เมื่อระบบไฟฟ้ากำลังของโรงงานอุตสาหกรรมมีค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ต่ำ มอเตอร์มักจะถูกเพ่งเล็งว่าเป็นผู้ร้ายให้ต้องหาวิธีจัดการ
การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน Power Factor Correction Capacitors
ด้วยเครื่องมือ Thermal Infrared Detector
ขวัญชัย กุลสันติธำรงค์
kwanchai2002@hotmail.com
เมื่อระบบไฟฟ้ากำลังของโรงงานอุตสาหกรรมมีค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ต่ำ มอเตอร์มักจะถูกเพ่งเล็งว่าเป็นผู้ร้ายให้ต้องหาวิธีจัดการ สถานการณ์จะยิ่งแย่ลงไปอีกถ้ามอเตอร์ที่ติดตั้งอยู่ไม่ได้ทำงานที่โหลดเต็มพิกัด รวมถึงกระแสฮาร์มอนิกที่ไหลกลับสู่แหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้าก็จะซ้ำเติมปัญหาทำให้ค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ยิ่งลดลงไปอีก
ค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์เป็นอัตราส่วนระหว่างกำลังไฟฟ้าจริง (True Power) ที่มีหน่วยเป็นกิโลวัตต์ (kW) กับกำลังไฟฟ้าปรากฏ (Apparent Power) ที่มีหน่วยเป็นกิโลแอมแปร์ (kVA) กำลังไฟฟ้าปรากฏเป็นกำลังไฟฟ้าทั้งหมดที่โรงงานต้องการหรือเป็นกำลังไฟฟ้าที่การไฟฟ้าฯ ต้องจ่ายมาให้ในรูปของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า ไม่ว่ากำลังไฟฟ้าที่ส่งมาได้นั้นจะทำให้เกิดเป็นงานจริงได้ทั้งหมดหรือไม่ก็ตาม โดยทั่วไปการไฟฟ้าฯจะปรับผู้ใช้ไฟฟ้าในกรณีที่ระบบไฟฟ้ากำลังของผู้ใช้มีค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ต่ำในประเทศไทยนั้นสำหรับผู้ใช้ไฟฟ้ารายใหญ่การไฟฟ้านครหลวงกำหนดไว้ว่าจะปรับจากค่ากิโลวาร์ที่เกินกว่าร้อยละ 61.97 ของค่า kW
โดยทั่วไปค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ คำนวณได้จาก
การปรับปรุงค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ที่ปฏิบัติกันอยู่ในปัจจุบันได้แก่การติดตั้งชุดคาปาซิเตอร์ (Power Factor Correction Capacitors) ที่ตู้เมนไฟฟ้าแรงต่ำ โดยจะต้องมีชุดควบคุมการทำงานอัตโนมัติเพื่อต่อหรือปลดชุดคาปาซิเตอร์ออกจากระบบไฟฟ้ากำลัง ในบางกรณีต้องเพิ่มรีแอกเตอร์เข้าไปกับชุดคาปาซิเตอร์ด้วย ในกรณีทั่วไปชุดคาปาซิเตอร์จะทำงานได้โดยไม่มีปัญหากวนใจ (Trouble–free) เป็นเวลานาน แต่ก็อาจจะมีกรณีที่ชุดคาปาซิเตอร์เสียหายจากกรณีต่าง ๆ เช่น การเกิดกระแสฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้ากำลังทำให้เกิดปรากฏการณ์รีโซแนนซ์ในชุดคาปาซิเตอร์, อุณหภูมิแวดล้อมสูง และการระบายอากาศที่ไม่ดี
ทั้งสองกรณีนี้ทำให้ชุดคาปาซิเตอร์เกิดความร้อนเกินขึ้นได้ ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับชุดคาปาซิเตอร์ที่ทำหน้าที่ปรับปรุงค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ทำให้ชุดคาปาซิเตอร์ไม่สามารถทำงานได้ตามที่ต้องการมีผลให้ผู้ใช้ไฟฟ้าต้องเสียค่าปรับจากการที่ค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ต่ำกว่าเกณฑ์ รวมถึงในกรณีที่ชุดคาปาซิเตอร์ที่ติดตั้งอยู่เกิดระเบิดขึ้นทำให้ระบบไฟฟ้าเสียหายและเกิดเพลิงไหม้ได้ ดังนั้นการตรวจสอบเพื่อบำรุงรักษาชุดคาปาซิเตอร์เพื่อปรับปรุงค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์อย่างสม่ำเสมอจึงเป็นสิ่งจำเป็น ผู้ผลิตชุดคาปาซิเตอร์จึงมีข้อแนะนำให้มีการบำรุงรักษาป้องกัน (Preventive Maintenance) ปีละ 2 ครั้ง
รูปที่ 1 เซอร์กิตเบรกเกอร์ที่จ่ายไฟให้กับชุดคาปาซิเตอร์ที่ปรับปรุงค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ได้รับความเสียหายจากกรณีที่ชุดคาปาซิเตอร์ระเบิด การตรวจสอบหาจุดที่เกิดอุณหภูมิสูงผิดปกติในชุดคาปาซิเตอร์จะลดความเสียหายลงได้
การบำรุงรักษาเชิงป้องกันชุดคาปาซิเตอร์
การบำรุงรักษาเชิงป้องกันชุดคาปาซิเตอร์เพื่อปรับปรุงค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์มีขั้นตอนต่าง ๆ ได้แก่
* ปลอดภัยไว้ก่อน (Safety First)
ชุดคาปาซิเตอร์จัดเป็นอุปกรณ์ที่สะสมพลังงานไฟฟ้าจึงสามารถทำให้เกิดอันตรายจากไฟฟ้าดูดจนอาจจะทำให้ผู้ปฏิบัติงานที่ขาดความรู้ความเข้าใจและขาดความระมัดระวังเสียชีวิตได้ถึงแม้ว่าจะปลดวงจรชุดคาปาซิเตอร์ออกแล้ว โดยทั่วไปชุดคาปาซิเตอร์จะประกอบด้วยวงจรคายประจุ (Discharge Circuit) เมื่อวงจรคายประจุเสียหายไม่ทำงาน อันตรายจากไฟฟ้าดูดก็จะคงมีอยู่ในช่วงเวลาหนึ่ง ดังนั้นเมื่อจำเป็นต้องทดสอบด้วยการจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับชุดคาปาซิเตอร์ ผู้ปฏิบัติงานจำเป็นต้องให้ความระมัดระวังเป็นพิเศษ การปฏิบัติงานบำรุงรักษาต้องเป็นไปตามมาตรฐาน NFPA 70E
* การตรวจดูด้วยสายตาและการทำความสะอาด (Visual Inspection and Cleaning)
การตรวจดูด้วยสายตาก็มีความสำคัญเช่นเดียวกัน มองหาว่ามีชิ้นส่วนใดบ้างที่เปลี่ยนสี มีคาปาซิเตอร์ตัวใดบ้างมั้ยที่บวมและ/หรือรั่ว หรือมีร่องรอยที่เกิดความร้อนเกินหรือมีความชื้นเกิดขึ้นที่คาปาซิเตอร์ ทำความสะอาดและ/หรือเปลี่ยนชุดกรองอากาศ (Filter) ของพัดลมระบายอากาศ ทำความสะอาดภายในชุดคาปาซิเตอร์โดยใช้เครื่องดูดสุญญากาศ ห้ามใช้เครื่องเป่าชนิดอัดอากาศเพราะฝุ่นจะกระจายเข้าไปสะสมอยู่ซอกเล็กซอกน้อยภายในตู้
ก่อนจะจ่ายไฟให้กับชุดคาปาซิเตอร์ ต้องทำการทดสอบความเป็นฉนวน (Insulation Integrity Test) ที่บัสบาร์โดยการวัดระหว่างเฟส–เฟส และเฟสกับดินด้วย
* Infrared Inspection
เครื่องมือที่มีคุณค่าในการตรวจหาจุดที่มีอุณหภูมิสูงผิดปกติของชุดคาปาซิเตอร์ก็คืออุปกรณ์ Thermal Imager ก่อนทำการตรวจวัดต้องจ่ายไฟให้กับชุดคาปาซิเตอร์ไม่น้อยกว่า 1 ชั่วโมง เริ่มต้นให้ตรวจดูหน้าจอแสดงผลของชุดควบคุมคาปาซิเตอร์ว่าได้ต่อคาปาซิเตอร์ครบทุก Stage ขั้นต่อไปตรวจให้แน่ใจว่าพัดลมระบายอากาศทำงานได้ปกติ ต่อจากนั้นก็เริ่มการตรวจด้วยเครื่อง Thermal Imager จากภายนอกตู้ชุดคาปาซิเตอร์ก่อนโดยยังไม่เปิดฝาตู้ ในกรณีนี้ควรประเมินถึงอันตรายที่เกิดไฟฟ้าช๊อตและไฟฟ้าระเบิดด้วย อาจจำเป็นต้องสวมใส่ชุด PPE เมื่อต้องทำงานกับส่วนที่นำไฟฟ้า
ตรวจสอบการเดินสายไฟฟ้ากำลังและสายวงจรควบคุม (Power and Control Wiring) ด้วยเครื่องมือ Thermal Imager เพื่อหาดูว่ามีขั้วต่อสายใดที่หลวมหรือไม่ เครื่องมือ Thermal Imager จะประมวลผลและแสดงผลของข้อต่อสายที่หลวมออกมาเป็นอุณหภูมิที่สูงผิดปกติเนื่องจากค่าความต้านทานที่เพิ่มขึ้นที่ขั้วต่อ โดยทั่วไปการต่อสายที่ดีจะวัดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นได้ไม่เกิน 20 ๐F จากอุณหภูมิแวดล้อม โดยทั่วไปอาจจะมีความแตกต่างของอุณหภูมิเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยที่ขั้วต่อสายระหว่างเฟสกับเฟส หรือระหว่างคาปาซิเตอร์แต่ละตัว (Bank–to–bank)
การประเมินผลด้วยแสงอินฟราเรดของเครื่องวัด Thermal Imager จะช่วยให้เราตรวจหาว่าฟิวส์ควบคุมของคาปาซิเตอร์ตัวใดที่หลอมละลายแล้วโดยการแสดงให้เห็นถึงอุณหภูมิที่แตกต่างกันระหว่างฟิวส์ที่หลอมละลายกับฟิวส์ที่ยังไม่เปิดวงจร ฟิวส์ที่หลอมละลายไปแล้วในชุดคาปาซิเตอร์จะทำให้คาปาซิเตอร์ที่พร้อมจะต่อเข้ากับวงจรไฟฟ้ากำลังเพื่อปรับปรุงค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ลดลง ผลการตรวจวัดอุณหภูมิทำให้ระบุได้ว่าคาปาซิเตอร์ใดมีฟิวส์ที่หลอมละลายแล้วอยู่ภายใน เมื่อพบฟิวส์ควบคุมที่หลอมละลายแล้ว ให้ปลดวงจรชุดคาปาซิเตอร์ทั้งชุด และตรวจหาสาเหตุว่าอะไรทำให้ฟิวส์ควบคุมหลอมละลาย อาจจะเกิดจากคาปาซิเตอร์ที่ไม่ดี, ปัญหาจากรีแอกเตอร์ และการต่อสายระหว่างสายไฟฟ้าด้านไฟเข้ากับฟิวส์ หรือระหว่างสายไฟฟ้าด้านโหลดกับฟิวส์ที่ไม่ดี
เราควรมองหาอุณหภูมิที่แตกต่างกันของคาปาซิเตอร์แต่ละตัว ตามรูปที่ 2 ถ้ามีคาปาซิเตอร์ตัวหนึ่งตัวใดที่ไม่ได้ถูกสั่งเชื่อมต่อเข้ากับระบบไฟฟ้ากำลังในระหว่างการตรวจสอบ คาปาซิเตอร์ตัวนั้นก็ควรมีอุณหภูมิที่ต่ำกว่าหรือเย็นกว่า ควรเข้าใจด้วยว่าชิ้นส่วนหรืออุปกรณ์ใด ๆ ที่อยู่ด้านบนมักจะมีอุณหภูมิที่สูงกว่าชิ้นส่วนหรืออุปกรณ์ที่อยู่ด้านล่างเนื่องจากผลของการพาความร้อน อย่างไรก็ตามถ้าชุดควบคุมอัตโนมัติต่อคาปาซิเตอร์ทั้งชุดเข้ากับระบบไฟฟ้ากำลังแล้ว อุณหภูมิที่แตกต่างกันมักจะแสดงให้เห็นถึงความผิดปกติของคาปาซิเตอร์ซึ่งจะต้องตรวจสอบอย่างละเอียดต่อไป
รูปที่ 2 หนึ่งในคาปาซิเตอร์เหล่านี้เสียหายแล้ว คุณไม่สามารถบอกได้ด้วยตาเปล่า แต่เครื่องวัด Thermal Imager บอกคุณได้
* Current Measurement
การวัดค่าทางไฟฟ้าเป็นส่วนหนึ่งของการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน การวัดค่ากระแสไฟฟ้าต้องวัดค่าทั้ง 3 เฟสของแต่ละ Stage ที่ปลด–สับคาปาซิเตอร์เข้ากับระบบไฟฟ้ากำลัง การวัดค่าต้องใช้เครื่องมือวัดชนิด Multimeter และ Current Clamp โดยใช้ Multimeter เพื่อวัดกระแสไหลเข้าชุดควบคุมอัตโนมัติที่ไหลผ่านหม้อแปลงกระแสที่ติดตั้งอยู่ในตู้เมนไฟฟ้าแรงต่ำ และใช้ Current Clamp วัดค่าตัวนำทุติยภูมิของหม้อแปลงกระแส
ต่อจากนั้นก็ทำการคำนวณค่ากระแสไฟฟ้าที่วัดได้ให้เป็นกระแสไฟฟ้าจริงที่ไหลเข้าตู้สวิตซ์บอร์ด ถ้าหม้อแปลงกระแสมีพิกัด 3,000 A/5 A และถ้าเราวัดได้ 2 A ดังนั้นกระแสไฟฟ้าที่ไหลจริงเท่ากับ (3,000 A/5 A) x 2 A = 1,200 A ให้วัดค่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่จ่ายไฟฟ้าให้กับตู้คาปาซิเตอร์ด้วยเพื่อตรวจดูว่ามีกระแสไม่สมดุลเกิดขึ้นหรือไม่ทุกขั้นตอนของการปลด–สับชุดคาปาซิเตอร์ บันทึกค่าที่วัดได้และเก็บรักษาไว้เพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงในการตรวจวัดครั้งต่อไป
* Power Factor Measurement
การวัดค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ต้องใช้เครื่องมือวัดที่สามารถวัดค่าเหล่านี้ได้พร้อมกันได้แก่ ค่าแรงดันไฟฟ้า, กระแสไฟฟ้า, กำลังไฟฟ้า และ ดีมานด์ในช่วงเวลาอย่างน้อย 1 วินาที ซึ่งเครื่องมือวัดชนิด Digital Mutli Meter (DMM) ไม่สามารถใช้วัดได้ ต้องใช้เครื่องมือ Power Quality Analyzer w/Current Clamp ตรวจวัดค่าที่ต้องการนี้ ค่าที่วัดได้จะเป็นข้อมูลอ้างอิงของระบบไฟฟ้ากำลังของโรงงานอุตสาหกรรม เครื่องมือวัดชนิด Power Logger ก็เป็นเครื่องมือวัดชนิด Power Quality อีกประเภทหนึ่งซึ่งสามารถใช้งานได้ ซึ่งสามารถตรวจติดตามวัดค่าทางไฟฟ้าของโหลดไฟฟ้าในระบบไฟฟ้ากำลังตลอดช่วงเวลา 30 วัน ทำให้เราสามารถเข้าใจคุณลักษณะของโหลด และการทำงานของโหลดได้ดียิ่งขึ้น
* Capacitance Measurements
ก่อนจะวัดค่าคาปาซิแตนซ์ ให้ปลดชุดคาปาซิเตอร์ออกจากวงจรไฟฟ้าและรออยู่ช่วงเวลาหนึ่งตามที่ผู้ผลิตแนะนำเพื่อให้ชุดคาปาซิเตอร์คายประจุ (Discharge) ขณะทำการวัดให้สวมชุดป้องกันทำการตรวจวัดดูเครื่องมือวัดที่มีพิกัดที่เหมาะสมว่าไม่มีแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) อยู่ ปฏิบัติตามขั้นตอนของการบำรุงรักษาและซ่อมบำรุงในการติดป้ายและล็อคอุปกรณ์ก่อนวัดค่า ใช้มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงที่มีพิกัดที่เหมาะสม ตั้งค่าพิกัดการวัดไปที่ 1,000 VDC ตรวจสอบแต่ละ Stage โดยวัดค่าในกรณี Phase–to–Phase และ Phase–to–Ground ไม่ควรมีค่าแรงดันไฟฟ้าเหลืออยู่ แต่ถ้าวัดค่าแรงดันไฟฟ้าได้แสดงว่าคาปาซิเตอร์อาจจะยังไม่ได้คายประจุ (Discharge) ถ้าวัดค่าแล้วได้ค่าแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ ให้วัดค่าคาปาซิแตนซ์ของชุดคาปาซิเตอร์และเปรียบเทียบค่าที่วัดได้กับค่าที่ระบุไว้ของผู้ผลิตเพื่อเปรียบเทียบ
เอกสารอ้างอิง
1. Troubleshooting Power Factor Correction Capacitor–EC&M March 2011
2. NFPA 70B Recommended Practice for Electrical Equipment Maintenance 2006 Edition
3. 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
Thailandindustrycom_official
