เนื้อหาวันที่ : 2011-03-11 14:12:31 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 2095 views

มาช่วยกันจับผู้ (ก่อการ) ร้ายในปัญหาคุณภาพพลังงานไฟฟ้ากันเถอะ

ทุกครั้งที่ไฟฟ้าดับโดยไม่บอกไม่กล่าว นอกจากทำให้หงุดหงิดแล้วยังสร้างความเสียหายมากมาย คำถามที่เกิดขึ้นทันทีก็คือใครควรจะเป็นคนรับผิดชอบ

ขวัญชัย กุลสันติธำรงค์
kwanchai2002@hotmail.com

ทุกครั้งที่ไฟฟ้าดับโดยไม่บอกไม่กล่าว นอกจากทำให้หงุดหงิดแล้วยังสร้างความเสียหายมากมาย เช่น กระบวนการผลิตหยุดชะงัก สินค้าเสียหาย ชิ้นส่วนเสียหาย ค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น ความปลอดภัยของคนงานที่ทำงานอยู่ลดลง และขาดรายได้ โดยทั่วไปเมื่อไฟฟ้าดับ คำถามที่เกิดขึ้นทันทีก็คือใครควรจะเป็นคนรับผิดชอบ ในบทความฉบับนี้จะนำเสนอกรณีศึกษา 2 กรณี โดยใช้การตรวจสอบคุณภาพพลังงานไฟฟ้า (Power Quality Monitoring System) ช่วยยืนยันว่าใครคือผู้รับผิดชอบตัวจริงจากปัญหาการรบกวนทางไฟฟ้า (Power Disturbance) ที่เกิดขึ้น ตามผมมาเลยครับ ช่วยกันจับผู้ร้าย

กรณีศึกษาที่ 1
โรงงานอุตสาหกรรมแห่งหนึ่งถูกกล่าวหาจากการไฟฟ้าท้องถิ่นว่าจากประเภทของโหลดไฟฟ้าที่ติดตั้งอยู่ในโรงงานและจากการทำงานของโหลดไฟฟ้าเหล่านั้น โรงงานแห่งนี้ต้องเป็นต้นเหตุที่ทำให้ลูกค้าของการไฟฟ้าฯ ที่อยู่ห่างออกไปเกิดปัญหาแน่นอน โรงงานแห่งนี้ทำงานโดยใช้ VSD จำนวนมาก เมื่อมีการโหลดวัตถุดิบขึ้นบนสายการผลิต ระบบไฟฟ้ากำลังก็มีปฏิกิริยาทันทีและเป็นสาเหตุทำให้ลูกค้าอีกรายหนึ่งที่รับไฟจากการไฟฟ้าท้องถิ่นที่อยู่ห่างออกไปประมาณ 10 กิโลเมตรเกิดปัญหา

เมื่อเจ้าหน้าที่การไฟฟ้าฯ ไปตรวจสถานที่ของลูกค้าผู้เคราะห์ร้าย พบว่าสามารถได้ยินเสียงของการรบกวนทางไฟฟ้า (Interference) ได้อย่างชัดเจนจากหม้อแปลงไฟฟ้าของการไฟฟ้าฯ ที่ติดตั้งบนเสาไฟฟ้าภายในสถานที่ของลูกค้ารายนั้น การรบกวนทางไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนี้เกิดขึ้นในเวลาเดียวกันกับที่ VSD ของโรงงานดังกล่าวโหลดวัตถุดิบ แต่เมื่อ VSD ไม่ทำงาน ก็จะไม่ได้ยินเสียงรบกวนที่ดังออกมาจากหม้อแปลงไฟฟ้า ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า VSD พวกนั้นนั่นแหละเป็นสาเหตุของปัญหา (สรุปได้อย่างนี้ ไม่ยากเลย)

แต่ช้าก่อน ก่อนจะกล่าวหาใครต้องมีหลักฐานก่อน เจ้าหน้าที่การไฟฟ้าฯ ได้ใช้อุปกรณ์ตรวจสอบคุณภาพพลังงานไฟฟ้า (Power Quality Monitoring) ตรวจวัดที่สถานีไฟฟ้าย่อยของการไฟฟ้าฯ ที่โรงงานเจ้าปัญหา และในสถานที่ของลูกค้าผู้เคราะห์ร้ายไปพร้อม ๆ กัน ผลการวัดได้กราฟรูปคลื่นกระแสไฟฟ้า 12–pulse (สวยเลยแหละ ขอบอก) จากกราฟที่วัดได้มีฮาร์มอนิกลำดับที่ 23 และ 25 ขี่อยู่บนกราฟด้วยตามรูปที่ 1


รูปที่ 1 กราฟกระแสไฟฟ้าที่วัดที่สถานีไฟฟ้าย่อยของการไฟฟ้าท้องถิ่น

จากรูปคลื่นกระแสไฟฟ้าที่วัดได้ในรูปที่ 1 ที่สถานีไฟฟ้าย่อยของการไฟฟ้าท้องถิ่น พบกระแสไฟฟ้าฮาร์มอนิกขี่อยู่บน (Superimpose) รูปคลื่นพื้นฐาน (Fundamental Waveform) ของกระแสไฟฟ้า นอกจากนี้จากการตรวจวัดแรงดันไฟฟ้าที่สถานีไฟฟ้าย่อย ตามกราฟในรูปที่ 2 ยังช่วยยืนยันว่ากระแสไฟฟ้าฮาร์มอนิกลำดับสูงไหลมาจากสถานีไฟฟ้าย่อยของการไฟฟ้าฯ


รูปที่ 2 กราฟแรงดันไฟฟ้าวัดที่สถานีไฟฟ้าย่อยของการไฟฟ้าท้องถิ่นแสดงให้เห็นเป็นต้นกำเนิดกระแสฮาร์มอนิกส์ลำดับสูง

การตรวจวัดแรงดันไฟฟ้าที่สถานที่ของลูกค้าผู้เคราะห์ร้ายพบว่าความเพี้ยนฮาร์มอนิกส์ (Harmonics Distortion) ในกราฟรูปที่ 3 ถูกขยาย (Amplification) ให้มากขึ้น และ นี่เองเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการรบกวนทางไฟฟ้าในระบบไฟฟ้ากำลังของลูกค้ารายดังกล่าว


รูปที่ 3 กราฟแรงดันไฟฟ้าวัดที่หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังติดตั้งที่สถานที่ของลูกค้าผู้เคราะห์ร้าย รูปกราฟที่เกิดขึ้นจะเห็นความเพี้ยนฮาร์มอนิกที่สูงมาก
 
เมื่อเจ้าหน้าที่การไฟฟ้าฯ ได้สำรวจเพิ่มเติมพบว่าเมื่อไม่นานมานี้การไฟฟ้าฯ ได้ติดตั้งสายใต้ดิน (Underground) แทนสายอากาศ (Overhead Line) จากการคำนวณหา Natural Resonance ระหว่าง Shunt Capacitance ของสายเคเบิลใต้ดินกับ Leakage Inductance ของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังพบว่าได้เกิด Natural Resonance ที่ความถี่สูงกว่าฮาร์มอนิกลำดับที่ 20

ซึ่งจากการสืบสวนสอบสวนจนได้รายละเอียดทั้งหมดพบว่าต้นเหตุของปัญหามาจากการไฟฟ้าท้องถิ่น และเมื่อการไฟฟ้าท้องถิ่นได้แก้ไข และ ติดตั้งสายเคเบิลใต้ดินใหม่ให้เหมาะสม (Re-configure) ปัญหาการรบกวนทางไฟฟ้าก็หายไปอย่างไร้ร่องรอย โรงงานอุตสาหกรรมที่เกือบจะกลายเป็นแพะรับบาป ก็เลยรอดตัวไปแบบเส้นยาแดงผ่าแปด

กรณีศึกษาที่ 2
โรงงานสิ่งทอแห่งหนึ่งมีความเชื่อว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าและเครื่องจักรต่าง ๆ ที่ทำงานรวนเรจนสมรรถนะแย่ลงมีปัญหามาจากระบบไฟฟ้ากำลังของการไฟฟ้าท้องถิ่น ผู้ใช้ไฟฟ้ารายนี้มีความชำนาญและมีความรู้อย่างมากในอุปกรณ์ไฟฟ้าและเครื่องจักรที่ติดตั้งอยู่ และทั้งหมดนี้ทำงานได้อย่างดีเยี่ยมที่โรงงานเก่า ไฟฟ้าที่จ่ายให้กับโรงงานใหม่นี้เป็นที่รู้กันว่าไม่ค่อยมีความมั่นคงมากนัก (Unreliable) ลูกค้ารายอื่นของการไฟฟ้าท้องถิ่นรวมถึงสภาพดินฟ้าอากาศที่แปรปรวนทำให้ไฟดับบ่อยและต้องแก้ไขเพื่อกลับมาจ่ายไฟให้ได้อยู่บ่อย ๆ 

เมื่อไฟมา (Power Resume) ต้องสตาร์ตเครื่องจักรใหม่ ตรงนี้ไม่เท่าไรครับ แต่ที่แย่ก็คือว่าเครื่องจักรบางเครื่องเมื่อสตาร์ตแล้วกลับวิ่งที่ความเร็ว 50% ของความเร็วพิกัด บางเครื่องที่โปรแกรมไว้หายหมดเลย ต้องมาโปรแกรมใหม่ ถึงแม้ว่าการไฟฟ้าท้องถิ่นจะพยายามอย่างมากที่จะค้นพบให้ได้ว่า ความผิดปกติเกิดขึ้นจากอะไร

จากการสำรวจ ปรากฏว่าระบบไฟฟ้ากำลังของการไฟฟ้าท้องถิ่นและของโรงงานทอผ้าเองก็ทำงานปกติ ไม่พบสิ่งผิดปกติใด ๆ ยกเว้นแต่อาการแปลก ๆ ของเครื่องจักรที่เกิดขึ้นเมื่อไฟมา เพื่อหาทางแก้ปัญหาให้ได้ การไฟฟ้าท้องถิ่นและโรงงานจึงต้องร่วมมือกัน คิดใหม่ ทำใหม่ โดยการจำลองเหตุการณ์ภายใต้เงื่อนไขที่ควบคุมได้

โดยใช้วิธีสร้าง Power Transient อย่างรวดเร็วและต่อนื่องโดยการเปิด-ปิดเครื่องจักรอัตโนมัติหลาย ๆ ครั้งเพื่อทดสอบสมมติฐานว่าปัญหานี้เกิดขึ้นเมื่อไฟกลับมา (Power Recovery) และสังเกตพฤติกรรมของเครื่องจักรเหล่านั้น ส่วนใหญ่สามารถสตาร์ตเครื่องจักรได้โดยไม่มีปัญหา แต่ในที่สุดเครื่องจักรที่สตาร์ตไปแล้วกลับวิ่งที่ความเร็ว 50% ของความเร็วพิกัด และเมื่อทดสอบมากขึ้นไปอีก ก็ปรากฏว่าเกิดปัญหาหน่วยความจำหาย (Memory Failure) ติดตามมา ซึ่งในที่สุดแล้วปัญหาที่เกิดขึ้นเป็นปัญหาบกพร่องภายในของเครื่องจักรเองไม่ใช่เกิดจากการไฟฟ้าท้องถิ่น

ผู้ใช้ไฟฟ้าเลือกที่จะแก้ปัญหาด้วยวิธีที่ประหยัดโดยการจัดการและควบคุมการสตาร์ตเครื่องจักร เมื่อสภาพอากาศเลวร้ายอันจะทำให้เกิดไฟดับได้ ผู้ใช้ไฟฟ้าเลือกที่จะหยุดเดินเครื่องจักรก่อนที่ไฟของการไฟฟ้าจะดับ เมื่อไฟของการไฟฟ้าท้องถิ่นอยู่ในสภาพที่เป็นปกติแล้ว จึงกลับมาสตาร์ตเครื่องจักรใหม่ ถึงแม้ว่าจะมีวิธีอื่น ๆ ในการแก้ปัญหา เช่น ติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง หรือขอไฟฟ้า 2 สายป้อน แต่ก็ไม่ได้เลือก เพราะต้องใช้เงินลงทุนค่อนข้างมาก และโรงงานมีงบจำกัด

สรุป
จากกรณีศึกษาทั้งสองกรณี สอนให้รู้ว่าการแก้ปัญหาคุณภาพพลังงานไฟฟ้าต้องอาศัยความร่วมมือกันอย่างใกล้ชิดของผู้เกี่ยวข้อง ต้องปรองดองกัน เมื่อมีปัญหาเกิดขึ้น การไฟฟ้าท้องถิ่น ผู้ผลิต และผู้ใช้ไฟ ต้องร่วมมือกันเพื่อหาทางออกและแก้ปัญหาร่วมกัน การวิเคราะห์ปัญหาอย่างระมัดระวัง จะช่วยให้มองเห็นทางออก หรือวิธีแก้ไขได้อย่างชัดเจน และถูกต้อง จำไว้ว่าการชี้นิ้วโบ้ยกันไปมาไม่เกิดประโยชน์อะไรกับใครเลย

เอกสารอ้างอิง
1. www.ecmweb.com
2. EC&M April 2010 PQ Corner: Uncovering Power Quality Culprits

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