บทที่ 5 หมอแปลงไฟฟา 3 เฟส

5.1 บทนํา หมอแปลงไฟฟา 3 เฟส (three-phase transformer) คือหมอแปลงท่ีมีขดลวด 3 ชุดตอ

อยูกับระบบไฟฟา 3 เฟสที่ตองการปรับระดับแรงดัน หมอแปลงไฟฟา 3 เฟสจึงเปนหมอแปลงไฟฟาท่ีสําคัญมากท้ังในระบบสงและระบบจําหนายไฟฟา ซ่ึงไดกลาวถึงเปนพื้นฐานไวบางสวนแลวในบทท่ี 3 นอกจากนั้นยังไดแสดงใหเห็นถึงลักษณะทางกายภาพท่ัวไปซ่ึงมองเห็นจากภายนอก อุปกรณประกอบเชนเคร่ืองวัดและอุปกรณปองกัน การจําแนกประเภท หลักการทํางาน เชนอัตราสวนแรงดันและกระแส เปนตน ในบทนี้จะกลาวถึงรายละเอียดเพ่ิมเติม เชน ประเภทของการระบายความรอน การติดต้ังแบบตาง ๆ กลุมเวกเตอร การตอวงจรใชงาน และการวิเคราะหแผนปายเพื่อพิจารณาคุณสมบัติ ซ่ึงจะทําใหมีความคุนเคย เขาใจและเกิดทักษะในการปฏิบัติงานกับหมอแปลงไฟฟาไดดีมากยิ่งข้ึน

5.2 การจัดแบงชนดิของหมอแปลงไฟฟา 3 เฟส เพื่อใหสามารถจําแนกแยกแยะและกลาวถึงหมอแปลงไฟฟา 3 เฟส ในแตละแงมุม

ไดถูกตองดังน

5.2.1 การจดัแบงชนิดตามลักษณะรูปแบบการประกอบ วิธีนี้จัดแบงหมอแปลงไฟฟาออกเปน 2 ชนิด ตามลักษณะขององคประกอบ

ของโครงสราง (Chapman, 1998, p.118) ดังนี้

5.2.1.1 หมอแปลงไฟฟาเฟสเดียว 3 ตัว(Three single-phase transformer) คือหมอแปลงไฟฟา 3 เฟสที่ประกอบมาจากหมอแปลงไฟฟาเฟสเดียว 3 ตัว การตอเชนนี้มักเรียกวาการแบงกหมอแปลง (transformer banking) ชนิดนี้มีขอดีคือสามารถยกข้ึนติดต้ังทีละสวนได หากชํารุดเปนบางเฟสก็สามารถแยกสวนถอดไปซอมได สวนขอเสียคือพื้นท่ีในการติดต้ังมากกวาชนิด 3 เฟสปกติท่ัวไป

86

5.2.1.2 หมอแปลงไฟฟา 3 เฟส 1 ตัว (Single three-phase transformer) คือหมอแปลงไฟฟาท่ีท่ีสรางข้ึนมาเปนแบบ 3 เฟสโดยเฉพาะ เปนชนิดท่ีพบโดยท่ัวไปนั่นเอง ชนิดนี้มีขอไดเปรียบท่ีสําคญคือ มีคาใชจายตํ่ากวาเม่ือจายโหลดท่ีคา kVA เทากัน มีน้ําหนักรวมนอยกวา การติดต้ังบัสบาร สวิตชเกยีร และการเดินสายงายกวาชนิดแรก

5.2.2 การจดัแบงชนิดตามตัวกลางในการระบายความรอน ตัวกลางในการระบายความรอน ก็คือสารท่ีใชทําเปนฉนวนหมอแปลงและทํา

หนาท่ีระบายความรอนออกจากแกนเหล็กและขดลวดในขณะเดียวกัน โดยท่ัวไปมี 3 ชนิด ซ่ึงสอดคลองกับชนิดของฉนวนหมอแปลงไฟฟาท่ีผลิตโดยบริษัทเอกรัฐวิศวกรรม (เอกรัฐวิศวกรรม, 2552) ดังนี้

5.2.2.1 หมอแปลงแบบแหง (Dry-type transformer) เปนชนิดท่ีไมใชตัวกลางท่ีเปนของเหลว มี 3 ชนิด คือ

1. หมอแปลงแบบฉนวนอากาศ หรือระบายความรอนโดยใชอากาศ เปนหมอแปลงแบบแหงชนิดพื้นฐานท่ีสุด มักใชกับระบบแรงดันตํ่า ฉนวนอาบดวยน้ํายาวานิช (vanish) อบแหงเพื่อเพิ่มความแข็งแรง หรือพันทับเสนลวดดวยฉนวนอ่ืน ๆ ตัวอยาง เชน หมอแปลงของบริษัทเอกรัฐวิศวกรรม (เอกรัฐวิศวกรรม, 2552) เปนหมอแปลงท่ีมีขนาดไมใหญนัก ติดต้ังในเคร่ืองหอหุมเพื่อปอนแรงดันใหกับเคร่ืองจักรเคร่ืองใดเคร่ืองหน่ึงโดยเฉพาะ รูปรางดังภาพท่ี 5.1 เปนตน

ภาพท่ี 5.1 หมอแปลงไฟฟาแบบแหงระบายความรอนดวยอากาศ ท่ีมา: เอกรัฐวศิวกรรม, 2552

87

2. หมอแปลงแบบฉนวนเรซิน ขดลวดหุมดวยฉนวนท่ีใชเปนเรซินแหง (cast–resin) มีความแข็งแรงทางกลสูง ไมติดไฟท่ีอุณภูมิตํ่ากวา 350 C และไมระเบิด ทนตอความช้ืนและสภาพท่ีมีฝุนละอองไดดี นิยมติดต้ังภายในอาคาร ระบายความรอนโดยใชอากาศดวยวิธีธรรมชาติหรือใชพัดลมเปา ดังในภาพท่ี 5.2 เปนหมอแปลงไฟฟาแบบเรซินแหงติดต้ังในสถานีไฟฟายอยในอาคาร (unit sub-station) ระบายความรอนโดยใชพัดลมดูดอากาศรอนออกดานบนตู

ภาพท่ี 5.2 หมอแปลงไฟฟาแบบเรซินแหงติดต้ังในเคร่ืองหอหุม

5.2.2.2 หมอแปลงแบบแชในนํ้ามัน (Oil-immerged transformer) เปนชนิดท่ีพบเห็นไดท่ัวไปในระบบจําหนาย บริเวณริมถนนหรือในสถานประกอบการ สังเกตไดจากการที่มีถังสํารองน้ํามันอยูดานบนตัวถัง ดังภาพท่ี 5.3 โดยทั่วไปมักติดต้ังภายนอกอาคารแตสามารถติดต้ังในอาคารได เชน ในหองหมอแปลง เปนตน

ภาพท่ี 5.3 หมอแปลงไฟฟาระบายความรอนดวยน้ํามันชนิดมีถังสํารองน้ํามัน

พัดลมดูดอากาศ

88

หมอแปลงไฟฟาระบายความรอนดวยน้ํามัน จะมีท้ังชนิดท่ีมีถังสํารองน้ํามันและชนิดปดมิดชิด (hermetic sealed fully oil filled) ชนิดท่ีมีถังสํารองน้ํามันจะมีอากาศภายนอกเขาออกผานตัวกรองความช้ืน (เอกรัฐวิศวกรรม, 2552) ดังภาพท่ี 5.4 เม่ือหมอแปลงรอน น้ํามันหมอแปลงจะขยายตัวและดันอากาศในถังสํารองน้ํามันออกสูภายนอกผานตัวกรองความช้ืน เม่ือหมอแปลงและนํ้ามันเย็นตัวลง อากาศภายนอกไหลผานตัวกรองความช้ืนเขาไปสูถังสํารองน้ํามัน

ภาพท่ี 5.4 การขยายและหดตัวของน้ํามันในหมอแปลงไฟฟาตามอุณหภูมิการทํางาน ท่ีมา : เอกรัฐวศิวกรรม, 2552

สําหรับชนิดปดมิดชิดจะไมมีถังสํารองน้ํามัน อากาศภายนอกไมสามารถเขาออกได

เพื่อตัดปญหาความช้ืน ตัวถังและครีบระบายความรอนจะถูกออกแบบมาใหสามารถขยายตัวรองรับความดันภายในตัวถังท่ีเพิ่มข้ึนได (เอกรัฐวิศวกรรม, 2552) ดังภาพท่ี 5.5

ภาพท่ี 5.5 การขยายตัวของตัวถังและครีบระบายความรอนของหมอแปลงแบบปดมิดชิด ท่ีมา : เอกรัฐวศิวกรรม, 2552

89

สําหรับในภาพท่ี 5.6 เปนตัวอยางหมอแปลงชนิดปดมิดชิดระบายความรอนดวยน้ํามัน ผลิตโดยบริษัทเอกรัฐวิศวกรรม (เอกรัฐวิศวกรรม, 2552) ขนาด 2,000 kVA

ภาพท่ี 5.6 หมอแปลงไฟฟาแบบปดมิดชิดระบายความรอนดวยน้ํามัน ท่ีมา : เอกรัฐวศิวกรรม, 2552

5.2.2.3 หมอแปลงแบบใชกาซมีตัวถังเปนแบบปดมิดชิด (Hermetic sealed transformer) เปนชนิดท่ีระบายความรอนดวยน้ํามันแตบรรจุกาซเฉ่ือยใหลอยตัวอยูเหนือน้ํามัน เชนไนโตรเจน (N2) เปนตน ดังภาพท่ี 5.7 เม่ือน้ํามันรอนและขยายตัวไปดันกาซท่ีเติม กาซจะหดตัวเพื่อรักษาแรงดันในถังปดไมใหสูงเกินไป หมอแปลงชนิดนี้สามารถใชงานไดท้ังภายในและนอกอาคาร

ภาพท่ี 5.7 หมอแปลงไฟฟามีตัวถังแบบปดมิดชิดระบายความรอนดวยน้าํมันและเติมดวยกาซ ท่ีมา : เอกรัฐวศิวกรรม, 2552

5.3 วิธีการระบายความรอนหมอแปลงไฟฟา ความรอนซ่ึงเกิดจากกําลังไฟฟาสูญเสียภายในหมอแปลง เปนสาเหตุหนึ่งท่ีทําใหหมอแปลง

มีอายุการใชงานส้ันลง วิธีท่ีจะระบายออก (ventilation) จึงมีความสําคัญมาก การระบายความรอน

90

ท่ีมีประสิทธิภาพยังสามารถทําใหหมอแปลงจายโหลดไดมากข้ึนดวย หมอแปลงจะระบายความรอนจากโครงสรางภายในสูอากาศภายนอกไดหลายวิธี บนตัวถังหมอแปลงไฟฟาจะมีสัญลักษณแสดงถึงวิธีการระบายความรอนของหมอแปลงตัวนั้น ๆ ดังท่ีแสดงไวในตารางท่ี 5.1 และ 5.2

ตารางท่ี 5.1 สัญลักษณแสดงตัวกลางการระบายความรอน

ตัวกลางระบายความรอน สัญลักษณ น้ํามัน O กาซ G อากาศ A

ตารางท่ี 5.2 สัญลักษณแสดงวิธีการระบายความรอน

วิธีการหมุนเวียนของตัวกลางระบายความรอน สัญลักษณ โดยวิธีธรรมชาติ (natural) N โดยวิธีอัดหรือขับ (forced) F

การเขียนสัญลักษณแสดงการระบายความรอน จะเขียนเปนตัวอักษรภาษาอังกฤษ 2 หลัก

หรือ 4 หลัก แตละหลักมีความหมายดังนี้ XXXX วิธีการะบายความรอนของตัวกลาง ชนิดของตัวกลางระบายความรอนจากตัวถังสูภายนอก วิธีการหมุนเวียนของตัวกลาง ชนิดของตัวกลางระบายความรอนออกจากขดลวด

ตัวอยางการระบายความรอน AN หมายถึง …………………………………………..………………………….. AF หมายถึง …………………………………….…………………….………….. ONAN หมายถึง ……………………………………...………………………………. ONAF หมายถึง ……………………………..……………………………………….

91

5.4 การติดต้ังหมอแปลงไฟฟา เหตุผลดานความสะดวกในการตอกับระบบจําหนาย การเดินสายเมนไปยังศูนยกลาง

การจายไฟฟาของอาคาร ขนาดของหมอแปลงไฟฟา ความปลอดภัยและมุมมองดานภูมิสถาปตยเปนเหตุผลสําคัญในการพิจารณารูปแบบการติดต้ังหมอแปลงไฟฟา ดังนั้นโดยท่ัวไปจะมีการติดต้ังหมอแปลงไฟฟาในรูปแบบตาง ๆ ดังนี้

5.4.1 การติดต้ังบนเสา วิธีนี้มีท้ังชนิดติดต้ังบนเสาเดี่ยวซ่ึงใชกับหมอแปลงไฟฟาขนาดเล็กจนถึง 225 kVA

และการติดต้ังบนเสาคู (plat form) โดยหมอแปลงไฟฟาจะวางอยูบนคาน ใชกับหมอแปลงไฟฟาขนาดโตข้ึน จาก 250 KVA จนถึง 1,000 kVA วิธีนี้จะพบเห็นท่ัวไปในระบบจําหนาย

5.4.2 การติดต้ังในลานหมอแปลง เปนการติดต้ังภายนอกอาคาร ใชไดกับหมอแปลงทุกขนาด โดยหมอแปลงจะ

ถูกติดต้ังบนแทนท่ีแข็งแรง เคร่ืองกั้นหรือคอกหมอแปลงจะทําจากวัสดุท่ีแข็งแรงสามารถกันคนหรือสัตวเล้ียงไมใหเขาถึงไดโดยบังเอิญ แตสามารถเขาถึงเพื่อปฏิบัติงานได โดยท่ัวไปมักเปนลวดตาขายเหล็ก พื้นรอบ ๆ จะโรยดวยหินเกร็ดเพื่อซึมซับน้ํามัน การเดินสายดานแรงดันสูงและแรงดันตํ่าเปนแบบใตดินหรือเปนสายอากาศก็ได ในภาพท่ี 5.8 เปนหมอแปลงขนาด 1,600 kVA ติดต้ังบนแทนคอนกรีต เคร่ืองกั้นลวดตาขายเหล็ก เดินสายดานแรงสูงแบบใตดิน (ในทอ)

ภาพท่ี 5.8 หมอแปลงไฟฟาติดต้ังในลานหมอแปลง

92

5.4.3 การติดต้ังแบบมีเคร่ืองหอหุม คือการติดต้ังบนแทนในกลองหรือตูเหล็กท่ีทนตอสภาพดินฟาอากาศ (pad

mounted enclosure) อาจอยูกลางแจงหรือในอาคารก็ได มักใชกับหมอแปลงแบบแหงและมีระบบระบายความรอนท่ีดี การระบายความรอนท่ีดีนี้ สมาคมชางเหมาไฟฟาและเคร่ืองกลไทย (2543, 8 – 17) กลาววา สามารถใชงานหมอแปลงไฟฟาเกินพิกัดไดอีกประมาณ 30 – 40 %

5.4.4 การติดต้ังในหองหมอแปลง กรณีท่ีมีพื้นท่ีมาก อาจทําเปนอาคารหรือหองเพื่อติดต้ังหมอแปลงไฟฟา

โดยเฉพาะ ซ่ึงติดต้ังหมอแปลงไดท้ังชนิดแหงและน้ํามัน

5.4.5 การติดต้ังใตดิน กรณีไมมีพื้นท่ีบนพื้น อาจติดต้ังในบอคอนกรีตท่ีอยูตํ่ากวาระดับพื้นลงไป

แตตองสามารถเขาถึงได การเดินสายเปนแบบใตดินและตองมีระบบปองกันน้ําทวมเนื่องจากอยูในท่ีตํ่า

5.5 ลกัษณะสมบัติและศัพทท่ีควรทราบ เปนคุณสมบัติทางไฟฟาท่ีผูปฏิบัติงานจะตองทราบในการติดต้ังอุปกรณระบบ เชน

สายและอุปกรณปองกันตาง ๆ ขอมูลสวนนี้กลาวไวสอดคลองกับ สมาคมชางเหมาไฟฟาและเคร่ืองกลไทย (2543, 8 – 1)

5.5.1 กําลังพิกัด

ขนาดกําลังของหมอแปลงไฟฟา ท่ีจะจายใหแกโหลดไดสูงสุดโดยท่ีสวนประกอบท่ีสําคัญของหมอแปลงมีอุณหภูมิไมเกินคาท่ีกําหนดไว เรียกคากําลังนี้วากําลังพิกัด (rated power) มีหนวยเปนกิโลโวลต-แอมแปร (kVA) โดยท่ัวไปจึงเรียก เควีเอ ของหมอแปลง

5.5.2 แรงดันพิกัด เปนคาแรงดันแรงดันสูง (ดานเขา) และแรงดันตํ่า (ดานออก) ของหมอแปลง

ในการจายโหลดซ่ึงเรียกวาแรงดันพิกัด (rated voltage) มีการจําแนกเปน

93

กฟน. แรงดันสูงเปน 12 หรือ 24 kV และ แรงดันตํ่าเปน 416/240 V กฟภ. แรงดันสูงเปน 11,22 และ 33 kV แรงดันพิกัดดานแรงดันตํ่าเปน 400/230 V กําลังไฟฟาพกิดักับแรงดนัพกิัดมีความสําพันธกันตามสมการ

kVA = 3 VL IL /1,000 (5.1)

5.5.3 การแท็ปแยกแรงดัน

การแท็ปแยกแรงดัน (voltage tapping) เปนหลักการปรับคาอัตราสวนของหมอแปลงเพื่อใหไดแรงดันขาออกตามตองการ คาแท็ปแยกกําหนดเปนเปอรเซ็นตของแรงดันดานไฟเขา (rate primary voltage) กฟน. กําหนดการแท็ปแยกไวเปน –4 x 2.5 % ของแรงดันดานไฟเขา ซ่ึงหมายถึงมีการแทปคาลง 4 ระดับ ระดับละ 2.5 % สวน กฟภ. จะกําหนดเปน 4 ระดับ โดยเพิ่ม 2 ระดับ และ ลด 2 ระดับคือ 2 x 2.5 %

5.5.4 แรงดันอิมพีแดนซ แรงดันอิมพีแดนซ (impedance voltage) มีหนวยเปน % เปนคาแรงดันท่ีตก

ครอมอิมพีแดนซเทียบเคียง (equivalent impedance) ของหมอแปลงท่ีคากระแสพิกัด แรงดันอิมพีแดนซจะมีคาตามมาตรฐานดังนี้

ขนาด 50 kVA-630 kVA จะมีคาแรงดนัอิมพิแดนซ 4 % ขนาด 800 kVA – 2500 kVA จะมีคาแรงดนัอิมพิแดนซ 6 %

ตารางท่ี 5.4 ตัวอยางคุณสมบัติของหมอแปลงไฟฟาขนาด 400 kVA ชนิดตัวถังปดมิดชิด

Capacity kVA. 400 kVA 3

24,000/416-240 V Impedance No load loss Load loss Total loss Efficiency at 100% load and P.F.=1

% W W W %

4 950 4600 5550 98.63

ท่ีมา : บริษัทวสิตาทราโฟ จํากัด, 2552

94

5.6 กลุมเวกเตอร การตอขดลวดของหมอแปลงไฟฟา 3 เฟส (3 phase-transformer connection) จะแบง

ออกเปนกลุมตาง ๆ 4 กลุมหลัก (Chapman, 1998, p.118) บางคร้ังเรียกกลุมของการตอเหลานี้วา กลุมเวกเตอร (vector group) โดยท่ัวไปมี 4 กลุม ดังนี้

1. กลุมเวกเตอรเดลตา – เดลตา 2. กลุมเวกเตอรเดลตา – สตาร 3. กลุมเวกเตอรสตาร – สตาร 4. กลุมเวกเตอร สตาร – เดลตา

กลุมเวกเตอรเปนการเปรียบเทียบเวกเตอรของแรงดันในสายดานทุติยภูมิกับดานปฐมภูมิ การระบุกลุมเวกเตอรจะเขียนเปนตัวอักษรแสดงการตอดานปฐมภูมิและทุติยภูมิตามลําดับ พรอมท้ังตัวเลขท่ีแสดงมุมตางเฟสของเวกเตอรท้ังสองดาน ตัวอยางเชน Dd 0, Dd 6, Dy1 และ Dy11 เปนตน กลุมเวกเตอรมีความสําคัญมากในกรณีการตอหมอแปลงไฟฟาขนานกัน โดยกลุมเวกเตอรจะตองเหมือนกัน (หรือทําใหเวกเตอรเหมือนกัน) จึงจะขนานกันได การแสดงลักษณะการตอขดลวด วงจรสมมูล และกลุมเวกเตอรท้ัง 4 กลุมมี ดังตอไปนี้

5.6.1 กลุมเวกเตอรเดลตา – เดลตา หมายถึงหมอแปลงไฟฟาท่ีตอขดลวดดานปฐมภูมิและทุติยภูมิเปนแบบเดลตา

ท้ังคู (Delta – delta, Dd) ตัวอยางตอไปน้ีเปนกลุมเวกเตอร Dd0 คือมีคาแรงดันดานปฐมภูมิและทุติยภูมิแตกตางกัน 0 องศา เวกเตอรของแรงดันดานปฐมภูมิจะแทนดวยเข็มยาวช้ีท่ีเลข 12 บนหนาปทมนาฬิกา สวนแรงดันดานทุติยภูมิแทนดวยเข็มส้ันช้ีในตําแหนงท่ีกําหนดดวยมุมตางเฟส ดังภาพท่ี 5.9

ก. การตอหมอแปลงไฟฟาแบบเดลตา-เดลตา

1

2

3

Ip

I

I

p

p

IL

UL1

2

3

Ip

Ip

pI

I

IL

L

UL

UL

UL

Primary Side Secondary Side

3LI PI

PL UU

3LI PI

PL UU

IL

IL

UL UL

IL

95

ข. การกําหนดกลุมเวกเตอร Dd0

ภาพท่ี 5.9 การตอขดลวด วงจรสมมูลและการกําหนดกลุมเวกเตอร Dd0

5.6.2 กลุมเวกเตอรเดลตา – สตาร หมายถึงหมอแปลงไฟฟาท่ีตอขดลวดดานปฐมภูมิและทุติยภูมิเปนแบบเดลตา

และแบบสตาร (Delta – star, Dy) ซ่ึงตัวอยางตอไปนี้เปนกลุมเวกเตอร Dy11 คือมีเวกเตอรแรงดันดานปฐมภูมิและทุติยภูมิแตกตางกัน 330 องศา เวกเตอรของแรงดันดานปฐมภูมิจะแทนดวยเข็มยาวช้ีท่ีเลข 12 สวนแรงดันดานทุติยภูมิแทนดวยเข็มส้ันช้ีในตําแหนงท่ีเลข 11 ดังภาพท่ี 5.10

ภาพท่ี 5.10 การตอขดลวด วงจรสมมูลและการกําหนดกลุมเวกเตอร Dy11

1

2

3

Ip

I

I

p

p

I

I

IL

L

L

UL

1

2

3

U

U

L

L1

2

3

IpIp

pI

IL

L

L

I

I

Up

U

U

U

U

U

p

p

L

L

L

L

L

L

N

1

2

3

RFE1XM1

a2 a2

1

2

3

1

23

3/1LaI Re2 Xe2 2LI

Primary Side

Secondary Side3LI PI

PL UU PL II

3LU

3/2

1

3/1

2

2

1

L

L

L

L

U

U

V

L

N

Na

PU

32L

V

n

3

2

1

11

12Dy 11

1130

330

a

VL1

3/1LaI 3/2LI

2

1

2

1

L

L

V

V

N

Na

96

5.6.3 กลุมเวกเตอรสตาร – สตาร หมายถึงหมอแปลงไฟฟาท่ีตอขดลวดดานปฐมภูมิและทุติยภูมิเปนแบบสตาร

และสตาร (Star – star, Yy) ซ่ึงตัวอยางตอไปนี้เปนกลุมเวกเตอร Yy0 คือมีเวกเตอรแรงดันดานปฐมภูมิและทุติยภูมิแตกตางกัน 0 องศา เวกเตอรของแรงดันดานปฐมภูมิและทุติยภูมิช้ีในตําแหนงท่ีเลข 12 เหมือนกัน ดังภาพท่ี 5.11

ภาพท่ี 5.11 การตอขดลวด วงจรสมมูลและการกําหนดกลุมเวกเตอร Yy0

5.6.4 กลุมเวกเตอร สตาร – เดลตา หมายถึงหมอแปลงไฟฟาท่ีตอขดลวดดานปฐมภูมิและทุติยภูมิเปนแบบสตาร

และเดลตา (Star – delta, Yd) ซ่ึงตัวอยางตอไปนี้เปนกลุมเวกเตอร Yd1 โดยมีเวกเตอรแรงดันดานปฐมภูมิและทุติยภูมิแตกตางกัน 30 องศา เวกเตอรของแรงดันดานปฐมภูมิช้ีในตําแหนงท่ีเลข 12 และทุติยภูมิช้ีท่ีเลข 1 ดังภาพท่ี 5.12

1

2

3

Ip

Ip pIn

U

I

I

I

U

UL

L

L

L

L

L

1

2

3

Ip

IL

L

L

I

I

Up

U

U

U

U

U

p

p

L

L

L

L

L

L

N

1

2

3

n

RFE1XM1

a2 a2

1LaI Re2 Xe2 2LI

2

1

1

2

2

1

L

L

L

L

U

U

I

I

N

Na

32LU

3.1

a

VL

Primary Side Secondary Side

3, LPL UII PU 3, LPL UII PU

1

23

n

1

2

n

3

12 y y0

97

ภาพท่ี 5.12 การตอขดลวด วงจรสมมูลและการกําหนดกลุมเวกเตอร Yd1

5.7 การวิเคราะหแผนปายหมอแปลงไฟฟา เปนการพิจารณาขอมูลของหมอแปลง เชน ขนาดกําลังไฟฟาเปนเควีเอ กระแสพิกัด

เปนแอมแปร แรงดันพิกัดเปนโวลต วิธีการระบายความรอน เปนตน เพื่อประโยชนในการติดต้ัง การกําหนดขนาดสายและอุปกรณปองกันท่ีเหมาะสม ดังภาพท่ี 5.13 เปนตัวอยางแผนปายของ หมอแปลงไฟฟาในสถานประกอบการแหงหนึ่งในเขตการไฟฟานครหลวง เม่ือพิจารณาแลว พบวา มีขนาด 500 kVA พิกัดแรงดันดานปฐมภูมิและทุติยภูมิ 12,000/416-240 V ระบายความรอนออกจากขดลวดและแกนเหล็กดวยน้ํามันและหมุนเวียนดวยวิธีธรรมชาติ (ON) ระบายความรอนจากตัวถังออกสูภายนอกดวยอากาศธรรมชาติ (AN) กลุมเวกเตอร Dy 11 ปรับแท็ปแรงดันตามพิกัด 1 ตําแหนง ลดอัตราสวนอีก 4 ตําแหนง และสามารถปรับใหใชไดกับแรงดันดานปฐมภูมิ 12,000 V หรือ 24,000 V ก็ได

1

2

3

Ip

Ip

pIn

1

2

3

U

I

I

I

U

UL

L

L

L

L

L

Star – Delta

Primary Side

1

2

3

Ip

Ip

pI

I

I

I

L

L

L

UU

U

L

L

L

L

L

L

1

2

3

2

311

L

L

L V

V

N

Na

PL II

PL UU

Secondary Side

3LI PI

PL UU

RFE1XM1

a2 a2

3/1LaI Re2 Xe2 3/2LI

3.aU 1L

2LU

1

3

2

1

2

3

3 2

1

n

32

1

12

1 130

30

1yd

98

ภาพท่ี 5.13 ตัวอยางแผนปายหมอแปลงไฟฟาในเขตการไฟฟานครหลวง

99

5.7.1 การวิเคราะหกลุมเวกเตอร จากแผนภาพการตอ (connection diagram) นํามาเขียนแผนภาพเวกเตอร

(vector diagram) และสรุปเปนกลุมเวกเตอร (vector group) ดังภาพ 5.14 ดังนี้ = ……...

Vector Group = …………………

ภาพท่ี 5.14 การวิเคราะหกลุมเวกเตอร

5.7.2 การคํานวณกระแสโหลดและอัตราสวนแรงดัน

หมอแปลงไฟฟา 3 เฟสตัวดังกลาว มีการจายโหลดท่ีพิกัดกําลังไฟฟา แรงดันขาเขาและออกตามแผนปาย จะมีกระแสพิกัดท้ังในสายและเฟส ท้ังขาเขาและออก พรอมท้ังมีอัตราสวนแรงดันหรืออัตราสวนของขดลวด ดังนี้

จากสมการ 5.1 ปรับเพื่อหากระแส จะได IL = kVA x 1,000/(3 VL)

กระแสไลนดานปฐมภูมิ IL = 500 x 1,000/(3 x ……………..)

= 24.05 A กระแสไลนดานทุติยภูมิ

IL = 500 x 1,000/(3 x ……………..) = 693.93 A

หาอัตราสวนแรงดัน โดยใชสมการท่ี 3.4 หรือ 3.5 แตปรับมาใชแรงดันไลนแทน เพราะเปนหมอแปลงชนดิ 3 เฟส

a = VL1/VL2 = ………….…./…………….. = 28.846

A8 B8 C8

A1 B1 C1

a2 b2 c2

a1 b1 c1 12 11

1

2 3 2

3 1

1

2 3

………... 30

100

5.8 สรุป หมอแปลงไฟฟา 3 เฟส มีท้ังชนิดประกอบข้ึนจากหมอแปลงไฟฟาเฟสเดียว 3 ตัว และ

ชนิดท่ีผลิตออกมาเปนแบบ 3 เฟสโดยเฉพาะ นอกจากนั้นยังแบงออกเปนชนิดแหงและชนิดแชในน้ํามัน ชนิดแหงขดลวดอาบดวยฉนวนวานิชหรือชนิดอ่ืน ๆ ระบายความรอนดวยอากาศ ชนิดฉนวนเรซินแหงมีความแข็งแรงสูง เหมาะสําหรับการติดต้ังในรมหรือมีเคร่ืองหอหุม ชนิดแชน้ํามันมี 3 ชนิดคือ ชนิดท่ีมีตัวกรองความช้ืน ชนิดตัวถังปดมิดชิดปองกันความชื้นไดดี และชนิดเติมกาซชวยใหแรงดันในถังไมสูงจนเกินไป ในสวนของการติดต้ังจะข้ึนอยูกับขนาดของหมอแปลงและชนิดของฉนวน โดยท่ัวไปหมอแปลงมักถูกติดต้ังบนเสา นอกจากนั้นก็มีการติดต้ังในลานหมอแปลง ติดต้ังในหองหมอแปลงภายในอาคาร ติดต้ังในเคร่ืองหอหุม ติดต้ังในหองใตดิน เปนตน สําหรับการตอหมอแปลงไฟฟาใชงานนั้นจะเปนไปตามแผนภาพการตอท่ีกําหนดไวบนแผนปาย โดยแผนปายของหมอแปลงไฟฟายังบอกรายละเอียดอ่ืน ๆ อีกเชน ขนาดของหมอแปลงเปน kVA แรงดันไฟฟาดานเขาและดานออก แท็ปแรงดัน กระแสพิกัดท้ังดานปฐมภูมิและดานทุติยภูมิ น้ําหนักและมิติทางกายภาพ เปนตน

5.9 คําถามทบทวนและกิจกรรม 1. การแบงกหมอแปลงไฟฟาคืออะไร ในระบบจําหนายไฟฟามีกรณีเชนนี้หรือไม 2. การติดต้ังหมอแปลงไฟฟาในหองหมอแปลงจะทําในกรณีใด มีขอพึงระวังอยางไร

บาง 3. เหตุใดหมอแปลงไฟฟาแบบแหงจึงมักถูกติดต้ังในรมหรือในเคร่ืองหอหุม 4. หมอแปลงไฟฟาแบบเติมน้ํามันเต็มกับแบบเติมดวยกาซแตกตางกันอยางไร 5. สัญลักษณ OFAF บนแผนปายของหมอแปลงไฟฟา หมายความวาอะไร 6. ใหบอกเง่ือนไขท่ีจะเปนตัวกําหนดวิธีการติดต้ังหมอแปลงไฟฟา มา 2 กรณี 7. การติดต้ังหมอแปลงไฟฟาบนลานหมอแปลง มีขอดีท่ีสําคัญอยางไร 8. คําพูดท่ีวา เคร่ืองกั้นหมอแปลงไฟฟาจะตองปองกันไมใหใคร ๆ เขาถึงไดเลย

ถูกตองหรือไม เหตุใด 9. เม่ือแรงดันในสายของดานเขาและดานออกตางเฟสกัน 150 องศา หมอแปลงตอ

แบบเดลตาท้ังสองดาน จะมีเวกเตอรกรุปใด 10. หมอแปลงขนาด 800 kVA 12 kV/416-240 V จะมีกระแสในสายดานเขาและดาน

ออกเทาใด 11. ทําใบงานการทดลองท่ี 4

เอกสารอางอิง

ชางเหมาไฟฟาและเคร่ืองกลไทย, สมาคม. (2543). การออกแบบและติดตัง้ระบบไฟฟา. กรุงเทพ ฯ: ม.ป.ท.

วิสตาทราโฟ, บริษัท. (2552). Technical data of transformers. [Online], Available HTTP : http://vistatrafo.com/technical.htm [2552, เมษายน 2]

เอกรัฐวิศวกรรม, บริษัท. (2552). หมอแปลงไฟฟาหมอแปลงไฟฟาชนิด Low voltage dry type. [Online], Available HTTP : http://ekarat-transformer.com/product/ [2552, เมษายน 2]

-------. (2552). หมอแปลงไฟฟาชนิดน้ํามันแบบ Hermetically sealed fully oil filled. [Online], Available HTTP : http://ekarat-transformer.com/product/ [2552, เมษายน 2]

-------. (2552). หมอแปลงไฟฟาชนดิน้าํมันแบบ N2 Gas sealed. [Online], Available HTTP : http://ekarat-transformer.com/product/ [2552, เมษายน 2]

-------. (2552). หมอแปลงไฟฟาเอกรัฐ. [Online], Available HTTP : http://ekarat-transformer.com/product/ [2552, เมษายน 2]

Chapman S. J. (2005). Electric machinery fundamentals (4 th ed.). New York: McGraw-Hill.

102