วิธีการแก้ไขปัญหาคุณภาพพลังงานในหม้อแปลงระบบไฟฟ้า

หม้อแปลงและระบบตรวจสอบคุณภาพไฟฟ้า

หม้อแปลงเป็นส่วนประกอบหลักของระบบไฟฟ้า การตรวจสอบคุณภาพไฟฟ้าเป็นพื้นฐานในการรับประกันความปลอดภัยของหม้อแปลง เพิ่มประสิทธิภาพของระบบ และลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและการบำรุงรักษา—ส่งผลโดยตรงต่อความเชื่อถือได้และความสามารถในการทำงานของระบบไฟฟ้าทั้งหมด

ทำไมต้องทำการทดสอบคุณภาพไฟฟ้าบนหม้อแปลง?

• รับประกันการปฏิบัติงานของหม้อแปลงอย่างปลอดภัย
  ปัญหาคุณภาพไฟฟ้า เช่น ฮาร์โมนิก การเปลี่ยนแปลงแรงดัน และการไม่สมดุลของโหลด อาจทำให้เกิดความร้อนสูง การเสื่อมสภาพของฉนวน ประสิทธิภาพลดลง และล้มเหลวเร็วกว่ากำหนด

• ระบุปัญหาการปนเปื้อนฮาร์โมนิกและป้องกันการโหลดเกิน
  ระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ใช้โหลดไม่เชิงเส้น (เช่น ระบบ UPS อิเล็กทรอนิกส์กำลัง อินเวอร์เตอร์) ซึ่งสร้างกระแสฮาร์โมนิก ทำให้เกิดการสูญเสียในเหล็กและทองแดงในหม้อแปลง เมื่อ THD (Total Harmonic Distortion) เกิน 5% หม้อแปลงมีความเสี่ยงสูงของการโหลดเกิน

• ป้องกันการทำงานผิดพลาดของอุปกรณ์เนื่องจากแรงดันเปลี่ยนแปลง
  การเปลี่ยนแปลงแรงดันหรือแสงกระพริบบ่อยๆ อาจทำให้หม้อแปลงและอุปกรณ์ที่อยู่ข้างใต้ไม่เสถียร นำไปสู่ความผิดพลาดในการทำงาน

• ควบคุมการไม่สมดุลของโหลดเพื่อป้องกันความร้อนสูงเฉพาะที่
  การไม่สมดุลของโหลดสามเฟสทำให้เกิดกระแสกลางมากเกินไป ส่งผลให้เกิดความร้อนสูงเฉพาะที่ ประสิทธิภาพลดลง และอาจทำลายหม้อแปลง

• รับประกันความปลอดภัยของระบบกราวด์และป้องกันปัญหาแรงดัน N-G
  การออกแบบกราวด์ที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้จุดกลางลอย ทำให้แรงดัน Neutral-to-Ground (N-G) ผิดปกติ ทำให้การทำงานของหม้อแปลงและอุปกรณ์ป้องกันผิดปกติ

วิธีการตรวจสอบคุณภาพไฟฟ้าแบบระบบบนหม้อแปลง

การควบคุมฮาร์โมนิกและการใช้ K-Factor

• ใช้หม้อแปลง K-Factor: เลือกค่า K-rating (เช่น K-4, K-13, K-20) ตามลักษณะฮาร์โมนิกของโหลด เพื่อเพิ่มความสามารถในการทนทานต่อกระแสฮาร์โมนิกของหม้อแปลง

• จำกัด THD (Total Harmonic Distortion): รักษา THD ให้อยู่ต่ำกว่า 5% ตามมาตรฐาน IEEE 519

• ติดตั้งอุปกรณ์กรอง: ใช้ตัวกรองแบบแอคทีฟหรือพาสซีฟใกล้แหล่งฮาร์โมนิกเพื่อลดการปล่อยฮาร์โมนิกเข้าสู่ระบบ

การลดการบิดเบือนและแรงดันเปลี่ยนแปลง

• ใช้อุปกรณ์ควบคุมแรงดัน: ใช้ Automatic Voltage Regulators (AVR) หรือ Static Var Generators (SVG) เพื่อควบคุมแรงดัน

• ปรับปรุงการจัดตารางโหลด: หลีกเลี่ยงการเปิดเครื่องใช้ไฟฟ้ากำลังสูงพร้อมกันเพื่อลดแรงดันตก

• ใช้ระบบตรวจสอบและแจ้งเตือน: ติดตั้งระบบตรวจสอบคุณภาพไฟฟ้าเพื่อตรวจจับและแจ้งเตือนแรงดันผิดปกติในเวลาจริง

การลดการไม่สมดุลของโหลด

• ปรับปรุงการกระจายโหลด: รักษาความสมดุลของกระแสสามเฟส

• ใช้ Load Balancers: บาลานซ์โหลดโดยอัตโนมัติในกรณีที่การปรับแต่งด้วยมือไม่เหมาะสม

• ตรวจสอบและปรับปรุงเป็นประจำ: ใช้เครื่องวิเคราะห์คุณภาพไฟฟ้าเพื่อตรวจสอบและแก้ไขระดับการไม่สมดุลเป็นระยะ ๆ

แนวทางการกราวด์หม้อแปลง

• การออกแบบและบำรุงรักษาระบบกราวด์อย่างเหมาะสม

• การกราวด์จุดกลาง: ในระบบแยกแยะ (SDS) จุดกลางต้องกราวด์อย่างเหมาะสมตามมาตรฐานเช่น NEC 250 เพื่อป้องกัน "การลอยของจุดกลาง"

• ควบคุมแรงดัน N-G: ควบคุมศักยภาพจุดกลางผ่านการกราวด์อย่างเหมาะสมเพื่อลดแรงดัน Neutral-to-Ground

• ความต้านทานกราวด์ที่สอดคล้อง: รับรองว่าความต้านทานกราวด์สอดคล้องกับข้อกำหนด (เช่น ≤4Ω)

• หลีกเลี่ยงการผสมกราวด์: แยกสัญญาณกราวด์และพลังงานกราวด์ออกจากกันเพื่อลดการรบกวน

• ทดสอบเป็นประจำ: ใช้เครื่องทดสอบความต้านทานกราวด์เพื่อยืนยันความสมบูรณ์ของระบบเป็นระยะ ๆ

การกำหนดขนาดความจุด้วยการปรับค่าปัจจัยการบิดเบือน

• คำนึงถึง Crest Factor (CF) และ Harmonic Derating Factor (HDF): ปรับขนาดความจุของหม้อแปลงตามลักษณะโหลดจริง

• ปฏิบัติตาม ANSI/IEEE C57.110: ใช้ปัจจัยการลดความจุตามมาตรฐานเพื่อการเลือกขนาดความจุที่ถูกต้อง

• ให้ช่องว่างความจุ: สำรองความจุเพิ่ม 10–20% ในการออกแบบเพื่อรองรับโหลดในอนาคตและผลกระทบจากฮาร์โมนิก