Leading PF. ในระบบไฟฟ้าสร้างปัญหาหรือไม่?

โดยทั่วไปโหลดของระบบไฟฟ้าที่ใช้งานส่วนใหญ่ในอุตสาหกรรมจะสร้างปัญหาค่า Lagging PF.  ซึ่งเราก็สามารถใช้ Cap bank, Detuned filter หรือ Tuned filter สำหรับแก้ปัญหาดังกล่าวได้ซึ่งจะใช้อุปกรณ์ชนิดใดก็ขึ้นกับระดับของปัญหาหรือวัตถุประสงค์ในการแก้ปัญหา อย่างไรก็ตามยังมีโหลดประเภทที่มีคุณสมบัติที่สร้างปัญหา Leading PF. ให้กับระบบไฟฟ้า เช่น อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายมีการติดตั้งคาปาซิเตอร์ของวงจรกรองความถี่ที่ทำหน้าที่เป็น EMI filter ซึ่งถ้ามีจำนวนมากก็ทำให้เกิดปัญหา Leading PF. ได้ แต่ถ้ามีจำนวนน้อยหรือมีการใช้งานโหลดที่มีคุณสมบัติ Lagging PF. ร่วมอยู่ด้วยก็จะเกิดการหักล้างจนภาพรวมกลายเป็น Lagging PF. หรือในกรณีที่มีการติดตั้ง VSD/Inverter สำหรับมอเตอร์ไฟสลับที่มีวงจรกรองความถี่ชนิดพาสซีฟต่อร่วมอยู่และทำงานที่ความเร็วรอบต่ำกว่าพิกัดหรือมีโหลดทางกลน้อย ก็จะสร้าง Leading PF. เข้าสู่ระบบไฟฟ้าเช่นเดียวกัน

แล้วจะเกิดปัญหาอะไรขึ้นกับระบบไฟฟ้าของเรา ถ้ามีค่า Leading PF.? คำตอบคือถ้าเป็นระบบไฟฟ้าเล็กๆที่ค่า kvar ที่เกิดขึ้นมีค่าไม่มาก ในที่อยู่อาศัยหรือสำนักงานทั่วไปก็จะไม่มีปัญหาอะไร แต่ถ้าเป็นระบบไฟฟ้าใหญ่ๆที่มีการซื้อไฟฟ้าที่ระดับแรงดันสูงและติดตั้งหม้อแปลงเพื่อลดแรงดัน ค่า kvar ที่ทำให้เกิด Leading PF. นี้จะทำให้ระดับแรงดันในระบบสูงขึ้นซึ่งโดยทั่วไปถ้ามีการติดตั้ง Tap changer ที่หม้อแปลงก็สามารถแก้ไขปัญหานี้ได้ในกรณีที่ ค่า kvar ที่เกิดขึ้นมีการเปลี่ยนแปลงที่ไม่รวดเร็วและรุนแรงมากนัก แต่กรณีที่จะสร้างปัญหาได้มากที่สุดคือ กรณีที่ท่านผลิตไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีการติดตั้งในโรงงานหรืออาคาร โดยปกติเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าจะถูกออกแบบมาเพื่อจ่ายกำลังงานไฟฟ้าให้กับโหลดที่มีค่า Lagging PF. กรณีที่กำลังงานรีแอคทีฟที่เกิดขึ้นจาก Capacitive reactive power นั้นมีชื่อเรียกในงานที่เกี่ยวข้องกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอีกอย่างว่า Reverse kvar ซึ่งในการใช้งานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้ปลอดภัยและมีสเถียรภาพนั้นผู้ผลิตเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าก็จะมีการระบุค่าที่ยอมรับให้เกิดขึ้นจากโหลดไว้เพื่อป้องกันความเสียหายที่เกิดกับเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าเอง

รูปที่ 1 แสดงพื้นที่หรือเงื่อนไขการทำงานที่ปลอดภัยของเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้า (สีเขียว) เงื่อนไขการทำงานที่ไม่ปลอดภัย (สีเหลือง) และเงื่อนไขที่อาจเกิดความเสียหาย (สีแดง) จากรูปจะเห็นได้ว่าขดลวดสเตเตอร์และเครื่องยนต์จะทำงานได้อย่างปลอดภัยและมีสเถียรภาพเมื่อค่า PF. อยู่ในช่วง Lagging 0.8 ถึง 1 และเมื่อค่า PF. เริ่มเป็น Lead จุดทำงานจะอยู่ในบริเวณที่ไม่ปลอดภัยและมีผลต่อเสถียรภาพของการทำงานและถ้า Lead จนอยู่ในบริเวณสีแดง ระบบควบคุมของเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าจำเป็นจะต้องหยุดการจ่ายกระแสไฟฟ้า ซึ่งจะเห็นได้ว่าแค่ค่า PF. นำหน้าไม่ถึง 0.95 ก็จะอยู่ในพื้นที่อันตรายแล้ว ในทางปฏิบัตินั้น ปัญหาที่จะเกิดขึ้นกับระบบไฟฟ้านั้นก็คือเมื่อเราพยายามจะใช้เครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าจ่ายกำลังงานให้กับโหลดที่มีจุดทำงานในพื้นที่สีเหลืองหรือแดงนั้น เครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าก็จะทำการจ่ายโหลดได้เพียงระยะเวลาสั้นๆแล้วก็จะตัดการทำงาน ซึ่งจะเป็นอันตรายต่องานที่ต้องการความต่อเนื่องของการจ่ายกำลังไฟฟ้าได้ จึงจำเป็นต้องมีการแก้ไขและปรับปรุงเพื่อให้จุดทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไปอยู่ในพื้นที่สีเขียว ในตอนหน้าเราจะมาพูดถึงวิธีการแก้ไขปัญหาดังกล่าวนี้โดยใช้อุปกรณ์ชนิดต่างๆ รวมถึงข้อดี ข้อเสียของแต่ละเทคนิคที่ใช้กันครับ

บทความโดย บริษัท เพาเวอร์ ควอลิตี้ ทีม จำกัด

สงวนลิขสิทธิ์ ห้ามทำซ้ำ คัดลอก หรือนำไปเผยแพร่ก่อนได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรจากบริษัท ฯ