เนื้อหาวันที่ : 2006-03-22 15:36:22 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 29162 views

การประมาณค่าความสูญเสียพลังงานไฟฟ้าด้วย Load Factor

การสูญเสียพลังงานทางไฟฟ้าถึงแม้ว่าจะไม่เกิดความเสียหายให้กับกระบวนการผลิต แต่อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณาทางด้านเศรษฐศาสตร์แล้ว การสูญเสียพลังงานก็เป็นต้นทุนการผลิตส่วนหนึ่งด้วยเช่นกัน

การสูญเสียพลังงานทางไฟฟ้าถึงแม้ว่าจะไม่เกิดความเสียหายให้กับกระบวนการผลิต แต่อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณาทางด้านเศรษฐศาสตร์แล้ว การสูญเสียพลังงานก็เป็นต้นทุนการผลิตส่วนหนึ่งด้วยเช่นกัน บทความนี้จะเป็นการนำเสนอวิธีการประมาณการสูญเสียพลังงานทางไฟฟ้าโดยใช้ค่า Load Factor

.
Load Factor

การสูญเสียพลังงานทางไฟฟ้านั้น ถ้าเราพิจารณาจะพบว่ามีอัตราเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าของกระแสไฟฟ้าของโหลด(I2) และค่าใช้จ่ายที่ต่อเนื่องจากการสูญเสียพลังงานทางไฟฟ้า จะมีค่ามากที่สุดในช่วงเวลาที่มีการใช้พลังงานไฟฟ้าสูงสุด(Peak Load) โดยความสัมพันธ์ระหว่างการใช้พลังงานไฟฟ้าสูงสุดของระบบไฟฟ้ากับการใช้พลังงานไฟฟ้าเฉลี่ย(Average Load) เราเรียกว่า Load Factor ซึ่งแสดงดังนี้ คือ

.

.

รูปที่ 1 ค่าตำแหน่ง Peak Load และ Average Load เพื่อใช้คำนวณหาค่า Load Factor

.

ดังตัวอย่างเช่น เมื่อมีกลุ่มผู้ใช้ไฟฟ้าใช้พลังงานไฟฟ้าโดยรวมทั้งหมด 740,220 kWh ต่อปี และพบว่าความต้องการกำลังไฟฟ้าสูงสุดในรอบปีนั้นมีค่าเท่ากับ 130 kW จากข้อมูลข้างต้นอันดับแรกเราจำเป็นต้องหาค่า Average Load ก่อน ในเมื่อ 1 ปีจะมีจำนวนชั่วโมงเท่ากับ 8,760 ชั่วโมง ดังนั้นค่า Average Load จะมีค่าเท่ากับ

เมื่อเราหาค่า Average Load ได้แล้ว ดังนั้นต่อไปเราก็สามารถหาค่า Load Factor ได้แสดงดังนี้

.

โดยปกติแล้วค่า Load Factor นั้นจะแสดงในหน่วยของเปอร์เซ็นต์ ดังนั้นตัวอย่างข้างต้นค่า Load Factor จะมีค่าเท่ากับ 65 %

.
ความสัมพันธ์ระหว่าง Losses กับ Load

จากหัวข้อข้างต้นจะเห็นได้ว่า Loss หรือการสูญเสียกำลังทางไฟฟ้าจะมีค่าเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าของโหลด และเมื่อแสดงด้วยสมการคณิตศาสตร์ของการสูญเสียกำลังทางไฟฟ้าจะมีค่าเท่ากับ

.

Loss in Watts = (Current in Amperes)2 ´ (Resistance in Ohms)  = I2R

.

ถ้าสมมุติว่าเมื่อมีระบบจำหน่ายแบบ 3 เฟสโดยมีความยาวหลายกิโลเมตรและมีค่าความต้านทานของสายไฟของแต่ละเฟสมีค่าเท่ากับ 2 โอห์มต่อเฟส ซึ่งค่า Average Load ของแต่ละเฟสมีค่าเท่ากับ 100 แอมป์ และมีค่า Peak Load มีค่าเท่ากับ 200 แอมป์

 .

 การคำนวณค่าความสูญเสีย เมื่อพิจารณาที่ค่า Average Load
  • ค่าความสูญเสียต่อเฟส =(100 A)2 ´ (200 Ohms)  = 20,000 Watts
  • ค่าความสูญเสียรวม (3 Phase) = 20 kW ´ 3 = 60 kW  
การคำนวณค่าความสูญเสีย เมื่อพิจารณาที่ค่า Peak Load
  • ค่าความสูญเสียต่อเฟส = (100 A)2 ´ (200 Ohms)  = 20,000 Watts
  • ค่าความสูญเสียรวม (3 Phase) = 80 kW ´ 3 = 240 kW
.

จากตัวอย่างจะเห็นได้ว่าเมื่อโหลดเพื่อขึ้นเป็น 2 เท่า ค่าความสูญเสียจะเพิ่มขึ้นถึง 4 เท่า ดังนั้นเราจะพบว่าการหาค่าความสูญเสียของอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ นั้นก็สามารถประยุกต์ใช้สมการ I2R ได้เช่นกัน

.

Loss Factor

เมื่อเราได้ศึกษาเกี่ยวกับค่าความสูญเสียทางไฟฟ้าแล้ว ในทางปฏิบัติเราจะใช้ค่า Peak Load มาใช้เพื่อคำนวณค่าความสูญเสียทางไฟฟ้าเป็นอันแรก ซึ่งจากการคำนวณดังกล่าวเราก็จะได้ค่าความสูญเสียทางไฟฟ้าขณะ Peak Load และสามารถคำนวณค่าความสูญเสียทางไฟฟ้าให้อยู่ในรูปของการใช้จ่าย หรือต้นทุนที่สูญเสียสูงสุดได้ แต่อย่างไรก็ตามความสูญเสียทางไฟฟ้าจะแปรเปลี่ยนเป็นกำลังสองของโหลด ดังนั้นเราจึงไม่ควรจะคำนวณค่าความสูญเสียทางไฟฟ้าโดยใช้ค่า Peak load เพียงอย่างเดียว ซึ่งอีกค่า ๆ หนึ่งที่ไม่ควรมองข้ามไปคือ ค่าความสูญเสียทางไฟฟ้าขณะ Average Load
.

โดยวิธีที่สามารถคำนวณได้อย่างถูกต้องนั้น จะต้องเป็นการหาค่าการใช้กำลังงานของโหลดทุก ๆ ชั่วโมงในหนึ่งปี และแยกคำนวณค่าความสูญเสียทางไฟฟ้าในแต่ละชั่วโมง และหาค่าเฉลี่ยของผลรวมความสูญเสียทางไฟฟ้าของแต่ละชั่วโมงในหนึ่งปี ซึ่งเราก็จะได้ค่าความสูญเสียทางไฟฟ้าเฉลี่ยต่อปีที่ถูกต้องนั่นเอง สำหรับการบันทึกค่า Average load ในทางปฏิบัตินั้นจะทำการเก็บค่าดังกล่าวเป็นไปได้ยาก นอกเสียจากว่าเราจะใช้ระบบคอมพิวเตอร์มาช่วยในการบันทึกข้อมูล

.

อย่างไรก็ตาม เรามีวิธีที่ง่ายกว่าที่กล่าวมาแล้วข้างต้น เพื่อหาค่าความสูญเสียทางไฟฟ้าเฉลี่ยได้ ซึ่งวิธีดังกล่าวเราเรียกว่า Loss Factor ซึ่งจะเป็นสัดส่วนระหว่างค่าความสูญเสียทางไฟฟ้าเฉลี่ยต่อค่าความสูญเสียทางไฟฟ้าสูงสุด แสดงดังนี้

.

.

การประมาณการค่า Loss Factor

ค่า Loss Factor นั้นจะมีความสัมพันธ์กับค่า Load Factor แบบไม่เป็นเชิงเส้น โดยการทดสอบของโหลดทางไฟฟ้าเราจะพบความสัมพันธ์ของทั้ง 2 แฟกเตอร์ดังสมการข้างล่างนี้

 .

Loss Factor = 0.2 ´ (Load Factor) + 0.8´(Load Factor)2

.

สำหรับค่าคงที่ 0.2 และ 0.8 ในสมการข้างบนนั้นจะได้มาจาก Rounded-off Approximations ของการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของโหลด แต่ REA Bulletin 61-16 ได้แนะนำให้ใช้ค่าคงที่ 0.16 และ 0.84 เพื่อประมาณค่า Loss Factor แต่อย่างไรก็ตามในบทความนี้จะขอใช้ค่าคงที่ 0.2 และ 0.8 แต่ในทางปฏิบัติแล้วคุณสามารถเลือกใช้ค่าใดก็ได้ตามความเหมาะสม แต่อย่างไรก็ตามเมื่อคำนวณค่า Loss Factor ออกมาแล้วก็จะไม่มีค่าความแตกต่างกันมากนัก และรูปที่ 2 จะเป็นการแสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่า Loss Factor กับค่า Load Factor

.

รูปที่ 2 ความสัมพันธ์ระหว่าง Loss Factor กับ Load Factor

.

ต่อไปเราจะแสดงการคำนวณการหาค่าสูญเสียพลังงานไฟฟ้าในหนึ่งปี โดยสมมุติให้ระบบจำหน่ายของตัวอย่างข้างต้นมีค่าความสูญเสียทางไฟฟ้า 240 kW ที่ค่า Peak Load และกระแสมีค่าเท่ากับ 200 แอมป์ และที่ค่า Average Load มีค่ากระแสเท่ากับ 100 แอมป์

.

ขั้นแรกเราจะต้องคำนวณหาค่า Load Factor

หลังจากเราได้คำนวณหาค่า Load Factor ได้แล้ว ดังนั้นเราสามารถหาค่า Loss Factor

Loss Factor = 0.2 ´ (Load Factor) + 0.8´(Load Factor)2 

                        = 0.2 ´(0.5) + 0.8´(0.5)2

                        = 0.3

.
ต่อไปจากสมการของค่า Loss Factor เราสามารถคำนวณหาค่า Average loss ได้จาก
.

Average Losses = (Loss Factor)x(Peak Losses)

.

และเราทราบว่าค่าความสูญเสียทางไฟฟ้าสูงสุดนั้นมีค่าเท่ากับ 240 kW ดังนั้นค่าความสูญเสียทางไฟฟ้าเฉลี่ยจะได้

.

Average Losses = 0.3x240 kW = 72 kW

เมื่อใน 1 ปีละมี 8760 ชั่วโมง ดังนั้นเราสามารถหาค่าการสูญเสียพลังงานไฟฟ้ารวมในหนึ่งปีจะได้

Energy Losses = 8760 Hours x 72 kW = 630,720 kWh

 

 

 

 

.
จากบทความนี้จะเห็นได้ว่า การคำนวณหาค่าการสูญเสียพลังงานไฟฟ้านั้นมิใช่เป็นเรื่องอยากแต่อย่างใด เพียงแต่คุณจะต้องทราบค่า Peak Load เท่านั้น คุณก็สามารถประมาณค่าการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าของโรงงานอุตสาหกรรมของคุณได้เพื่อจะได้นำปรับปรุงและบำรุงรักษาระบบของคุณให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและผลประโยชน์สุดท้ายที่คุณจะได้รับก็คือต้นทุนในการผลิตสินค้าก็จะลดลงตามไปด้วย
.
เรียบเรียงจาก

Distribution System Loss Reduction Manual, Tennessee Valley Public Power Association,1994.

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด