แก้ปัญหาฮาร์มอนิกแล้วค่าไฟฟ้าลดลงหรือไม่?

บทความโดย บริษัท เพาเวอร์ ควอลิตี้ ทีม จำกัด

ก่อนอื่นต้องอธิบายก่อนว่าเป้าหมายหลักของการแก้ปัญหาฮาร์มอนิกหรือการแก้ปัญหาคุณภาพกำลังไฟฟ้านั้นไม่ใช่การลดค่าใช้จ่ายด้านไฟฟ้าเหมือนการติดตั้งอุปกรณ์เพื่อการอนุรักษ์พลังงานทั่วไป แต่เป้าหมายหลักของการปรับปรุงคุณภาพกำลังไฟฟ้านั้นทำเพื่อ

    1. เพิ่มสเถียรภาพและความปลอดภัยในการใช้งานระบบไฟฟ้า

    2. ลดความสูญเสียและค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงเครื่องจักรและระบบไฟฟ้า

    3. ลดความสูญเสียเนื่องจากการหยุดการผลิต (Down time) และการทำงานผิดพลาดของเครื่องจักร

    4. ลดค่าใช้จ่ายในการลงทุนระบบไฟฟ้าใหม่

    5. ลดกำลังงานสูญเสียในระบบไฟฟ้าและเครื่องจักร

จริงๆ แล้วประโยชน์จากข้อ 1-3 นั้นให้ผลตอบแทนที่สูงมากในกรณีที่กระบวนการผลิตต้องการความถูกต้องและคุณภาพของการผลิตสูงโดยใช้เครื่องจักรที่มีราคาแพงมาก ตลอดจนความเสียหายในการหยุดการผลิตแต่ละครั้งเนื่องจากปัญหาระบบไฟฟ้าสูงมากซึ่งผลตอบแทนด้านนี้จะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมแต่ละประเภท

อย่างไรก็ดีการแก้ปัญหาฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้านั้นก็ยังสามารถสร้างผลตอบแทนในรูปของค่าใช้จ่ายด้านไฟฟ้าในรูปของตัวเงินโดยตรงซึ่งจะมีลดลงมากหรือน้อยนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ ดังต่อไปนี้

1 .ค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF.) ก่อนการแก้ไขปัญหาฮาร์มอนิกอยู่ในระดับใด สามารถใช้งาน Capacitor Bank โดยไม่เกิดความเสียหายได้หรือไม่ ในกรณีที่ระบบไฟฟ้ามีปริมาณกระแสฮาร์มอนิกอยู่ในปริมาณมาก และ Capacitor Bank ที่ใช้งานมีปัญหาเรโซแนนซ์อย่างรุนแรงจนท่านไม่สามารถต่อ Capacitor Bank เข้าระบบเพื่อปรับค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF.) ให้มีค่ามากว่า 0.85 ได้ ท่านจึงจำเป็นต้องจ่ายค่าปรับเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF.) ให้กับการไฟฟ้า การแก้ปัญหาฮาร์มอนิกจะทำให้ท่านสามารถใช้งาน Capacitor Bank ได้ จึงทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายในส่วนนี้ได้

รูปที่ 1 ตัวอย่างการเสียค่าปรับ Power Factor

2. ค่ากำลังงานสูญเสียในหม้อแปลง หลังจากสามารถปรับค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF.) ของระบบขึ้นได้แล้ว ค่ากำลังงานสูญเสียเนื่องจากเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF.) ของหม้อแปลงจะลดลงส่วนหนึ่ง และถ้ากำจัดกระแสฮาร์มอนิกที่เกิดจากโหลดได้ กำลังงานสูญเสียของหม้อแปลงที่เกิดขึ้นจาก Eddy current loss และ copper loss ที่เกิดจากกระแสฮาร์มอนิกความถี่สูงก็จะลดลงอย่างมากทำให้ค่าพลังงานไฟฟ้าที่เกิดจากการสูญเสียเหล่านี้ลดลงไปได้

รูปที่ 2 ภาพกำลังงานสูญเสียในหม้อแปลงในรูปความร้อน

3. กำลังงานสูญเสียในสายตัวนำและอุปกรณ์ระบบไฟฟ้าเนื่องจาก Skin effect กรณีที่มีกระแสฮาร์มอนิกความถี่สูงไหลผ่านตัวนำไฟฟ้านั้นจะเกิดกำลังงานสูญเสียสูงเมื่อเทียบกับความถี่ fundamental 50Hz ดังนั้นการกำจัดกระแสฮาร์มอนิกจะทำให้พลังงานที่สูญเสียในส่วนนี้ลดลงได้

รูปที่ 3 ภาพกำลังงานสูญเสียของสายตัวนำในรูปความร้อน

4. กำลังงานสูญเสียในมอเตอร์และเครื่องจักรเนื่องจาก Negative sequence harmonic ซึ่งจะทำให้มอเตอร์ต้องใช้กำลังงานมากกว่าปกติเพื่อทำงาน ดังนั้นการกำจัดฮาร์มอนิกส์ในส่วนนี้จึงทำให้กำลังงานสูญเสียลดลง

รูปที่ 4 ภาพกำลังงานสูญเสียของมอเตอร์ในรูปความร้อน

5. ในกรณีที่หม้อแปลง Capacitor Bank ตู้ MDB เครื่องจักร และสายตัวนำไฟฟ้า มีกำลังงานสูญเสียเนื่องจากปัญหาฮาร์มอนิก กำลังงานสูญเสียที่เกิดขึ้นนี้จะอยู่ในรูปความร้อน ซึ่งถ้ามีการติดตั้งใช้งานภายในอาคารที่มีการปรับอากาศ เครื่องปรับอากาศจะต้องทำงานเพิ่มมากขึ้นเพื่อกำจัดหรือลดความร้อนที่เกิดขึ้นจากปัญหาเหล่านี้ซึ่งกำลังงานไฟฟ้าและพลังงานไฟฟ้าที่เครื่องปรับอากาศจะต้องใช้จะมีค่ามากกว่า 1.1 เท่า ดังความสัมพันธ์

        1. พลังานสูญเสียในรูปความร้อน 1 Watt-Hr = 3.412 Btu/Hr

        2. ภาระความร้อน 3.412 Btu/Hr ของเครื่องปรับอากาศ เบอร์ 5

        3. EER = 10.6 BTU/Hour-Watt

        4. COP = 3.104 W/W

        5. กำลังงานสำหรับเครื่องปรับอากาศเพื่อชดเชยกำลังงานสูญเสีย

        6. 1 Watt (heat) = 3.412/3.104 = 1.10 Watt (Air conditioner)

        7. ลดความร้อน 1 Watt = การประหยัดกำลังงานไฟฟ้า 1 (heat) + 1.10 (Air conditioner) = 2.10 Watt

รูปที่ 5 ภาพตัวอย่างความร้อนที่เกิดภายในส่วนต่างๆของอาคาร

จากปัจจัยต่างๆที่กล่าวมา การแก้ปัญหาฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้านั้นนอกจากจะสร้างสเถียรภาพที่ดีให้แก่ระบบไฟฟ้าแล้วก็ยังสามารถสร้างผลตอบแทนในรูปของค่าใช้จ่ายทางไฟฟ้าที่ลดลงจากค่าปรับเพาเวอร์แฟคเตอร์ที่ลดลงและกำลังงานสูญเสียในส่วนต่างๆ ที่ลดลงได้อีกด้วย


บทความโดย บริษัท เพาเวอร์ ควอลิตี้ ทีม จำกัด

สงวนลิขสิทธิ์ ห้ามทำซ้ำ คัดลอก หรือนำไปเผยแพร่ก่อนได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรจากบริษัท ฯ