คุณสมบัติและการทำงานของ PFMAX

PFMAX

Real-Time Power Factor Correction System

ทางเลือกที่ดีที่สุดสำหรับงานปรับปรุงค่าเพาเวอร์เฟคเตอร์

     PFMAX เป็นผลิตภัณฑ์เพื่อการปรับปรุงคุณภาพกำลังไฟฟ้าที่ถูกออกแบบและผลิตมาเพื่อตอบโจทย์ด้านการปรับปรุงค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า (Power Factor ; PF.) สำหรับระบบไฟฟ้าที่มีการติดตั้งเครื่องจักรสมัยใหม่และอุปกรณ์ที่สร้างปัญหากระแสฮาร์มอนิกอย่างแท้จริง เนื่องจากการติดตั้งใช้งาน Capacitor Bank (Cap. bank) เพื่อปรับปรุงค่า PF. กับระบบไฟฟ้าที่มีปริมาณกระแสและแรงดันฮาร์มอนิกในปริมาณสูงจะเป็นสาเหตุให้เกิดความเสียหายกับตัว Cap. Bank เองและก็มีความเป็นไปได้สูงที่จะเกิดปัญหาเรโซแนนซ์กับระบบไฟฟ้าอันเป็นผลให้เครื่องจักรและอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้งานกับระบบไฟฟ้านั้นเสียหายอย่างรุนแรงได้

PFMAX ถูกออกแบบบนพื้นฐานของวงจรกรองดีจูน (Detuned filter) ร่วมกับอุปกรณ์สวิตช์ความเร็วสูง (Thyristor Controlled Switch : TCS) เป็นผลให้ PFMAX มีคุณสมบัติในการปรับปรุงค่า PF. ของระบบไฟฟ้าที่มีปริมาณกระแสและแรงดันฮาร์มอนิกในปริมาณสูงและสามารถตอบสนองต่อความต้องการกำลังงานรีแอคทีฟได้อย่างรวดเร็วเต็มพิกัดและปราศจากแรงดัน-กระแสกระชากเมื่อเทียบกับการใช้ Magnetic contractor เป็นอย่างมาก นอกจากนั้นแล้วยังมีคุณสมบัติในการลดปริมาณกระแสและแรงดันฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้าของท่านให้ต่ำลงด้วย

ดังนั้นผลิตภัณฑ์ PFMAX จึงเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดในปัจจุบันและอนาคตสำหรับการปรับปรุงค่า PF. ลดกำลังงานสูญเสียในระบบไฟฟ้า ลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานไฟฟ้าและกำจัดค่าปรับ PF. จากบิลค่าไฟฟ้าของท่าน

คุณสมบัติพิเศษที่แตกต่างของ PFMAX

• • Color LCD touch screen panel สำหรับการควบคุมและแสดงผล

  • Real time power/harmonic analyzer function พร้อมการบันทึกค่าเหตุการณผิดปกติ (Event data logger)

  • ทำงานภายใต้ความเพี้ยนแรงดันฮาร์มอนิกรวม THDv ได้สูงถึง 10%

  • ลดความเพี้ยนกระแสฮาร์มอนิกรวม THDi ที่มีอยู่ได้ในช่วง 10%-80%

  • กำจัดปัญหาเรโซแนนซ์ของระบบไฟฟ้าได้ 100%

  • ความเร็วในการชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟ (Switching time) น้อยกว่า 20/1000 วินาที (20 ms.)

  • กำจัดปัญหาแรงดันตกชั่วขณะ (Sag voltage) และปัญหาแรงดันต่ำ เนื่องจากกระแสกระชาก/รีแอคทีฟ อันเป็นสาเหตุให้เกิดความเสียหายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต่อร่วมในระบบ

  • ชดเชยกำลังรีแอคทีฟเต็มพิกัด kVar (ทุก step พร้อมกัน) จาก 0-100% ได้ในทันทีโดยไม่เกิดกระแสกระชาก

  • ใช้เทคโนโลยี Zero voltage switching by TCS ช่วยให้ไม่เกิดทรานเชียนท์

  • ของแรงดัน-กระแสขณะทำงานซึ่งเป็นอันตรายต่อระบบไฟฟ้าและโหลดที่ต่อใช้งาน

  • ปราศจากเสียงรบกวนของ Magnetic contractor ขณะเปลี่ยน Step การทำงาน

  • การบำรุงรักษาต่ำและอายุการใช้งานของอุปกรณ์ Capacitor ที่ยาวนานกว่าเนื่องฟังก์ชั่น Scan mode

  • ลดกำลังงานสูญเสียในระบบและค่าไฟฟ้าได้มากกว่าเนื่องจาก THDv, THDi ที่ลดลงและค่า PF. ที่ปรับได้สูงกว่า

  • สร้างผลตอบแทนที่คุ้มค่าทั้งระยะสั้นและระยะยาว

โครงสร้างส่วนประกอบและการทำงานของ

รูปที่ 1 ไดอะแกรมแสดงส่วนประกอบของ PFMAX

รูปที่ 2 รูปแบบการทำงานเพื่อชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟและกำจัดฮาร์มอนิกของ PFMAX

รูปที่ 1 แสดงไดอะแกรมระบบภายในและตัวอย่างอุปกรณ์ภายใน PFMAX และรูปที่ 2 แสดงการต่อและปลดวงจร Reactor-Capacitor แต่ละสเต็ปโดยใช้อุปกรณ์ Thyristor

ส่วนประกอบและหน้าที่ของอุปกรณ์ภายใน PFMAX อธิบายได้ดังนี้

• • Reactor และ Capacitor ประกอบรวมกันเป็น Tuned/De-tuned Capacitor Bank (ขึ้นอยู่กับการกำหนดความถี่ในขั้นตอนออกแบบ) ทำหน้าที่ชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟและกำจัดฮาร์มอนิก

  • Switching execution unit ซึ่งผลิตและประกอบจากอุปกรณ์ Thyristor ทำหน้าที่สวิตช์ต่อ-ปลด filter หรือ capacitor แต่ละสเต็ป

  • DSP ทำหน้าที่คำนวณและประมวลผลข้อมูลของแรงดัน-กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเพื่อตัดสินใจและส่งคำสั่งไปยังส่วนสวิตช์เพื่อทำงานด้วยความเร็วสูง

  • MCU/CPLD/LCD ทำหน้าที่เชื่อมต่อกับผู้ใช้งาน รายงานข้อมูลขณะทำงานและแสดงสิ่งผิดปกติให้ผู้ใช้งาน

  • รูปแบบการต่อ Capacitor ร่วมกับ Reactor นั้นมีการต่ออยู่หลายวิธีขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ในการใช้งานซึ่งสามารถเลือกการต่อให้เหมาะสมกับปัญหาที่ต้องการแก้ไขได้ รูปที่ 3 แสดงโครงสร้างการต่อ Capacitor ร่วมกับ Reactor แบบต่างๆ

รูปที่ 3 รูปแบบการต่อ Reactor และ Capacitor เพื่อวัตถุประสงค์การใช้งานที่ต่างกัน (กรุณาระบุในคำสั่งซื้อหรือปรึกษาบริษัท เพาเวอร์ ควอลิตี้ ทีม จำกัด)

• • แบบที่ 1 เหมาะสำหรับการแก้ปัญหาในระบบไฟฟ้า 3 เฟส 3 สาย โหลดสมดุล ที่ต้องการกำจัดฮาร์มอนิกอันดับที่ 5 เป็นต้นไป เหมาะสำหรับโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไปที่เครื่องจักรใช้แรงดัน 3 เฟสเป็นส่วนใหญ่

  • แบบที่ 2 เหมาะสำหรับการแก้ปัญหาในระบบไฟฟ้า 3 เฟส 3 สาย โหลดไม่สมดุล ที่ต้องการกำจัดฮาร์มอนิกอันดับที่ 5 เป็นต้นไป เหมาะสำหรับโรงงานอุตสาหกรรมที่เครื่องจักรใช้แรงดัน 3 เฟสร่วมกับโหลดชนิด 1 เฟส

  • แบบที่ 3 เหมาะสำหรับการแก้ปัญหาในระบบไฟฟ้า 3 เฟส 4 สาย ที่ต้องการกำจัดฮาร์มอนิกอันดับที่ 3 เป็นต้นไป เหมาะสำหรับอาคารและโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไปที่เครื่องจักรใช้แรงดัน 3 เฟสร่วมกับโหลดชนิด 1 เฟสและมีปัญหากระแสนิวตรอลสูงร่วมด้วย

คุณสมบัติเด่นที่แตกต่างจาก De-tuned filter และ Capacitor Bank ทั่วไป

     การตอบสนองความถี่ของวงจรไม่เปลี่ยนแปลงตามสเต็ปการทำงานหรือพิกัดกำลังงานรีแอคทีฟที่ชดเชย เนื่องจากในทุกสเต็ปของการทำงาน ค่า Reactor และ Capacitor จะถูกออกแบบและคำนวนให้ความถี่เรโซแนนซ์แบบอนุกรมมีความถี่เดียวกันแม้ว่าพิกัดการชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟจะไม่เท่ากัน ดังนั้นการต่อเพียงสเต็ปเดียวหรือทุกสเต็ปเข้าพร้อมกันก็จะไม่มีผลต่อความถี่เรโซแนนซ์ของระบบที่ถูกออกแบบไว้

รูปที่ 4 ตัวอย่างการตอบสนองเชิงความถี่ของ PFMAX ที่คงที่แม้ว่าจะมีจำนวนสเต็ปการทำงานต่างกัน

ปราศจากปรากฏการณ์ทรานเชียนท์และเรโซแนนซ์ขณะต่อและปลด Reactor-Capacitor เข้าหรืออกจากระบบ เนื่องจาก PFMAX ใช้วงจรตรวจจับกระแสและแรงดันแต่ละเฟสของระบบตลอดเวลาและนำสัญญาณที่ได้มาประมวลผลแบบเรียลไทม์ด้วย DSP ความเร็วสูง เพื่อควบคุมให้ Thyristor นำกระแสที่มุม 0, 120 และ 240 องศา (จุดที่แรงดันเป็นศูนย์โวลท์ของแรงดันแต่ละเฟส) เพื่อทำการต่อ Reactor-Capacitor เข้าสู่ระบบอย่างแม่นยำพร้อมเทคโนโลยี Noise free switching จึงทำให้ปราศจากปรากฏการณ์ทรานเชียนท์และเรโซแนนซ์ขณะต่อและปลดอย่างแน่นอน รูปที่ 5 แสดงผลการเปรียบเทียบระหว่าง De-tuned filter ทั่วไปกับ PFMAX

รูปที่ 5 ภาพเปรียบเทียบการสวิตช์ต่อวงจรระหว่าง Magnetic contractor และ Thyristor

ความเร็วในการตอบสนองการทำงานเพื่อชดเชยรีแอคทีฟ เนื่องจาก PFMAX ใช้ DSP ความเร็วสูงในการประมวลผล ร่วมกับ Thyristor ทำหน้าที่สวิตช์ที่แรงดันศูนย์ จึงทำให้ PFMAX สามารถทำการสวิตช์เพื่อเปลี่ยนสเต็ปการทำงานได้ในทุกๆ ไซเคิลของแรงดันไฟฟ้าโดยสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงได้ในช่วง 10-20 ms

สามารถชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟที่มีไดนามิคสูงจากศูนย์ไปจนเต็มพิกัด kVar ได้ในทันที นั่นหมายความว่าทุกสเต็ปสามารถถูกต่อพร้อมกันได้ในทันทีเพื่อชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟที่ต้องการในขณะนั้น อันเป็นผลมาจากความเร็วในการประมวลผลและ Thyristor with Noise-free technology switching ที่มีอยู่ใน PFMAX และเมื่อเปรียบเทียบกับ De-tuned filter หรือ Capacitor Bank ทั่วไป ไม่สามารถทำเช่นนี้ได้เนื่องจากอาจเกิดความเสียหายต่ออุปกรณ์เองหรือระบบไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่ได้อย่างรุนแรงและเป็นอันตรายมาก โดยทั่วไปเพื่อหลีกเลี่ยงและป้องกันเหตุการณ์ดังกล่าวจำเป็นต้องทำงานทีละสเต็ปและต้องการเวลาหน่วงเพื่อป้องกันอายุการใช้งานของ Capacitor สั้นเนื่องจากกระแสกระชากรุนแรง รูปที่ 6 แสดงผลการเปรียบเทียบการชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟแบบไดนามิคของ PFMAX เทียบกับ De-tuned filter หรือ Capacitor Bank ทั่วไป

รูปที่ 6 แสดงผลการเปรียบเทียบการชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟแบบไดนามิคของ PFMAX เทียบกับ De-tuned filter หรือ Capacitor Bank ทั่วไปที่มีการตอบสนองช้า

อายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า เป็นที่ทราบโดยทั่วไปว่าอายุการใช้งานของ Capacitor ขึ้นอยู่กับอุณภูมิที่ใช้และทำงาน แม้ว่าใน PFMAX และมีการสวิตช์ที่ไม่ก่อให้เกิดปัญหาต่อระบบและตัว Capacitor เอง อย่างไรก็ตามขณะที่ Capacitor ทำงานเพื่อจ่ายกระแสรีแอคทีฟให้กับระบบและกำจัดฮาร์มอนิกอยู่นั้นก็จะมีความร้อนส่วนหนึ่งเกิดที่ตัว Capacitor อยู่ดี ดังนั้นเพื่อเป็นการยืดอายุการใช้งานของ Capacitor ทั้งหมดที่ติดตั้งอยู่ PFMAX จึงมีฟังก์ชั่น Scan Mode เพื่อทำหน้าที่แบ่งภาระและกระจายชั่วโมงการทำงานของ Capacitor แต่ละตัวให้เท่าๆกันเพื่อป้องกัน Capacitor ตัวใดตัวหนึ่งมีชั่วโมงทำงานมากเกินไป

รูปที่ 7 แสดงการจัดกลุ่มและแบ่งชั่วโมงการทำงานของ Capacitor ในการทำงานแบบ Scan Mode

รูปที่ 9 แสดงการติดตั้งใช้งาน PFMAX ร่วมกับ PAMAX กรณีต้องการกำจัดฮาร์มอนิกให้หมดไปและต้องการค่า PF. = 1

การติดตั้งใช้งาน PFMAX

     ในการติดตั้งใช้งาน PFMAX สามารถใช้งานทดแทน Capacitor Bank ที่มีอยู่ได้ทันทีหรือสามารถต่อร่วมกับ Capacitor Bank ที่มีอยู่แล้วเพื่อช่วยเพิ่มพิกัด kVar ที่ไม่ต้องการความเร็วในการชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟที่สูง โดยสามารถติดตั้งใช้งานแบบขนานเข้ากับระบบไฟฟ้าดังรูปที่ 8 ส่วนในกรณีที่โหลดสร้างปริมาณกระแสฮาร์มอนิกสูงจน PFMAX ไม่สามารถลดหรือกำจัดให้ได้ตามที่ต้องการ เราสามารถติดตั้ง Active Power Filter Series (PAMAX) ขนานเข้าไปทำงานร่วมกันดังแสดงในรูปที่ 9 เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการกำจัดกระแสฮาร์มอนิกให้หมดไปและทำให้ค่า PF. มีค่าเข้าใกล้อุดมคติ PF.=1 ได้ในที่สุด

บทความโดย บริษัท เพาเวอร์ ควอลิตี้ ทีม จำกัด

สงวนลิขสิทธิ์ ห้ามทำซ้ำ คัดลอก หรือนำไปเผยแพร่ก่อนได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรจากบริษัท ฯ