หม้อแปลงร้อนผิดปกติจากปัญหาฮาร์มอนิก

ในการใช้งานหม้อแปลงไฟฟ้านั้นส่วนใหญ่จะถูกใช้งานกับโหลดไม่เกิน 80% ของพิกัด เนื่องจากเหตุผลด้านความปลอดภัยและการรองรับการกระชากของกระแสขณะเริ่มเดินเครื่องจักร โดยอุณหภูมิขณะทำงานของหม้อแปลงปกตินั้นไม่ควรจะมีค่าสูงเกินเพราะจะเป็นสาเหตุของอายุการใช้งานที่สั้นลงเนื่องจากการเสื่อมสภาพของฉนวนภายใน อย่างไรก็ตามเนื่องจากในปัจจุบันมีการใช้งาน Non-linear load กันอย่างมากทั้งในอาคารและโรงงานอุตสาหกรรมตลอดจนมีการประยุกต์ใช้งานอุปกรณ์ปรับความเร็วรอบมอเตอร์มาใช้กับปั๊มและพัดลมเพื่อวัตถุประสงค์ด้านการอนุรักษ์พลังงาน ในด้านที่ดีเครื่องจักรและอุปกรณ์เหล่านี้ช่วยสร้างผลผลิตและลดการใช้พลังงานไฟฟ้าได้แต่ในอีกด้านหนึ่งเครื่องจักรและอุปกรณ์เหล่านี้สร้างปัญหาฮาร์มอนิกให้กับระบบไฟฟ้าเป็นอย่างมากและอุปกรณ์ที่ได้รับผลกระทบจากปัญหาฮาร์มอนิกนี้อันดับต้นๆ ก็คือหม้อแปลงนั่นเอง

จากรูปที่ 1 แสดงอุณหภูมิที่สูงผิดปกติของหม้อแปลงชนิด Dry type ขนาดพิกัด 2,000kVA ที่มีการใช้งานโหลดประมาณ 50% ของพิกัด โดยอุณหภูมิที่ตรวจวัดได้มีค่าสูงกว่า 112 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นผลมาจากกระแสฮาร์มอนิกที่หม้อแปลงลูกนี้ต้องจ่ายกระแสให้กับ VSD ของระบบปรับอากาศของทั้งอาคาร

โดยความร้อนที่ขึ้นสูงผิดปกตินี้เป็นผลมาจากกำลังงานสูญเสียในแกนเหล็ก (Core loss/Eddy current loss) และลวดตัวนำ (Copper loss) ที่เพิ่มสูงขึ้นอันเนื่องมาจากกระแสที่ไหลมีส่วนประกอบฮาร์มอนิกที่เป็นความถี่สูง ซึ่งเราทราบกันดีว่าค่ากำลังงานสูญเสียในแกนเหล็ก (P_EC) แปรผันตรงกับความถี่ที่ใช้งาน และผลของ Skin effect ของลวดตัวนำจะทำให้ค่าความต้านทานของตัวนำสูงขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าที่มีความถี่สูงไหลผ่าน ทำให้กำลังงานสูญเสียในลวดตัวนำ (P_dc) สูงขึ้นตามความถี่หรืออันดับของฮาร์มอนิกที่ทำงานนั่นเอง โดยอธิบายความสัมพันธ์ได้ตามสมการด้านล่าง

จากกราฟในรูปที่ 2 จะเห็นได้ชัดเจนว่าระบบที่ใช้ Non-linear load ซึ่งทำให้เกิดฮาร์มอนิกส์ในระบบไฟฟ้าจะทำให้เกิดกำลังงานสูญเสียในรูปความร้อนที่หม้อแปลงสูงขึ้น การกำจัดฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้าจะสามารถช่วยแก้ปัญหานี้ได้ โดยช่วยยืดอายุการใช้งานของหม้อแปลงและช่วยลดค่าพลังงานไฟฟ้าจากการลดกำลังงานสูญเสียในหม้อแปลงได้ด้วย

บทความโดย บริษัท เพาเวอร์ ควอลิตี้ ทีม จำกัด

สงวนลิขสิทธิ์ ห้ามทำซ้ำ คัดลอก หรือนำไปเผยแพร่ก่อนได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรจากบริษัท ฯ