เนื้อหาวันที่ : 2007-02-28 14:57:57 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 17269 views

แหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้าสำรองแบบต่อเนื่อง

ความเชื่อถือได้ของระบบไฟฟ้าสำหรับอุตสาหกรรมและอาคารใหญ่มีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ เนื่องจากระบบส่งหรือระบบจำหน่ายไฟฟ้ามีความซับซ้อนมากขึ้น รวมทั้งอุปกรณ์ในระบบก็เสื่อมสภาพไปตามการใช้งานมาอย่างยาวนาน ดังนั้นความเสี่ยงในเรื่องความน่าเชื่อถือได้ของระบบไฟฟ้า ที่เกิดจากอุปกรณ์ในระบบส่งจำหน่ายไฟฟ้าเกิดขัดข้อง หรือระบบไฟฟ้าเกิดล่ม นอกจากนี้สาเหตุของการเกิดไฟฟ้าดับยังมีอีกหลายกรณี

ความเชื่อถือได้ของระบบไฟฟ้าสำหรับอุตสาหกรรมและอาคารใหญ่มีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ เนื่องจากระบบส่งหรือระบบจำหน่ายไฟฟ้ามีความซับซ้อนมากขึ้น รวมทั้งอุปกรณ์ในระบบก็เสื่อมสภาพไปตามการใช้งานมาอย่างยาวนาน ดังนั้นความเสี่ยงในเรื่องความน่าเชื่อถือได้ของระบบไฟฟ้า ที่เกิดจากอุปกรณ์ในระบบส่งจำหน่ายไฟฟ้าเกิดขัดข้อง หรือระบบไฟฟ้าเกิดล่ม นอกจากนี้สาเหตุของการเกิดไฟฟ้าดับยังมีอีกหลายกรณี เช่น เกิดจากกำลังผลิตไฟฟ้าไม่เพียงพอ (Power Shortage) การทดสอบระบบไฟฟ้า (Utility Testing) การบำรุงรักษาระบบไฟฟ้า (Preventive Maintenance Practice) การเพิ่มขนาดสายส่งและขยายวงจรในระบบจำหน่าย (Uprating and Expanding the Transmission) เป็นต้น ผู้ใช้ไฟฟ้าจะต้องจัดการกับผลกระทบจากเหตุการณ์ดังกล่าวด้วยตนเองเพื่อมิให้การดำเนินกิจการหรือกระบวนการผลิตสินค้าไม่หยุดชะงักเมื่อเกิดไฟฟ้าดับ

 .

การออกแบบระบบไฟฟ้าที่ดีจะต้องคำนึงถึง เสถียรภาพ (Stability) ความเชื่อถือได้ (Reliability) และความพึ่งพาได้ (Dependability) นอกจากนี้ยังจะต้องพิจารณาปัจจัยด้านอื่น ๆ เช่น ความปลอดภัย (Safety) ความคล่องตัวสูง (Flexibility) ความสะดวกในการทำงานและบำรุงรักษา (Operation and Maintenance) รวมทั้งจะต้องมีความประหยัด (Economy) อีกด้วย

 .

ระบบไฟฟ้าสำรองเป็นปัจจัยสำคัญที่จะช่วยให้ระบบไฟฟ้าให้มีความเสถียรภาพ มีความเชื่อถือได้ และสามารถใช้งานได้ตลอดเวลาที่ต้องการ แต่จะต้องใช้เงินลงทุนสูง ดังนั้นผู้ใช้ไฟฟ้าจะต้องพิจารณาเสียก่อนว่ากิจการของตนเอง จำเป็นต้องมีระบบไฟฟ้าที่มีระดับความมั่นคงเพียงใด และกิจกรรมการใช้ไฟฟ้าใดบ้างที่เป็นกิจกรรมที่สำคัญและไม่สามารถหยุดกระบวนการทำงานเป็นระยะเวลานานได้ The National Fire Protection Association (NFPA) ได้แบ่งระดับของความเชื่อถือได้ของระบบไฟฟ้า ตามความสำคัญของภาระไฟฟ้าออกเป็น 4 ระดับ คือ

 .

1.Highest Level คือ ระบบไฟฟ้าฉุกเฉินเพื่อความปลอดภัยในชีวิต เช่น ระบบไฟแสงสว่าง ระบบระบายอากาศ ระบบป้องกันเพลิงไหม้ เป็นต้น

2.Second-Highest Level คือ ระบบไฟฟ้าฉุกเฉินเพื่อป้องกันความเสียหายของโครงสร้างพื้นฐานของอุตสาหกรรม เช่น ระบบควบคุมและจัดเก็บข้อมูลหลัก ศูนย์จัดเก็บข้อมูลของธนาคาร ระบบไฟฟ้าของห้องฉุกเฉินในโรงพยาบาล เป็นต้น

3.Third-Highest Level คือ ระบบไฟฟ้าฉุกเฉินเพื่อป้องกันความสูญเสียทางเศรษฐกิจ เนื่องจากกระบวนการผลิตต่าง ๆ หยุดชะงัก เช่น การผลิตส่วนประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ การผลิตอาหาร การผลิตทางเคมี การกลั่นน้ำมัน เป็นต้น

4.Lowest Level คือ ระบบไฟฟ้าฉุกเฉินเพื่อป้องกันกระบวนการทำงานมิให้เกิดการหยุดชะงักจนทำให้เครื่องจักรหรืออุปกรณ์ในกระบวนการผลิตเกิดความเสียหายได้ เช่น ระบบหล่อเย็น ระบบหล่อลื่น เป็นต้น

 .
การใช้งาน UPS เป็นระบบไฟฟ้าสำรอง

ระบบไฟฟ้าสำรองสำหรับระบบควบคุมอัตโนมัติ ระบบสื่อสาร ระบบคอมพิวเตอร์ และระบบการจัดการข้อมูล มีความจำเป็นอย่างมาก เนื่องจากการขัดจังหวะการทำงานของระบบเหล่านี้แม้เพียงชั่วขณะก็อาจทำให้เกิดความเสียหายได้อย่างมาก UPS จึงถูกใช้เป็นระบบไฟฟ้าสำรองสำหรับงานลักษณะนี้ โดย UPS จะมีบทบาทที่สำคัญในการแก้ปัญหาของแรงดันไฟฟ้าหลายประเภท คือ

 .

- ปัญหาไฟฟ้าดับ (Outage) ซึ่งเป็นปัญหาพื้นฐานของการใช้ระบบไฟฟ้าสำรองและฉุกเฉิน-

- ปัญหาแรงดันไฟฟ้าลดต่ำ (Brownout) ซึ่งเป็นปัญหาที่เกิดจากการใช้ไฟฟ้ามากเกินกว่าที่แหล่งจ่ายไฟฟ้าจะรองรับได้ หรืออาจเกิดขึ้นในกรณีที่แหล่งจ่ายไฟฟ้าอยู่ไกลมาก จึงเกิด Voltage Drop ในสายส่งไฟฟ้ามาก

- ปัญหาแรงดันไฟฟ้าเกิน (Overvoltage) ซึ่งเป็นปัญหาที่เกิดขึ้นในกรณีที่แหล่งจ่ายไฟฟ้าอยู่ใกล้มาก และการไฟฟ้าได้ทำการปรับระดับแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นเพื่อให้สามารถจ่ายไฟฟ้าไปได้ไกล ๆ หรืออาจจะเกิดขึ้นเนื่องจากการทำงานที่ผิดพลาดของระบบควบคุมแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

- ปัญหาแรงดันเสิร์จ (Voltage Surge/Spike) ซึ่งเป็นปัญหาที่เกิดจากการทำสวิตชิ่ง และการเกิดฟ้าผ่า ทำให้ระดับแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นสูงมากและตกลงอย่างรวดเร็ว

- ปัญหาสัญญาณรบกวน (Noise) ซึ่งจะทำให้ระบบการส่งสัญญาณข้อมูลในระบบควบคุม และในระบบสื่อสารเกิดความผิดพลาด

 .

โดยทั่วไป UPS จะถูกแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้

1.Static UPS System คือ ระบบที่สำรองพลังงานไฟฟ้าโดยการเก็บไว้ในชุดแบตเตอรี่ ในกรณีที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าปริมาณมากในยามฉุกเฉิน จะต้องใช้ UPS ระบบใหญ่ จึงต้องใช้แบตเตอรี่จำนวนมากติดตั้งอยู่รวมกันในห้องซึ่งแยกต่างหาก อย่างไรก็ตาม พลังงานที่สะสมอยู่มักจะถูกใช้ได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ เท่านั้น การใช้งาน Static UPS system สามารถออกแบบผังวงจรใช้งานได้เป็น 3 แบบ ดังนี้

 .

Standby UPS ซึ่งบางครั้งเรียกว่า Offline UPS เป็นระบบไฟฟ้าสำรองที่จะช่วยจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับภาระไฟฟ้าในกรณีที่เกิดไฟฟ้าดับเท่านั้น ระบบไฟฟ้าที่สำรองพลังงานไฟฟ้าเก็บไว้ในแบตเตอรี่ โดยใช้ Rectifier ช่วยแปลงไฟฟ้ากระแสสลับจากระบบไฟฟ้าหลักไปเป็นไฟฟ้ากระแสตรงเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ แต่เมื่อเกิดเหตุระบบจ่ายไฟฟ้าขัดข้อง  ระบบควบคุมจะสั่งให้ Static Transfer Switch (STS) ทำการสับเปลี่ยนวงจรเพื่อใช้พลังงานไฟฟ้าสำรองจากแบตเตอรี่มาจ่ายกำลังไฟฟ้าให้กับภาระไฟฟ้า โดยการใช้ Inverter ช่วยแปลงไฟฟ้ากระแสตรงให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ ปัญหาของการจ่ายไฟผ่าน Inverter คือเมื่อเกิดกระแสลัดวงจรขึ้นที่ภาระไฟฟ้า แต่ Inverter มีความสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้จำกัด การตรวจจับกระแสลัดวงจรจึงทำได้ยาก การปลดวงจรจึงทำได้ช้า

 .

 .

Online UPS เป็นระบบไฟฟ้าสำรองที่จะช่วยจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับภาระไฟฟ้าอยู่ตลอดเวลา ในกรณีที่ระบบไฟฟ้าหลักเป็นปกติ ระบบควบคุมจะทำการชาร์จพลังงานเก็บไว้ในแบตเตอรี่จนเต็มโดยใช้ Rectifier ขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่เป็น DC Supply ให้กับ Inverter ซึ่งจะช่วยแปลงไฟฟ้ากระแสตรงไปเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ โดยมี Internal Oscillator ทำหน้าที่ควบคุม Firing Signal ให้กับ Silicon Controlled Rectifier (SCR) เพื่อสร้างไฟฟ้ากระแสสลับที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าและความถี่ไฟฟ้าเท่ากับแห่ลงจ่ายไฟฟ้าปกติ  ดังนั้นความผิดปกติของรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าจากระบบไฟฟ้าหลักจึงไม่สามารถสร้างปัญหาให้กับภาระไฟฟ้า และเมื่อเกิดเหตุระบบจ่ายไฟฟ้าหลักขัดข้อง พลังงานสำรองในแบตเตอรี่จะถูกดึงออกมาใช้ โดยผ่าน Inverter เพื่อช่วยแปลงไฟฟ้ากระแสตรงให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ 

 .

 .

Line-interactive UPS เป็นระบบไฟฟ้าสำรองที่มีลักษณะการทำงานเช่นเดียวกับ Standby UPS แต่มีการใช้ Voltage Stabilizer เพื่อช่วยแก้ปัญหาคุณภาพคลื่นแรงดันไฟฟ้าจากระบบไฟฟ้าหลัก

 .

2.Rotary UPS System คือ ระบบที่สำรองพลังงานไฟฟ้าโดยไม่จำเป็นต้องใช้ชุดแบตเตอรี่ แต่จะเก็บพลังงานสำรองในรูปของพลังงานจลน์ (Kinetic Energy) ซึ่งจะช่วยให้สามารถจ่ายไฟฟ้าได้ทันทีที่เกิดไฟฟ้าดับในช่วงเวลาสั้น ๆ และมีเครื่องยนต์ดีเซลเพื่อขับหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อจ่ายไฟฟ้าได้หากเกิดไฟฟ้าขัดข้องเป็นเวลานาน  Rotary UPS จะถูกออกแบบมาเพื่อใช้กับขนาดพิกัดกำลังไฟฟ้า 125kAV ขึ้นไป

 .

.

ส่วนประกอบสำคัญของ Rotary UPS คือ             

1.Wound Rotor Induction Motor-Generator ซึ่งทำหน้าที่เป็นมอเตอร์เพื่อขับหมุน Flywheel ในขณะที่ระบบไฟฟ้าหลักเป็นปกติ และจะเปลี่ยนไปเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเมื่อเกิดไฟฟ้าดับ

2.Flywheel จะทำหน้าที่เก็บพลังงานไว้ในรูปของพลังงานจลน์ และใช้แรงเฉื่อยเพื่อขับหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทันทีที่ไฟฟ้าดับ ช่วยให้การจ่ายไฟฟ้าไม่ขาดตอน

3.Electromagnetic Clutch จะทำหน้าที่ต่อแกนหมุนของเครื่องยนต์ดีเซลกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เพื่อให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถจ่ายไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องจากแรงขับของเครื่องยนต์

4.Diesel Engine คือเครื่องยนต์ที่ใช้ขับหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในช่วงที่ไฟฟ้าดับเป็นเวลานานเกินกว่า 2 วินาที

5.Bi-directional Converter ทำหน้าที่ควบคุมการจ่ายกระแสให้กับภาระไฟฟ้า โดยรักษาระดับแรงดันและความถี่ไฟฟ้าให้คงที่ตลอดเวลา

6.Electronic Power Controller จะทำหน้าที่ควบคุมระบบการจ่ายไฟของชุด Rotary UPS ทั้งหมด

 .

ข้อดีของ Rotary UPS เทียบกับ Static UPS คือ

 - สามารถจ่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องได้นาน

- สามารถจ่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องได้นาน

- มีขนาดพิกัดกำลังไฟฟ้ามากกว่า

- ไม่มีปัญหาในการตรวจจับกระแสลัดวงจร และปลดวงจรที่เกิดฟอลต์ได้อย่างรวดเร็ว

- ไม่มีการต่อ Non-Linear Load โดยตรงเข้ากับแหล่งจ่ายไฟฟ้าหลัก จึงเกิดฮาร์มอนิกน้อยกว่า

- ใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อยกว่า Static UPS

- ประหยัดค่าบำรุงรักษา และค่าอุปกรณ์ทดแทน

- ทนต่อสภาพแวดล้อมมากกว่า

- สามารถใช้จ่ายกระแสไฟฟ้าปริมาณมากจาก Inrush Load ได้

- ถ้าใช้ Motor-Generator เป็นแบบ Synchronous Machine จะสามารถช่วยทำหน้าที่เป็น Power Factor Controller ได้ด้วย

 .

ข้อเสียของ Rotary UPS เทียบกับ Static UPS คือ

- ขณะทำการสตาร์ตมอเตอร์ขนาดใหญ่ของ Rotary UPS จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตก

- มอเตอร์ขนาดใหญ่ที่ใช้กับ Rotary UPS จะทำให้กระแสลัดวงจรในระบบสูงขึ้น

- การทำงานของ Rotary UPS จะทำให้เกิดเสียงรบกวนค่อนข้างมาก

- การติดตั้งยุ่งยาก และการบำรุงรักษาจะใช้เวลานานกว่า

- การใช้ M-G set ของ Rotary UPS ทำให้เกิดความร้อนสูงกว่า Static UPS

- Rotary UPS ที่มีขนาดพิกัดต่ำกว่า 300kVA จะมีราคาแพงกว่า Static UPS

- จะต้องมีการเปลี่ยน Bearing เป็นระยะ ๆ โดยจะต้องทดสอบสภาพความพร้อมใช้งานอยู่เสมอ

- การเพิ่มขยายพิกัดกำลังไฟฟ้าทำได้ยาก

- มีผู้ผลิต Rotary UPS น้อยราย การใช้งานไม่แพร่หลาย

 .

การใช้ UPS ร่วมกับ Diesel-Engine Generator เป็นระบบไฟฟ้าสำรอง

โรงงานอุตสาหกรรมและอาคารสำนักงานขนาดใหญ่มักจะมีระบบคอมพิวเตอร์ ระบบสื่อสาร ระบบควบคุมความปลอดภัย และระบบการจัดเก็บข้อมูลที่มีความสำคัญต่อธุรกิจ การเกิดปัญหาในระบบไฟฟ้าอาจทำให้เกิดความเสียหายของข้อมูล หรืออาจเกิดกระบวนการทำงานที่ผิดพลาดขึ้นได้ จึงจำเป็นต้องมีการออกแบบระบบไฟฟ้าให้มีเสถียรภาพดี และสามารถจ่ายไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่อง การใช้งาน Online UPS เพียงลำพังไม่สามารถรองรับความต้องการนี้ได้ เนื่องจากพลังงานไฟฟ้าสำรองในแบตเตอรี่ไม่สามารถนำมาใช้กับภาระไฟฟ้าขนาดใหญ่เป็นเวลานานได้ จึงจำเป็นต้องใช้ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าช่วยจ่ายไฟฟ้าในกรณีที่ระบบไฟฟ้าหลักเกิดปัญหาขัดข้องเป็นเวลานาน ซึ่งการสับเปลี่ยนวงจรจะทำได้อย่างรวดเร็วโดยการใช้ Static Switch จนไม่เกิดปัญหากับระบบควบคุมอัตโนมัติ ระบบคอมพิวเตอร์ หรือระบบการจัดเก็บข้อมูล

 .

ปัญหาหนึ่งของการใช้ UPS ร่วมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองก็คือ Rectifier ในชุด UPS จะทำให้เกิด Harmonics Current ไหลผ่าน Source Impedance เช่น หม้อแปลง และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นอกจากจะทำให้เกิดปัญหาความร้อนสูงแล้วยังจะทำให้เกิด Voltage Distortion ขึ้นที่บัสบาร์ที่อยู่ลำดับถัดขึ้นไปอีกด้วย การจะแก้ปัญหานี้สามารถทำได้ 3 วิธี คือ

- เพิ่มขนาดพิกัดของแหล่งจ่ายไฟฟ้า (Increasing Rating)

- ติดตั้ง Harmonic Filter ระหว่างแหล่งจ่ายไฟฟ้ากับ Rectifier

- เลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีค่า Internal Impedance ลดน้อยลง

 .

การพิจารณาเลือกขนาดพิกัดของ UPS

1.ขนาดความต้องการกำลังไฟฟ้า (Load kVA) ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ ดังนี้

a.ขนาดพิกัดกำลังไฟฟ้าของภาระไฟฟ้าที่ติดตั้งอยู่กับระบบไฟฟ้าสำรอง

b.ค่า Power Factor ของภาระไฟฟ้าทั้งหมด มีความสำคัญเนื่องจากว่าผู้ผลิต UPS มักจะรับรองการใช้งานที่ Power Factor 0.8 lagging ถึง 1.0

c.ค่ากระแสไฟฟ้าขณะสตาร์ทของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต่ออยู่ในระบบ โดยทั่วไป UPS จะสามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าได้ถึง 125% ของพิกัด อย่างน้อย 10 นาที

 .

ตารางที่ 1 แสดงข้อมูลค่า Power Factor และ Inrush Current ของภาระไฟฟ้าประเภทต่าง ๆ

2.ระดับแรงดันไฟฟ้า และจำนวนเฟสของระบบไฟฟ้าสำรอง

3.การติดตั้งภาระไฟฟ้าให้สมดุลกันทุกเฟส กรณีที่เป็นระบบไฟฟ้า 3 เฟส จะช่วยลดขนาดพิกัดกำลังไฟฟ้าของ UPS ลงได้บางส่วน เนื่องจากขนาดพิกัดจะต้องพิจารณาจากเฟสที่ใช้กำลังไฟฟ้าสูงสุด

 .
การพิจารณาเลือกชุดแบตเตอรี่ ( Battery Selection)

จะต้องคำนึงถึงปัจจัยสำคัญ 5 ประการ คือ

1.Discharge Rate(kW/cell) ค่าอัตราการจ่ายกำลังไฟฟ้าของชุดแบตเตอรี่ ควรจะต้องสอดคล้องกับค่าความต้องการกำลังไฟฟ้าสูงสุดของ Inverter เพื่อให้สามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้า (Output Voltage) ได้ตามพิกัด เมื่อระดับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจากแบตเตอรี่มีค่าต่ำสุด (Minimum DC Input Voltage)

2.Service Life Time ค่าช่วงอายุของแบตเตอรี่ที่สามารถใช้งานได้จนกระทั่ง Capacity ของแบตเตอรี่ลดต่ำกว่า 80% (ตามคำแนะนำใน IEEE 450)

3.End of Discharge Voltage ค่าระดับแรงดันไฟฟ้าจากแบตเตอรี่จะลดต่ำลงเรื่อย ๆ เมื่อมีการจ่ายกระแสไฟฟ้า ดังนั้นพิกัดกระแสไฟฟ้าและระดับแรงดันไฟฟ้านี้จะต้องไม่ต่ำกว่าระดับที่ Inverter ต้องการ เมื่อมีการจ่ายกระแสไฟฟ้าในช่วงเวลาที่กำหนด

4.Ambient Temperature การใช้แบตเตอรี่ในที่ที่มีอุณหภูมิสูงจะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลดลง จึงจำเป็นจะต้องเพิ่ม Margin ขนาดพิกัด kVA ของชุดแบตเตอรี่ด้วย

5.Backup Time การเลือกขนาดพิกัดแบตเตอรี่ทั้งชุด จะต้องคำนึงถึงความต้องการใช้งาน  ถ้า UPS ถูกออกแบบให้จ่ายกระแสไฟฟ้าตลอดช่วงเวลาที่เกิดไฟฟ้าดับ จำนวนแบตเตอรี่จะต้องมีมากเพื่อให้มีค่า Backup Time มากกว่าระยะเวลาที่เกิดไฟฟ้าดับ แต่ถ้าต้องการใช้ไฟฟ้าสำรองจากแบตเตอรี่เพียงเพื่อรอให้สตาร์ตเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ค่า Backup Time ของชุดแบตเตอรี่เพียง 5 หรือ 10 นาทีก็พอ

 .

การระบายอากาศสำหรับห้องแบตเตอรี่

ห้องเก็บแบตเตอรี่เป็นที่สำหรับจัดเรียงชั้นวางแบตเตอรี่ ภายในห้องไม่ควรมีการเก็บสิ่งอื่น ๆ ที่ไม่เกี่ยวข้อง และสภาพภายในห้องต้องมีความสะอาด เย็น แห้ง และไม่มีแสงแดดส่อง พื้นห้องควรมีทางระบายน้ำกรดกรณีที่เกิดการหกรั่วไหล ห้องแบตเตอรี่จะต้องมีการระบายอากาศอย่างเพียงพอ เพื่อป้องกันการสะสมของแก๊สไฮโดรเจนที่ปล่อยออกจากมาจากแบตเตอรี่ โดยป้องกันมิให้ความเข้มข้นของไฮโดรเจนในอากาศมากกว่า 1% โดยปริมาตร ถ้าระบบระบายอากาศไม่ดีพอ จะต้องติดตั้งและเดินสายระบบไฟฟ้าภายในห้องโดยการใช้อุปกรณ์ประเภทป้องกันการระเบิด (Explosion Proof) ปริมาณการเกิดแก๊สไฮโดรเจนในห้องแบตเตอรี่สามารถคำนวณได้คร่าว ๆ ดังนี้

 .

 .

การจัดผังวงจรชุดไฟฟ้าสำรอง

การจัดผังวงจรโดยใช้ UPS เพียงชุดเดียวตามรูปที่ 3–5 เป็นรูปแบบที่ใช้กันมากที่สุด เพราะมีค่าใช้จ่ายต่ำและติดตั้งง่าย อย่างไรก็ตาม ระบบไฟฟ้าที่มีความสำคัญมาก (Critical Loads) การพึ่งพา UPS เพียงชุดเดียวอาจเกิดความผิดพลาดขึ้นได้ เนื่องมาจาก

- คุณภาพของแหล่งจ่ายไฟฟ้าทดแทน (Backup-Power Source) เช่น ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ขับโดยเครื่องยนต์ดีเซล

- ค่าพิกัดกำลังไฟฟ้าที่สามารถจ่ายได้เพียงพอกับความต้องการ (Power Availability Requirement)

- ความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้าเกิน (Overload)

 .

ขนาดพิกัดกำลังไฟฟ้าของ Static UPS ที่สามารถรองรับภาระไฟฟ้าได้ ถูกจำกัดโดย SCR ดังนั้น ถ้าต้องการระบบไฟฟ้าสำรองขนาดใหญ่ขึ้น จึงต้องมีการขนาน UPS เพื่อให้สามารถจ่ายไฟฟ้าได้มากขึ้น ซึ่งจะช่วยแก้ปัญหาดังกล่าวข้างต้น อย่างไรก็ตามความจำเป็นจะต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองยังมีความจำเป็นอยู่สำหรับภาระไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่ และอาจเกิดปัญหาไฟฟ้าดับเป็นเวลานาน

 .

ผู้ผลิตและจำหน่าย UPS มักเอ่ยถึงค่า MTBF และ MTTR เวลาจะขายชุด UPS แต่มักไม่ค่อยอธิบายให้ทราบว่าค่า MTBF สามารถคำนวณได้อย่างไร ความหมายของค่า MTBF ของ UPS ก็คือค่าเฉลี่ยการใช้งาน UPS เป็นชั่วโมงต่อปีและโดยไม่เกิดปัญหา (Failure) ใด ๆ อย่างเช่น การทดสอบใช้งาน UPS 100 ชุด เป็นเวลา 2 ปี และบันทึกการทำงานผิดพลาดได้ 250 ครั้ง จะสามารถคำนวณค่า MTBF ได้ดังนี้

 .

 .

การกล่าวถึงค่า MTBF จะต้องพิจารณาด้วยว่า Failure ที่เกิดขึ้นจากการทดสอบ มีสาเหตุจากส่วนประกอบใด เช่น การทำงานผิดพลาดของ Inverter, Static Switch, Rectifier หรือแบตเตอรี่ เพื่อจะได้ทราบขอดีข้อเสียของ UPS ยี่ห้อนั้น ๆ ได้ดีขึ้น ส่วนค่า MTTR เวลาเฉลี่ยเพื่อการบำรุงรักษาชุด UPS ที่ผู้ผลิตให้การรับรอง สมมติค่า MTTR เท่ากับ 10 ชั่วโมง ความเชื่อถือได้ (Reliability) ที่ UPS จะสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ จะดูได้จากค่า MTBF แต่ความสามารถใช้งานได้ (Availability) ของ UPS สามารถคำนวณได้ ดังนี้

ถ้ามีการใช้ UPS สองชุด โดยให้ชุด หนึ่ง เป็นระบบสำรอง ค่าความความสามารถใช้งานได้ของ UPS สามารถคำนวณได้ ดังนี้

ถ้ามีการใช้ UPS สองชุด โดยให้ทั้งสองชุดขนานวงจรเพื่อจ่ายไฟฟ้า ค่าความความสามารถใช้งานได้ของ UPS สามารถคำนวณได้ ดังนี้

ตัวอย่างการจัดผังวงจรจ่ายไฟฟ้าสำรองที่มี UPS หลายชุด

 .

 .

.

เอกสารอ้างอิง

1.MGE UPS System, UPS Electrical Design Guide, MGE electronics SIAM Co., Ltd.

2.Tom Leonidas, Energy Ensured, Health Facilities Management, July 2004

3. Army, Uninterruptible Power Supply System Selection Installation and Maintenance, Department of The Army; Washington, DC , 31 May 2002

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