สำหรับโรงงานอุตสาหกรรมที่มีการติดตั้งโซลาเซลล์ (Solar PV Rooftop) สำหรับผลิตไฟฟ้าใช้งานภายในโรงงานนั้นมีโอกาสที่จะพบกับเหตุการณ์ที่อุปกรณ์ Capacitor Bank ที่ต่ออยู่กับหม้อแปลงที่มีการติดตั้งโซลาเซลล์เสียหาย (เช่น ฟิวส์ขาด, Magnetic Switch เสียหาย หรือตัว Capacitor บวม, เกิดรอยไหม้ หรือระเบิด) ซึ่งเหตุการณ์ดังกล่าวมักจะพบภายหลังที่มีการติดตั้งและใช้งานโซลาเซลล์ไปแล้ว และมักจะพบในโรงงานอุตสาหกรรมที่มีปัญหาคุณภาพไฟฟ้าในส่วนของกระแสและแรงดันฮาร์มอนิกส์อยู่ก่อนแล้ว ซึ่งสาเหตุที่ส่งผลให้เกิดความเสียหายต่อ Capacitor Bank หลังจากที่มีการติดตั้งใช้งานโซลาเซลล์ นั้นเกิดจากปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ในระบบไฟฟ้าที่ขยายความรุนแรงของกระแสและแรงดันฮาร์มอนิกส์ จนส่งผลให้ Capacitor Bank เสียหาย

โดยปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ที่เกิดขึ้นในในระบบไฟฟ้าที่มีการใช้งาน Capacitor Bank ร่วมกับโหลดอื่น ๆ ในระบบไฟฟ้า ซึ่งจะไปขยายความรุนแรงของกระแสและแรงดันฮาร์มอนิกส์ที่ความถี่ต่างๆ จนส่งผลให้ Capacitor Bank และอุปกรณ์เสริมของ Cap. Bank เสียหาย เช่น ฟิวส์ขาด หรือ Magnetic Switch เสียหาย และส่งผลให้ตัว Capacitor บวม, เกิดรอยไหม้หรือระเบิดได้

รูปที่ 1 อิมพีแดนซ์และการตอบสนองความถี่ที่ฮาร์มอนิกอันดับต่างๆ ของวงจรเรโซแนนซ์แบบขนานเมื่อปริมาณการชดเชย kvar ของ Capacitor Bank เพิ่มขึ้น เปรียบเทียบกับขนาดพิกัดหม้อแปลง

รูปที่ 1 แสดงอิมพีแดนซ์และการตอบสนองความถี่ที่ฮาร์มอนิกอันดับต่างๆ ของวงจรเรโซแนนซ์แบบขนานเมื่อปริมาณการชดเชย kvar ของ Capacitor Bank เพิ่มขึ้น โดยจะสังเกตได้ว่าถ้าเราไม่ได้ติดตั้ง Capacitor Bank (No Capacitor) เข้าไปชดเชยในระบบ อิมพีแดนซ์ของระบบจะเพิ่มขึ้นเป็นเชิงเส้นเมื่อความถี่สูงขึ้น

เมื่อเราติดตั้งและใช้งาน Capacitor Bank เข้าไปเพื่อทำการชดเชยกำลังงานรีแอกทีฟเข้าสู่ระบบ การตอบสนองของอิมพีแดนซ์ระบบจะไม่เพิ่มขึ้นเป็นเชิงเส้น แต่อิมพีแดนซ์ระบบจะมีลักษณะเป็นเหมือนรูประฆังคว่ำและจะมีค่าสูงสุดที่ความถี่ค่าหนึ่งหรือที่เรียกว่าความถี่เรโซแนนซ์ และยิ่งมีการชดเชยกำลังงานรีแอกทีฟของ Capacitor Bank เพิ่มสูงขึ้น ตำแหน่งของความถี่เรโซแนนซ์ก็จะลดลงดังที่แสดงในรูปที่ 1 ซึ่งจะเกิดปัญหากับระบบไฟฟ้าถ้าหากกระแสฮาร์มอนิกส์ที่เกิดจากโหลดที่ใช้งานในระบบเกิดตรงหรือใกล้เคียงกับจุดเรโซแนนซ์ของวงจร จะเกิดการขยายแรงดันที่ความถี่ของฮาร์มอนิกส์อันดับดังกล่าวและอันดับใกล้เคียง ส่งผลให้รูปคลื่นแรงดันแรงดันเกิดความผิดเพี้ยนไปจากรูปคลื่นไซน์และแรงดัน

และจากสมการในรูปที่ 1 (กรอบสีแดง) ซึ่งแสดงอัตราส่วนระหว่างการชดเชยกำลังงานรีแอกทีฟของ Capacitor Bank (kvar_cap) เปรียบเทียบกับพิกัดการใช้งานของหม้อแปลง (kVA_tx) จะพบว่า เมื่อปริมาณของค่ากำลังงานรีแอกทีฟของ Capacitor Bank (kvar_cap) สูงขึ้นจนมีค่าใกล้เคียงกับพิกัดการใช้งานของหม้อแปลง (kVA_tx) ในขณะนั้น จะส่งผลให้ความถี่เรโซแนนซ์ก็จะลดลงและมีความเสี่ยงที่ความถี่เรโซแนนซ์จะลดลงจนไปตรงกับกระแสหรือแรงดันฮาร์มอนิกส์ที่มีอยู่ในระบบ (โดยที่มักจะพบทั่วไปในโรงงานอุตสาหกรรมจะเป็นฮาร์มอนิกส์ความถี่ต่ำตั้งแต่ลำดับที่ 3 ถึงลำดับที่ 13) และเป็นสาเหตุให้ตัว Capacitor Bank มีโอกาสเสียหายรุนแรงหรือระเบิดได้จากผลกระทบของเรโซแนนซ์

สำหรับโรงงานอุตสาหกรรมที่มีการติดตั้งโซลาเซลล์ (Solar PV Rooftop) สำหรับผลิตไฟฟ้าใช้งานภายในโรงงานนั้น เมื่อโซลาเซลล์ (Solar PV Rooftop) ผลิตไฟฟ้าใช้งานภายในโรงงาน หม้อแปลงภายในโรงงานจะดึงกำลังไฟฟ้าจริงจากแหล่งจ่ายลดลง ส่งผลให้พิกัดการใช้งานของหม้อแปลง (kVA_tx) ลดลงจากเดิม ในขณะที่การชดเชยกำลังงานรีแอกทีฟของ Capacitor Bank (kvar_cap) ยังคงมีปริมาณดังเดิม ส่งผลให้อัตราส่วนระหว่างการชดเชยกำลังงานรีแอกทีฟของ Capacitor Bank (kvar) เทียบกับพิกัดการใช้งานของหม้อแปลง (kVA_tx มีค่าสูงขึ้นจากเดิมก่อนที่จะใช้งานโซลาเซลล์ ทำให้ตำแหน่งของความถี่เรโซแนนซ์ก็จะลดลงดังที่แสดงในรูปที่ 1 และเป็นสาเหตุให้ตัว Capacitor Bank มีโอกาสเสียหายรุนแรงหรือระเบิดได้จากผลกระทบของเรโซแนนซ์

รูปที่ 2 Capacitor Bank ที่ได้รับความเสียหายจากปัญหาเรโซแนนซ์

บทความโดย บริษัท เพาเวอร์ ควอลิตี้ ทีม จำกัด

สงวนลิขสิทธิ์ ห้ามทำซ้ำ คัดลอก หรือนำไปเผยแพร่ก่อนได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรจากบริษัท ฯ