เนื้อหาวันที่ : 2011-02-09 11:44:42 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 4428 views

การประยุกต์การตรวจวัดคุณภาพพลังงานไฟฟ้าในการบำรุงรักษา

จากข้อมูลของการบำรุงรักษาอุปกรณ์ไฟฟ้าในมาตรฐาน NFPA 70B–2006 “Recommended Practice for Electrical Equipment Maintenance” พบว่าครึ่งหนึ่งของค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นเนื่องจากการผิดพร่องทางไฟฟ้า

ขวัญชัย กุลสันติธำรงค์
kwanchai2002@hotmail.com

จากข้อมูลของการบำรุงรักษาอุปกรณ์ไฟฟ้าในมาตรฐาน NFPA 70B–2006 “Recommended Practice for Electrical Equipment Maintenance” พบว่าครึ่งหนึ่งของค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นเนื่องจากการผิดพร่องทางไฟฟ้า (Electrical Failure) สามารถป้องกันได้โดยการบำรุงรักษาอุปกรณ์ไฟฟ้าและระบบไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอ

นอกจากนี้ในมาตรฐาน IEEE 493–1997 “Recommended Practice for the Design of Reliable Industrial and Commercial Power System” ก็ให้ข้อมูลเช่นเดียวกันว่า 49% ของการผิดพร่องทางไฟฟ้าเกิดขึ้นจากขาดการบำรุงรักษาที่ดี

การคำนวณความเสียหายที่เกิดจากการผิดพร่องทางไฟฟ้า ประกอบด้วย  3 ส่วนด้วยกันก็คือ
* สูญเสียรายได้เนื่องจากทำธุรกิจไม่ได้
* ค่าแรงในการแก้ปัญหา ซ่อมแซม เข้าสาย ทำความสะอาด และสตาร์ทเครื่องใหม่
* ค่าใช้จ่ายของวัสดุและอุปกรณ์ที่เสียหาย รวมถึงการซ่อมแซม การทำความสะอาด การเปลี่ยนใหม่ และการนำไปกำจัด

การตรวจสอบอุปกรณ์ไฟฟ้าโดยปกติแล้วจะประกอบด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ปั๊มน้ำ เครื่องปรับอากาศ พัดลม หรือเครื่องผลิตน้ำเย็น เป็นต้น การประยุกต์การตรวจสอบคุณภาพพลังงานไฟฟ้า (PQ Measurement) เข้ากับวิธีการตรวจสอบและบำรุงรักษาโดยทั่วไป จะช่วยขจัดปัญหาการผิดพร่องทางไฟฟ้า (Electric Fault) ที่ไม่คาดคิดลงได้

การประยุกต์วิธีการตรวจจัดคุณภาพพลังงานไฟฟ้าในการบำรุงรักษา (PQ PDM) จะวัดค่าพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า (Electrical Parameter) ในจำนวนที่น้อยกว่าวิธีการตรวจวัดคุณภาพพลังงานไฟฟ้า (Power Quality Measurement) เต็มรูปแบบ ตามตารางที่ 1 ซึ่งจะช่วยคาดการณ์การผิดพร่องของระบบจ่ายไฟฟ้า และโหลดวิกฤตต่าง ๆ ได้

ตารางที่ 1 แนวทางการตรวจวัด (Measurement Guidelines)

เสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้า (Voltage Stability) Harmonic Distortion และแรงดันไฟฟ้าไม่สมดุล เป็นตัวชี้วัดสุขภาพของระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ติดตั้งอยู่ได้เป็นอย่างดี และสามารถทำการตรวจวัดได้โดยง่าย การตรวจวัดกระแสโหลด (Load Current) ก็เป็นตัวชี้วัดถึงการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ

การตรวจวัดค่าทางไฟฟ้าทั้งหมดข้างต้นสามารถดำเนินการได้โดยไม่ต้องหยุดเดินเครื่อง หรือปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าและค่าที่วัดได้สามารถพล็อตเป็นกราฟตลอดช่วงเวลาใดช่วงเวลาหนึ่งโดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ อย่างไรก็ตามการตรวจวัดค่าทางไฟฟ้าที่จุดใดจุดหนึ่งหรือที่อุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละตัว ต้องมีการกำหนดค่าค่าหนึ่งที่เมื่อวัดได้ค่านี้แล้วต้องลงมือแก้ไขโดยทันที

ค่าที่กำหนดขึ้นนี้ต้องอยู่ต่ำกว่าค่าที่ทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าเสียหาย (Point of Failure) เมื่อเวลาผ่านไป ค่าที่กำหนดขึ้นนี้อาจจะเข้มขึ้น หรือผ่อนคลายลงตามการวิเคราะห์ข้อมูลของอุปกรณ์ไฟฟ้านั้น ๆ ก็ได้ ทั้งนี้ค่าที่กำหนดขึ้นอาจจะต้องขึ้นอยู่กับว่าอุปกรณ์ไฟฟ้านั้นสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงไฟฟ้ากำลัง (Power Variation) ได้หรือไม่อีกด้วย

แรงดันไฟฟ้า (Voltage)
ระดับแรงดันไฟฟ้าที่ดีและมีเสถียรภาพเป็นพื้นฐานสำคัญที่ทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าสูงเกินไปหรือต่ำเกินไป (Overly High or Low Voltage) เป็นสาเหตุของปัญหาขาดความน่าเชื่อถือและทำให้เกิดความผิดปกติทางไฟฟ้าขึ้นได้

* ตรวจสอบว่าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้มีค่าภายในค่า 10% ของค่าพิกัดของอุปกรณ์หรือไม่
* การติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้าประเภท High Inrush Current เป็นสาเหตุให้แรงดันไฟฟ้ามีค่าลดลงตลอดเวลา โหลดไฟฟ้าที่อยู่ไกลจากจุดเมนไฟฟ้าเข้าอาคารจะมีค่าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ต่ำที่สุด

* ค่าแรงดันไฟฟ้า Neutral–to–Ground (N–G) เป็นค่าที่ชี้วัดว่าระบบไฟฟ้ามีภาระโหลดมากเพียงใดและช่วยตรวจติดตามค่ากระแสฮาร์มอนิกส์ได้อีกด้วย ค่าแรงดันไฟฟ้า N–G เกินกว่า 3% ของค่าแรงดันเฟสควรต้องมีการตรวจหาสาเหตุและแก้ไข

รูปที่ 1 การบันทึกค่าแรงดันเฟส และแรงดันนิวตรอลเป็นจุดเริ่มต้นที่ดีในการวิเคราะห์คุณภาพพลังงานไฟฟ้าของอุปกรณ์วิกฤตและระบบจ่ายไฟฟ้า

Voltage Sag Count
การวัดค่าแรงดันไฟฟ้าเพียงค่าสองค่าบอกสถานะของอุปกรณ์ไฟฟ้าหรือระบบจ่ายไฟฟ้าได้เพียงบางส่วน แรงดันไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรบ้างในหนึ่งชั่วโมง เกิดอะไรขึ้นบ้างในหนึ่งวัน Voltage Sag, Swells หรือ Transient เป็นการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าในช่วงระยะเวลาสั้น ๆ

Voltage Sag เป็นการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบ่อยและมีรูปแบบที่หลากหลาย Voltage Sag เป็นตัวชี้ว่าระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้ามีปัญหาในการตอบสนองต่อโหลดไฟฟ้าและ Voltage Sag ที่มีนัยสำคัญสามารถทำให้ระบบควบคุมหยุดการทำงานรวมถึง Reset อุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ เช่น คอมพิวเตอร์ Voltage Sag เกิดขึ้นในเฟสใดเฟสหนึ่งอาจจะทำให้เกิดแรงดันเกินในสองเฟสที่เหลือและมีผลทำให้เซอร์กิตเบรกเกอร์เปิดวงจรได้

กระแสไฟฟ้า (Current)
ค่ากระแสไฟฟ้าที่วัดได้ที่มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เป็นตัวชี้วัดที่สำคัญว่าระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ไฟฟ้านั้นกำลังมีปัญหา ขณะที่อุปกรณ์ไฟฟ้าทำงานให้ตรวจวัดค่ากระแสเฟส กระแสไฟฟ้าในสายนิวตรอลและกระแสในสายดินโดยกระแสที่วัดได้ต้องไม่มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ รวมถึงต้องแน่ใจว่ากระแสไฟฟ้าที่วัดได้ต้องไม่เกินค่าพิกัดที่ระบุไว้ นอกจากนี้ค่ากระแสไฟฟ้าในสายนิวตรอลที่มีค่าสูงแสดงว่าเกิดปัญหาฮาร์มอนิกและโหลดไม่สมดุลในระบบไฟฟ้า

แรงดันไม่สมดุล (Voltage Unbalance)
ในระบบไฟฟ้า 3 เฟส ที่มีค่าแรงดันไฟฟ้าในแต่ละเฟสที่ต่าง ๆ กันอย่างมีนัยสำคัญแสดงว่าระบบไฟฟ้านั้น ๆ กำลังมีปัญหาหรือโหลดไฟฟ้าที่ติดตั้งอยู่ชำรุด

* แรงดันไม่สมดุลที่มีค่าสูง (High Voltage Unbalance) ทำให้โหลด 3 เฟสดึงกระแสจำนวนมาก และทำให้มอเตอร์มีแรงบิดต่ำ

* ค่าแรงดันไฟฟ้าของ Negative Sequence และ Zero Sequence ที่มีค่าสูงที่วัดได้โดยอุปกรณ์ PQ Analyzer แสดงว่าเกิด Asymmetry Voltage ในระบบ โดยทั่วไปค่าแรงดันไฟฟ้า Negative Sequence ต้องน้อยกว่า 2%

รูปที่ 2 แสดงค่าแรงดันไม่สมดุล และกระแสไม่สมดุล

ความเพี้ยนของแรงดันฮาร์มอนิก (Voltage Harmonic Distortion)
ฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นในระบบไฟฟ้าเป็นผลที่เกิดขึ้นจากการติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ เช่น คอมพิวเตอร์ บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์ควบคุม เป็นต้นในระบบไฟฟ้า การติดตั้งอุปกรณ์ดั้งกล่าวเพิ่มเติมในระบบไฟฟ้ามีผลต่อฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นในระบบ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจวัดฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอ

ฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นมีผลทำให้
* เกิดความร้อนเกินในขดลวดของมอเตอร์และหม้อแปลงไฟฟ้าและส่งผลให้อุปกรณ์ดังกล่าวมีอายุสั้นลง
* เกิดกระแสเกินในสายนิวตรอล
* เกิด Voltage Sag ขึ้นในระบบไฟฟ้า
* ประสิทธิภาพของหม้อแปลงไฟฟ้าลดลง

เมื่อกระแสฮาร์มอนิกไหลผ่านอิมพีแดนซ์ทำให้เกิดแรงดันฮาร์มอนิกขึ้น ค่าความเพี้ยนรวมของฮาร์มอนิก (Total Harmonic Distortion: THD) แสดงถึงปริมาณของฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นในระบบไฟฟ้า การตรวจวัดค่า THD โดยอุปกรณ์ PQ Analyzer จะแสดงให้เห็นถึงปริมาณของฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นรวมถึงแนวโน้มที่อาจจะเกิดขึ้นได้

รูปที่ 3 แสดงค่า Voltage THD ในสภาวะปกติค่า Voltage THD ในสายนิวตรอลจะมีค่า 100%

ในมาตรฐาน IEEE 519 (IEEE recommended practices and requirements for Harmonics control in Electrical Power System) ได้กำหนดค่า THD ไว้ไม่เกิน 5%

สรุป
เมื่อท่านผู้อ่านไปพบแพทย์เพื่อรักษาการเจ็บป่วยที่เกิดขึ้น ต้องมีการวัดความดัน อุณหภูมิร่างกาย เจาะเลือด เอกซเรย์ โดยผลที่ได้จะช่วยให้แพทย์ทำการตรวจรักษาได้อย่างถูกต้อง การวัดค่าทางไฟฟ้าก็เช่นเดียวกันจะทำให้การบำรุงรักษาเชิงป้องกันมีความถูกต้องและดำเนินการได้อย่างทันท่วงทีอีกด้วย

อ้างอิง
1. EC&M December 2007, PQ Corner: Applying PQ Measurements to Predictive Maintenance page 26–28
2. www.ecmweb.com

 

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