) พจารณาวธจายไฟโดยคานงถงประเภทและ ขนาดของภาระ (3) จายไฟฟาดวยแรงดนสงจนถงใกลๆ กบตวภาระ (4) พจารณาเปลยนวธสตารทมอเตอรทมขนาดหรอพกดในการสตารทสง

(5) วดแรงดนระหวางเฟสและกระแสเฟสของแหลงจายไฟกระแสสลบ ตรวจสอบใหระหวางเฟสไดสมดลอยตลอดเวลา

(3) การจดการเพาเวอรแฟกเตอร กาลงไฟฟาประกอบดวยกาลงไฟฟาจรงกบกาลงไฟฟารแอกทฟกาลงไฟฟาจรงหากเปนกรณของมอเตอร

หมายถงกาลงไฟฟาทนาไปใชในการทางานเปนกาลงขาออกของเพลาของมอเตอร สวนกาลงไฟฟารแอกทฟเปนกาลงไฟฟาทสนเปลองไปในการสรางสนามแมเหลกหมนในมอเตอรเหนยวนา หากเพาเวอรแฟกเตอรมคาสง กระแสไฟฟา (กาลงไฟฟาเสมอน) ทตองจายใหจากแหลงจายไฟจะมคาตาลงจงดสาหรบการผลตไฟฟา นอกจากนนความสญเสยในสายสงไฟฟาของผผลตไฟฟาความ สญเสยในระบบรบและจายไฟฟาและสายเมนของอาคารยงมคาตาลงอกดวย

โดยทวไปขดลวดสเตเตอรของมอเตอร บลลาสตของอปกรณสองสวางหลอดฟลออเรส-เซนตจะเปนภาระเหนยวนา ดงนนในการเพมเพาเวอรแฟกเตอรโดยทวไปจะใชคาปาซเตอร เพาเวอรแฟกเตอรทเพมขนจะเกดขนตงแตตาแหนงของคาปาซเตอรไปทางดานแหลงจายไฟเทานน แตเพาเวอรแฟกเตอรของภาระจะไมเปลยนแปลง ดงนนในแงของการอนรกษพลงงานแลว จงควรตดตงคาปาซเตอรใหใกลกบภาระใหมากทสด แตโดยทวไปจะตดตงรวมศนยเปนสวนหนงของระบบรบ-จายไฟฟาไปเลย

ขนาดทตดตงของคาปาซเตอรจะออกแบบไวใหสอดคลองกบกาลงไฟฟาสงสดของอาคาร ดงนน ในเวลาทมภาระตา เชน กลางคนหรอวนหยด ฯลฯ เพาเวอรแฟกเตอรจะมคณสมบต ทนาหนา ( Leading ) ซงทาใหเกดแรงดนเกนได ดงนน จงตองบนทกและควบคมเพาเวอรแฟกเตอรในแตละชวงเวลาและแตละวนในสปดาหอยางถกตอง กรณทเกดเพาเวอรแฟกเตอร นาหนา (Leading) มากเกนไปจะตองทาการควบคมจานวนเครองของคาปาซเตอรดวยอปกรณปรบเพาเวอรแฟกเตอรอตโนมต (อปกรณควบคมกาลงไฟฟารแอกทฟ) นอกจากน การตดตงคาปาซเตอรทดานทตยภมของหมอแปลงยงอาจทาใหหมอแปลงมพกดเหลอเพมขนอกดวย

ระบบรบและจายไฟฟาทมประสทธภาพจะชวยประหยดพลงงานได อตสาหกรรมและอาคารทกแหงมการใชพลงงานไฟฟาเปนพลงงานหลก โดยอาจแปรสภาพเปนพลงงานรปแบบอนๆ ตามความตองการ ดงนน หากระบบรบและจายไฟฟาทใชมประสทธภาพกจะชวยประหยดพลงงานไดเปนอยางด การออกแบบระบบไฟฟาทดนน


1-23

ผออกแบบตองเลอกใชอปกรณทเหมาะสมและไดมาตรฐานของการไฟฟานครหลวงหรอภมภาคซงจะทาใหใชงานไดอยางปลอดภยและสามารถใชงานไดยาวนาน 1.5.1 หองรบและจายไฟฟาหลก (Main distribution board)

ในโรงงานอตสาหกรรมและอาคารขนาดใหญ ตองมหองรบและจายไฟฟาหลก เปนเรองสาคญทจะตองออกแบบตดตงหองรบและจายไฟฟาใหเหมาะสม และชวยในการประหยดพลงงาน สาหรบโรงงานหรออาคารขนาดเลก หองรบและจายไฟฟา กคอ ตจายไฟฟาทตดตงตามจดตางๆ ในหองทางานทตองใชไฟฟานนเอง

การตดตงควรใหอยบรเวณศนยกลางของภาระ (Load) ซงสามารถพจารณาไดดงน หองสเหลยมผนผา จากรปท 1.16 ก. เปนการตดตงตจายไฟฟาใหอยบรเวณดานใดดานหนงของหองเมอ

เปรยบเทยบกบการตดตงบรเวณกลางหอง ดงรปท 1.16 ข. จะพบวาพลงงานสญเสยในสายลดลงเปน 1/4 เทา กาหนดให R คอ ความตานทาน (Resistance) ของตวนา 1 เสน I คอ กระแสโหลด (Load Current) L คอ ความยาวของตวนา

ก. การตดตงทางดานขางของหอง ข. การตดตงบรเวณกลางหอง

รปท 1.16 การตดตงตจายไฟฟาในหองสเหลยมผนผา

หองสเหลยมจตรส จากรปท 1.17 ก. เปนการตดตงตจายไฟฟาใหอยบรเวณดานใดดานหนงของหอง เมอเปรยบเทยบกบการตดตงบรเวณกลางหอง ดงรปท 1.17 ข. จะพบวาพลงงานสญเสยในสายลดลงเปน 2/3 เทา

L1

I

L2

IL2

P1 = 3I2R + 3I2R=6I2R P2 = 4I2R

L2

L2

L2

I

I

I

L2

L2

I

I

I

ก. การตดตงทางดานขางของหอง ข. การตดตงบรเวณกลางของหอง รปท 1.17 การตดตงตจายไฟฟาในหองสเหลยมจตรส

L1

I

L2

I/2I/2

L2

P1 = I2R P2 = (I/2)2(R/2)2== (1/4)I2R


1-24

นอกจากพจารณาตาแหนงตดตงใหอยบรเวณศนยกลางของภาระแลวจะตองพจารณาตาแหนงทสามารถควบคมไดสะดวกหรองายตอการควบคม และตองมการดแลหรอบารงรกษาอยางสมาเสมอ โดยมการตรวจสอบความเรยบรอยตางๆ ภายใน ตรบและจายไฟฟา เชนสงเกตจดตอตางๆ ซงอาจจะมการหลวมหรอไมมนคง หากปลอยทงไวนานๆ จะเกดการสญเสยในลกษณะของพลงงานความรอน นอกจากนอาจเกดอคคภยขนได ภายในหองจายไฟฟาหรอตจายไฟฟาหลกจงควรมอปกรณตรวจวดตางๆ ซงจะทาใหทราบจดบกพรองตางๆได 1.5.2 หมอแปลงไฟฟา หมอแปลงไฟฟาเปนเครองกลไฟฟาททาหนาทเปลยนระดบแรงดนไฟฟาจากแรงดนสงไปสแรงดนตากวาตามความตองการใชงาน หมอแปลงไฟฟาประกอบดวยขดลวด 2 ขด คอ “ขดปฐมภมกบขดทตยภม” พนอยรอบแกนเหลก (เปนแผนเหลกจานวนมากทวางซอนทบกน) ขดลวดทง 2 ขดนไมไดตอกนโดยตรงทางไฟฟาหากแตถกกนดวยฉนวน เมอใหแรงดนไฟฟากบขดลวดปฐมภมทาใหกระแสไฟฟาไหลผานทขดลวดนและเกดเสนแรงแมเหลกทมการเปลยนแปลงอยตลอดเวลาตามการเปลยนแปลงของแรงดนไฟฟา โดยมแกนเหลกเปนตวนาเสนแรงแมเหลกและเกดการเหนยวนาไปยงขดลวดทตยภม ทาใหเกดแรงดนไฟฟาขนทขดลวดทตยภม อตราสวนระหวางแรงดนไฟฟาทขดลวดปฐมภมเทยบกบแรงดนไฟฟาทเกดทขดลวดทตยภมนนขนอยกบอตราสวนจานวนรอบทพนของขดลวดทงสองซงมขนาดของขดลวดเปนตวกาหนดความสามารถในการจายกระแสไฟฟา

รปท 1.18 หลกการทางานของหมอแปลงไฟฟา 1.5.2.1 กาลงสญเสยในหมอแปลงไฟฟา

กาลงสญเสยในหมอแปลงไฟฟาประกอบดวย กาลงสญเสยขณะไมมโหลด (No load loss) หมายถง กาลงไฟฟาทสญเสยขณะทหมอแปลงไฟฟายงไม

จายโหลด กาลงสญเสยนเกดขนในแกนเหลกเรยกวา Iron loss หรอ Core loss ซงคา Iron loss นนมคาเกอบคงทไมขนอยกบโหลดแตเปลยนแปลงไปตามการเปลยนแปลงของเสนแรงแมเหลกในแกนเหลกและขนอยกบความถความหนาแนนสงสดของเสนแรงแมเหลกในแกนเหลกคณภาพของเหลกปรมาตรหรอนาหนกของแกนเหลก


1-25

กาลงสญเสยเนองจากโหลด (Load loss) หมายถง กาลงไฟฟาทสญเสยไปเนองจากความตานทานของขดลวดขณะทหมอแปลงไฟฟาจายโหลด กาลงสญเสยนเรยกวา Copper loss

ความสมพนธระหวางการสญเสยในขณะทไมมโหลดและในขณะทมโหลดและประสทธภาพของหมอแปลงแสดงได ดงรปท 1.19

ทมา : การอนรกษพลงงานในอาคาร กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน กระทรวงพลงงาน

รปท 1.19 คณสมบตของหมอแปลงไฟฟา การหาประสทธภาพของหมอแปลงไฟฟาควรคานงถงเวลาใชงานตลอดทงวน เปนการหาประสทธภาพ

แบบพลงงาน ซงกคออตราสวนของพลงงานทงหมดทใชไปจรงในแตละวนตอพลงงานทงหมดทไดรบในหนงวน โดยเขยนเปนสมการไดดงน

ประสทธภาพทงวน = 1.5.2.2 การใชหมอแปลงไฟฟาอยางมประสทธภาพ

1) ปรบปรงการใชหมอแปลงไฟฟาทมอยเดมใหเกดประโยชนสงสด ซงมวธการดงน - การลดกาลงสญเสยไมมโหลดของหมอแปลงไฟฟา โดยการปลดแรงดนไฟฟาดานปฐมภม

(ดานแรงสงของหมอแปลงไฟฟาในขณะทไมมโหลดและยายโหลดของหมอแปลงไฟฟาทมโหลดนอยมารวมกนเพอเพมโหลดแฟกเตอร)

- การปรบแรงดนไฟฟาดานทตยภม (ดานแรงตา) ของหมอแปลงไฟฟาใหอยระดบทเหมาะสม - การปรบปรงคาเพาเวอรแฟกเตอรในหมอแปลงไฟฟา

2) เลอกซอหมอแปลงไฟฟาชนดประสทธภาพสงและมขนาดเหมาะสมกบโหลด

ประสทธภาพ (%)

ประสทธภาพสงสด จดท

ประสทธภาพ (%)

คาพลงงาน

สญเสย (W)

คาประสทธภาพทพกดโหลดเตมท

โหลด (%)

กาลงไฟฟาทจาย x ชม.ทจายไฟแตละวน กาลงไฟฟาทจาย x ชม.ทจายไฟแตละวน x (กาลงไฟฟาทสญเสยไปขณะไมมโหลด x 24) x (กาลงไฟฟาทสญเสยไปขณะมโหลด x ชม.ทจายไฟแตละวน)


1-26

1.5.2.3 การลดกาลงสญเสยขณะไมมโหลดของหมอแปลงไฟฟา กาลงสญเสยไมมโหลดของหมอแปลงไฟฟาเปนกาลงสญเสยในแกนเหลก (Core loss or Iron loss)

กาลงสญเสยนจะมคาเทาเดมตลอดไมวาหมอแปลงไฟฟาจะจายโหลดมากหรอนอยหรอไมไดจายโหลดเลย ดงนน สาหรบสถานประกอบการทใชหมอแปลงไฟฟามากกวา 1 ตว เชน ระบบการจายไฟฟาแบบ (Secondary selective) เวลาหยดทางานหรอในวนหยดสามารถประหยดพลงงานไดโดยการตดหมอแปลงไฟฟาตวหนงออกจากวงจรทงทางดานแรงดนไฟฟาดานปฐมภม (ดานแรงสง : HV) และ ดานแรงดนไฟฟาดานทตยภม (ดานแรงตา : LV ) ถาจะใชวธดงกลาวจะตองตดวงจรทางดานแรงดนไฟฟาดาน HV บอยครง ดงนนทางดาน HV ควรตดตงเซอรกตเบรกเกอร เชน Vacuum CB หรอ GAS CB เพอทาหนาทปด-เปดวงจร และถามการออกแบบโดยคานงการประหยดพลงงานตงแตแรกดวยการแยกหมอแปลงไฟฟาตวเลกสาหรบใชในดานความปลอดภย (Security system) กจะประหยดพลงงานไดมาก

1.5.2.4 การปรบแรงดนไฟฟาดานทตยภม (ดานแรงตา) ของหมอแปลงไฟฟาใหอยระดบทเหมาะสม การปรบแรงดนไฟฟาของหมอแปลงไฟฟาใหอยในระดบทใชงานอยางเหมาะสม สามารถทาไดโดย

การปรบ TAP ของหมอแปลงไฟฟา โดยปกตแลวอปกรณไฟฟาจะกาหนดระดบแรงดนไฟฟาขณะใชงานไว แตในทางปฏบตอปกรณดงกลาว อาจใชกบระดบแรงดนไฟฟาทสงหรอตากวาระดบแรงดนไฟฟาทกาหนดมาได แตอาจทาใหอายการใชงานของอปกรณดงกลาวสนลงกวาทควร สงผลใหกระบวนการผลตของโรงงานไดรบความเสยหาย และกอใหเกดการสญเสยพลงงานไฟฟา

อยางไรกตาม การกาหนดแรงดนไฟฟาของระบบจายไฟฟา จะตองคานงถงคาแรงดนทเปลยนไปขณะทตอโหลดซงเปนสาเหตททาใหแรงดนตก ดงนนเมอตองการประหยดพลงงานไฟฟาใหไดผลจรงจง จาเปนจะตองมการตรวจสอบสภาพแรงดนไฟฟาทจดตางๆ ในระบบจายไฟทขวของอปกรณไฟฟา รวมทงตรวจดสภาพการเปลยนแปลงของแรงดนขณะเรมเดนเครองและขณะเดนเครอง เมอพบสงผดปกตกตองรบทาการแกไขใหอยในสภาพปกตทเหมาะสม

ตวอยางเชน กรณของมอเตอรสตารทโดยการปอนแรงดนโดยตรง (Direct-on-line) คากระแสขณะสตารทจะมคาประมาณ 6 เทาของคากระแสพกด เพราะฉะนนการตรวจสอบคาแรงไฟฟาจงมความจาเปนมาก โดยเฉพาะในกรณทโหลดมความเฉอย (Moment of inertia) สงตออย ทงนเนองจากคาแรงดนทปอนใหกบมอเตอรจะมคาตกลงไปอกเนองจากการไหลของกระแสทาใหแรงบดตอนสตารทของมอเตอรมคานอยลง สงผลใหตองใชเวลาในการสตารทและการสตารททาไดลาบากขน นอกจากนนคากาลงสญเสยกเพมขนดวย เนองจากคากระแสไฟฟาทสงขนนนเอง พจารณาจากตารางท 1.5


1-27

ตารางท 1.3 การเปลยนแปลงคณสมบตของมอเตอรไฟฟาเหนยวนาเมอแรงดนไฟฟาทปอนเปลยนไป

ในกรณของไฟฟาแสงสวางไมวาจะเปนหลอดแบบฟลออเรสเซนต หรอหลอดไอปรอทความดนไอสง (High pressure mercury lamp) อายการใชงานจะสนลงอยางเหนไดชด ถาแรงดนไฟฟาสงกวาหรอตากวาคาแรงดนพกด ในกรณของหลอดไสธรรมดา (Incandescent) อายใชงานจะแปรผกผนกบคาแรงดนยกกาลง 2 สาหรบอปกรณใหความรอนดวยไฟฟา (Electric heater) ปรมาณความรอนจะเปลยนไปตามคากาลงสองของแรงดน นนคอ การใชพลงงานไฟฟามาก แตใหปรมาณความรอนนอยกวา

การใหหมอแปลงไฟฟาไฟฟาแรงตาหรอสายเมนซงมโหลดตออยมากมายจายแรงดนใหพอดกบแรงดนพกดของโหลดทกตวนนเปนเรองททาไดยาก อยางไรกตามการเลอกใชหมอแปลงไฟฟาทมแทป (Tap) และการวางตาแหนงหมอแปลงไฟฟาใหเหมาะสมจะชวยแกปญหาเหลานได ซงจะชวยในการระบายความรอนและบารงรกษางายจงเปนเรองทสาคญมาก

ดงนน การทแรงดนไฟฟามคาไมเหมาะสมจะกอใหเกดการสญเสยพลงงานทตวหมอแปลงไฟฟาเพมขน นอกจากน หากพจารณาการใชมอเตอรในโรงงานทวไป จะพบวามอเตอรสวนใหญอยในสภาพโหลด 50-80% ของพกด สวนมอเตอรทใชงานเตมพกดโหลด (Full load) จะมนอย ดงนน การเปลยนแปลงของแรงดน จะมผลตอมอเตอรเหนยวนาทสภาพโหลดตางๆ กนอกดวย ซงดไดจากตารางท 1.4

รายการตรวจวด การเปลยนแปลงของแรงดน ( Voltage fluctuation

)

แรงดนตก 10 % แรงดนเพม 10 % แรงบดตอนสตารท (Starting torque) แรงบดสงสด (Maximum torque) ความเรวซงโครนส (Synchronous speed) % สลป (Slip) ความเรวรอบทเตมพกดโหลด (Speed at full-load) ประสทธภาพ (Full load) เพาเวอรแฟคเตอร (Full load) กระแสเตมพกดโหลด (Full load current) กระแสตอนสตารท (Starting current) การเพมของอณหภมทโหลดเตมพกด(Temperature rising at full load) การรบกวนของสนามแมเหลก (Magnetic noise)

-19%

ไมมการเปลยนแปลง +23% -15% -2% +1%

+11% -10% ถง –12%

+6 ถง +7 องศาเซลเซยส ลดลงเลกนอย

+21%

ไมมการเปลยนแปลง -17% +1%

เพมขนเลกนอย -3% -7%

+10% ถง +12% -1 ถง -2 องศาเซลเซยส

เพมขนเลกนอย


1-28

ตารางท 1.4 คาการเปลยนแปลงของแรงดน ทมผลตอมอเตอรเหนยวนาทสภาพโหลดตางกน

ก การเปลยนแปลงของแรงดนไฟฟาจะตองพจารณาควบคไปกบความไมสมดลของ แรงไฟฟาในระบบดวย

เพราะความไมสมดลของแรงไฟฟาจะสงผลมาก โดยทวไปการเปลยนแปลงของแรงดนไฟฟาเกดขนเนองจากการเปลยนแปลงของโหลดในระบบ

การทใหมการเปลยนแปลงของแรงดนไฟฟานอยลงอาจทาไดโดยการใชหมอแปลงไฟฟาและสายไฟทมขนาดใหญเพยงพอหรออาจตดตงคาปาซเตอรไวทปลายสายจายกอนเขาโหลด เพอเปนการลดคากระแสรแอกทฟกได

ในกรณทการเปลยนแปลงของแรงดนมคาสงจะทาใหเกดไฟฟากระพรบ (Flicker) และมอเตอรจะมคาสลปสง ขณะเดยวกนอาจทาใหสวตซตดตอนอตโนมตหรอเซอรกตเบรกเกอรตดวงจรได กอใหเกดปญหาในการเดนเครอง

นอกจากนการเกดสภาพไมสมดลของแรงดนไฟฟา ยงทาใหคากาลงสญเสยในขดลวดและในแกนเหลกของมอเตอรสงขน อณหภมกจะสงขน เสยงจะดงขนและทาใหประสทธภาพตาลงสงผลใหมอเตอรชารดในทสด

1.5.2.5 การปรบปรงคาเพาเวอรแฟกเตอรในหมอแปลงไฟฟา

การปรบปรงคาเพาเวอรแฟกเตอรในหมอแปลงไฟฟาชวยลดการสญเสยภายในหมอแปลงไฟฟาทาใหหมอแปลงไฟฟาสามารถจายโหลดไดเพมขน การปรบปรงคาเพาเวอรแฟกเตอรทดควรตดตงอปกรณปรบปรงคาเพาเวอรแฟกเตอร เชน ตวเกบประจ (Capacitor) ไวในตาแหนงทใกลกบโหลดทมคาเพาเวอรแฟกเตอรตา 1.5.2.6 การเลอกใชหมอแปลงไฟฟาชนดประสทธภาพสง

หากโรงงานกาลงพจารณาซอหมอแปลงไฟฟาใหม ควรเลอกซอชนดทมประสทธภาพสง หรอเปนแบบประหยดพลงงาน ซงจะมการสญเสยใน Core loss ตากวาแบบธรรมดา และควรเลอกขนาดทเหมาะสมกบโหลด หากพจารณาจากคณสมบตของหมอแปลงไฟฟาในรปท 1.20 แลว จะเหนไดวา ประสทธภาพของหมอแปลงไฟฟาจะแปรผนตามคาโหลด ดงนนถาโรงงานจะซอหมอแปลงไฟฟาขนาดใหญเกนไป จะทาใหโหลดแฟกเตอรตาและประสทธภาพกตาดวย ในขณะเดยวกนหากโหลดไฟฟาของสถานประกอบการมคาสงในระยะเวลาทางาน 8 ชวโมง สวนเวลาทเหลอของวนหนงๆ มโหลดนอยมาก ดงนน การเลอกใชหมอแปลงไฟฟาประสทธภาพสงจะทาใหประหยดพลงงานไดมาก ดงแสดงในรปท 1.20

รายการตรวจวด การเปลยนแปลงของแรงดน (Voltage fluctuation)

แรงดนตก 10% แรงดนเพม 10%

ประสทธภาพ (Efficiency) โหลดเตมพกด ¾ ของโหลดเตมพกด ½ ของโหลดเตมพกด

-2 % ไมเปลยนแปลง

+1 ถง +2 %

เพมขนเลกนอย ไมเปลยนแปลง

-1 ถง –2 %

เพาเวอรแฟกเตอร (Power factor)

โหลดเตมพกด ¾ ของโหลดเตมพกด ½ ของโหลดเตมพกด

-1 % +2 ถง +3 % +4 ถง +5 %

-3 % -4 %

-5 ถง -6 %


1-29

ทมา : การอนรกษพลงงานในอาคาร กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน กระทรวงพลงงาน รปท 1.20 กราฟแสดงกาลงสญเสยของหมอแปลงไฟฟา แบบธรรมดากบชนดประหยดพลงงาน

บรษทผผลตไดออกแบบหมอแปลงไฟฟาชนดประสทธภาพสงซงกคอหมอแปลงไฟฟาทมคากาลงสญเสยนอย เมอมโหลดตาดงในตารางท 1.5

ตารางท 1.5 เปรยบเทยบหมอแปลงไฟฟาแบบ Dry type cast resin ชนดทมกาลงสญเสยปกต (Standard loss) และชนดประหยดพลงงาน (High efficiency) ใชกบระบบแรงดนไฟฟา 22kV/400-230 V

ทมา : การอนรกษพลงงานในอาคาร กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน กระทรวงพลงงาน สตรทใชในการคานวณหาคาความสญเสยของหมอแปลง

kVA Rate A Voltage (kV / V)

Loss ( W ) % Loss Eff %

Core loss Copper loss Core loss Copper loss

50 100 160 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1500 2000

22 / 400 22 / 400 22 / 400 22 / 400 22 / 400 22 / 400 22 / 400 22 / 400 22 / 400 22 / 400 22 / 400 22 / 400 22 / 400

210 340 480 670 900 980

1150 1350 1600 1900 2300 2800 3250

1050 1750 2350 3252 3900 4600 5500 6500

11000 13500 16400 19800 24000

0.17 0.16 0.17 0.17 0.19 0.18 0.17 0.17 0.13 0.12 0.12 0.12 0.12

0.83 0.84 0.83 0.83 0.81 0.82 0.83 0.83 1.87 0.88 0.88 0.88 0.88

97.48 97.91 98.23 98.43 98.47 98.60 98.77 98.75 98.43 98.56 98.50 98.50 98.63


1-30

Core loss ลดลง = (Core loss x จานวนหมอแปลง) x ชม.ใน 1 ป

พลงงานของหมอแปลงไฟฟา ควรพจารณาขนาด ทเหมาะสมกบโหลดและมประสทธภาพสงสดตลอดจนการจดหมอแปลงไฟฟาใหสามารถหยดไดเปนสวนๆ และตดหมอแปลงไฟฟาออกจากระบบในขณะทไมมโหลด ทงนตองไมกระทบกระเทอนตอการผลตภายในโรงงาน

1.5.2.7 การขนานหมอแปลงไฟฟา (ขนาดเทากน) หลายตวเขาดวยกน (Banking)

กรณทผใชไฟฟา เชน โรงงาน หรอ อาคาร มหมอแปลงไฟฟา (ขนาดเทากน) หลายตว เนองจากการขยายกจการหรอขยายการใชไฟฟาทาใหมจานวนหมอแปลงไฟฟาเพมขน โดยปรมาณการใชงานรวมสงสด (kVA) มคาสงจนทาใหไมสามารถตดหมอแปลงไฟฟาบางตวออกจากระบบได การขนานหมอแปลงไฟฟาเขาดวยกนจะชวยลดการสญเสยโดยรวม ซงเกดขนในหมอแปลงไฟฟาแตละตวได 1.6 การปรบปรงคาเพาเวอรแฟกเตอร (Power factor improvement) 1.6.1 สามเหลยมกาลงไฟฟา

ในระบบกระแสไฟฟาสลบ การวดคากาลงไฟฟาสามารถวดแยกออกเปน 2 สวน ดงน 1. กาลงไฟฟาจรง (P) เปนกาลงไฟฟาทใชงานจรงมหนวยวดเปนวตต หรอกโลวตต 2. กาลงไฟฟากาลงไฟฟารแอกทฟ (Q) เปนกาลงไฟฟาทตองการสาหรบสรางสนามแมเหลก มหนวยวด

เปนวารหรอกโลวาร กาลงไฟฟาทงสองสวนสามารถรวมเขาดวยกนทางเฟสเซอร เปนกาลงไฟฟาปรากฏ (S) มหนวยเปนโวลต

แอมป หรอ เควเอ ดงรปท 1.21

kVA = 22 )()( kVAr+kW

รปท 1.21 คากาลงไฟฟาทวดไดในระบบไฟฟากระแสสลบ

Φ กาลงไฟฟาจรง (kW)

กาลงไฟฟาปรากฏ (kVA)

กาลงไฟฟารแอกทฟ (kVAr)

kVA act Tr2

KVA rate Tr2

2 Copper loss ของ Tr2 ลดลง = Copper loss ตวท 2 x x ชม.ปฏบตงานใน 1 ป


1-31

1.6.2 คาจากดความของตวประกอบกาลงไฟฟา ตวประกอบกาลงไฟฟาหมายถงอตราสวนระหวางกาลงไฟฟาจรง มหนวยเปนวตต ตอกาลงไฟฟาทปรากฏ ม

หนวยเปนโวลต-แอมป ซงอยในรปของ cos Φ เราสามารถเขยนสมการตวประกอบกาลงไฟฟาไดดงน

หรอ ตวอยางท 1.1 โรงงานอตสาหกรรมแหงหนง ระบบแรงดน 3 เฟส 380 V อานกระแสจากมเตอรได 1,266 A อานกาลงไฟฟาจรงจากมเตอรได 500 kW ตวประกอบกาลงไฟฟาโรงงานแหงนมคาเทาใด วธทา กาลงไฟฟาปรากฏ = 3 x 380 x 1266 = 833 kVA 1,000 ตวประกอบกาลงไฟฟา = 500 = 0.60 833 = 60% ตอบ

1.6.3 อตราคาปรบตวประกอบกาลงไฟฟา ในบลคาไฟฟา จากอนสนธคณะรฐมนตร เมอวนท 16 เมษายน 2528 เหนชอบในหลกการใหสงจงใจในการเพมประสทธภาพ

การใชไฟฟาในภาคอตสาหกรรม เพอใหตวประกอบกาลงไฟฟาสงกวา 0.85 การไฟฟาจะคดเงนสวนลดคาความตองการกาลงไฟฟาเปนโบนสใหกบผใชไฟฟาทมตวประกอบกาลงไฟฟาสงกวา 0.85 ตามสตรดงน

เงนสวนลดหรอเพมคาความตองการพลงงานไฟฟาประจาเดอน = K x Max.kW x DC x บาท

ปจจบน การไฟฟานครหลวงและการไฟฟาสวนภมภาคเลกใชสตรคาปรบตวประกอบกาลงไฟฟาและเลกใหโบนสจากสมการ โดยปรบคาตวประกอบกาลงไฟฟาใหมคอ ถาผใชไฟฟามตวประกอบกาลงไฟฟาลาหลงตากวา 0.85 โดยทในรอบเดอนถาผใชไฟฟามความตองการกาลงไฟฟารแอกทฟเฉลยใน 15 นาททสงสด เมอคดเปนกโลวารเกนกวา 61.97 เปอรเซนตของความตองการกาลงไฟฟารแอกทฟเฉลยใน 15 นาททสงสด เมอคดเปนกโลวตตแลวเฉพาะสวนทเกนตองเสยคาตวประกอบกาลงไฟฟาในอตรากโลวารละ14.02 บาท สาหรบการเรยกเกบเงนคาไฟฟาในรอบเดอนนนเศษของกโลวารถาไมถง 0.5 กโลวารตดทง ตงแต 0.5 กโลวารขนไปคดเปน 1 กโลวาร

cos Φ kW

kVA =

kW = kVA cos Φ

kVAr = kVA sin Φ หรอ kW tan Φ

cos Φ 1 – 0.85

ตวประกอบกาลงไฟฟา = กาลงไฟฟาจรง

กาลงไฟฟาปรากฏ


1-32

เมอ cos-1 0.85 = 31.79 kVAr = kW tan Φ

= kW tan 31.79 = 0.6197 kW

ตวอยางท 1.2 กาลงไฟฟาจรงอานจากมเตอร 500 kW ตวประกอบกาลงไฟฟาของโรงงานมคา 0.6 ในปจจบนนการไฟฟาฯ เรยกเกบคาปรบตวประกอบกาลงไฟฟาทตากวา 0.85 เปนเงนเทาใด วธทา Φ = cos –1 0.6 = 53.13

kVAr = 500 x tan 53.13 = 667 kVAr ในรอบเดอนถาผใช กโลวารสงสดเกนกวา 61.97 เปอรเซนตของกโลวตตสงสดเฉลยใน 15 นาท เฉพาะ

สวนทเกนตองเสยคาตวประกอบกาลงไฟฟากโลวารละ 14.02 บาท 0.6197 x 500 = 309.85 kVAr กโลวารสวนทเกน = 667 – 309.85 = 357 kVAr ตองเสยคาปรบ = 357 x 14.02 = 5,005 บาท (ยงไมรวม VAT 7%)

1.6.4 ประโยชนทไดรบจากการปรบปรงคาตวประกอบกาลงไฟฟา

ผลของตวประกอบกาลงไฟฟาสง สาหรบคากาลงไฟฟาจรงทใชงานคงท ถาคาตวประกอบกาลงไฟฟายงตา (มม Φ ยงมาก) ทาใหกาลงไฟฟาปรากฏและกระแสมคามากขน ในทานองเดยวกนถาคาตวประกอบกาลงไฟฟายงสง (มม Φ ลดลง) ทาใหกาลงไฟฟาปรากฏและกระแสมคาลดลง

kVAr kW

tan Φ =

kVAr = kW x tan Φ

รปท 1.22 มม Φ ของคาตวประกอบกาลง

31.79 ⎯Φ

kW

kVAr kVA


1-33

ทกาลงไฟฟาจรงคงท โหลดแรกมกาลงไฟฟารแอกทฟ kVAr1 ทกาลงไฟฟาปรากฏ kVA1 ทาใหมมตวประกอบกาลงไฟฟาเทากบΦ 1 ในทานองเดยวกนถามมตวประกอบกาลงไฟฟาเทากบ Φ 2 คากาลงไฟฟาปรากฏจะลดลงเทากบ kVA2

กระแสของโหลดแรก จะมากกวากระแสโหลดสอง หรอ I1 > I2 ตวอยางท 1.3 จากตวอยางท 1.1 ถาเพมตวประกอบกาลงไฟฟาเปน 0.95 กระแสอานจากมเตอรจะลดลงเหลอเทาใด วธทา I1 = 1266 A ; P = 500 kW

จาก kVA = kW cos Φ kVA2 = 500 0.95 = 526.3 kVA kVA = 3 IV [ระบบไฟฟา 3 เฟส] 1000 I2 = 526.3 x 1000 3 x 380 = 800 A

kVA1

V (I1) = (I2)

kVA2

V =

cos Φ 1 kW

kVA1 = cos Φ 2 kW

kVA2 = ;

I2 I1 cos Φ 1

cos Φ 2

=

kVAr

kVAr1

kVAr2

IQ1

IQ2

IQ

kW kW

kVA1

kVA2

I1

I2

Φ1 Φ2

Φ1 Φ2

รปท 1.23 ผลของตวประกอบกาลงไฟฟาสงและตา


1-34

หรอ I2 = I1 cos Φ 1 cos Φ 2 = 1266 x 0.6 0.96 = 800 A ดงนนจะเหนไดวาตวประกอบกาลงไฟฟายงสงกระแสกยงมคาตาและยอมมผลด ตอบ

ถาทาใหตวประกอบกาลงไฟฟามคาสงจะทาใหมผลดดงน 1. ประหยดคาไฟฟา ตงแตปลายป 2530 จนถงปจจบน การไฟฟานครหลวงและการไฟฟาสวนภมภาคเลกใชสตรคาปรบตวประกอบกาลงไฟฟาและเลกใหโบนสจากสมการแตหนมาปรบคาตวประกอบกาลงไฟฟาใหมคอ ถาผใชไฟฟามตวประกอบกาลงไฟฟาลาหลงตากวา 0.85 โดยทในรอบเดอนถาผใชไฟฟามความตองการกาลงไฟฟารแอกทฟเฉลยใน 15 นาททสงสด เมอคดเปนกโลวารเกนกวา 61.97 เปอรเซนตของความตองการกาลงไฟฟารแอกทฟเฉลยใน 14.02 นาททสงสด เมอคดเปนกโลวตตแลวเฉพาะสวนทเกนตองเสย คาตวประกอบกาลงไฟฟาในอตรากโลวารละ 15 บาท สาหรบการเรยกเกบเงนคาไฟฟาในรอบเดอนนนเศษของกโลวารถาไมถง 0.5 กโลวารตดทง ตงแต 0.5 กโลวารขนไปคดเปน 1 กโลวาร 2. ลดคากาลงสญเสยในสาย การเพมคาตวประกอบกาลงไฟฟาทาใหกาลงสญเสยในสายลดลง และกาลงสญเสยในสายสามารถหาไดดงน ระบบไฟฟาเฟสเดยว : กาลงสญเสย = 2I2 R ระบบไฟฟาสามเฟส : กาลงสญเสย = 3I2 R ตวอยางท 1.4 มอเตอรขนาด 50 HP 3 เฟส 380 V PF 0.72 ใชสายขนาด 35 mm ยาว 180 m ระยะเวลาทใชงานรวม 160 ชวโมงตอเดอน ถาคาไฟหนวยละ 2.75 บาท (1 UNIT = 1 kWh) สามารถประหยดคาไฟฟาหลงจากปรบปรง PF เปน 0.95 ไดกบาทตอป เมอความตานทานของสาย = 0.0005 โอหมตอเมตร (1 HP = 746 W) วธทา PF 0.72 I = 50 x 746

3 x 380 x 0.72 = 78.7 A

PF 0.95 I = 50 x 746 3 x 380 x 0.952

= 59.5 A PF 0.72 กาลงสญเสย = 3I2 R

= 3 x (78.7)2 x 0.0005 x 180 = 1,672 W

PF 0.95 กาลงสญเสย = 3I2 R = 3 x (59.5)2 x 0.0005 x 180 = 955 W


1-35

คา PF กอนปรบปรง

กาลงสญเสยลดลง = 1,672 – 955 W = 717 W หนวยไฟฟาทลดลงตอป =

000,112 x 160 x 717

= 1,376.6 kW-hr ถาคาไฟหนวยละ 2.75 บาท

ปหนงจะประหยดคาไฟฟา = 1,376.6 x 2.75 = 3,785.76 บาทตอป ดงนนการแกตวประกอบกาลงไฟฟาใหสงขนทาใหลดความสญเสยในสายลงไดดงน I1 cos Φ 1 = I2 cos Φ 2 (เมอกาลงไฟฟาเทากน)

I2 = I1 2

1

coscos

ΦΦ (เมอกาลงสญเสยเทากบ I 2 R )

RI

RIRI2

1

22

21 − = 1 -

2

2

1

coscos

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΦΦ

กาลงสญเสยทลดลง = 1 - 2

2

1

coscos

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΦΦ x 100%

เปอรเซนตกาลงสญเสยในสายทลดลง สามารถดไดจากรปท 1.24

รปท 1.24 การหาคากาลงสญเสยในสายดวยกราฟ

เปอรเซนตกาลงสญเสยในสายลดลง

80

70

60

50

40

30

20

10

0 0.7 0.6 0.9 0.8 1

0.90 0.85

0.95 1

0.80

cos Φ2 (ปรบปรงใหม)

0.5


1-36

จากกราฟ รปท 1.24 หรอในสมการ กาลงสญเสยทลดลง = 1 - 2

2

1

coscos

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΦΦ x 100%

PF 0.6 แกเปน 0.8 กาลงสญเสยในสายจะลดลง 44 เปอรเซนต PF 0.6 แกเปน 1.0 กาลงสญเสยในสายจะลดลง 64 เปอรเซนต

3. ระบบไฟฟาสามารถจายโหลดเพมมากขน การปรบตวประกอบกาลงไฟฟาใหสงขนทาใหกระแสของ

ระบบลดลง เนองจากหมอแปลงจายโหลดทงกาลงไฟฟาจรงและกาลงไฟฟารแอกทฟ เมอปรบปรงกาลงไฟฟา รแอกทฟใหนอยลงกจะจายกาลงไฟฟาจรงไดมากขน

kVA(เหลอ) = kW (โหลด) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛Φ

−Φ 21 cos

1cos

1

รปท 1.25 จากกราฟถาปรบปรงตวประกอบกาลงไฟฟาใหสงขนจะทาใหระบบไฟฟา สามารถจายโหลดไดเพมขน

cos Φ1 (กอนปรบปรง)

cos Φ2 (หลงปรบปรง)

KVA ทเหลอ

1

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0.75

0.80 0.90 0.95

1


1-37

ตวอยางท 1.5 หมอแปลง 400 kVA จายโหลด 200 kW ทตวประกอบกาลงไฟฟา 0.5 ถาปรบปรงตวประกอบกาลงไฟฟา เปน 0.8 หมอแปลงยงมกาลงเหลอใชอกเทาใด วธทา kVA (เหลอ) = 200 ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −

8.01

5.01 = ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −

8.0200

5.0200

หมอแปลงยงมกาลงเหลอใชอก = 400 – 250 = 150 kVA หรอหาไดจากกราฟรปท 1.25 ทตวประกอบกาลงไฟฟากอนปรบปรง (cos Φ 1) เทากบ 0.5 และตวประกอบกาลงไฟฟารบปรงใหม (cos Φ 2) เทากบ 0.8 จะได kVA ทเหลอมคา 0.75 และทโหลด 200 kW หมอแปลงยงมกาลงเหลอใช 0.75 x 200 = 150 kVA ตอบ 4. ลดคากาลงสญเสยในหมอแปลง กาลงสญเสยในหมอแปลงประกอบดวยกาลงสญเสยในลวดทองแดง ซงขนอยกบกระแสทไหลผานหมอแปลงโดยคดคาจาก I2 R และกาลงสญเสยในแกนเหลก ซงสามารถหาคาไดโดยประมาณกรณไมมโหลด สาหรบคากาลงสญเสยในแกนเหลกไมขนกบโหลดจงมคาเกอบคงทซงเปนกาลงสญเสยทเกดจากกระแสไหลวน และกาลงสญเสยทเกดจากเสน แรงแมเหลกคาง

รปท 1.26 แสดงคากาลงสญเสยในแกนเหลกและลวดทองแดง

กาลงสญเสย หมอแปลง (W)

10,000

6,000 5,000 4,000 3,000

8,000

2,000

1,150 1,000 800

600

400

300

200

100 50 100 700 500 300 200 1,000 kVA

Cu

Fe

3

1 2

3

1 2


1-38

สาหรบกาลงสญเสยในหมอแปลงอาจหาไดจากกราฟ ดงรปท 1.26 คา Cu หมายถง คาการสญเสยในลวดทองแดง และคา Fe หมายถง คากาลงสญเสยในแกนเหลก ในทานองเดยวกนกราฟเสนท 3 เปนหมอแปลงกรณกาลงสญเสยธรรมดา กราฟเสนท 2 เปนหมอแปลงกรณกาลงสญเสยตา และกราฟเสนท 1 เปนหมอแปลงกรณกาลงสญเสยตาเปนพเศษ เมอ I2 = I1

2

1

coscos

ΦΦ (เมอกาลงสญเสยเทากบ I 2 R )

RI 22 =

2

2

121 cos

cos⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΦΦRI

กาหนดให RI 21 คอ กาลงสญเสยในลวดทองแดงกอนปรบปรงตวประกอบกาลงไฟฟา

RI 22 คอ กาลงสญเสยในลวดทองแดงหลงปรบปรงตวประกอบกาลงไฟฟา

ตวอยางท 1.6 หมอแปลงแบบกาลงสญเสยธรรมดาขนาด 500 kVA จายโหลดขนาด 300 kW ท PF 0.6 ระยะเวลาทใชงาน 8 ชวโมงตอวน ถาคาไฟฟาหนวยละ 2.75 บาท ถาตองการปรบปรง PF เปน 0.95 สามารถประหยดคาไฟฟาไดกบาทตอป วธทา กรณ PF 0.6 จากกราฟรปท 1.25 กาลงสญเสยในแกนเหลก = 1,150 W กาลงสญเสยในลวดทองแดง = 6,000 W กาลงสญเสยในหมอแปลง = 1,150 + 6,000 = 7,150 W กรณ PF 0.95 กาลงสญเสยในแกนเหลก = 1,150 W กาลงสญเสยในลวดทองแดง = 6,000 2

95.06.0

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ = 2,393 W

กาลงสญเสยในหมอแปลง = 1,150 + 2,393 = 3,543 W กาลงสญเสยลดลง = 7,150 – 3,543 = 3,607 W ปหนงจะประหยดไฟฟา = บาท

= 28,964.21 บาทตอป ตอบ 5. ระดบแรงดนไฟฟาดขน เมอตวประกอบกาลงไฟฟาสงขน แรงดนตกในสายจะลดลง Δ V = I (R cos Φ + XL sinΦ ) กาหนดให R คอ ความตานทานของสาย

XL คอ รแอกแตนซของสาย ประมาณ 0.4 – 0.9 μH/m

3,607 x 8 x 365 x 2.75

1,000


1-39

กาลงไฟฟาสงสดทสามารถสงผานสายไดโดยม n เปนเปอรเซนต แรงดนไฟฟาตกสงสดทยอมไดเปนดงน P = 3 VI cos Φ (ระบบ 3 เฟส) Δ V =

3nV

P = Φ+ tanXLR

nV 2

โดยทวไป n จะอยระหวาง 5-10 เปอรเซนต

รปท 1.27 ความสมพนธระหวางกาลงไฟฟาเปนเปอรเซนตกบตวประกอบกาลงไฟฟา ของขนาดสาย 35 mm2

รปท 1.27 เปนความสมพนธระหวางกาลงไฟฟาเปนเปอรเซนตกบตวประกอบกาลง ไฟฟาของ ขนาดสาย 35 mm2 จะเหนไดวาถาเพม PF จาก 0.5 เปน 1.0 กาลงไฟฟาจะเพมเปนเทาตว

1.6.5 วธการปรบปรงคาตวประกอบกาลงไฟฟา ตามทกลาวแลววาผลดของตวประกอบกาลงไฟฟาสงมมาก แตเนองจากอปกรณประเภทเครองจกรกล หมอ

แปลง เครองเชอม เตาเผาแบบอารก และบลลาสต ตวประกอบกาลงไฟฟาตา ดงนนจงจาเปนตองหาแหลงกาเนดกาลงไฟฟารแอกทฟชวยจายให ไดแก ซงโครนสมอเตอรและ คาปาซเตอร คาปาซเตอรเปนอปกรณทจายกาลงไฟฟารแอกทฟชนดหนงทราคาถกและนยมใชกนมาก ดงรปท 1.28

เปอรเซนกาลงไฟฟา

สายขนาด 35 mm2

0.5 1

50

100

cos Φ


1-40

รปท 1.28 แสดงการแกตวประกอบกาลงไฟฟาดวยคาปาซเตอร จากสมการ ; kVAr = kW tan Φ

กโลวารกอนปรบปรง PF = kW tan 1Φ กโลวารปรบปรง PF = kW tan 2Φ ดงนน กโลวารของคาปาซเตอร = kW (tan 1Φ - tan 2Φ ) ตวอยางท1.7 จากตวอยางท 1.1 โหลดขนาด 500 kW ตวประกอบกาลงไฟฟา 0.60 ลาหลง ถาตองการปรบปรง ตวประกอบกาลงไฟฟาเปน 0.95 ลาหลง จะตองเลอกขนาดคาปาซเตอรเทาใด วธทา cos 1Φ = 0.60 ; 1Φ = 53.13 cos 2Φ = 0.95 ; 2Φ = 18.19 กโลวารของคาปาซเตอร = 500 (tan 53.13 – tan 18.19 ) = 500 (1.333 – 0.3285) = 500 kVAr เพอความสะดวกในการหาขนาดกโลวารของคาปาซเตอร อาจหาไดจากตารางท 1.6 ทโหลด 500 kW

cos 1Φ = 0.60 cos 2Φ = 0.95

คาแฟกเตอรจากตาราง = 1.01 กโลวารของคาปาซเตอร = 500 x 1.01 ~ 500 kVAr ตอบ

อยางไรกตามการตดตงคาปาซเตอรจาเปนตองลงทนราคาประมาณกโลวารละ 200 ถง 300 บาท ดงนน ท

500 กโลวาร จงราคาประมาณ 300 x 500 เทากบ 150,000 บาท แตในตวอยางท 3.2 ในการปรบปรงตวประกอบกาลงไฟฟาเปน 0.95 เจาของโรงงานสามารถประหยดคาไฟได 5,005 บาทตอเดอน ในเวลา (150,000/5,280) เทากบ 30 เดอน จงจะคนทน

มอเตอร หมอแปลง มอเตอร คาปาซเตอร กาลงไฟฟาจรง

กาลงไฟฟารแอกทฟ (kVAr) kVA 2

kVA 1 กาลงไฟฟาปรากฏ (kVA)

หมอแปลง

Φ1 Φ2

กาลงไฟฟารแอกทฟ คาปาซเตอร(kVAr)


1-41

การตดตงคาปาซเตอร ดงรปท 1.29 การตดตงคาปาซเตอรทตาแหนงใดจงจะเหมาะสมนนตองพจารณาหลายดานดวยกนตงแตดานเศรษฐศาสตร ทางเทคนค และการตดตงสาหรบระบบเดมทมอยหรอตดตงใหม

คาปาซเตอรสามารถตดตงไดหลายตาแหนงในวงจร ชนดของการตดตงสามารถแบงออกไดเปน 4 อยางดงน 1. การตดตงทโหลดแตละชด 2. การตดตงทกลมของโหลด 3. การตดตงแบบศนยกลาง 4. การตดตงแบบผสม

รปท 1.29 แสดงแบบการตดตงคาปาซเตอร

แรงดนตา แรงดนตา

สตารทเตอร สตารทเตอร สตารทเตอร

M M M C C

C

แรงดนตา

โหลดแรงดนตา


1-42

ตารางท 1.6 การหาขนาดกโลวารคาปาซเตอรดวยตาราง cos ตวประกอบกาลงไฟฟา cos 2Φ

1Φ 0.70 0.75 0.80 0.82 0.85 0.87 0.90 0.92 0.94 0.95 0.96 0.98 1.00

0.20 3.88 4.02 4.15 4.19 4.28 4.33 4.41 4.46 4.51 4.57 4.59 4.69 4.90

0.25 2.85 2.99 3.17 3.12 3.25 3.32 3.38 3.45 3.50 3.54 3.58 3.66 3.87

0.30 2.16 2.30 2.43 2.48 2.56 2.62 2.69 2.75 2.81 2.85 2.88 2.97 3.18

0.35 1.66 1.79 1.93 1.98 2.06 2.12 2.19 2.25 2.31 2.35 2.38 2.47 2.68

0.40 1.27 1.41 1.54 1.59 1.67 1.72 1.80 1.86 1.93 1.96 2.00 2.08 2.29

0.42 1.14 1.28 1.41 1.46 1.54 1.59 1.68 1.74 1.80 1.83 1.87 1.95 2.16

0.44 1.02 1.16 1.29 1.34 1.42 1.47 1.56 1.62 1.67 1.71 1.75 1.83 2.04

0.46 0.91 1.05 1.18 1.23 1.31 1.36 1.45 1.50 1.56 1.60 1.64 1.72 1.93 0.48 0.80 0.95 1.08 1.13 1.20 1.26 1.33 1.40 1.47 1.49 1.54 1.61 1.82

0.50 0.71 0.85 0.98 1.03 1.11 1.18 1.25 1.31 1.37 1.40 1.44 1.52 1.73

0.52 0.62 0.76 0.89 0.94 1.02 1.08 1.16 1.22 1.28 1.31 1.35 1.43 1.64

0.54 0.54 0.68 0.81 0.86 0.94 0.99 1.07 1.13 1.19 1.23 1.20 1.35 1.56

0.56 0.46 0.60 0.73 0.78 0.86 0.91 1.00 1.05 1.12 1.15 1.18 1.27 1.48

0.58 0.38 0.52 0.65 0.70 0.78 0.85 0.92 0.98 1.04 1.07 1.11 1.19 1.40

0.60 0.31 0.45 0.58 0.64 0.71 0.78 0.85 0.91 0.98 1.01 1.05 1.13 1.34

0.62 0.24 0.38 0.52 0.57 0.65 0.70 0.78 0.84 0.90 0.93 0.97 1.06 1.26 0.64 0.18 0.32 0.45 0.50 0.58 0.63 0.72 0.77 0.83 0.87 0.90 0.99 1.20

0.66 0.12 0.26 0.39 0.44 0.52 0.57 0.65 0.71 .077 0.81 0.85 0.93 1.14

0.68 0.06 0.20 0.33 0.38 0.46 0.51 0.59 0.65 0.71 0.75 0.77 0.87 1.08

0.70 0.14 0.27 0.32 0.40 0.45 0.53 0.59 0.66 0.69 0.73 0.81 1.02

0.72 0.08 0.21 0.27 0.34 0.40 0.48 0.54 0.60 0.63 0.67 0.76 0.96

0.74 0.03 0.16 0.21 0.29 0.35 0.42 0.48 0.55 0.58 0.62 0.70 0.90

0.76 0.10 0.16 0.24 0.29 0.37 0.43 0.49 0.52 0.56 0.65 0.85

0.78 0.05 0.10 0.18 0.24 0.31 0.38 0.44 0.47 0.51 0.59 0.80

0.80 0.05 0.13 0.18 0.26 0.32 0.39 0.42 0.46 0.54 0.75 0.82 0.08 0.13 0.21 0.27 0.33 0.37 0.40 0.49 0.69

0.84 0.03 0.09 0.16 0.22 0.28 0.32 0.35 0.44 0.64

0.86 0.03 0.11 0.17 0.23 0.26 0.30 0.39 0.59

0.88 0.06 0.11 0.18 0.21 0.25 0.33 0.54

0.90 0.06 0.12 0.15 0.19 0.27 0.48

0.92 0.06 0.09 0.13 0.22 0.42

0.94 0.03 0.07 0.16 0.36

0.96 0.09 0.28

0.98 0.21


1-43

สาหรบตารางท 1.7 แสดงคณลกษณะขอดและขอเสยในการตดตงคาปาซเตอรแตละแบบ

ตารางท 1.7 แสดงคณลกษณะขอดและขอเสยในการตดตงคาปาซเตอรแตละแบบ การตดตง คณลกษณะ ขอด ขอเสย

ทโหลดแตละชด เปนการเลอกขนาดคาปาซเตอรตอเขากบโหลดแตละตว และจะสวตซพรอมกบเดนมอเตอร

- สามารถแกตวประกอบกาลงไฟฟาทจดโหลด

- ลดการสญเสยและแรงดนตกในสายวงจรยอย

- ประหยดการใชอปกรณสวตซขนาดใหญ

- ใชคาปาซเตอรตวเลกหลายตว แพงกวาตวใหญเพยงตวเดยว

- คาสมประสทธการใชประโยชนของคาปาซเตอรตา สาหรบมอเตอรทไมไดใชงานบอย ๆ

ทกลมของโหลด มอเตอรหลายตวตอเขากบ คาปาซเตอร และคาปาซเตอรจะถกใชงานสอดคลองกบขนาดโหลดทใช

- ลดราคาคาปาซเตอร - ลดการสญเสยและแรงดนตกทสายปอนหรอสายจาย

- โหลดทสายปอนหรอสายจายอาจไมแนนอน

แบบศนยกลาง โดยการสรางกาลงรแอกทฟทจดใดจดหนงจะตอคาปาซเตอรเขากบระบบเมอทางานและปลดออกเมองานสนสด

คาสมประสทธการใชประโยชนของคาปาซเตอรทดทสด - ใชระบบควบคมอตโนมต - ปรบปรงระดบแรงดนทวๆ ไปดขน

- ดแลรกษาไดงาย

- โหลดทสายเมนและสายปอนอาจไมแนนอน

แบบผสม โหลดขนาดใหญตดตงทโหลดแตละชด สวนโหลดอน ๆ จะตดตงเปนกลมหรอศนยกลาง

การตดตงทโหลดแตละชด 1. ขนาดคาปาซเตอรทใชกบมอเตอรเหนยวนา มอเตอรทใชโดยทวไปเปนแบบเหนยวนา และมอเตอร

ประเภทนตองการกาลงไฟฟาจรง เพอใหงานทางกลออกมา ในขณะเดยวกนกตองการกาลงไฟฟารแอกทฟเพอไปสรางสนามแมเหลกใหกบขดลวด กาลงไฟฟารแอกทฟนไมขนอยกบโหลดมอเตอร อตราสวนของกาลงไฟฟาจรงตอกาลงไฟฟาปรากฏเพมมากขนตามโหลดทเพมและตวประกอบกาลงไฟฟากเพมขน ดงรปท 1.30


1-44

รปท 1.30 อตราสวนของกาลงไฟฟาจรงตอกาลงไฟฟาปรากฏเพมมากขนตามโหลดทเพม และตวประกอบกาลงไฟฟากเพมขน

เมอเพมแรงดนไฟฟาใหกบมอเตอรกระแสทสรางสนามแมเหลกกจะเพมขน ทาใหตวประกอบกาลงไฟฟามคาลดลง มอเตอรขนาดเดยวกนทางานทความเรวตาตองการกระแสสรางสนามแมเหลกมากกวามอเตอรความเรวสง ดงนนมอเตอรทมความเรวตาจะมตวประกอบกาลงไฟฟาตากวาความเรวสง สาหรบในตารางท 1.8 แสดงขนาดคาปาซเตอรสาหรบมอเตอรเหนยวนา สวนรปท 1.31 แสดงการปรบปรงตวประกอบกาลงไฟฟาโดยตอคาปาซเตอรทโหลดแตละชด

เพาเวอรแฟกเตอร ความตองการกาลงไฟฟารแอกทฟของโหลดเปน รอยละ

1.0 0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4 0.3

0.2

0

0.1

20 10 30

100

90 80

70

60

50 40

90 80 70 60 100 50 40

30

20

10

0

โหลด (kW) อตรากาลงพกดเปนรอยละ


1-45

รปท 1.31 การปรบปรงตวประกอบกาลงไฟฟาทโหลดแตละชด

รปท 1.32 การปรบปรงตวประกอบกาลงไฟฟาทโหลดแตละชด (ตอ)

เรมเดนดวย หมอแปลงออโต

ตวนาวงจรยอย

เครองปลดวงจร จดตอคาปาซเตอร

คาปาซเตอร

ความตานทานคายประจ

มอเตอร

หมอแปลง 4,160 ถง 460 V 500 kVA

ตดตอนอตโนมต

เครองวดไฟฟา

มอเตอร 50 แรงมา 4 ตว 1460 รอบ / นาท แรงบดหมนปกต แรงบดหมนปกต

735 รอบ / นาท 150 แรงมา

เครองกาเนดไฟฟา ชดมอเตอร

หมอแปลง

90 kVA

31.9 kVA

100 แรงมา มอเตอรปม มอเตอรขนาดเลก

แรงบดหมนสง 730 รอบ / นาท

13.4 kVA

13.4 kVA

13.4 kVA

13.4 kVA

43.6 kVA

M

M

M

M

M

M M M

40 แรงมา


1-46

ตารางท 1.8 ขนาดคาปาซเตอรสาหรบมอเตอรเหนยวนา

3 เฟส กรงกระรอก เรมเดนโดยรบแรงดนเตมท

3 เฟส กรงกระรอก เรมเดนระบบ Y-Δหรอผานหมอแปลงออโต

3 เฟส โรเตอรพนขดลวด

H.P. r.p.m. Cap. kVAr H.P. r.p.m. Cap. kVAr H.P. r.p.m. Cap. kVAr 1.0 2900 0.63 1.0 2900 0.56 5.0 1400 2.48

1420 0.63 1420 0.56 920 2.96 940 0.73 940 0.65 700 3.59 700 0.81 700 0.73 6.0 1400 2.7

1.5 2900 0.84 1.5 2900 0.75 920 3.28 1430 0.90 1430 0.81 700 4.42 940 1.0 940 0.90 7.5 1400 3.4 710 1.15 710 1.03 935 4.0

2.0 2900 1.08 2.0 2900 0.97 700 4.6 1430 1.08 1430 0.97 10 1420 4.4 940 1.26 940 1.13 930 4.9 710 1.52 710 1.37 710 5.6

2.5 2900 1.35 2.5 2900 1.21 12.5 1420 4.7 1430 1.25 1430 1.12 930 6.2 940 1.65 940 1.48 710 6.6 710 1.83 710 1.65 560 7.8

3.0 2900 1.51 3.0 2900 1.36 15 1420 5.7 1430 1.5 1430 1.35 930 6.2


1-47

ตารางท 1.8 ขนาดคาปาซเตอรสาหรบมอเตอรเหนยวนา (ตอ)

3 เฟส กรงกระรอก เรมเดนโดยรบแรงดนเตมท

3 เฟส กรงกระรอก เรมเดนระบบ Y-Δหรอผานหมอแปลงออโต

3 เฟส โรเตอรพนขดลวด

H.P. r.p.m. Cap. kVAr H.P. r.p.m. Cap. kVAr H.P. r.p.m. Cap. kVAr 940 1.97 940 1.77 710 7.8 710 2.18 710 1.96 560 8.8

4.0 2900 1.58 4.0 2900 1.42 20 1420 6.4 1430 1.72 1430 1.55 940 7.7 940 1.92 940 1.73 710 9.5 720 2.66 720 2.4 565 11.6

5.0 2900 1.85 5.0 2900 1.66 470 12.6 1430 2.15 1430 1.93 25 1430 7.0 940 2.41 940 2.17 940 9.6 720 3.33 720 3.0 710 12.2

6.0 2920 2.05 6.0 2920 1.84 565 14.2 1430 2.48 1430 2.23 470 15.3 940 2.93 940 2.64 30 1430 8.7 725 3.9 725 3.5 950 11.0

7.5 2920 2.57 7.5 2920 2.91 710 12.0 1430 3.1 1430 2.78 570 15.8 940 3.66 940 3.3 475 18.6 715 4.58 715 4.12 35 1440 10.3

10 2920 3.5 10 2920 3.1 955 12.8 1440 3.8 1440 3.4 710 14.0 940 4.4 940 3.9 570 17.7 720 5.9 720 5.3 475 18.4 570 6.4 570 5.7 40 1440 11.6

12.5 1440 4.5 12.5 1440 4.0 960 14.4 950 5.0 950 4.5 715 15.0 720 6.1 720 5.5 570 19.6 570 7.5 570 6.7 475 20.5

15 1440 4.9 15 1440 4.4 365 24.9 950 6.0 950 5.4 45 1440 13.1 725 7.3 725 6.5 960 15.0 570 9.1 570 8.2 715 16.7

20 1460 6.2 20 1460 5.5 575 21.5 960 7.3 960 6.5 475 23.0 730 8.7 730 7.8 360 26.5


1-48

ตารางท 1.8 ขนาดคาปาซเตอรสาหรบมอเตอรเหนยวนา (ตอ) 3 เฟส กรงกระรอก เรมเดนโดยรบ

แรงดนเตมท 3 เฟส กรงกระรอก เรมเดนระบบ Y-Δ

หรอผานหมอแปลงออโต 3 เฟส โรเตอรพนขดลวด

H.P. r.p.m. Cap. kVAr H.P. r.p.m. Cap. kVAr H.P. r.p.m. Cap. kVAr 575 11.5 575 10.3 50 1450 13.8 470 12.6 470 11.3 960 16.7

25 1460 7.3 25 1460 6.5 715 18.4 960 8.4 960 7.5 575 24.0 735 10.7 735 9.6 480 24.3 575 14.2 575 12.8 360 28.5 470 15.3 470 13.7 60 1460 16.5

30 1460 8.0 30 1460 7.2 965 18.6 960 10.1 960 9.1 720 20.0 735 12.8 735 11.5 580 24.7 575 15.8 575 14.2 485 27.2 475 18.6 475 16.7 365 31.1

35 1460 9.3 35 1460 8.3 75 965 23.1 960 11.8 960 10.3 720 24.7 710 14.0 710 12.6 580 29.3 570 17.6 570 15.8 485 32.2 475 18.3 475 16.5 365 36.4

40 1460 10.7 40 1460 9.6 100 730 31.9 960 13.3 960 12.0 575 38.5 715 15.0 715 13.5 485 41.6 570 19.6 570 17.6 365 47.1 475 20.5 475 18.4 150 735 43.6 365 24.8 365 22.3 585 48.5

45 1460 12.0 45 1460 10.8 490 55.0 960 15.0 960 13.5 200 735 58.3 715 16.7 715 15.0 585 62.5 575 21.5 575 19.3 475 22.9 475 20.6 360 26.4 360 23.7

50 1460 13.4 50 1460 12.0 960 16.6 960 14.9 715 18.3 715 16.5 575 23.9 575 21.5 480 24.1 480 21.7 360 28.3 360 25.4


1-49

ขอควรระวงในการใชคาปาซเตอรกบมอเตอรเหนยวนา ก. คาปาซเตอรขนาดใหญทตอขนานกบมอเตอรอาจทาใหเกดเอกไซเตชนสรางแรงดนไดเอง เมอหยดเดน

มอเตอรโดยทคาปาซเตอรยงตอครอมมอเตอรอยดงกราฟ รปท 1.33 จากกราฟ ทจด A สนามแมเหลกของมอเตอรทจด A เปนจดทมอเตอรทางาน ขณะไมมโหลดท

แรงดนไฟฟา Vn ขณะทกระแสมคา Io เมอใชคาปาซเตอรตอครอมกระแสจะผานคาปาซเตอร Ic เมอหยดเดนมอเตอรทาใหแรงดนไฟฟาไปอยท A1 เมอแรงดนไฟฟาเพมขนลวดทองแดงและแกนเหลกในมอเตอรจะดงพลงงานทาใหเกดการเบรกมอเตอรทโรเตอร กรณมความเฉอยของมอเตอรและประกอบกบแรงงดนไฟฟาเกดเพมขนในระยะสน ๆ ในทางปฏบตปญหาดงกลาวสามารถแกไขโดยใหขนาดกระแสของคาปาซเตอรเทากบหรอนอยกวากระแสสรางสนามแมเหลกของมอเตอร คาดงกลาวโดยทวไปใชประมาณ 90 เปอรเซนตของกระแสมอเตอรขณะไมมโหลด

รปท 1.33 การเกดเอกไซเตชน

กรณเฟสเดยว kVAr = 1000

Vx Ix 9.0 n0

กรณสามเฟส kVAr = 1000

3x Vx Ix 9.0 n0

กาหนดให Io คอ กระแสขณะมอเตอรไมมโหลด Vn คอ แรงดนปกต ตวอยางท 1.8 มอเตอรขนาด 20 HP 380 V 3 เฟส กระแสโหลดเตมท 33 A กระแสไมมโหลด 10 A จงหาขนาดคาปาซเตอรทไมเกดเอกไซเตชนจนมอเตอรเสยหาย วธทา ในสมการกรณสามเฟส kVAr =

10003 380 10x 9.0 xx

= 5.9 kVAr ตอบ

มอเตอร


A 1 A

Io Ic

Vn


1-50

ข. กรณตอคาปาซเตอรกบมอเตอรเรมเดนดวยสตาร- เดลตา แรงดนเกนจะเกดขนมคาสงมากกรณทปลอย

ใหคาปาซเตอรตอครอมขดลวดแบบ Y เมอเอาแหลงจายออกจะทาใหแรงดนไฟฟาไปอยท A2 จะทาใหเกดแรงดนเกน 2 ถง 3 เทาของแหลงจายดงรปท 1.34 วธการแกไขคอขณะตาแหนงหยดเดนมอเตอรขดลวดทงสามของมอเตอรควรแยกอสระออกจากกน และคาปาซเตอรควรตออยทางดานไฟเขาของคอนแทคเตอรดงรปท 1.35

รปท 1.34 การเกดเอกไซเตชนกรณมอเตอรเรมเดนดวยระบบสตาร-เดลตา

ค. ไมปรบปรงตวประกอบกาลงไฟฟากบมอเตอรทตองการหมนกลบทศทาง ง. ไมปรบปรงตวประกอบกาลงไฟฟากบรอกปนจนไฟฟาและมอเตอรลฟต จ. ตองไมเดนมอเตอรใหมอกครงขณะทมอเตอรยงไมหยดหมน

C1 – C4 คอ คอยลแมเหลกไฟฟา R คอ ความตานทานคลายประจ

C คอ คาปาซเตอร OL คอ รเลยโหลดเกน รปท 1.35 คาปาซเตอรควรตออยทางดานไฟเขาของคอนแทคเตอร

3 ∅ 380 V

ดานไฟเขา

C 1 C2 C 3 C 4

OL

M 3 ∅

ดานโหลด

R R

C C

C

X Z

V W

U

Y

A2

A1 A

มอเตอร

มอเตอร


Vn

In IC


1-51

ตาแหนงการตดตงคาปาซเตอร การตดตงคาปาซเตอรกบมอเตอรทาไดหลายวธดงรปท 1.36 (ก) คาปาซเตอรตอหลงรเลยโหลดเกนของมอเตอร (ข) คาปาซเตอรตอหนารเลยโหลดเกนของมอเตอร (ค) คาปาซเตอรตอเขากบระบบอยางถาวร

รปท 1.36 การตดตงคาปาซเตอรกบมอเตอร

รปท 1.36 (ก) เปนการตอคาปาซเตอรหลงรเลยโหลดเกนของมอเตอร ดงนนกระแสไหลผานรเลยโหลดเกนจะลดลง ทาใหใชหรอปรบรเลยโหลดเกนใหตาลง

รปท 1.36 (ข) คาปาซเตอรตอหนารเลยโหลดเกนของมอเตอร กระแสทไหลผานรเลยโหลดเกนจะไมลดลง วธนจงเหมาะสาหรบใชตดตงคาปาซเตอรเขากบระบบทมอยเดมแลว

รปท 1.36 (ค) เปนการตอคาปาซเตอรตอเขากบระบบอยางถาวร การตดตงแบบนตองมสวตซฟวสหรอตดตอนอตโนมตสาหรบคาปาซเตอร 2. ขนาดคาปาซเตอรสาหรบหมอแปลงดงรปท 1.37 โหลดของหมอแปลงจะเปลยนแปลงตามเวลาและความตองการของผใช ขณะเดยวกนเมอไมไดใชโหลดแตหมอแปลงกยงตองสรางสนามแมเหลกทเปนกาลงไฟฟารแอกทฟ ดงนนการตดตงคาปาซเตอรเพอลดกาลงรแอกทฟในชวงไมมโหลด โดยตอตรงเขาทางทตยภมของหมอแปลงอยางถาวร ในขณะเดยวกนกเปนการลดขนาดคาปาซเตอรทใชปรบปรงตวประกอบกาลงไฟฟาของระบบอกดวย ซงการตดตงคาปาซเตอรจะเปนแบบผสม กลาวคอโหลดใหญๆ แตละโหลดจะตดตงคาปาซเตอรทโหลดแตละชด สวนโหลดอนๆ จะตดตงแบบกลมหรอแบบศนยกลาง สวนคาปาซเตอรทตดตงทหมอแปลงเปนเพยงแกตวประกอบกาลงไฟฟาของหมอแปลงเทานน ขนาดของคาปาซเตอร 3-10 เปอรเซนตของขนาดหมอแปลงหรอสามารถเลอกขนาดคาปาซเตอรไดในตารางท 1.9

สตารทเตอร



(ก) คาปาซเตอรตอหลงรเลยโหลดเกนของมอเตอร

(ข) คาปาซเตอรตอหนารเลยโหลดเกนของมอเตอร

(ค) คาปาซเตอรตอเขากบระบบอยางถาวร

M M M


1-52

รปท 1.37 คาปาซเตอรสาหรบหมอแปลง

อยางไรกตามการเลอกขนาดคาปาซเตอรตองแนใจวาหางจากความถเรโซแนนซระหวางความเหนยวนาของหมอแปลงและคาปาซเตอรทความถฮารโมนก 3, 5, 7 ทเกดขน และความถเรโซแนนซสามารถคานวณไดจากสมการ

fr = fo x kVAr

)sc(kVA

กาหนดให fr คอ ความถเรโซแนนซ fo คอ ความถปกต kVA (sc)คอ กาลงไฟฟาเสมอนลดวงจรหมอแปลง kVAr คอ กาลงไฟฟาคาปาซเตอร

ตารางท 1.9 ขนาดคาปาซเตอรสาหรบตอโดยตรงทหมอแปลงเมอไมมโหลด

ขนาดหมอ ขนาดพาคาปาซเตอร kVAr ขนาดหมอ ขนาดคาปาซเตอร kVAr

แปลง kVA 15/20 kV 25/30 kV แปลง kVA 15/20 kV 25/30 kV 10 20 25 50 75

100 160 200 250

1.5 2.5 3 5 6 8

12.5 14 18

1.7 3 4 6 7

10 15 18 22

315 400 500 630

1000 1250 1600 2000 5000

20 22 25 32 50 55 60 85

170

24 28 30 40 55 60 70 90

200

3. ขนาดคาปาซเตอรสาหรบเครองเชอมอารก ขนาดคาปาซเตอรสาหรบเครองเชอมอารก กระแสสลบ

สามารถเลอกไดในตารางท 1.10

12 kV

1,000 kVA

C

50 kVAr


1-53

ตารางท 1.10 ขนาดคาปาซเตอรทแนะนาสาหรบเครองเชอมอารกกระแสสลบ

เครองเชอมเฟสเดยว kVA ขนาดคาปาซเตอร kVAr เครองเชอม 3 เฟส kVA ขนาดคาปาซเตอร kVAr 9 12 18 24 30 36

4 6 6

12 15 18

95 190 285 380

- -

16.5 30 45 60 - -

4. ขนาดคาปาซเตอรสาหรบหลอดบรรจกาซ บลลาสตสาหรบหลอดบรรจกาซมตวประกอบกาลง

ไฟฟาตามากขนาดคาปาซเตอรแสดงไวทตารางท 1.11

ตารางท 1.11 ขนาดคาปาซเตอรสาหรบหลอดฟลออเรสเซนต 220 V หลอด จานวน

หลอด ขนาดบลลาสต

(W) เพาเวอรแฟกเตอร

แรงดนปกต (V)

กระแสเรมตด

กระแสใชงาน

ตอคาปาซเตอร

ขนาน (μF)

“TL” 20 W “TL” 20 W “TL” 40 W “TL” 65 W

1 2 1 1

20 40 40 65

0.35 0.50 0.50 0.50

220 220 220 220

0.42 0.58 0.60 0.95

0.37 0.42 0.43 0.67

4.7 4.2 4.2 6.5

การหาขนาดคาปาซเตอรเพอแกตวประกอบกาลงไฟฟาทงระบบ ในการหาขนาดคาปาซเตอรเพอปรบปรง

ตวประกอบกาลงไฟฟาทงระบบสามารถหาไดโดยการประมาณเทานน เนองจากการใชโหลดแตละเวลาไมแนนอน ดงนน คาปาซเตอรทใชควรเปนชนดปรบคาตวประกอบกาลงไฟฟาไดคอเปนแบบอตโนมต สวนขนาดคาปาซเตอรหาไดโดยประมาณการไดจากใบเสรจคาไฟฟาทบอกหนวยเปนกโลวตตชวโมง และความตองการกาลงไฟฟารแอกทฟ เพอใหไดตวเลขทแนนอนควรเอาคาในใบเสรจมาคดหลาย ๆ เดอนและหลาย ๆ ฤดกาล สาหรบตวประกอบกาลงไฟฟากอนปรบปรงสามารถหาไดจากสตร

cos 1Φ (กอนปรบปรง) =

1hrkWhrkVAr

12+⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛

−−

ตวอยางท 1.9 จากใบเสรจคาไฟฟารวม 3 เดอน ไดคากาลงไฟฟาจรง 311,850 kW-hr และคากาลงไฟฟารแอกทฟ (เมอคดจานวนชวโมงทางานแลวมคา) 415,799 kVAr-hr โรงงานแหงนทางานวนละ 7 ชวโมง ใหปรบปรงตวประกอบกาลงไฟฟาเปน 0.95


1-54

วธทา cos 1Φ (กอนปรบปรง) =

1850,311799,415

12

+⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

= 6666.1

1 = 0.6

ชวโมงการทางาน = 7 x 30 x 3 = 630 hr กาลงไฟฟาจรงเฉลย =

630850,311 = 495 kW

ในตารางท 1.6 เมอตวประกอบกาลงไฟฟากอนปรบปรง cos 1Φ เทากบ 0.6 และปรบปรงใหม cos 2Φ

เทากบ 0.95 แฟคเตอรเทากบ 1.01 ขนาดคาปาซเตอรทใช = 1.01 x 495 = 500 kVAr ตอบ

การตดตงแบบศนยกลาง ดวยระบบควบคมตวประกอบกาลงไฟฟาอตโนมต การปรบปรงตวประกอบกาลงไฟฟาของระบบโดยการใชคาปาซเตอรแบบตอคงทเหมาะสาหรบตดตง คาปาซเตอรทโหลดแตละชด แตถาตดตงคาปาซเตอรแบบกลมหรอแบบศนยกลาง ถาโหลดมการเปลยนแปลงทาใหกาลงไฟฟารแอกทฟไมคงท ทาใหตวประกอบกาลงไฟฟามการเปลยนแปลงตลอดเวลา ดงนนวธการควบคมหรอปรบปรงตวประกอบกาลงไฟฟาใหมคาสงและคงทตามตองการ ขนาดคาปาซเตอรทใชในระบบกควรเปลยนแปลงตามขนาดของโหลดโดยการตอคาปาซเตอรเขาหรอปลดออกเปนชด ๆ แตละชดถกควบคมดวยคอนแทคเตอรหรออาจใชไทรสเตอร

1. การควบคมคาปาซเตอรดวยคอนแทคเตอร ดงรปท 1.38 ถง 1.40

รปท 1.38 คาปาซเตอร ขนาด 4 x 10 kVAr 400 V ควบคมดวยระบบอตโนมตตดตงกบผนง


1-55

รปท 1.39 การควบคมคาปาซเตอรดวยคอนแทคเตอร

ระหวางแรงดนและกระแสระหวางแรงดนและกระแส

รปท 1.40 การทางานของคาปาซเตอรดวยคอนแทคเตอรอตโนมต

a , b , c , d , e , f คอ คอนแทคเตอร

F1 , F2 , F3 , F4 , F5 , F6 คอ คาปาซเตอรแตละชด U คอ ตอไปยงโหลด R คอ เครองรกษาระดบคา ตวประกอบกาลงไฟฟา

F

R

F6 F5 F4 F3 F2 F1

f e d F b a

U

S T

k l cos Φ

ตวเปรยบเทยบมมตางเฟส

c/k

แรงดนจดศนย

ชดท 1

อปกรณควบคม

นาหนา ลาหลง

ระหวางแรงดนและกระแส

คอนแทคเตอร

A C D E F G B


1-56

2. การควบคมคาปาซเตอรดวยไทรสเตอร การควบคมดวยวธนมผลดหลายประการ เชน การตอคาปาซ

เตอรไมเกดทรานเซยนต โดยตอเขาระบบในชวงทสญญาณกระแสอยตรงหรอใกลศนย การใชไทรสเตอรชวยทาใหตอเขาระบบรวดเรวตามการเปลยนแปลงของตวประกอบกาลงไฟฟาอปกรณไทรสเตอรไมมสวนหนงสวนใดเคลอนทจงลดการสกหรอและกาลงไฟฟารแอกทฟแตละเฟสทไมเทากนสามารถตอคาปาซเตอรเฟสหนงเฟสใดเปนชด ๆ ไดดงรปท 1.41

1. หมอแปลง 4. ภาคขยาย 7. ไทรสเตอร 2. โหลด 5. วงจรตรวจจบระดบ 8. คาปาซเตอร 3. เครองกาเนดฮอลล 6. กลมควบคม 9. อนดกแตนซ

รปท 1.41 การควบคมคาปาซเตอรดวยไทรสเตอร

สาหรบการปลดคาปาซเตอรออกจากระบบทาไดโดยการใสพลสเขาไปทไทรสเตอรเพอหยดการนากระแสของไทรสเตอรขณะทกระแสใกลศนยทาใหคาปาซเตอรทถกสวตซออกจะประจดวยแรงดนไฟฟาขนาดสงสดและพรอมทจะตอเขากบระบบครงตอไปได ชวงเวลาทใชตงแตเรมมคาสงใหตอเขาระบบหรอตดออกจากระบบจนกระทงเรมมการทางานจะใชเวลาประมาณ 0-20 ms 3. จานวนชดของคาปาซเตอร การตอคาปาซเตอรเปนชดๆ เขากบระบบเพอแกปญหาตวประกอบกาลงไฟฟาใหมคาคงทมากทสดนน ตองพจารณาถงแรงดนไฟฟาทจะเปลยนแปลงทกครงทมการตอคาปาซเตอรเขาไปหรอออกจากระบบ การทแรงดนไฟฟาเปลยนแปลงมผลตอระดบความสวางทอาจรบกวนสายตา ในการวจยปรากฏวาแรงดนทเปลยนแปลงสงสด 0.3 เปอรเซนต จะไมมผลตอสายตา ดงนนขนาดคาปาซเตอรแตละชดสามารถหาไดจากสมการ

R S T 1

9 8

7b

7a

3b 3a

2

4 5 6

S

1 หมอแปลง

6 กลมควบคม 2 โหลด 5 วงจรตรวจจบระดบ

4 ภาคขยาย

9 อนดกแตนซ

8 คาปาซเตอร

7 ไทรสเตอร

3 เครองกาเนดฮอลล


1-57

Δ kVAr = zk%

kVA x003.0

% zk คอ เปอรเซนตอมพแดนซหมอแปลง ตวอยางท 1.10 หมอแปลง 100 kVA 6 เปอรเซนตอมพแดนซ จงหาขนาดคาปาซเตอรแตละชด วธทา Δ kVAr = 0 .0 0 3 1 0 0

0 .0 6x

= 50 kVAr จากตวอยางท 1.9 ขนาดคาปาซเตอร เทากบ 500 kVAr จานวนชด =

50500 = 10 ชด ตอบ

4. ความไว การตอคาปาซเตอรเขากบระบบไฟฟา ตวประกอบกาลงไฟฟาในระบบ ไฟฟามการ

เปลยนแปลงตลอดเวลา ถาความไวของระบบสงมากจะทาใหการตอเขาและตดออกของ คาปาซเตอรในระบบเปนอยตลอดเวลา ดงนนจาเปนตองหนวงกระแสคาปาซเตอรทเปลยนแปลงอยางนอย

32 ของกระแสคาปาซเตอร

แตละชดสาหรบปมทใชปรบคอ c/k

kc =

Ek310kVArx

x32 3

= 360 Ek

kVAr

กาหนดให E คอ แรงดนไฟฟา k คอ ทรานสฟอเมอรเรโซ ตวอยางท 1.11 จากตวอยางท 1.10 คาปาซเตอรแตละชด 50 kVAr. ทแรงดน 400 V 3 เฟส ถาใชหมอแปลง กระแส (CT) ขนาด 1500/5 A จงหาขนาดการปรบความไว วธทา ในสมการจะได

kc = 360 50

15004005

x

x

= 1500400

550360x

xx

= 0.15 ตอบ


1-58

รปท 1.42 การปรบขนาดความไวตอคาปาซเตอร

สาหรบขนาดการปรบคาอน ๆ แสดงไวในตารางท 1.12

ตารางท 1.12 แสดงคา c/k สาหรบคาปาซเตอรแตละชด ทแรงดน 230 V และ 400 V KVAr 230V 6.6 10 13.3 20 26 30 40

kVAr 400 V 10 20 30 40 50 60

C T K 50/5 10 1 0.90

100/5 20 0.52 0.45 0.78 0.90 1 150/5 30 0.34 0.30 0.52 0.60 0.69 0.90 1 200/5 40 0.26 0.23 0.39 0.45 0.52 0.68 0.78 0.90 1 300/5 60 0.17 0.15 0.26 0.30 0.35 0.45 0.52 0.60 0.68 0.75 0.78 0.9 1 400/5 80 0.13 0.11 0.20 0.23 0.26 0.34 0.39 0.45 0.51 0.56 0.59 0.68 0.78 500/5 100 0.10 0.16 0.18 0.21 0.27 0.31 0.36 0.41 0.45 0.47 0.54 0.63 600/5 120 0.13 0.15 0.17 0.13 0.26 0.30 0.34 0.38 0.39 0.45 0.52 800/5 160 0.10 0.11 0.13 0.17 0.20 0.23 0.25 0.28 0.29 0.34 0.39 1000/5 200 0.10 0.14 0.16 0.18 0.20 0.23 0.25 0.27 0.31 1500/5 300 0.10 0.12 0.14 0.15 0.16 0.18 0.21 2000/5 400 0.10 0.11 0.12 0.14 0.16 3000/5 600 0.10

1.0

0.7

0.5 0.3

0.2

0.07 0.1

cap. ind


1-59

5. ความตานทานคายประจ ว.ส.ท. 408 การตดตงคาปาซเตอรในวงจรไฟฟาจาเปนตองจดใหมการคายประจของคาปาซเตอรเมอถกปลดออกจากวงจรไฟฟา ดงรปท 1.43

รปท 1.43 ความตานทานคายประจของคาปาซเตอร

ระบบแรงดนไมเกน 600 V การคายประจตองลดลงเหลอ 50 V ในเวลา 1 นาท (60 วนาท) ระบบแรงดนไมเกน 600 V การคายประจตองลดลงเหลอ 50 V ในเวลา 5 นาท (300 วนาท) สาหรบขนาดความตานทานคายประจหาไดจากสมการ Eo = Em e-t/RC ตามมาตรฐาน IEC No.70 คาปาซเตอรสามารถรบแรงดนไมเกน 1.1 เทาของแรงดนปกตเมอแรงดนไมเกน 600 V 50 = 1.1 x 2 x E e-60/RC

ตวอยางท 1.12 จากตวอยางท 1.10 คาปาซเตอรแตละชด 50 kVAr 415 V 3 เฟส 50 Hz จงหาขนาดความตานทานคายประจ วธทา 50 = 1.1 x 2 x 415 x e-60/RC

log 50 = log 645.6 - RC60 log e

log 50 = log 645.6 - RC60 log 2.718

1.699 = 2.8097 - RC60

(0.43429)

RC = 23.46 Ω

QC = XCE3 2

= 3 x 2π fCE2

C = 2fE2x3Qcπ

= 415x415x50x14.3x2x3

50000

= 3.0819 x 10-4 F = 3.0819 x 10-4 x 106

C

R R

R

C C

ความตานทานคายประจ



1-60

= 308 Fμ RC = 23.46Ω เมอ C = 3.0819 x 10-4 R =

4100819.346.23

−x

= 76 kΩ

P = R

E 2

ขนาดวตตตาม IEC P = ( )

RE x1.1 2

= ( )76000

4151.1 2x

= 2.74 W ตอบ ขนาดตวนาและอปกรณปองกนกระแสเกนคาปาซเตอร ขนาดตวนาและอปกรณปองกนกระแสเกนมขนาดไมตากวาตารางท 1.13

ตารางท 1.13 ขนาดตวนาและอปกรณปองกนกระแสเกนคาปาซเตอร อปกรณไฟฟา ตวคณพกด คากระแสสมมลตอ kVAr

กระแสคาปาซเตอร 240 V 400 V 415 V ตวนาไฟฟา 1.35 3.25 1.95 1.88 ตดตอนอตโนมต 1.35 3.25 1.95 1.88 คอนแทคเตอร 1.5 3.61 2.17 2.09 เครองปลดวงจร 1.35 3.25 1.95 1.88 เซฟตสวตซ (ฟวส) 1.65 3.98 2.38 2.30

ตวอยางท 1.13 จากตวอยางท 1.10 และ 1.11 ขนาดคาปาซเตอร 500 kVAr 10 ชด ชดละ 50 kVAr 3 เฟส 400 V จงหาขนาดสาย อปกรณตดตอนอตโนมต และคอนแทคเตอร ดงรปท 1.44 วธทา ขนาดตวนาไฟฟา คาปาซเตอรแตละชด 50 kVAr ขนาดตวนา = 1.95 x 50 = 97.5 A ในตารางเทยบขนาดสายไฟ เลอกใชสายขนาด 35 mm2 75 C คาปาซเตอรทงระบบ 500 kVAr ขนาดตวนา = 1.95 x 500 = 975 A ในตารางเทยบขนาดสายไฟ เลอกใชสายขนาด 240 mm2 จานวน 3 ชด (325 x 3 = 975 A)


1-61

รปท 1.44 ขนาดสายและตดตอนอตโนมตปองกนคาปาซเตอร อปกรณปองกนกระแสเกน คาปาซเตอรแตละชด 500 kVAr ขนาดฟวส = 2.38 x 50 = 119 A เลอกฟวสขนาด 125 A คาปาซเตอรทงระบบ 500 kVAr ขนาด CB = 1.95 x 500 = 975 A เลอกขนาด CB 1000 AT ขนาดแมกเนตกคอนแทคเตอร ขนาดคอนแทคเตอรแตละชด = 2.17 x 50 = 109 A ตอบ

เรโซแนนซและฮารโมนก ในกรณปญาของฮารโมนกไมคอยมผลตอคาปาซเตอร เนองมาจากคาปาซเตอรทผลตสามารถทนแรงดนไฟฟาทเกนและรบกาลงเกนอตราพกดไดบาง แตปญหาทเกดขนจากฮารโมนกและมผลเสยตอระบบอยางมากกตอเมอมเรโซแนนซเกดขน สาหรบแหลงกาเนดททาใหเกดฮารโมนกไดแก อปกรณทมการอมตวของแกนเหลกวงจรเรยงกระแส และเตาเผาแบบอารก และฮารโมนกทจะทาใหเกดเรโซแนนซขนคอฮารโมนกท 5 7 11 13 17 19 23 25 ... แหลงกาเนด ดงกลาวนจะไมทาใหเกดฮารโมนกคคอ 2 4 6 8 10 12 14 ... จงไมทาใหเกดเรโซแนนซ

สาหรบระบบทเกดปญหาเกยวกบเรโซแนนซและฮารโมนกควรตองปรกษาวศวกรหรอผเชยวชาญ เพอแกปญหาไดถกตอง เหมาะสมกบระบบและมความปลอดภยในการทางาน


1-62

ขอควรระวงในการใชคาปาซเตอร - อยาลมวาเมอตดตงคาปาซเตอรเขาไปทจดใดแลว แรงดนไฟฟาทจดนนจะมคาสงขนกวาเดม ดงนนการ

เลอกขนาดพกดแรงดนของคาปาซเตอรจะตองคานงถงเรองนดวย - จดทจะตดตงคาปาซเตอรควรจะมการระบายความรอนดพอสมควร เพราะความรอนยงสงจะทาใหอายใช

งานของคาปาซเตอรยงสนลง - การตดตงคาปาซเตอรเขากบมอเตอรโดยตรง ตองเลอกคาปาซเตอรใหมขนาดเหมาะสม และตอง

ดาเนนการตดตงใหถกวธ มฉะนนมอเตอรจะเสยหายได - ถาจะตดตงคาปาซเตอรแบงคควรใชแบบควบคมอตโนมต เพอปองกนอนตรายจากแรงดนเกนทจะ

เกดขนเนองจากการตอคาปาซเตอรเขาไปในระบบมากเกนไป - ควรมการตรวจสอบอปกรณจายไฟฟาใหกบคาปาซเตอรเชน คอนแทคเตอร สายไฟฟา วามการชารด

หรอไม ทพบมากสวนใหญฟวสจะขาดบางเฟส ทาใหการควบคมการปรบปรงตวประกอบกาลงไฟฟาไมถกตอง - อปกรณไฟฟาบางอยาง เชน วงจรเรยงกระแสและเตาเผาแบบอารกจะสรางฮารโมนกเขาไปในระบบ ดง

รปท 1.45 เมอตองการตดตงคาปาซเตอรกตองระวงปญหาทอาจจะเกดจากฮารโมนกเรโซแนนซจะทาใหคาปาซเตอรเสยหายทนท ในกรณนตองใหวศวกรผเชยวชาญชวยออกแบบชดคาปาซเตอรพรอมอปกรณปองกนขนเปนพเศษสาหรบระบบนน

รปท 1.45 การเกดฮารโมนกทงแรงดนและกระแสปะปนอยในรปคลนไซน

การตรวจสอบ เมอทาการวดคาเพาวเวอรแฟกเตอรแลวปรากฏวามคาตากวา 0.7 ตองมการตรวจสอบคาปาซเตอรทงทเปนการตรวจสอบเพอการบารงรกษาหรอวาตองการตรวจสอบเนองจากมปญหาในการใชงาน เราอาจมการตรวจสอบดงน การตรวจสอบสภาพทวไป เปนการตรวจสอบลกษณะภายนอกซงเปนสวนประกอบตางๆของคาปาซเตอรดงน ตวถง ถาปรากฏวามตวถงบามหรอแตกและมรอยไหมหรอมสเปลยนจากเดม แสดงวาคาปาซเตอรเกดความผดปกตขนภายใน ขวตอสาย ตรวจดขวตอสายซงเปนจดตอวาหลวมหรอสกปรกหรอไม การทขวหลวมหรอหนาสมผสสกปรกจะทาใหกระแสไหลผานไมสะดวก เกดความรอนสะสมอาจทาใหคาปาซเตอรชารดเนองจากความรอนสะสม ถาพบกรณดงกลาวควรทาสะอาด จดสมผสอาจใชคอมเปาดทาชวยใหจดสมผสสะอาดและนากระแสไฟฟาไดดขน และการขนจดตอตรงขวสายใหแนน โดยใชแรงบด (Torque) ตามขอแนะนาของบรษทผผลต


1-63

การตรวจสอบคาทางไฟฟา เปนการตรวจสอบคณสมบตทางไฟฟาของคาปาซเตอร ซงมการตรวจสอบดงน 1. การตรวจสอบคาความเปนฉนวน 2. การตรวจสอบคากระแสคาปาซเตอร 3. การตรวจสอบคาคาปาซแตนซ การตรวจสอบคาความเปนฉนวน วธการตรวจสอบจะตองทาโดยปลดคาปาซเตอรออกจากระบบ รอเวลาใหคาปาซเตอรคายประจประมาณ 5 นาท แลวทาการตรวจสอบโดยใช เมกกะโอมหทแรงดนขนาด 500 VDC แลวทาการทดสอบระหวางขวของคาปาซเตอรกบตวถงคาปาซเตอรแรงตาชนด SELF HEALING TYPE ควรมคาความเปนฉนวนไมตากวา 1 เมกกะโอหม การตรวจสอบคากระแสคาปาซเตอร วธการตรวจสอบชนดนทาโดยวดคากระแสคาปาซเตอรขณะใชงาน โดยแอมปมเตอร ชนดแคลมปมเตอรนาไปคลองกบสายเฟสของคาปาซเตอร คาทอานไดจะเปนกระแสเฟสของคาปาซเตอร โดยสามารถคานวณกระแสของคาปาซเตอรปกตได เชน ถาเปนคาปาซเตอรแบบ 3 เฟส แรงดน 400 V จะคานวณกระแสไดจากสตร (โดยประมาณ)

.

3 400VArI A=ด

หรอถาเปนคาปาซเตอรแบบ 1 เฟส แรงดน 220 V จะใชสตร

220VArI =

คาแรงดนเปนคาแรงดนจรงของระบบขณะวด สวนคา VAr อานไดจากเนมเพลท คากระแสทอานไดจะมคาอยในชวงระหวาง -5% ถง10% ของคาทคานวณไดเปนคาปาซเตอรใหมทยงไมเคยใชงาน ถาคาทอานไดมคาตาแสดงวาคาปาซเตอรมการเสอมสภาพมากจนคา PF ของระบบตากวาทตองการจงควรเปลยนใหม ถาทคาอานไดมคาสงกวาคาทคานวณแสดงวาเกดโอเวอรโหลดทสามารถทาใหคาคาปาซเตอรเสอมเรวกวาปกตได ควรหาสาเหตใหพบแลวทาการแกไข ตวอยางของสาเหตทเกดการโอเวอรโหลดคอ มปญหาฮารมอนกหรอแรงดนระบบสงเกนพกดของคาปาซเตอร หมายเหต เนองจากการตรวจสอบกระแสจะตองทาการวดคาขณะคาปาซเตอรใชงานอย ซงตองระมดระวงอนตรายจากไฟฟาดดโดยสวมถงมอปองกนไฟทกครง และวธการแคลมปมเตอรนหามใชกบแรงดนเกนกวา 600 V เนองจากเครองมอโดยสวนใหญจะทนแรงดนไดไมสงนก เพอเปนความปลอดภยในการวด การตรวจสอบคาคาปาซแตนซ วธการวดคาคาปาซเตอรแรงตาจะตองทาการวดขณะคาปาซเตอรไมจายไฟและตองดสชาสตคาปาซเตอรไมใหมประจคางเหลออยในคาปาซเตอร โดยอาจวดแรงดนทคางอยในคาปาซเตอรซงเปนแรงดนไฟตรง ถามแรงดนคางอยควรดสชารจแรงดนทงโดยใชกราวด สาหรบเครองมอทใชมกเปนมเตอรทอานคาคาปาซแตนซได การวดจะตองปลดคาปาซเตอรไมใหตอรวมกบวงจรอน ในกรณทมการใชคาปาซเตอรแบบ 3 เฟส จะตองวดคาในลกษณะเฟสตอเฟส (Phase to Phase or line to line ) เชน

CRS, CST, CTR


1-64

รวมคาทง 3 คา คาทอานไดจะมคาใกลเคยงกนและมคาอยระหวาง -5% ถง10% ของคาพกดตามตาราง ตวอยาง เมอผานการใชงาน คาคาปาซแตนซนจะมคาลดลงเรอยๆ ถาทอานไดมคาตามากจนคา PF ของระบบตากวาทตองการ จงควรเปลยน

ตารางท 1.14 คามาตรฐานกระแส , แรงดนและ คาคาปาซแตนซ ขนาด kVAr คากระแส Amp คาแรงดน Volt คาคาปาซแตนซ Microfarad

15 20.9 400 149.2

20 27.8 400 198.9

30 41.7 400 298.8

50 69.6 400 497.3

75 104.3 400 746.0 หมายเหต : คาคาปาซแตนซ ทคานวณจากคาปาซเตอรแบบแรงตาทตอวงจรแบบเดลตา

ในทางปฏบตการจะดวาคาปาซเตอรเสอมมากเพยงใด ควรพจาราณาถงคากระแสและคาคาปาซแตนซ

รวมกน เพอใหแนใจวาไมเกดความผดพลาดในการวด อตราเสอมของคาปาซเตอรขนอยกบสภาพการใชงาน และคณภาพของคาปาซเตอรเอง สาหรบการตดสนใจวาควรเปลยนคาปาซเตอรเมอไรนอกจากดคา PF โดยรวมแลวยงขนกบสะดวกในการเปลยนแปลงอกดวยเชน หากการดบไฟเพอเปลยนทาไดยาก จงอาจเปลยนคาปาซเตอรทละหลายๆ ตวพรอมกน ทงตวเสอมมากและเสอมนอยเพอใหแนใจวามคาปาซเตอรเพยงพอตลอดเวลาในอนาคต การดแลรกษา ในการบารงรกษาระบบไฟฟานนจะชวยใหคาเฟาวเวอรแฟกเตอรและประสทธภาพของการจายพลงงานไฟฟานนดขนซงเปนการปรบปรงคาเฟาวแฟกเตอรเบองตนนนเอง การบารงรกษาประกอบดวย 1. การบารงรกษาประจาปจะตองตรวจสอบดงน 1.1 ทาความสะอาดฝนและคราบสกปรกทกๆชนสวนของอปกรณ 1.2 ตรวจสอบความแนนของจดตอสายไฟทกจด 1.3 ตรวจสอบสภาพของตวคายประจ 1.4 ตวรจอณหภมโดยรอบ 2. นาคาปาซเตอรเขาสระบบและวดกระแสของคาปาซเตอรดวย คลป-ออน มเตอร (Clip-on Meter) และวดคา kVAR เอาทพทของคาปาซเตอร ถาคาเอาทพทลดลงจาก Nameplate มากกวา 10 % แสดงวาคาปาซเตอรเรมเสอมสภาพการใชงานแลว ซงอาจมหลายสาเหต เชน เปนการเสอมสภาพการใชงานตามปกตหรอเสอมสภาพเรวกวาปกต เนองจากอณหภมใชงานสงเกนไป แรงดนระบบสงเกนไปหรอมฮารมอนกในระบบไฟฟา หากพบวาคาปาซเตอรเสอมสภาพเรวกวาปกต ควรหาสาเหตใหพบแลวทาการแกไขตามสาเหตตอไป


1-65

1.6.6 การวเคราะหทางการเงนสาหรบการปรบปรงคา PF 1.6.6.1 การวเคราะหผลการประหยดของการตดตงคาปาซเตอรในระบบไฟฟา

การคานวณหาผลของการประหยดเปนสงทจาเปนอยางยงในการตดสนใจในการลงทนตดตงคาปาซเตอรในระบบไฟฟาของโรงงาน/ อาคาร วธการนเปนวธหนงทใชวเคราะหถงผลกาไรทโรงงาน/ อาคารจะไดรบ ซงอาจจะแตกตางไปจากวธทปรากฏในตาราเศรษฐศาสตรบางเลมบาง แตกไดยดหลกปฏบตทนยมใชอยในกจการไฟฟาตางๆ

ผลทไดรบจากการแกไขคาตวประกอบกาลงไฟฟา ผลจากการแกไขคาตวประกอบกาลงไฟฟาสามารถพจารณาไดจากผลตอบแทนและการลงทนดงน

ถา Q คอ จานวนกโลวารของคาปาซเตอรทตอเขากบระบบ C คอ ราคาคาปาซเตอรขนาน (บาท/กโลวาร) i คอ อตราดอกเบย (รอยละ ตอป) n คอ อายการใชงานของคาปาซเตอรขนาน

a คอ ตวประกอบการลงทน, 1)i1(

)i1(ia 2

2

−++

=

OM&A คอ คาใชจายในการปฏบตการ บารงรกษา และการดาเนนงาน เปนรอยละของเงนลงทน ดงนนเงนลงทนตดตงคาปาซเตอรขนาน จานวน Q กโลวาร = CQ (บาท)

และคดเปนคาใชจายประจาป ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+

−++

=+−+

+= (%)A&OM

1)i1(

)i1(iCQ(%)A&OM

1)i1(

)i1(i2

2

2

2

ตวอยางท 1.14 โรงงานอตสาหกรรมแหงหนงจายโหลด 3 เฟส ตอแบบ Y มโหลดทงสน 2,000 kW ม PF เปน 0.65 ลาหลง ถาตองการแกไข PF เปน 0.90 ลาหลง โรงงานจะตองลงทนเทาไร และจะประหยดเงนในการซอพลงงานไฟฟาเทาไร ถาราคาคาปาซเตอรบวกคาตดตงกโลวาร ละ 350 บาท เสยดอกเบยเงนกรอยละ 7 อายการใชงานของคาปาซเตอร 20 ป วธทา การคานวณหาคากโลวาร ทจะตองนามาตอเขากบระบบสามารถทาได 2 วธดงน วธท 1 จากการคานวณ โดยพจารณาในขณะทโหลดมคา PF เทากบ 0.65 และ 0.90 แลวหาผลตาง ท PF = 0.65

( )

( ) kVAr2.2338458.49sinkVA9.076,3Q

kVA9.076,365.0kW2000S

458.4965.0cos

1

1

11

=×=

==

==θ −

o

o

ท PF = 0.90

( )

( ) kVAr64.968842.25sinkVA2.222,2Q

kVA2.222,290.0

kW000,2S

842.2590.0cos

2

2

12

=×=

==

==θ −

o

o


1-66

= 490,000×0.1547 = 75,804บาท/ป

ดงนนผลตางกคอคาของคาปาซเตอรทจะตองใช เทากบ 2338. 2-968. 64 = 1369. 6 kVAr ซงสามารถแสดงความสมพนธไดในรปท 1.46

รปท 1.46 ความสมพนธของระบบทคา PF = 0.65 และ คา PF = 0.9

วธท 2 จากตารางท 1.6 ตองการแก PF จาก 0.65 เปน 0.9 จะได ตวคณจากตารางท 1.6 เทากบ 0.685

∴ ขนาดคาปาซเตอร (kVA) = kW x ตวคณจากตารางท 1.6 = 2,000 x 0.685 = 1,370.0 kVAr ในกรณน อาจเลอกใชคาปาซเตอรขนาด 1,400 kVAr คาใชจายในการลงทน (คาตดตง + ราคาคาปาซเตอร) = 1400 x 350 = 490,000 บาท (ราคาคาปาซเตอรกโลวาร ละ 300 บาท คดคาตดตง 15%)

คดเปนคาใชจายประจาป = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+

−++

(%)A&OM1)i1(

)i1(iCQ n

n

= 6,317 บาท/เดอน = 75,804 บาท/ป การคานวณคาใชจายทประหยดได

1. คากโลวาร (จากอตราของ กฟน.) ถาโรงงานใชคากโลวาร สงสดเกน 61.97% ของ คากโลวตตสงสด สวนทเกนจะตองเสยคากโลวารละ 14.02 บาท

ดงนน 63% ของ 2,000 kW = kVAr1,239.4100

61.97x2,000= และ โรงงานใชเกนไป

kVAr 1,098.6 1,239.42,338 =−= ตองเสยคากโลวาร kVAr 15,402.3714.021,098.6 =× แตถาโรงงาน แก PF แลว โรงงานจะเหลอคากโลวาร = 968.6 ซงไมเกน 61.97% ของ กโลวาร สงสด จงไมตองเสยคา กโลวาร จงทาใหประหยดเงนคากโลวาร ไดเทากบ 15,402.37 บาท

2. คา kWh ในกรณนพจารณาจากขนาดหมอแปลง ถาขนาดพกดหมอแปลง = 3,500 kVA ประสทธภาพ = 98.5 % กระแสพกด = 5,318 A

P = 2,000 kW

Q2 = 968.6 kVAr

Q1 = 2338.2 kVAr

S2 = 2338.2 kVA

S1 = 2,222 kVA

θ2 = 25.84 , PF = 0.90

θ1 = 49.46 , PF = 0.65

θ2 θ1


1-67

กระแสท PF 0.65 = 4,675 A กระแสท PF 0.90 = 3,376 A พลงงานสญเสยในแกนเหลก = 0.8 : 0.2 เฉลยอตราคาไฟฟา kWh ละ = 2.75 บาท เวลาการทางาน = 24 ชวโมง ภายใน 1 เดอน โรงงานทางาน = 26 วน

ความสญเสยเมอยงไมแก PF ( ) ⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

24675= 3500 × 1 - 0.985 × 0.8 × = 32.45kW

5318

ความสญเสยเมอหลงจากแก PF ( ) ⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

23376= 3500 × 1 - 0.985 × 0.8 × = 17 kW

5318

ดงนนพลงงานสญเสยลดลง = (32.45 – 17) kW = 15.45 kW คดเปนคาใชจายทสามารถประหยดได = (15.45 x 24 x 26 x 2.75) = 26,512.2 บาทตอเดอน สรปผลทประหยดได

1. คา kVAr เทากบ 15,114 บาท/เดอน

2. คา kWh เทากบ 17,353 บาท/เดอน

รวมเทากบ 32,467 บาท/เดอน = 389,604 บาท/ป

ผลตอบแทนการลงทน = ผลทประหยดได / คาใชจายประจาป 389604

= = 5.1475804

(หมายถงการลงทน 100 บาท จะใหผลตอบแทน 514 บาท)

1.7 การควบคมคาความตองการกาลงไฟฟาสงสด (Peak demand control) 1.7.1 อตราคาไฟฟา รายละเอยดของอตราคาไฟฟาทจะกลาวถงน เปนอตราคาไฟฟาทใชมาตงแตวนท1 ตลาคม 2543 และใชกบผใชไฟฟาประเภทท 3 ประเภทท 4 ประเภทท 5 ประเภทท 6 (เลอกใชอตรา TOU) และประเภทท 7 ( เลอกใชอตรา TOU ) เทานน ก. อตราปกต ใชกบผใชไฟฟาประเภทท 3.1 คอเปนผใชไฟฟารายเดมทตดตงเครองวด(หรอใชไฟฟา) มากอนเดอนตลาคม 2543 มความตองการกาลงไฟฟาสงสดไมเกน 999 กโลวตต หรอปรมาณหนวยไฟฟาทใชเฉลย 3 เดอนไมเกน 250,000 หนวยตอเดอน รายละเอยดแสดงในตารางท 1.15

ตารางท 1.15 อตราปกต ระดบแรงดนไฟฟาทขอใช

( กโลโวลต ) คาความตองการกาลงไฟฟา

( บาทตอกโลวตต ) คาพลงงานไฟฟา ( บาทตอหนวย )

≥ 69 175.70 1.6660 12 – 33 196.26 1.7034

< 12 221.50 1.7314


1-68

ข. อตราตามชวงเวลาของวน ( อตรา TOD ) ใชกบผใชไฟฟาประเภทท 4.1 คอเปนผใชไฟฟารายเดมทตดตงเครองวดชนด TOD มากอนเดอนตลาคม 2543 อตราคาไฟฟาจะถกกาหนดราคาตามชวงเวลาของวนโดยในชวงเวลา 24 ชวโมงในแตละวนจะถกแบงออกเปน 3 ชวง คอ

1. ชวง ON – PEAK ระหวางเวลา 18:30 – 21:30 น. ( 3 ชม. ) 2. ชวง PARTIAL – PEAK ระหวางเวลา 08:00 – 18:30 น. ( 10.5 ชม. ) 3. ชวง OFF – PEAK ระหวางเวลา 21:30 – 08:00 น. ( 10.5 ชม. )

รายละเอยดอตราคาไฟฟาแสดงในตารางท 1.16

ตารางท 1.16 อตรา TOD ระดบแรงดน ไฟฟาทขอใช ( กโลโวลต )

คาความตองการกาลงไฟฟา ( บาทตอกโลวตต ) คาพลงงาน ไฟฟา

( บาทตอหนวย ) ON - PEAK *PARTIAL - PEAK OFF - PEAK

69≥ 224.30 29.91 0.0 1.6660 12 – 33 285.05 58.88 0.0 1.7034

<12 332.71 68.22 0.0 1.7314

หมายเหต *คดเฉพาะสวนทเกนจากชวง ON – PEAK เทานน

ค. อตราตามชวงเวลาของการใช ( TOU ) ใชกบผใชไฟฟาประเภทท 3.2 ประเภทท 4.2 ประเภทท 5.2 ประเภทท 6.2 และประเภทท 7.2 ทตดตงเครองวด TOU อตราคาไฟฟาจะถกกาหนดราคาตามชวงเวลาของการใช โดยในแตละสปดาหจะแบงออกเปน 2 ชวง คอ

1. ชวง ON – PEAK ระหวางเวลา 09:00 – 22:00 น. ของวนจนทรถงวนศกรทไมใชวนหยดราชการตามปกต

2 ชวง OFF – PEAK ระหวางเวลา 22:00 – 09:00 น. ของวนจนทรถงวนศกรทไมใชวนหยดราชการตามปกต

3. ชวง OFF – PEAK ระหวางเวลา 00:00 – 24:00 น. ของวนเสาร-วนอาทตย และวนหยดราชการตามปกต

รายละเอยดอตราคาไฟฟาแสดงในตารางท 1.17 ตารางท 1.17 อตรา TOU

ระดบแรงดน ไฟฟาทขอใช ( กโลโวลต )

คาความตองการกาลงไฟฟา (บาทตอกโลวตต )

คาพลงงานไฟฟา ( บาทตอหนวย ) คาบรการ

( บาท ) ON - PEAK OFF - PEAK ON - PEAK OFF - PEAK

≥ 69 74.14 0.00 2.6136 1.1726 228.17 12 – 33 132.93 0.00 2.6950 1.1914 228.17

< 12 210.00 0.00 2.8408 1.2246 228.17


1-69

1.7.2 การคดคาไฟฟา แสดงรายละเอยดการวเคราะหเฉพาะผใชไฟฟาทซอไฟฟาจากระดบแรงดน 12 – 33 kV เทานน ก. อตราปกต กาหนดให C คอ คาไฟฟารวม ( บาท ) P คอ ความตองการกาลงไฟฟาสงสด ( kW ) Q คอ ความตองการกาลงไฟฟารแอกทฟสงสด ( kVAr ) QΔ คอ ความตองการกาลงไฟฟารแอกทฟสวนเกน( kVAr ) E คอ ปรมาณพลงงานไฟฟาทใช ( หนวย ) Ft คอ อตรา Ft ( บาทตอหนวย )

QΔ = Q – 0.6197P 1.13)

QΔ หากตดลบใหปรบคาเปน 0.0 หากมทศนยมใหปดเปนจานวนเตม ถาไมถง 0.5 ใหปดทง ตงแต 0.5 ใหปดขน

Q]1.0714.02Ft)E(1.7034196.26P [ Δ+++=C (1.14)

07.1

EQ02.14

Ft7034.1E

P26.196

EC

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ Δ

+++= (1.15)

สมการท (1.15) แสดงคาไฟฟาตอหนวยไฟฟาทรวมคาไฟฟาทกสวนแลวประกอบดวยคาความตองการกาลงไฟฟา คาพลงงาน คา Ft คาเพาเวอรแฟกเตอร และคาภาษมลคาเพม ( VAT )

ข. อตรา TOD กาหนดให C คอ คาไฟฟารวม ( บาท ) P คอ ความตองการกาลงไฟฟาสงสดชวง ON-PEAK (kW) PP คอ ความตองการกาลงไฟฟาสงสดชวง PARTIAL –PEAK ( kW ) Q คอ ความตองการกาลงไฟฟารแอกทฟสงสด ( kVAr ) QΔ คอ ความตองการกาลงไฟฟารแอกทฟสวนเกน( kVAr ) E คอ ปรมาณพลงงานไฟฟาทใช ( หนวย ) Ft คอ อตรา Ft ( บาทตอหนวย ) กรณท PP P ≥ QΔ = Q–0.6197P (1.16)

0.00 Q ≥Δ และเปนจานวนเตม

Q]1.0714.02Ft)E(1.7034285.05P [ Δ+++=C (1.17)


1-70

07.1

EQ02.14

Ft7034.1E

P05.285

EC

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ Δ

+++= (1.18)

สมการท (1.18) แสดงคาไฟฟาตอหนวยไฟฟาทรวมคาไฟฟาทกสวนแลวทงคาความตองการพลง ไฟฟา ( ชวง ON – PEAK ) คาพลงงาน คา Ft คาเพาเวอรแฟกเตอร และคาภาษมลคาเพม ( VAT ) กรณท PP P < QΔ = Q – 0.6197PP (1.19)


Q]1.0714.02Ft)E(1.7034P)-58.88(PP285.05P [ Δ++++=C Q]1.0714.02Ft)E(1.703458.88PP226.17P [ Δ++++=C (1.20)

07.1E

Q02.14Ft7034.1

EPP88.58

EP17.226

EC

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ Δ

++++= (1.21)

สมการท (1.21) แสดงคาไฟฟาตอหนวยไฟฟาทรวมคาไฟฟาทกสวนแลวทงคาความตองการกาลงไฟฟา (ทงชวง ON – PEAK และชวง PARTIAL – PEAK ) คาพลงงาน คา Ft คาเพาเวอรแฟกเตอร และคาภาษมลคาเพม ( VAT ) ค. อตรา TOU กาหนดให C คอ คาไฟฟารวม ( บาท ) P คอ ความตองการกาลงไฟฟาสงสดชวง ON-PEAK (kW) OP คอ ความตองการกาลงไฟฟาสงสดชวง OFF – PEAK ( kW ) Q คอ ความตองการกาลงไฟฟารแอกทฟสงสด ( kVAr ) QΔ คอ ความตองการกาลงไฟฟารแอกทฟสวนเกน ( kVAr ) Ep คอ ปรมาณพลงงานไฟฟาทใชชวง ON-PEAK ( หนวย ) Eop คอ ปรมาณพลงงานไฟฟาทใชชวง OFF-PEAK (หนวย) E คอ ปรมาณพลงงานไฟฟาทใชทงหมด ( หนวย ) Ft คอ อตรา Ft ( บาทตอหนวย ) ถา OP P ≥ ให QΔ = Q – (0.6197×P) (1.22) ถา OP P < ให QΔ = Q – (0.6197×OP) (1.23)


7228.17]1.0Q14.02 EFt1.1914Eop2.695Ep132.93P [ +Δ+⋅+++=C (1.24)


1-71

7228.17]1.0Q14.02 EFt1.1914EopEp132.93P [ +Δ+⋅++++= )1914.15036.1(C

7228.17]1.0Q14.02 Ft)E1.1914Ep132.93P [ +Δ++++= (5036.1C (1.25)

07.1E

17.228E

Q02.14Ft1914.1

EEp5036.1

EP93.132

EC

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +

Δ++++= (1.26)

สมการท (1.26) แสดงคาไฟฟาตอหนวยไฟฟาทรวมคาไฟฟาทกสวนแลว ทงคาความตองการ กาลงไฟฟา ( ชวง ON – PEAK ) คาพลงงานไฟฟา ( ทงชวง ON – PEAK และชวง OFF – PEAK ) คา Ft คาเพาเวอรแฟกเตอร คาบรการ และคาภาษมลคาเพม ( VAT )

1.7.3 แนวทางการลดคาไฟฟา ก. อตราปกต จากสมการท (1.15) เอา 1.07 คณเขาไปในวงเลบจะเขยนใหมไดเปน

E

Q15Ft07.1822638.1

EP210

EC Δ

+++= (1.27)

จากสมการท (1.27) พบวาคาไฟฟาตอหนวยทรวมคาภาษมลคาเพม 7% แลวประกอบดวยคาไฟฟาทงหมด 4 สวน คอ

คาความตองการกาลงไฟฟา P = E

P210 (บาทตอหนวย)

คาพลงงานไฟฟา E = 1.822638 (บาทตอหนวย) คา Ft = 1.07Ft (บาทตอหนวย)

และคาเพาเวอรแฟกเตอร QΔ = E

Q15Δ (บาทตอหนวย)

พบวามคาไฟฟาอย 2 สวนทผใชไฟฟาไมสามารถบรหารจดการเองเพอลดคาไฟฟาได คอคาพลงงานไฟฟา เนองจากเปนตวเลขตายตวไปแลว และคา Ft เพราะมคณะกรรมการกากบดแลเพอปรบคา ใหสอดคลองกบตนทนการผลตไฟฟาทกรอบ 4 เดอน

มคาไฟฟาอก 2 สวนทผใชไฟฟาสามารถบรหารจดการไดเองเพอลดคาไฟฟาใหถกลง คอคาความตองการ

กาลงไฟฟาโดยการควบคมอตราสวนของ EP

ใหอยในระดบทเหมาะสมและคาเพาเวอรแฟกเตอร โดยการทาให

QΔ เปน 0 ดวยการตดตงชดคาปาซเตอรใชงานเอง ตารางท 1.18 แสดงตวอยางการวเคราะหขอมลการใชไฟฟาตามอตราปกตเฉพาะสวนของคาความตองการ

กาลงไฟฟาสงสดตอหนวยไฟฟาของผใชไฟฟารายหนง พบวาคาไฟฟาในสวนของคาความตองการกาลงไฟฟาสงสดเมอเฉลยเปนตอหนวยไฟฟาทใชและรวมภาษมลคาเพม 7% แลวจะมคาแปรเปลยนในแตละเดอนอยระหวาง 0.6882 บาทตอหนวยถง 0.9726 บาทตอหนวย ตางกนถง 0.2844 บาทตอหนวย หรอคดเปน 35.6% เมอเทยบกบ


1-72

คาเฉลย เมอนาขอมลความตองการกาลงไฟฟาสงสดและพลงงานไฟฟาในแตละเดอนมาเขยนกราฟแสดงความสมพนธจะไดผลลพธดงแสดงในรปท 1.47 พบวาเดอนพฤศจกายนมคาความตองการกาลงไฟฟาสงสดตอหนวยแพงทสดเพราะกราฟมความชน ( หรออตราสวนของ P/E ) สงทสด และเดอนกรกฎาคมมคาความตองการกาลงไฟฟาสงสดตอหนวยถกทสดเพราะกราฟมความชนตาทสด

ตารางท 1.18 การวเคราะหขอมลการใชไฟฟาตามอตราปกต ขอมลจากใบเสรจรบเงนคาไฟฟา ผลการวเคราะห

เดอน กาลงไฟฟาสงสด

( กโลวตต ) พลงงานไฟฟา

( หนวย ) )10( 3−

EP

คาพลงงานไฟฟาสงสดตอหนวย (

บาทตอหนวย ) มกราคม 390 112,000 3.4821 0.7312 กมภาพนธ 430 109,000 3.9449 0.8284 มนาคม 410 118,000 3.4746 0.7297 เมษายน 420 106,000 3.9623 0.8321 พฤษภาคม 430 126,000 3.4127 0.7167 มถนายน 430 125,000 3.4400 0.7224 กรกฎาคม 390 119,000 3.2773 0.6882 (min.) สงหาคม 420 118,000 3.5593 0.7475 กนยายน 420 109,000 3.8532 0.8092 ตลาคม 430 105,000 4.0952 0.8600 พฤศจกายน 440 95,000 4.6316 0.9726 (max.) ธนวาคม 380 85,000 4.4706 0.9388

เฉลย 0.7981

0

100

200

300

400

500

0 20 40 60 80 100 120 140

0.9726 บาทต อหน วย


210PE

พลงงานไฟฟา ( 1000 หนวย )

ความต อ

งการพ

ล งไฟ

ฟ าส ง

ส ด ( ก

โลว ต

ต )

×

รปท 1.47 ความสมพนธของความตองการกาลงไฟฟาสงสดกบพลงงานไฟฟาทใช


1-73

รปท 1.48 แนวทางการลดคาความตองการกาลงไฟฟาสงสด

การลดคาไฟฟาในสวนของคาความตองการกาลงไฟฟาสงสดของผใชไฟฟาอตราปกต สามารถแสดงเปนแนวคดไดดงรปท 1.48 คอการลดความชนของเสนกราฟ ( หรออตราสวน P/E )ใหตาลง สามารถทาได 3 วธ คอ

1. ลดความตองการกาลงไฟฟาสงสด ( P ) ใหตาลงโดยทยงคงใชปรมาณพลงงานไฟฟา ( E ) เทาเดม 2. เพมปรมาณพลงงานไฟฟา ( E ) ทใชใหมากขน แตยงคงใชความตองการกาลงไฟฟาสงสด ( P ) เทา

เดม หมายถง การทางานมากขน เชน จาก 1 กะ เปน 2 กะ หรอจาก 5 วนเปน 6 วน เปนตน 3. ทาทง 2 ขอดงกลาวขางตนพรอมกน คอลดความตองการกาลงไฟฟาสงสด ( P ) ใหตาลงและเพม

ปรมาณพลงงานไฟฟา ( E ) ใหมากขน จากแนวคดทง 3 ขอน เมอยอนกลบไปพจารณารปท 1.47 ณ เดอนพฤศจกายน จะพบวาสามารถใชแนวคด

ขอท 2 และขอท 3 ในการปรบเปลยนวธการทางานเพอใหคาไฟฟาถกลงได

ข. อตรา TOD จากสมการท (1.21) เอา 1.07 คณเขาไปในวงเลบจะเขยนใหมไดเปน

E

Q15Ft07.1822638.1

EPP63

EP242

EC Δ

++++= (1.28)

จากสมการท (1.28) พบวาคาไฟฟาตอหนวยทรวมคาภาษมลคาเพม 7% แลวของอตรา TOD แบบ P<PP จะประกอบดวยคาไฟฟาทงหมด 5 สวน คอ


P242 (บาทตอหนวย)

คาความตองการกาลงไฟฟา PP = EPP63 (บาทตอหนวย)

คาพลงงานไฟฟา E = 1.822638 (บาทตอหนวย) คา Ft = 1.07Ft (บาทตอหนวย)

คาเพาเวอรแฟกเตอร QΔ = E


จดทางานเดม

1

2

3

จดทางานใหม



E ( หนวย )

P ( kW )

00


1-74

และจากสมการท (1.18) เอา 1.07 คณเขาไปในวงเลบจะเขยนใหมไดเปน

EQ15

Ft07.1822638.1E

P305

EC Δ

+++= (1.29)

ซงสามารถดดแปลงใหมรปสมการเหมอนสมการท (1.28) ไดดงน

E

Q15Ft07.1822638.1

EP63

EP242

EC Δ

++++= (1.30)

พบวามสวนประกอบคาไฟฟา 5 สวน เชนกน ซงคาไฟฟา 5 สวนตามอตรา TOD น มอย 2 สวนท

ผใชไฟฟาไมสามารถบรหารจดการเองไดคอ คาพลงงานไฟฟา ( เพราะเปนตวเลขตายตวแลว ) และคา Ft แตอก 3 สวนทเหลอผใชไฟฟาสามารถบรหารจดการเองได คอคาเพาเวอรแฟกเตอรโดยการทาใหคา QΔ เปน 0.0 และคาความตองการกาลงไฟฟาสงสด โดยการทาใหอตราสวน P/E หรอ PP/E อยในระดบทเหมาะสม อยางไรกตาม ในการควบคมคาไฟฟาในสวนของคาความตองการกาลงไฟฟาสงสดนนจะเนนเฉพาะในชวงเวลา ON – PEAK ( 18:30 – 21:30 น. ของทกวน ) เทานน ไมเนนในชวง PARTIAL- PEAK เพราะเหตผล 2 ประการ คอ คาความตองการกาลงไฟฟาสงสดชวง ON – PEAK แพงกวาชวง PARTIAL – PEAK อยประมาณ 3.84 เทาตว ( 242/63 )และการควบคมใชเวลาสนเพยงวนละ 3 ชวโมงเทานน ในขณะทชวงเวลา PARTIAL – PEAK ตองใชเวลาควบคมนานถง 10.5 ชวโมงทกวน แนวคดในการลดคาไฟฟาจากสวนของคาความตองการกาลงไฟฟาสงสดในชวง ON – PEAK จงเหมอนของผใชไฟฟาอตราปกต โดยประยกตใชรปท 1.48

ค. อตรา TOU

จากสมการท (1.26) เอา 1.07 คณเขาไปในวงเลบจะเขยนใหมไดเปน

E1419.244

EQ15

Ft07.1274798.1E

1.608852EpE

142.2351P

EC

+Δ

++++= (1.31)

จากสมการท (1.29) พบวาคาไฟฟาตอหนวยทรวมคาภาษมลคาเพม 7% แลวของอตรา TOU จะประกอบดวยคาไฟฟาทงหมด 6 สวนยอยคอ


142.2351P (บาทตอหนวย)

คาพลงงานไฟฟา Ep = E

1.608852Ep (บาทตอหนวย)

คาพลงงานไฟฟา E = 1.274798 (บาทตอหนวย) คา Ft = 1.07 Ft (บาทตอหนวย)

คาเพาเวอรแฟกเตอร QΔ = E


คาบรการ = E

1419.244 (บาทตอหนวย)


1-75

จากคาไฟฟาทง 6 สวนยอยน คาบรการตอหนวยจะถกลงเรอย ๆ เมอมการใชพลงงานไฟฟามากขน คาเพาเวอรแฟกเตอรสามารถทาใหหมดไปไดเมอปรบใหคา QΔ เปน 0.0 คา Ft เปนสวนทบรหารจดการเองไมได และมคาคงตวทกรอบ 4 เดอน คาพลงงานไฟฟาทกหนวยทใชคดท 1.274798 บาทตอหนวยคงทตลอด คาพลงงานไฟฟาในชวง ON – PEAK สามารถทาใหลดลงไดโดยการควบคมคา Ep/E ใหอยในระดบทเหมาะสมและคาความตองการกาลงไฟฟาสงสดกสามารถทาใหลดลงไดโดยการทาใหอตราสวน P/E อยในระดบทเหมาะสม เมอพจารณาอยางละเอยดพบวาคาไฟฟาตามอตรา TOU นนผใชไฟฟาสามารถบรหารจดการ ได 2 สวน คอคาความตองการกาลงไฟฟาสงสดในชวง ON – PEAK และคาพลงงานไฟฟาในชวง ON – PEAK อยางไรกตามในทางปฏบตควรเลอกการควบคมอตราสวน Ep/E เพอการลดคาไฟฟามากกวาการควบคมอตราสวน P/E เพราะการควบคมความตองการกาลงไฟฟาสงสดนนตองใชเวลาควบคมถงวนละ 13 ชวโมง ( 09:00 – 22:00 น ของวนจนทรถงวนศกรทไมใชวนหยดราชการตามปกต )

ตารางท 1.19 แสดงตวอยางการวเคราะหขอมลการใชไฟฟาตามอตรา TOU ในสวนของคาความตองการกาลงไฟฟาสงสดตอหนวยไฟฟาและคาพลงงานไฟฟาในชวง ON – PEAK ตอหนวยไฟฟาของผใชไฟฟารายหนง พบวาคาไฟฟาในสวนของคาความตองการกาลงไฟฟาสงสดเมอเฉลยเปนตอหนวยไฟฟาทใชและรวมภาษมลคาเพม 7% แลวจะมคาแปรเปลยนในแตละเดอนอยในชวง 0.44142 บาทตอหนวย ถง 0.56894 บาทตอหนวยแตกตางกน 0.12752 บาทตอหนวย คดเปน 25.4% เมอเทยบกบคาเฉลย แนวคดในการลดคาไฟฟาในสวนน ทาไดเชนเดยวกบผใชไฟฟาอตราปกต โดยประยกตใชแนวคดตามรปท 1.48 ความสมพนธของความตองการกาลงไฟฟาสงสดและพลงงานไฟฟาทใชแสดงในรปท 1.49 พบวาความตองการกาลงไฟฟายงแตกตางกนพอสมควร หากผใชไฟฟาสามารถวางแผนการผลตระยะยาวไดทงป โดยปรบการใชไฟฟาแตละเดอนใหไปอยทประมาณ 400,000 หนวยตอเดอนกจะสามารถลดคาไฟฟาทเกดจากสวนของคาความตองการกาลงไฟฟาสงสดได


1-76

ตารางท 1.19 การวเคราะหขอมลการใชไฟฟาตามอตรา TOU ขอมลจากใบเสรจรบเงนคาไฟฟา ผลการวเคราะห

เดอน P( kW ) Ep

( หนวย ) E

( หนวย ) P/E

)10( 3−× Ep/E

คาไฟฟาจาก สวนของ

( บาทตอหนวย ) P/E Ep/E

มกราคม 1,120 160,000 296,000 3.7838 0.5405 0.53819 0.86965 กมภาพนธ 1,160 154,000 296,000 3.9189 0.5203 0.55741 0.83704 มนาคม 1,280 216,000 412,000 3.1068 0.5243 0.44190 0.84348 เมษายน 1,280 200,000 386,000 3.3161 0.5181 0.47166 0.83360 พฤษภาคม 1,300 203,000 382,000 3.4031 0.5314 0.48405 0.85497 มถนายน 1,260 189,000 315,000 4.0000 0.6000 0.56894 0.96531 กรกฎาคม 1,240 191,000 354,000 3.5028 0.5395 0.49822 0.86805 สงหาคม 1,300 193,000 351,000 3.7037 0.5499 0.52680 0.88464 กนยายน 1,260 195,000 406,000 3.1034 0.4803 0.44142 0.77272 ตลาคม 1,200 186,000 364,000 3.2967 0.5110 0.46891 0.82211 พฤศจกายน 1,260 202,000 381,000 3.3071 0.5302 0.47038 0.85299 ธนวาคม 1,280 183,000 333,000 3.8438 0.5495 0.54673 0.88414 เฉลย 0.50122 0.85739

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 100 200 300 400 500

ความต อ

งการพ

ล งไฟ

ฟ าส ง

ส ด ( ก

โลว ต

ต )

พลงงานไฟฟารวม ( 1000 หนวย )


142.2351PE0.44142 บาท

ต อหน วย

× รปท 1.49 ความสมพนธของความตองการกาลงไฟฟาสงสดกบพลงงานไฟฟาทใช


1-77

0

50

100

150

200

250

0 100 200 300 400 500

พล งงา

นไฟฟ

าช วง

ON-PE

AK (

1000

หน วย

)

พลงงานไฟฟารวม ( 1000 หนวย )


×

×

1.608852EpE


รปท 1.50 ความสมพนธของปรมาณพลงงานไฟฟาชวง ON – PEAK กบพลงงานไฟฟาทใชทงหมด

จากตารางท 1.19 คาไฟฟาในสวนของคาพลงงานไฟฟาในชวง ON – PEAK เมอเฉลยเปนตอหนวยไฟฟาทใชและรวมภาษมลคาเพม 7%แลวจะมคาแปรเปลยนในแตละเดอนอยในชวง 0.77272 บาทตอหนวย ถง 0.96531 บาทตอหนวยแตกตางกนถง 0.19259 บาทตอหนวย หรอคดเปน 22.5% ของคาเฉลย ความสมพนธของปรมาณพลงงานไฟฟาชวง ON – PEAK และพลงงานไฟฟาทใชทงหมดแสดงในรปท 1.50 พบวาเดอนมถนายนมคาพลงงานไฟฟาชวง ON – PEAK แพงทสด เพราะความชนของเสนกราฟมคาสงสด และเดอนกนยายนมคาพลงงานไฟฟา ชวง ON – PEAK ถกทสด เพราะกราฟมคาความชนตาทสด

รปท 1.51 แนวทางการลดคาพลงงานไฟฟาในชวง ON – PEAK

จดทางานเดม

1

2

3




E ( หนวย )

P ( kW )

0 0


1-78

การลดคาไฟฟาในสวนของคาพลงงานไฟฟาในชวง ON – PEAK ของผใชไฟฟาอตรา TOU สามารถแสดงเปนแนวคดไดดงรปท 1.51 คอการลดความชนของเสนกราฟหรอลดอตราสวน Ep/E ใหตาลง สามารถทาได 3 วธคอ

1. ลดปรมาณพลงงานไฟฟาทใชในชวง ON – PEAK ( Ep ) ใหตาลง โดยยงคงใชปรมาณพลงงานไฟฟาทงหมด ( E ) เทาเดม

2. เพมปรมาณพลงงานไฟฟาทใชทงหมด ( E ) ใหมากขน แตยงคงใชพลงงานไฟฟาในชวง ON – PEAK ( Ep ) เทาเดม หมายถงใชพลงงานไฟฟาในชวง 09:00 – 22:00 น. ของวนจนทรถงวนศกรทไมใชวนหยดราชการตามปกตเทาเดม แตใชพลงงานในชวงเวลาอน เชนกลางคน หรอวนหยดใหมากขน ดวยการปรบ กจกรรมการทางานใหม มการเพมปรมาณการผลตโดยการหาตลาดระบายสนคามากขน

3. ทาทง 2 ขอดงกลาวขางตนไปพรอมๆ กนเพอลดอตราสวนของ Ep/E ใหตาลงกจะชวยลดคาไฟฟาลงได

1.7.4 แนวปฏบตในการลดคาไฟฟา แนวปฏบตในการลดคาไฟฟา คอ ตองใชไฟฟาในลกษณะทสอดคลองกบวธการคดเงนคาไฟฟา คอ ตองดวา

เสยคาไฟฟาแบบใด เปนแบบอตราปกต อตรา TOD หรออตรา TOU แลวปรบพฤตกรรมการใชไฟฟา ใหสอดคลองกบวธการคดเงนกจะทาใหสามารถลดคาไฟฟาลงได ก. อตราปกต

P

E

24:0000:00

P ( kW )

รปท 1.52 รปแบบการใชไฟฟาตามอตราปกต

อตราปกตตองใชไฟฟาใหมความสมาเสมอใหมากทสดเพอทาใหอตราสวน P/E มคาตาทสดเทาทจะทาได

เพราะคาไฟฟาสวนทผใชไฟฟาสามารถควบคมได คดจาก 210P/E ( บาทตอหนวย )

• ทางาน 1 กะ ตองกระจายโหลดใหเทากนทงชวงเชาและชวงบายหลกเลยงการทางานพเศษซอนทบการทางานปกต

• ทางาน 2 กะ ตองกระจายโหลดใหเทากนทง 2 กะ

• ทางาน 3 กะ ตองกระจายโหลดใหเทากนทง 3 กะ

เวลา ( น.)


1-79

• ทางาน 2 กะ ดกวาทางาน 1 กะ ( เนนการตลาดมากขน )

• ทางาน 3 กะ ดกวาทางาน 2 กะ ( เนนการตลาดมากขนไปอก )

• ทางาน 6 วน ดกวาทางาน 5 วน

0

08:00 17:00

P (kW)

P

E

t

E

008:00 17:00

P (kW)

t

P

ก. สภาพเดม ข. ปรบสภาพการทางานใหม รปท 1.53 การทางานแบบ 1 กะ

0

08:00 17:00

P (kW)

P

E

t

E

008:00 24:00

P (kW)

t

P

ก. ทางาน 1 กะ ข. ทางาน 2 กะ รปท 1.54 การทางานแบบ 2 กะ

- P ลดลง

- E เทาเดม

- อตราสวน P/E มคาตาลง

- P เทาเดม

- E มากขน

- อตราสวน P/E มคาตาลง


1-80

ข. อตรา TOD

0:00 8:00 18:30 21:30 24:00

E

P

PP

P (kW)

รปท 1.55 รปแบบการใชไฟฟาตามอตรา TOD

อตรา TOD ตองหลกเลยงการใชไฟฟาตอนหวคา ( 18:30 – 21:30 น. วนละ 3 ชวโมง ) ใหมาก

ทสดเทาทจะทาได เพราะคาไฟฟาสวนทผใชไฟฟาสามารถควบคมใหลดลงไดสวนใหญจะคดมาจาก 242P/E (บาทตอหนวย )

• หลกเลยงการใชไฟฟาตอนหวคา • ใชไฟฟาตอนหวคาใหสมาเสมอทสด เพอไมให P มคาสง

• เนนกจกรรมหลกในชวงกลางคน ( 21:30 – 08:00 น.) แทนกจกรรมตอนกลางวนหรอหวคา

• ใชไฟฟาในชวงกลางวนใหสมาเสมอมากทสดเพอไมให PP มคาสง

• หากไมสามารถหลกเลยงการใชไฟฟาตอนหวคาไดควรพจารณาเปลยนไปใชอตรา TOU แทน ( ตองวเคราะหความเหมาะสมกอนดาเนนการ )

ค. อตรา TOU

09:00 22:00

P (kW)

00:00 24:00

P (kW)

24:0000:00

P

Ep EopEopEop

รปท 1.56 รปแบบการใชไฟฟาตามอตรา TOU

เวลา ( น.)

เวลา (น.)

วนทางานปกต

( จนทร – ศกร )

เวลา(น.)

วนหยด


1-81

อตรา TOU ตองหลกเลยงการใชไฟฟาในชวง ON – PEAK ( 09:00 – 22:00 น. ของวนจนทรถงวนศกรทไมใชวนหยดราชการตามปกต ) ใหมากทสดเทาทจะทาไดเพอลดความตองการพลง ไฟฟาสงสด P และปรมาณพลงงานไฟฟา Ep ใหตาลง เนองจากคาไฟฟาสวนทผใชไฟฟาตามอตรา TOU สามารถควบคมใหลดลงไดจะคดมาจาก 142.2351P/E และ 1.608852Ep/E ( บาทตอหนวย )

• หลกเลยงการใชไฟฟาในตอนกลางวนถงชวงหวคา ( 09:00 – 22:00 น. ) ของวนทาการปกต

• หลกเลยงการทางานพเศษเปนครงคราวในชวงกลางวนถงหวคาของวนทางานตามปกต

• ใชไฟฟาตอนกลางวนถงชวงหวคาของวนทาการปกตใหสมาเสมอทสด เพอไมให P มคาสง

• เนนกจกรรมหลกในชวงกลางคนถงตอนเชา ( 22:00 – 09:00 น. ) ของวนทาการปกต

• เนนกจกรรมหลกในวนเสาร วนอาทตย และวนหยดราชการตามปกตทงวนตลอด 24 ชวโมง

• หากไมทางาน 7 วนตอสปดาห ใหหยดงานวนธรรมดาแทนวนเสาร วนอาทตย 1.7.5 การวดความตองการกาลงไฟฟา

0

P (kW)

15 t (min.)

Pav

0

P (kW)

0 15 t (min.)

ก ข รปท 1.57 การหาคากาลงไฟฟาเฉลย ( Pav )

พลงงานไฟฟาในชวงเวลา T ใด ๆ หาไดจาก

∫=T

0P(t)dt E (1.32)

เมอ E คอ พลงงานไฟฟา ( หนวย หรอ kWh ) T คอ คาบเวลาทสนใจ ( ชวโมง ) P(t) คอ กาลงไฟฟาขณะเวลาใด ๆ ( kW ) กาลงไฟฟาเฉลยในชวงเวลา T หาไดจาก

∫==T

0P(t)dt

T1

TE

av P (1.33)

หากกาหนดให T เปน 41

ชวโมง หรอ 15 นาท จะได


1-82

15min

41

0E4 P(t)dt4 av P ×== ∫ (1.34)

กาลงไฟฟาเฉลย Pav ในสมการท 1.34 คอความตองการกาลงไฟฟาใน 15 นาทใด ๆ คดมาจาก 4 เทาของปรมาณพลงงานไฟฟาทวดไดหรอใชไปในชวงเวลา 15 นาท จงเรยกวา 15 Minute demand

15 นาท วด Demand ได 1 ครง 1 ชวโมง วด Demand ได 4 ครง 1 วน วด Demand ได 96 ครง 1 สปดาห วด Demand ได 672 ครง 31 วน วด Demand ได 2976 ครง

หากเสยคาไฟฟาตามอตราปกต ในเดอนทม 31 วนจะใช Demand ครงทวดไดสงทสดในจานวน 2976 ครง ทเรยกวา Maximum Demand หรอความตองการกาลงไฟฟาสงสดไปคดเงนคาไฟฟาในสวนของคาความตองการกาลงไฟฟา ( อตรา 210 บาทตอกโลวตต เมอรวม VAT 7% แลว )

หากเสยคาไฟฟาตามอตรา TOD ในเดอนทม 31 วนจะใช Demand ชวงหวคาครงทวดไดสงทสดในจานวน 372 ครง ( 3134 ×× ) ทเรยกวาความตองการกาลงไฟฟาสงสดชวง ON – PEAK ไปคดเงนในอตรา 305 บาทตอกโลวตต ( รวม VAT 7% แลว )

จากความหมายของการวดความตองการกาลงไฟฟาจะพบวาสมพนธโดยตรงกบปรมาณพลงงานไฟฟาทใชไปในทก ๆ 15 นาท การควบคมความตองการกาลงไฟฟาจงเปนการควบคมปรมาณพลงงาน ไฟฟาท จะยอมใหใชในชวงเวลา 15 นาท เชนหากกาหนดใหความตองการพลงงานไฟฟามคาไมเกน 1,000 กโลวตต หมายความวาทก ๆ 15 นาท จะยอมใหใชปรมาณพลงงานไฟฟาไดไมเกน 250 หนวย ซงหนวยพลงงานทใชนจะไปสมพนธโดยตรงกบอตราการผลตสนคาดวย


1-83

1.7.6 การควบคมความตองการกาลงไฟฟาสงสด

รปท 1.58 แนวคดการควบคมความตองการกาลงไฟฟา

1) การควบคมความตองการกาลงไฟฟา

- กาหนดระดบความตองการกาลงไฟฟาสงสดทตองการควบคม เชน ไมเกน 1,000 กโลวตต

2) การควบคมปรมาณพลงงานไฟฟาทใชในทก ๆ 15 นาท

- จากระดบความตองการกาลงไฟฟาสงสดทตองการควบคมใหแปลงเปนปรมาณพลงงานไฟฟาทยอมใหใชในทก ๆ 15 นาท เชน แปลงจาก 1,000 กโลวตตเปน 250 หนวย

3) แบงกลมเครองจกร

- ทาการสารวจลกษณะการทางานของเครองจกรแลวแบงออกเปน 2 กลมใหญ ๆ ตามลกษณะการทางาน คอ กลมทกาหนดเวลาทางานทแนนอนได เชน ทางานเปนวฏจกรมแบบแผนชดเจน กบกลมทกาหนดเวลาทางานทแนนอนไมได

4) กลมทกาหนดเวลาทางานทแนนอนได

- สารวจวฏจกรการทางาน ปรมาณพลงงานไฟฟาทใชในการทางานแตละคาบ

- แบงปรมาณพลงงานไฟฟาทใชในแตละคาบออกเปนทก ๆ ชวง 15 นาท

7) ควบคมการทางานซอนไมได

1) การควบคมความตองการพลงไฟฟา

2) การควบคมปรมาณพลงงานไฟฟา ทใชในทก ๆ15 นาท

3) แบงกลมเครองจกร

6) กลมทกาหนดเวลาทางานทแนนอนไมได 4) กลมทกาหนดเวลาทางานทแนนอนได

5) จดตารางเวลาทางาน เพอหลกเลยงการใชงานพรอมๆ กน

8) ควบคมการทางานซอนได

10) ควบคมแบบปรบ ระดบการทางาน

9) ควบคมแบบ เปด-ปด


1-84

5) จดตารางเวลาทางานเพอหลกเลยงการใชงานพรอม ๆ กน

- การใชงานพรอม ๆ กน ในทนหมายถง การใชพลงงานในปรมาณมาก ๆ พรอม ๆ กนในแตละคาบเวลา 15 นาท

- ทดลองปรบเลอนเวลาทางานใหหลกเลยงการใชพลงงานไฟฟาปรมาณมาก ๆ พรอมกนในคาบเวลา 15 นาท

อปกรณตวท 1

• ทางานเปนวฏจกร 30 นาท

• ทางาน 20 นาท กนไฟ 60 กโลวตต

• หยดพก 10 นาท กนไฟ 0 กโลวตต อปกรณตวท 2

• ทางานเปนวฏจกร 30 นาท

• ทางาน 20 นาท กนไฟ 30 กโลวตต

• หยดพก 10 นาท กนไฟ 6 กโลวตต

20

15 30

P (kW)

40

60

20 60 90 120 150t

(min.)

#1

#2

รปท 1.59 การจดการทางานรปแบบท 1

รปท 1.59 แสดงรปแบบการจดการการทางานของอปกรณรปแบบท 1 พบวาในคาบ 15 นาทแรก จะใช

พลงงานไปทงหมด 22.5 )41

30()41

60( =×+× หนวย คดเปนความตองการกาลงไฟฟาได 90 5.224 =×

กโลวตต และคาบ 15 นาทตอมา จะใชพลงงานไปทงหมด 6.5 )41

6()605

60( =×+× หนวย แปลงเปนความ

ตองการกาลงไฟฟาได 26 5.64 =× กโลวตต แสดงใหเหนวาถาเลอนเวลาทางานของอปกรณ 2 ตวนให

เหมาะสมสามารถทาใหความตองการ กาลงไฟฟาลดลงจาก 90 กโลวตตมาอยทประมาณ 582

2690=

+

กโลวตตได ลดลงไปประมาณ 32 กโลวตต


1-85

20

15 30

P (kW)

40

60

22.5 60 90 120 150t

(min.)

#1

#2

255 7.5

รปท 1.60 การจดการทางานในรปแบบท 2 รปท 1.60 แสดงรปแบบการจดการการทางานของอปกรณรปแบบท 2 พบวาในคาบ 15 นาทแรกจะใช

พลงงานไฟฟาไปทงหมด )60

5.76( )

605.7

30()6010

60( ×+×+× = 14.5 หนวย คดเปนความตองการ

กาลงไฟฟาได 58 5.144 =× กโลวตต และคาบ 15 นาทท 2 จะใชพลงงานไฟฟาไปทงหมด

14.5 )60

5.703( )

605.7

6()6010

60( =×+×+× หน ว ย ค ด เป นคว ามต อ งก า ร ก าล ง ไฟฟ า ได 58 5.144 =×

กโลวตต ซงเทากบทคดไดจากคาบ 15 นาทแรก

6) กลมทกาหนดเวลาทางานทแนนอนไมได - เปนอปกรณทการทางานไมเปนวฏจกร ตวอยางอปกรณในสานกงานไดแกลฟต บนไดเลอน - ทาการสารวจ แลวแบงออกเปนกลมยอย 2 กลมคอกลมทควบคมการทางานซอนไมได กบกลมท

ควบคมการทางานซอนได 7) ควบคมการทางานซอนไมได

- การควบคมการทางานซอน คอ การควบคมเพมเตมจากสภาพการทางานตามปกต - กลมอปกรณทไมสามารถควบคมการทางานซอนได เพราะจะทาใหเกดความเสยหายใน การ

ทางาน หรอสภาพการทางานทไมเหมาะสม เชน ขณะทลฟตหรอบนไดเลอนกาลงทางานอยตามปกต คงไมสามารถสงหยดการทางานกะทนหนได

8) ควบคมการทางานซอนได - อปกรณกลมนจะเปนอปกรณเปาหมายทใชในการลดความตองการกาลงไฟฟาในชวงเวลาวกฤต

ทจะเกดความตองการกาลงไฟฟาสงเกนคาทกาหนดไว เปนอปกรณอะไรกไดทเมอมการ ควบคมซอนเพมเตมเขาไปจากการควบคมหลกแลว ไมเกดผลเสยในการทางาน ตวอยางเชน ปมนาขนถงสง หากนาในถงมระดบสงพอสมควร เราสามารถสงหยดปมชวขณะซอนจากการทางานตามสภาพปกตได


1-86

รปท 1.61 การควบคมซอนในระบบปมนาขนถงสง

9) ควบคมแบบเปด – ปด

- การควบคมแบบนคอการสงเปดหรอปดอปกรณ โดยใชคอนแทคเตอรเปนตวตด – ตอวงจรอปกรณ เชน การควบคมมอเตอรปม

- การควบคมแบบนคอการสงเปดหรอปดอปกรณแบบงายไมซบซอนใชอปกรณไมมาก แตอาจเกดผลเสยหากมการตด-ตอวงจรบอย ๆ อาจทาใหอปกรณอายสนได

10) ควบคมแบบปรบระดบการทางาน

- การควบคมแบบนใชเงอนไขวาความตองการกาลงไฟฟาคดมาจาก 4 เทาของปรมาณพลงงานทใชในเวลา 15 นาท หากในชวงดงกลาวสามารถสงใหอปกรณใชพลงงานลดลง 1 หนวย กจะลดความตองการกาลงไฟฟาได 4 กโลวตต

- การควบคมแบบนมความซบซอนและใชอปกรณเสรมมากกวาแบบเปด – ปด ธรรมดา แตให ขอด คอ เปนการควบคมแบบตอเนอง ไมมผลกบอายของอปกรณ

- ตวอยางการควบคมแบบน ไดแก การใชอปกรณหรแสงในระบบไฟฟาแสงสวาง การใชระบบขบเคลอนแบบปรบความเรวไดกบมอเตอรเหนยวนาทขบปม พดลม เครองอดอากาศ เครองทาความเยน สายพานลาเลยง เปนตน

สวทซระดบนา สงหยดปม

สวทซระดบนา สงเดนปม

สวทซระดบนา สงหยดปม

สวทซระดบนา สงเดนปม

สวทซตรวจ สอบระดบนา

ระดบนา ระดบนา

ถงสง ถงสง ปม ปม


1-87

1.8 ตวประกอบการใชไฟฟา (Load Factor) ในการพจารณาเพอคาความตองการกาลงไฟฟาสงสดจาเปนตองทาความเขาใจกบคาวาตวประกอบโหลด (Load factor) เสยกอน ตวประกอบโหลดเปนคาทไดจากการวดความสมาเสมอของการใชพลงงานไฟฟา โดยมสมการการคานวณดงน

%100)(1

)(1x

kWเดอน ใน งสดทใชพลงไฟฟาส

kWhเดอน าเฉลยในพลงงานไฟฟหลดตวประกอบโ =

หรอ ตวประกอบโหลด

%100)(1)(1

)(1x

hเดอนมงในจานวนชวโxkWเดอน ใน งสดทใชพลงไฟฟาส

kWhเดอนหมดในทใชทงจานวนหนวย=

พจารณาสมการตวประกอบโหลด จะเหนวาตวแปรททาใหเปอรเซนตตวประกอบโหลดสงหรอตาจะมอย 2 ตวคอ จานวนหนวยพลงงานทใช (กโลวตตชวโมง) และจานวนกโลวตตสงสดหรอความตองการกาลงไฟฟาสงสด

วธการทจะเพมคาตวประกอบโหลดใหสงขนสามารถกระทาได 2 วธคอ (1) ลดจานวนคาความตองการพลงงานไฟฟาสงสด (Peak Demand) ลง (2) ปรบปรงการใชพลงงานไฟฟาใหมความสมาเสมอในการใชงาน เพอลดการใชจานวนกโลวตต-ชวโมง

ลง เชนสลบการทางาน แบงกะในการทางานตลอด 24 ชวโมง เพอใหเกดความสมดลกบจานวนความตองการพลงงานไฟฟาสงสด ทาใหเพมคาตวประกอบโหลด สงผลโดยตรงตอคาไฟฟาทลดลง เปนการทราบกนโดยทวไปวา ผใชไฟฟาแตละรายมการใชไฟฟาทมลกษณะทไมเหมอนกน ผใชไฟฟาบางกลมจะใชไฟฟาคอนขางจะสมาเสมอตลอดเวลา ในขณะทผใชไฟฟาอกกลมหนงอาจใชไฟฟาทมลกษณะเปลยนแปลงอยตลอดเวลา การทจะบอกวาผใชไฟฟารายใดใชไฟฟาอยางสมาเสมอหรอเปลยนแปลงมาก สามารถบอกไดโดยใชตวประกอบการใชไฟฟาหรอโหลดแฟคเตอรโดยตวยอวา LF


1-88

ก. ผใชไฟฟารายท 1 ข. ผใชไฟฟารายท 2

รปท 1.62 ความตองการกาลงไฟฟาคาสงสดในชวงเวลาทกาหนด ตวอยาง 1.15 โหลดแฟกเตอรในชวงเวลา 1 วนของผใชไฟฟา 2 ราย ทมรปแบบการใชไฟฟา ดงแสดงในรปท 1.62 สามารถหาไดดงน ผใชไฟฟารายท 1 มความตองการกาลงไฟฟาคาเฉลยเปน 200 kW และมความตองการกาลงไฟฟาคาสงสด เปน 250 kW จงได

LF (%) = 250

100x200 = 80%

ผใชไฟฟารายท 2 มความตองการกาลงไฟฟาคาเฉลยเปน 150 kW และมความตองการกาลงไฟฟาคาสงสด เปน 250 kW จงได

LF (%) = 250

100x150 = 60%

การพจารณาตวประกอบโหลดรายเดอนกเพอทจะทราบศกยภาพในการลดคาความตองการพลงงานไฟฟาสงสด ตวอยางเชน โรงงานแหงหนงทางาน 24 ชวโมง มตวประกอบโหลดรายเดอน 60% แตตวประกอบโหลดรายเดอนทเหมาะสมควรไมนอยกวา 80% จงควรหาวธปรบปรง ตวประกอบโหลดของโรงงานตอไป ซงสามารถพจารณาไดจากตวประกอบโหลดรายวน โดยเรมจากชวงเวลาทใชไฟฟาสง และชวงเวลาทใชไฟฟาตาในแตละวน สวนในการพจารณาตวประกอบโหลดรายวนนน กเพอทจะใชในการวางแผนดาเนนการ ซงจะตองพจารณาควบคกบตวประกอบโหลดประจาสปดาห เชนบางโรงงานสามารถจดใหเครองจกรทางานไดอยาง ตอเนองใน 7 วน การคานวณหาคาตวประกอบโหลดรายวน ตวอยางท 1.16 โรงงานแหงหนงทางาน 16 ชวโมง มการบนทกปรมาณพลงงานไฟฟาทกๆชวโมง ตลอด 24 ชวโมง ปรากฏดงตารางขางลางน

kW

คาเฉลย คาเฉลย

kW

เวลา (น.) เวลา (น.)


1-89

ตารางท 1.20 การบนทกปรมาณพลงงานไฟฟา เวลา ปรมาณพลงงานไฟฟา เวลา ปรมาณพลงงานไฟฟา เวลา ปรมาณพลงงานไฟฟา 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8

50 50 50 50 50 50 50

200

8-9 9-10

10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16

350 450 450 450 200 450 650 650

16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24

650 400 400 400 350 350 240 50

รวม 7040

จากตารางขางบนน พลงงานไฟฟาทใชทงหมดเทากบ 7,040 kWh พลงงานไฟฟาเฉลยทใช =

24040,7 = kW293.33

ตวประกอบโหลดรายวน = 100x650

33.293 = %12.45

การเขยนกราฟโหลด (Load curve) นาผลจากการบนทกการใชพลงงานไฟฟาในรายชวโมงมาจดทากราฟโหลดจะเหนวาในชวงเวลา 0.00 –

24.00 น. ปรมาณการใชพลงงานไฟฟาเทากบ 50 kWh หรอกลาวอกนยหนงกคอ ในชวงเวลานน มความตองการพลงงานไฟฟาเฉลย 50 kW นนเอง ดงนนจงสามารถทจะนาปรมาณการใชพลงงานไฟฟาในแตละชวงเวลามาจดทาเปนกราฟโหลดได ทงนเพอทจะทาใหทราบโครงสรางการใชพลงงานไฟฟาในแตละชวงเวลาไดอยางถกตอง ดงแสดงในรปท 1.63

รปท 1.63 กราฟโหลด (Load curve)


1-90

วธหาคาตวประกอบโหลดรายวนทเหมาะสม คาตวประกอบโหลดทเหมาะสม ขนอยกบชวโมงปฏบตงานของโรงงาน ถาทางานวนละ 24 ชวโมง คาตว

ประกอบโหลดทเหมาะสมควรมคาประมาณ 80 เปอรเซนต ถาทางานวนละ 16 ชวโมง คาตวประกอบโหลดทเหมาะสมจะมคา

= 80x24

16

= %33.53

และถาทางานวนละ 8 ชวโมง คาตวประกอบโหลดทเหมาะสมจะมคา

= 80x248

= %67.26

ดงนน เมอสามารถหาคาตวประกอบโหลดรายวนทเหมาะสมสาหรบชวงเวลาทแตกตางกนไดแลว วธทจะหาคาความตองการพลงงานไฟฟาสงสดไดดงน

จากตารางการบนทกการใชพลงงานไฟฟาในรายชวโมงในตวอยางท 1.17 ปรมาณพลงงานไฟฟาสงสดทใชเทากบ 650 kWh หรอจานวนกโลวตตสงสดเทากบ 650 kW ดงนน ศกยภาพทจะลดคาจานวนกโลวตตสงสดลงมา ใหอยในเกณฑทเหมาะสมไดโดยใชสตรตวประกอบโหลดรายวน ดงน

%100)(24

)(24x

kWชวโมง ใน งสดทใชพลงไฟฟาส

kWhชวโมง าเฉลยในพลงงานไฟฟหลดรายวนตวประกอบโ =

พลงงานไฟฟาสงสดใน 24 ชวโมง = %100)(24x

หลดรายวนตวประกอบโ

kWชวโมง าเฉลยในพลงงานไฟฟ

จากตวอยางท 1.17 พลงงานไฟฟาเฉลยใน 24 ชวโมง = 293.33 kW โรงงานทางานวนละ 16 ชวโมง คาตวประกอบโหลดทเหมาะสม = 53.33% พลงงานไฟฟาสงสดใน 24 ชวโมง = %100x

33.5333.293

= kW550 คาความตองการพลงงานไฟฟาสงสดทเหมาะสมมคา 550 kW


1-91

สรป การประหยดพลงงานในสภาวะปจจบนน นบวามความสาคญและจาเปนอยางยงททกฝายตองรวมมอกน

อยางจรงจง ทงนกเพราะวาทวโลกเรมขาดแคลนพลงงานมากยงขน โดยเฉพาะประเทศไทยซงตองนาเขานามนจากตางประเทศจานวนมากมาผลตพลงงานไฟฟา

วธการและแนวทางแกตวประกอบกาลงไฟฟาทกลาวมาขางตนนน เปนวธหนงท โรงงานอตสาหกรรม/ อาคาร สามารถนาไปใชเพอชวยลดคาใชจายดานพลงงานไฟฟาลงไดมาก แตตองมการลงทนในการตดตงอปกรณซงนบวาเปนการลงทนทสงพอสมควร โดยเฉพาะในบางหนวยงานทมความจาเปนในการแกปญหาคาตวประกอบกาลงไฟฟา และไมตองการใหเกดการสญเสยกาลงไฟฟา หรอพยายามใหเกดนอยทสด มกใชระบบไมโครโปรเซสเซอรเขามาควบคมและประมวลผล เพอควบคมอปกรณเพาเวอรอเลกทรอนกสตาง ๆ สงผลใหการทางานเปนไปอยางรวดเรว และมประสทธภาพมากขน รวมทงยงสามารถพฒนาระบบไดทงดานฮารดแวรและซอฟตแวร ซงเปนผลดกบเครอขายตงแตขนาดกลางจนถงขนาดใหญ การดาเนนการจงจะตองทาการพจารณาอยางรอบคอบ แตอยางไรกตามในระยะยาวแลวการแกไขตวประกอบกาลงไฟฟานบเปนการลงทนทคมคาและนาสนใจมาก

คาธรรมเนยมทคดจากคาความตองการกาลงไฟฟาเฉลยใน 15 นาทสงสดของเดอนนน อตราคาพลงงานไฟฟาสงสดมหนวยบาทตอกโลวตต ถกกาหนดโดยตนทนทใชในการสรางโรงไฟฟา ระบบสงและจาหนายใหแกผใชไฟฟา จงมความแตกตางกนในแตละประเภทผใชไฟฟา ระดบแรงดน ไฟฟา และตามชวงเวลาของวน ซงการกาหนดใหมโครงสรางอตราคาไฟฟาแตกตางกนตามประเภทผใช ไฟฟา เพอตองการใหอตราคาไฟฟาสอดคลองกบลกษณะของการใชไฟฟาและเพอสะทอนถงตนทนทางเศรษฐศาสตรมากทสด รวมทงสงเสรมใหมการใชไฟฟาอยางมประสทธภาพโดยเฉพาะอยางยงใหมการใชไฟฟานอยลงในชวงความตองการสงสด 1.9 กรณศกษา (Case studies) กรณศกษาท 1 การปลดแรงดนไฟฟาดานปฐมภมของหมอแปลงในขณะทไมมโหลด

โรงงานแหงหนงมเวลาการปฏบตงานเพยงวนละ 8 ชม. ดงนนถาเราสามารถลดการใชงานหมอแปลง 1000 kVA ทง 2 ตวออกในชวงทไมปฏบตงาน โดยใหเหลอหมอแปลง 500 kVA เพอใชสาหรบดานแสงสวาง การลดการใชงานหมอแปลงเปนการลด Core loss ซงมคาคงท ไมขนกบขนาดของโหลดแตขนอยกบขนาดของหมอแปลง ในกรณนสามารถประหยดไฟฟาไดประมาณ 22,159 kWh/ป คดเปนเงน 61,028 บาท/ป วธการคานวณ จากตารางคณสมบตของหมอแปลงไฟฟาชนด 3 เฟส (ดตารางท 1.26) ขนาด 1000 kVA ม Core loss เทากบ 1.90 kW ดงนน เมอตดดานปฐมภมของหมอแปลงออกขณะไมใชงาน จะทาใหสามารถประหยดไฟฟา (Core loss) ลดลงไดดงนคอ Core loss ลดลง = (Core loss x จานวนหมอแปลง) x ชม.ทไมปฏบตงานใน 1 ป = (1.90 x 2) x 16 x 365 = 22,192 kWh/ป ราคาคาไฟฟาเฉลย = 2.75 บาท/เดอน คดเปนเงนทประหยดได = 61,028 บาท/ป


1-92

สาหรบการปลดแรงดนไฟฟาดานปฐมภมของหมอแปลงสามารถกระทาได 2 วธคอ 1) ใชไมชก Drop fuse ขณะหยดปฏบตงาน 2) ตดตง High Voltage Circuit Breaker กรณศกษาท 2 การยายโหลดของหมอแปลงทมโหลดนอยมารวมกนเพอเพมโหลดแฟกเตอร โรงงานแหงหนงมผลจากการวดโหลดของหมอแปลงตวท 1 และตวท 2 พบวามการใชงานตากวาขนาดพกดของหมอแปลงมาก ทาใหประสทธภาพของหมอแปลงทง 2 ตวมคาตา เกดการสญเสยไฟฟา (Core loss) จานวนมาก ดงนน ถาสามารถตดหมอแปลงตวท 2 ขนาด 1,000 kVA ออกจากระบบ และนาโหลดของ หมอแปลงตวท 2 มารวมทหมอแปลงตวท 1 วธนการนมผลทาใหโรงงานสามารถลดความสญเสยในหมอแปลงได 9,732.1 kWh/ป คดเปนเงนทประหยดได 26,763.27 บาท/ป วธคานวณ Core loss ของ Tr2 ลดลง = Core loss x ชม. ใน 1 ป = 1.9 x 24 x 365 = 16,644 kWh/ป สาหรบ Copper loss ของ Tr2 ดไดจากตารางคณสมบตของหมอแปลงขนาด 1000 kVA ซงเทากบ 13.5 kW Copper loss ของ Tr2 ลดลง = 1,897.5 kWh/ป เมอนาโหลดของ Tr2 คอ 100 – j220 มารวมกบหมอแปลง Tr1 จะเพมโหลดของ Tr1 จาก 300 – j350 เปน 400 – j570 = 696 kVA มผลทาให Copper loss ใน Tr1 เพมขน

= 8,809.4 kWh/ป

= 13.5 x x 8 x 300 242 1000

2

Copper loss ของ Tr2 ลดลง = Copper loss Tr1 x kVA actual Tr1 ทเพมขน -

kVA rated Tr1

x ชม.ปฏบตงานใน 1 ป

kVA actual Tr1 เดม kVA rated Tr1

2 2

696 1000

13.5 x 2 - 461

1000 2

= x 8 x 300

Copper loss ของ Tr2 ลดลง = Copper loss ตวท 2 x x ชม.ปฏบตงานใน 1 ป kVA act Tr2

KVA rate Tr2

2


1-93

Loss ทลดลงทงหมด = 16644 + 1897.5 – 8809.4 = Core loss (Tr2) + Copper loss (Tr2) - Copper loss (Tr1 ทเพมขน) = 9,732.1 kWh/ป ราคาคาไฟฟาเฉลย = 2.75 บาท/kWh คดเปนเงนทประหยดได = 26,763.27 บาท/ป กรณศกษาท 3 การปรบแรงดนไฟฟาดานทตยภมของหมอแปลงไฟฟาใหอยในระดบเหมาะสม

จากการวดแรงดนดานทตยภมทหมอแปลง Tr1 และ Tr2 มคา 400 V และจดทไกลทสดจากหมอแปลงแตละตวมคา 392 V หมอแปลงทจายแรงดนไฟฟาสง Core loss ในตวหมอแปลงจะสงตาม นอกจากนยงทาใหประสทธภาพของมอเตอรทใชในโรงงานตา อายการใชงานสน ดงนน ถาสามารถลดคาแรงดนไฟฟาดานทตยภมลงมาเหลอ 390 V จะทาใหโรงงานสามารถลดความสญเสยในหมอแปลงได 1,729 kWh/ป คดเปนเงนทประหยดไดทงหมด 4,754.75 บาท/ป วธการคานวณ เมอปรบแรงดนไฟฟาดานทตยภมใหเทากบแรงดนไฟฟาพกดของ Machine จะทาให Core loss ลดลง เมอ V1 = แรงดนไฟฟาทวดไดจรงดานทตยภมของหมอแปลง

เมอ V1 คอ แรงดนไฟฟาทวดไดจรงดานทตยภมของหมอแปลง

V2 คอ แรงดนไฟฟาทตองการแกไข

= 1,729 kWh/ป

Core loss ของ Tr1 และ Tr2 = 1,729 kWh/ป ราคาไฟฟาเฉลย = 2.75 บาท/kWh คดเปนเงนทประหยดได = 4,754.75 บาท/ป การปรบปรงคาเพาเวอรแฟกเตอรในหมอแปลง

การปรบปรงคาเพาเวอรแฟกเตอรในหมอแปลงเปนการชวยลดการสญเสยภายใน หมอแปลงทาให หมอแปลงสามารถจายโหลดไดเพมขน การปรบปรงคาเพาเวอรแฟกเตอรทดควรตดตงอปกรณปรบปรงคาเพาเวอรแฟกเตอร เชน ตวเกบประจ (Capacitor) ไวในตาแหนงทใกลกบโหลดทมคาเพาเวอรแฟกเตอรตา

V1 V2

Core loss ของ Tr1 และ Tr2 ลดลง = Core loss x - 1 x ชม.ใน 1 ป x จานวนหมอแปลง

400 390

2 - 1 x 24 x 365 x 2 กาลงไฟฟาลดลง = 1.9 x


1-94

กรณศกษาท 4 การปรบปรงคาเพาเวอรแฟกเตอรในหมอแปลง จากโหลดของหมอแปลง Tr1 และ Tr2 จะเหนวาคาเพาเวอรแฟกเตอรคอนขางตามากคอ 0.65 และ 0.41

ตามลาดบ ควรทจะทาการปรบปรงเพาเวอรแฟกเตอรใหสงขนเปน 0.9 โดยตดตงตวเกบประจ (Capacitor) ขนาด 200 kVAr ทหมอแปลง Tr1 และ 180 kVAr ทหมอแปลง Tr2 ซงจะทาให Copper loss ของหมอแปลง ทง 2 ตวลดลง โรงงานสามารถประหยดพลงงานไฟฟาได 4,835 kWh/ป คดเปนเงนทประหยดได 13,296.25 บาท/ป วธคานวณ

โหลด Tr1 = 300 – j350 มคาเพาเวอรแฟกเตอร (PF) 0.65 เมอแกเปน 0.9 โหลดของ Tr1 กลายเปน 300 – j145 โดยตองตดตงคาปาซเตอรประมาณ 200 kVAr

โหลด Tr2 = 100 – j220 มคาเพาเวอรแฟกเตอร 0.41 เมอแกเปน 0.9 โหลดของ Tr2 กลายเปน 100 – j48 โดยตองตดตงคาปาซเตอรประมาณ 180 kVAr

เมอแกเพาเวอรแฟกเตอรแลว กระแสและ Copper loss ในตวหมอแปลงทง 2 ตวจะลดลง กระแสท PF 0.65 ของ Tr1 =

Φcos x V x 31000kW x

=

65.040031000300

xxx

= 666 A สาหรบกระแสท PF 0.9 ของ Tr1 = 481 A (คานวณเชนเดยวกบขางบน)

Copper loss Tr1 ทลดลง = Copper loss Tr1 x ⎪⎭

⎪⎬⎫

⎪⎩

⎪⎨⎧

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛2

rated

9.0PF

2

rated

65.0PF

II

II × ชม.ปฏบตงานใน 1ป

หมอแปลงขนาด 1000 kVA ประสทธภาพ 87% พกดกระแส (Irated) มคาเทากบ 1,443 A หาไดจาก Irated =

Φcos x V x 31000kW x

kVA = kW Irated =

V x 31000kVA x

= 3302 kWh/ป สาหรบ Copper loss Tr2 ทลดลง = 1,533 kWh/ป (คานวณเชนเดยวกบขางบน)

cos Φ

1443 666 ดงนน Copper loss Tr1 ทลดลง = 13.5 x 2 - 481

1443

2 x 8 x 300


1-95

Copper loss ทลดลงทงหมด = Copper loss Tr1 + Copper loss Tr2 = 4,835 kWh/ป รวมคาไฟฟาเฉลย = 2.75 บาท/kWh รวมเปนเงนทประหยดไดทงหมด = 13,296.25 บาท/ป การเลอกใชหมอแปลงชนดประสทธภาพสง

ในกรณทโรงงานกาลงพจารณาซอหมอแปลงใหม ควรเลอกซอชนดทมประสทธภาพสง หรอเปนแบบประหยดพลงงาน ซงจะมการสญเสยใน Core loss ตากวาแบบธรรมดา และควรเลอกขนาดทเหมาะสมกบโหลด หากพจารณาคณสมบตของหมอแปลงไฟฟาแลว จะเหนไดวา ประสทธภาพของหมอแปลงจะแปรผนตามคาโหลด ดงนนถาโรงงานจะซอหมอแปลงขนาดใหญเกนไป จะทาใหโหลดแฟคเตอรตาและประสทธภาพกตาดวย ในขณะเดยวกนหากโหลดไฟฟาของสถานประกอบการมคาสงในระยะเวลาทางาน 8 ชวโมง เวลาทเหลอของวนหนง ๆ มโหลดนอยมาก ดงนน การเลอกใชหมอแปลงประสทธภาพสงจะทาใหประหยดพลงงานไดมาก

ปจจบนบรษทผผลตไดออกแบบหมอแปลงชนดประสทธภาพสง ซงกคอหมอแปลงทมคากาลงสญเสยนอยเมอมโหลดตาดงในตารางท 1.21

ตารางท 1.21 เปรยบเทยบหมอแปลงแบบ Dry type cast resin ชนดทมกาลงสญเสยปกต (Standard loss) และชนดประหยดพลงงาน (High efficiency) ใชกบระบบแรงดนไฟฟา 22kV/400-230 V

kVA Rate A Voltage Loss (W) % Loss Eff%

(kV/V) Core loss Copper loss Core loss Copper loss 50 22 / 400 210 1050 0.17 0.83 97.48

100 22 / 400 340 1750 0.16 0.84 97.91 160 22 / 400 480 2350 0.17 0.83 98.23 250 22 / 400 670 3252 0.17 0.83 98.43 315 22 / 400 900 3900 0.19 0.82 98.47 400 22 / 400 980 4600 0.18 0.83 98.60 500 22 / 400 1150 5500 0.17 0.83 98.77 630 22 / 400 1350 6500 0.17 0.83 98.75 800 22 / 400 1600 11000 0.13 1.87 98.43

1000 22 / 400 1900 13500 0.12 0.88 98.56 1250 22 / 400 2300 16400 0.12 0.88 98.50 1500 22 / 400 2800 19800 0.12 0.88 98.50 2000 22 / 400 3250 24000 0.12 0.88 98.63

ทมา : การอนรกษพลงงานในอาคาร กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน ,2541


1-96

กรณศกษาท 5 การปรบปรงขนาดของหมอแปลงไฟฟา พจารณาจากการสญเสยอยางหมอแปลงชนดธรรมดาขนาด 1000 kVA และ 630 kVA ทโหลด 350 kW หรอ 412 kVA ทเพาเวอรแฟกเตอร 0.85 และปฏบตงานวนละ 8 ชม. จานวน 300 วนตอป หมอแปลงขนาด 1000 kVA Core Loss = Core Loss x ชม. ใน 1 ป = 1.9 x 24 x 365 = 16,644 kWh/ป

= 13.5 x 2

1000412 x 8 x 300

= 5,500 kWh/ป Loss ทงหมด = 22,144 kWh/ป หมอแปลงขนาด 630 kVA มการสญเสย (Loss) ทงหมด = 18,493 kWh/ป (คานวณเชนเดยวกบขางบน)

ถาเลอกใชหมอแปลงขนาด 630 kVA แทนหมอแปลงขนาด 1000 kVA จะสามารถประหยดพลงงาน ไฟฟาได 3,646 kWh/ป คดเปนเงน 10,026.5 บาท/ป (kWh ละ 2.75 บาท)

ในการประหยดพลงงานไฟฟาของหมอแปลง ควรจะมการพจารณาขนาดและประสทธภาพของหมอแปลงใหมขนาดทเหมาะสมกบโหลด และมประสทธภาพสงสด ตลอดจนการจดหมอแปลงใหสามารถหยดไดเปนสวน ๆ และตดหมอแปลงออกจากระบบในขณะทไมมโหลด ทงนตองไมกระทบกระเทอนตอการผลตภายในโรงงานดวย

กรณศกษาท 6 การยกเลกการใชหมอแปลงไฟฟา พจารณาการยายโหลดของหมอแปลงไฟฟาทมโหลดนอยมารวมกน ภายหลงจากการตดหมอแปลงไฟฟาบางตวออกจากระบบไฟฟาแรงดนสงอยางถาวร การสญเสยโดยรวมกจะลดลงโรงงานแหงหนงมหมอแปลงอย 2 ตว ดงรปท 9 โดยทหมอแปลง แตละตวมขนาดและจายโหลดแตกตางกน คอ หมอแปลงขนาด 1000 kVA จายโหลด 397 kVA, PF = 0.9, หมอแปลงขนาด 500 kVA จายโหลด 60 kVA, PF = 0.9

KVA rate kVA act

2

Copper loss = Copper loss x x ชม.ปฏบตงานใน 1 ป


1-97

รปท 1.64 Single line diagram ของโรงงานทมหมอแปลง 2 ตว จากระบบไฟฟาในรปท 1.64 ถาหมอแปลงทงสองตวมการจายโหลดสงสดขณะทาการผลตปกตมคา ดงทกาหนดไวในรปแลวหมอแปลงแตละตวจะรบโหลดดงนคอ

ขอเสนอแนะ ทางโรงงานควรตดหมอแปลงหมายเลข 2 ออกจากระบบแลวยายโหลดทตดออกไปรวมท

หมอแปลงหมายเลข 1 จากการรวมโหลดของหมอแปลงทงสองตวจะไดโหลดรวม = 397 + 60 = 457 kVA

ซงหมอแปลงหมายเลข 1 ยงสามารถทจะจายโหลดรวมทเกดขนไดอยางปกต คดเปน การใชงานหมอแปลงตวท 1 ภายหลงจากรวมโหลด เมอเทยบกบพกด

แตในการยายโหลดจะตองคานงถงระยะทาง และตาแหนงตดตงระหวางหมอแปลงทงสองตวเนองจากจะตองมการเพมสายไฟทางดานแรงดนตาทเชอมโยงระหวางโหลด ทยายไปรวมกบ หมอแปลง รวมทงขนาดของอปกรณ Switch gear ทจะรองรบโหลดรวมทงหมดดวย ผลทไดรบ

1. สามารถลดคาใชจายสาหรบพลงงานไฟฟาสญเสยในแกนเหลกหมอแปลงตวท 2 ลงได 2. สามารถลดคาใชจายสาหรบพลงงานไฟฟาสญเสยเนองจากการจายโหลดเดม (60 kVA) ลงได

1000 kVA 397 kW x 100 = 39.7% หมอแปลง TR1 : รบโหลดเทยบกบพกด =

500 kVA หมอแปลง TR2 : รบโหลดเทยบกบพกด = 60 kVA x 100 = 12%

457 kVA 1000 kVA

x 100 = 45.7% =


1-98

รปท 1.65 การรวมโหลดภายหลงจากมการตดหมอแปลงบางตวออกจากระบบไฟฟาแรงสงอยางถาวร กรณศกษาท 7 การตดหมอแปลงไฟฟาทไมใชงานออกจากระบบไฟฟาแรงดนสงในชวงเวลาทไมปฏบตงาน

โรงงานแหงหนงมหมอแปลงทใชงานชวคราวอย 1 ตว ขนาด 1000 kVA พจารณาจากรปท 1.66 เนองจากหมอแปลงนจายโหลดตอเนองกนเพยงแค 4 เดอน/ป หลงจากนนกจะถกงดใชงานอก 8 เดอน/ป เนองจากหมอแปลงขณะทไมมโหลดจะมคาสญเสยเกดขนในแกนเหลก (Iron loss) อยประมาณ 1.9 kW ดงนน เมอตดหมอแปลงทไมไดจายโหลดออกจากระบบ กจะสามารถลดความสญเสยสวนนออกไปได ระยะเวลาทหมอแปลงตวนไมไดจายโหลดนานถง 8 เดอน/ป หากทางโรงงาน ตดหมอแปลงตวนออกจากระบบไฟฟาแรงดนสงและแรงดนตาในชวง 8 เดอน/ป

รปท 1.66 One line diagram ของระบบไฟฟา


1-99

การสญเสยในแกนเหลกของหมอแปลง = 1.9 x 24 x 30 x 8 = 10,944 kWh/ป ดงนนการตดหมอแปลงไฟฟาทไมใชงานออกจากระบบ จะสามารถลดคาพลงงานไฟฟาสญเสยในแกนเหลกของหมอแปลงได 10,944 kWh/ป คดเปนเงนไดประมาณ 30,096 บาท/ป (kWh ละ 2.75 บาท) การขนานหมอแปลงไฟฟา (ขนาดเทากน) หลายตวเขาดวยกน (Banking)

ในกรณททางผใชไฟฟา เชน โรงงาน หรอ อาคารตาง ๆ มหมอแปลง (ขนาดเทากน) หลายตว ซงอาจจะเกดเนองจากการขยายกจการ หรอขยายการใชไฟฟา ทาใหมจานวนหมอแปลงเพมขน โดยปรมาณการใชงานรวมสงสด (kVA) มคาสงจนทาให ไมสามารถตดหมอแปลงบางตวออกจากระบบได ซงการขนานหมอแปลงไฟฟาเขาดวยกน จะชวยลดการสญเสยโดยรวมไดซงเกดขนในหมอแปลงแตละตวได กรณศกษาท 8 การขนานหมอแปลงไฟฟา (ขนาดเทากน) หลายตวเขาดวยกน (Banking) พจารณาจากระบบไฟฟาในรปท 1.67 หมอแปลงทงสองตวมการจายโหลดสงสด (ขณะทาการผลต) ทแตกตางกนมาก ดงแสดงในรปท1.67 ซงอาจพจารณาไดดงนคอ

หมอแปลง TR1 : รบโหลดเทยบกบพกด = 1600

20.1173 x 100 = 73.33%

หมอแปลง TR2 : รบโหลดเทยบกบพกด = 1600

94.387 x 100 = 24.25%

รปท 1.67 การขนานหมอแปลงไฟฟาหลายตวเขาดวยกน

จากสภาพการใชงานดงกลาว จะเหนไดวาทางโรงงานมความจาเปนตองใชหมอแปลงทง 2 ตว จายโหลดในการผลต ซงพลงงานไฟฟาสญเสยในขดลวดหมอแปลงทง 2 ตว ทางโรงงานไมสามารถหลกเลยงได พจารณาพลงงานไฟฟาสญเสย เนองจากการจายโหลด (Copper loss ซงคาสญเสยนจะแปรตามปรมาณของโหลดทหมอแปลงตองจาย) ของหมอแปลงทง 2 ตว แสดงในตารางท 1.22


1-100

ตารางท 1.22 พลงงานไฟฟาทสญเสยเนองจากโหลด

หมอแปลง พลงงานไฟฟาสญเสยเนองจากโหลด “Copper loss” (kWh) สภาพเดม ภายหลงจากขนานหมอแปลง การเปลยนแปลงภายหลงจากปรบปรง

Tr1 78,231.37 34,515.64 ลดลง 43,715.73 Tr2 8,556.85 34,515.64 เพมขน 25,958.79 รวม 86,788.22 69,031.28 ลดลง 17,756.94

หลงจากพจารณาปรบปรงระบบการจายไฟฟาโดยการขนานหมอแปลงแลว หมอแปลงแตละตวจะรบ

โหลดเฉลยเทา ๆ กนประมาณ 779.14 kVA ผลทไดรบ สามารถลดคาใชจายสาหรบ พลงงานไฟฟาสญเสยเนองจากการจายโหลดลงได 17,756.94 kWh/ป คดเปนเงนไดประมาณ 48,831.58 บาท/ป (kWh ละ 2.75 บาท)

1.10 กจกรรม (Activity) แบบฝกหด 1. จงวาดรปแสดงการตอใชงานของระบบการจายไฟฟาในโรงาน/อาคาร แบบตางๆ พรอมทงอธบายพอสงเขป 2. จงบอกวธการทาใหเกดการประหยดพลงงานในระบบไฟฟาพรอมทงอธบายพอสงเขป เฉลยกจกรรม 1. จงวาดรปแสดงการตอใชงานของระบบการจายไฟฟาในโรงาน/อาคาร แบบตางๆ พรอมทงอธบายพอสงเขป

ตอบ ระบบสายประธานเดยว (Simple radial) เปนระบบจายไฟสายประธานเดยว (Single primary service) และจายเขาหมอแปลง จายเขาสายปอน (Feeder) ทงหมด ดงรป ขอดของระบบนคอ เปนระบบทงายทสด ราคาถกทสด งายในการปองกนการจดลาดบเวลาการทางาน (Co-ordinate) และอปกรณใชงานทกชน ระบบนเหมาะสาหรบโรงงานขนาดยอมทสามารถหยดการผลตได

ระบบสายประธานเดยว ระบบสายประธานค (Primary selective radial) เปนระบบทเหมอนกบสายประธานเดยว เพยงแตเพมวงจรสารองใหรบไฟเปนวงจรค ดงรป ซงในบางครงจาเปนตองซอมแซมสายไฟฟาแรงสงชดหนงชดใด ขอดของระบบจายไฟนคอ ระบบมความนาเชอถอด


1-101

ระบบสายประธานค

ระบบสายประธานสองชด (secondary selective) ระบบนจะทางานเปนแบบระบบสายประธานเดยว 2 ชด ดงรป แตละชดจะถกเชอมโยง (Tie) ดวยตดตอนอตโนมต (T) ถาสายไฟแรงสงหรอหมอแปลงชดใดชดหนงเกดเสยหาย ตดตอนอตโนมต (M) จะปลดวงจรชดนน (Open) และตดตอนอตโนมตเชอมโยง (T) จะเชอมตอวงจร (Close) ถงกนทนท ซงอาจจะเปนแบบอตโนมตหรอไมอตโนมตกได ระบบสายประธานสองชดเปนวงจรทนยมใชกนมากทสด ในขณะน ถาสายไฟแรงสงหรอหมอแปลงชดใดชดหนงเกดขดของ หมอแปลงตวทเหลอจะตองจายโหลดทงหมด

สปอตเนตเวรค (Spot network) ระบบนจะประกอบดวยหมอแปลงจายไฟ 2 ชด หรอมากกวา ตอแยก

เปนอสระกน สวนทางดานแรงตาจะตอขนานโดยผานตดตอนอตโนมตชนดพเศษ เรยกวา Network protector ดงรป ถาสายจายไฟแรงสงหรอหมอแปลงชดใดชดหนงเกดขดของ หมอแปลงตวอนๆ จะปอนผาน Network protector ไปยงจดทขดของ พลงงานไฟฟาทปอนกลบเปนเหตให Network protector เปดวงจร และปลดแหลงจายออกจากวงจรแรงดนตา สาหรบระบบจายไฟนมราคาแพงเพราะ Network protector มราคาสง และกระแสลดวงจร (IC) เพมขนเนองจากหมอแปลงขนานกน แตความสมาเสมอของแรงดนด

สปอตเนตเวรค

ระบบสายประธานสองชด


1-102

2. จงบอกวธการทาใหเกดการประหยดพลงงานในระบบจายไฟฟาพรอมทงอธบายพอสงเขป ตอบ 1. หองรบและจายไฟฟา ตองออกแบบตดตงหองรบและจายไฟฟาใหเหมาะสม และชวยในการประหยดพลงงาน สาหรบโรงงานหรออาคารขนาดเลก หองรบและจายไฟฟา กคอ ตจายไฟฟาทตดตงตามจดตางๆ ในหองทางานทตองใชไฟฟานนเอง การตดตงควรใหอยบรเวณศนยกลางของภาระ (Load) 2. การใชหมอแปลงไฟฟาอยางมประสทธภาพ ปรบปรงการใชหมอแปลงไฟฟาทมอยเดมใหเกดประโยชนสงสด ซงมวธการดงน

- การลดกาลงสญเสยไมมโหลดของหมอแปลงไฟฟา โดยการปลดแรงดนไฟฟาดานปฐมภม (ดานแรงสงของหมอแปลงไฟฟาในขณะทไมมโหลด และยายโหลดของหมอแปลงไฟฟาทมโหลดนอยมารวมกน เพอเพมโหลดแฟกเตอร

- การปรบแรงดนไฟฟาดานทตยภม (ดานแรงตา) ของหมอแปลงไฟฟาใหอยระดบทเหมาะสม - การปรบปรงคาเพาเวอรแฟกเตอรในหมอแปลงไฟฟา - เลอกซอหมอแปลงไฟฟาชนดประสทธภาพสง และมขนาดเหมาะสมกบโหลด


1-103

เอกสารอางอง [1] คมอการฝกอบรมการอนรกษพลงงานภาคปฏบตดานไฟฟา, กองฝกอบรม กรมพฒนาพลงงานทดแทนและ

อนรกษพลงงาน กระทรวงพลงงาน, องคกรความรวมมอระหวางประเทศญปน,(JICA), ศนยพลงงานแหงประเทศไทย

[2] ธนบรณ ศศภานเดช ,การปรบปรงคาเพาเวอรแฟกเตอร ,การออกแบบระบบไฟฟา,กรงเทพฯ: ซเอดยเคชน ,2541

[3] สมาคมวศวกรรมสถานแหงประเทศไทย,มาตรฐานการตดตงทางไฟฟาสาหรบประเทศไทย, พมพครงท 3. มกราคม 2542

[4] โชจ โอฮามา.อปกรณรบและจายไฟสาหรบโรงงานและอาคารขนาดใหญ. แปลโดย ดร.บณฑต โรจนอารยานนท และคณะ.พมพครงท 11. กรงเทพฯ. สานกพมพ ส.ส.ท. สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน), 2542

[5] การแกไข Power factor ในโรงงานอตสาหกรรม (I3),เอกสารเผยแพร,สานกกากบและอนรกษพลงงาน,กรมพฒนาและสงเสรมพลงงาน,กระทรวงวทยาศาสตรเทคโนโลยและสงแวดลอม

[6] ไชยะ แชมชอย “คมอการลดคาไฟฟา” บรษทเอมแอนดอ จากด , กรงเทพ , 2544 [7] หมอแปลงไฟฟา ,การอนรกษพลงงานในอาคาร.เอกสารเผยแพร, กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษ

พลงงาน กระทรวงพลงงาน [8] การปรบปรงตวประกอบกาลงไฟฟาและวธควบคมความตองการ , เอกสารเผยแพร, กรมพฒนาพลงงาน

ทดแทนและอนรกษพลงงาน กระทรวงพลงงาน [9] เอกสารการอนรกษพลงงานของญปน

Documents

บทที่ 1 ระบบการจ ายและควบค ุมไฟฟ าในโรงงาน อาคาร · หรือ ic) ของ เซอร กิตเบรคเกอร