การแก้ปัญหาค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าสำหรับแรงดันสูงโดยใช้ MV Capacitor

Medium Voltage Level Power Factor Correction by MV Capacitor

ในบทความนี้เราจะมาพูดถึงการแก้ไขและปรับปรุงค่าตัวประกอบกำลัง (Power Factor : PF.) สำหรับระบบไฟฟ้าแรงดันปานกลางหรือสูง (Medium Voltage and High Voltage Power Factor Solution) นับจากอดีต อุปกรณ์ที่ใช้แก้ปัญหานี้ก็คือตัวเก็บประจุไฟฟ้า (Capacitor) และก็มีการใช้อย่างต่อเนื่องมาจนถึงปัจจุบันดังแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 ตัวอย่างตัวเก็บประจุแรงดันสูงที่มีการติดตั้งใช้งานเพื่อแก้ปัญหาเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF.)

อย่างไรก็ตามสิ่งหนึ่งที่เป็นที่ทราบกันดีกับการใช้งาน Medium Voltage Capacitor (MV Cap.) เหล่านี้ก็คือมีความจำเป็นต้องทิ้งช่วงเวลาในการต่อหรือตัด MV Cap. เข้าหรือออกจากระบบไฟฟ้าที่ติดตั้งใช้งานอยู่ไม่น้อยกว่า 5-10 นาที เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีแรงดันคงค้างในตัว MV Cap. ก่อนที่จะต่อเข้าไปอีกครั้ง เพื่อป้องกันปัญหาแรงดันเกินและกระแสกระชากสูงกรณีที่แรงดันเฟสหรือสายในขณะที่ต่อมีมุมหรือค่าที่เสริมกับแรงดันที่ค้างอยู่ในตัว MV Cap. ในขณะสวิตชิ่ง ซึ่งจะเกิดอันตรายต่อระบบไฟฟ้าและตัว MV Cap. เอง นอกจากนั้นอุปกรณ์หลักที่ใช้ตัดต่อ MV Cap. แต่ละสเต็ปเข้ากับระบบไฟฟ้าที่นิยมได้แก่ Vacuum Circuit Breaker (VCB) ก็จะมีอายุการใช้งานตามจำนวนการสวิตชิ่ง (โดยทั่วไปจะใช้งานไม่เกิน 50,000 ครั้งและจะมี Counter ที่คอยนับและแจ้งให้ผู้ปฏิบัติงานทราบ)

รูปที่ 2 ตัวอย่างตัว VCB ที่ใช้ตัดต่อ MV Cap. เข้าระบบไฟฟ้าแรงสูง

นอกจากข้อจำกัดเรื่องเวลาที่ต้องใช้เพื่อรอให้ MV Cap. ดิสชาร์จหรือคายประจุให้หมดซึ่งเป็นสาเหตุให้การตอบสนองต่อความต้องการชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟไม่ทันต่อการเปลี่ยนแปลงของโหลดแล้วซึ่งส่งผลโดยตรงต่อค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF.) ของระบบไฟฟ้า ปัญหาอีกประการของ MV Cap. ที่ใช้อุปกรณ์ VCB ในการตัดต่อก็คือปัญหา Surge หรือ Transient ของทั้งกระแสและแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในระบบจากการต่อวงจรดังแสดงในรูปที่ 3

(a) แสดงเหตุการณ์ขณะ VCB ทำการต่อ MV Cap. เข้าสู่ระบบ

(b) Transient ของแรงดันไฟฟ้าขณะที่ต่อ MV Cap. เข้าระบบไฟฟ้า

(c) Transient ของกระแสไฟฟ้าขณะที่ต่อ MV Cap. เข้าระบบไฟฟ้า

รูปที่ 3 แสดงการต่อ MV Cap. และปัญหา Transient ของแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นขณะ VCB ต่อวงจร

จากรูปที่ 3 แสดงปัญหา Transient ของแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นขณะ VCB ต่อวงจร MV Cap. แต่ละสเต็ปเข้าสู่ระบบไฟฟ้าโดยในรูปแสดงโอกาสที่จะเกิดปัญหาได้สูงสุดคือการสวิตช์ที่ตำแหน่งแรงดันสูงสุด โดยทางทฤษฎีแล้วถ้า VCB ทำการต่อวงจรที่แรงดัน 0 โวลท์จะไม่เกิดปัญหานี้ขึ้นแต่อย่าลืมว่าระบบไฟฟ้าที่เราใช้อยู่นั้นเป็นระบบ 3 เฟสซึ่งแต่ละเฟสห่างกัน 120 องศา และ MV Cap. และ VCB ที่ใช้ก็เป็นแบบ 3 เฟสด้วยซึ่งหมายความว่าแม้ว่าเฟสใดเฟสหนึ่งจะถูกต่อวงจรที่แรงดัน 0 โวลท์หรือที่ 0 องศา แต่อีก 2 เฟสที่เหลือก็จะเกิดปัญหา Transient ดังกล่าวอยู่ดี เนื่องจากปัญหาดังกล่าวนี้ผู้ที่ออกแบบหรือผลิต MV Cap. Bank จึงกำหนดให้การควบคุมการตัดต่อของ VCB เพื่อแก้ค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF.) ไม่ให้ทำการตัดต่อ MV Cap. มากกว่า 1 สเต็ปในแต่ละครั้งเพื่อป้องกันความรุนแรงของ Transient ของแรงดันและกระแสไฟฟ้าสูงจนทำให้ระบบป้องกันทำงานหรือสร้างความเสียหายกับระบบไฟฟ้าโดยรวม

บทความโดย บริษัท เพาเวอร์ ควอลิตี้ ทีม จำกัด

สงวนลิขสิทธิ์ ห้ามทำซ้ำ คัดลอก หรือนำไปเผยแพร่ก่อนได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรจากบริษัท ฯ