ผลกระทบของกระแสกลางต่อหม้อแปลงจำหน่ายคืออะไร
ผลกระทบของกระแสไฟฟ้ากลางต่อหม้อแปลงกระจาย
กระแสไฟฟ้ากลาง (Neutral Current) มีผลกระทบที่สำคัญหลายประการต่อหม้อแปลงกระจาย ซึ่งสามารถสรุปได้ดังนี้:
1. การโหลดเกินของสายไฟฟ้ากลาง
สาเหตุ: ในระบบสามเฟสสี่สาย หากโหลดสามเฟสไม่สมดุลหรือมีโหลดเดี่ยวเฟสมากมาย (เช่น ไฟฟ้าในบ้านเรือน) สายไฟฟ้ากลางอาจนำพากระแสไฟฟ้าที่มาก การไหลของกระแสฮาร์โมนิก (โดยเฉพาะฮาร์โมนิกที่สามและเท่าของมัน) ก็จะไหลผ่านสายไฟฟ้ากลางเพิ่มขึ้นทำให้กระแสไฟฟ้ากลางเพิ่มขึ้น
ผลกระทบ: การโหลดเกินของสายไฟฟ้ากลางสามารถนำไปสู่การร้อนเกิน อาจทำให้สายไฟฟ้ากลางหรือจุดเชื่อมต่อไหม้ได้ ซึ่งไม่เพียงแต่ส่งผลต่อคุณภาพไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังอาจเป็นอันตรายต่อความปลอดภัย เช่น ไฟไหม้
2. การเพิ่มอุณหภูมิของหม้อแปลง
สาเหตุ: เมื่อโหลดสามเฟสไม่สมดุล กระแสไฟฟ้ากลางจะเพิ่มขึ้น ทำให้กระแสไฟฟ้าที่จุดกลางของหม้อแปลงสูงขึ้น นอกจากนี้ กระแสฮาร์โมนิกยังเพิ่มการสูญเสียพลังงานในทองแดงและเหล็กภายในหม้อแปลง ทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น
ผลกระทบ: การเพิ่มอุณหภูมิอย่างมากสามารถลดอายุการใช้งานของหม้อแปลง ลดประสิทธิภาพ และกระตุ้นอุปกรณ์ป้องกันความร้อนเกิน ทำให้เกิดการทริปหรือการขาดไฟ ความร้อนเกินในระยะยาวยังสามารถทำลายวัสดุฉนวนของหม้อแปลง เพิ่มความเสี่ยงของการเสียหาย
3. ความไม่สมดุลของแรงดัน
สาเหตุ: โหลดสามเฟสที่ไม่สมดุลทำให้จุดกลางเปลี่ยนตำแหน่ง นำไปสู่ความไม่สมดุลของแรงดันระหว่างเฟส ทั้งนี้ ถ้ามีโหลดเดี่ยวเฟสมากมาย แรงดันในเฟสหนึ่งอาจเพิ่มขึ้น ในขณะที่แรงดันในเฟสอื่น ๆ ลดลง
ผลกระทบ: ความไม่สมดุลของแรงดันสามารถส่งผลต่อการทำงานปกติของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับหม้อแปลง โดยเฉพาะมอเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน ความไม่สมดุลของแรงดันสามารถทำให้ประสิทธิภาพลดลง อุณหภูมิสูงเกินไป ลดอายุการใช้งาน และทำให้อุปกรณ์เสียหาย
4. มลพิษจากฮาร์โมนิก
สาเหตุ: ในระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ โหลดที่ไม่เชิงเส้น (เช่น เครื่องขับเคลื่อนความถี่แปรผัน ไดโอดเรคติไฟเออร์ และคอมพิวเตอร์) สร้างกระแสฮาร์โมนิก โดยเฉพาะฮาร์โมนิกที่สามและเท่าของมัน ซึ่งไหลผ่านสายไฟฟ้ากลาง กระแสฮาร์โมนิกเหล่านี้สร้างการสูญเสียเพิ่มเติมในหม้อแปลง และสามารถทำให้เกิดการสั่นสะเทือนฮาร์โมนิก ทำให้มลพิษจากฮาร์โมนิกแย่ลง
ผลกระทบ: มลพิษจากฮาร์โมนิกสามารถลดประสิทธิภาพของหม้อแปลงและอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ เพิ่มการใช้พลังงาน และลดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ นอกจากนี้ ฮาร์โมนิกยังสามารถรบกวนระบบสื่อสารและการควบคุมอัตโนมัติ ส่งผลต่อความมั่นคงและความน่าเชื่อถือของระบบ
5. การเปลี่ยนตำแหน่งของจุดกลาง
สาเหตุ: เมื่อโหลดสามเฟสไม่สมดุลมาก ศักยภาพของจุดกลางจะเปลี่ยนแปลง ทำให้กระแสไฟฟ้ากลางเพิ่มขึ้น ซึ่งพบบ่อยในระบบกระจายไฟฟ้าแรงดันต่ำที่มีโหลดเดี่ยวเฟสมากมาย
ผลกระทบ: การเปลี่ยนตำแหน่งของจุดกลางสามารถทำให้บางเฟสมีแรงดันสูงขึ้น ในขณะที่เฟสอื่นมีแรงดันต่ำลง ส่งผลต่อคุณภาพไฟฟ้า สำหรับอุปกรณ์ที่ต้องการแรงดันที่เสถียร ความผันผวนของแรงดันสามารถทำให้ทำงานผิดพลาดหรือเสียหาย
6. การใช้กำลังของหม้อแปลงลดลง
สาเหตุ: เมื่อโหลดสามเฟสไม่สมดุล เฟสหนึ่งของหม้อแปลงอาจโหลดเกิน ในขณะที่เฟสอื่นๆ มีโหลดน้อย ความไม่สมดุลนี้ลดการใช้กำลังรวมของหม้อแปลง แม้ว่าโหลดจริงยังไม่ถึงค่ากำหนด แต่กระแสไฟฟ้าในเฟสหนึ่งอาจเกินค่าที่ยอมรับได้
ผลกระทบ: การใช้กำลังลดลงหมายถึงการสิ้นเปลืองทรัพยากรไฟฟ้าและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานเพิ่มขึ้นสำหรับบริษัทไฟฟ้า เพื่อจัดการกับโหลดที่ไม่สมดุล อาจจำเป็นต้องแทนที่หม้อแปลงด้วยขนาดที่ใหญ่ขึ้น ทำให้การลงทุนเพิ่มขึ้น
7. การทำงานผิดพลาดของอุปกรณ์ป้องกันวงจร
สาเหตุ: กระแสไฟฟ้ากลางหรือกระแสฮาร์โมนิกที่มากเกินไปสามารถกระตุ้นอุปกรณ์ป้องกันวงจรของหม้อแปลง ทำให้เกิดการทริปหรือการทำงานผิดพลาด ในระบบกระจายไฟฟ้าแรงดันต่ำ กระแสไฟฟ้ากลางที่มากเกินไปยังสามารถกระตุ้นอุปกรณ์ป้องกันกระแสตกค้าง (RCDs)
ผลกระทบ: การทำงานผิดพลาดของอุปกรณ์ป้องกันวงจรสามารถทำให้เกิดการขาดไฟโดยไม่จำเป็น ส่งผลต่อการใช้ไฟฟ้าตามปกติ ในภาคอุตสาหกรรมหรือสถานที่สำคัญ การขาดไฟสามารถทำให้เกิดความเสียหายทางเศรษฐกิจหรือปัญหาด้านความปลอดภัย
วิธีแก้ไข
เพื่อลดผลกระทบของกระแสไฟฟ้ากลางต่อหม้อแปลงกระจาย สามารถใช้มาตรการต่อไปนี้:
ปรับปรุงการกระจายโหลด: รักษาโหลดสามเฟสให้สมดุลมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ และหลีกเลี่ยงการรวมโหลดเดี่ยวเฟส
ติดตั้งตัวกรองฮาร์โมนิก: สำหรับระบบที่มีโหลดที่ไม่เชิงเส้นจำนวนมาก ติดตั้งตัวกรองฮาร์โมนิกเพื่อลดผลกระทบของกระแสฮาร์โมนิกต่อหม้อแปลง
เสริมการออกแบบสายไฟฟ้ากลาง: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสายไฟฟ้ากลางมีพื้นที่ตัดขวางที่เพียงพอเพื่อรับกระแสไฟฟ้ากลางสูงสุด ป้องกันการโหลดเกิน
ใช้อุปกรณ์ชดเชยความไม่สมดุลสามเฟส: ติดตั้งอุปกรณ์ชดเชยความไม่สมดุลสามเฟสเพื่อปรับสมดุลโหลดและลดกระแสไฟฟ้ากลาง
บำรุงรักษาและตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอ: ตรวจสอบสภาพการทำงานของหม้อแปลงอย่างสม่ำเสมอ ตรวจสอบกระแสไฟฟ้ากลางและอุณหภูมิ และแก้ไขปัญหาที่อาจเกิดขึ้นทันท่วงที
สรุป
กระแสไฟฟ้ากลางมีผลกระทบที่หลากหลายต่อหม้อแปลงกระจาย รวมถึงการโหลดเกินของสายไฟฟ้ากลาง การเพิ่มอุณหภูมิ ความไม่สมดุลของแรงดัน มลพิษจากฮาร์โมนิก การเปลี่ยนตำแหน่งของจุดกลาง การใช้กำลังของหม้อแปลงลดลง และการทำงานผิดพลาดของอุปกรณ์ป้องกันวงจร เพื่อให้หม้อแปลงทำงานได้อย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้ ต้องใช้มาตรการที่มีประสิทธิภาพในการจัดการและควบคุมกระแสไฟฟ้ากลาง ปรับปรุงการกระจายโหลด ลดมลพิษจากฮาร์โมนิก และเพิ่มการบำรุงรักษาและตรวจสอบระบบ
