เนื้อหาวันที่ : 2011-03-04 17:03:34 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 2100 views

ความสัมพันธ์ของระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้าที่ส่งผลให้ระบบสายพานทำงานผิดปกติ

ในหลายกรณี ปัญหาการทำงานผิดปกติของเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเป็นรอบ ๆ มักจะสัมพันธ์กับการทำงานของระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้า ในขณะเดียวกันก็มีปัญหาการทำงานผิดปกติของเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเป็นครั้งคราวไร้รูปแบบหรือไม่พบความสัมพันธ์กับสิ่งใด ๆ เลย

ขวัญชัย กุลส้นติธำรงค์
kwanchai2002@hotmail.com
 

ในหลายกรณี ปัญหาการทำงานผิดปกติของเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเป็นรอบ ๆ (Cyclical) มักจะสัมพันธ์กับการทำงานของระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้า ในขณะเดียวกันก็มีปัญหาการทำงานผิดปกติของเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเป็นครั้งคราว (Intermittent) ไร้รูปแบบหรือไม่พบความสัมพันธ์กับสิ่งใด ๆ เลย

แต่ปัญหาประเภทหลังนี้มักจะเกี่ยวข้องกับความผิดปกติในการเดินสายและการต่อลงดิน (Wiring & Grounding) ซึ่งทำให้เกิดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า (Electrical Noise) ไหลวนอยู่ในระบบ ผลที่ติดตามมาก็คือว่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลวนอยู่นี้จะไปรบกวนวงจรไฟฟ้าที่มีความไวต่อการรบกวนทางไฟฟ้า ทำให้ระบบควบคุม (Control System) หยุดทำงานหรือทำงานผิดปกติไปเลย เป็นต้น

อย่างไรก็ตามวงจรไฟฟ้าที่มีการป้องกันเป็นอย่างดี เช่น ได้ออกแบบให้เป็นวงจรเฉพาะ (Dedicated Circuit) โดยไม่จ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์อื่นจากวงจรเดียวกัน หรือติดตั้งหม้อแปลงไฟฟ้าแบบแยกจ่ายชนิด Shielded Isolation Transformer สำหรับจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น ซึ่งก็ยังมีปัญหาเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าทำงานผิดปกติเกิดขึ้นได้อีก ติดตามรายละเอียดของสาเหตุและวิธีการแก้ไขในกรณีตัวอย่างนี้ได้เลยครับ

กรณีตัวอย่างการทำงานผิตปกติของระบบสายพาน
โรงงานผลิตอาหารแช่แข็งที่ทันสมัยแห่งหนึ่งพบปัญหาที่ระบบสายพานที่ทำหน้าที่ลำเลียงวัตถุดิบไปยังไลน์การผลิตทำงานผิดปกติ ระบบสายพานนี้ขับเคลื่อนโดยชุดควบคุมมอเตอร์ชนิด VSD ขนาด 5 แรงม้า ซึ่งติดตั้งใหม่ โดยความเร็วของชุดควบคุมขึ้นอยู่กับปริมาณของการผลิต ความผิดปกติที่เกิดขึ้นนี้มีความรุนแรงมากเนื่องจากต้องมีการรีเซ็ตระบบควบคุมด้วยมือ (Manually Reset) อยู่เรื่อย ๆ เพื่อให้กระบวนการผลิตยังคงทำงานต่อไปได้

ผู้จัดการด้าน Facility Management ดูเหมือนว่าจะมีความรู้ความเข้าใจถึงปัญหาการรบกวนของฮาร์มอนิก (Harmonic Problem) เขาเชื่อว่าฮาร์มอนิกเป็นต้นเหตุของปัญหานี้ ในระบบไฟฟ้ากำลังของโรงงานต้องมีกระแสฮาร์มอนิกในปริมาณสูงจากการติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดโหลดไม่เป็นเชิงเส้น (Non-linear Load) ซึ่งก็คือ Variable Speed Drive: VSD นั่นเอง

อย่างไรก็ตามจากการตรวจสอบโหลดไฟฟ้าทั้งหมดที่ติดตั้งอยู่ในระบบทั้งหมดก็พบความจริงว่าชุดควบคุมมอเตอร์ VSD เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดโหลดไม่เป็นเชิงเส้นเพียงอย่างเดียวที่ติดตั้งอยู่ในพื้นที่การผลิต (Processing Area) ที่มีการจ่ายไฟฟ้าจากหม้อแปลงไฟฟ้าขนาด 3,000 kVA ด้วยขนาดของชุดควบคุมมอเตอร์ VSD ที่มีขนาดเล็กเมื่อเทียบขนาดของแหล่งจ่ายที่มีขนาดใหญ่นี้ จึงตัดไปได้เลยว่าฮาร์มอนิกไม่ใช่ต้นเหตุของปัญหานี้

ได้มีการวัดแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่ตำแหน่งเมนสวิตซ์เข้าอาคารโดยใช้เครื่องมือวัดชนิด True RMS ผลการวัดพบว่าค่าที่วัดได้อยู่ในช่วงที่ปกติไม่พบความผิดปกติใด ๆ และเมื่อใช้เครื่องมือ harmonic analyzer ในการตรวจวัดปริมาณกระแสไฟฟ้าฮาร์มอนิกรวมของระบบก็พบว่า ค่า Current THD น้อยกว่า 2% ซึ่งสอดคล้องกับการวิเคราะห์ขนาดของโหลดชนิดไม่เป็นเชิงเส้นเทียบกับขนาดของแหล่งจ่ายพลังงาน (วิธีนี้เป็นไปตามมาตรฐาน IEEE 519) และจากการวัดกระแสฮาร์มอนิกแต่ละลำดับเฉพาะลำดับเลขคี่จนถึงลำดับที่ 21 พบว่ามีกระแสฮาร์มอนิกในแต่ละลำดับน้อยกว่า 3 %

นอกจากนั้นได้มีการประสานไปที่หน่วยงานการไฟฟ้าท้องถิ่นพบว่าในรอบสามเดือนที่ผ่านมาไม่มีเหตุการณ์การทำงานของระบบจ่ายพลังงานที่เชื่อมโยงไปยังการทำงานผิดปกติของระบบสายพานจนทำให้ระบบสายพานหยุดทำงาน

Shield Isolation Transformer ยังทำงานได้ดีอยู่หรือไม่
ถ้าตรวจดูการติดตั้งด้วยตาเปล่ารวมถึงได้กล่าวมาแล้วข้างต้น ปัญหาการทำงานของระบบสายพานอาจจะเกี่ยวข้องกับการเดินสายและการต่อลงดินจนทำให้เกิดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า (Electrical Noise) ไหลวนอยู่ในระบบก็เป็นได้

ขั้นตอนต่อไปก็คือการตรวจสอบว่าหม้อแปลงไฟฟ้าแบบแยกจ่ายชนิด Shield Isolation Transformer  (ซึ่งเป็นพระเอกของเรา) ยังทำหน้าที่กำจัดกระแสไฟฟ้ารบกวน (Noise Rejection) ตามที่ควรจะเป็นอยู่หรือไม่และมีระดับการต่อลงดินอ้างอิง (Ground Reference) ที่ดีอยู่หรือไม่ โดยการใช้เครื่องมือวัดมัลติมิเตอร์ชนิด True RMS วัดค่าแรงดันไฟฟ้าระหว่าง Casing ของชุดควบคุมมอเตอร์ VSD ชุดแรก กับสายนิวตรอลหลังหม้อแปลงไฟฟ้าแบบแยกจ่าย (Secondary Neutral) ซึ่งควรจะอ่านค่าได้เท่ากับ 0 แต่ค่าที่วัดได้กลับมีค่าเท่ากับ 35 V การวัดเช่นเดียวกันนี้กับชุดควบคุมมอเตอร์ชนิด VSD อีกสองชุดก็ให้ผลเดียวกัน

ไดอะแกรมในรูปที่ 1 แสดงการเดินสายที่ถูกต้องของหม้อแปลงไฟฟ้าแบบแยกจ่าย สังเกตได้ว่า Incoming Ground, Shield, Core และ Secondary Neutral (สายนิวตรอลหลังหม้อแปลง) ต่อลงดินที่จุด ๆ เดียว หรือมีศัพท์เรียกกันว่า Single Point Grounding และที่จุดนี้ก็ต้องต่อลงดินเข้ากับระบบดินของอาคารด้วย

รูปที่ 1 การต่อสายของหม้อแปลงไฟฟ้าแบบแยกจ่ายที่ถูกต้อง Incoming Ground, Shield, Core และ Secondary Neutral (สายนิวตรอลหลังหม้อแปลง) ต่อลงดินที่จุด ๆ เดียว หรือมีศัพท์เรียกกันว่า Single Point Grounding และที่จุดนี้ก็ต้องต่อลงดินเข้ากับระบบดินของอาคารด้วย

เมื่อถอดฝาครอบของหม้อแปลงไฟฟ้าแบบแยกจ่ายออกเพื่อตรวจดูการเดินสายภายใน ก็พบว่าการต่อลงดินที่แตกต่างออกไปตามที่แสดงในรูปที่ 2 สายนิวตรอลหลังหม้อแปลงไม่ได้ต่อลงดินเข้ากับจุด Single Point Grounding และไม่ได้มีการต่อหม้อแปลงลงดินเข้ากับระบบดินของอาคาร เมื่อได้ทำการต่อลงดินอย่างถูกต้องแล้วและทำการวัดค่าแรงดันไฟฟ้า Neutral to Case Ground ก็ได้ค่าแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ การทำงานผิดปกติของระบบสายพานที่อธิบายไม่ได้ก็หายไปอย่างไร้ร่องรอย

รูปที่ 2 การต่อสายของหม้อแปลงไฟฟ้าแบบแยกจ่ายที่ไม่ถูกต้องสายนิวตรอลหลังหม้อแปลงไม่ได้ต่อลงดินไปที่จุด Single Point Grounding หม้อแปลงไฟฟ้าแบบแยกจ่ายไม่ได้ต่อลงดินที่จุดติดตั้งกับระบบดินของอาคาร

สรุป
กรณีศึกษาเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าความผิดปรกติที่เกิดเป็นคราว ๆ ไปส่วนใหญ่จะไม่เกี่ยวข้องกับระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้า ผู้ใช้งานในกรณีนี้ไม่ได้คิดว่าปัญหาที่เกิดขึ้นจะเกี่ยวข้องการเดินสายและการต่อลงดินของหม้อแปลงไฟฟ้าแบบแยกจ่ายทำให้เกิดความเข้าใจผิดว่าการรบกวนทางไฟฟ้า (ที่เกิดจากหม้อแปลงไฟฟ้าแบบแยกจ่าย) เกิดจากกระแสฮาร์มอนิก

เอกสารอ้างอิง
1. The Case of the Unreliable Conveyors : EC&M July 2008 page 36 & 37
2. www.ecmweb.com
3. IEEE Std 1100 – 1999 Recommended Practice for Powering and Grounding Electronic Equipment

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