Page 1


ภูมิพล ภูมิพลัง ทั้งประเทศ อดุลยเดช ศูนยรวมใจ ไทยทั้งผอง ทรงเปนทั้ง นักพัฒนา นักปกครอง ทั่วแหลมทอง ซองศรัทธา จอมราชัน วันที่หา ธันวา มาบรรจบ แปดสิบสี่ พรรษาครบ เฉลิมขวัญ วอนเทพไท คุมภัยองค ธ ทรงธรรม ตราบนิรันดร ขอพระองค ทรงพระเจริญ ดวยเกลาดวยกระหมอมขอเดชะ ขาพระพุทธเจา คณะกรรมการสาขาวิศวกรรมไฟฟา วิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ นพดา ธีรอัจฉริยกุล ผูประพันธ


ร า ส า ้ ฟ ไฟ


ร า ส า ้ ฟ ไฟ


ร า ส า ้ ฟ ไฟ


ปที่ 18 ฉบับที่ 5 พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554 E-mail : eemag@eit.or.th, eit@eit.or.th

ส า ร บั ญ

10

สัมภาษณพิเศษ

10

พิชัย นริพทะพันธุ รมว.พลังงาน ผลักดันไทยเปนศูนยกลางพลังงานของอาเซียน

มาตรฐานและความปลอดภัย

13

18

18 24

ขยายความมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟาสําหรับประเทศไทย บทที่ 3 (ตอนที่ 2) : นายลือชัย ทองนิล การติดตั้งระบบไฟฟาในสระวายนํ้าและอางนํ้าพุ (ตอนที่ 1) : รศ.ธนบูรณ ศศิภานุเดช อุปกรณตรวจจับควันชนิดจุดแบบใชสารกัมมันตรังสี เปนอันตรายหรือไม : นายมงคล วิสุทธิใจ การปฏิบัติงานของชางไฟฟาที่ปลอดภัย : ผศ.ถาวร อมตกิตติ์

ร า ส า ้ ฟ ไฟ 28

ไฟฟากําลังและอิเล็กทรอนิกสกําลัง

55

33 38 44

มาตรฐานการทดสอบอารกภายใน (ตอนที่ 3) : น.ส.นพดา ธีรอัจฉริยกุล กรณีศึกษา การประเมินสมรรถนะระบบปองกันฟาผาสําหรับสายจําหนาย : ดร.นาตยา คลายเรือง และ น.ส.เทพกัญญา ขัติแสง กรณีศึกษาเชิงเปรียบเทียบการใชงานลูกถวยฉนวนไฟฟาแบบแทงชนิด Line post type และ Pin post type : นายกิตติกร มณีสวาง

ไฟฟาสื่อสารและคอมพิวเตอร

60

50 55 60

เทคโนโลยีการสื่อสารไรสายผานแสง : นายธนากร ฆองเดช เทคโนโลยีโครงขายเชื่อมตอปลายทางสําหรับการเขาถึงอินเทอรเน็ต : นายวินัย สังขแกว การวัดประสิทธิผลการใชพลังงานในดาตาเซนเตอร : นายปราการ กาญจนวตี

พลังงาน

63

85

การพัฒนาและใชงานระบบผลิตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทิตยแบบรวมแสง (Concentrating Photovoltaic : CPV) (ตอนที่ 2) : นายศุภกร แสงศรีธร

เทคโนโลยีและนวัตกรรม

66 80 85

การออกแบบสรางอุปกรณชุดประกอบสรางแรงดันสูงแบบคิท : ดร.สํารวย สังขสะอาด โครงขายไฟฟาอัจฉริยะ : แผนที่นําทางของ กฟภ. (ตอนที่ 1) : นายธงชัย มีนวล ผลกระทบของรถยนตพลังงานไฟฟาตอระบบโครงขายไฟฟา : ดร.ประดิษฐ เฟองฟู

ปกิณกะ

91 93 95

Friends With Benefits : น.ส.นพดา ธีรอัจฉริยกุล ศัพทวิศวกรรมนารู : อาจารยเตชทัต บูรณะอัศวกุล ขาวประชาสัมพันธ

ความคิดเห็นและบทความตาง ๆ ในนิตยสารไฟฟาสารเปนความคิดเห็นสวนตัวของผูเ ขียน ไมมสี ว นผูกพันกับวิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ


ร า ส า ้ ฟ ไฟ


บ ท บ ร ร ณ า ธิ ก า ร สวัสดีครับทานผูอาน นิตยสารไฟฟาสารฉบับนี้เปนฉบับประจําเดือน พ.ย.-ธ.ค. 2554 ซึ่ ง เป น ฉบั บ สุ ด ท า ยของป พ.ศ. 2554 แล ว นะครั บ ป นี้ มี เ รื่ อ งที่ น  า ยิ น ดี เ ป น อย า งยิ่ ง เพราะเปนปทพี่ ระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมพิ ลอดุลยเดช มีพระชนมพรรษา 84 พรรษา หรือมีพระชนมพรรษาครบ 7 รอบ ซึ่งผมคิดวาเปนขาวดีที่สุดของพสกนิกรชาวไทยทุกคน สวนเรื่องที่นาเปนหวงคือเรื่องสถานการณนํ้าทวม ซึ่งอาจถือไดวาเปนครั้งที่รุนแรงมาก ครั้งหนึ่งในชวงหลายสิบปที่ผานมา มีผูคน บริษัท หางราน และหนวยงานที่ไดรับผลกระทบ เปนจํานวนมาก มีมลู คาความเสียหายนับแสนลานบาท ในสวนของระบบสาธารณูปโภคพืน้ ฐาน ก็ไดรบั ความเสียหายเปนจํานวนมากเชนกัน ทัง้ ถนนหนทางและระบบไฟฟาตาง ๆ จากเหตุการณ ครั้งนี้ผมหวังวาพวกเราไดมีการเรียนรูและแกไขในสิ่งที่ผิดพลาดในการวางแผนออกแบบ แลวนํามาพิจารณาหาทางปองกัน ความเสียหายจากภัยธรรมชาติตาง ๆ ที่อาจเกิดขึ้นไดในอนาคต หากเกิดนํ้าทวมขึ้นอีกในอนาคตคงจะลดความเสียหายและ ลดจํานวนผูเ สียชีวติ จากภัยนํา้ ทวมลงได โดยเฉพาะปญหาไฟดูดในชวงนํา้ ทวม ซึง่ คงจะมีวธิ หี รือมาตรการทีเ่ หมาะสมตอไป อนึง่ หากนํา้ ลดลงแลวสําหรับพวกเราทีเ่ ปนวิศวกรไฟฟา ผมหวังวาจะไดมโี อกาสใหคาํ แนะนําทีถ่ กู ตองในการตรวจสอบระบบ ซอมแซม อุปกรณหรือระบบที่ชํารุดเสียหายกอนจะจายไฟจริงกลับเขาสูระบบ เพื่อปองกันอันตรายและการชํารุดเสียหายเพิ่มเติมตอไป สําหรับนิตยสารฉบับนี้ กองบรรณาธิการไดสมั ภาษณ คุณพิชยั นริพทะพันธุ รัฐมนตรีวา การกระทรวงพลังงาน สัมภาษณ พิเศษทานในดานนโยบายการสงเสริมพลังงานทดแทน รวมถึงความรวมมือดานพลังงานในภูมภิ าคอาเซียน ซึง่ มีเนือ้ หานาสนใจ เปนอยางยิ่ง และนอกจากนี้ก็ยังมีบทความวิชาการหลายบทความที่นาสนใจเหมือนฉบับที่ผาน ๆ มา สําหรับฉบับนี้บทความ ที่นาสนใจ เชน การติดตั้งระบบไฟฟาในสระวายนํ้าและอางนํ้าพุ (ตอนที่ 1), การปฏิบัติงานของชางไฟฟาที่ปลอดภัย, อุปกรณ ตรวจจับควันชนิดจุดแบบใชสารกัมมันตรังสี เปนอันตรายหรือไม, กรณีศกึ ษา การประเมินสมรรถนะระบบปองกันฟาผาสําหรับ สายจําหนาย, กรณีศึกษาเชิงเปรียบเทียบการใชงานลูกถวยฉนวนไฟฟาแบบแทงชนิด Line post type และ Pin post type, เทคโนโลยีการสื่อสารไรสายผานแสง, เทคโนโลยีโครงขายเชื่อมตอปลายทางสําหรับการเขาถึงอินเทอรเน็ต, การออกแบบ สรางอุปกรณชุดประกอบสรางแรงดันสูงแบบคิท, ผลกระทบของรถยนตพลังงานไฟฟาตอระบบโครงขายไฟฟา และผลกระทบ ของรถยนตพลังงานไฟฟาตอระบบโครงขายไฟฟา ซึ่งนอกจากบทความที่กลาวขางตนนี้แลวยังมีบทความอื่นที่นาสนใจ อีกหลายบทความใหทุกทานไดติดตามกันเชนเคยครับ ในโอกาสนีผ้ มขออนุญาตแกไขความผิดพลาดบางประการในการตีพมิ พนติ ยสารไฟฟาสาร ฉบับเดือนกรกฎาคม-สิงหาคม 2554 ในบทความ “เครื่องทดสอบสายดินฝมือคนไทย” หนา 32-33 มีการระบุขอมูลผิดพลาด ชื่อสิ่งประดิษฐที่ถูกตอง คือ “เครื่องตรวจสอบขั้วเตารับชนิดมีสายดิน” และรางวัลที่ไดรับจากสํานักงานคณะกรรมการวิจัยแหงชาติ ชื่อรางวัล คือ “รางวัล สภาวิจัยแหงชาติ: รางวัลผลงานประดิษฐคิดคน ประจําป 2554: รางวัลประกาศเกียรติคุณ สาขาวิศวกรรมศาสตรและ อุตสาหกรรมวิจัย” นอกจากนี้มีผูอานทานหนึ่งไดแจงทางกองบรรณาธิการวา ในนิตยสารฉบับเดือนกันยายน-ตุลาคม 2554 ในบทความ “TRANSFORMER” หนาที่ 87 นั้นทางผูเขียนใชภาพที่ไมเหมาะสมเปนการลบหลูศาสนา ในการนี้ กองบรรณาธิการขอชี้แจงวา ภาพที่ใชเปนภาพโปสเตอรของภาพยนตรเรื่อง Transformers จากลิงก http://www.tattoodonkey.com/ transformers-3-movie-poster-bay39s-dark/soundonsight.org*wp-content*uploads*2011*05*transformers31.jpg ซึง่ ผูเ ขียน ไมไดมเี จตนาแอบแฝงอืน่ ใดในทางลบหลูศ าสนาใด ๆ ทัง้ สิน้ ซึง่ บทความนีเ้ ปนบทความทีม่ วี ตั ถุประสงคเพือ่ นําเสนอขอมูลวิชาการ แทรกในสาระบันเทิง ซึง่ เปนคอลัมนประจําของนิตยสาร เพือ่ จะใหผอู า นไดรสู กึ ผอนคลายจากเนือ้ หาบทความในหมวดอืน่ ๆ ทีม่ ี เนื้อหาวิชาการอยางเขมขนครับ อนึง่ หากทานผูอ า นทานใดมีขอ แนะนําหรือติชมใด ๆ แกกองบรรณาธิการ ทานสามารถมีสว นรวมกับเราไดโดยสงเขามา ทางไปรษณีย หรือที่ Email: eemag@eit.or.th และหากทานสนใจจะอานบทความในรูปแบบ E-Magazine ซึ่งเปนรูปแบบ 4 สี ทุกหนา ทานสามารถติดตามไดที่ http://www.eit.or.th/smf/index.php?board=13.0 หวังวาจะชวยเอือ้ อํานวยใหทา นผูอ า น สามารถติดตามบทความไดสะดวกมากยิง่ ขึน้ สุดทายนีผ้ มขอขอบคุณผูส นับสนุนนิตยสาร “ไฟฟาสาร” ทุกทานทีใ่ หความอุปการะ ดวยดีเสมอมาและขอใหกิจการของทานมีความเจริญรุงเรืองขึ้นไปเรื่อย ๆ ครับ สวัสดีครับ ดร.ประดิษฐ เฟองฟู

ร า ส า ้ ฟ ไฟ


ร า ส า ้ ฟ ไฟ


ร า ส า ้ ฟ ไฟ


เจาของ : สาขาวิศวกรรมไฟฟา สมาคมวิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ 487 รามคําแหง 39 (ซอยวัดเทพลีลา) ถนนรามคําแหง แขวงวังทองหลาง เขตวังทองหลาง กรุงเทพฯ 10310 โทรศัพท 0 2319 2410-13 โทรสาร 0 2319 2710-11 http://www.eit.or.th e-mail : eit@eit.or.th

คณะกรรมการที่ปรึกษา

ฯพณฯ พลอากาศเอก กําธน สินธวานนท ศ.ดร.บุญรอด บิณฑสันต ศ.อรุณ ชัยเสรี รศ.ดร.ณรงค อยูถนอม รศ.ดร.ไกรวุฒิ เกียรติโกมล รศ.ดร.ตอตระกูล ยมนาค ดร.การุญ จันทรางศุ นายเรืองศักดิ์ วัชรพงศ พล.ท.ราเมศร ดารามาศ นายอํานวย กาญจโนภาศ

คณะกรรมการอํานวยการ วสท.

นายสุวัฒน เชาวปรีชา นายไกร ตั้งสงา รศ.ดร.หรรษา วัฒนานุกิจ ศ.ดร.ตอกุล กาญจนาลัย นายธเนศ วีระศิริ นายทศพร ศรีเอี่ยม นายพิชญะ จันทรานุวัฒน นายธีรธร ธาราไชย รศ.ดร.วันชัย เทพรักษ รศ.ดร.วิชัย กิจวัทวรเวทย นายชัชวาลย คุณคํ้าชู รศ.ดร.อมร พิมานมาศ ผศ.ดร.วรรณสิริ พันธอุไร ดร.ชวลิต ทิสยากร รศ.ดร.พิชัย ปมาณิกบุตร นายชูลิต วัชรสินธุ รศ.ดร.ทวีป ชัยสมภพ นายนินนาท ไชยธีรภิญโญ นายประสิทธิ์ เหมวราพรชัย นางอัญชลี ชวนิชย ดร.ประวีณ ชมปรีดา รศ.ดร.สุชัชวีร สุวรรณสวัสดิ์ นายลือชัย ทองนิล นายจักรพันธ ภวังคะรัตน รศ.ดํารงค ทวีแสงสกุลไทย รศ.ดร.ขวัญชัย ลีเผาพันธุ

นายก อุปนายกคนที่ 1 อุปนายกคนที่ 2 อุปนายกคนที่ 3 เลขาธิการ เหรัญญิก นายทะเบียน ประชาสัมพันธ โฆษก สาราณียกร ประธานกรรมการสิทธิและจรรยาบรรณ ประธานกรรมการโครงการ ประธานสมาชิกสัมพันธ ปฏิคม ประธานกรรมการตางประเทศ ประธานกรรมการสวัสดิการ กรรมการกลาง 1 กรรมการกลาง 2 ประธานวิศวกรอาวุโส ประธานวิศวกรหญิง ประธานยุววิศวกร ประธานสาขาวิศวกรรมโยธา ประธานสาขาวิศวกรรมไฟฟา ประธานสาขาวิศวกรรมเครื่องกล ประธานสาขาวิศวกรรมอุตสาหการ ประธานสาขาวิศวกรรมเหมืองแร โลหการ และปโตรเลียม ประธานสาขาวิศวกรรมเคมี ประธานสาขาวิศวกรรมสิ่งแวดลอม ประธานสาขาวิศวกรรมยานยนต ประธานสาขาวิศวกรรมคอมพิวเตอร ประธานสาขาภาคเหนือ 1 ประธานสาขาภาคเหนือ 2 ประธานสาขาภาคตะวันออกเฉียงเหนือ 1 ประธานสาขาภาคตะวันออกเฉียงเหนือ 2 ประธานสาขาภาคใต

จันทรเจนจบ, อาจารยสุพัฒน เพ็งมาก, นายประสิทธ เหมวราพรชัย, นายไชยวุธ ชีวะสุทโธ, นายปราการ กาญจนวตี, นายพงษศักดิ์ หาญบุญญานนท, รศ.ศุลี บรรจงจิตร, รศ.ธนบูรณ ศศิภานุเดช, นายเกียรติ อัชรพงศ, นายพิชญะ จันทรานุวัฒน, นายเชิดศักดิ์ วิทูราภรณ, ดร.ธงชัย มีนวล, นายโสภณ สิกขโกศล, นายทวีป อัศวแสงทอง, นายชาญณรงค สอนดิษฐ, นายธนะศักดิ์ ไชยเวช

ประธานกรรมการ นายลือชัย ทองนิล

รองประธานกรรมการ นายสุกิจ เกียรติบุญศรี นายบุญมาก สมิทธิลีลา

กรรมการ

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

นายเยี่ยม จันทรประสิทธิ์ ผศ.ยุทธนา มหัจฉริยวงศ ผศ.ดร.กอเกียรติ บุญชูกุศล นายกุมโชค ใบแยม รศ.ดร.เสริมเกียรติ จอมจันทรยอง รศ.วิชัย ฤกษภูริทัต รศ.ดร.สมนึก ธีระกุลพิศุทธิ์ ผศ.ดร.สงวน วงษชวลิตกุล รศ.ดร.จรัญ บุญกาญจน

รายนามคณะกรรมการสาขาวิศวกรรมไฟฟา วสท. 2554-2556 ที่ปรึกษา

นายอาทร สินสวัสดิ์, ดร.ประศาสน จันทราทิพย, นายเกษม กุหลาบแกว, ผศ.ประสิทธิ์ พิทยพัฒน, นายโสภณ ศิลาพันธ, นายภูเธียร พงษพิทยาภา, นายอุทิศ

ผศ.ถาวร อมตกิตติ์ ดร.เจน ศรีวัฒนะธรรมา นายสมศักดิ์ วัฒนศรีมงคล นายพงศศักดิ์ ธรรมบวร นายกิตติพงษ วีระโพธิ์ประสิทธิ์ นายสุธี ปนไพสิฐ ดร.ประดิษฐ เฟองฟู นายกิตติศักดิ์ วรรณแกว นายสุจิ คอประเสริฐศักดิ์ นายภาณุวัฒน วงศาโรจน นายเตชทัต บูรณะอัศวกุล น.ส.นพดา ธีรอัจฉริยกุล

กรรมการ กรรมการ กรรมการ กรรมการ กรรมการ กรรมการ กรรมการ กรรมการ กรรมการ กรรมการ กรรมการและเลขานุการ กรรมการและผูชวยเลขานุการ

คณะทํางานกองบรรณาธิการนิตยสารไฟฟาสาร คณะที่ปรึกษา

นายลือชัย ทองนิล, นายปราการ กาญจนวตี, ผศ.ดร.วชิระ จงบุรี, นายยงยุทธ รัตนโอภาส, นายสนธยา อัศวชาญชัยสกุล, นายศุภกิจ บุญศิริ

บรรณาธิการ

ดร.ประดิษฐ เฟองฟู

กองบรรณาธิการ

ผศ.ถาวร อมตกิตติ์, นายมงคล วิสุทธิใจ, นายชาญณรงค สอนดิษฐ, นายวิวัฒน อมรนิมิตร, นายสุเมธ อักษรกิตติ์, ดร.ธงชัย มีนวล, ผศ.ดร.ปฐมทัศน จิระเดชะ, ดร.อัศวิน ราชกรม, นายบุญถิ่น เอมยานยาว, นายเตชทัต บูรณะอัศวกุล, นายกิตติศักดิ์ วรรณแกว, อาจารยธวัชชัย ชยาวนิช, นายมนัส อรุณวัฒนาพร. นายประดิษฐพงษ สุขสิริถาวรกุล, นายจรูญ อุทัยวนิชวัฒนา, น.ส.เทพกัญญา ขัติแสง, น.ส.นพดา ธีรอัจฉริยกุล

ฝายโฆษณา

นายประกิต สิทธิชัย

จัดทําโดย

บริษัท ไดเร็คชั่น แพลน จํากัด

539/2 อาคารมหานครยิบซั่ม ชั้น 22 A ถนนศรีอยุธยา แขวงถนนพญาไท เขตราชเทวี กรุงเทพฯ 10400 โทร. 0 2247 2330, 0 2247 2339, 0 2642 5243, 0 2642 5241 (ฝายโฆษณา ตอ 112-113) โทรสาร 0 2247 2363 www.DIRECTIONPLAN.org E-mail : DIRECTIONPLAN@it77.com


Interview สัมภาษณพิเศษ

พิชัย นริพทะพันธุ รมว.พลังงาน ผลั ก ดั น ไทยเป น ศู น ย ก ลาง พลัง งานของอาเซี ย น

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

เมื่อ นายพิชัย นริพทะพันธุ มาดํ า รงตํ า แหน ง รั ฐ มนตรี ว  า การ กระทรวงพลังงาน ถือเปนชวงเวลา ที่ ท  า ท า ย เ พ ร า ะ เ รื่ อ ง พ ลั ง ง า น กําลังเปนทีส่ นใจของผูค นในวงกวางวา ผูก มุ บังเหียนดานพลังงานของประเทศ จะนํ า พาพลั ง งานของประเทศไปใน ทิศทางใด เปนสิ่งที่ประชาชนอยากรู และตองการคําตอบ นิตยสารไฟฟาสาร มีคาํ ตอบจากรัฐมนตรีวา การกระทรวง พลั ง งาน บทสั ม ภาษณ พิ เ ศษนี้ คงชวยใหเราเขาใจทิศทางพลังงาน ของประเทศนับจากนี้ไปไดดียิ่งขึ้น

ลอยตัว LPG ดันราคาใกลเคียง เพื่อนบาน

น า ย พิ ชั ย น ริ พ ท ะ พั น ธุ  รั ฐ มนตรี ว  า การกระทรวงพลั ง งาน เปดเผยถึงนโยบายดานพลังงานของ รัฐบาลวา นอกจากดําเนินการตาม นโยบายเดิมที่ไดดําเนินการมาแลว ยังมีนโยบายระยะสั้น ซึ่งอันดับแรก คื อ การช ว ยเหลื อ ประชาชนด ว ย การชะลอการเก็ บ เงิ น เข า กองทุ น นํ้ า มั น เชื้ อ เพลิ ง ขั้ น ตอนต อ ไปคื อ

10

การวางแผนระยะกลางและระยะยาว โดยเฉพาะการเก็บเงินเขากองทุน นํา้ มันเชือ้ เพลิง ซึง่ หนาทีห่ ลักของกองทุนนํา้ มันฯ ไมควรไปสนับสนุนเชือ้ เพลิง ประเภทอืน่ ๆ แตกองทุนนํา้ มันฯ ควรมีหนาทีห่ ลักในการรักษาเสถียรภาพของ ราคา เมือ่ ราคาแพงก็เขาไปสนับสนุน หากราคาถูกก็เก็บเงินเขากองทุนนํา้ มันฯ เพราะถาไปสนับสนุนตลอดประเทศก็เติบโตไมได เมือ่ ถึงวันทีป่ ระเทศไทยตอง เขาเปนประชาคมเศรษฐกิจอาเซียนจะพบปญหาวา ประเทศเพื่อนบานมาซื้อ กาซจากประเทศไทยทั้งหมด เพราะราคาในประเทศไทย 18 บาทตอกิโลกรัม ขณะที่ประเทศรอบนอกประเทศไทยราคาแพงกวา เชน เวียดนาม ราคา 46 บาท กัมพูชา ราคา 44 บาท ลาว ราคา 46 บาท พมา ราคา 35 บาท ฯลฯ แมแตมาเลเซียที่เปนประเทศสงออกกาซ ราคายังอยูที่ 20 กวาบาท ประเทศอืน่ ๆ จะหันมาซือ้ กาซจากประเทศไทยไปใชซงึ่ ปจจุบนั ก็ซอื้ ไปใชอยูแ ลว แมจะพยายามกีดกันแตในความเปนจริงไมสามารถกีดกันได ยิ่งเมื่อถึงป พ.ศ. 2558 ตองเปดใหคาขายกันอยางเสรี ดังนั้นจึงตองกําหนดวากอนถึงป พ.ศ. 2558 ตองปลอยใหลอยตัว เพื่อใหราคาใกลเคียงกับประเทศอืน่ ปองกัน การถายเทหรือลักลอบนํากาซไปใช สําหรับการแกปญหากาซ LPG เนื่องจากชวงที่ผานมาประเทศไทย ประสบปญหานํ้าทวมในหลายพื้นที่ กระทรวงพลังงานจึงไมอยากเพิ่มภาระ ใหแกประชาชนในชวงนี้ จึงใหคงราคา LPG ในภาคครัวเรือนตอไปกอน ในภาวะที่เหมาะสมจึงคอยกลับมาหารือเรื่องนี้กันอีกครั้ง แตสําหรับกาซ LPG ในภาคขนสงจะเริ่มลอยตัว เพราะกาซ LPG มีความสําคัญตอระบบเศรษฐกิจ สามารถนําไปแยก กลัน่ เพือ่ นําไปใชในกระบวนการปโตรเคมีคอลไดมากและ มีมูลคาสูงกวา รัฐบาลจึงอยากสงเสริมใหใช NGV สําหรับรถยนตมากกวา เพราะสามารถขุดไดเองภายในประเทศ ขณะที่ LPG ตองนําเขามาในราคาสูง แตขายราคาตํ่า ทําใหขาดทุนมาก เรื่องนี้ตองหาทางแกไขในระยะยาวเพื่อให ราคากาซใกลเคียงกับประเทศเพื่อนบาน


พลังงานทดแทนยังคงเปนนโยบายหลัก นอกจากการส ง เสริ ม ให ใ ช ก  า ซ NGV ในภาคขนส ง แล ว รั ฐ มนตรี วาการกระทรวงพลังงาน กลาววา รัฐบาลมีนโยบายสงเสริมการใชแกสโซฮอล เพราะประเทศไทยเปนประเทศเกษตรกรรม มีทั้งออย มันสําปะหลัง เปนตน ทีน่ ํามาทําแกสโซฮอลได ขณะนีก้ ระทรวงพลังงานกําลังพิจารณาเรือ่ งการยกเลิก เบนซิน 91 วา เวลาที่เหมาะสมควรเปนเมื่อไหร เพราะหากยกเลิกไดปริมาณ การใชเอทานอลจะเพิ่มขึ้น ซึ่งนอกจากไดชวยเหลือเกษตรกรแลวยังไดชวย สภาพแวดลอมดวย

“ เ รื่ อ ง พ ลั ง ง า น ท ด แ ท น รั ฐ บ า ล ใ ห  ก า ร ส  ง เ ส ริ ม อยางเต็มที่โดยตั้งเปาหมาย การใช พ ลั ง งานทดแทน ใหได 25% ภายใน 10 ป ซึ่ ง เป น เป า หมายใหญ ม าก หากสามารถทํา ได ”

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

ตอมาคือเรือ่ งการสงเสริมไบโอดีเซล ตองยอมรับความจริงวาประเทศไทย ไม ไ ด ป ลู ก ปาล ม นํ้ า มั น มากนั ก การทํ า นํ้ า มั น ไบโอดี เ ซลจึ ง มี ไ ว เ พื่ อ ช ว ย ชาวสวนปาลม เวลาที่ปาลมราคาตก เพื่อเปนการพยุงราคา ทั้งนี้หากผสม ไบโอดีเซลมากไปในชวงที่ปาลมขาดตลาดประชาชนอาจไดรับความเดือดรอน เพราะนํา้ มันทีใ่ ชสาํ หรับการบริโภคขาดแคลน ดังนัน้ รัฐบาลจึงตองใหมกี ารจํานําขาว ทีต่ ันละ 15,000 บาท เพราะตระหนักแลววาในอนาคตพืชพลังงานจะมีราคาสูง คนจะหันไปปลูกพืชพลังงานกันหมด ชาวนาจะไมปลูกขาวแตจะหันไปปลูก พืชพลังงานแทน ซึ่งนอกจากการเพิ่มรายไดใหเกษตรกรแลวยังตองมองถึง ความมัน่ คงดานพลังงานและอาหารดวย เรือ่ งพลังงานทดแทนรัฐบาลใหการสงเสริม อยางเต็มที่ โดยตั้งเปาหมายการใชพลังงานทดแทนใหได 25% ภายใน 10 ป ซึ่งเปนเปาหมายใหญมากหากสามารถทําได

สรางความเขาใจลดการตอตานสรางโรงไฟฟาใหม

จากความตองการใชไฟฟาที่มากขึ้นตามการเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจ กระทรวงพลังงานมีความจําเปนตองจัดหาพลังงานไฟฟาใหเพียงพอตอความตองการ จึงจําเปนตองกอสรางโรงไฟฟาแหงใหม แตที่ผานมายังมีความไมเขาใจเพราะ การกอสรางโรงไฟฟาแตละครัง้ จะเกิดการตอตานจากประชาชน ซึง่ เรือ่ งนีร้ ฐั มนตรี วาการกระทรวงพลังงาน กลาววา อยากใหประชาชนเขาใจและตองใหความรูแ ก ประชาชนวา เพราะเหตุใดจึงตองสรางโรงไฟฟาใหม ซึง่ โรงไฟฟารุน ใหมในปจจุบนั มีความเปนมิตรกับสิง่ แวดลอม เวลานีป้ ระเทศไทยพึง่ โรงไฟฟากาซมากถึง 75% ซึ่งเชื้อเพลิงอื่นที่ถูกกวากาซและสามารถนํามาใชไดก็คือ ถานหิน แตประชาชน ยังยึดติดกับภาพเดิม ๆ ของโรงไฟฟาแมเมาะทีม่ มี ลพิษ แตโรงไฟฟาถานหินยุคใหม ใชเทคโนโลยีถา นหินสะอาดทีเ่ รียกวา Clean Coal Power Plant ซึง่ ในตางประเทศ มีการใชกนั มาก อาทิ เยอรมนี ญีป่ นุ ทีท่ าํ โรงไฟฟาถานหินสะอาดอยูใ จกลางเมือง จึงอยากใหประชาชนเปดใจยอมรับเพราะถาไมมไี ฟฟาใชจะลําบาก

สํ า หรั บ โรงไฟฟ า นิ ว เคลี ย ร รัฐมนตรีวา การกระทรวงพลังงาน บอกวา อาจเปนเรื่องยากที่จะบอกวาสรางหรือ ไมสราง เพราะในอนาคตหากประเทศ เติบโตสูงอาจไมสามารถเลี่ยงการสราง โรงไฟฟ า นิ ว เคลี ย ร ไ ด แต ถ  า บอกว า ไมสรางแลววันหนึ่งกลับมาสรางจะถูก ตอตานจากประชาชน สุดทายจึงอยูที่ การยอมรั บ และการตั ด สิ น ใจของ ประชาชนวาจะสรางหรือไม อยางไร ก็ตาม โรงไฟฟานิวเคลียรในปจจุบันมี ความปลอดภั ย สู ง แม ห ลายคนจะจํ า ภาพโรงไฟฟ า นิ ว เคลี ย ร ฟุ กุ ชิ ม ะที่ เ กิ ด ปญหาในประเทศญี่ปุนจากเหตุการณ สึนามิจงึ เกิดความหวาดกลัว แตโรงไฟฟา นิวเคลียรทเี่ กิดปญหาเปนโรงไฟฟารุน เกา อายุ 40-50 ปแลว ขณะที่โรงไฟฟา นิวเคลียรยุคใหมโดยเฉพาะเจเนอเรชัน ที่ 4 ถือเปนโรงไฟฟาทีม่ คี วามปลอดภัยสูง จึ ง อยากให ป ระชาชนได รั บ รู  ข  อ มู ล ที่ ถูกตอง และใหการยอมรับในระยะยาว แต สุ ด ท า ยก็ ขึ้ น อยู  กั บ ประชาชนเป น ผูตัดสินใจวาจะสรางหรือไมสราง พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

11


“แลนดบริดจ” ดันไทยเปน ศู น ย ก ลางพลั ง งานของ ภูมิภาค เมื่ อ เร็ ว ๆ นี้ มี ก ารประชุ ม รั ฐ มนตรี อ าเซี ย นที่ ป ระเทศบรู ไ น สิ่งหนึ่งที่มีการพูดถึงคือ ประชาคม เศรษฐกิจอาเซียน (ASEAN Economic Community : AEC) ซึง่ จะมีการเชือ่ มโยง อาเซียนเขาดวยกัน ไมวาจะเปนเรื่อง รถไฟ การติดตอสือ่ สาร แตเรือ่ งหลัก ๆ คื อ เรื่ อ งของพลั ง งาน โดยเล็ ง เห็ น ความสําคัญของการสรางความมั่นคง ทางพลังงานเพื่อรองรับการขยายตัว ทางเศรษฐกิจของประเทศตาง ๆ โดยมี ความรวมมือดานพลังงานที่สําคัญคือ โครงขายระบบสายสงไฟฟาอาเซียน หรือ ASEAN Power Grid และ โครงการเชือ่ มโยงทอสงกาซธรรมชาติ อาเซียน หรือ ASEAN Gas Pipeline หาก 2 โครงการนี้ เ กิ ด ขึ้ น จริ ง ประเทศไทยจะเป น ศู น ย ก ลางและ ทํ า ให ร ะบบเศรษฐกิ จ ของประเทศ เติบโตสูงมาก “ที่ผานมาผมเคยขายความคิด เรื่ อ งโครงการสะพานเศรษฐกิ จ หรือ ‘แลนดบริดจ’ (Land Bridge) มาโดยตลอด เราจะเปนศูนยกลาง ดานพลังงานของภูมภิ าคนีอ้ ยางแทจริง เพราะทุ ก ประเทศต อ งใช พ ลั ง งาน ในการขนส ง หากมี แ ลนด บ ริ ด จ ก า ร ข น ส  ง จ า ก ฝ   ง ต ะ วั น ต ก ไ ป ตะวันออกจะสามารถลดเวลาลงได 3-4 วั น ซึ่ ง ช ว ยลดเวลาไปได ม าก อี ก ทั้ ง นํ้ า มั น ที่ จ ะขนส ง ไปยั ง จี น เกาหลี ไต ห วั น ล ว นต อ งผ า น ประเทศไทยแทบทั้ ง หมด หากเรา นําที่ตั้งทางภูมิศาสตรมาเปนจุดแข็ง

สิง่ นีจ้ ะทําใหไทยเปนศูนยกลางการขนสงพลังงานของอาเซียน ซึง่ นีเ่ ปนโอกาส ของประเทศไทย ถาเราทําเรือ่ งนีส้ าํ เร็จจะเกิดประโยชนกบั ทัง้ ประเทศ อยางไร ก็ตาม แลนดบริดจก็เหมือนกับโรงไฟฟานิวเคลียรที่ตองใหประชาชนตัดสินใจ วาจะดําเนินการหรือไม”

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

12

เรงปลูกฝงจิตสํานึกการอนุรักษพลังงาน

กระทรวงพลังงานไดออกกฎหมายเพื่อใหอาคารราชการที่จะปลูกสราง ในอนาคตตองเปนอาคารประหยัดพลังงาน โดยจะเริ่มบังคับใช Building Code กับสถานที่ราชการที่จะปลูกสรางใหม หลังจากที่ใชกับสถานที่ราชการ แลวตอไปจะนํามาใชกับภาคเอกชน เพื่อปลูกฝงจิตสํานึกและการมีสวนรวม ขณะเดียวกันก็ตอ งดูในสวน Supply Chain วามีความพรอมแคไหน ผูป ระกอบการ หรือผูท ที่ าํ ธุรกิจเกีย่ วกับการกอสรางตองทราบวาตอไปนีท้ ศิ ทางของประเทศจะ กาวไปสูการประหยัดพลังงาน จึงตองวางแผนการผลิตเสียตั้งแตตอนนี้เพื่อให สอดรับกับแนวทางดังกลาว หากประเทศไทยสามารถประหยัดการใชพลังงาน ไดเทาไหร ก็จะเหลือเงินใชในประเทศมากเทานั้น

“อยากใหประชาชนชวยกันประหยัดพลังงานเพราะเรายังตองนําเขา พลังงานจํานวนมาก เราตองใชใหเกิดประโยชนและประหยัด ใชใหเกิด ประสิทธิภาพ เพราะอนาคตพลังงานยิ่งหายากขึ้นเรื่อย ๆ ถาเราไมรักษาหรือ สรางไวใหลกู หลาน ความสะดวกสบายทีเ่ ราไดรบั ในวันนีล้ กู หลานอาจจะไมได รับในวันขางหนา” รัฐมนตรีวาการกระทรวงพลังงานกลาวทิ้งทาย


Standard & Safety มาตรฐานและความปลอดภัย นายลือชัย ทองนิล อีเมล : luachai@yahoo.com

ขยายความมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟา สําหรับประเทศไทย บทที่ 3 (ตอนที่ 2) บทความนีเ้ ปนการอธิบายมาตรฐานการติดตัง้ ทางไฟฟา ซึง่ อีกแนวทางหนึง่ ที่ ผู  เ ขี ย นหวั ง ว า จะสามารถให ค วามรู  ค วามเข า ใจในมาตรฐานฯ ได ม าก แตอยางไรก็ตามทั้งหมดเปนความเห็นของผูเขียนในฐานะที่เปนอนุกรรมการ และเลขานุการในการจัดทํามาตรฐานฯ เพียงผูเ ดียว ไมไดเปนความเห็นรวมกัน ของคณะอนุกรรมการจัดทํามาตรฐานฯ การนําไปใชอางอิงจะตองทําดวย ความระมัดระวัง แตก็หวังวาจะใหความเห็นที่เปนประโยชนไดมาก และเพื่อ ความประหยัดพื้นที่ ผูเขียนจึงไมไดยกเนื้อความของมาตรฐานฯ มาลงไวใน บทความทั้งหมด แตจะยกมาเฉพาะบางสวนที่ตองการอธิบายเพิ่มเติมเทานั้น และคําอธิบายจะใชเปนอักษรตัวเอียงบนพื้นสีเทา

สายไฟฟ า ของทั้ ง วงจรย อ ย และสายป อ นต อ งมี ก ารป อ งกั น ไม ใ ห ก ระแสไฟฟ า ไหลเกิ น กํ า หนด การปองกันอาจใชเซอรกิตเบรกเกอร หรื อ ฟ ว ส ก็ ไ ด ต ามที่ กํ า หนดในข อ 3.3.1 ซึ่งมีขอดีและเสียตางกัน ฟ วส มีข อดีที่ มี ร าคาถูก กว า เซอร กิ ต เบรกเกอร แ ละมี พิ กั ด ตั ด กระแสลั ด วงจรสู ง สํ า หรั บ เซอรกติ เบรกเกอรทมี่ พี กิ ดั ตัดกระแส ลั ด ว ง จ ร สู ง จ ะ มี ร า ค า แ พ ง ม า ก แต ฟ  ว ส ก็ มี ข  อ ด อ ยกว า ที่ ต  อ ง เปลี่ ย นตัวใหมเมื่อขาดจึงไมสะดวก ในการใชงานในประเทศไทยเราจึงนิยม ใชเซอรกิตเบรกเกอรมากกวาฟวส เครื่ อ งป อ งกั น กระแสเกิ น จะ ตองเลือกขนาดหรือพิกดั ใหเหมาะสม กับสายไฟฟา แตเนื่องจากเซอรกิต ทั้ ง เบรกเกอร แ ละฟ ว ส แ ต ล ะรุ  น แต ล ะขนาด มี ลั ก ษณะเฉพาะ (Characteristic) ไม เ หมื อ นกั น จึ ง ทํ า งานปลดวงจรไม พ ร อ มกั น ดังนั้นในการใชงานจึงไมสามารถนํา ฟ ว ส ห รื อ เซอร กิ ต เบรกเกอร ม าต อ ขนานกันได หรือการผสมกันของทั้ง สองอยางก็ไมสามารถทําได นอกจาก จะเปนรุนที่มีการทดสอบและรับรอง จากผูผ ลิตแลววาสามารถตอขนานกัน ได จะสามารถใชได

ร า ส า ้ ฟ ไฟ บทที่ 3 ตัวนําประธาน สายปอน วงจรยอย (ตอจากตอนที่แลว) ขอ 3.3 การปองกันกระแสเกินสําหรับวงจรยอยและสายปอน

วงจรยอยและสายปอนตองมีการปองกันกระแสเกิน และเครือ่ งปองกัน กระแสเกินตองมีรายละเอียดดังตอไปนี้ ขอ 3.3.1 เครือ่ งปองกันกระแสเกินอาจเปนฟวส หรือเซอรกติ เบรกเกอร ก็ได ขอ 3.3.2 ฟวส เซอรกิตเบรกเกอร หรือการผสมกันทั้งสองอยางนี้ จะนํามาตอขนานกันไมได ยกเวน เปนผลิตภัณฑมาตรฐานทีป่ ระกอบสําเร็จมาจากโรงงานผูผลิต และเปนแบบที่ไดรับความเห็นชอบวาเปนหนวย (Unit) เดียวกัน ขอ 3.3.3 ในกรณีที่ติดตั้งเครื่องปองกันกระแสเกินเพิ่มเติมสําหรับ ดวงโคมหรือเครื่องใชไฟฟาอื่น ๆ เครื่องปองกันกระแสเกินเพิ่มเติมเหลานี้ จะใชแทนเครื่องปองกันกระแสเกินของวงจรยอยไมไดและไมจําเปนตอง เขาถึงไดทันที

พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

13


ขอ 3.3.4 เครือ่ งปองกันกระแส เกินตองสามารถปองกันตัวนําทุกสาย เสนไฟและไมตองติดตั้งในตัวนําที่มี การตอลงดิน ยกเวน อนุญาตใหตดิ ตัง้ เครือ่ ง ปองกันกระแสเกินในตัวนําทีม่ กี ารตอ ลงดินได ถาเครือ่ งปองกันกระแสเกิน นั้ น สามารถตั ด วงจรทุ ก เส น รวมทั้ ง ตัวนําที่มีการตอลงดินไดพรอมกัน

3.3.9 ตองติดตัง้ เครือ่ งปองกันกระแสเกินทุกจุดตอแยก ขอยกเวนที่ 1 กรณีเครือ่ งปองกันกระแสเกินของสายปอนสามารถปองกัน สายทีต่ อ แยกไดไมตอ งติดตัง้ เครือ่ งปองกันกระแสเกินทุกจุดตอแยก ขอยกเวนที่ 2 สายทีต่ อ แยกจากสายปอนเปนไปตามทุกขอดังนี้ 2.1) ความยาวของสายทีต่ อ แยกไมเกิน 7.5 เมตร 2.2) ขนาดกระแสของสายทีต่ อ แยกไมนอ ยกวา 1 ใน 3 ของขนาด กระแสสายปอน 2.3) จุดปลายของสายตอแยกตองมีเครือ่ งปองกันกระแสเกิน 1 ตัว 2.4) สายทีต่ อ แยกตองติดตัง้ ในทอสาย

กรณี ที่ มี ก ารติ ด ตั้ ง เครื่ อ ง ป อ งกั น กระแสเกิ น ในสายนิ ว ทรั ล เมือ่ เครือ่ งปองกันกระแสเกิน เชน ฟวส ในสายนิวทรัลขาดโดยในสายเสนไฟ ยังไมขาด กรณีนี้ไฟจะดับ เครื่องใช ไฟฟาไมสามารถใชงานได แตในสาย เสนไฟยังมีไฟฟาอยู ซึง่ ผูป ฏิบตั งิ านหรือ ผูใชงานอาจคิดวาวงจรไฟฟาทั้งหมด ไมมีไฟ จึงขาดความระมัดระวังและ เปนอันตราย ซึง่ ถาเปนเซอรกติ เบรกเกอร ชนิดหลายขัว้ ทุกขัว้ จะปลดวงจรพรอมกัน จึงสามารถใชไดตามขอยกเวน ข อ ควรระวั ง ในกรณี ที่ ใ ช เซอรกิตเบรกเกอรชนิด 1 ขั้ว คือ ในการต อ สายอาจเกิ ด ผิ ด พลาดได โดยการตอเซอรกิตเบรกเกอรในสาย นิวทรัล เมื่อปลดเซอรกิตเบรกเกอร แลวในวงจรไฟฟายังมีไฟอยู ซึ่งเปน อันตรายตอผูป ฏิบตั งิ านเชนกัน

เนื่องจากสายไฟฟาตองมีการปองกันกระแสเกินเพื่อปองกันการชํารุด ในขอ 3.3.9 กําหนดใหการตอแยกสายตองมีการติดตัง้ เครือ่ งปองกันกระแสเกิน และตําแหนงติดตัง้ จะตองใหอยูใ กลจดุ ตอแยกใหมากทีส่ ดุ เทาทีจ่ ะทําได แตจะ มีขอ ยกเวนไวดงั นี้ ในขอยกเวนที่ 1 หมายความวาถาสายไฟฟาที่ตอแยกมีขนาดกระแส ไมตํ่ากวาขนาดเครื่องปองกันกระแสเกินตนทาง ซึ่งจะสามารถนํากระแสได โดยไมชํารุดจากกระแสเกิน จะสามารถใชเครื่องปองกันกระแสเกินที่ตนทาง ปองกันสายไฟฟาที่ตอแยกนั้นได โดยปกติเครื่องปองกันกระแสเกินจะตองติดตั้งใหใกลกับจุดตอแยก สายใหมากที่สุด แตในขอยกเวนที่ 2 ขอ 2.1 ถึง 2.4 ยอมใหติดที่ตําแหนง หางออกจากจุดตอแยกสายได ไมเกิน 7.5 เมตร โดยตองเปนไปตามทีก่ าํ หนด ในขอยกเวนที่ 2 ทุกขอ

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

3.3.8 เครือ่ งปองกันกระแสเกิน ตองติดตั้งในที่ซึ่งสามารถปฏิบัติงาน ไดสะดวก มีทวี่ า งและแสงสวางอยาง พอเพียง บริเวณหนาแผงตองมีที่วาง เพือ่ ปฏิบตั งิ านไมนอ ยกวาทีก่ าํ หนดใน บทที่ 1 ที่ ว  า งเพื่ อ ปฏิ บั ติ ง านและ แสงสวางมีจดุ ประสงคเพือ่ ใหสามารถ ใชงาน ตรวจสอบ และบํารุงรักษาได โดยสะดวกและปลอดภัย

14

ขอ 3.4 ตัวนําประธาน (Service Conductor)

ตัวนําประธานตองมีขนาดเพียงพอที่จะรับโหลดทั้งหมดได และตัวนํา ประธานทีจ่ า ยไฟฟาใหกบั อาคารหลังหนึง่ ๆ หรือผูใ ชไฟฟารายหนึง่ ตองมีชดุ เดียว

ตัวนําประธานหรือที่เรียกอีกอยางวาสายเมนเขาอาคาร คือสายไฟฟา หรือตัวนําอื่นที่ไมใชสายไฟฟา ที่ตออยูระหวางเครื่องวัดหนวยไฟฟาของ การไฟฟาฯ กับเมนสวิตช (บริภณ ั ฑประธาน) กําหนดใหมชี ดุ เดียวดวยเหตุผล เรื่องความปลอดภัยในการใชงานเนื่องจากความสับสนหรือเขาใจผิด กรณีติดตั้งเครื่องวัดหนวยไฟฟาแรงสูง ตัวนําประธานแรงตํ่าคือชวงที่ ตอจากหมอแปลงไฟฟาไปที่เมนสวิตช สําหรับหมอแปลงขนาดใหญสายไฟฟา เสนเดียวอาจไมสามารถรับกระแสไฟฟาไดจาํ เปนตองใชสายเฟสละหลายเสน เรียกวาเดินสายควบ กรณีนี้ยังถือวาเปนตัวนําประธานชุดเดียว

ผูใชไฟฟาแตละรายหรืออาคารแตละหลังตองมีสายประธานชุดเดียว


ขนาดตัวนํานิวทรัล ตองมีขนาดกระแสเพียงพอที่ จะรับกระแสไมสมดุลสูงสุดที่เกิดขึ้นตามที่คํานวณไดในขอ 3.2.4.1 ถึง 3.2.4.3 และตองมีขนาดไมเล็กกวาขนาดสาย ตอหลักดินของระบบไฟฟาตามขอ 4.19 และไมเล็กกวา รอยละ 12.5 ของตัวนําประธานขนาดใหญทสี่ ดุ แตไมจาํ เปน ตองใหญกวาสายเฟสนอกจากเผื่อสําหรับปญหาฮารมอนิก ยกเวน ยอมใหมีตัวนําประธานมากกวา 1 ชุดได โดยมีขอกําหนดดังตอไปนี้ 1) สําหรับเครือ่ งสูบนํา้ ดับเพลิง ซึง่ ตองการแยกระบบ ประธาน 2) สําหรับระบบไฟฟาฉุกเฉินและระบบไฟฟาสํารอง 3) ผูใ ชไฟฟาทีม่ อี าคารมากกวา 1 หลัง อยูใ นบริเวณ เดียวกันและจําเปนตองใชตัวนําประธานแยกกันภายใต เงือ่ นไขดังนี้ 3.1) อาคารทุกหลังตองมีบริภณ ั ฑประธาน โดยขนาด ของเครือ่ งปองกันกระแสเกินของบริภณ ั ฑประธานรวมกันตอง ไมเกินขนาดพิกดั เครือ่ งปองกันกระแสเกินของเครือ่ งวัดหนวย ไฟฟา 3.2) ตัวนําประธานจากเครือ่ งวัดถึงจุดแยกเขาแตละ อาคารตองมีขนาดกระแสไมนอ ยกวาขนาดของเครือ่ งปองกัน กระแสเกินของอาคารทุกหลังรวมกัน 3.3) จุดตอแยกตัวนําประธานไปยังอาคารหลังอืน่ ตองอยูใ นบริเวณของผูใ ชไฟฟา 4) เปนอาคารทีร่ บั ไฟจากหมอแปลงไฟฟามากกวา 1 ลูก 5) เมือ่ ตองการตัวนําประธานทีร่ ะดับแรงดันตางกัน 6) เปนอาคารชุด อาคารสูง หรืออาคารขนาดใหญเปน พิเศษ ทีจ่ าํ เปนตองใชตวั นําประธานมากกวา 1 ชุด โดยจะตอง ไดรบั ความเห็นชอบจากการไฟฟาฯ กอน

ข อ 3.5 บริ ภั ณ ฑ ป ระธาน (Service Equipment) อาคารหรือสิ่งปลูกสรางตองติดตั้งบริภัณฑประธาน เพื่ อ ปลดวงจรทุ ก สายเส น ไฟออกจากตั ว นํ า ประธาน บริ ภั ณ ฑ ป ระธานประกอบด ว ยเครื่ อ งปลดวงจร (Disconnecting means) และเครื่องปองกันกระแสเกิน (Overcurrent protective device) ซึ่งอาจประกอบเปน ชุดเดียวกันหรือเปนตัวเดียวกันก็ได บริภัณฑประธานหรือเมนสวิตช ทําหนาที่ปลด วงจรไฟฟาของทั้งอาคารและทําหนาที่ปองกันกระแสเกิน ของวงจรไฟฟาในอาคารดวย แบงเปนระบบแรงตํ่าและ ระบบแรงสูง

ร า ส า ้ ฟ ไฟ ตัวนําประธานมากกวา 1 ชุด ตามขอยกเวนที่ 3

เปนอาคารที่ใช หมอแปลงมากกวา 1 ลูก ตามขอ ยกเวนที่ 4

สวนประกอบของบริภัณฑประธาน

ตอน ก. สําหรับระบบแรงตํ่า ขอ 3.5.1 เครื่องปลดวงจรของบริภัณฑประธาน รายละเอียดและขอกําหนดการติดตั้งมีดังนี้ ขอ 3.5.1.1 เครื่องปลดวงจรชนิดหนึ่งเฟสที่มีขนาด ตั้งแต 50 แอมแปรขึ้นไป และชนิดสามเฟส ทุกขนาด ต อ งเป น ชนิ ด สวิ ต ช สํ า หรั บ ตั ด โหลด (load-break) ขนาดที่ตํ่ากวาที่กําหนดขางตนไมบังคับใหเปนชนิดสวิตช สําหรับตัดโหลด คั ต เอาต ห รื อ สวิ ต ช ใ บมี ด ทั่ ว ไปไม ส ามารถดั บ อารกจากกระแสโหลดได จึงไมใชสวิตชสําหรับตัดโหลด เมื่อปลดวงจรขณะที่กระแสโหลดมากอาจเกิดอารกที่เปน อันตรายตอผูปฏิบัติงานได มาตรฐานจึงหามใชอุปกรณ ดั ง กล า วเป น เครื่อ งปลดวงจร อนุญ าตให เ ฉพาะโหลด ขนาดเล็กคือในวงจร 1 เฟส ขนาดไมเกิน 50 แอมแปร

พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

15


ข อ 3.5.1.2 เครื่ องปลดวงจร ตองสามารถปลดวงจรทุกสายเสนไฟ (สายเฟส) ได พ ร อ มกั น และต อ งมี เครือ่ งหมายแสดงใหเห็นวาอยูใ นตําแหนง ปลดหรือสับ หรือตําแหนงทีป่ ลดหรือสับ นั้นสามารถเห็นไดอยางชัดเจน กรณีที่ สายตัวนําประธานมิไดมีการตอลงดิน ตามบทที่ 4 เครือ่ งปลดวงจรตองสามารถ ปลดสายเสนไฟและสายนิวทรัลทุกเสน พรอมกัน ขอ 3.5.1.3 เครือ่ งปลดวงจรตอง มีพกิ ดั ไมนอ ยกวาพิกดั ของเครือ่ งปองกัน กระแสเกินขนาดมากที่สุดที่ใสไดหรือ ปรับตัง้ ได

บริภณ ั ฑไฟฟาดังกลาวขางตนจําเปนตองทํางานไดเมือ่ เครือ่ งปลดวงจรอยู ในตําแหนงปลด มาตรฐานจึงอนุญาตใหตอ ทางดานไฟเขาของเครือ่ งปลดวงจรได แตระบบดังกลาว เชน ระบบฉุกเฉิน คาปาซิเตอร ระบบไฟฉุกเฉิน ระบบเตือนภัย และปองกันอัคคีภยั และระบบปองกันกระแสรัว่ ลงดิน ตองมีเครือ่ งปลดวงจร และเครือ่ งปองกันกระแสเกินเปนของตัวเองแยกตางหาก ขอ 3.5.1.7 ในอาคารทีม่ ผี ใู ชพนื้ ทีห่ ลายราย ผูใ ชแตละรายตองสามารถ เขาถึงเครือ่ งปลดวงจรของตนเองไดโดยสะดวก อาคารที่มีอยูอาศัยรวมกันหลายราย เชน อาคารชุด อพารตเมนต แฟลต และอาคารสํานักงาน อาจมีการติดตัง้ บริภณ ั ฑประธานรวมไวทเี่ ดียวกัน ขอกําหนดทีส่ าํ คัญของมาตรฐานคือ ตําแหนงทีต่ ดิ ตัง้ จะตองเปนสถานทีท่ ผี่ อู ยู อาศัยทุกรายสามารถปลดวงจรของตัวเองไดสะดวก

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

ในบางวงจรอาจมีการเปลีย่ นขนาด ฟวสใหมีพิกัดสูงขึ้นแตยังไมเกินขนาด กระแสของสายไฟฟา ถาเครือ่ งปลดวงจร ใชตามพิกัดของฟวสจะทําใหเล็กเกินไป เมื่อมีการเพิ่มขนาดฟวส เพื่อปองกัน ขอผิดพลาดนี้จึงกําหนดใหเครื่องปลด วงจรมีขนาดไมตาํ่ กวาขนาดของฐานฟวส ขอ 3.5.1.4 เครือ่ งปลดวงจรตอง สามารถปลดวงจรได ส ะดวกและไม มี โอกาสสัมผัสกับสวนทีม่ ไี ฟฟา ขอ 3.5.1.5 อนุญาตใหตดิ ตัง้ เครือ่ ง ปลดวงจรไดทงั้ ภายในหรือภายนอกอาคาร แตตอ งเปนชนิดทีเ่ หมาะสมกับสภาพการ ติดตั้งและควรติดตั้งใหอยูใกลกับแหลง จายไฟมากทีส่ ดุ และเขาถึงไดโดยสะดวก ขอ 3.5.1.6 หามใหตอบริภัณฑ ไฟฟาทางดานไฟเขาของเครือ่ งปลดวงจร ยกเวน เปนการตอเพือ่ เขาเครือ่ ง วัด คาปาซิเตอร สัญญาณตาง ๆ อุปกรณ ปองกันเสิรจ วงจรระบบไฟฉุกเฉิน ระบบ เตือนและปองกันอัคคีภยั ระบบปองกัน กระแสรั่ ว ลงดิ น หรื อ เพื่ อ ใช ใ นวงจร ควบคุมของบริภัณฑประธานที่ตองมีไฟ เมือ่ เครือ่ งปลดวงจรอยูใ นตําแหนงปลด

16

ขอ 3.5.2 เครือ่ งปองกันกระแสเกินของบริภณ ั ฑประธาน แตละสายเสนไฟทีต่ อ ออกจากเครือ่ งปลดวงจรของบริภณ ั ฑประธานตองมี เครือ่ งปองกันกระแสเกิน 1) การไฟฟานครหลวง กําหนดพิกดั สูงสุดของเครือ่ งปองกันกระแสเกินไว ตามตารางที่ 3-4 2) การไฟฟาสวนภูมภิ าค กําหนดพิกดั สูงสุดของเครือ่ งปองกันกระแสเกิน ไวตามตารางที่ 3-5 ขอ 3.5.2.1 ไมอนุญาตใหตดิ ตัง้ เครือ่ งปองกันกระแสเกินในสายทีม่ กี ารตอ ลงดิน ยกเวน เครือ่ งปองกันกระแสเกินทีเ่ ปนเซอรกติ เบรกเกอรซงึ่ ตัดวงจรทุกสาย ของวงจรออกพรอมกันเมือ่ กระแสไหลเกิน ขอ 3.5.2.2 อุปกรณปอ งกันกระแสเกินตองปองกันวงจรและอุปกรณทงั้ หมด อนุญาตใหตดิ ตัง้ ทางดานไฟเขาของเครือ่ งปองกันกระแสเกิน เฉพาะวงจรของ ระบบฉุกเฉินตาง ๆ เชน เครือ่ งแจงเหตุเพลิงไหม ระบบสัญญาณปองกันอันตราย เครือ่ งสูบนํา้ ดับเพลิง นาฬกา เครือ่ งปองกันอันตรายจากฟาผา คาปาซิเตอร เครือ่ งวัดฯ และวงจรควบคุม ขอ 3.5.2.3 เครือ่ งปองกันกระแสเกินตองสามารถตัดกระแสลัดวงจร คามากทีส่ ดุ ทีอ่ าจเกิดขึน้ ทีจ่ ดุ ตอไฟดานไฟออกของเครือ่ งปองกันกระแสเกินได โดยคุณสมบัตยิ งั คงเดิม ทัง้ นีค้ า พิกดั กระแสลัดวงจรไมตาํ่ กวา 10 กิโลแอมแปร ยกเวน ในบางพืน้ ทีท่ กี่ ารไฟฟาฯ กําหนดเปนกรณีพเิ ศษ


ในการกํ า หนดพิ กั ด ตั ด กระแสลั ด วงจร จะต อ ง คํานวณกระแสลัดวงจร ณ จุดที่ติดตั้งกอน แลวกําหนด พิ กั ด ตั ด กระแสลั ด วงจรของเครื่ อ งป อ งกั น กระแสเกิ น ไมตาํ่ กวาคาทีค่ าํ นวณได แตตอ งไมตาํ่ กวา 10 กิโลแอมแปร แตยกเวนในบางพืน้ ที่ เชน พืน้ ทีว่ งจรตาขายของการไฟฟา นครหลวง คากระแสลัดวงจรจะมีคาสูงมาก การไฟฟา นครหลวงจึงกําหนดพิกัดตัดกระแสลัดวงจรไวไมตํ่ากวา 50 กิโลแอมแปร ขอ 3.5.2.4 การปองกันกระแสเกินตองเปนไป ตามที่กําหนดในขอ 3.3 สําหรับขอที่นํามาใชไดดวย ขอ 3.5.2.5 อนุญาตใหใชเครือ่ งปองกันกระแสเกิน ทีม่ คี ณ ุ สมบัตติ ามขอ 3.5.1 ทําหนาทีเ่ ปนเครือ่ งปลดวงจรได ขอ 3.5.2.6 กรณีระบบที่นิวทรัลของระบบวาย (Wye) ตอลงดินโดยตรง บริภณ ั ฑประธานแรงตํา่ ทีม่ ขี นาด ตั้งแต 1,000 แอมแปรขึ้นไป ตองติดตั้งเครื่องปองกัน กระแสรั่วลงดินของบริภัณฑ ระบบปองกันกระแสรั่วลงดินตองมีการทดสอบ การทํางานเมื่อติดตั้งครั้งแรก ณ ที่ติดตั้งโดยทดสอบ ตามคํ า แนะนํ า ที่ ใ ห ม ากั บ บริ ภั ณ ฑ ผลการทดสอบนี้ ตองบันทึกเปนลายลักษณอักษร เพื่อแจงใหเจาหนาที่ผูมี อํานาจตรวจสอบทราบ ข อ ยกเว น ที่ 1 ข อ บั ง คั บ ตามข อ นี้ ไ ม ใ ช กั บ เครือ่ งปลดวงจรประธานของกระบวนการทางอุตสาหกรรม แบบตอเนื่อง ซึ่งหากมีการหยุดทํางานอยางกะทันหันจะ ทําใหเกิดความเสียหายมาก ข อ ยกเว น ที่ 2 ข อ บั ง คั บ ตามข อ นี้ ไ ม ใ ช กั บ เครื่องสูบนํ้าดับเพลิง

ในขอ 3.5.2.6 กําหนดใหบริภัณฑประธานขนาด ตั้งแต 1,000 แอมแปร ขึ้นไปติดตั้งเครื่องปองกันกระแส รั่วลงดิน จุดประสงคเพื่อใชปองกันทรัพยสินกรณีที่เกิด กระแสรั่วลงดิน เนื่องจากกระแสรั่วลงดินมีคาไมมากนัก อาจมีคา ประมาณตัง้ แตหลายสิบแอมแปรจนถึงหลายรอย แอมแปร แตมีความรอนสูงจนเปนอันตราย และเครื่อง ปองกันกระแสเกินขนาดใหญอาจไมสามารถตรวจจับได เพราะเหมือนกับเปนกระแสโหลด จึงจําเปนตองติดตั้ง อุปกรณที่สามารถตรวจจับกระแสรั่วลงดินไดโดยเฉพาะ สําหรับเซอรกิตเบรกเกอรหรือเครื่องปองกันกระแสเกิน ขนาดอืน่ หรือทีไ่ มไดใชเปนบริภณ ั ฑประธาน สามารถเลือก ติดตั้งไดตามความจําเปน ลักษณะการติดตั้งเลือกไดตาม ความเหมาะสม ตัวอยางการติดตั้งเปนไปตามที่แสดงใน รูปตอไปนี้

ร า ส า ้ ฟ ไฟ Ground return sensing method

Zero sequence sensing method

ประวัติผูเขียน นายลือชัย ทองนิล • ผูอํานวยการไฟฟาเขตมีนบุรี การไฟฟานครหลวง • ประธานสาขาวิศวกรรมไฟฟา วสท.

Residual sensing method พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

17


Standard & Safety มาตรฐานและความปลอดภัย รศ.ธนบูรณ ศศิภานุเดช อีเมล : amornporn@hotmail.com

การติดตั้งระบบไฟฟา ในสระวายนํ้าและอางนํ้าพุ (ตอนที่ 1) การติดตั้งระบบไฟฟาสระวายนํ้าและอางนํ้าพุนี้ ผูเขียนไดใชมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟาสําหรับประเทศไทย พ.ศ. 2545 และ National Electrical Handbook 2011 มาอางอิง เพือ่ ใหผอู า นไดรวู ธิ กี ารติดตัง้ ระบบไฟฟาสระวายนํา้ และอางนํ้าพุไดอยางถูกตองและมีความปลอดภัย โดยมีรายละเอียดและขอกําหนดดังตอไปนี้

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

1. โคมไฟฝงกันนํ้าแบบแหง (Dry-Niche Lighting Fixture) หมายถึง 3. อ า งนํ้ า พุ ป ระดั บ และ โคมไฟฟาที่ใชสําหรับติดตั้งฝงที่ผนังสระหรืออางนํ้าพุโดยติดตั้งไวในชองแลว สระสะท อ นแสงชนิ ด ติ ด ตั้ ง ถาวร ผนึกกันนํ้าเขา ดังรูปที่ 1 หมายถึง สระและอางนํ้าพุที่สรางขึ้น เพือ่ ความสวยงามมิไดใชสาํ หรับวายนํา้ การกอสรางอาจกอสรางในดินหรือ บนพื้ น ดิ น หรื อ ภายในอาคารใน ลั ก ษณะที่ ไ ม ส ามารถถอดเก็ บ ได และมีวงจรไฟฟาจายไฟ ดังรูปที่ 3

รูปที่ 1 โคมไฟกันนํ้าแบบแหง แสงไฟผานชองหนาตาง

2. เปลือกหุมโคมในสระ (Forming Shell) หมายถึง โครงสรางโลหะ ออกแบบสําหรับรองรับชุดโคมไฟฝงกันนํ้าแบบเปยก ดังรูปที่ 2

รูปที่ 2 เปลือกหุมโคมในสระ

18

รูปที่ 3 อางนํ้าพุประดับและสระ สะทอนแสงชนิดติดตั้งถาวร


4. สระวายนํา้ ชนิดติดตัง้ ถาวร หมายถึง สระทีก่ อ สรางในดิน บนพืน้ ดิน หรือในอาคารในลักษณะที่ไมสามารถถอดออกเก็บได ทั้งที่มีและไมมีวงจร ไฟฟา ดังรูปที่ 4

ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 4 สระวายนํ้าชนิดติดตั้งถาวร

5. โคมไฟฝงกันนํ้าแบบเปยก (Wet-Niche Lighting Fixture) หมายถึง โคมไฟฟาสําหรับติดตัง้ ในเปลือกหุม โลหะ ติดตัง้ ในโครงสรางของสระ หรืออางนํ้าพุ โดยโคมไฟลอมรอบดวยนํ้า ดังรูปที่ 5

รูปที่ 5 โคมไฟฝงกันนํ้าแบบเปยก

รูปที่ 7 โคมไฟฝงกันนํ้าแบบเปยก ประกอบดวยเปลือกหุมโคมในสระ สายคอรดตอเขากับหลอดไฟและ สวนประกอบเลนส

6. หม อ แปลงไฟฟ า และ เครื่องปองกันกระแสรั่วลงดิน 6.1 หมอแปลงไฟฟา หมอแปลงไฟฟาทีใ่ ชสาํ หรับโคมไฟฟา ใตนาํ้ รวมไปถึงเครือ่ งหอหุม หมอแปลง หมอแปลงตองเปนหมอแปลงนิรภัย ชนิดแยกขดลวด ดังรูปที่ 8 แสดง หม อ แปลงไฟฟ า ชนิ ด แยกขดลวด ติดตั้งอยูในกลองชนิดทนฝน (Rainproof)

สวนรูปที่ 6 และรูปที่ 7 แสดงเปลือกหุม โคมในสระซึง่ เปนสวนประกอบ ยึดจับหลอดของโคมไฟฝงกันนํ้าแบบเปยก

รูปที่ 8 การติดตั้งหมอแปลงแรงดันตํ่า รูปที่ 6 แสดงเปลือกหุมโคมในสระซึ่งเปนสวนประกอบยึดจับหลอดของโคมไฟฝง ชนิดแยกขดลวด ในกลองชนิดทนฝน กันนํ้าแบบเปยก พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

19


6.2 เครื่องปองกันกระแส รัว่ ลงดิน ตองเปนชนิดหนวยประกอบ สํ า เร็ จ เป น แบบตั ด ตอนอั ต โนมั ติ แบบเต า รั บ หรื อ แบบอื่ น ที่ ไ ด รั บ การรับรอง ดังรูปที่ 9 และรูปที่ 10 รูปที่ 11 อนุญาตใหติดตั้งเครื่องปองกันกระแสเกินและรั่วลงดินในแผงยอย

7. เตารับ โคมไฟฟา และจุดตอไฟฟาแสงสวาง 7.1 เตารับ เตารับตองติดตั้งหางจากขอบสระดานในไมนอยกวา 3.00 รูปที่ 9 ติดตั้งเครื่องปองกันกระแสเกิน เมตร ดังรูปที่ 12 และรั่วลงดิน เพื่อปองกันกระแสไฟรั่ว สระวายนํ้า

ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 12 เตารับตองติดตั้งหางจากขอบสระดานในไมนอยกวา 3.00 เมตร

ยกเวน เตารับที่จายใหเครื่องสูบนํ้าที่ติดตั้งถาวร ซึ่งใชกับสระนํ้า หรือนํ้าพุ ตามขอที่ 9 ยอมใหมีระยะหางระหวาง 1.83 เมตร ถึง 3.00 เมตร ได แต ต  อ งเป น เต า รั บ ชนิ ด เต า รั บ เดี่ ย วล็ อ กได แ ละเป น ชนิ ด มี ส ายดิ น และตองมีการปองกันดวยเครื่องปองกันกระแสเกินและรั่วลงดิน ดังรูปที่ 13 7.2 ถาเปนสระวายนํ้าชนิดติดตั้งถาวรในสถานที่อยูอาศัย ตองติดตั้ง เตารับอยางนอย 1 จุด ที่ระยะหางจากขอบสระดานในไมนอยกวา 1.83 เมตร และไมเกิน 6.0 เมตร ดังรูปที่ 13

รูปที่ 10 เครื่องปองกันกระแสเกินและ รั่วลงดิน แบบเตารับและแบบตัดตอน อัตโนมัติ

6.3 การเดินสาย สายไฟฟา ที่ ต  อ ออกทางด า นโหลดของเครื่ อ ง ป อ งกั น กระแสรั่ ว ลงดิ น หรื อ จาก หมอแปลง ซึง่ ใชสาํ หรับโคมไฟฟาใตนาํ้ หามเดินรวมอยูภ ายในทอ กลอง หรือ ในเครื่องหอหุมเดียวกับสายอื่น ๆ ยกเวน ในแผงวงจรยอย หรือ เครือ่ งปองกันกระแสเกินและรัว่ ลงดิน แบบเตารับ ยอมใหอยูใ นเครือ่ งหอหุม เดียวกันได ดังรูปที่ 11

รูปที่ 13 ระยะหางเตารับกับขอบสระในสถานที่อยูอาศัย

20


7.3 เตารับตาง ๆ ที่ติดตั้งหางจากขอบสระดานในภายในระยะ 8.2 สระวายนํ้าภายในอาคารตอง 6.0 เมตร ตองติดตั้งเครื่องปองกันกระแสเกินและรั่วลงดิน ดังรูปที่ 14 ปฏิ บั ติ ต ามข อ ต า ง ๆ เหล า นี้ ทุ ก ข อ ดั ง นี้ และรูปที่ 16 และรูปที่ 17 1. โคมไฟฟาเปนชนิดปดมิดชิด 2. วงจรยอยที่จายไฟใหโคมไฟฟา หรือพัดลมเพดานนี้ ติดตั้งเครื่องปองกัน กระแสเกินและรั่วลงดิน สวนลางของโคม ไฟฟาหรือพัดลมเพดานอยูสูงจากระดับนํ้า สูงสุดไมนอยกวา 2.30 เมตร รูปที่ 14 เตารับหางจากขอบสระดานในภายในระยะ 6.0 เมตร ตองติดตั้ง เครื่องปองกันกระแสเกินและรั่วลงดิน

8. โคมไฟฟา และจุดตอไฟฟาแสงสวาง และพัดลมเพดาน 8.1 สระว า ยนํ้ า ภายนอกอาคาร ระยะห า งของการติ ด ตั้ ง โคมไฟฟา จุดตอไฟฟาแสงสวาง และพัดลมเพดาน หามติดตั้งเหนือ สระนํา้ หรืออยูเ หนือพืน้ ทีซ่ งึ่ หางจากขอบสระดานในตามแนวระดับไมนอ ยกวา 1.50 เมตร เวนแตจะไมมสี ว นใดของโคมไฟฟา หรือพัดลมเพดานอยูส งู จาก ระดับนํ้าในสระไมนอยกวา 3.70 เมตร และปฏิบัติตามรูปที่ 15

ร า ส า ้ ฟ ไฟ A อนุญาตใหติดตั้ง โคมไฟฟา จุดตอไฟฟาแสงสวาง และพัดลมเพดาน แตตองอยูสูงจาก ระดับนํ้าในสระไมนอยกวา 3.70 เมตร B ห า มติ ด ตั้ ง โคมไฟฟ า จุ ด ต อ ไฟฟ า แสงสว า ง และพั ด ลมเพดาน ระยะบริ เ วณนี้ (นอยกวา 3.70 เมตร) C อนุญาตใหติดตั้ง โคมไฟฟา จุดตอไฟฟาแสงสวางที่ติดตั้งอยูเดิม ในระยะนอยกวา 1.5 เมตร จากขอบสระในแนวระดับและตองอยูสูงจากระดับนํ้าในสระไมนอยกวา 1.5 เมตร แตตองยึดติดกับโครงสรางอยางมั่นคง และตองมีเครื่องปองกันกระแสเกินและรั่วลงดิน D อนุญาตใหติดตั้ง โคมไฟฟา จุดตอไฟฟาแสงสวาง ในระยะ 1.5 เมตร ถึง 3.0 เมตร และอยูส งู จากระดับนํา้ ในสระนอยกวา 1.5 เมตร ตองมีเครือ่ งปองกันกระแสเกินและรัว่ ลงดิน E อนุญาตใหตดิ ตัง้ โคมไฟฟา จุดตอไฟฟาแสงสวาง แตตอ งยึดติดกับโครงสรางอยางมัน่ คง

รูปที่ 15 สระวายนํ้าภายนอกอาคาร ระยะหางและการอนุญาตใหติดตั้ง โคมไฟฟา จุดตอไฟฟาแสงสวาง และพัดลมเพดาน

A อนุญาตใหตดิ ตัง้ โคมไฟฟา จุดตอไฟฟาแสงสวาง และพัดลมเพดาน แตตองอยูสูงจากระดับนํ้าในสระ ไมนอยกวา 3.70 เมตร B อนุ ญ าตให ติ ด ตั้ ง โคมไฟฟ า ชนิ ด ป ด มิ ด ชิ ด และพัดลมเพดาน แตตองอยูสูงจากระดับนํ้าในสระ ไมนอยกวา 2.30 เมตร และตองมีเครื่องปองกัน กระแสเกินและรั่วลงดิน C หามติดตั้ง โคมไฟฟา จุดตอไฟฟาแสงสวาง และพั ด ลมเพดาน ในระยะบริ เ วณนี้ (น อ ยกว า 3.70 เมตร) หรือโคมไฟฟาชนิดปดมิดชิด (นอยกวา 2.30 เมตร) D อนุ ญ าตให ติ ด ตั้ ง โคมไฟฟ า จุ ด ต อ ไฟฟ า แสงสวาง ที่ติดตั้งอยูเดิมในระยะนอยกวา 1.5 เมตร จากขอบสระในแนวระดับและตองอยูสูงจากระดับ นํ้าในสระไมนอยกวา 1.5 เมตร แตตองยึดติดกับ โครงสรางอยางมัน่ คง และตองมีเครือ่ งปองกันกระแส เกินและรั่วลงดิน E อนุ ญ าตให ติ ด ตั้ ง โคมไฟฟ า จุ ด ต อ ไฟฟ า แสงสวาง ในระยะ 1.5 เมตร ถึง 3.0 เมตร และ อยูสูงจากระดับนํ้าในสระนอยกวา 1.5 เมตร ตองมี เครื่องปองกันกระแสเกินและรั่วลงดิน F อนุ ญ าตให ติ ด ตั้ ง โคมไฟฟ า จุ ด ต อ ไฟฟ า แสงสวาง แตตองยึดติดกับโครงสรางอยางมั่นคง

รูปที่ 16 สระวายนํ้าภายในอาคาร ระยะ หางและการอนุญาตใหติดตั้งโคมไฟฟา จุดตอไฟฟาแสงสวาง และพัดลมเพดาน พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

21


9. บริ ภั ณ ฑ ช นิ ด ต อ ด ว ยสายพร อ มเต า เสี ย บ นอกจากโคมไฟฟ า ใต นํ้ า สํ า หรั บ สระชนิ ด ติ ด ตั้ ง ถาวร บริภัณฑชนิดยึดติดแนน หรือติดตั้งประจําที่ซึ่งมีพิกัดไม เกิน 20 A ใหตอดวยสายออนยาวไมเกิน 0.90 เมตร และมีสายดินของบริภัณฑขนาดตัวนําทองแดงไมเล็กกวา 1.5 ตร. มม. และใชเตารับแบบมีสายดิน 10. ระยะหางจากสายบนอากาศ หามเดินสายเปด รูปที่ 17 สระวายนํ้าภายในอาคาร ใชโคมไฟฟาปดมิดชิด เหนือสระและสวนประกอบของสระดังนี้ ใชเครื่องปองกันกระแสเกินและรั่วลงดิน และโคมแขวน 10.1 สระและบริเวณที่ห างจากขอบสระดานใน อยูสูงจากระดับนํ้าสูงสุดไมตํ่ากวา 2.3 เมตร ออกไปไมเกิน 3.00 เมตร ตามแนวระดับ 10.2 ที่กระโดดนํ้า 8.3 เครื่องสับปลดวงจรไฟฟา ตองติดตั้งหางจาก 10.3 อัฒจันทร สังเกตการณ หอ หรือพื้นยก ขอบสระดานในวัดตามแนวระดับไมนอยกวา 1.50 เมตร ดังรูปที่ 18 นอกจากกัน้ ดวยรัว้ ผนัง หรือโครงสรางทีถ่ าวร ขอยกเวนที่ 1 สิ่งปลูกสรางตามขอที่ 10.1, 10.2 และ 10.3 อนุญาตใหอยูใตแนวสายจายไฟหรือตัวนํา ประธานลงเครื่ อ งวั ด หน ว ยไฟฟ า ของการไฟฟ า ฯ ได หากมีระยะหางตามตารางที่ 1 และรูปที่ 19 ขอยกเวนที่ 2 สายสื่อสาร และสายสะพานของ องคการทองถิน่ อนุญาตใหเดินเหนือสระวายนํา้ อัฒจันทร สังเกตการณ หอ หรือพื้นยก แตทั้งนี้ตองเหนือไมนอย กวา 3.0 เมตร

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

รูปที่ 18 เครื่องสับปลดวงจรไฟฟา (สําหรับมอเตอรเครื่อง สูบนํ้า) ตองติดตั้งหางจากขอบสระดานใน วัดตามแนวระดับ ไมนอยกวา 1.50 เมตร

ตารางที่ 1 ระยะหางระหวางสายไฟฟาอากาศกับสวนตาง ๆ ของสระวายนํ้า

ระยะหาง

(ก) ระยะหางวัดทุกทิศทางถึงระดับนํ้า ของผิวนํ้า ฐานของกระดาน กระโดดนํ้า

5.50 เมตร

7.60 เมตร

8.20 เมตร

4.30 เมตร

4.90 เมตร

5.50 เมตร

(ข) ระยะหางวัดทุกทิศทางถึงกระดาน กระโดดนํ้า หรือหอกระโดดนํ้า (ค) ระยะหางวัดตามแนวนอนจาก ขอบสระดานใน

22

ตัวนําประธานจายไฟหรือตัวนําประธาน ลงเครื่องวัดฯ ชนิดอื่น ๆ แรงดันตอดิน 0 – 15 เควี 15 – 50 เควี

ตัวนําประธานจายไฟหรือตัวนํา ประธานลงเครื่องวัดฯ ชนิดเดินไป กับสายสะพาน แรงดันตอดินไมเกิน 750 โวลต

ระยะหางนี้ ตองไมนอยกวา 3.00 เมตร


ขอยกเวนที่ 1 การเดินสายใตดนิ สําหรับตอเขากับ ดวงโคมใตนํ้ายอมใหอยูในระยะนอยกวา 1.50 เมตรได ข อ ยกเว น ที่ 2 เมื่ อ มี ส ถานที่ จํ า กั ด ไม ส ามารถ หลีกเลี่ยงใหพนระยะ 1.50 เมตร จากขอบสระดานใน ได สายดังกลาวจะตองเดินในทอโลหะหนา ทอโลหะหนา ปานกลาง ทอโลหะทีใ่ ชตอ งเปนชนิดทนการผุกรอน ถาใช ทอโลหะตองฝงลึกไมนอยกวา 0.15 เมตร ทออโลหะตอง ฝงลึกไมนอยกวา 0.45 เมตร ดังรูปที่ 21 รูปที่ 19 ระยะหางระหวางสายไฟฟาบนอากาศ กับสวนตาง ๆ ของสระวายนํ้า

11. เครื่องทํานํ้ารอนสําหรับสระ เครื่องทํานํ้ารอน สําหรับสระตองแบงตัวทําความรอนออกเปนสวน ๆ แตละ สวนมีขนาดไมเกิน 48 แอมแปร และใสเครื่องปองกัน การลัดวงจร ขนาดไมเกิน 60 แอมแปร เครื่องปองกัน กระแสเกิน หรือขนาดกระแสของสายไฟฟาตองตํ่ากวา รอยละ 125 ของโหลดตามทีร่ ะบุบนแผนปายประจําเครือ่ ง 12. ตําแหนงการเดินสายใตดนิ หามเดินสายใตดนิ ใตสระ หรือใตสวนที่ยื่นไปในสระในระยะ 1.50 เมตร วัดตามแนวนอนจากขอบสระดานใน ดังรูปที่ 20

ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 21 ยกเวนกรณีระยะไมพนระยะ 1.5 เมตร ใหรอย สายในทอโลหะฝงลึกไมนอยกวา 0.15 เมตร ทออโลหะฝง ลึกไมนอยกวา 0.45 เมตร

(โปรดติดตามตอฉบับหนา)

รูปที่ 20 หามเดินสายใตดินใตสระ หรือใตสวนที่ยื่นไปใน สระในระยะ 1.50 เมตร ประวัติผูเขียน

รศ.ธนบูรณ ศศิภานุเดช • มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี • วุฒิวิศวกร แขนงไฟฟากําลัง (วฟก.457) • กรรมการสาขาวิศวกรรมไฟฟา วสท. 2554-2556

พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

23


Standard & Safety มาตรฐานและความปลอดภัย นายมงคล วิสุทธิใจ

อุปกรณตรวจจับควันชนิดจุดแบบใชสารกัมมันตรังสี

เปนอันตรายหรือไม • อุปกรณตรวจจับควันชนิดจุดแบบทีใ่ ชสารกัมมันตรังสี โดยทัว่ ไปจะมีสารทีแ่ ผรงั สีกมั มันตภาพ Americium-241 เปนสวนประกอบการทํางานอยูภายใน • Americium-241 เปนผลผลิตจากการสลายตัวของ Plutonium-241 ในเตาปฏิกรณนวิ เคลียร

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

ในบรรดาอุปกรณตรวจจับ และ เริ่ ม สั ญ ญาณอั ต โนมั ติ ที่ ใ ช กั บ ระบบ สัญญาณเตือนอัคคีภัย อุปกรณตรวจจับ ควันนับเปนอุปกรณที่สําคัญ เพราะเปน อุ ป กรณ ที่ ใ ช เ พื่ อ ช ว ยป อ งกั น ชี วิ ต และ ทรั พ ย สิ น สามารถตรวจจั บ อั ค คี ภัย ได ตั้ ง แต ใ นระยะที่ เ พิ่ ง เริ่ ม ก อ ตั ว เป น ควั น กอนที่จะกลายเปนควันทึบที่เปนอันตราย และเกิดเปลวไฟที่ใหความรอนสูงตามมา กระทัง่ กลายเปนกองเพลิงใหญทดี่ บั ไดยาก

สวนแบบที่สองเปนอุปกรณตรวจจับควันแบบที่ใชสารแตกประจุ (Ionization type) ไดแก สารกัมมันตรังสี Am241 บรรจุอยูภายใน กลองดักควัน เพื่อใชสําหรับกระบวนการตรวจจับอนุภาคควันที่เล็ก จนมองเห็นเปนหมอกควันจาง ๆ หรืออาจมองไมเห็นเลยได

รูปที่ 1 กลองดักควันอุปกรณตรวจจับควันแบบสวิตชลําแสง

ปจจุบันอุปกรณตรวจจับควันชนิด จุดที่ผลิตจําหนายมีอยูดวยกันสองแบบ ได แ ก อุ ป กรณ ต รวจจั บ ควั น แบบที่ ใ ช สวิตชลาํ แสง ทํางานโดยใชหลักการทีค่ วัน เขาไปขวางลําแสงในกลองดักควันกระทั่ง แสงที่ ก ระทบเข า กั บ อนุ ภ าคควั น แล ว หักเหไปตกกระทบที่ Photoelectric cell ในปริ ม าณที่ ทํ า ให เ กิ ด การตรวจจั บ และ เริ่มสัญญาณขึ้นได

24

โดยทั่ ว ไปแล ว อุ ป กรณ ต รวจจั บ ควั น แบบที่ ใ ช ส วิ ต ช ลํ า แสง จะใหผลการตรวจจับควันจากไฟประเภทใหควันมาก (Smouldering fires) ไดดกี วา อุปกรณตรวจจับควันแบบ Ionization แตในทางกลับกันอุปกรณ ตรวจจับควันแบบ Ionization จะใหผลการตรวจจับควันจากไฟประเภท ที่ใหควันนอย (Flaming fires) ไดดีกวา และดวยการที่อุปกรณตรวจ จับควันแบบ Ionization สามารถตรวจจับอนุภาคควันที่เล็กมากไดดี การทํางานผิดพลาดจึงเกิดขึ้นไดงายเชนกัน

AMERICIUM ส ว นประกอบสํ า คั ญ ของอุ ป กรณ ต รวจจั บ ควั น แบบที่ ใ ช สารกัมมันตรังสี คือธาตุ Americium-241 (Am-241) ในปริมาณทีน่ อ ยกวา 35 kBq (kilo Becquerels) ที่ใหความแรงของรังสีตํ่ากวา 1 μ Curie


ธาตุ Am-241 ถู ก ค น พบเป น ครั้ ง แรกในโครงการ “แมนฮั ต ตั้ น ” ของประเทศสหรัฐอเมริกาในป ค.ศ. 1945 โดยครั้งแรกที่พบธาตุนี้เกิดจาก การกระหนํ่ายิง (Bombarding) ธาตุพลูโตเนียมดวยนิวตรอนในเตาปฏิกรณ ที่มหาวิทยาลัยของมลรัฐชิคาโก Americium คือธาตุที่เปนโลหะเงิน จึงหมองลงไดเองชา ๆ ในอากาศ สามารถละลายไดในกรด จัดอยูในตารางธาตุในอันดับ atomic number 95 โดย Am-241 เป น ธาตุ แ รกที่ ถู ก คั ด แยกได ห ลั ง การ Bombarding มีครึ่งอายุขัย 432 ป แตธาตุในกลุมนี้ที่มีความเสถียรที่สุดคือธาตุ Am-243 ซึ่งจะมีครึ่งอายุขัยถึง 7500 ป ในป ค.ศ. 1962 AmO2 (Americium dioxide) ไดถกู ออกนํามาจําหนาย โดย US Atomic Energy Commission ดวยราคากรัมละเพียง 1,500 ดอลลาร ซึง่ ไมนา เชือ่ วาราคาแทบจะไมเปลีย่ นแปลงมาจนถึงปจจุบนั และดวยปริมาณเพียง หนึง่ กรัมของ Americium dioxide ก็สามารถนํามาใชผลิตอุปกรณตรวจจับควัน แบบ Ionization ไดอยางนอยถึง 5000 ชุด Americium เมื่อรวมกับ Beryllium จะเปนแหลงอนุภาค Neutron ที่ นํ า มาใช ใ นการทดสอบเครื่ อ งจั ก รโดยไม ทํ า ให เ กิ ด ความเสี ย หายใด ๆ กับเครือ่ งจักร และสามารถนํามาใชเปนมาตรวัดความหนาในอุตสาหกรรมแกว ได เปนตน อยางไรก็ตาม Americium ที่นํามาใชเปนสวนใหญปละหลาย กิโลกรัม คือการนํามาใชเปนแหลงแตกประจุ (Ionization source) ในอุปกรณ ตรวจจับควัน

เมื่ อ จ า ยแรงดั น ไฟฟ า ให กั บ ขั้ ว ไฟฟ า ที่ อ ยู  ส องข า งของกล อ ง ดั ก ควั น จะมี ก ระแสไฟไหลผ า น ประจุ ไ ฟฟ า ในกล อ งดั ก ควั น นั้ น ได กระทั่งมีควันเขามาในกลองดักควัน อนุ ภ าคควั น จะเข า เกาะหุ  ม อนุ ภ าค อัลฟาในกลองจนมีผลใหประจุไฟฟา ของอากาศในกล อ งดั ก ควั น ลดลง ทําใหกระแสไฟฟาที่ไหลผานประจุใน กลองดักควันลดลงไปดวย และมีผล ใหวงจรตรวจจับในอุปกรณตรวจจับ ควันนั้นทํางานเริ่มสัญญาณขึ้น การที่ อ ากาศดู ด กลื น อนุ ภ าค อัลฟาดวยปฏิกริ ยิ าการแตกประจุของ อากาศโดยรอบนี้เอง ทําใหอนุภาค อั ล ฟาหรื อ รั ง สี ที่ แ ผ จ าก Am-241 ที่ อ ยู  ภ ายในกล อ งโลหะดั ก ควั น ใน อุปกรณตรวจจับควันไมเหลือปริมาณ ที่จะแผออกมาภายนอกกลองดักควัน อีกเลย จึงอาจกลาวไดวา อุปกรณ ตรวจจับควันชนิดนี้ไมมีอันตรายตอ สุขภาพของสิ่งมีชีวิตใด ๆ ในรัศมี การทํางานของอุปกรณเพราะอนุภาค ดังกลาว แตในดานความปลอดภัย จากอัคคีภัย อุปกรณตรวจจับควัน ชนิดนี้สามารถทํางานตรวจจับควันได อยางรวดเร็วตัง้ แตในขัน้ ตอนทีค่ วันยัง เปนไอปะทุ ที่ตาเปลามองเห็นไดยาก จึ ง นั บ เป น อุ ป กรณ ต รวจจั บ ชนิ ด ที่ ช ว ยรั ก ษาชี วิ ต ผู  ค นจากเพลิ ง ไหม อาคารไดอยางรวดเร็ว ในทางวิ ท ยาศาสตร หาก บั ง เอิ ญ ธาตุ Am-241 ที่ ใ ช ใ น อุป กรณ ต รวจจับ ควัน ถูก กลืน ลงคอ รางกายเราจะไมยอยหรือซึมซับเอา รังสีเขาไปในปริมาณที่เปนอันตราย ตอกระเพาะอาหาร เพราะ Dioxide ในรังสีอัลฟาจะไมละลายและจะถูก ขับถายออกมาเอง อยางไรก็ตามธาตุ Am-241 จะเปนอันตรายหากทําให

ร า ส า ้ ฟ ไฟ การทํางานของอุปกรณตรวจจับควันแบบ Ionization

โดยธรรมชาติแลว ธาตุ Americium-241 จะเปลงอนุภาคอัลฟา และแผ รังสีแกมมาที่มีพลังงานตํ่า (ขนาด 60 keV ใหคาพลังงาน 0.0011 mSv/yr ในรัศมี 1 เมตร) เมื่อใชงานอุปกรณตรวจจับควัน อนุภาคอัลฟาที่อยูในรูปของ Oxide จะถูกกักอยูภายในกลองดักควันโลหะ ทําใหอากาศในกลองที่ประกอบ ไปดวยกาซออกซิเจนและกาซไนโตรเจนนัน้ แตกตัวเปนประจุ แยกเปนอนุภาค ประจุบวกและอนุภาคประจุลบ ในขณะที่รังสีแกมมาซึ่งไมมีอันตรายจะถูกแผ เล็ดลอดออกไปภายนอกกลองดักควันได

รูปที่ 2 อุปกรณตรวจจับควันชนิดจุดแบบ Ionization

พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

25


ละลายกอนกลืนลงคอ เพราะอนุภาคอัลฟาจากการแผรงั สีจะกอปฏิกริ ยิ ากับอากาศโดยรอบพรอมกับการสลายตัวของ ธาตุรวมทั้งการแผรังสีแกมมา ซึ่งโดยรวมแลวจะมีผลโดยตรงกับกระดูกที่ซับเอารังสีทั้งหมดไว

กําเนิดของธาตุ Americium ธาตุ Plutonium-241 ขนาด 12% ใน 1% ของปริมาณธาตุ Plutonium ที่ใชเปนเชื้อเพลิงในเตาปฏิกรณ จะมีครึ่งอายุขัยเพียง 14 ป สลายตัวมาเปน Am-241 เมื่อแผรังสีอนุภาคเบตาออกมา มีครึ่งอายุขัยที่ 432 ป และ Am-241 เมื่อแผรังสีอนุภาคอัลฟาออกมาก็จะสลายตัวเปน Neptunium-237 ธาตุ Plutonium-241 เกิดขึ้นไดในเตาปฏิกรณทั่วไปในขั้นตอนสุดทายหลังจาก Neutron ถูกผนวกเขากับ Uranium-238 ดังเชนที่ใชในการผลิตไฟฟา เปนตน ดังขั้นตอนตอไปนี้ U-238 + Neutron U-239 เมื่อสลายโดยการแผรังสีเบตา Np-239 เมื่อสลายโดยการแผรังสีเบตา Pu-239 + Neutron Pu-240 + Neutron

=> => => => =>

U-239 Np-239 Pu-239 Pu-240 Pu-241

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

สิ่ ง ที่ น  า ส น ใ จ คื อ ใ น ก ร ะ บ ว น ก า ร นํ า เ ชื้ อ เ พ ลิ ง นิวเคลียรกลับมาใชซํ้า หากเกิด Am-241 มากเกินไปจากการแยก Plutonium จากเชื้ อ เพลิ ง ที่ ใ ช ก็จะไมสามารถนํามาใชเปนเชือ้ เพลิง ผสม Oxide (Mixed Oxide, MOX) ไดในทันที เพราะยังเปน สารรั ง สี ที่ รุ น แรงเกิ น กว า ที่ จ ะใช กับเครื่องจักร MOX ปกติได เชน โรงงานเชือ้ เพลิงปฏิกรณนวิ เคลียร ที่ Sellafield ในประเทศอังกฤษ สามารถรองรับ Plutonium ที่มี Am-241 เพียง 3% (อายุประมาณ 6 ป) ซึ่งหากมากกวานี้จะตองใช เกราะปองกันพิเศษ

ขอกําหนดสําหรับการผลิตจําหนาย อุปกรณตรวจจับควัน แบบใชสารกัมมันตรังสี

ขอกําหนดสําหรับอุปกรณตรวจจับควันแบบที่ใชสารกัมมันตรังสี เพื่อให เกิดความเชื่อมั่นในอุปกรณ และอาจทําใหเชื่อวามีผลตอสุขภาพ • จะตองมีคําวา “Warning – radioactive material” แปลวา “คําเตือน อุปกรณนี้มีสารกัมมันตรังสี” • จะตองมีเครือ่ งหมายรูปใบพัด 3 แฉก ภาพหัวกะโหลก และภาพคนวิง่ รวมอยู  ใ นกรอบสามเหลี่ ย มด า นเท า ที่ มี พื้ น สี แ ดง อั น เป น สั ญ ลั ก ษณ ข อง สารแผรังสีแบบใหม • จะตองแสดงชื่อสารรังสี และปริมาณที่มีใชอยูภายในอุปกรณนั้น

การกํ า จั ด อุ ป กรณ เ มื่ อ เลิ ก ใช ง าน ควรกํ า จั ด ทิ้ ง เพี ย งครั้ ง ละ 1 ชุ ด โดยสามารถทิ้งรวมกับขยะมีพิษของเทศบาล ซึ่งสามารถนําไปกําจัดรวมใน ลักษณะฝงกลบได

26


ตารางขอมูลความปลอดภัย สําหรับสารกัมมันตรังสี Americium-241 สวนที่ 1 ขอมูลแสดงตนของสารกัมมันตรังสี ชื่อสาร (Common name)

Americium 241

สัญลักษณทางเคมี

Am-241 หรือ 241Am

หมายเลขอะตอม

95

หมายเลขมวล

241 (146 neutrons)

รูปของสารเคมี

Americium dioxide

รูปลักษณะ

Americium dioxide จับตัวรวมกัน ในภาชนะกระเบื้องทรงกระบอก

สวนที่ 2 ลักษณะการแผรังสี ครึ่งอายุทางกายภาพ

432.2 ป

ความรุนแรงเฉพาะ (GBq/g)

127

ร า ส า ้ ฟ ไฟ รังสีหลักที่แผออก

Max (keV)

eff (keV)

Dose Rate (μSv/hGBq ที่ระยะ 1 เมตร)

โลปองกันที่ตองใช

Beta

-

-

-

-

Gamma ( ) /

13.9 (42.7%)

-

85a

ตะกั่ว HVL หนา 0.01 ซ.ม.

X-Rays

59.5 (35.9%)

Alpha ( )

5,443 (12.8%)

-

n/a

-

-

-

-

E

E

5,486 (85.2%)

Neutron (n)

-

ที่ซึ่งมีการแผรังสีเบตา จะมีการแผรังสี Brems strahlung ออกมาดวย ซึ่งอาจตองใชโลปองกัน หมายเหตุ ตารางขางตนแสดงการแผรังสีเฉพาะที่มากเกินกวา 10%

เอกสารอางอิง Smoke Detectors and Americium Nuclear Issues Briefing Paper 35 (May 2002, Uranium Information Centre Ltd. Australia) ประวัติผูเขียน

นนายมงคล วิสุทธิใจ • ประธานกรรมการ รางมาตรฐานระบบแจงเหตุเพลิงไหม วสท. • ประธานกรรมการรางประมวลหลักปฏิบัติวิชาชีพดานการตรวจสอบและการทดสอบระบบ สัญญาณเตือนอัคคีภัย สภาวิศวกร • ประธานผูเชี่ยวชาญตรวจสอบความปลอดภัยดานอัคคีภัย อาคารผูโดยสารสนามบินสุวรรณภูมิ

พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

27


Standard & Safety มาตรฐานและความปลอดภัย ผศ.ถาวร อมตกิตติ์ คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยศรีปทุม

การปฏิบัติงานของชางไฟฟาที่ปลอดภัย การปฏิบัติงานไฟฟาที่สําคัญคือ การปองกันผูป ฏิบตั งิ านทัง้ ของการไฟฟาฯ และเอกชนระหวางติดตั้ง, ปฏิบัติการ หรื อ บํ า รุ ง รั ก ษาแหล ง จ า ยไฟฟ า และ สายสงสื่อสารรวมทั้งอุปกรณประกอบ อันตรายหลักในการปฏิบัติงานดังกลาว คื อ แรงดั น สู ง จากการจ า ยไฟฟ า ของ สถานีไฟฟาไปยังตําแหนงตาง ๆ ไฟฟาแรงดันสูงเปนอันตรายได มากซึ่งทําใหเกิดบาดเจ็บหรือเสียชีวิตได ไมเพียงแตชางไฟฟาจะพบกับอันตราย จากไฟฟาแรงดันสูงเทานั้น ใครก็ตามที่ ทํางานใกลสายสงไฟฟาก็อาจจะพบกับ อันตรายจากการสัมผัสวงจรที่มีไฟฟา โดยบังเอิญ เชน ผูทํางานบนหลังคา, นั่งราน, รถกระเชา และรถบรรทุกแบบ ยกได เปนตน แมวาจะมีขอกําหนด ระยะหางในการติดตั้งสายสง แตสภาพ พืน้ ทีก่ อ สรางก็ทาํ ใหเกิดอันตรายได เชน สถานที่ ก  อ สร า งแห ง หนึ่ ง มี ก ารถมดิ น สูงขึ้นมาก และมีรถบรรทุกแบบยกได มาถึงสถานที่กอสรางเพื่อเทกอนหินลง แต ร ะดั บ ที่ ย กสู ง กว า ระดั บ เดิ ม มาก จึงแตะกับสายสงไฟฟาที่พาดในอากาศ ทําใหเกิดลัดวงจร ซึง่ กรณีนสี้ ายสงไฟฟา เดิมติดตัง้ ไวอยางเหมาะสม แตผปู ฏิบตั กิ าร รถยกไม ไ ด สั ง เกตระดั บ ความสู ง ของ สายสง ดังนั้นตัวอยางนี้จึงแสดงวาใคร ก็ตามที่ทํางานใกลสายสงไฟฟาจะตอง สนใจระยะหางทุกครั้ง

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

28

การติดตั้งแหลงจายไฟฟา

อั น ตรายจากไฟฟ า แรงดั น สู ง เริ่ ม จากจุ ด ผลิ ต ไฟฟ า ซึ่ ง โดยทั่ ว ไป จะเปนสถานีจายไฟฟา สถานีจายไฟฟาจึงถูกหุมหรือมีรั้วกั้นเพื่อไมใหผู ปฏิบัติงานที่ไมมีคุณสมบัติเขาถึง ชิ้นสวนทางกลที่ติดตั้งภายในสถานีจะมี การปองกันหรือแยกเพื่อความปลอดภัยและมีการตอลงดินใหกับชิ้นสวน โลหะที่ไมรับกระแสทั้งหมด หากปลดวงจรของสายไฟฟาหรือบัสหรือ อุปกรณเพือ่ บํารุงรักษา จะตองตอลงดินอยางถาวรดวยสวิตชตอ ลงดินหรือ ตัวตอประสานลงดินแบบโยกยายไดตามรูปที่ 1

รูปที่ 1 บัสบารตอลงดินในสถานีไฟฟาเพื่อปองกันชิ้นสวนโลหะที่ไมรับกระแส

ชิ้นสวนที่มีไฟฟาที่ไมทราบแรงดันไฟฟาแนชัดในสถานีจายไฟฟา ควรมีระยะหาง 2.5 เมตร หากอุปกรณในสถานีไฟฟายอยอยูบนแทน คอนกรีตที่ยืนได ใหคิดระยะหางจากผิวบนของแทนคอนกรีต มิฉะนั้น จะตองวัดจากพื้นผิวของสถานีไฟฟายอย

1. หมอแปลงกระแสและแรงดัน สถานี จ  า ยไฟฟ า จะผลิ ต ไฟฟ า ขึ้ น และหม อ แปลงเพิ่ ม หรื อ ลด แรงดันไฟฟาจะถายโอนพลังงานไฟฟากระแสสลับจากวงจรหนึ่งไปยังอีก วงจรหนึ่งหรือหลายวงจร ทั้งนี้ตัวอยางการติดตั้งหมอแปลงกระแส (ซีที) และหมอแปลงแรงดัน (พีที) แสดงในรูปที่ 2


3. ตัวระงับเสิรจ ตั ว ระงั บ เสิ ร  จ ใช ป  อ งกั น แรงดั น เกิ น เนื่ อ งจาก เสิ ร  จ สวิ ต ชิ ง ให กั บ อุ ป กรณ ใ นระบบไฟฟ า ตามรู ป ที่ 4 ตัวระงับเสิรจ ในสถานีจา ยไฟฟาจะใชในการปองกันอุปกรณ ที่ สํ า คั ญ และควรติ ด ตั้ ง ใกล กั บ อุ ป กรณ ที่ จ ะป อ งกั น เชน หมอแปลงกําลัง ตัวระงับเสิรจสามารถคายแกสรอน และทําใหเกิดอารกไฟฟาไดจึงควรอยูหางจากชิ้นสวนที่มี ไฟฟาหรือไหมได รูปที่ 2 ตัวอยางการติดตัง้ หมอแปลงกระแสและหมอแปลงแรงดัน

โดยปกติ แ ล ว ซี ที ใ ช ใ นการวั ด และรี เ ลย ป  อ งกั น สวนพีทใี ชเปลีย่ นแรงดันไฟฟาใหเปนแรงดันไฟฟาทีเ่ หมาะ กับมิเตอรตามรูปที่ 3 ซึง่ หมอแปลงชนิดนีจ้ ะมีแรงดันไฟฟา ดานไฟออกเปนสัดสวนกับแรงดันไฟฟาดานเขาโดยมุมเฟส ไมตางกันหากมีการตอที่เหมาะสม

ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 4 การสงไฟฟาจากแหลงกําเนิดที่สถานีไฟฟาไปยังผูใช

สายสงสื่อสาร

รูปที่ 3 หมอแปลงแรงดันใชเปลี่ยนแรงดันไฟฟา ที่จายใหตํ่าลง

โดยปกติแลววงจรดานไฟออกของซีทจี ะปองกันดวย ทอโลหะ ซึง่ ดานไฟออกทัง้ ซีทแี ละพีทจี ะมีการตอลงดินเพือ่ ปองกันอันตรายจากแรงดันสูงและอารกที่เกิดจากวงจร ดานไฟออกเปดวงจรหรือชํารุด นอกจากนั้นหมอแปลง กําลังของสถานีจายไฟฟาจะมีอุปกรณปองกันลัดวงจรที่ ปลดวงจรไดโดยอัตโนมัติ

2. สายไฟฟา

สายสงสือ่ สารอาจไดรบั ผลกระทบจากแรงดันไฟฟา เหนี่ยวนําของสายสงไฟฟา ดังนั้นในการกําหนดระยะหาง ระหวางสายสงไฟฟากับสายสงสื่อสารจึงตองพิจารณา ถึงแรงดันไฟฟาเหนี่ยวนําดวย กรณีที่โครงสรางเดียวกัน มีสายสงสือ่ สารหลายชุดทีอ่ าจจะสัมผัสกับไฟฟา, เหนีย่ วนํา หรือฟาผาไดนั้น จะตองประสานเขากับลวดรับแรงของ ระบบสื่อสารและตอลงดิน ลูกถวยยึดโยงที่ตอกับสายยึด โยงจะตองอยูเหนือระดับดินไมนอยกวา 20 เซนติเมตร เพื่อไมใหแรงดันไฟฟาถายโอนลงมาหาสายยึดโยงได สายส ง สื่ อ สารที่ ตั ว นํ า เที ย บกั บ ดิ น เกิ น 300V หรื อ แรงดั น ไฟฟ า ที่ ถู ก เหนี่ ย วนํ า เกิ น 50V จะต อ งมี ฉนวนปองกัน หากเปนไปไดควรติดตัง้ ตัวระงับเสิรจ ไวดว ย

สายสงไฟฟาพาดในอากาศ

สายไฟฟาซึ่งเปนสายนิวทรัลของวงจรดานไฟเขา สายไฟฟ า ในสถานี จ  า ยไฟฟ า จะต อ งเหมาะกั บ และดานไฟออกจะตองตอลงดิน กรณีที่ตัวระงับเสิรจตอง ตําแหนง, การใช และแรงดันไฟฟา รวมทั้งมีขนาดรับ ตอเชื่อมกับการตอลงดินก็จะตองตอลงดินอยางถูกตอง ส ว นตั ว ระงั บ เสิ ร  จ ที่ ไ ม ต  อ งต อ ลงดิ น จะต อ งต อ คล อ ม กระแสไฟฟาไดอยางเพียงพอ บุชชิงไลนของตัวคุมคาแรงดันไฟฟา ชิน้ สวนทีไ่ มรบั กระแส พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

29


ทีต่ อ งตอลงดิน เชน สายยึดโยง, ชิน้ สวนโลหะ, เสาโคมไฟ, ทอและทางเดินสาย, เปลือกเคเบิล, ดามโยกสวิตชโลหะ เปนตน ก็จะตองตอลงดิน การจัดวางสายสงไฟฟาเขากับโครงสรางรับ จะตอง แยกสายสงไมใหเกิดความสับสนระหวางสายสงไฟฟากับ สายสงสื่อสาร ซึ่งการแยกสายสงตามรูปที่ 5 ดังนี้ - ดานบนของเสา ใหติดตั้งสายสงไฟฟาไลนและ นิวทรัล - บนเสาถัดลงมา ใหติดตั้งสายสงสื่อสาร เชน เคเบิลทีวีและโทรศัพท

อุณหภูมิของสายไฟฟาขึ้นกับปริมาณกระแสไฟฟา ที่ไหลผานสายไฟฟาและสภาพแวดลอม เชน อุณหภูมิ บรรยากาศ, การทําความเย็นจากลม และการแผรังสี ความร อ นจากดวงอาทิ ต ย โดยปกติ แ ล ว ระยะหย อ น สูงสุดสําหรับสายไฟฟาเมื่อเย็นจัดจะเกิดขึ้นที่ 0oC และ สูงสุดมากกวา 50oC แรงดึงตํ่าสุดเกิดขึ้นที่ระยะหยอน สูงสุด สวนกรณีทแี่ รงดึงเพิม่ ขึน้ จะทําใหระยะหยอนลดลง ลักษณะของสายไฟฟาที่มีผลตอระยะหยอนและแรงดึง คือ พื้นที่หนาตัด, เสนผานศูนยกลาง, นํ้าหนัก และพิกัด การทนแรงดึง ระยะหย อ นตํ่ า สุ ด ของสายมี ไ ฟคื อ 5.6 เมตร สวนระยะหยอนตํ่าสุดของสายนิวทรัลคือ 4.7 เมตร และสายสงแบบดูเพล็กคอท 4.9 เมตร ระยะหยอนของ สายสงสื่อสารตองไมนอยกวา 4.7 เมตร จากถนนหรือ พื้นที่ที่มีรถบรรทุกผานตามรูปที่ 6

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

รูปที่ 5 สายสงไฟฟาบนเสาจะตองแยกจากอุปกรณ และสายสงสื่อสาร

1. ชวงเสาของสายสงไฟฟา

การพิ จ ารณาหลั ก ของระยะห า งที่ ป ลอดภั ย สําหรับสายลอฟา, เคเบิล และสายไฟฟามีสองสวนคือ ระยะหยอน (sag) และแรงดึงของสายไฟฟา ระยะหยอน รูปที่ 6 ระยะหยอนของสายสง เกิดจากองคประกอบตาง ๆ เชน ลม, อุณหภูมิของ สายไฟฟา และชวงเสา เปนตน ซึ่งปกติแลวจะคํานวณคา 2. ความปลอดภัยสําหรับผูปฏิบัติงานไฟฟา ระยะหยอนที่กลางชวงเสา ในการป อ งกั น ผู  ป ฏิ บั ติ ง านนั้ น จะต อ งมี ขั้นตอนแรกของการหาระยะหางของสายสงคือ อุปกรณปองกันและแนวทางการทํางานที่ชัดเจน เชน การคํานวณเกณฑชวงเสา (Ruling span) โดยอยูบน วิธีฉุกเฉินเพื่อใหผูปฏิบัติงานกับสายสงไฟฟาคุนเคยกับ ความยาวแตละชวงเสา (S1, S2, S3, ...) คือ การปฐมพยาบาล, เทคนิคการชวยเหลือ และวิธดี บั เพลิง นอกจากนั้นจะตองมีการสังเกตขณะทํางานกับสายสง ไฟฟาและทํารายงานเมื่อพบสายสงหรืออุปกรณบกพรอง เช น ระยะห า งน อ ยไป, ลู ก ถ ว ยแตกชํ า รุ ด เป น ต น การหาระยะหยอนของชวงเสาทีย่ าวกวาหรือสัน้ กวา ผูปฏิบัติงานกับสายสงจะตองพิจารณาและตระหนักถึง เกณฑชวงเสาใหใชสูตรดังนี้ ความปลอดภัยของตัวเองและผูอื่น เชน เมื่อขึ้นกระเชา จะตองระวังไมใหสิ่งของหลนใสผูอื่น

30


ผูปฏิบัติงานสามารถนําวัตถุที่นําไฟฟาไดมาอยูใกลชิ้นสวนที่มีไฟฟาได ตามระยะที่กําหนด อยางไรก็ตามแมวาเราจะคิดวาสายสงถูกทําใหไมมีไฟฟา ไปแลว ก็ยังตองพิจารณาวาอุปกรณและสายสงยังมีไฟฟาอยูจนกวาจะแนใจ วาไมมีกระแสไฟฟาหรือแรงดันไฟฟา ผูปฏิบัติงานกับสายสงไฟฟาจะตองใชอุปกรณปองกันตัวที่เหมาะสม กับสภาพการทํางาน ในกรณีที่ทํางานสูงกวาพื้นดิน 3 เมตร จะตองใชชุด ปนกันตกดวย นอกจากนั้นกรณีที่ตองทํางานใตดินในชองคนลง (Manhole) จะตองทดสอบวาไมมแี กสติดไฟหรือไหมได และหามสูบบุหรีภ่ ายในชองคนลง เนื่องจากแกสใตดินอาจระเบิดไดและการสูบบุหรี่ทําใหออกซิเจนนอยลง

3. ความปลอดภัยในการเขาใกล ผูปฏิบัติงานสายสงสื่อสารจะตองไมเขาใกลสายสงไฟฟาอยางนอย 60 เซนติเมตร ทั้งนี้ระยะหางระหวางสายสงไฟฟากับสายสงสื่อสารจะตอง ไมนอ ยกวา 1 เมตร คนทํางานอืน่ เชน คนทํางานบนหลังคา, คนทาสี ทีท่ าํ งาน ใกลกับสายสงไฟฟาจะตองมีระยะหางจากสายสงไฟฟาอยางนอย 3 เมตร ระยะเขาใกลเมื่อทํางานบนเสาหรือบนรถกระเชา จะตองพิจารณาถึง สวนประกอบทางไฟฟาและการเคลื่อนที่ไดโดยบังเอิญตามรูปที่ 7 กรณีที่ แรงดันไฟฟาสูงถึง 750V นั้นการเคลื่อนที่ไดโดยบังเอิญคือสวนประกอบทาง ไฟฟาบวกอีก 30 เซนติเมตร สวนแรงดันไฟฟาระหวาง 751V - 72.5kV ใหบวกอีก 60 เซนติเมตร โดยสวมเสือ้ ผาปองกันตามพิกดั แรงดันไฟฟาของวงจร ในกรณีทํางานกับสายสงแรงดันไฟฟาระหวาง 51-300V จะตองสวมเสื้อผา ปองกันตามพิกัดแรงดันไฟฟาไลนเทียบกับไลนหรือไลนเทียบกับดินของวงจร

ความปลอดภั ย ในสายส ง ไฟฟาสําหรับชางไฟฟา ผู  ทํ า งานกั บ สายส ง สื่ อ สาร และสายสงไฟฟาถือวามีโอกาสไดรับ อั น ตรายจากแรงดั น ไฟฟ า กํ า ลั ง สู ง ขั้นแรกใหคิดวาสายสงที่อยูใกลบาน และอาคารมีไฟฟาอยูเสมอ ซึ่งกรณี ที่สายสงไฟฟาขาดตกลงมาและเกิด สปารกหรือไฟไหมขนึ้ ก็จะทราบไดงา ย วาสายสงยังคงมีไฟฟาอยูตามรูปที่ 8

ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 8 สายสงที่ยังมีไฟฟาเกิดขาด ตกลงมา โดยมีสปารกและไฟไหม

แตยังมีสายสงไฟฟาที่มีไฟฟา ที่ขาดตกลงมา แตไมเกิดสปารกหรือ ไฟไหมตามรูปที่ 9 เนือ่ งจากอาจตกลง บนฉนวนหรือมีบางสิ่งปดสายสงอยู จึงตองถือวาไมปลอดภัยที่จะสัมผัส เชนกัน

รูปที่ 7 ผูปฏิบัติงานกับสายสงจะตองมีระยะหาง และยอมใหเคลื่อนที่ไดโดยบังเอิญอยางถูกตอง

4. ระยะหางสําหรับโครงสรางรับ

รูปที่ 9 สายสงไฟฟาที่ตกลงมาและ ไมมีอารกแตยังมีไฟฟาอยู

การติ ด ตั้ ง สายส ง ไฟฟ า ไม เ พี ย งแต มี ข  อ กํ า หนดระยะห า งเท า นั้ น ยังจะตองพิจารณาถึงระยะจากโครงสรางรับไปยังสิ่งตาง ๆ อีกดวย เชน เสาไฟถนนที่ตอลงดินจะตองมีระยะจากดานลางของโคมไฟฟาถึงผิวถนนที่มี รถบรรทุกผานอยางนอย 4.5 เมตร พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

31


กลาวไดวาพื้นดินรอบสายสงที่ ขาดตกลงมาอาจมีไฟฟา ดังนัน้ จึงควร อยูหางจากสายสงดังกลาวและระวัง วัตถุโลหะในบริเวณนัน้ เชน ปายไฟถนน หรือทีก่ นั้ ทางหรือรัว้ ทีอ่ าจจะมีไฟฟาได หากสายสงขาดตกลงบนรถก็ใหรออยู ในรถ เนื่องจากขณะออกจากรถอาจ สัมผัสกับตัวถังรถได หามตั้งบันไดใกลสายสงไฟฟา โดยเฉพาะหากไม ท ราบระยะห า ง ที่ ป ลอดภั ย ซึ่ ง กรณี ที่ ต  อ งทํ า งาน กั บ บั น ไดหรื อ เก็ บ บั น ไดจะต อ งห า ง จากสายสงไฟฟาอยางนอย 3 เมตร ในกรณี ที่ ต  อ งทํ า งานสู ง กว า บั น ได ให ม องหาสายส ง ไฟฟ า เพื่ อ จะได อยู  ห  า งจากสายส ง อย า งปลอดภั ย นอกจากนั้นเครนและนั่งรานจะตอง หางจากสายสงไฟฟาเพื่อไมใหสัมผัส ไดโดยบังเอิญตามรูปที่ 10

ในการกอสรางใหอุปกรณตาง ๆ หางจากสายสงไฟฟาอยางนอย 3 เมตร และหางจากเสาของสายสงอยางนอย 7.5 เมตร นอกจากนัน้ หามปนหรือ ตัดตนไมทอี่ ยูใ กลสายสงไฟฟา หรือพยายามเอาสิง่ ทีต่ ดิ อยูก บั สายสงไฟฟาออก ไปโดยไมมีการปองกัน หากต อ งการขุ ด พื้ น ที่ ใ ด ๆ ควรพิ จ ารณาว า มี ไ ฟฟ า หรื อ โทรศั พ ท อยูใตดินหรือไม และไมควรตั้งสมมุติฐานเองวาเคเบิลไฟฟาเดินใตดินจากเสา ไปยังอาคารเปนเสนตรงเสมอไป นอกเหนือจากผูท าํ งานกับระบบสือ่ สารจะตองระวังอันตรายจากสายสง ไฟฟาแลว เคเบิลไฟเบอรออปติกก็อาจเปนอันตรายได เนือ่ งจากเคเบิลดังกลาว อาจแตกหรือขาดไดจากอุบัติเหตุ ซึ่งคนสวนใหญถือวาไมมีกระแสไฟฟา ที่ทําใหเกิดบาดเจ็บได แตแทจริงแลวสายสงไฟเบอรออปติกจะนําแสงที่ทําให ตาบอดไดหากมองเขาไปทีป่ ลายเคเบิล อีกทัง้ ตัวนําของเคเบิลทีแ่ ตกหักสามารถ แทงทะลุเสื้อผาหรือผิวหนังไดงาย ข อ แนะนํ า ขั้ น ต น ให กั บ ช า งไฟฟ า หรื อ ผู  ป ฏิ บั ติง านกั บ สายส ง ไฟฟ า อาจจะมีอันตรายเมื่อทํางานใกลระบบแรงดันสูงมีดังนี้ - วงจรแรงดันสูงสําหรับไฟฟากระแสสลับที่มากกวา 1000V และ ไฟฟากระแสตรงที่มากกวา 1500V - แหลงเกิดอารกพลังงานสูงและสวิตชเกียรมีอยูทั่วไปในสถานีไฟฟา จึงควรประเมินรวมทั้งคํานวณแนวโนมอารกแฟล็ชและใชอุปกรณปองกันตัว ที่เหมาะสม - บันไดโลหะ, อุปกรณ การเกษตร, เสากระโดงเรอ, เสากระโดงเรือ, เครองจกรงาน เครื่องจักรงาน ณการเกษตร, กอสราง, เสาอากาศ และอื่น ๆ อาจสัมผัสสายสงพาดในอากาศได - ตนไมจะมีไฟฟาเมื่อกิงไม ่งไมแตะกับสายสงแรงดันสูง - อยาเผาพุม ไมหรือเศษไม ษไมใตสายสงไฟฟาเพราะความรอนและเปลวไฟ จะทําใหฉนวนหรือสายหรืออุปกรณรับสาย สายส ยสงเเสีสียหหายได ายไได

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

รูปที่ 10 เครนอาจสัมผัสแรงดันสูง ไดโดยบังเอิญ หากไมใชระยะหาง ตามกําหนด

32


Power Engineering & Power Electronics ไฟฟากําลังและอิเล็กทรอนิกสกําลัง น.ส.นพดา ธีรอัจฉริยกุล

มาตรฐานการทดสอบอารกภายใน (ตอนที่ 3)

บทความนี้ ก ล า วถึ ง วิ ธี ก ารทดสอบอาร ก ภายในสํ า หรั บ สวิ ต ช เ กี ย ร และคอนโทรลเกี ย รที่มี เ ครื่อ งห อ หุม เป น โลหะในระบบไฟฟ า กระแสสลับ ซึ่งมีพิกัดแรงดันสูงกวา 1 กิโลโวลตจนถึง 52 กิโลโวลต ตามมาตรฐาน IEC 62271-200 เรื่อง “AC metal-enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and up to and including 52 kV”, ภาคผนวก ก. (Annex A : Internal fault – Method for testing the metal - enclosed switchgear and controlgear under conditions of arcing due to an internal fault) พรอมมีภาพจากแหลงขอมูลอื่น ๆ เพิ่มเติมจากที่ระบุในมาตรฐาน เพื่อใชประกอบการอธิบายตามเนื้อหาของมาตรฐานใหเขาใจไดชัดเจนยิ่งขึ้น บทความนีม้ ที งั้ หมด 3 ตอน ซึง่ ในตอนที่ 1 กลาวถึง บทนํา และลักษณะ การเขาถึงอุปกรณ ตอนที่ 2 ไดเสนอรายละเอียดในการเตรียมการทดสอบ สวนในตอนที่ 3 นี้ กลาวถึง กระแสไฟฟาและแรงดันไฟฟาทดสอบ ขั้นตอน การทดสอบ เกณฑการยอมรับ รายงานผลการทดสอบ และตัวอยางการระบุ ระดับชั้นการทนอารกภายใน

โดยตองเปนไปตามเงื่อนไขดังนี้ - ค า กระแสรากกํ า ลั ง สอง เฉลี่ยที่แทจริง (True rms current) ที่คํานวณจากเครื่องบันทึกแบบดิจิทัล ตองสอดคลองกับคากระแสที่กําหนด ในหัวขอ 4.3 - อาร ก ที่ เ กิ ด ขึ้ น ในเฟสใด เฟสหนึ่งตองไมดับลงกอนกําหนด

ร า ส า ้ ฟ ไฟ 4. กระแสไฟฟาและแรงดันไฟฟาทดสอบ (Current and voltage applied)

4.1 ทั่วไป ตองทดสอบสวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรที่มีเครื่องหอหุมเปนโลหะ ดวยไฟฟาสามเฟส (สําหรับระบบสามเฟส) โดยในระหวางการทดสอบ จะจายกระแสลัดวงจรตามพิกัดกระแสที่ทนไดในเวลาสั้น (Rated short-time withstand current) ซึ่งอาจมีคาตํ่ากวานี้ไดถาผูผลิตกําหนด แรงดัน กระแส และระยะเวลาที่ใชในการทดสอบ เปนคาที่ใชไดทั่วไป สําหรับคาแรงดัน กระแส และระยะเวลาที่ตํ่ากวา

หมายเหตุ ระดับกระแสที่ตํ่ากวาอาจสงผลตอการทํางานของอุปกรณระบายความดันและ ลักษณะการเผาไหม จึงควรคํานึงถึงการแปลงคาของผลทดสอบ สําหรับระดับกระแส ลัดวงจรที่ตํ่ากวาที่คาทดสอบดวย

4.2 แรงดัน แรงดันทีจ่ า ยในวงจรทดสอบตองเทากับแรงดันพิกดั ของสวิตชเกียรและ คอนโทรลเกียรที่มีเครื่องหอหุมเปนโลหะ แตถาหองทดสอบไมสามารถจาย แรงดันดังกลาวไดอาจเลือกจายแรงดันทีต่ าํ่ ลงได สําหรับระยะเวลาทดสอบตาง ๆ

4.3 กระแส 4.3.1 องคประกอบไฟฟากระแสสลับ กระแสลัดวงจรของสวิตชเกียร และคอนโทรลเกียรที่มีเครื่องหอหุม เปนโลหะ ตองระบุตามกระแสอารก โดยมี ค วามคลาดเคลื่ อ นที่ ย อมรั บ ไดภายในชวง +5/-0% ถาแรงดัน ไฟฟ า ที่ จ  า ยนั้ น เท า กั บ แรงดั น พิ กั ด คาความคลาดเคลือ่ นนีจ้ ะใชกบั กระแส คาดหวัง ค า กระแสควรคงที่ ซึ่ ง ถ า ห  อ ง ท ด ส อ บ ไ ม  ส า ม า ร ถ รั ก ษ า คากระแสนี้ได อาจขยายการทดสอบ อ อ ก ไ ป จ น ก ร ะ ทั่ ง ผ ล ร ว ม ข อ ง องคประกอบไฟฟากระแสสลับเทากับ คาทดสอบทีร่ ะบุโดยมีความคลาดเคลือ่ น ภายในช ว ง +10/-0% ในกรณี นี้ อยางนอยคากระแสในชวงสามครึ่ง คลื่นแรกตองเทากับคาทดสอบที่ระบุ และคากระแสที่จุดสิ้นสุดการทดสอบ ตองไมนอ ยกวา 50% ของคาทดสอบ ที่ระบุดวย

พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

33


4.3.2 กระแสคายอด การป ด วงจรทั น ที ทั น ใดจะทํ า ให เ กิ ด กระแสค า ยอดที่ ค าดหวั ง ซึ่ ง มี ความคลาดเคลื่อนอยูภายในชวง +5/-0% ไหลในเฟสดานนอกเปน 2.5 เทา สําหรับความถี่ 50 เฮิรตซ หรือ 2.6 เทา สําหรับความถี่ 60 เฮิรตซ ซึ่งคารากกําลังสองเฉลี่ยขององคประกอบไฟฟากระแสสลับไดกําหนดไว ในหัวขอ 4.3.1 และจะเกิดวงรอบใหญในเฟสดานนอกอืน่ ๆ ดวย ถาแรงดันนอยกวา แรงดันพิกัด กระแสลัดวงจรคายอดของสวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรที่มี เครื่องหอหุมเปนโลหะที่ทดสอบตองไมลดลงไปตํ่ากวา 90% ของพิกัดคายอด หมายเหตุ สําหรับวงจรสายปอนที่มีคาคงตัวเวลาของไฟฟากระแสตรงสูงกวานี้ จะใช คา 2.7 เทาของคารากกําลังสองเฉลี่ยขององคประกอบไฟฟากระแสสลับเปนคาพิกัด สําหรับระบบความถี่ 50 และ 60 เฮิรตซ

ในกรณีสองเฟส การเริม่ เกิดอารกตองใชการปดวงจรทันทีทนั ใด เพือ่ ให เกิดองคประกอบไฟฟากระแสตรงที่สูงที่สุด

เ มื่ อ ท ด ส อ บ ส วิ ต ช  เ กี ย ร  และคอนโทรลเกี ย ร แ บบเฟสแยก วงจรแหลงจายตองเปนแบบหนึ่งเฟส โดยขั้ ว ด า นหนึ่ ง ต อ ลงดิ น กระแส ทดสอบตองเทากับคากระแสสามเฟส ตามที่กําหนดในหัวขอ 4.3.1 การต อ วงจรแหล ง จ า ยต อ ง ไมทําใหสภาพการทดสอบเปลี่ยนไป การจายไฟตองเปนดังนี้ - สํ า หรั บ ช อ งสายเคเบิ ล : จายไฟจากบัสบารผานเมนสวิตช - สํ า ห รั บ ช  อ ง บั ส บ า ร  : การตอแหลงจายตองไมทาํ ใหเกิดชอง เปดในชองที่ทดสอบ โดยอาจจายไฟ ผานแผนกั้น ถาแผนกั้นนั้นใชแยก ระหวางชองบัสบารกับสวนที่ทํางาน หรือผานเมนสวิตชที่อยูที่ปลายดาน หนึ่ ง ของสวิ ต ช เ กี ย ร แ ละคอนโทรล เกียร ถาชองบัสบารอยูตรงกลางของ สวิตชเกียรและคอนโทรลเกียร

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

4.4 ความถี่ ที่ความถี่พิกัด 50 หรือ 60 เฮิรตซ คาความถี่เมื่อเริ่มการทดสอบตอง อยูระหวาง 48 ถึง 62 เฮิรตซ สวนที่คาความถี่พิกัดอื่น ๆ นั้น ความถี่ตอง ไมเปลี่ยนแปลงเกินกวา 10% ของคาพิกัด ถามีอุปกรณปองกันซึ่งทํางานเร็วโดยขึ้นกับความถี่ การทดสอบตอง ทําที่ความถี่พิกัดของอุปกรณดังกลาว +10%

หมายเหตุ 2 ในกรณีที่ชองบัสบารเปน แบบไมสมมาตร ควรคํานึงถึงการเริ่มเกิด 4.5 ระยะเวลาทดสอบ ผูผลิตตองกําหนดระยะเวลาทดสอบ ซึ่งมาตรฐานนี้แนะนําระยะเวลา อาร ก ภายในที่ มี พ ลั ง งานอาร ก และ การเผาไหมรุนแรงที่สุด ทดสอบคือ 1, 0.5 และ 0.1 วินาที - สํ า หรั บ ช อ งเมนสวิ ต ช : หมายเหตุ โดยทั่ ว ไปจะไม ส ามารถคํ า นวณระยะเวลาอาร ก สํ า หรั บ ค า กระแสอื่ น ที่ตางจากคาที่ใชทดสอบได ความดันสูงสุดระหวางการทดสอบจะไมลดลงเนื่องจาก จายไฟจากบัสบารโดยที่สวิตชอยูใน ระยะเวลาอารกที่สั้นลงและไมมีกฎเกณฑที่แนนอนวาระยะเวลาอารกที่สามารถทนได ตําแหนงปด - สํ า หรั บ ช อ งที่ มี เ มนสวิ ต ช จะนานขึ้นถากระแสทดสอบตํ่าลง

5. ขั้นตอนการทดสอบ (Test procedure)

5.1 วงจรแหลงจาย วงจรแหลงจายตองเปนแบบสามเฟส (ถาทําได) ยกเวนเมื่อทดสอบ สวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรแบบเฟสแยก (Segregated phases) ถาไมมี ผลกระทบรวมระหวางชองเฟสแยกนั้น ๆ จุดนิวทรัลของวงจรแหลงจายอาจ แยกตางหากหรือตอลงดินผานอิมพีแดนซ โดยที่กระแสลงดินสูงสุดไมเกิน 100 แอมแปร ซึง่ ในลักษณะเชนนีก้ ารเตรียมการทดสอบจะครอบคลุมสําหรับ จุดนิวทรัลทุกรูปแบบ หมายเหตุ 1 อารกภายในที่จุดนิวทรัลซึ่งตอลงดินโดยตรงมีความรุนแรงไมมากนัก

34

หลาย ๆ ตัวอยูภายใน : จายไฟ ผานบุชชิ่ง โดยที่สวิตชทุกตัวอยูใน ตําแหนงปด ยกเวนสวิตชตอลงดิน (ถามี) ตองอยูในตําแหนงเปด 5.2 การเริ่มเกิดอารก การเริ่ ม เกิ ด อาร ก ทํ า โดยใช ลวดโลหะเสนผานศูนยกลางประมาณ 0.5 มิลลิเมตร พันระหวางสายเฟส ทุกเฟส หรือในกรณีที่เปนแบบเฟส แยก จะพันระหวางสายเฟสกับสายดิน


จุดเริ่มเกิดอารกจะตองอยูที่ จุดทีเ่ ขาถึงไดทไี่ กลทีส่ ดุ จากแหลงจาย ภายในชองที่ทดสอบ สํ า หรั บ ส ว นตั ว นํ า มี ไ ฟที่ มี ฉนวนเป น ของแข็ ง อาร ก ต อ งเริ่ ม เกิดขึ้นระหวางสายเฟสสองเฟสที่อยู ติดกันดวยกระแส 87% ของกระแส พิกัด หรือถาเปนแบบเฟสแยก ตอง เริ่มเกิดที่ระหวางสายเฟสกับสายดิน ที่ตําแหนงตอไปนี้ - ชองวางหรือพื้นผิวที่ตอกัน ระหว า งฉนวนกั บ ส ว นจั บ ยึ ด ฉนวน หรือ - เจาะรู ที่ ข  อต อ ฉนวนที่ หนางานในขณะทีไ่ มไดใชงาน (ฉนวน ของแข็งตองไมถกู เจาะเปนรู และถา ทําไดวงจรแหลงจายตองเปนสามเฟส เพื่อใหเกิดฟอลตแบบสามเฟส)

ฟอลตสามเฟส จะลดลงเหลือประมาณ 87% ของพิกัดกระแสอารกภายใน ที่สามารถทนได

ตัวอยางการพันลวดโลหะ ในการทดสอบ อารกภายในระหวางเฟส ที่ขั้วสายของ RMU

การพันลวดโลหะในการทดสอบอารกแบบสามเฟส ที่ขั้วสายในตูมิเตอรแรงดันปานกลาง

ร า ส า ้ ฟ ไฟ ในระบบที่ตอลงดิน (สายนิวทรัลไมตอลอย) หรือระบบที่มีการปองกัน ฟอลตลงดิน ซึ่งโดยทั่วไปคากระแสลัดวงจรหนึ่งเฟสลงดินจะนอยกวากระแส ลัดวงจรสองเฟสจะถูกกําจัดอยางรวดเร็ว สําหรับสวิตชเกียรและคอนโทรล เกียรที่ใชงานในสถานที่จํากัดเฉพาะนั้นจะยอมใหทดสอบดวยกระแสลัดวงจร ช อ งสายเคเบิ ล ที่ มี ขั้ ว ต อ เป น แบบ หนึง่ เฟสลงดินแทนกระแสลัดวงจรสองเฟสได ซึง่ ใหเริม่ เกิดอารกแบบหนึง่ เฟส เสียบหรือเปนฉนวนของแข็งที่ทําขึ้น ลงดินในขณะทีจ่ า ยไฟใหกบั เฟสอืน่ เพือ่ ปลอยใหกลายเปนอารกสามเฟส โดย หนางาน จายกระแสทดสอบแบบหนึง่ เฟสตามพิกดั กระแสอารกภายในทีส่ ามารถทนได สํ า หรั บ ช อ งสายเคเบิ ล ที่ มี ขั้วตอเปนแบบเสียบ ที่มีหรือไมมีชั้น 6. เกณฑการยอมรับ (Acceptance criteria) กําบัง หรือเปนฉนวนของแข็งที่ทําขึ้น หนางาน ตองเสียบสายเฟสทัง้ สองเฟส สวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรที่จะผานการทดสอบ (ตามลักษณะ ที่จะทดสอบโดยไมมีฉนวน สวนเฟส การเขาถึงอุปกรณ) ตองเปนไปตามเกณฑตอไปนี้ ที่สามตองเขากับขั้วตอแบบเสียบให สามารถใชงานไดตามปกติ เกณฑ 1 หมายเหตุ จากประสบการณพบวา ฟอลต ประตูปด แนนและฝาครอบตองไมเปดออก แตยอมใหมกี ารเปลีย่ นรูปได ที่เกิดขึ้นโดยทั่วไปจะไมพัฒนาเปนฟอลต โดยตองไมมีสวนใดสวนหนึ่งในทุก ๆ ดานโปงออกมาจนถึงอินดิเคเตอรหรือ ้ ระดับการปองกัน (IP Protection) สามเฟส ดังนั้นจึงไมไดใหความสําคัญกับ ผนังทดสอบ ซึ่งภายหลังการทดสอบนัน ของสวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรไมจําเปนตองเหมือนเดิมก็ได วิธีการตอสายเฟสที่สามมากนัก สําหรับการเกิดฟอลตหนึง่ เฟส ขอกําหนดเพิ่มเติมที่ยอมรับ สําหรับการติดตั้งใกลผนังมากกวาที่ ในทุกกรณี กระแสทดสอบตองเปน กําหนด (ขอ 3.2 ค.) มีอีกสองขอคือ - ระยะที่เกิดการเปลี่ยนรูปอยางถาวรตองนอยกวาระยะหางจากผนัง กระแสฟอลต ร ะหว า งเฟส-เฟส - ทอดูดอากาศตองไมจอโดยตรงที่ผนัง ที่จายมาจากวงจรแหลงจายแบบสาม เฟสซึ่งเปนไปตามหัวขอ 4.3 นั่นคือ คากระแสที่แทจริงที่ไมไดพัฒนาเปน พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

35


สวิตชเกียรที่มีเครื่องหอหุมเปนโลหะแบบมีทอดูดอากาศ (Exhaust duct)

กลองความเร็วสูงจับภาพสะเก็ดไฟ ที่ทําใหเกิดการติดไฟลุกไหมของ อินดิเคเตอร

เกณฑ 2 เกณฑ 5 - ภายในเวลาทีท่ ดสอบ เครือ่ งหอหุม ตองไมแยกออกเปนชิน้ เล็กชิน้ นอย เครื่ อ งห อ หุ  ม ต อ งยั ง คงต อ - ยอมใหมีชิ้นสวนเล็ก ๆ ที่มีมวลแตละชิ้นไมเกิน 60 กรัมกระเด็น ลงดิ น โดยทั่ ว ไปให ต รวจสอบด ว ย ออกมาได สายตา ในกรณีที่ไมแนใจใหทดสอบ ความตอเนื่องของการตอลงดิน เกณฑ 3 อารกที่เกิดขึ้นตองไมทําใหเกิดรอยโหวในชวงความสูงถึง 2 เมตรของ ดานที่สามารถเขาถึงได

ร า ส า ้ ฟ ไฟ จุดตอลงดินที่ประตูเครื่องหอหุม หลังผานการทดสอบอารกภายใน แบบสามเฟสขนาดกระแส 24 kA

รอยโหวที่ฝาครอบ RMU ซึ่งทําจากเหล็กอะลูซิงค หลังการทดสอบอารกภายในแบบหนึ่งเฟสขนาดกระแส 13.8 kA

เกณฑ 4 อินดิเคเตอรตองไมติดไฟลุกไหมเนื่องจากผลของกาซรอน ถาอินดิเคเตอรเกิดการลุกไหมระหวางการทดสอบ ซึ่งสามารถพิสูจน ไดวาเกิดขึ้นเนื่องจากสะเก็ดไฟมากกวาเกิดจากกาซรอน โดยใหหองทดสอบ พิจารณาพยานหลักฐานจากภาพถายดวยกลองความเร็วสูง กลองวิดีโอ หรือวิธีการอื่นที่เหมาะสม ก็อาจยอมใหผานตามเกณฑในขอนี้ได

อินดิเคเตอรติดตั้งในแนวดิ่ง

36

อินดิเคเตอรติดตั้งในแนวนอน

7. รายงานผลการทดสอบ (Test report)

ในรายงานผลการทดสอบตอง ระบุขอมูลดังตอไปนี้ - พิ กั ด แ ล ะ บ ร ร ย า ย ลั ก ษ ณ ะ การทดสอบด ว ยแบบร า งซึ่ ง แสดง ขนาดของตัวอยางทดสอบ รายละเอียด ที่เกี่ยวของกับความแข็งแรงทางกล การจั ด วางตํ า แหน ง ของช อ งเป ด ระบายความดันและวิธีการในการยึด สวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรใหติด กับพื้น และ/หรือผนัง สําหรับสวิตช เกียรและคอนโทรลเกียรที่ติดตั้งบน เสาตองระบุคุณลักษณะของเสาและ วิธีการยึดบนเสาดวย


- การตอวงจรทดสอบ - ตํ า แหน ง และวิ ธี ก ารเริ่ ม เกิ ด อารกภายใน - แ บ บ ร  า ง แ ส ด ง ก า ร เ ต รี ย ม การทดสอบ (หองจําลอง และตัวอยาง ทดสอบ รวมถึ ง รางราวที่ ติ ด ตั้ ง อินดิเคเตอร) ตามลักษณะการเขาถึง อุปกรณ (แบบ ก, ข หรือ ค) ดานหนา ดานขาง ดานหลัง และสภาพการติดตัง้ - แรงดันไฟฟาและความถี่ที่ใช - สํ า หรั บ กระแสที่ ค าดหวั ง หรื อ กระแสทดสอบ ตองระบุรายละเอียด ตาง ๆ ดังนี้ ก) คารากกําลังสองเฉลี่ยของ องคประกอบไฟฟากระแสสลับในชวง สามครึ่งคลื่นแรก ข) คายอดสูงสุด ค) คาเฉลี่ยขององคประกอบ ไฟฟากระแสสลับในชวงเวลาทีแ่ ทจริง ของการทดสอบ ง) ระยะเวลาทดสอบ - ออสซิ โ ลแกรมที่ แ สดงค า กระแส และแรงดัน - การประเมินผลการทดสอบ รวมถึง บันทึกขอสังเกตตาง ๆ ตามขอ 6 - รูปถายของตัวอยางทดสอบ ทัง้ กอน และหลังการทดสอบ - ขอสังเกตอื่น ๆ ที่เกี่ยวของ

ระดับชัน้ การทนอารกภายในตองระบุรวมไวในแผนปาย (Nameplate) ดวย ตัวอยางที่ 8.1 สวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรที่มีเครื่องหอหุมเปนโลหะ ซึ่งจะติดตั้งใชงานในบริเวณสาธารณะ รับการทดสอบดวยกระแสฟอลต 12.5 kA (rms) นาน 0.5 วินาที โดยวางอินดิเคเตอรไวทั้งดานหนา ดานขาง และดานหลัง การระบุระดับชั้นการทนอารกภายในเปนดังนี้ ระดับชั้นการทนอารกภายใน BFLR อารกภายใน 12.5 kA 0.5 s ตัวอยางที่ 8.2 สวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรที่มีเครื่องหอหุมเปนโลหะ รับการทดสอบดวยกระแสฟอลต 16kA (rms) นาน 1 วินาที ซึ่งจะมีสภาพ การติดตั้งใชงานดังนี้ ดานหนา : สามารถเขาถึงไดในที่สาธารณะ ดานหลัง : จํากัดเฉพาะเจาหนาที่ ดานขาง : ไมสามารถเขาถึงได การระบุระดับชั้นการทนอารกภายในเปนดังนี้ ระดับชั้นการทนอารกภายใน BF-AR อารกภายใน 16 kA 1 s

ร า ส า ้ ฟ ไฟ จากรายละเอียดการทดสอบอารกภายในทีก่ าํ หนดตามมาตรฐาน IEC 62271-200 Annex A ที่ใหไวขางตน ทําใหผูผลิตสวิตชเกียรและคอนโทรล เกียรที่มีเครื่องหอหุมเปนโลหะ ตองศึกษาและออกแบบผลิตภัณฑใหผาน เกณฑการทดสอบดังกลาวเพือ่ ความปลอดภัยของผูใ ชงาน อยางไรก็ดี เมือ่ ตอง ปฏิบตั งิ านในขณะทีบ่ ริภณ ั ฑมกี ารจายไฟอยู ก็ควรตองใชความระมัดระวังและ สวมอุปกรณปองกันที่เหมาะสมดวยทุกครั้ง ทานสามารถอานบทความทีเ่ กีย่ วของเพิม่ เติมไดในนิตยสารไฟฟาสาร • ฉบั บ กรกฎาคม-สิ ง หาคม 2552 เรื่ อ ง อาร ก ทางไฟฟ า โดย น.ส.นพดา ธีรอัจฉริยกุล และเรือ่ ง การปองกันอันตรายจากการเกิดอารกแฟลช ตอนที่ 1 : ความรูทั่วไปเกี่ยวกับอารกแฟลช โดย ดร.ประดิษฐ เฟองฟู • ฉบับกันยายน-ตุลาคม 2552 เรื่อง การปองกันอันตรายจากการเกิด 8. ก า ร ร ะ บุ ร ะ ดั บ ชั้ น ก า ร ท น อ า ร  ก ภ า ย ใ น อารกแฟลช ตอนที่ 2 : การแกปญหาอันตรายจากอารกแฟลช โดย (Designation of IAC ดร.ประดิษฐ เฟองฟู • ฉบับกันยายน-ตุลาคม 2554 เรือ่ ง อันตรายจากอารกแฟล็ชและอารก classification) สวิ ต ช เ กี ย ร แ ละคอนโทรล ระเบิด โดย ผศ.ถาวร อมตกิตติ์ เกียรที่มีเครื่องหอหุมเปนโลหะที่ผาน เอกสารอางอิง การทดสอบเพื่อระบุระดับชั้นการทน • IEC 62271-200. 2003. IEC Standard for High-voltage switchgear and อารกภายในจะระบุระดับชั้นเปนดังนี้ - ทั่วไป : ตัวยอของระดับชั้นการทน controlgear - Part 200: A.C. metal-enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and up to and including 52 kV. English Version Edition 1.0, อารกภายใน (IAC : Internal Arc 85 pages. Classifications) • ACAE Test Report, 20 October 2004, No.GPS-A2/033614 Bergamo, Italy. - ลักษณะการเขาถึงอุปกรณ : แบบ ก • CESI Test Report, 12 December 2002, No.04.156. Milan , Italy. ข หรือ ค ตามขอ 2 • IPH Test Report, 3 August 1994, No.296.958.4.119. Berlin, Germany. • IPH Test Report, 8 March 2001, No.1374.0131.1.087. Berlin, Germany. - คาที่ใชทดสอบ : กระแสทดสอบ (กิโลแอมแปร; kA) และระยะเวลา ทดสอบ (วินาที; s) พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

37


Power Engineering & Power Electronics ไฟฟากําลังและอิเล็กทรอนิกสกําลัง ดร.นาตยา คลายเรือง น.ส.เทพกัญญา ขัติแสง

กรณีศึกษา การประเมินสมรรถนะระบบปองกันฟาผา สําหรับสายจําหนาย ฉบับที่แลวผูเขียนไดกลาวถึง วิ ธี ก ารประเมิ น สมรรถนะระบบ ปองกันฟาผาสําหรับสายจําหนายไว แต ยั ง ไม ไ ด แ สดงตั ว อย า ง เพื่ อ ให ผู  อ  า นเกิ ด ความเข า ใจมากขึ้ น และ สามารถนําไปประยุกตใชได ดังนั้น ในฉบับนีจ้ ะกลาวถึงตัวอยางการประเมิน สมรรถนะระบบปองกันฟาผาสําหรับ ระบบ 115 และ 22 kV ซึ่งมีขั้นตอน โดยสรุปดังแสดงในรูปที่ 1 และขอมูล คุ ณ ลั ก ษ ณ ะ ข อ ง ร ะ บ บ สํ า ห รั บ กรณี ศึ ก ษาแสดงไว ใ นตารางที่ 1 และรูปที่ 2 การประเมินสมรรถนะระบบ ปองกันฟาผาจะแบงเปน 2 สวนหลัก คือ สวนที่ 1 การคํานวณหากระแส ฟาผาวิกฤตทีท่ าํ ใหเกิดวาบไฟในกรณี ตาง ๆ ซึ่งสามารถคํานวณไดจาก ข อ มู ล ระบบจํ า หน า ยทั้ ง หมด อาทิ รูปแบบการจัดวางสาย ชนิดและขนาด สาย ลูกถวย เสาไฟฟา การตอลงดิน เปนตน สวนที่ 2 การคํานวณคาดัชนี เพื่อประเมินสมรรถนะระบบปองกัน ฟาผา ซึง่ ใชคา กระแสฟาผาวิกฤตจาก สวนที่ 1 รวมกับจํานวนครัง้ ทีฟ่ า ผาลง สายซึง่ คํานวณจากขอมูลสถิตกิ ารเกิด ฟาผา สําหรับคํานวณความนาจะเปน ที่ ฉ นวนจะเกิ ด วาบไฟ และนํ า ไปสู  การคํ า นวณอั ต ราการเกิ ด วาบไฟ เนื่องจากฟาผาตอไป

คํานวณกระแสฟาผาวิกฤต กรณีฟาผาลงสายดินปองกัน : • กระแสฟ า ผ า วิ ก ฤตที่ ทํ า ให เ กิ ด แรงดั น เกิ น คร อ มฉนวนมี ค า มากกว า ค า CFO ของฉนวนลูกถวย (IC) ซึ่งมีผลใหเกิดวาบไฟยอนกลับบนผิวฉนวน คํานวณดวย โปรแกรมสําเร็จรูปหรือทฤษฎีคลื่นจร กรณีฟาผาลงสายเฟสโดยตรง : • กระแสฟาผาวิกฤตที่สายดินปองกันสามารถปองกันสายเฟสไดพอดี (IS) คํานวณ ดวยวิธีทรงกลมกลิ้ง • กระแสฟ า ผ า วิ ก ฤตที่ ทํ า ให เ กิ ด แรงดั น เกิ น คร อ มฉนวนมี ค า มากกว า ค า CFO ของฉนวนลูกถวย (IP) ซึ่งมีผลใหเกิดวาบไฟบนผิวฉนวน คํานวณดวยโปรแกรม สําเร็จรูปหรือทฤษฎีคลื่นจร

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

38

คํานวณความหนาแนนของฟาผาลงดิน

(1)

คํานวณจํานวนครั้งที่ฟาผาลงสาย ที่โลง :

(2.1)

มีสิ่งปลูกสราง :

(2.2)

คํานวณความนาจะเปนของการเกิดฟาผาที่กระแสฟาผาวิกฤต ไดแก P(i0 > IC), P(i0 < IS), P(i0 > IP) โดยคํานวณจาก

(3)

คํานวณอัตราการเกิดวาบไฟ กรณีฟาผาลงสายดินปองกัน : อัตราการเกิดวาบไฟยอนกลับ

(4)

กรณีฟาผาลงสายเฟสโดยตรง : อัตราการเกิดวาบไฟเนื่องจากมุมปองกันลมเหลว (5) คํานวณอัตราการเกิดวาบไฟรวมเนื่องจากฟาผา

รูปที่ 1 ขั้นตอนการประเมินสมรรถนะระบบปองกันฟาผา

(6)


กรณีศึกษาระบบ 115 kV

ตารางที่ 1 คุณลักษณะตาง ๆ ของกรณีศึกษา คุณลักษณะ

กรณีศึกษา ระบบ 115 kV

ระบบ 22 kV

อะลูมิเนียมตีเกลียวเปลือย

หุมฉนวนบางสวน

พื้นที่หนาตัดสายไฟ (ตารางมิลลิเมตร)

400

185

ชนิดสายดินปองกัน

ลวดเหล็กตีเกลียว

ลวดเหล็กตีเกลียว

35

35

ลูกถวยแขวน

ลูกถวยกานตรง

695*

175

4.2

2.25

คอนกรีต

คอนกรีต

ความสูงเสาไฟ (เมตร)

22

12

เสิรจอิมพีแดนซเสาไฟ (โอหม)

161

[5]

305

เสิรจอิมพีแดนซตัวนํา ขางเสาไฟ (โอหม)

381

[5]

-

ชนิดสายไฟ

พื้นที่หนาตัดสายดินปองกัน (ตารางมิลลิเมตร) ชนิดลูกถวย CFO ลูกถวย (kV)

พิ จ ารณาระบบ 115 kV ซึง่ อยูใ นบริเวณทีโ่ ลง โดยคํานวณตาม ขั้นตอนในรูปที่ 1 ขั้นตอน 1 การคํานวณกระแสฟาผา วิกฤต การเกิ ด วาบไฟที่ ผิ ว ฉนวน ลูกถวยเนือ่ งจากฟาผาจะพิจารณาเปน 2 กรณี คือ กรณีฟาผาลงสายดิน ปองกัน และกรณีฟาผาลงสายเฟส โดยตรง 1.1 กรณี ฟ  า ผ า ลงสายดิ น ปองกัน ถากระแสฟาผาทีผ่ าลงสายดิน ปองกันทําใหแรงดันครอมฉนวนมีคา สูงกวาคา CFO ของฉนวนลูกถวย จะทําใหเกิดวาบไฟยอนกลับ คากระแส ฟ า ผ า วิ ก ฤตที่ ทํ า ให เ กิ ด วาบไฟ ยอนกลับ (IC) สามารถคํานวณได จากการจํ า ลองและวิ เ คราะห ร ะบบ ดวยโปรแกรมสําเร็จรูป โดยใชขอมูล ในตารางที่ 1 และรูปที่ 2 ในที่นี้ไดจําลองระบบจําหนาย ดวยโปรแกรม ATPDraw โดยการใช เครื่องมือในโปรแกรมทําหนาที่แทน อุปกรณในระบบ เชน ลูกถวย แทน ดวยสวิตชที่ควบคุมดวยคาแรงดัน, เสาและตัวนําขางเสา แทนดวยคาเสิรจ อิมพีแดนซ, กระแสฟาผา แทนดวย คลื่นกระแสที่มีลักษณะเปน Slope ramp เปนตน ซึ่งผูที่สนใจสามารถ ศึกษาเพิ่มเติมไดจากงานวิจัยอื่น ๆ ที่เกี่ยวของ ผลการคํานวณดวยโปรแกรม สําเร็จรูป ทําใหไดคากระแสฟาผา วิกฤต IC มีคา 80.34 kA

ร า ส า ้ ฟ ไฟ ความยาวคอน (เมตร) ชนิดเสาไฟ

ความตานทานดิน (โอหม)

5

[5]

5

* ใชลูกถวยที่มีคา CFO เทากับ 125 kV จํานวน 7 ลูก

(ก) ระบบ 115 kV (ข) ระบบ 22 kV รูปที่ 2 เสาและรูปแบบการจัดวางสายสําหรับกรณีศึกษา

พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

39


1.2 กรณีฟาผาลงสายเฟสโดยตรง เมื่อสายดินปองกันไมสามารถปองกันสายเฟสไดและทําใหเกิดฟาผา ลงสายเฟสเรียกวามุมปองกันลมเหลว ซึง่ มักเกิดขึน้ เมือ่ กระแสฟาผามีคา นอย กระแสฟาผาวิกฤตที่ทําใหเกิดมุมปองกันลมเหลว มี 2 คา ไดแก - กระแสฟาผาวิกฤตทีส่ ายดินปองกันสามารถปองกันสายเฟสไดพอดี (IS) และ - กระแสฟาผาวิกฤตที่ทําใหเกิดแรงดันเกินที่มีคามากกวาคา CFO ของฉนวน ลูกถวย (IP) ก. การคํานวณกระแสฟาผาวิกฤต IS จากรูปแบบการจัดวางสายในรูปที่ 2 (ก) สามารถคํานวณระยะฟาผา ดวยวิธีทรงกลมกลิ้งที่แสดงไวในรูปที่ 3 โดยกําหนดใหทรงกลมกลิ้งมีรัศมี S ซึ่งเปนทรงกลมที่มีผิวทรงกลมสัมผัสทั้งสายดินปองกันและสายเฟส จากรูปที่ 2 (ก) และรูปที่ 3 คํานวณระยะตาง ๆ ไดดังนี้ S – C = 22 เมตร S – D = 18.3 เมตร A – B = 2.1 เมตร D – C = 3.7 เมตร

ร า ส า ้ ฟ ไฟ และ

ทํ า ให คํ า นวณได ร ะยะฟ า ผ า 39.74 เมตร และสามารถคํานวณ คากระแสฟาผาวิกฤตตามความสัมพันธ S = AIB ซึ่งมีผูนําเสนอไวดังแสดง ในตารางที่ 2 โดยจากสูตรของ IEEE พบวา ในกรณีศึกษาระบบ 115 kV นี้ กระแสฟาผาวิกฤต IS มีคา 8.35 kA

รูปที่ 3 การคํานวณระยะฟาผา กรณีศึกษาระบบ 115 kV

ตารางที่ 2 คากระแสฟาผาวิกฤตที่สายดินปองกัน สามารถปองกันสายเฟสไดพอดี

40

ผูนําเสนอ

สมการ

Whitehead

กรณีศึกษา ระบบ 115 kV

ระบบ 22 kV

S = 6.7I0.8

9.26

14.50

Brown-Whitehead

S = 7.1I0.75

9.94

16.04

IEEE Std 1410-2004

S = 10I0.65

8.35

14.52

Wagner

S = 14.2I0.424

11.33

26.42


ข. การคํานวณกระแสฟาผาวิกฤต IP กรณีฟาผาลงสายดินปองกันจะเกิดวาบไฟยอนกลับ เมื่อกระแสฟาผา กระแสฟาผาวิกฤต IP สามารถ มีคามากกวากระแสฟาผาวิกฤต IC ดังนั้นจึงตองคํานวณความนาจะเปนที่จะ คํ า นวณได ด  ว ยโปรแกรมสํ า เร็ จ รู ป เกิดเหตุการณดังกลาว (P(iO > IC)) โดยคํานวณไดจาก ซึ่ ง ผู  เ ขี ย นใช โ ปรแกรม ATPDraw เชนเดียวกับการคํานวณกระแสฟาผา วิกฤตในกรณีฟาผาลงสายดินปองกัน และไดผลลัพธวากระแสฟาผาวิกฤต กรณีฟาผาลงสายเฟสจะเกิดมุมปองกันลมเหลวได เมื่อกระแสฟาผา IP มีคา 2.75 kA มีคานอยกวากระแสฟาผาวิกฤต IS หรือกระแสฟาผามีคามากกวากระแส ฟาผาวิกฤต IP ขั้นตอน 2 การคํานวณจํานวนครั้งที่ ความน า จะเป น ที่ ก ระแสฟ า ผ า มี ค  า น อ ยกว า กระแสฟ า ผ า วิ ก ฤต ฟาผาลงสาย IS (P(iO < IS)) คํานวณไดจาก ข อ มู ล จํ า นวนวั น ที่ เ กิ ด ฝนฟ า คะนองต อ ป (T d ) รวบรวมจาก กรมอุ ตุ นิ ย มวิ ท ยา ตั้ ง แต ป  พ.ศ. 2545-2549 จาก 88 สถานี ทั่วประเทศ พบวา ในประเทศไทย มีจํานวนวันที่เกิดฝนฟาคะนองตอป ในทํานองเดียวกันความนาจะเปนที่กระแสฟาผามีคามากกวากระแส เฉลี่ยเทากับ 56.6 วันตอป ฟาผาวิกฤต IP (P(iO > IP)) คํานวณไดจาก จากสมการ (1) สามารถ คํ า นวณความหนาแน น ของฟ า ผ า ลงดิน Ng ได N g = 6.21 ครั้ ง /ตาราง กิโลเมตร/ป เนื่ อ งจากระบบอยู  ใ นบริ เ วณ ขั้นตอน 4 การคํานวณอัตราการเกิดวาบไฟ อัตราการเกิดวาบไฟยอนกลับ (BFR) สามารถคํานวณไดจากสมการ ที่ โ ล ง จึ ง คํ า นวณจํ า นวนครั้ ง ที่ ฟ  า ผ า ลงสาย N ตามสมการ (2.1) ไดคา (4) นั่นคือ N =111.1 ครัง้ /100 กิโลเมตร/ป

ร า ส า ้ ฟ ไฟ ขัน้ ตอน 3 การคํานวณความนาจะเปน ของการเกิ ด ฟ า ผ า ที่ ก ระแสฟ า ผ า อัตราการเกิดวาบไฟเนื่องจากมุมปองกันลมเหลว (SFFR) สามารถ ขนาดตาง ๆ การคํานวณความนาจะเปนนี้ คํานวณไดจากสมการ (5) คือ ต อ งใช ค  า ยอดกระแสฟ า ผ า เฉลี่ ย ซึง่ คํานวณไดจากคายอดกระแสฟาผา ที่เกิดขึ้นในแตละครั้ง และแตละพื้นที่ ในทีน่ จี้ ะใชสมการความนาจะเปน ของการเกิดฟาผาทีก่ ระแสฟาผาขนาด ต า ง ๆ จากมาตรฐาน IEEE [1] ตามความสัมพันธในสมการ (3) พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

41


ขัน้ ตอน 5 การคํานวณอัตราการเกิด และคํานวณจํานวนครั้งที่ฟาผาลงสาย N วาบไฟรวม N = 77.2 ครั้ง/100 กิโลเมตร/ป อั ต ราการเกิ ด วาบไฟรวม เนื่องจากระบบไมไดอยูในบริเวณที่โลงจึงคํานวณจํานวนครั้งที่ฟาผา เนื่ อ งจากฟ า ผ า (TFR) สามารถ ลงสาย N S ตามสมการ (2.2) ซึ่งตองคํานึงถึงสิ่งปลูกสรางที่ขนานกับ คํานวณไดจากสมการ (6) นั่นคือ สายจําหนายดวย คา Shielding factor (Sf) ขึ้นอยูกับระยะระหวางสายจําหนายกับ สิ่งปลูกสรางที่ขนานกัน และความสูงของสิ่งปลูกสราง จาก [1] จะได Sfleft มีคาประมาณ 0.5 และ Sfright มีคาเทากับ 0 และจากสมการ (2.2) จะได กรณีศึกษาระบบ 22 kV NS = 38.6 ครั้ง/100 กิโลเมตร/ป พิจารณาระบบ 22 kV ซึง่ ดานซาย ของระบบมีแนวตนไมสูง 10 เมตร ขั้นตอน 3 การคํานวณความนาจะเปนของการเกิดฟาผาที่กระแสฟาผา หางออกไป 5 เมตร และดานขวา ขนาดตาง ๆ มีถนนขนานอยู ดังนี้ ความนาจะเปนที่กระแสฟาผามีคามากกวากระแสฟาผาวิกฤต IC

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

ขั้นตอน 1 การคํานวณกระแสฟาผา ความนาจะเปนที่กระแสฟาผามีคานอยกวากระแสฟาผาวิกฤต IS วิกฤต 1.1 กรณีฟาผาลงสายดินปองกัน จากการจําลองและวิเคราะห ความนาจะเปนที่กระแสฟาผามีคามากกวากระแสฟาผาวิกฤต IP ระบบดวยโปรแกรมสําเร็จรูป โดยใช ข อ มู ล ในตารางที่ 1 และรู ป ที่ 2 ทํ า ให ไ ด ค  า กระแสฟ า ผ า วิ ก ฤต I C มีคา 16.7 kA 1.2 กรณีฟาผาลงสายเฟสโดยตรง ขั้นตอน 4 การคํานวณอัตราการเกิดวาบไฟ ดวยวิธที รงกลมกลิง้ จะคํานวณ อัตราการเกิดวาบไฟยอนกลับ ไดระยะฟาผา 56.91 เมตร และจาก สู ต รของ IEEE สามารถคํ า นวณ คากระแสฟาผาวิกฤต IS ไดเทากับ อัตราการเกิดวาบไฟเนื่องจากมุมปองกันลมเหลว 14.52 kA ดังแสดงในตารางที่ 2 แ ล ะ เ มื่ อ คํ า น ว ณ โ ด ย ใ ช  โปรแกรม ATPDraw จะไดกระแส ฟาผาวิกฤต IP มีคา 730 A ขั้นตอน 2 การคํานวณจํานวนครั้งที่ ขั้นตอน 5 การคํานวณอัตราการเกิดวาบไฟรวม อัตราการเกิดวาบไฟรวมเนื่องจากฟาผา ฟาผาลงสาย จากกรณีศึกษาระบบ 115 kV ความหนาแนนของฟาผาลงสายดิน Ng มีคา ผลการคํานวณจากกรณีศึกษาทั้งสองไดสรุปไวในตารางที่ 3 N g = 6.21 ครั้ ง /ตาราง กิโลเมตร/ป

42


ตารางที่ 3 สรุปผลการคํานวณ กรณีศึกษาระบบ 115 และ 22 kV คาที่คํานวณ

กรณีศึกษา ระบบ 115 kV ระบบ 22 kV

จํานวนครั้งที่ฟาผาลงสาย (ครั้ง/100 กิโลเมตร/ป)

111.1

38.6

กระแสฟาผาวิกฤตที่ทําใหเกิดวาบไฟยอนกลับ IC (kA)

80.34

16.7

ความนาจะเปนที่กระแสฟาผามีคามากกวากระแสฟาผาวิกฤต IC P(iO > IC)

0.0775

0.8332

5.17

19.30

กระแสฟาผาวิกฤตที่สายดินปองกันสามารถปองกันสายเฟสไดพอดี IS (kA)

8.35 *

14.52 *

ความนาจะเปนที่กระแสฟาผามีคานอยกวากระแสฟาผาวิกฤต IS P(iO < IS)

0.0320

0.1222

2.75

0.73

0.9982

0.9999

อัตราการเกิดวาบไฟเนื่องจากมุมปองกันลมเหลว SFFR (ครั้ง/100 กิโลเมตร/ป)

3.55

4.72

อัตราการเกิดวาบไฟรวม เนื่องจากฟาผา (ครั้ง/100 กิโลเมตร/ป)

8.72

24.02

อัตราการเกิดวาบไฟยอนกลับ BFR (ครั้ง/100 กิโลเมตร/ป)

กระแสฟาผาวิกฤตที่ทําใหเกิดแรงดันเกินที่มีคามากกวาคา CFO ของฉนวนลูกถวย IP (kA) ความนาจะเปนที่กระแสฟาผามีคามากกวากระแสฟาผาวิกฤต IP P(iO > IP)

ร า ส า ้ ฟ ไฟ * คํานวณจากสูตรของ IEEE

บทสรุป

ความถู ก ต อ งแม น ยํ า ของ คาดัชนีที่คํานวณได ขึ้นอยูกับขอมูล สถิ ติ ก ารเกิ ด ฟ า ผ า รายละเอี ย ด ขอมูลสวนตาง ๆ ของระบบ รวมถึง สภาพแวดล อ มและที่ ตั้ ง ของสาย จําหนาย แมผลการคํานวณอาจไมตรง กับสถิติการเกิดไฟดับ หรือการเกิด วาบไฟเนื่ อ งจากฟ า ผา ที่เ กิด ขึ้ น จริง แต ส ามารถนํ า ค า ดั ช นี ที่ คํ า นวณได ของแตละพื้นที่มาเปรียบเทียบหรือ ดูแนวโนม เพื่อใชเปนขอมูลสวนหนึ่ง ในการวางแผนออกแบบปรั บ ปรุ ง ระบบปองกันฟาผาได วิ ธี ก ารนี้ ส ามารถใช คํ า นวณ อั ต ราการเกิ ด วาบไฟของแต ล ะ ทางเลื อ กในการปรั บ ปรุ ง ระบบ ป อ งกั น ฟ า ผ า สํ า หรั บ สายจํ า หน า ย เพื่อเปรียบเทียบสมรรถนะของแตละ ทางเลื อ ก สํ า หรั บ เป น แนวทางใน การเลือกวิธกี ารปรับปรุงระบบปองกัน ฟาผาตอไปได

เอกสารอางอิง [1] IEEE Std 1410-2004, IEEE Guide for Improving the Lightning Performance of Electric Power Overhead Distribution Lines, 2004. [2] J.A. Martinez and F. Castro-Aranda, “Lightning Flashover Rate of an Overhead Transmission Line Protected by Surge Arresters”, IEEE Power Engineering Society General Meeting, June 2007. [3] N. Klairuang, S. Somkane and A. Sokesuwan, “Lightning Performance Assessment to Improve Lightning Protection System of 115 kV Overhead Lines”, Kasetsart Journal, Vol.45, No.1, pp.165-171, Jan-Feb 2001. [4] R. Hileman, “Insulation Coordination for PowerSystem”, Marcel Dekker Inc., New York, USA, pp. 497-556, 1999. [5] Hintamai S., Hokierti J., “Surge impedance of concrete pole due to effect of the electrical properties of concrete”, IEEE Region 10 Conference (TENCON), Nov. 21-24, 2004, Vol.3, pp.397-400. ประวัติผูเขียน ดร.นาตยา คลายเรือง • วศ.ด. (วิศวกรรมไฟฟา) มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร • อาจารยประจํา สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟา คณะวิศวกรรมศาสตรศรีราชา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วิทยาเขตศรีราชา • อดีต อนุกรรมการมาตรฐานการปองกันฟาผา : ระบบไฟฟาและอิเล็กทรอนิกส ในสิ่งปลูกสราง วสท. • อดีต อนุกรรมการ มาตรฐานการปองกันฟาผา วสท. น.ส.เทพกัญญา ขัติแสง • นักวิจัย โครงการวิจัยและพัฒนาความชํานาญดานไฟฟากําลัง ภาควิชา วิศวกรรมไฟฟา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร • อดีต อนุกรรมการ มาตรฐานการปองกันฟาผา วสท. • อนุกรรมการ มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟาสําหรับประเทศไทย วสท. พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

43


Power Engineering & Power Electronics ไฟฟากําลังและอิเล็กทรอนิกสกําลัง นายกิตติกร มณีสวาง กองวิจัย การไฟฟาสวนภูมิภาค

กรณีศึกษาเชิงเปรียบเทียบการใชงาน ลูกถวยฉนวนไฟฟาแบบแทง ชนิด Line post type และ Pin post type บทนํา ลู ก ถ ว ยฉนวนไฟฟ า แบบแท ง ที่ ใ ช ง านในระบบจํ า หน า ยไฟฟ า ของ ประเทศไทย ประกอบไปดวยชนิด Line post type และ Pin post type ซึง่ หากพิจารณาการนําลูกถวยฉนวนไฟฟาทัง้ สองชนิดไปใชงานในพืน้ ทีม่ ลภาวะ ตามขอแนะนําในมาตรฐาน IEC/TS 60815-2008 ซึ่งกําหนดใหใช Leakage distance (mm/kV) เปนเกณฑอางอิงเพื่อกําหนดระดับความรุนแรงของ มลภาวะใหสัมพันธกับ Leakage distance ของลูกถวยฉนวนไฟฟาแลว มีความเปนไปไดทลี่ กู ถวยฉนวนไฟฟาชนิด Line post type จะมีประสิทธิภาพ การใชงานในพื้นที่มลภาวะไดดีกวา เนื่องจากมีมิติขนาดในสวนของ Leakage distance ที่มากกวาลูกถวยฉนวนไฟฟาชนิด Pin post type แตจากขอมูล การใชงานในระบบจําหนายตามสภาพแวดลอมจริงกลับพบวา ลูกถวยฉนวน ไฟฟาชนิด Line post type มีสถิติการชํารุดในลักษณะวาบไฟตามผิวที่ มากกวา บทความนีจ้ ะไดกลาวถึงการเปรียบเทียบรายละเอียดทางเทคนิคทีเ่ ปน ตัวแปรสําคัญตอประสิทธิภาพการใชงานของลูกถวยฉนวนไฟฟาทัง้ สองชนิดนี้

ร า ส า ้ ฟ ไฟ Line post type

การชํารุดของลูกถวยฉนวนไฟฟา

จากการสํารวจและเก็บขอมูลลักษณะการชํารุดของลูกถวยฉนวนไฟฟา ชนิด Line post type และ Pin post type จํานวน 4 พื้นที่ ซึ่งประกอบดวย พืน้ ทีจ่ งั หวัดสงขลาบริเวณใกลโรงงานแปรรูปอาหารสัตว พืน้ ทีอ่ าํ เภอหาดใหญ บริเวณเขตชุมชนหนาแนนและมีการจราจรคับคั่งตลอดทั้งวัน พื้นที่จังหวัด สมุทรสาครบริเวณที่มีโรงงานอุตสาหกรรมแบบกระจายตัว และพื้นที่อําเภอ ปราณบุรีบริเวณใกลชายฝงทะเล เพื่อศึกษาลักษณะพฤติกรรมและรูปแบบ การชํารุด พบวาลูกถวยฉนวนไฟฟาที่ชํารุดเปนชนิด Line post type โดยเปน การชํารุดในลักษณะที่ใกลเคียงกัน กลาวคือ บริเวณผิวที่ปลายปกดานบน ของลูกถวยฉนวนไฟฟาในแตละชั้นมีคราบสกปรกสีขาวขุนในลักษณะของ การเกิด Dry band ดังแสดงในรูปที่ 2 ซึง่ เปนผลมาจากมีสงิ่ สกปรกสะสมอยูท ผี่ วิ ของลูกถวยฉนวนไฟฟา เมือ่ มีความชืน้ หรือฝนตกปรอย ๆ จะทําใหมกี ระแสรัว่ (Leakage current) ไหลที่ผิวสูงมากขึ้น แตเนื่องจากสิ่งสกปรกที่สะสมมี ลักษณะที่ไมสมํ่าเสมอตลอดทั้งผิวของลูกถวยฉนวนไฟฟา จึงทําใหกระแสรั่ว ที่ไหลในแตละเสนทางมีปริมาณไมเทากัน

44

Pin post type รูปที่ 1 ตัวอยางลูกถวยฉนวนไฟฟา แบบแทง

รูปที่ 2 แสดงลักษณะการเกิด Dry band บริเวณผิวที่ปลายปก ดานบนของลูกถวยฉนวนไฟฟา ชนิด Line post type


หากพื้นที่ผิวบริเวณใดมีกระแสรั่วไหลผานจนสามารถสรางความรอน และทําใหพื้นที่ผิวบริเวณนั้นแหงกอนก็จะเกิดเปน Dry band ในขณะที่ พื้นที่ผิวของลูกถวยฉนวนไฟฟาสวนอื่นยังคงนํากระแสรั่วไดอยู เปนผลทําให แรงดันไฟฟาสวนใหญตกครอมบริเวณ Dry band และเกิดความเครียดทาง สนามไฟฟาที่สูง จนนําไปสูการอารคขามระหวาง Dry band และทําใหเกิด การวาบไฟตามผิวของลูกถวยฉนวนไฟฟาดังแสดงในรูปที่ 3

ในกรณีที่ลูกถวยฉนวนไฟฟา ชนิด Line post type มีสิ่งสกปรก สะสมอยูมาก การอารคขามระหวาง ปลายปกจะเกิดขึ้นไดงายในขณะที่ ฝนเริ่ ม ตก เนื่ อ งจากหยดนํ้ า จะมี สิง่ สกปรกเจือปนอยูม าก ประกอบกับ รูปรางของลูกถวยฉนวนไฟฟาชนิดนี้ มี ร ะยะห า งระหว า งป ก ที่ ใ กล กั น เมือ่ หยดนํา้ ไหลไปอยูบ ริเวณปลายปก จะยิ่งมีผลทําใหระยะหางระหวางปก ลดลงจนเกิดการอารคไดงาย ในกรณี ที่ ก ารอาร ค หรื อ การวาบไฟตามผิ ว มี ค วามรุ น แรงมากจะทํ า ให ป  ก เกิ ด การแตกบิ่ น ชํ า รุ ด เสี ย หายดั ง แสดง ในรูปที่ 5 ซึ่งการวาบไฟตามผิวใน ลักษณะดังกลาวนีจ้ ะเกิดขึน้ และอยูใ น เสนทางเดียวกับ Dry arcing distance โดยในขณะที่ เ กิ ด การอาร ค นั้ น ก็ จ ะ มี ก ระแสลั ด วงจรไหลผ า นฐานและ ก า นโลหะของลู ก ถ ว ยฉนวนไฟฟ า ลงกราวด เป น ผลให ฐ านและก า น โลหะเกิดการสึกกรอนอยางรุนแรง ในลัก ษณะที่เ นื้อ โลหะแหวง หายไป ดังแสดงในรูปที่ 6 จากการเก็ บ ข อ มู ล เชิ ง สถิ ติ ผลการใชงานทั้ง 4 พื้นที่แสดงใหเห็น ขอเท็จจริงที่ตรงกัน กลาวคือ ไมพบ การชํ า รุ ด ของลู ก ถ ว ยฉนวนไฟฟ า ชนิด Pin post type ในลักษณะ ของการอารคขาม Dry band หรือ อารคขามระหวางปก ดังนั้นเพื่อให เห็นภาพที่ชัดเจนขึ้นจึงตองพิจารณา รายละเอียดทางเทคนิค เพื่อประเมิน ปจจัยที่มีผลตอประสิทธิภาพการใช งานของลู ก ถ ว ยฉนวนไฟฟ า ทั้ ง สอง ชนิดนี้

ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 3 ลักษณะการวาบไฟตามผิวเนื่องจาก Dry band

นอกจากนัน้ ผลของกระแสรัว่ ทีไ่ หลผานจะทําใหสว นทีเ่ ปนฐานและกาน โลหะของลูกถวยฉนวนไฟฟาสูญเสียอิเล็กตรอนจนชั้นเคลือบสังกะสีหายไป จึงทําใหฐานและกานโลหะเกิดการสึกกรอนและเปนสนิม สิ่งที่เกิดขึ้นนี้ เปนผลมาจากปฏิกิริยา Oxidation (สูญเสียอิเล็กตรอน) และ Reduction (รับอิเล็กตรอน) โดยมีองคประกอบของกระแส DC ที่อยูในกระแสรั่วและ สิง่ สกปรกบนผิวลูกถวยฉนวนไฟฟาในสภาวะเปยกชืน้ ทําหนาทีเ่ ปนสารละลาย Electrolyte และเปนตัวชวยกระตุนปฏิกิริยาดังกลาวดังแสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 วงจรสมมูลการสึกกรอนที่ฐานและกานโลหะ ของลูกถวยฉนวนไฟฟาที่มีผิวสกปรกและอยูในสภาวะเปยกชื้น

พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

45


ตารางที่ 1 รายละเอียดทางเทคนิคของลูกถวยฉนวนไฟฟา Line post type Pin post type 57-2 57-3 56/57-2 56/57-3

รายละเอียด Leakage distance (mm)

559

737

534

699

Dry arcing distance (mm)

241

311

267

356

Low frequency dry flashover (kV)

110

125

110

120

Low frequency wet flashover (kV)

85

100

80

85

Critical impulse flashover, Positive (kV)

180

210

180

210

Critical impulse flashover, Negative (kV) 205

260

205

230

รายละเอียดทางเทคนิคในตารางที่ 1 ชีใ้ หเห็นวา ลูกถวยฉนวนไฟฟาชนิด Line post type มีมิติขนาดในสวนของ Dry arcing distance ที่นอยกวาชนิด Pin post type แตมี Leakage distance ที่มากกวา ซึ่งเมื่อพิจารณาการนําไป ใชงานในพื้นที่ที่มีมลภาวะตามขอแนะนําในมาตรฐาน IEC/TS 60815-2008 ในระบบแรงดันไฟฟา 22 kV และ 33 kV แลว ลูกถวยฉนวนไฟฟาควรมี Leakage distance ไมตํ่ากวาคาในตารางที่ 2 ดังนั้นจึงสามารถจําแนกชนิด ของลูกถวยฉนวนไฟฟาทีส่ ามารถติดตัง้ ใชงานทีร่ ะดับมลภาวะตาง ๆ ในแตละ ระดับแรงดันไฟฟาไดดังแสดงในรูปที่ 7

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

รูปที่ 5 การชํารุดจากการวาบไฟ ตามผิวที่รุนแรงในเสนทางเดียวกับ Dry arcing distance

ตารางที่ 2 คา Leakage distance ที่ระดับมลภาวะตาง ๆ ตาม IEC/TS 60815-2008

รูปที่ 6 การสึกกรอนอยางรุนแรง บริเวณฐานและกานโลหะจาก กระแสลัดวงจรที่ไหล ในขณะเกิดการวาบไฟตามผิว

รายละเอียดทางเทคนิค ลู ก ถ ว ยฉนวนไฟฟ า แบบ Porcelain ชนิด Line post type และ ชนิด Pin post type ทีผ่ ลิตและใชงาน ภายในประเทศมีรายละเอียดทางดาน มิติขนาดและการทนตอแรงดันไฟฟา วาบไฟตามผิวที่สําคัญดังนี้

46

Leakage distance Leakage distance สําหรับ 22 kVLL สําหรับ 33 kVLL (Max. 24 kVLL) (Max. 36 kVLL)

ระดับมลภาวะ

IEC/TS 60815 (mm/kV)

Very Light

22.0

304.83 mm

457.27 mm

Light

27.8

385.19 mm

577.82 mm

Medium

34.7

480.80 mm

721.24 mm

Heavy

43.3

599.96 mm

899.99 mm

Very Heavy

53.7

744.06 mm

1,116.15 mm

หมายเหตุ ใชคา แรงดันไฟฟาสูงสุด (L-G) ของแตละระบบแรงดันไฟฟาสําหรับคํานวณหา Leakage distance ในแตละระดับมลภาวะ


รูปที่ 7 เปรียบเทียบการใชงานลูกถวยฉนวนไฟฟาชนิดตาง ๆ ตามระดับแรงดันไฟฟาที่ระดับมลภาวะตาง ๆ

มาตรฐาน IEC/TS 60815-2008 มีขอแนะนําเกี่ยวกับรูปรางของ ลูกถวยฉนวนไฟฟาและมิติขนาดของระยะตาง ๆ ซึ่งมีผลตอการอารคขาม ระหวางปกของลูกถวยฉนวนไฟฟาดังนี้ - ระยะหาง c ซึ่งวัดในแนวตั้งฉากระหวางปกของลูกถวยฉนวนไฟฟา จะชวยไมใหหยดนํ้าเชื่อมตอกันระหวางปกในกรณีที่ฝนตก โดยมาตรฐาน แนะนําวาระยะ c สําหรับลูกถวยฉนวนไฟฟาที่มีความยาวเกินกวา 550 mm ควรมีคาไมตํ่ากวา 30 mm แตในกรณีที่ลูกถวยฉนวนไฟฟามีความยาว ไมเกิน 550 mm สามารถยอมใหระยะ c มีคา ลดลงเหลือประมาณ 25 mm ได (มาตรฐาน IEC/TS 60815-1986 เดิมกําหนดไว 20 mm) หากระยะ c มีคา ตํา่ กวาขอแนะนําดังกลาวจะตองพิจารณามิตดิ า น Leakage distance เพิม่ เติม

- อั ต ราส ว นของระยะห า ง ระหวางปก s กับความกวางปก p เป น ค า ที่ กํ า หนดความสามารถ ในการทํ า ความสะอาดตั ว เองตาม ธรรมชาติ ข องลู ก ถ ว ยฉนวนไฟฟ า ซึง่ โดยทัว่ ไป s/p ควรมีคา มากกวา 0.75 (มาตรฐาน IEC/TS 60815-1986 เดิมกําหนดไว 0.8 mm) แตในกรณีที่ ปกดานลางไมมคี รีบ (Rip) อัตราสวน อาจมีคาลดลงเหลือ 0.65 ได

รูปที่ 8 แสดงการวัดระยะหาง c ในแนวตั้งฉาก ระหวางปกที่มีรัศมีหรือเสนผาศูนยกลางที่เทากัน

รูปที่ 9 แสดงการวัดระยะ s และ p

ร า ส า ้ ฟ ไฟ ตารางที่ 3 แสดงระยะ c ที่วัดไดจริงเปรียบเทียบกับ IEC ลูกถวยฉนวนไฟฟา

ระยะ c ที่ IEC ระยะ c ที่วัดไดจริง แนะนํา (mm) (mm)

ผานตามเกณฑ IEC

57-2

ไมนอยกวา 25

19.7

û

57-3

ไมนอยกวา 25

18.5

û

56/57-2

ไมนอยกวา 25

53.7

ü

56/57-3

ไมนอยกวา 25

90.2

ü พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

47


ระยะหางระหวางปก c ที่สูงมากกวา ชนิด Line post type รวมทั้งมีคาสูง อัตราสวน s/p ที่ อัตราสวน s/p ผานตามเกณฑ ลูกถวยฉนวนไฟฟา กวามาตรฐาน IEC มาก จึงไมพบ IEC แนะนํา (mm) ที่วัดไดจริง (mm) IEC การชํ า รุ ด ในลั ก ษณะของการอาร ค 0.89 ü 57-2 ไมนอยกวา 0.65 ขามระหวางปก และหากพิจารณา 57-3 ไมนอยกวา 0.65 0.77 ü ขอมูลในตารางที่ 4 จะพบวาลูกถวย 56/57-2 ไมนอยกวา 0.75 2.83 ü ฉนวนไฟฟาชนิด Pin post type 56/57-3 ไมนอยกวา 0.75 2.40 ü มี อั ต ราส ว น s/p ผ า นเกณฑ ต าม ขอแนะนําของ IEC และมีคาที่สูงกวา ชนิด Line post type ถึงประมาณ - อัตราสวนของระยะ l กับระยะ d เปนคาที่กําหนดเพื่อปองกันไมให 3 เทา จึงทําใหลูกถวยฉนวนไฟฟา เกิดการอารคภายในชองวางอากาศ ซึง่ โดยทัว่ ไป l/d ควรมีคา สูงสุดไมเกิน 5.0 ชนิด Pin post type มีประสิทธิภาพ ในการทําความสะอาดผิวตัวเองตาม ธรรมชาติทดี่ กี วาชนิด Line post type นอกจากนั้นลูกถวยฉนวนไฟฟาชนิด Pin post type ยังมีประสิทธิภาพ ในการลดโอกาสที่จะเกิดการลัดวงจร ภายในชองวางอากาศที่อยูระหวาง ปกไดดีกวา เนื่องจากมีอัตราสวน l/d ตํ่ากวาชนิด Line post type และ รูปที่ 10 แสดงการวัดระยะ l และ d มีคา ตํา่ กวาคาที่ IEC แนะนําประมาณ 1.5 เทาตามขอมูลในตารางที่ 5 ตารางที่ 4 แสดง s/p ที่วัดไดจริงเปรียบเทียบกับ IEC

ร า ส า ้ ฟ ไฟ ตารางที่ 5 แสดง l/d ที่วัดไดจริงเปรียบเทียบกับ IEC

อัตราสวน l/d ที่ อัตราสวน l/d ลูกถวยฉนวนไฟฟา IEC แนะนํา (mm) ที่วัดไดจริง (mm)

ผานตามเกณฑ IEC

57-2

ไมเกิน 5.0

5.00

ü

57-3

ไมเกิน 5.0

5.86

û

56/57-2

ไมเกิน 5.0

3.35

ü

56/57-3

ไมเกิน 5.0

3.24

ü

จากขอมูลในตารางที่ 3 ชีใ้ หเห็นวา ลูกถวยฉนวนไฟฟาชนิด Line post type มีระยะ c ที่ตํ่ากวาขอแนะนําในมาตรฐาน IEC จึงมีโอกาสที่หยดนํ้า จะเชื่อมตอถึงกันระหวางปกในกรณีที่ฝนตกหนัก และหากมีสิ่งสกปรกสะสม อยูที่ผิวมากก็จะยิ่งทําใหนํ้าฝนที่ไหลผานระหวางปกมีสิ่งสกปรกเจือปนและ เปนตัวเรงใหเกิดการอารคระหวางปกได ซึ่งเงื่อนไขดังกลาวสอดคลองกับ การชํ า รุ ด ของลู ก ถ ว ยฉนวนไฟฟ า ชนิด Line post type ทั้ง 4 พื้ น ที่ ทีท่ าํ การสํารวจ และเนือ่ งจากลูกถวยฉนวนไฟฟาชนิด Pin post type มีลกั ษณะ ปกเปนแบบ สั้น-ยาว สลับกันหรือที่เรียกวา “Alternated shed” จึงชวยใหมี

48

ขอสรุป

พื้ น ที่ ที่ เ กิ ด ป ญ หาลู ก ถ ว ย ฉนวนไฟฟาชนิด Line post type ชํารุด พบวามีแนวระบบจําหนายอยูประชิด ติดกับอาคารพาณิชย บานอยูอาศัย และอยู  ใ กล กั บ ถนนสายหลั ก ซึ่ ง มี การจราจรคับคั่งตลอดทั้งวัน ทําให บริ เ วณดั ง กล า วมี ฝุ  น ผงและเขม า จากควันรถยนต ซึ่งประกอบไปดวย สารที่ ส ามารถนํ า ไฟฟ า ได จํ า พวก ผงคาร บ อน สารประกอบตะกั่ ว ไอนํา้ มันและยางเหนียว เมือ่ สะสมอยู บนผิวลูกถวยฉนวนไฟฟาจะกลายเปน ตัวแปรสําคัญที่ทําใหเกิดปญหา Dry band ได นอกจากนั้นพื้นที่ที่อยูใกล กับโรงงานอุตสาหกรรมและชายฝง ทะเลก็ จั ด อยู  ใ นพื้ น ที่ ที่ พ บป ญ หา


ลูกถวยฉนวนไฟฟาชํารุดจากปญหา Dry band ได เ ช น กั น ซึ่ ง ป ญ หา ดังกลาวสวนหนึ่งเกิดจากการเลือก ชนิ ด ของลู ก ถ ว ยฉนวนไฟฟ า ไม สอดคลองกับระดับมลภาวะในพื้นที่ ติดตัง้ ใชงาน รวมทัง้ ขาดการบํารุงรักษา ที่เหมาะสม

สะอาดผิวตัวเองตามธรรมชาติ และการลดโอกาสที่จะเกิดการอารคภายใน ชอ งว า งอากาศ ซึ่ ง จากการเปรี ย บเที ย บรายละเอี ย ดทางเทคนิ ค ระหว า ง ลูกถวยฉนวนไฟฟาชนิด Line post type และ Pin post type พบวา ลูกถวยฉนวนไฟฟาชนิด Pin post type มีสมรรถนะการใชงานในพืน้ ทีม่ ลภาวะ ที่ดีกวาชนิด Line post type ถึงแมวาจะมี Leakage distance ที่นอยกวา ก็ตาม ซึ่งสอดคลองกับผลการใชงานที่ผานมา เนื่องจากไมพบการชํารุดของ ลูกถวยฉนวนไฟฟาชนิด Pin post type ในลักษณะของการอารคขาม ระหวางปกเนื่องจากปญหา Dry band ดังนั้นพื้นที่เขตชุมชนหนาแนนหรือ เขตอุ ต สาหกรรมที่ มี ป  ญ หามลภาวะและไม ส ามารถฉี ด นํ้ า ล า งลู ก ถ ว ย ฉนวนไฟฟาได การเลือกใชลูกถวยฉนวนไฟฟาชนิด Pin post type จึงมี ความเหมาะสมมากกวา

ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 11 การฉีดนํ้าลางลูกถวยฉนวน ไฟฟาดวยแรงดันนํ้าสูง โดยวิธีไมดับไฟ

ลู ก ถ ว ยฉนวนไฟฟ า แบบ Porcelain ที่ ใ ช ง านในระบบไฟฟ า จํ า เป น ต อ งมี ก ารบํ า รุ ง รั ก ษาด ว ย รูปที่ 12 ลักษณะของหยดนํ้าที่ไมเชื่อมตอกัน การฉีดนํา้ ลางทีแ่ รงดันนํา้ สูงประมาณ บนผิวของลูกถวยฉนวนไฟฟาชนิด Pin post type 500-700 PSI (34.47-48.26 Bar) ซึ่งสามารถดําเนินการไดงายสําหรับ เอกสารอางอิง ระบบจําหนายที่อยูในพื้นที่เปดโลง [1] IEC/TS 60815-2008 “Selection and dimensioning of high-voltage insulators แต สํ า หรั บ เขตชุ ม ชนหนาแน น ที่ มี intended for use in polluted conditions”, 2008. [2] CIGRE WG C4.303 “Outdoor insulation in polluted conditions: Guidelines ระบบจําหนายอยูป ระชิดติดกับอาคาร for selection and dimensioning”, CIGRE brochure N0 361-2008 พาณิชย อาคารโรงงานอุตสาหกรรม [3] กองวิจยั ฝายวิจยั และพัฒนาระบบไฟฟา “รายงานการชํารุดของลูกถวยฉนวนไฟฟา”, และที่อยูอาศัย การฉีดนํ้าลางดวย 2553-2554 แรงดั น นํ้ า สู ง อาจทํ า ความเสี ย หาย ให กั บ ทรั พ ย สิ น ได ประกอบกั บ ระบบจํ า หน า ยในเขตชุ ม ชนหรื อ เ ข ต อุ ต ส า ห ก ร ร ม มั ก เ ป  น พื้ น ที่ เศรษฐกิจ จึงดับไฟเพื่อลางลูกถวย ประวัตผิ ูเขียน นนายกิตติกร มณีสวาง ฉนวนไฟฟาไดยาก การแกไขปญหา สําเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีจากมหาวิทยาลัยขอนแกน ดั ง กล า วจึ ง ต อ งพิ จ ารณาเลื อ กใช แ และปริ ญญาโทจากมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร ปจจุบันทํางาน ลู ก ถ ว ยฉนวนไฟฟ า ที่ มี ส มรรถนะ ใ าแหนงหัวหนาแผนกวิจัยอุปกรณไฟฟา กองวิจัย ฝายวิจัย ในตํ แ ฒนาระบบไฟฟา การไฟฟาสวนภูมิภาค สํานักงานใหญ และพั การใชงานดีที่สุด ทั้งในดานการลด โอกาสที่ ห ยดนํ้ า จะเชื่ อ มต อ กั น ระหวางปก คุณสมบัติการทําความ พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

49


Communication Engineering & Computer ไฟฟาสื่อสารและคอมพิวเตอร นายธนากร ฆองเดช อีเมล : fengtnk@ku.ac.th

เทคโนโลยีการสื่อสารไรสายผานแสง 1. บทนํา ในสมั ย โบราณมี ก ารใช แ สง ในการสื่ อ ความหมายระหว า งผู  ส  ง กับผูรับ เชน การกอกองไฟเพื่อให ผูส ังเกตอืน่ ๆ เห็นเปนการบอกขาว และการใช แ สงที่ ม าจากพลุ เ พื่ อ ส ง สัญญาณ การทดลองทางวิทยาศาสตร ในเรื่องของการใหแสงเปนตัวกลาง ในการส ง ผ า นข อ มู ล มี ป รากฏใน ประวัติศาสตรเมื่อป ค.ศ. 1880 โดย Alexander Graham Bell กับผูชวยได ทดลองใชอปุ กรณทเี่ รียกวา Photophone ในการสงเสียงพูด โดยใชความเขมแสง สามารถสื่ อ สารได ใ นระยะห า ง ประมาณ 100 เมตร ตามรูปที่ 1 อยางไรก็ตาม ขอจํากัดเรื่องระยะทาง เปนสวนหนึง่ ทีท่ าํ ให Photophone ไมได รับการพัฒนาตอ ประกอบกับมีการ พัฒนาระบบเครือขายโทรศัพทแบบ มีสายที่มีระยะสื่อสารที่ไปไดไกลกวา

ปจจุบนั ความตองการรับ-สงขอมูลทีอ่ ตั ราเร็วสูงมีมากขึน้ การใชงานเพือ่ รองรับตอขอมูลรูปและเสียงทีใ่ หความชัดสูงนัน้ มีมากขึน้ การหาชองทางเลือก ใหมโดยเฉพาะการสื่อสารแบบไรสายที่ความเร็วจึงเปนสิ่งที่ตองการมาก แสงเปนทางเลือกใหมทนี่ า สนใจ เนือ่ งจากมี Bandwidth ทีส่ ามารถรับ-สงขอมูลดวย อัตราทีส่ งู กวาคลืน่ วิทยุ งานวิจยั ทีจ่ ะนําแสงไปใชประโยชนในการสือ่ สารไรสาย จึงไดรับความสนใจมากขึ้น บทความนี้นําเสนอหลักการและองคประกอบของ การสือ่ สารไรสายดวยแสง, ขอไดเปรียบเมือ่ เทียบกับการสือ่ สารโดยใชคลืน่ วิทยุ รวมถึงการประยุกตใชงานที่นาสนใจจากงานวิจัยที่ผานมา

ร า ส า ้ ฟ ไฟ 2. หลักการรับ-สงขอมูลผานแสง

ปกติ แ ล ว แสงที่ ม าจากหลอดไฟตามที่ พั ก อาศั ย หรื อ ห อ งทํ า งานนั้ น มีการกะพริบ 100 ครั้งตอวินาที ซึ่งตามนุษยไมสามารถสังเกตการเปลี่ยน ความเขมแสงได จึงมีความคิดทีว่ า หากใหการเปลีย่ นแปลงความเขมแสงนัน้ เปน การติดดับของบิตขอมูล (รูปแบบขอมูลแบบดิจทิ ลั คือ “1” แทนดวย “ON” กับ “0” แทนดวย “OFF”) และใชอุปกรณอิเล็กทรอนิกสที่มีความสามารถใน การตรวจจับความเปลีย่ นแปลงของระดับความเขมแสงทีเ่ ปลงมาจากแหลงกําเนิด เพื่อแปลงกลับเปนบิตขอมูล ก็สามารถสงผานขอมูลจากที่หนึ่งไปสูอีกที่หนึ่ง ได การสงขอมูลผานแสงมีสิ่งที่เกี่ยวของหลัก ๆ ไดแก อุปกรณในการรับ-สง (Transmitter and Receiver), ลักษณะชองสัญญาณ (Channel Characteristics) และวิธีการสงขอมูล (Modulation techniques) ตัวอยางการใชงานแสง ในการสื่อสารเปนไปตามรูปที่ 2

รูปที่ 1 Photophone ของ Alexander Graham Bell [1]* *หมายเหตุ ตัวเลขในวงเล็บคือลําดับแหลงทีม่ า ของรูปประกอบบทความซึ่งอยูทายบทความ

50

รูปที่ 2 การใชแสงรับ-สงขอมูลสูอุปกรณอิเล็กทรอนิกส Spotlight communication Power line

[2]


2.1 อุปกรณในการสือ่ สารภาครับ และภาคสง อุ ป กรณ ที่ สํ า คั ญ ในภาคส ง คือตัวกําเนิดแสง การเลือกใชขึ้นกับ การใช ง าน กล า วคื อ ในการใช ง าน การสื่อสารไรสายภายในอาคารนั้นใช LED เปนตัวการเปลี่ยนความเขมแสง สวนภายนอกอาคารใชเลเซอรไดโอด (LD) ทั้ง LED และ LD ที่จะนํามา ใชกับการสื่อสารความเร็วสูงจะตองมี คุณสมบัติที่เหมาะสม เชน มีคาตัว เก็บประจุนอ ย มีอตั ราความสวางและ กําลังที่ดี เปนตน แสงที่ใชในการสื่อสารขอมูล แบบไรสายนี้มีดวยกัน 3 แบบ ซึ่ง จําแนกตามลักษณะการใชงานดังนี้ • แสง Infrared เปนยาน ของแสงที่ใชวิจัยในชวงตน เปนแสง ที่ ม นุ ษ ย ไ ม ส ามารถสั ง เกตเห็ น ได ดวยตาเปลา เรามักคุนเคยกับเครื่อง ควบคุมอุปกรณเครือ่ งใชไฟฟาในบาน (Remote control) มีการรบกวนจาก สภาวะแวดลอมนอย • เลเซอร เปนลําแสงที่เปน เสนทางตรงและ Beam-width แคบ เหมาะกับการรับ-สงสัญญาณทีไ่ กล ๆ อาทิ ระหวางตึกกับตึก • แสงสีที่ตามนุษยมองเห็น สามารถติดตั้งไดในหองทํางานหรือ บริเวณภายในอาคาร เพือ่ ใหความสวาง สามารถนํ า มาพั ฒ นาให แ สงเพื่ อ ส อ งสว า งมาใช ใ นการรั บ -ส ง ข อ มู ล พรอมกันไดอีกดวย

สวนภาครับนั้นโดยปกติ แลวใช Photo detector ในการเปลี่ ยน ความเขมแสงทีร่ บั มาเปนกระแสทีค่ า ตาง ๆ และสงผานไปยังสวนทีแ่ ปลงกระแสที่ ไดเปนแรงดัน (Tran-impedance module) เพื่อตีความออกมาเปนบิตขอมูล อีกครั้ง การติดตั้ง Photodiode จะตองเปนตําแหนงและทิศทางที่รับความเขม แสงไดอยางเพียงพอ ความสัมพันธขององคประกอบในการสื่อสารทางแสง เปนไปตามรูปที่ 3 2.2 ชองสัญญาณ เสนทางสื่อสารระหวางภาคสงไปยังภาครับที่ดีจะตองไมมีการบดบัง กีดขวางทางเดินของแสง ขอทีต่ อ งคํานึงสําหรับการสือ่ สารภายในอาคาร ไดแก ความเขมพลังงาน, การเกิด Multi path และความปลอดภัยตอดวงตามนุษย สวนการสือ่ สารทางแสงภายนอกอาคารมักใชแสงเลเซอรซงึ่ มี Beamwidth แคบ จึงไมคอยเกิด Multi path แตจะตองคํานึงถึงสภาวะแวดลอมภายนอกอาคาร อื่น ๆ ที่ในอาคารไมมี ซึ่งเปนอุปสรรคในการรับ-สงขอมูล เชน บรรยากาศ, หมอกควัน และพายุฝน

ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 4 แสดงผลของสภาวะอากาศที่มีกับคาการลดทอนสัญญาณ (แกนตั้ง) และคาการมองเห็น (แกนนอน) [3]

ในการรับ-สงขอมูลระยะไกลภายนอกอาคารโดยใชแสงเลเซอรนนั้ มีขอ ที่ ตองคํานึงคือ ปริมาณการลดทอนของสัญญาณตอระยะทางทีส่ ภาวะบรรยากาศ ตาง ๆ กัน จากรูปที่ 4 พบวาในสภาวะอากาศที่ปด เชน หมอกหนามากหรือ มีหิมะ ทัศนวิสัยไมดี (ตํ่ากวา 100 เมตร) เกิดการลดทอนของสัญญาณสูงถึง 300 dB/km ดังแสดงในรูปที่ 4 2.3 เทคนิคการ Modulation เทคนิคในการรับ-สงขอมูลผานแสงจากงานวิจยั ทีผ่ า นมามีหลายวิธดี งั นี้ • On Off Keying (OOK) เปนความคิดพื้นฐานที่งายที่สุดที่แทน บิต “0” และบิต “1” ดวยความสวางที่ตางกันโดยสามารถแยกออกไดดวย Photodiode • Pulse Position Modulation (PPM) ใชวิธีเปลี่ยนตําแหนง Pulse ในการสื่อขอมูลที่ชองเวลาตาง ๆ กันในแตละสัญลักษณ • Pulse Width Modulation (PWM) ใชวิธีปรับเปลี่ยนความกวาง ของ Pulse ที่ขนาดตาง ๆ กันในแตสัญลักษณ • Digital Pulse Interval Modulation โดยการสงความกวาง Pulse รูปที่ 3 ความสัมพันธของตัวสง (LED) คงที่ แตระยะหางของแตละ Pulse แตกตางกัน เชน ขอมูล 0000 หาง 1 μs Beamwidth และตัวรับ (Photo ขอมูล 0011 หาง 4 μs เปนตน Detector) พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

51


เคลื่อนยายไดงาย • ต น ทุ น ในการติ ด ตั้ ง ระบบ ประหยัดกวาเนือ่ งจากไมตอ งเดินสาย และลดตนทุนดานการติดตั้ง • จํานวนผูใชงานมีไดจํานวน มาก เหมาะสํ า หรั บ การกระจาย (Broadcasting) สัญญาณรูปและเสียง แบบดิจิทัล รูปที่ 5 รูปคลื่นแทนลักษณะการผสมขอมูลแบบตาง ๆ

4. ตัวอยางการใชการสือ่ สาร ไรสายผานแสงในงานวิจยั และการทดลองใชงาน

การเลื อ กใช เ ทคนิ ค ในการมอดดู เ ลตขึ้ น กั บ ลั ก ษณะการใช ง าน หากตองการใหแสงทีเ่ ปลงออกมาเปนแสงเพือ่ กิจกรรมในหองทํางานดวยควรมีชว ง มี ง านวิ จั ย มากมายเกี่ ย วกั บ เวลา On มากกวา Off จึงไมควรใชแบบ PPM เปนตน การสื่ อ สารไร ส ารด ว ยแสงอย า ง แพรหลายทัง้ ในญีป่ นุ อเมริกา และยุโรป 3. ประสิทธิภาพและขอไดเปรียบในการสื่อสารผานแสง ตัวอยางของงานวิจยั ทีม่ โี อกาสผลิตใน สําหรับอัตราการรับ-สงขอมูลจากงานวิจัยที่ผานมาพบวา เมื่ออยูใน เชิงพาณิชยที่นาสนใจมีดังนี้ เสนสายตาของแสง (Line of sight) ในระยะ 5 เมตร สามารถรับ-สงขอมูล • การใชเพื่อเชื่อมตอขอมูล ไดดวยความเร็วประมาณ 100 Mbps และคาดวานาจะพัฒนาไดถึง 1 Gbps ของเครื่อง Handheld หรือ Laptop เมื่อ Front End ของภาครับ (Photo detector และ Tran-impedance) ภายในอาคาร ธรรมชาติของแสงที่ มีประสิทธิภาพดีขนึ้ ระยะทางในการสงสามารถเพิม่ ขึน้ ไดดว ยการใชความเขมของ มี ใ นอาคารมี ค วามเหมาะที่ จ ะแพร พลังงานแสงทีม่ ากขึน้ การปรับปรุงดานระยะทางยังสามารถทําไดโดยกลไกทาง กระจายขอมูลมัลติมเี ดีย (Multimedia กลศาสตร เชน ตัวสงที่สามารถเลือกสงในทิศทางที่ตัวรับตั้งอยูได หรือการใช broadcasting) พร อ มกั บ แสงเพื่ อ เลนสเพื่อชวยในเรื่องความเขมของแสงที่ตกกระทบ Photo detector การสองสวาง และเชือ่ มตอขอมูลระหวาง ข อ ได เ ปรี ย บของการสื่ อ สายไร ส ายผ า นแสงเมื่ อ เปรี ย บเที ย บกั บ เครือ่ งใชภายในสํานักงานดวยกันตาม การสื่อสารดวยตัวกลางอื่น ๆ สามารถสรุปไดดังนี้ รูปที่ 2 3.1 ความไดเปรียบของการสื่อสารไรสายผานแสงเมื่อเทียบกับ • การใชในการสือ่ สารระหวาง ความถี่วิทยุ รถยนตดวยกัน มีจุดประสงคเพื่อ • ความสะดวกจากการที่ไมตองขอใบอนุญาต (อยางนอยในขณะนี้) ให ข  อ มู ล เรื่ อ งความเร็ ว หรื อ จํ า นวน เนื่องจากยังไมมีรายงานการรบกวนเหมือนในกรณีการใชคลื่นวิทยุ จึงยังไมมี รถบนทางแยก โดยมีการสงขอมูล ขอบังคับในเรื่องการใชงาน ระหวางรถยนตทอี่ ยูใ กลกนั ผานทาง • ความปลอดภัยของขอมูลในบางสถานการณมีสูงกวาการใชคลื่นวิทยุ ไฟหน า หรื อ ไฟท า ย เช น หากรถ กลาวคือการใชแสงทําใหสามารถควบคุมการกระจายไดงายกวาเมื่อเทียบกับ คันที่อยูดานหนามีการเบรกฉุกเฉิน ความถี่วิทยุ ซึ่งยากที่จะคาดเดาระยะการแพรออกไดจริง ๆ ขอมูลจะถูกสงมาใหรถคันหลัง ทําให • ความปลอดภัยตอมนุษย แสงสามารถใชไดในบริเวณที่ไมตองการ สามารถเบรกได อ ย า งอั ต โนมั ติ ใหเกิดความถี่วิทยุรบกวน เชน ในโรงพยาบาล บริเวณหอบังคับการบินหรือ จะชวยลดความเสียหายจากอุบตั เิ หตุได หองโดยสารบนเครื่องบิน หรือในสถานที่ที่มีเชื้อเพลิง เชน ปมนํ้ามัน เปนตน ตามรูปที่ 6 3.2 ความไดเปรียบของการสือ่ สารไรสายผานแสงเมือ่ เทียบกับระบบ สาย Fiber optic • เป น การสื่ อ สารแบบไร ส าย สามารถติ ด ตั้ ง บํ า รุ ง รั ก ษาและ

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

52


• การใชรับ-สงขอมูลใตนํ้า การสื่อสารใตนํ้า เชน ระหวางคนดํานํ้าดวยกัน หรือระหวางคนดํานํ้ากับคนบน เรือ มีความจําเปน แตไมสามารถใชวิทยุได เพราะการแพร คลื่นวิทยุใตนํ้าไมมีประสิทธิรูป การสื่อสารดวยแสงจึง เหมาะสมที่สุดที่จะใชในนํ้า ดังเชนในรูปที่ 8

รูปที่ 6 ตัวอยางการประยุกตใชการสื่อสารไรสาย ดวยแสงบนถนน [4]

ร า ส า ้ ฟ ไฟ • การใชในการเชือ่ มตอขอมูล Ethernet ระหวาง รูปที่ 8 การใชแสงติดตอกันในนํ้า [5] อาคาร ปจจุบันและอนาคต โครงขายหลักของ Network เปนสาย Fiber Optic 2.5 - 10 Gbps ที่เชื่อมจากจุดหลัก สําหรับความสัมพันธระหวางระยะทาง, อัตราการ ไปยังสถานีแมขา ยในเมืองหรือแหลงชุมชน ดังนัน้ การกระจาย ข อ มู ล จากสถานี แ ม ข  า ยไปยั ง บ า นเรื อ นหรื อ สถานที่ รับ-สงขอมูล และการประยุกตใชทนี่ า สนใจแสดงไวในรูปที่ 9 ที่ตองการเชื่อมโยงขอมูลนั้นมีระบบ ADSL ที่มีความเร็ว ประมาณ 6 – 10 Mbps การสือ่ สารผานแสง (ใชแสงเลเซอร) ที่มีความเร็วถึง 100 Mbps จึงเปนทางเลือกที่จะใช เชื่อมตอขอมูลระหวางแหลงชุมชนดวยกัน เชน ตึกสูตึก หรือเปนระบบสํารองของการรับ-สงขอมูลตามรูปที่ 7

รูปที่ 7 แสดงการกระจายการรับ-สงขอมูลระหวางตึก

[5]

รูปที่ 9 ความสัมพันธระหวางอัตราเร็วการสงขอมูลและ ระยะทางในการประยุกตใชในลักษณะตาง ๆ [6]

• ใช ใ นทางทหาร ระบบการบิ น จากเครื่ อ ง อากาศยานไรมนุษย (Unmanned Aerial Vehicles) ในระดับการบินทีไ่ มสงู มาก สามารถใชแสงเพือ่ สงคาพิกดั ทางการบินและขอมูลตาง ๆ มายังฐานได โดยสามารถ ควบคุมทิศทางการสงไดงายกวาในกรณีคลื่นวิทยุ จึงลด ความเสี่ยงตอการถูกโจรกรรมขอมูล พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

53


5. ความปลอดภัยตอสายตามนุษย แสงที่มองเห็นไดนั้นมีอยูในชีวิตประจําวันของมนุษยอยูแลว หากมนุษยรูสึกไมปลอดภัยก็สามารถเลือกที่จะ ไม ม องหรื อ มองผ า นอุ ป กรณ ป  อ งกั น สายตาได ต า งกั บ คลื่ น วิ ท ยุ ที่มนุษยไมสามารถรับรูไดโดยตรงเมื่ออยูในที่ ทีค่ วามเขมสูง เชน การยืนใกลสายอากาศ หรือการใชโทรศัพทมือถือ มาตรฐานกํ า ลัง งานที่ ป ลอดภัย ต อ จอตา (Retina) ของแสงในย า นความยาวคลื่ น มากกวา 1400 nm (อยูในชวง Infrared มนุษยมองไมเห็น) คือไมเกิน 560 mW/cm2 นาน 1 วินาที และไมเกิน 100 mW/cm2 นาน 100 วินาที

บทสรุป การสือ่ สารดวยแสงแบบไรสายนีจ้ ะมีบทบาทในอนาคตมากเนือ่ งจากมีความตองการใช Bandwidth เพิม่ ขึน้ มีการวิจยั พัฒนาอุปกรณดา นแสงอยางกวางขวาง มีราคาถูกลงมาก มีความปลอดภัยตอสุขภาพมนุษย มีความเหมาะสม กับการสื่อสารบางสถานการณ ผูเขียนหวังเปนอยางยิ่งวาผูอานจะไดรับความรู ความเขาใจ และมีทัศนคติที่ดี กับการสื่อสารไรสายผานแสง ซึ่งคาดวาจะมีในอนาคตอันใกลนี้

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

ที่มาของรูปประกอบบทความ [1] http://en.wikipedia.org/wiki/Photophone (กันยายน พ.ศ. 2554) [2] https://www.semiconportal.com (กันยายน พ.ศ. 2554) [3] บทความ Comparison of laser beam propagation at 785 nm and 1550 nm in fog and haze for optical wireless communications โดย Isaac Kim และคณะ ,Proc. of SPIE - Vol. 4214 Optical Wireless Communications III, ed. Eric J. Korevaar, February 2001, pp. 26-37. [4] http://www.eetimes.com หัวขอ Visible light illuminates a new approach for wireless communications (กันยายน พ.ศ.2554) [5] http://www.naka-lab.jp/product/uvlc_compare_e.html (กันยายน พ.ศ. 2554) [6] http://techon.nikkeibp.co.jp/article/HONSHI/20100525/182849/ (กันยายน พ.ศ. 2554)

ประวัติผูเขียน นายธนากร ฆองเดช • สําเร็จการศึกษาสาขาวิศวกรรมศาสตรบัณฑิต และวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิศวกรรมไฟฟา จากมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร • ป จ จุ บั น รั บ ราชการ ตํ า แหน ง ผู  ช  ว ยศาสตราจารย ป ระจํ า ภาควิ ช าวิ ศ วกรรมไฟฟ า มหาวิ ท ยาลั ย เกษตรศาสตร โดยมี ห น า ที่ รั บ ผิ ด ชอบในการสอนและการวิ จั ย ด า น คลื่นและสนามแมเหล็กไฟฟา และวิศวกรรมสายอากาศ

54


Communication Engineering & Computer ไฟฟาสื่อสารและคอมพิวเตอร นายวินัย สังขแกว อีเมล : w_sungkaew@hotmail.com

เทคโนโลยีโครงขายเชื่อมตอปลายทาง สําหรับการเขาถึงอินเทอรเน็ต

(Last-mile network technology for the Internet access) บทนํา Last-mile network เปนโครงขายที่ใชตอเชื่อมอุปกรณปลายทางตาง ๆ (เชน เครื่องคอมพิวเตอร) ของผูใชงานระบบอินเทอรเน็ต (Internet Users) เขามายังโครงขายในสวนทีเ่ ปน Access network ของผูใ หบริการอินเทอรเน็ต ตาง ๆ ซึ่งผูใหบริการที่เราคุนเคยกันดี เชน CAT, TOT, AIS, DTAC, TRUE, 3BB เปนตน ดังนั้น Last-mile network จึงถือไดวาเปนโครงขายหนึ่งที่ขาด รูปที่ 1 (a) โครงขายแบบ Dial-up modems ไมไดและผูใ หบริการแตละคายตองใหความสําคัญเปนอยางมาก โครงขายดังกลาว มี ทั้ ง แบบที่ ใ ช เ ทคโนโลยี โ ครงข า ยแบบมี ส าย (Wired Network) และ เทคโนโลยีโครงขายแบบไรสาย (Wireless Network) ตัวอยางของการเชือ่ มตอ แบบมีสาย เชน Dial-up modems, Digital subscriber line modems (DSL), Passive optical network (PON), Power line และ communication (PLC) รูปที่ 1 (b) Telephone line เปนตน สวนตัวอยางเทคโนโลยีโครงขายแบบไรสาย (Wireless Network) bandwidth เชน WiFi, WiMax, Zigbee, และ GPRS/EDGE/HSPA เปนตน บทความนี้ ที่มา : Behrouz A. Forozan (2007) นําเสนอวิวัฒนาการของการเขาถึงโครงขายอินเทอรเน็ต ซึ่งเปนการมองยอน เทคโนโลยีในอดีตพรอมไปกับการมองไปขางหนากับเทคโนโลยีในอนาคต มาตรฐานของ Dial-up Modems (V-series Standards) โดยมีการใหขอมูลทางเทคนิคอยางสังเขป Modem เป น คํ า ย อ มาจาก modulator/demodulator โดยแยก 1. Dial-up modems ในตอนเริม่ ตนของการเขาถึงโครงขายอินเทอรเน็ต ระบบสือ่ สารพืน้ ฐาน การทํางานออกเปน 2 สวน คือ (ก) modulator ทํ า หน า ที่ ที่ผูใชปลายทางจะเขาถึงไดอยางทั่วถึง มีเพียงโครงขายโทรศัพทพื้นฐาน (Public Switched Telephone Network: PSTN) เทานั้น ดังนั้น PSTN เปลี่ ย นสั ญ ญาณข อ มู ล ดิ จิ ทั ล จาก จึงเปนตัวกลางหลักในการเชือ่ มตอเขากับโครงขายอินเทอรเน็ต การเชือ่ มตอทํา อุปกรณปลายทาง (เชน คอมพิวเตอร) โดยผานอุปกรณทเี่ รียกวา Dial-up modems ดังแสดงในรูปที่ 1 (a) โครงขาย ใหเปนสัญญาณอะนาล็อคทีเ่ หมาะกับ แบบนี้จํากัดสเปคตรัมของสัญญาณที่ผานเขาออกในยานความถี่เสียงพูด ชองสื่อของโครงขายโทรศัพทพื้นฐาน (Voice frequency) กลาวคือรองรับความถี่ตั้งแต 300 ถึง 3300 Hz. และ (ข) การ demodulator นั่ น คื อ มี Bandwidth เท า กั บ 3000 Hz. อย า งไรก็ ต ามแถบความถี่ ที่ใชในการสงขอมูล (data) ผานสายสัญญาณโทรศัพทพื้นฐานในตอนตน ทําหนาที่เปลี่ยนสัญญาณอะนาล็อค จะมีเพียง 2400 Hz. โดยครอบคลุมยานความถี่ตั้ง 600 ถึง 3000 Hz. ที่ รั บ ม า จ า ก ส า ย โ ท ร ศั พ ท  ใ ห  กลั บ ไปเป น สั ญ ญาณข อ มู ล ดิ จิ ทั ล ดังแสดงในรูปที่ 1 (b)

ร า ส า ้ ฟ ไฟ พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

55


ก อ นจะส ง ให กั บ เครื่ อ งคอมพิ ว เตอร ข องผู  ใ ช อิ น เทอร เ น็ ต ลั ก ษณะและ ความสามารถในการรับ-สงขอมูลของ modem ถูกกําหนดดวยมาตรฐาน ITU-T ที่เรียกวา V-series standards ดังตัวอยางตอไปนี้ V.32 เป น มาตรฐานที่ ใ ช การเข า รหั ส (encoding) ร ว มกั บ การมอดูเลชัน่ (modulation) ซึง่ เรียกวา Trellis coded modulation ในสวนของ การเขารหัสจะมีการเพิ่มเติมบิต (redundant bits) เพื่อใชในการตรวจสอบ ความผิดพลาด (Error detection) ในจํานวนโดยเฉลี่ยแลว 1 บิตทุก ๆ ขอมูล 4 บิต หรือใน 5 บิตทีส่ ง จะมีขอ มูลจริง 4 บิตและบิตเพือ่ การตรวจสอบ 1 บิต ในสวนของการมอดูเลชั่น ใชแบบ 32-QAM ซึ่ง 1 สัญลักษณบรรจุบิตได 5 บิต และมี baud rate เทากับ 2400 ดังนั้นอัตราการสงขอมูลจริงเทากับ (4/5)*5*2400 = 9600 bps Signal constellation ของ 32-QAM ที่ใชและ bandwidth แสดงไวในรูปที่ 2 V.32bis เปนมาตรฐานแรกของ ITU-T สามารถรองรับการรับ-สง ขอมูลได 14,400 bps. โดยใชการมอดูเลชั่นแบบ 128-QAM (7 bits/baud with 1 bit for error control) มีคา baud rate เทากับ 2400 (2400 x 6 = 14,400 bps.) มาตรฐานนี้เปนมาตรฐานที่เรียกไดวาเปนกาวที่สําคัญของ การเขาถึงโครงขายอินเทอรเน็ตอยางแทจริง signal constellation ของ V.32 bis แสดงไวในรูปที่ 3 V.34 รองรับการรับ-สงขอมูลไดมากขึน้ ที่ bit rate 28,800 bps. เมือ่ ใชมอดูเลชั่นแบบ 960-point constellation และ bit rate ไดเทากับ 33,600 bps. เมื่อใชมอดูเลชั่นแบบ 1664-point constellation โดยมาตรฐาน V.34 ไดขยาย baud rate จาก 2400 baud เปน 3429 baud เพื่อใหได bit rate ที่สูงขึ้น แตอยางไรก็ตามการใชสายอะนาล็อคไดเขาใกลคาลิมิตทางทฤษฎี ของแชนนอน (Shanon’s Limit) เรียบรอยแลว ทฤษฎีคาลิมิตดังกลาวแสดง ความสัมพันธของ bit rate, bandwidth และ Signal to noise Ratio โดย

สายโทรศั พ ท มี ค  า สั ญ ญาณ ที่ ต  อ ง ก า ร ต  อ สั ญ ญ า ณ ร บ ก ว น ประมาณ 30 dB (1000 เทา) และดวย แบนวิดธตามขางตน จะทําใหอัตรา ก า ร ส  ง ต า ม ท ฤ ษ ฎี เ ท  า กั บ 3429 x log2(1+1000) ≈ 35 kbps. V.90 เป น มาตรฐานที่ ใ ห อัตราการรับ-สงเปนแบบไมสมมาตร กลาวคือความเร็วในการรับ-สงจาก central office ไปยังผูใ ช หรือ (downloading rate) เปน 56 kbps สวนความเร็ว จากผูใช (uploading rate) ยังคงใช แบบ V.34 ที่ 33,600 bps ความเร็ว ที่เพิ่มขึ้นของ downloading อาศัย เทคโนโลยีแบบ Digital PCM ซึ่งมี อั ต ราส ง ที่ 64 kbps แต อ ย า งไร ก็ ต ามมี บ างส ว นต อ งใช เ พื่ อ การทํ า signaling จึงเหลือความเร็วจริงเพียง 56,000 bps มาตรฐานนี้ใชไดกับ ระบบโทรศัพทแบบ Digital PCM เทานั้น V.92 เปนมาตรฐานทีเ่ หนือกวา V.90 คือ 48,000 bps. Uploading และ 56,000 bps. Downloading คุณสมบัตพิ เิ ศษขอหนึง่ ของ V.92 คือ สามารถสวิตชไปรับสายระหวางการ ออนไลนได หากผูใชมี Call Waiting

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

Max Bit Rate = Bandwidth x log2(1+Signal Power/Noise Power)

รูปที่ 2 V.32 signal constellations and bandwidth ที่มา : Behrouz A. Forozan (2007)

รูปที่ 3 V.32 bis signal constellations and bandwidth ที่มา : Behrouz A. Forozan (2007)

56

รูปที่ 4 ความเร็วของ Uploading and downloading ใน 56K modems ที่มา : Behrouz A. Forozan (2007)


การใชงาน dial-up modem กําลังจะหมดอยางสมบูรณ เพราะ ความเร็วทีน่ อ ยประกอบกับการเสียเวลาในการเริม่ เชือ่ มตอ ซึง่ ไมสอดคลองกับ การใชงานในปจจุบนั ทีไ่ มมลี กั ษณะเปน Always On จึงไมสะดวกในการใชงาน อยางไรก็ตาม dial-up modem ไดเปดโลกการเขาสูอินเทอรเน็ตใหกับผูใช ทั่วไป ซึ่งเปนแรงกระตุนใหมีการพัฒนาเทคโนโลยีทางการสื่อสารขอมูลที่ สําคัญเปนอยางมาก

2. Digital subscriber line modems (DSL)

เ มื่ อ ร ะ บ บ ชุ ม ส า ย โ ท ร ศั พ ท  พื้ น ฐาน (PSTN) ได ถู ก พั ฒ นา จากชุ ม สายแบบเดิ ม ที่ เ ป น แบบ อะนาล็ อ คมาเป น ชุ ม สายแบบ รูปที่ 5 โครงขายแบบ Digital ดิ จิ ทั ล จึ ง ทํ า ให ก ารให บ ริ ก ารส ง subscriber line modems ,,, ขอมูลจากชุมสายไปยังผูใ ชปลายทาง โดยผานทางสายโทรศัพทสามารถทําการสงสัญญาณดิจิทัลไดโดยตรง โดยไม ตองเปลีย่ นเปนสัญญาณอะนาล็อคทีเ่ ราเรียกวา Digital subscriber line (DSL) modems เปนเทคโนโลยีที่ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อรองรับการรับ-สงขอมูลดิจิทัลที่มี ความเร็วสูงมากขึ้น มีดวยกันหลายแบบ เชน ADSL, VDSL, HDSL และ SDSL ซึ่งถูกอางอิงดวย xDSL โดยที่ x สามารถแทนดวย A, V, H หรือ S การเชื่อมตอเขาสูอินเทอรเน็ตแสดงไวในรูปที่ 5 - ADSL เป น เ ท ค โ น โ ล ยี แ ร ก ข อ ง ชุ ม สายโทรศั พ ท แ บบ ดิจทิ ลั ในกลุม Asymmetric DSL กลาวคือมีความเร็ว ของ Downstream (from theinternet to the resident) มากกวา ความเร็วของ Upstream (from the resident to รูปที่ 6 Discrete multitone technique and the internet) ADSL ใช Bandwidth division in ADSL เทคนิ ค การมอดู เ ลชั่ น ที่มา : Behrouz A. Forozan (2007) แบบ Discrete Multitone Tecnique(DMT) ซึ่งเปนการรวมกันของเทคนิคการมอดูเลต Quadrature Amplitude Modulation (QAM) และการรวมสัญญาณแบบ Frequency-Division Multiplexing (FDM) โดยมีคา Bandwidth ประมาณ 1.104 MHz. ชองสัญญาณยอยใน FDM มีการแบงดังตอไปนี้ Upstream data and control : Channel 6 ถึง 35 (25 channels) โดยใชชองสัญญาณยอยสําหรับการควบคุม (control) จํานวน 1 ชอง เหลื อ สํ า หรั บ ข อ มู ล รวม 24 ช อ ง อั ต ราข อ มู ล ประสิ ท ธิ ผ ลเท า กั บ 24 x 4000 x 15 หรือ 1.44 Mbps. อยางไรก็ตามความเร็วมักจะมีคา นอยกวา

500 kbps. เนือ่ งจากผลของสัญญาณ รบกวนที่มีขนาดใหญ Downstream data and control : Channel 31 ถึง 255 (255 channels) โดยใชชอ งสัญญาณ ยอยสําหรับการควบคุม (control) จํานวน 1 ชอง เหลือสําหรับขอมูล 244 ชอง อัตราขอมูลประสิทธิผลเทากับ 244 x 4000 x 15 หรือ 13.5 Mbps. ในทํานองเดียวกันเมื่อมีผล ของสัญญาณรบกวนความเร็วจึงมักมี คานอยกวา 8 Mbps. - ADSL Lite หรือ Universal ADSL หรือ splitterless ADSL ใช การมอดูเลชั่นแบบ 256DMT with 8 bits modulation (แทนการใช 15 bits) สามารถใหความเร็วสูงสุดของ downstream ทีอ่ ตั รา 1.5 Mbps. และ upstream ที่อัตรา 512 kbps. - HDSL : High-bit-rate D S L ถู ก อ อ ก แ บ บ ม า เ พื่ อ ใ ช  กับคูสายแบบ T-1 (1.544 Mbps.) แต ร ะยะทางถู ก จํ า กั ด ไว ไ ม เ กิ น 3200 ft. หรื อ ประมาณ 1 km. และ HDSL อี ก แบบหนึ่ ง ที่ ใ ช การเข า รหั ส สาย (line coding) แบบ 2B1Q ทํ า ให ไ ด ค วามเร็ ว ถึง 2 Mbps. และระยะก็ เ พิ่ ม ขึ้ น เป น 12,000 ft. (3.386 km.) โดยประมาณ - SDSL : Symmetric DSL เปน HDSL แบบหนึง่ ทีใ่ ชคสู ายในการ ติดตอเพียง 1 คูสาย ซึ่งมีอัตราการ รับ-สงขอมูลไดไมเกิน 768 kbps. ใน แตละทิศทาง (up and down stream) - VDSL : Very high-bitrate DSL คลายคลึงกับ ADSL โดย สามารถใชสาย coaxial, fiber optic หรือสาย twist-pair สําหรับระยะสัน้ ๆ ใชเทคนิคการมอดูเลชั่นแบบ DMT

ร า ส า ้ ฟ ไฟ พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

57


อั ต ราการส ง ข อ มู ล (upstream) สามารถสรุปขอมูลทางเทคนิคของ DSL ไดดังนี้ อยู  ร ะหว า ง 25 ถึ ง 55 Mbps. Technology Downstream Rate Upstream Rate Distance (ft.) และอัตราการรับขอมูล (downstream) ADSL 1.5-6.1 Mbps. 16-640 kbps. 12,000 ที่ 3.2 Mbps ระยะทาง 3000 ADSL Lite 1.5 Mbps. 500 kbps. 18,000 ถึง 10,000 ft. HDSL 1.5-2.0 Mbps. 1.5-2.0 Mbps. 12,000 SDSL VDSL

768 kbps. 25-55 Mbps.

768 kbps. 3.2 Mbps.

Twisted Pairs Line Code 1 DMT 1 DMT 2 2B1Q 12,000 1 2B1Q 3000-10,000 1 DMT

3. PON Passive Optical Network หรือ PON เปนเทคโนโลยีที่ชวยใหสามารถลดตนทุนในการลงทุนเมื่อเทียบ กับเทคโนโลยีแบบ Point-to-Point โดยสัญญาณขอมูลจะถูก Broadcast ไปบนเสนใยแกวนําแสงซึ่งจะถูก Split ไปยังหลายเสนทางผาน 32-port Splitter หรือ 64-port Splitter ดังแสดงในรูปที่ 7

ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 7 Passive optical network

เทคโนโลยี PON เริ่มมาจาก มาตรฐาน BPON ทีใ่ ชเทคโนโลยี ATM มี Downstream ที่ 622 Mb/s, และ Upstream ที่ 155 Mb/s สามารถครอบคลุม ระยะทางประมาณ 20 กิ โ ลเมตร หลังจากนัน้ ก็มกี ารพัฒนา Gigabit PON หรือ GPON โดย ITU-T ทีส่ ามารถ split ไดถงึ 128 เสนทาง รองรับทัง้ บริการแบบ Symmetric 2.5 Gbps และ Asymmetric 2.5 Gbps downstream และ 1.2 Gbps upstream ซึง่ เปนแบบทีม่ ใี ชกนั อยาง แพรหลายในอเมริกา สวนในฝง ยุโรป ก็มีการเริ่มใช GPON เชนกัน เชน หนวยงาน BT มีการใหบริการ Ethernet ผาน GPON โดยประกอบดวย 135 Kb/s (symmetrical) สําหรับ Voice และ 10 Mb/s downstream, 2 Mb/s upstream สําหรับ Data

58

4. PLC

Power Line Communication (PLC) คือการสงขอมูลผานโครงขายสาย ไฟฟาที่มีอยูเดิม โดยการมอดูเลตสัญญาณคลื่นพาห (Carrier) ดวยสัญญาณ ขอมูล โดยทัว่ ไปแลวความถีข่ องสัญญาณคลืน่ พาหจะสูงกวาความถีข่ องไฟ AC แลวทําการ coupling เขาไปในสายไฟฟา การสื่อสารประเภทนี้มีทั้งแบบ High Voltage บน Transmission Line, แบบ Medium Voltage บน Distribution และแบบ Low Voltage ในสวนสายไฟฟาทีไ่ ปถึงบานผูใ ชไฟฟา โดยปกติ PLC ที่ใชงานสวนใหญจะถูกใชงานแบบใดแบบหนึ่ง แตก็มีบางกรณีที่มีการใชงาน ขามแบบหรือขามระดับของแรงดัน อัตราการสงขอมูลและระยะทางมีหลากหลาย ขึน้ กับความถีท่ ใี่ ชงานดังนี้ Low Frequency (100-200 kHz) สามารถสงขอมูลที่ความเร็ว 100-300 Kbps ไดระยะทางไกลถึงหลายกิโลเมตร แตเมื่อใชที่ความเร็วที่สูง ขึ้น จะไดระยะทางที่สั้นลง Medium/Low Frequency (kHz) มีการใชกันอยางแพรหลายกับงาน ที่อัตราการสงขอมูลตํ่า เชน Automatic Meter Reading, Load Control และ Demand-Response Applications เทคโนโลยี PLC ในยานความถี่นี้เปน หนึ่งในหลาย ๆ เทคโนโลยีสําคัญที่จะมีการใชในระบบ Advanced Metering Infrastructure (AMI) ลักษณะการใชงาน PLC อาจทําโดยการสงคําสั่งแบบ


Broadcast จาก Master Station ออกไปยังอุปกรณปลายทางทั้งหมดที่ ตอเชื่อมอยู ทําใหสามารถควบคุมอุปกรณปลายทางหลายตัวไดพรอมกัน หรือเลือกที่จะควบคุมอุปกรณบางตัวโดยการใช Addressing High Frequency (>MHz) การใชงาน PLC ในยานความถี่สูงนี้ กับ Home Networking และ Broadband over Power line (BPL) ในกรณี Home Networking อุปกรณและเครือ่ งใชไฟฟาภายในบานสามารถติดตอสือ่ สารผาน สายไฟภายในบาน โดยใชมาตรฐานทีพ่ ฒ ั นาขึน้ จากหลาย ๆ องคกร เชน Home Plug Power line Alliance และ Universal Power line Association สวนใน กรณี BPL เปนการใชเพื่อใหบริการ Broadband Internet โดยผูใชงานมี BPL Modem ซึ่งสามารถเสียบปลั๊กไฟเพื่อใชงานไดทันที BPL มีการใชยานความถี่ ตั้งแต 1.6 ถึง 80 MHz รองรับความเร็วตั้งแต 256 Kbps ถึง 2.7 Mbps Ultra-High Frequency (>100 MHz) เป น การพั ฒ นาล า สุ ด ที่ใชสัญญาณในยานความถี่ Microwave สงสัญญาณใน Mode ทีเ่ รียกวา Transverse Mode โดยเปนการสงสัญญาณในลักษณะของ Radio Frequency ใชกลไก ของ Wave Propagation ไปในสายไฟซึง่ ทําตัวเปน Waveguide ทําใหสามารถ สงสัญญาณไดทคี่ วามเร็วสูง มีการทดลองใชคลืน่ ในยานความถี่ 2.4 GHz และ 5.3 GHz สามารถสงขอมูลไดถงึ 1 Gbps. ในแตละทิศทาง จึงถือเปนเทคโนโลยี ที่นาติดตามในอนาคต

จากชุมสายของผูใหบริการไปจนถึง บ า นพั ก ที่ อ ยู  อ าศั ย ของผู  ใ ช บ ริ ก าร ยกเว น เทคโนโลยี แ บบ PLC ที่ ไ ม ตองอาศัยการพาดสายใหมเนื่องจาก ใชการสื่อสารผานสายไฟฟาเดิมที่ทุก บานมีอยูแลว จึงถือไดวาเปนขอได เปรี ย บประการหนึ่ ง ของเทคโนโลยี นี้ แต เ รื่ อ งของประสิ ท ธิ ภ าพหรื อ ความเร็วในการรับ-สงขอมูลอาจจะ ดอยกวาเทคโนโลยีแบบมีสายประเภท อื่น ๆ โดยปกติแลวการใชเทคโนโลยี ที่มีอัตราการรับ-สงสูงจะมีคาใชจาย การลงทุนก็ตองสูงตามไปดวย เชน ในกรณีเทคโนโลยีการสือ่ สารผานเคเบิล ใยแกวนําแสง (PON) ซึง่ สามารถรองรับ แ บ น ด  วิ ด ธ  ที่ มี ข น า ด ใ ห ญ  ม า ก ในอนาคตอันใกลความตองการอัตราสง สูงจะเกิดขึน้ PON จึงเปนเทคโนโลยีที่ หลีกเลี่ยงไมได บทความนี้ครอบคลุม เฉพาะการเขาถึงโครงขายแบบใชสาย การเขาถึงแบบไรสายจะนําเสนอใน โอกาสตอไป

ร า ส า ้ ฟ ไฟ บทสงทาย

รูปที่ 8 Power line communication

ในการเปรียบเทียบเทคโนโลยีของ Last-mile network แบบมีสาย (Wireline network) อัตราการรับ-สงขอมูลเปนตัวบงชีท้ สี่ ามารถเปรียบเทียบ ไดงาย แตอยางไรก็ตามมีเรื่องอื่น ๆ ที่ตองพิจารณาเพิ่มเติมดวย เชน การลงทุน และคาใชบริการ เทคโนโลยีสวนมากจําเปนตองมีการพาดสาย ประวัติผูเขียน นนายวินัย สังขแกว การศึกษา : วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกสและโทรคมนาคม มมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาธนบุรี ก า ร ทํ า ง า น : ก อ ง บํ า รุ ง รั ก ษ า อุ ป ก ร ณ  สื่ อ ส า ร แ ล ะ โ ท ร ค ม น า ค ม ฝ  า ย สื่ อ ส า ร แ ล ะ โ ท ร ค ม น า ค ม กการไฟฟาสวนภูมิภาค

เอกสารอางอิง [1] Behrouz A. Forozan, Using telephone and cable networks for data transmission, pp. 248-255, Data communications and networking 4th edition, Mcgraw-hill international edition. [2] การไฟฟ า ส ว นภู มิ ภ าค, “รายงานฉบับที่ 3 : งานจางที่ปรึกษา จั ด ทํ า แผนที่ นํ า ทาง (Roadmap) และศึ ก ษาความเหมาะสมโครงการ PEA Smart Grids และ AMI”, 2554, หนา 4-7 ถึง 4-10 [3] http://repaircomtips. blogspot.com/2010/08/modem.html, คอมพิวเตอรและขาวสารไอทีนารู

พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

59


Communication Engineering & Computer ไฟฟาสื่อสารและคอมพิวเตอร นายปราการ กาญจนวตี กรรมการรางมาตรฐานดาตาเซนเตอร วสท. อีเมล : prakarnk@loxinfo.co.th

การวัดประสิทธิผลการใชพลังงาน ในดาตาเซนเตอร ป จ จุ บั น ผู  ป ระกอบการทุ ก ประเภททุกขนาดในทุกภาคสวนตาง ตองจัดใหมี Data center ไวเปนเครือ่ งมือ สํ า คั ญ ชนิ ด หนึ่ ง ในการประกอบ กิ จ การ อยากขอทํ า ความเข า ใจว า Data center ไมใชเปนเพียงศูนย สําหรับเก็บรักษาขอมูล แต Data center หรือ “ดาตาเซนเตอร” หมายถึง ศูนย (ทั้งกายภาพและเสมือนจริง) ของการจั ด เก็ บ , บริ ห ารจั ด การ และแจกจาย ซึง่ ขอมูลและสารสนเทศ อยางเปนระบบ ตามความตองการ ของแตละองคกร ดาตาเซนเตอรเปน ไดทุกขนาดตั้งแตตูคอมพิวเตอรหรือ server ตูเดียวสําหรับผูประกอบการ ขนาดเล็กจนถึงขนาดใหญทมี่ บี ริภณ ั ฑ ชนิดและขนาดตาง ๆ จํานวนมาก รวมถึงโครงขายโทรคมนาคม ประกอบ บู ร ณาการเป น ศู น ย ฯ ขนาดใหญ ที่ อ าจใช พื้ น ที่ ห ลายพั น ตารางเมตร สําหรับผูป ระกอบการขนาดใหญ หรือ ดาตาเซนเตอรที่เปดใหบริการทั่วไป หรือดาตาเซนเตอรของผูใหบริการ อิ น เทอร เ น็ ต (Internet Service provider: ISP) ท า มกลางกระแสของความ ห ว งใยต อ การอนุ รั ก ษ พ ลั ง งานและ สภาวะโลกรอน การออกแบบและจัดตัง้ ดาตาเซนเตอรจําเปนตองพิจารณา

เรื่องประสิทธิผลการใชพลังงาน อยาลืมวาดาตาเซนเตอรตองเปดทําการ ตลอด 24 ชัว่ โมงทุกวันไมมชี ว งเวลาหยุด การใชพลังงานเกินจําเปนไปแมเพียง เล็กนอย เมือ่ รวมในระยะยาวยอมมีผลตอสิง่ แวดลอมมาก เพือ่ ใหเปนมาตรฐาน ในการประเมินประสิทธิผลการใชพลังงานกลุมสมาชิกของ the Green Grid http://www.thegreengrid.org/ (สมาคมที่จัดตั้งโดยกลุมอุตสาหกรรม นานาชาติ ผูบริโภค ผูกํากับควบคุมดาน IT รวมทั้งผูใหบริการสาธารณูปโภค ผูอ อกแบบดาตาเซนเตอร จุดประสงคหลักคือ การทําใหดาตาเซนเตอรและธุรกิจ IT มีการปรับปรุงการใชทรัพยากรอยางมีประสิทธิผล) ไดกําหนดแนวทาง การประเมินประสิทธิผลการใชพลังงานเปนหนวย PUE: Power Usage Effectiveness หมายถึง จํานวนกําลัง (Power) ที่ใสเขาไปในดาตาเซนเตอรหารดวย กําลังที่ใชโดยเครื่องคอมพิวเตอรและบริภัณฑ IT ตาง ๆ ในดาตาเซนเตอร ดังนัน้ อัตราสวน PUE ทีย่ งิ่ นอยเขาใกล 1 จะแสดงวาการใชพลังงานมีประสิทธิผล ยิ่งดีขึ้น และ PUE ในอุดมคติคือ 1 นอกจากนี้ Green Grid ยังไดนิยามคําวา DCIE: Data Center Infrastructure Efficiency ซึ่งก็คือสวนกลับของ PUE แตจะระบุคา เปนรอยละ คา DCIE ทีม่ ากขึน้ แสดงวาประสิทธิผลการใชพลังงาน ดีขึ้น จนถึง 100% จะเปน DCIE ในอุดมคติ PUE สามารถคํานวณจากอัตราสวนของกําลัง (kW) หรือจาก อัตราสวนของพลังงาน (kWh) ก็ได แตเนื่องจาก kW คือพลังงานในชวงเวลา เพียงสั้น ๆ ในขณะ kWh เปนพลังงานที่สะสมรวมกันในชวงเวลายาวระยะ หนึ่ง เชน ชั่วโมง, วัน. เดือน หรือยาวกวานั้น ดังนั้นการคํานวณคา PUE ดวยพลังงานหรือ kWh จึงถูกตองกวา อีกทั้งคาใชไฟฟาที่คิดตามมิเตอร ก็คิดตามพลังงาน (kWh) the Green Grid ยังไดแนะนําใหคิดคา PUE จาก kWh ของทั้งปและคิดคา PUE ของแตละเดือนเพื่อจะได PUE สูงสุด และตํ่าสุดในรอบปมาใชในการพิจารณาปรับปรุงการใชพลังงาน (พูดงาย ๆ คือใหทําทุกเดือนและเมื่อครบปก็ใหคํานวณรวมเปน PUE ของทั้งป) PUE ควรเปนเทาใด : จากการสํารวจของ Uptime Institute http://uptimeinstitute.com/ ดาตาเซนเตอรโดยทั่วไปจะมี PUE เฉลี่ย ที่ 2.5 หมายความวาพลังงานทุก ๆ 2.5 kWh ที่ปอนใหแกดาตาเซนเตอร อุปกรณและบริภัณฑดาน IT จะใชเพียง 1 kWh ที่เหลือจะหมดไปกับระบบ

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

60


ปรับอากาศ แสงสวางและอืน่ ๆ รวมถึง ความสู ญ เสี ย ในระบบไฟฟ า ด ว ย Uptime ยังไดประมาณการวา PUE ของดาตาเซนเตอร ส ว นใหญ ค วร จะไดถงึ 1.6 หรือดีกวาหากมีการใช บริ ภั ณ ฑ ที่ มี ป ระสิ ท ธิ ผ ลทางด า น พลังงานสูงสุดเทาทีม่ ใี นเวลานีบ้ วกกับ การปรั บ พฤติ ก รรมการทํ า งานของ ดาตาเซนเตอร Partial PUE : จากคําจํากัด ความขางตน PUE คือประสิทธิผล การใชพลังงานของตัวดาตาเซนเตอร ทั้งหมด แตในดาตาเซนเตอรแตละ แหงอาจประกอบดวยพื้นที่หลายสวน หรือ Zone หรือ “ยาน” ซึ่งในบาง แห ง แต ล ะย า นอาจไม อ ยู  ติ ด ต อ กั น แตอาจอยูตางชั้นในอาคารเดียวกัน หรือตางอาคารก็ได คา PUE ของ แตละยานจะเปนไปตามคุณภาพและ อายุของบริภัณฑที่ใชรวมถึงการบํารุง รักษาที่อาจแตกตางกันดวย ดังนั้น the Green Grid จึงมีการคํานวณ PUE ของแตละสวนหรือแตละยาน ในดาตาเซนเตอร เรียกวา Partial PUE ใชคํายอวา pPUE ความหมาย ก็คือ อัตราสวนของพลังงานที่ปอน เขาสูยานตอพลังงานที่ใชโดยเครื่อง คอมพิวเตอรและบริภณ ั ฑ IT ทัง้ หมด ในยานนั้น

การคํานวณจากตัวอยางในรูปที่ 1 PUE ของ Zone 0 = 600 / 475 = 1.26 pPUEcontainer = 500 / 475 = 1.05

จะสังเกตเห็นวา ดวย IT load เดียวกันแตคิดคนละแบบคา PUE ออกมาตางกันมาก

รูปที่ 1 ตัวอยางที่ 1 ของ pPUE

จากรูปที่ 2 PUE = 2700 / (1500 + 500) = 1.35 pPUE1 = (200 + 1500) / 1500 = 1.13 pPUE2 = (500 + 200) / 500 = 1.40

ร า ส า ้ ฟ ไฟ จะเห็นวา Zone 1 และ Zone 2 ใชพลังงานทําความเย็นเทากันแตพลังงาน IT ไมเทากัน การใส IT load ใหมากขึน้ ไดประสิทธิผลการใชพลังงานดีขึ้น แตยอมตองอยูที่เงื่อนไขวาความเย็นจะรับกับ Load IT ไดเพียงพอ

รูปที่ 3 ขอนาสังเกตในการคํานวณ PUE

จากรูปที่ 3

ให N คือ พลังงาน non-IT load, I คือ IT load PUE = (N0 + N1 + N2 + I1 + I2) / (I1 + I2) = {N0 / (I1 + I2)} + {(N1 + I1) / (I1 + I2)} + {(N2 + I2) / (I1 + I2)}…….. (1) pPUE1 = (N1 + I1) / I1 ; pPUE2 = (N2 + I2) / I2 (Zone 0 ไมมีบริภัณฑ IT จึงไมคํานวณ pPUE0)

อัตราสวนของ IT load ในแตละยานคือ

R1 = I1 / (I1 + I2) ; R2 = I2 / ( I1 + I2) และ R1 + R2 = 100% R1* pPUE1 = (N1 + I1) / (I1 + I2) ; R2* pPUE2 = (N2 + I2) / (I1 + I2) โดยการแทนคา (N1 + I1) / (I1 + I2) และ (N2 + I2) / (I1 + I2) ลงในสมการ (1) ขางบน จะได PUE = [N 0 / (I 1 + I 2)] + R 1* pPUE 1 + R 2* pPUE 2 ………… (2)

พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

61


สมการ (2) ขางบน ใชในการจัดการพลังงานในสวนหรือยานตาง ๆ ในดาตาเซนเตอร โดยพิจารณาจาก Rn* pPUEn เชน • ควรรีบจัดการกับ R*pPUE ที่สูงมาก ๆ กอน • ในยานมีสัดสวน R สูง ๆ การรีบดําเนินการจะไดผลคุมคาเร็ว

ลองดูตัวอยางที่ 3 ตามรูปที่ 4 (คลายกับตัวอยางที่ 2 แต IT load ใน Zone 1 สูงขึ้น 10 เทา) • PUE = 20,000 / (15,000 + 500) = 1.29 • pPUE1 = (2,000 + 15,000 ) / 15,000 = 1.13 • pPUE2 = (200 + 500) / 500 = 1.40 • R1 = 15,000 / (15,000 + 500) = 0.97 • R2 = 500 / (15,000 + 500) = 0.03

ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 4 ตัวอยางที่ 3

การนําพลังงานกลับมาใชใหม (Energy Reuse)

ในกรณี ส ามารถนํ า พลั ง งานส ว นเกิ น จากดาตาเซนเตอร ก ลั บ มาใช ใ หม ใ นดาตาเซนเตอร เ ดิ ม ในลั ก ษณะ energy reuse นับเปนเรื่องดีมีประโยชน แตไมสามารถนํามาใชรวมในการคิด PUE ได เพราะมันเปนคนละเรื่อง หากมีการขอประกาศนียบัตรรับรองก็คงไมมหี นวยงานใดรับรองใหได การคิดประสิทธิผลของ energy reuse อยูใ นหัวขอ Energy Reuse Effectiveness: ERE ซึ่งจะไดคนหามาเลาในนิตยสารไฟฟาตอไปหากมีผูสนใจ จึงขอยํ้าอีกครั้งวา PUE = Total energy / IT energy อยาเอาอยางอื่นมาปะปน

สรุปเรื่อง PUE • • • • • •

Partial PUE สามารถใชอธิบายการมีสวนรวมดานพลังงานของแตละองคประกอบในดาตาเซนเตอร Partial PUE จะครอบคลุมเฉพาะองคประกอบในยานที่พิจารณาเทานั้น ขอบเขตของยานการคิด pPUE อาจเปนไดทั้งทางกายภาพหรือเสมือน แตตองมีการกําหนดใหชัดเจน PUE เปนการวัดผลที่มีประโยชนตรวจสอบและบริหารจัดการดานพลังงานในดาตาเซนเตอร ในการวิเคราะหการใชพลังงานเฉพาะสวนในดาตาเซนเตอรใหใชวิธีคิด Partial PUE หามนําตัวเลข energy reuse มาเกี่ยวของกับการคิด PUE หรือ pPUE ประวัติผูเขียน นายปราการ กาญจนวตี จบการศึ ก ษา วศบ. จุ ฬ าลงกรณ ม หาวิ ท ยาลั ย ป 2515 เริ่มทํางานที่ กองทดสอบและพัฒนา ทศท. 16 ปกอ นออกมาทําธุรกิจคาขายอุปกรณโทรคมนาคม อีก 12 ป ปจจุบันเปนที่ปรึกษาบริษทั เมเชอรโทรนิกซ จํากัด www.measuretronix.com และเปนกรรมการสาขาวิศวกรรมไฟฟา วสท.

62


Energy พลังงาน นายศุภกร แสงศรีธร กองพัฒนาระบบไฟฟา ฝายวิจัยและพัฒนาระบบไฟฟา การไฟฟาสวนภูมิภาค อีเมล : supakorn@pea.co.th

การพัฒนาและใชงานระบบผลิตไฟฟา ดวยเซลลแสงอาทิตย (Concentrating Photovoltaic : CPV) (ตอนที่ 2) 1. บทนํา

ร า ส า ้ ฟ ไฟ จ า ก บ ท ค ว า ม ฉ บั บ ที่ แ ล  ว ได ก ล า วถึ ง ลั ก ษณะโดยรวมของ การผลิตไฟฟาดวยระบบผลิตไฟฟา ด ว ยเซลลแ สงอาทิ ต ยแ บบรวมแสง (CPV) สํ า หรั บ ในบทความนี้ จ ะ กลาวถึงรายละเอียดดานเทคนิคของ ระบบดั ง กล า ว เพื่ อ ให ผู  ที่ ส นใจมี ความเขาใจลักษณะการทํางานของ ระบบผลิตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทิตย แบบรวมแสงมากยิ่งขึ้น จากที่กลาวไปแลวในเบื้องตน CPV เปนเทคโนโลยีที่ใชการรวมแสง ซึง่ ตองอาศัยเลนสชว ยในการรวมแสง โดยจะรวมแสงปริมาณมากมาทีเ่ ซลล แสงอาทิ ต ย ข นาดเล็ ก ๆ จากผล ของ PV effect เซลลแสงอาทิตยจะ ผลิ ต ไฟฟ า ตามปริ ม าณแสงที่ ต กลง บนตัวมัน ดังนั้นหากเราใหปริมาณ แสงจํานวน 10 เทาตกลงบนเซลล แสงอาทิ ต ย มั น ก็ จ ะสามารถผลิ ต กระแสไฟฟาไดปริมาณ 10 เทาเชน เดียวกัน แตอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะมีผล ตอประสิทธิภาพของเซลลแสงอาทิตย จึงจําเปนตองมีระบบระบายความรอน ที่ ดี รวมทั้ ง ต อ งมี ร ะบบติ ด ตาม ดวงอาทิ ต ย เ พื่ อ ให ก ารทํ า งานของ เซลลแสงอาทิตยมปี ระสิทธิภาพสูงสุด

ตลอดทัง้ วัน ซึง่ จากทีก่ ลาวมาแลวจะสงผลใหระบบดังกลาวมีราคาสูงกวาระบบ ผลิตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทิตยแบบปกติ

2. เทคโนโลยี ร ะบบผลิ ต ไฟฟ า ด ว ยเซลล แ สงอาทิ ต ย แ บบ รวมแสง

เทคโนโลยีระบบผลิตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทิตยแบบรวมแสงสามารถ แบงตามปริมาณการรวมแสงที่เรียกวา suns ไดดังนี้ 2.1 Low Concentration PV (LCPV) เปนระบบที่มีอัตราสวน การรวมแสง (Concentration ratio: CR) นอยกวา 10X เซลลแสงอาทิตย สําหรับระบบนีจ้ ะสามารถใชเซลลแสงอาทิตยแบบปกติได เนือ่ งจากความรอน ที่เกิดจากกระบวนการผลิตไฟฟามีคาตํ่า และไมจําเปนตองใชระบบระบาย ความรอน อัตราสวนการรวมของระบบนี้มีคาตํ่า ดวย acceptant angle (θ) สูง ความหมายของ acceptant angle คือ มุมของแสงตกกระทบตัวรวมแสง แลวยังทําใหเซลลแสงอาทิตยไดรับลําแสงทั้งหมดนั้น ลักษณะ acceptant angle สามารถแสดงไดดังรูปที่ 1 และระบบนี้ไมจําเปนจะตองมีระบบติดตาม ดวงอาทิตย

รูปที่ 1 มุม acceptant พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

63


2.2 Medium Concentration PV เปนระบบที่มีการรวมแสง CR มากกวา 10X แตนอย 100X ระบบนี้สามารถใชเซลลแสงอาทิตยแบบปกติได หรือใชเซลลแสงอาทิตยที่มีประสิทธิภาพสูง III-V multijunction ซึ่งจําเปน ที่จะตองมีระบบติดตามดวงอาทิตยและระบบระบายความรอน 2.3 High Concentration PV เปนระบบที่ประกอบดวยชุดสะทอน แสง 2 ชุด หรือ Fresnel lens ซึ่งเปนเลนสชนิดหนึ่งที่ออกแบบใหมีรูรับแสง กวางและความยาวโฟกัสสั้น โดยการลดวัสดุที่ใชทําเลนสลงเมื่อเปรียบเทียบ กับเลนสปกติ ซึ่งจะเห็นไดจากความหนาของ Fresnel lens จะลดลงจาก เลนสปกติ ปกติแลว Fresnel lens ทําจากแกวหรือพลาสติก ขนาดของเลนส มีหลายขนาดตั้งแตขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ ลักษณะของ Fresnel lens แสดงไดดังรูปที่ 2

เซลล แ สงอาทิ ต ย แ บบหลาย รอยตอ (Multijunction Solar Cell) หรือ Tandem Cell จะไดรบั ความนิยม ในการนํ า มาใช กั บ ระบบรวมแสง มากกวาเซลลแสงอาทิตยแบบรอยตอ เดียว เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูงกวา และมีคาสัมประสิทธิ์ทางความรอน ตํ่ า นั่ น หมายความว า ค า สู ญ เสี ย ที่ เ กิ ด ขึ้ น ตํ่ า เ มื่ อ อุ ณ ห ภู มิ สู ง ขึ้ น เซลลแสงอาทิตยแบบหลายรอยตอจะ ใหผลตอบสนองตอคลืน่ ความยาวแสง ทีแ่ ตกตางกัน ในทางปฏิบตั แิ ลวการผลิต Tandem cell จะใชเซลลแสงอาทิตย แบบฟลมบาง แตการผลิตก็เปนไป ดวยความยาก เนื่องจากความหนา ของเซลลจะเพิ่มขึ้น รวมทั้งการไหล ของกระแสระหว า งเซลล จ ะไหลได ยากขึ้น วิธีการแกไขดังกลาวจะอาศัย การแยกเซลลแสงอาทิตยออกจากกัน แลวเชื่อมตอแตละรอยตอดวยสาย ไฟฟ า ภายนอกเซลล วิ ธี ก ารนี้ จ ะ รูปที่ 2 : 1 ภาพตัดของ Fresnel lens นิ ย มใช กั น อย า งกว า งขวางในเซลล และ 2 ภาพตัดของเลนสปกติ แสงอาทิตยแบบอะมอฟส นอกจากนี้ วั ส ดุ ที่ นํ า มาใช ทํ า เซลล แ สงอาทิ ต ย คา CR ของ CPV แบบนีจ้ ะมีคา มากกวา 100X เซลลแสงอาทิตยทใี่ ชกบั แบบนี้ จ ะต อ งมี ค วามเหมาะสมกั น ระบบนีจ้ าํ เปนทีจ่ ะตองมีระบบระบายความรอน (Heat Sink) แสดงตัวอยางได เพื่อทําใหการไหลของกระแสระหวาง ดังรูปที่ 3 ระบบระบายความรอนนี้จะชวยลดอุณหภูมิของอุปกรณที่ตอเชื่อม รอยตอมีความเหมาะสม ซึ่งวัสดุที่ อยูใหลดลง และเปนการเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณนั้น นํามาใชจะเปนสารกึง่ ตัวนําแบบ III-V รู ป ที่ 4 เป น โครงสร า งของเซลล แสงอาทิตยแบบหลายรอยตอทีม่ ชี นั้ ที่ สําคัญ 6 ชัน้ ประกอบดวย รอยตอ pn, ชัน้ back surface field, ชัน้ window, ช อ งรอยต อ , ชั้ น ที่ เ คลื อ บป อ งกั น การสะทอน และหนาสัมผัสโลหะ

ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 3 ระบบระบายความรอน

64


รูปที่ 4 โครงสรางของเซลลแสงอาทิตยแบบหลายรอยตอ

จากมาตรฐานการทดสอบที่คาความเขมแสง 850 w/m2 และอุณหภูมิทดสอบที่ 25 องศาเซลเซียส พบวา เซลลแสงอาทิตยแบบรวมแสงมีคาประสิทธิภาพสูงถึง 41%

ร า ส า ้ ฟ ไฟ 3. ระบบติดตามดวงอาทิตย

ขอดอยที่สําคัญของระบบเซลลแสงอาทิตยแบบรวมแสง คือ การรวมแสงตองอยูในมุม acceptant ซึ่งการที่ จะทําเชนนี้ไดตองมีระบบติดตามดวงอาทิตยที่ดี เพื่อทําใหมุม α < θ ดังนั้นระบบติดตามดวงอาทิตยแบบ 2 แกน จึงถูกนํามาใชในระบบเซลลแสงอาทิตยแบบรวมแสง ซึง่ จะเปนผลใหประสิทธิภาพของระบบเซลลแสงอาทิตยแบบรวมแสง มีคาสูงขึ้น รูปที่ 5 จะแสดงลักษณะระบบเซลลแสงอาทิตยที่มีระบบติดตามดวงอาทิตย

รูปที่ 5 ระบบติดตามดวงอาทิตยแบบ 2 แกน เอกสารอางอิง 1. Antonio L. Luque, Viacheslav M. Andreev “Concentrator Photovoltaics”, 2007 2. J. Luther and A.W. Bett “Progress in High-Concentration Photovoltaic”, 2004 3. Andrea Antonini “Photovoltaic Concentrators – Fundamentals, Applications, Market & Prospective” 4. Solfocus “A Primer on CPV Technology”

พพฤศจิ ฤศจิกาายน ยน - ธธัันววาคม าคม 22554 554

65


Technology & Innovation เทคโนโลยีและนวัตกรรม ดร.สํารวย สังขสะอาด เมธีวิจัยอาวุโส สกว.

การออกแบบสรางอุปกรณ ชุดประกอบสรางแรงดันสูงแบบคิท (Design and Construction of High-Voltage Construction Kit) บทคัดยอ

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

อุปกรณชุดประกอบสรางแรงดันสูงแบบคิท เปน อุปกรณที่ใชสรางแรงดัน 3 ชนิด ไดงาย ๆ คือ แรงดัน กระแสสลับ แรงดันกระแสตรง และแรงดันอิมพัลส โดย ใชอปุ กรณทปี่ ระกอบดวย หมอแปลงทดสอบ ตัวเก็บประจุ ไดโอด ความตานทาน สปารกแกป ไกสวิตช โวลเตจดิไวเดอร ซึ่งแตละชิ้นจะมีความยาวเทากัน และมีพิกัดแรงดัน 100 kV เทากัน บทความนี้รายงานการออกแบบและสราง องคประกอบตาง ๆ ดังกลาว กําหนดเงือ่ นไขการออกแบบ การฉนวนภายในและภายนอก อธิบายคุณลักษณะและ การกําหนดคาขององคประกอบแตละชนิด แสดงการตอ วงจรโดยใชหัวตอและบารตอ เพื่อสรางแรงดันสูงทั้ง 3 ชนิด ใหมีคุณลักษณะตามที่มาตรฐานกําหนด ประเมิน ผลงานโดยใช เ กณฑ ม าตรฐานสากล กล า วถึ ง การใช ประโยชนของอุปกรณชดุ ประกอบสรางแรงดันสูง เพือ่ การ ศึกษาภาคปฏิบัติการทดลองดานวิศวกรรมไฟฟาแรงสูง การวิจัย และงานทดสอบในอุตสาหกรรม ใหรายละเอียด การประกอบสราง เพือ่ ใหสถาบันการศึกษาและหนวยงาน อื่นที่สนใจสามารถประกอบสรางและพัฒนาตอเองได

1. บทนํา ดั งที่ ไดชี้ให เห็นอยางชัดเจนวา การศึ กษาดาน วิ ศ วกรรมไฟฟ า แรงสู ง ยั ง เป น วิ ช าที่ สํ า คั ญ และจํ า เป น สําหรับประเทศไทยทั้งในปจจุบันและอนาคต แตการ ศึกษาวิศวกรรมไฟฟาแรงสูงใหไดผลดีและมีประสิทธิภาพ นัน้ จําเปนตองมีการศึกษาภาคปฏิบตั กิ ารทดลองเปนสวน

66

ประกอบและสวนเสริมที่สําคัญ การศึกษาภาคปฏิบัติการ ทดลองตองมีหอ งปฏิบตั กิ ารฯ ตามทีไ่ ดเสนอเปนบทความ ไวในนิตยสารไฟฟาสาร [1] ซึ่งในกรณีเพื่อการศึกษานั้น หองปฏิบัติการไฟฟาแรงสูงจะเปนระดับพื้นฐาน ที่ควรมี อุปกรณหลัก คือ อุปกรณชดุ ประกอบสรางแรงสูงแบบคิท และเสริมดวยหมอแปลงเทสลาสําหรับการศึกษาปรากฏการณ ดีสชารจบนผิวลูกถวยฉนวน เพื่ อ ให ก ารแนะนํ า เรื่ อ งห อ งปฏิ บั ติ ก ารไฟฟ า แรงสูงสําหรับสถาบันการศึกษามีความสมบูรณ มีคุณคา เพื่อผูที่มีหนาที่รับผิดชอบหรือสนใจตองการพัฒนาหอง ปฏิบตั กิ ารไฟฟาแรงสูง ไดเรียนรูถ งึ วิธกี ารพัฒนาออกแบบ สรางอุปกรณตาง ๆ สําหรับหองปฏิบัติการฯ จึงอธิบาย ถึงเทคนิคการออกแบบสรางอุปกรณตาง ๆ โดยเริ่มตน เรื่องการพัฒนาออกแบบสรางหมอแปลงเทสลาแบบใหม ซึ่ ง เป น อุ ป กรณ ห ลั ก อย า งหนึ่ ง สํ า หรั บ ห อ งปฏิ บั ติ ก าร ทดลองระดับพื้นฐาน เสนอเปนอันดับแรก เพราะเปน อุปกรณทสี่ รางไดงา ย มีองคประกอบนอยชิน้ ดังบทความที่ เสนอ [2] ในฉบับนีผ้ เู ขียนขอเสนอเรือ่ ง การออกแบบสราง อุปกรณชดุ ประกอบสรางแรงดันสูงแบบคิท ซึง่ เปนอุปกรณ สําหรับหองปฏิบตั กิ ารฯ ระดับพืน้ ฐานทีม่ คี วามสําคัญและ คุณประโยชนมากยิ่ง สําหรับการศึกษาภาคปฏิบัติการ ทดลองวิศวกรรมไฟฟาแรงสูง และเปนอุปกรณทใี่ ชงานงาย สะดวก ผูที่สนใจสามารถประกอบสรางขึ้นเองได การศึกษาภาคปฏิบัติการทดลองวิศวกรรมไฟฟา แรงสูงในหองปฏิบัติการในชวงเริ่มตน (กอนป 2527)


ใช อุ ป กรณ ที่ สั่ ง ซื้ อ จากต า งประเทศที่ มี ร าคาแพงมาก การจัดภาคปฏิบัติการทดลองจึงถูกจํากัดดวยงบประมาณ เปนการยากทีจ่ ะจัดซือ้ ดวยงบประมาณแผนดินใหเพียงพอ ผูเขียนจึงไดพยายามคิดคนพัฒนาออกแบบสรางอุปกรณ ตาง ๆ สําหรับภาคปฏิบัติการทดลองขึ้นใชเอง โดยไดรับ ความสนับสนุนในดานเงินทุนจากมหาวิทยาลัยในโครงการ สิ่งประดิษฐ โครงการทุนรัชดาภิเษก โครงการการเรียน การสอนเพื่อเสริมประสบการณ หนวยปฏิบัติการฯ จึงได มีโอกาสประดิษฐคดิ คนและพัฒนาออกแบบสรางอุปกรณ ชุดประกอบสรางแรงดันสูงแบบคิท เพือ่ การเรียนการสอน การวิจัย และการพัฒนาไดเริ่มตนดวยการออกแบบสราง อุปกรณคิทแตละชิ้น 100 kV แลวนํามาประกอบวงจร สรางแรงดันสูงระดับพื้นฐานไดทั้ง 3 ชนิด คือ แรงดัน สูงกระแสสลับ (AC) 50 Hz และแรงดันสูงกระแสตรง (DC) 100 kV แรงดันสูงอิมพัลส (Impulse) 200 kV ดังภาพถายในรูปที่ 1.1 [1]

2. การสรางแรงดันสูงสําหรับหองปฏิบตั กิ าร ดังที่ไดกลาวแลว ไฟฟาแรงสูงสําหรับการศึกษา ภาคปฏิบัติการทดลองขั้นพื้นฐานในหองปฏิบัติการฯ แบง ออกเปน 3 ชนิด คือ แรงดันสูงกระแสสลับความถี่ตํ่า (AC) แรงดันสูงกระแสตรง (DC) และแรงดันสูงอิมพัลส การทดลองเพือ่ เสริมใหเกิดความเขาใจลึกซึง้ ในภาคทฤษฎี [3] ที่ไดศึกษามาเกี่ยวกับการสรางและการวัดแรงดันสูง การทดลองเพื่ อ ศึ ก ษาปรากฏการณ อั น เป น ผลจาก แรงดันสูง ที่ทําใหเกิดความเครียดสนามไฟฟาในฉนวน อาจเปนกาซ ของเหลว หรือของแข็ง สามารถทําไดโดย ใชแรงดันขนาด 100 กิโลโวลต ก็เพียงพอที่จะทําใหเกิด ปรากฏการณได เชนเดียวกับที่ใชแรงดันสูงหลาย ๆ รอยกิโลโวลต แรงดันสูงทัง้ 3 ชนิดดังกลาว สามารถสราง ขึ้นไดโดยใชชุดประกอบสรางแรงดันสูง 100 กิโลโวลต ดังวงจรในรูปที่ 2-1 [4]

ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 2-1 วงจรสรางแรงสูง AC DC และอิมพัลส

รูปที่ 1-1 ชุดประกอบสรางแรงดันสูงแบบคิทที่ประดิษฐขึ้น

อุ ป กรณ ชุ ด ประกอบสร า งแรงดั น สู ง แบบคิ ท นี้ เปนผลงานที่คิดประดิษฐขึ้น โดยอาศัยประสบการณที่ได เคยเห็นเคยใชในหองปฏิบัติการไฟฟาแรงสูงของสถาบัน การศึกษาและสถาบันวิจัยในตางประเทศ เปนแรงจูงใจ ใหเกิดความคิดที่จะออกแบบสรางขึ้นใชเอง อุปกรณชุด ดังกลาวมิใชมปี ระโยชนแตเฉพาะใชสาํ หรับการศึกษาภาค ปฏิบตั ิการทดลองในดานวิศวกรรมไฟฟาแรงสูงในสถาบัน การศึกษาเทานั้น หากแตยังใชประโยชนในการทําวิจัย การทดสอบ และการใชงานในโรงงานอุตสาหกรรมได อีกดวย

VR TT RL CF C1 - C2,

= = = =

R1 -

D CS SG RS RP

= = = =

Cb Rd

= =

Z1 - Z2

=

Tr

=

หมอแปลงปรับและควบคุมแรงดัน หมอแปลงทดสอบแรงสูง ความตานทานจํากัดกระแส ตัวเก็บประจุกรองกระแส R2 = โวลเตจดิไวเดอรแบบ C, แบบ R ไดโอดแรงสูง ตัวเก็บประจุอิมพัลส สปารกแกปของวงจรอิมพัลส ความตานทานปรับหนาคลื่นและ หางคลื่น ความจุไฟฟาของโหลด ความตานทานหนวงอิมพัลส โวลเตจดิไวเดอร อิมพีแดนซภาคแรงสูง - ภาค แรงตํ่าอิมพัลสโวลเตจดิไวเดอร อาจเปน R หรือ C ไกสวิตช พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

67


3. การออกแบบสรางชุดประกอบสรางแรงดันสูง เทคนิคการออกแบบสรางองคประกอบวงจรสราง แรงดันสูง ไดอาศัยเทคโนโลยีดานวิศวกรรมไฟฟาแรงสูง เปนปจจัยพื้นฐานที่สําคัญ ผลของการออกแบบใชไดหรือ ไม ตองทําการทดสอบคุณสมบัติ ลักษณะการทํางาน วิเคราะหผล ใชเกณฑตดั สินทีก่ าํ หนดไวในมาตรฐานสากล IEC [5] ของแตละเรื่อง 3.1 เงื่อนไขการออกแบบการฉนวน เงื่อนไขการออกแบบองคประกอบสรางแรงดันสูง เหลานี้ ทีต่ อ งพิจารณาแตกตางกันออกไปตามประเภทของ องคประกอบนั้น ๆ อยางไรก็ตามก็มีเงื่อนไขบางประการ ที่เหมือนกันหรือรวมกัน เชน การฉนวนซึ่งแยกออกเปน การฉนวนภายนอกและการฉนวนภายใน

kV/cm สําหรับแรงดันกระแสสลับ 50 Hz และสําหรับ แรงดันอิมพัลส 1.2/50 μs ขั้วลบไดประมาณ 7.9 kV/cm และขัว้ บวกประมาณ 6.6 kV/cm จากขอมูลคาวาบไฟตาม ผิวฉนวนพีวีซี เมื่อคํานึงถึงแฟกเตอรแหงความปลอดภัย จึงเลือกความยาวตามผิวฉนวนพีวีซีกําหนดดวยเกรเดี๊ยน เปน 2 kV/cm สําหรับแรงดัน AC และ 4 kV/cm สําหรับ แรงดันอิมพัลส ฉะนั้นกรณีแรงดันกระแสสลับ 100 kV จะใชความ ยาวฉนวน 50 เซนติเมตร ซึ่งจะทนตอแรงดันอิมพัลสได ถึง 200 kV จากประสบการณทไี่ ดเคยออกแบบใชทอ ฉนวนพีวซี ี เปนเสาฉนวนรองรับ หรือเปนถังฉนวนบรรจุอปุ กรณไฟฟา แรงสูงประสบผลสําเร็จมาแลวหลายชิ้น คือ – ป 2524 ใชทอพีวีซีเปนเสาฉนวนโครงสรางของ Multi Chopping Gap สําหรับแรงดันอิมพัลส 400 kV [7] – ป 2525 ใชทอพีวีซีเปนแกนฉนวนพันขดลวด แรงสูงของหมอแปลงเทสลา 350 kV 100 kHz [8] – ป 2527 ใชทอพีวีซีบรรจุประกอบไดโอดแรงสูง แบบแชนํ้ามันหมอแปลง 100 kV 30 mA [9] – ป 2528 ใชทอพีวีซีอัดกาซ SF6 ความดัน 2.5 บาร สรางตัวเก็บประจุมาตรฐาน 100 pF 200 kV−AC [10] และพัฒนาใชตัวเก็บประจุมาตรฐานนี้สราง โวลเตจดิไวเดอรวัดแรงดันอิมพัลสไดถึง 400 kV [11] – ป 2531 ใชทอพีวีซีเปนถังฉนวนหมอแปลง ทดสอบชนิดจุม นํา้ มันแบบขัน้ บันได 200 kV 10 kVA [12]

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

3.1.1 การฉนวนภายนอก โดยเหตุ ที่ อุ ป กรณ ชุ ด ประกอบสร า งแรงดั น สู ง เหล า นี้ จ ะต อ งตั้ ง อยู  ใ นสภาวะของบรรยากาศภายใน หองหรือนอกหอง ซึง่ มีอากาศเปนฉนวนสําคัญ สวนฉนวน แข็งภายนอกนั้นเปนเพียงตัวยึดหรือรองรับนํ้าหนักหรือ แรงกลเทานั้น ฉะนั้น มิติภายนอก ความสูง ความยาว ความกวางของการฉนวนจะกําหนดดวยความเครียดสนาม ไฟฟาวิกฤตของอากาศ ซึ่งจะสัมพันธกับพื้นผิวของฉนวน แข็ง ลักษณะโครงสรางของพื้นผิวฉนวนมีผลสําคัญยิ่งตอ ความคงทนตอแรงดันไฟฟา กลาวคือจะตองมีผิวเรียบ สมํ่าเสมอ ไมสะสมฝุนละออง หรือสิ่งสกปรกไดงาย ไม ดูดซึมความชืน้ ทนความรอนไดพอสมควร ไมทาํ ปฏิกริ ยิ า ทางเคมีกบั ฉนวนเหลวหรือกาซอืน่ มีความแข็งแรงทางกล เพียงพอ สามารถกลึงตัดตอประกอบเขารูปตกแตงไดงาย ฉนวนแข็งที่มีคุณสมบัติการฉนวนดังกลาวขางตน เปนผลิตภัณฑวสั ดุทผี่ ลิตไดภายในประเทศราคาประหยัด หาซื้อไดงาย ปจจุบันฉนวนที่เหมาะไดแกทอฉนวนพีวีซี จากขอมูลของผูผลิตทอพีวีซี [6] ทอพีวีซีไมดูดความชื้น ทนความดันไดสูง ซึ่งขึ้นอยูกับความหนา อุณหภูมิใชงาน ปกติ 60 °C และไมทําปฏิกิริยากับนํ้ามันหมอแปลง ใน ดานไฟฟาพีวีซีก็มีความตานทานจําเพาะสูง 1013 − 1016 Ω-cm มีความคงทนตอแรงดันไฟฟาไดถึง 40 kV/mm [4] และจากผลของการทดลองในหองปฏิบัติการใชทอ พีวีซีมีระยะฉนวน 50 เซนติเมตร วางตั้งบนพื้นพบวา ทอ พีวซี มี คี วามคงทนตอแรงดันไฟฟาตามผิวทีส่ ภาวะของหอง (757 mmHg, 32 °C และความชื้น 75%) ประมาณ 4

68

3.1.2 การฉนวนภายใน การฉนวนภายในอาจเปนอากาศ กาซไนโตรเจน หรือกาซซัลเฟอรเฮกซาฟลูออไรด (SF6) นํา้ มันหมอแปลง ถาเปนอากาศหรือกาซอัดความดันมีขอดี คือ นํ้าหนักเบา แตการระบายความรอนไมดีเทากับการฉนวนดวยนํ้ามัน หมอแปลง การออกแบบตองคํานึงถึงรูปลักษณะของ สนามไฟฟา โดยไมใหเกิดความเครียดสนามไฟฟาสูงกวา ความเครียดสนามไฟฟาวิกฤต EC ของฉนวนภายใน กรณี แรงดัน AC หรือแรงดัน DC คา EC ของฉนวน คือ [3] - อากาศหรื อ ไนโตรเจนที่ ค วามดั น บรรยากาศ ประมาณ 30 kVpeak /cm - กาซ SF6 ประมาณ 88 kV/cm.bar - นํ้ามันหมอแปลง 100 – 250 kV/cm หลักการออกแบบการฉนวน พยายามใหเกิดกําลัง ไฟฟาสูญเสียไดอิเล็กตริก (Dielectric loss) นอยที่สุด


เพื่อปองกันมิใหเกิดความรอนอันเกิดจากพลังงานสูญเสีย จนทํ า ให อุ ณ หภู มิ เ พิ่ ม ขึ้ น สู ง เกิ น ขี ด จํ า กั ด ลั ก ษณะ ของอิเล็กโทรดพยายามหลีกเลี่ยงลักษณะปลายแหลม หรือขอบคม เพราะจะทําใหเกิดความเครียดสนามไฟฟา สูงเกินคาความเครียดสนามไฟฟาวิกฤตของฉนวนได และ นําไปสูการเกิดโคโรนา ดีสชารจบางสวน หรือเบรกดาวน ซึ่งจะทําใหอุปกรณนั้นเสียหาย การคํานวณความเครียดสนามไฟฟาสามารถทําได ถาทราบลักษณะรูปรางทรงเรขาคณิตของอิเล็กโทรด ซึง่ อาจ จะเปนลักษณะทรงกลมซอนศูนยกลางรวม ทรงกระบอก ซอนแกนรวม ทรงกลมกับทรงกลม ทรงกระบอกวาง ขนานกัน หรือทรงกลมหรือทรงกระบอกกับระนาบ หรือ ฉนวนตางชนิดวางซอนกันทั้งในสนามไฟฟาสมํ่าเสมอ และไมสมํ่าเสมอ รายละเอียดของการคํานวณอานไดใน หนังสือ [3]

I = 2πf CUt. S = 2πf CUt2x 10-9 kVA เมื่อ Ut คือ แรงดันทดสอบเปน kVrms C คือ ความจุไฟฟารวมเปน pF หม อ แปลงทดสอบสํ า หรั บ การทดลองในห อ ง ปฏิบัติการไฟฟาแรงสูงเพื่อการศึกษาและวิจัย ที่แรงดัน กําหนด 100 kV จะใชกําลังไฟฟา 5 kVA ก็เพียงพอ [12] ในที่นี้จะมีแรงดันปอนเขา 220 V ความถี่ 50 Hz และแรงดันลัดวงจรประมาณ 4% ใชกระดาษคราฟทเปน ฉนวนระหวางชั้นขดลวด และนํ้ามันหมอแปลงเปนฉนวน แทรกซึมและระบายความรอน บรรจุในถังฉนวนพีวีซี ดังในรูปที่ 3-1

ร า ส า ้ ฟ ไฟ 3.2 คาที่กําหนดชุดสรางและวัดแรงดันสูงกระแสสลับ อุปกรณที่ใชสรางและวัดแรงดันสูงกระแสสลับ 50 Hz ประกอบดวยหมอแปลงทดสอบเฟสเดียวขนาด 100 kV 5 kVA พรอมหมอแปลงปรับและควบคุมแรงดันทีป่ อ น ดวยแรงดัน 220 V ใชเปนตัวจายแรงดันสูงกระแสสลับ a) b) สําหรับการทดลองตาง ๆ เกี่ยวกับแรงดันสูง AC และ รูปที่ 3-1 หมอแปลงทดสอบ 100 kV 5 kVA แรงดันสูงที่สรางขึ้นสามารถวัดไดดวยอุปกรณวัดแรงดันสูง คือ โวลเตจดิไวเดอรแบบตัวเก็บประจุ ซึ่งประกอบดวย สิ่งที่ควรคํานึงถึงเวลาการใชงาน เพื่อใหหมอแปลง ตัวเก็บประจุภาคแรงสูง C1 และตัวเก็บประจุภาคแรงตํา่ C2 ทดสอบมี อ ายุ ก ารใช ง านที่ ย าวนาน โดยทั่ ว ไปจะใช ดังวงจรในรูปที่ 2-1 ในกรอบเสนประที่เขียนวา AC แรงดันจายออกดานแรงสูงไมเกิน 85% ของคาพิกัด หรือคาที่กําหนด และใชกับโหลดตอเนื่องที่คากระแส 3.2.1 หมอแปลงทดสอบ หมอแปลงทดสอบจัดเปนอุปกรณพื้นฐานสําคัญ จายออกดานแรงสูงไมเกินคาทีก่ าํ หนดไมวา จะใชทแี่ รงดัน ของการสรางแรงดันสูงทั้ง 3 ชนิดที่กลาวแลวขางตน ตํ่าเทาใดก็ตาม หม อ แปลงทดสอบที่ อ อกแบบสร า งนี้ ตั ว ถั ง โดยทั่วไปจะกําหนดดวย – แรงดันที่ปอนเขาและจายออก ขึ้นอยูกับขนาด หมอแปลงเปนฉนวน และมีขดลวด 3 ชุด จึงสามารถนํา แรงดันทดสอบที่ตองการ ซึ่งขึ้นอยูกับระบบแรงดันใชงาน ไปใชสรางแรงดันที่ระดับสูง 200 kV ได ดวยการตอกับ ตัวอื่นแบบขั้นบันได โดยวางตอซอนกัน [12] ของวัสดุทดสอบ – กระแสปอนเขาและจายออก และกําลังไฟฟา ซึง่ ขึน้ อยูก บั คาความจุไฟฟา C ของวัสดุทดสอบ หรือโหลด 3.2.2 โวลเตจดิไวเดอรวัดแรงดันสูงกระแสสลับ การวัดแรงดันสูงกระแสสลับโดยทั่วไปจะวัดดวย – แรงดันลัดวงจร εSC % และความถี่ f เปน Hz – กระแสจายออก I2 และกําลังไฟฟา S คํานวณ โวลเตจดิไวเดอรแบบตัวเก็บประจุ กรณีชุดประกอบสราง หาได ถาหากทราบความจุไฟฟาของวัสดุทดสอบ [3] คือ แรงดันสูง 100 kV ในวงจรรูปที่ 2-1 ตัวเก็บประจุภาค แรงสูง C1 จะมีคาประมาณ 100 pF และเพื่อใหได อัตราสวนแรงดัน 1 : 1000 ฉะนั้น C2 จะมีคาประมาณ 0.1 μF พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

69


ตั ว เก็ บ ประจุ ภ าคแรงสู ง C 1 ได จ ากการนํ า เอา ตัวเก็บประจุยอยแบบโพลิเอสเตอรฟลมขนาด 0.115 μF 2 kV-DC ตออนุกรมกัน ยึดอยูบนแผนพลาสติกโดยการ เจาะรู และวางใหระยะหางกันพอที่จะไมเกิดเบรกดาวน ระหวางตัวเก็บประจุทอี่ ยูใ กลกนั ซึง่ มีอากาศเปนฉนวนคัน่ อยู สวน C2 นั้นใชตัวเก็บประจุยอยหลาย ๆ ตัวตอขนาน กันอยูสวนลางของแผงตัวเก็บประจุ แลวติดตั้งแผงตัวเก็บ ประจุ C1 และ C2 ลงในทอฉนวนพีวีซี ซึ่งมีฝาอะลูมิเนียม ปดทั้งสองปลายของทอ ดังรูปที่ 3-2 a) หรือประกอบ C2 แยกตางหาก โดยติดตัง้ ในกระบอกทองเหลือง ดังรูปที่ 3-2 b) [2]

3.3.1 ไดโอดแรงสูง การพัฒนาการออกแบบสรางไดโอดแรงสูง-ขนาด 100 kV 50 mA ทางหองปฏิบัติการไฟฟาแรงสูง ไดเริ่ม มาตัง้ แตป 2527 [9] การประดิษฐคดิ คนทําไดโอดแรงสูงนี้ ในชวงตน ๆ ไดใชไดโอดอิเล็กทรอนิกสยอยมาตออนุกรม กัน การเลือกไดโอดยอยมาทําไดโอดแรงสูงจะตองพิจารณา ถึง แรงดันกลับทาง, กระแสที่กําหนด, กระแสเสิรจ และ การใชไดโอดยอย ๆ มาตออนุกรมกันจํานวนมาก เพื่อให ทนแรงดันไดสงู นัน้ แรงดันกระจายจะไมสมํา่ เสมอ จึงตอง ใชความตานทานสูง หรือตัวเก็บประจุทเี่ หมาะสมตอครอม ไดโอดยอยเพื่อปรับแรงดันกระจายใหดีขึ้น โดยเงือ่ นไขนี้ จึงเลือกไดโอดยอยชนิดซิลคิ อน (Si) ขนาด 1000 V 1 A มาตออนุกรมกันบนแผนกระดาษ ฉนวน ใชความตานทาน 1 เมกโอหมตอขนานไดโอด ยอย ทําหนาที่ปรับแรงดันกระจายตลอดความยาวไดโอด ใหสมํ่าเสมอในชวงแรงดันกลับทาง แลววางซอนตอกัน ติดตั้งในทอพีวีซี บรรจุนํ้ามันหมอแปลง ทําหนาที่เปน ฉนวนแทรกซึมและระบายความรอน ดังรูป 3-3 a) ต อ มาพบว า มี ไ ดโอดองค ป ระกอบสํ า เร็ จ รู ป จําหนาย ขนาดแรงดัน 100 – 150 kV จึงประกอบเปน ไดโอดพิกัด 100 kV โดยใชไดโอดองคประกอบ 150 kV 2 ทอนตออนุกรมกัน ติดตัง้ ในทอพลาสติกใส บรรจุนาํ้ มัน หมอแปลง ดังรูป 3.3 b) ทําใหทนแรงดันตอนกลับทาง 200 kV ได

ร า ส า ้ ฟ ไฟ a)

b)

รูปที่ 3-2 โวลเตจดิไวเดอรแบบตัวเก็บประจุ วัดแรงดันสูงกระแสสลับ 100 kV 50 Hz

3.2.3 ความตานทานจํากัดกระแสหมอแปลงทดสอบ เพื่ อ จํ า กั ด ค า กระแสเมื่ อ เกิ ด เบรกดาวน ที่ วั ส ดุ ทดสอบทีต่ อ อยูท างดานแรงสูงของหมอแปลงทดสอบ อาจ ใชความตานทานนํ้าที่มีความตานทานจําเพาะสูงบรรจุใน ทอพลาสติกออน จะไดความตานทานประมาณ 200-500 kΩ ซึ่งเปนความตานทานที่ทําไดงาย ๆ ใชไดดีและราคา ถูก นิยมใชกันมากในหองปฏิบัติการฯ

3.3 คาที่กําหนดชุดสรางและวัดแรงดันสูงกระแสตรง การสรางแรงดันสูงกระแสตรงโดยอาศัยการกรอง a) b) กระแสสลับจากตัวจายแรงดันสูง ที่ไดจากหมอแปลง ทดสอบดวยไดโอดแรงสูงผานความตานทานใหกับตัวเก็บ รูปที่ 3-3 ไดโอดแรงสูง 100 kV 30 mA [4] ประจุกรอง CF จะไดแรงดันสูงกระแสตรงแบบครึ่งคลื่น มีตัวเก็บประจุกรองชวยใหแฟกเตอรระลอก (Ripple 3.3.2 ตัวเก็บประจุกรองกระแส factor) ดีขึ้น ซึ่งสามารถวัดไดดวยโวลเตจดิไวเดอรแบบ การสร า งแรงดั น สู ง กระแสตรงตามวงจรรู ป ที่ ความตานทาน ประกอบดวยความตานทานภาคแรงสูง 2-1 เปนวงจรเร็กติฟายเออรแบบครึ่งคลื่น มีตัวเก็บประจุ R1 และความตานทานภาคแรงตํ่า R2 ดังวงจรในรูปที่ 2-1 กรองกระแส CF ชวยทําใหคลื่นแรงดันกระแสตรงเรียบ มากขึ้น โดยชวยคายประจุใหกับโหลดในชวงที่ไดโอดไม นํากระแส แฟกเตอรระลอกจะลดนอยลง ซึ่งอธิบายได ดวยสมการ [3]

70


– แรงดันระลอก δU = Idc/(2f C) – แฟกเตอรระลอก r = δU/Udc เมื่อ Idc และ Udc คือ กระแสและแรงดันกระแสตรงตาม ลําดับ f คือ ความถี่ C คือ ความจุไฟฟาของตัวเก็บประจุกรองกระแส

ความต า นทานทั้ ง ภาคแรงสู ง และภาคแรงตํ่ า จะ ยึดอยูบนขาเบกะไลท 4 ขา ที่ยึดหัวทายดวยหนาแปลน อะลูมิ เ นี ย ม และเจาะรู ข าเบกะไลท เ ป น ที่ยึ ด ขาความ ตานทาน ทีบ่ ดั กรีตอ กันเปนวงรอบ โดยมีระยะหางระหวาง รอบเพียงพอที่จะไมเกิดเบรกดาวนระหวางปลายขั้วความ ตานทานอยูใ กลกนั ทีม่ อี ากาศเปนฉนวนคัน่ โครงเบกะไลท ยึดความตานทานจะบรรจุไวในทอฉนวนพีวซี ี มีอากาศเปน ตั ว เก็ บ ประจุ ก รองกระแสของชุ ด ประกอบสร า ง ฉนวน ดังในรูปที่ 3-5 แรงดันสูงมีคาความจุไฟฟาประมาณ 50 nF 100 kVDC เปนแบบแผนกระดาษฉนวนบาง 55 μm ซอนดวย ไมลารฟลม 75 μm เปนไดอิเล็กตริกคั่นระหวางแผน เปลวอะลูมิเนียม แลวมวนใหแนนเปนพับ ๆ ดังรูปที่ 3-4 ซึ่งทนแรงดันไดถึง 17 kV นํามาวางซอนกันเพื่อตอขนาน หรืออนุกรม เพื่อใหไดความจุและทนแรงดันไดตามที่ ตองการ ตามรายงานวิจัย [13]

ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 3-5 โวลเตจดิไวเดอรแบบความตานทาน 100 kV-DC

รูปที่ 3-4 ตัวเก็บประจุแบบกระดาษไมลารฟลม คั่นแผนเปลวอะลูมิเนียม

3.3.3 โวลเตจดิไวเดอรวัดแรงดันสูงกระแสตรง แรงดันสูงกระแสตรงที่สรางขึ้นดวยชุดประกอบ สรางแรงดันสูง 100 kV นี้จะวัดดวยโวลเตจดิไวเดอรแบบ ความตานทาน ซึ่งประกอบดวยความตานทานภาคแรงสูง R1 และความตานทานภาคแรงตํ่า R2 มีอัตราสวนแรงดัน a = (R1 + R2) / R2 การออกแบบเลื อ กขนาดความต า นทานจะใช เงื่อนไขที่วา ความตานทานตองมีคาโอหมสูงมากพอ เพื่อ จํากัดกระแสไหลผานความตานทานที่แรงดันกําหนดไม ควรเกิน 1 mA นั่นคือใชความตานทานอยางนอย 1 MΩ/ kV ในทีน่ ใี้ ชความตานทานยอยทําดวยคารบอนฟลม ขนาด ตัวละ 2 MΩ จํานวน 140 ตัว นํามาตออนุกรมกันไดความ ตานทานรวมประมาณ 280 MΩ เปนความตานทานภาค แรงสูง สวนภาคแรงตํา่ ใชความตานทานยอยชนิดเดียวกัน ตอขนานกันหลาย ๆ ตัว ไดคาความตานทาน 280 kΩ ฉะนั้นอัตราสวนแรงดันเปน 1 : 1000 และกระแสไหล ผานความตานทานเพียง 0.36 mA [3]

3.4 คาที่กําหนดชุดสรางและวัดแรงดันสูงอิมพัลส ตามนิยามในมาตรฐาน IEC 60-1 [5] ไดกําหนด แรงดันสูงอิมพัลสไว 2 รูปแบบ คือ แรงดันอิมพัลสรูป คลื่นฟาผา 1.2/50 μs และแรงดันอิมพัลสรูปคลื่นสวิตชิ่ง 250/2500 μs การสรางแรงดันสูงอิมพัลสจะใชชุดสรางแรงดัน สูงกระแสตรงขางตนเปนตัวจายแรงดันอัดประจุใหกับ ตัวเก็บประจุอิมพัลส CS แลวดีสชารจดวยไกสวิตช Tr ที่ สปารแกปทรงกลม ผานความตานทาน RS RP และ Cb ตามวงจรขั้นพื้นฐานในรูปที่ 2-1 แรงดันสูงอิมพัลสที่สราง ขึ้นสามารถวัดไดดวยอิมพัลสโวลเตจดิไวเดอร ซึ่งอาจจะ เปนแบบความตานทานหรือแบบตัวเก็บประจุก็ได นั่นคือ ประกอบดวยอิมพีแดนซภาคแรงสูง Z1 และอิมพีแดนซภาค แรงตํ่า Z2 อยางไรก็ดีคาอิมพีแดนซภาคแรงสูง Z1 มีคา ตางจากโวลเตจดิไวเดอร แบบ R ที่ใชวัดแรงดัน DC และแบบ C ที่ใชวัดแรงดัน AC อีกทั้งมีคุณลักษณะ เฉพาะสําหรับแรงดันสูงอิมพัลส ดูรายละเอียดในหนังสือ วิศวกรรมไฟฟาแรงสูง [3] ขนาดแรงดันอิมพัลสที่สรางนี้ ขึ้นอยูกับแรงดันอัดประจุ ซึ่งกําหนดดวยระยะแกปของ สปารกแกป SG รูปคลื่นที่สรางขึ้นสามารถตรวจดูไดดวย ออสซิโลสโคป ประกอบเขากับภาคแรงตํ่าของอิมพัลส โวลเตจดิไวเดอร พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

71


3.4.1 ความตานทานจํากัดกระแสอัดประจุ RL ความต า นทานจํ า กั ด กระแสอั ด ประจุ R L ทํ า หนาที่หนวงการอัดประจุกระแสตรงใหกับตัวเก็บประจุ อิมพัลส CS และเปนการปองกันกระแสทรานเซี้ยนตแก ไดโอดดวย ความตานทานดังกลาวอาจประกอบดวย ความตานทานสําเร็จแบบเสนลวดที่พันอยูบนแทงฉนวน โดยเลือกตัวทีม่ กี าํ ลังไฟฟาหรือวัตตสงู มีคา ความตานทาน รวมประมาณ 25 kΩ ติดตั้งในทอฉนวนพีวีซีมีอากาศเปน ฉนวน การประกอบสรางความตานทาน RL ในที่นี้จะใช ความตานทานสําเร็จแบบเสนลวดพัน (Wire wound) หุม ดวยเซรามิกส เปนแทงสีเ่ หลีย่ มตัวละ 5 W ตออนุกรม กัน โดยยึดอยูบนโครงเบกะไลท 4 ขา มีหนาแปลน อะลูมิเนียมยึดโครงเบกะไลทอีกทีหนึ่ง ดังในรูปที่ 3-6 [4]

เมื่อ Uo คือ แรงดันอัดประจุ นั่ น คื อ ขนาดของตั ว เก็ บ ประจุ C S ต อ งมี ข นาด โตพอที่สามารถสรางรูปคลื่นแรงดันไดตามที่มาตรฐาน กําหนด ทั้งนี้ขึ้นอยูกับลักษณะสมบัติของโหลด โดยทั่วไป จะมีลกั ษณะเปนตัวเก็บประจุ ในกรณีทเี่ ปนโหลดเก็บประจุ Cb คาความจุไฟฟาของตัวเก็บประจุอิมพัลส CS จะตองมี ขนาดโตพอ คือ CS ≥ 10 Cb [3] ในกรณี ชุ ด ประกอบสร า งแรงดั น สู ง แบบคิ ท ตัวเก็บประจุ CS จะสรางใหมีขนาด 20-50 nF ทําดวย กระดาษซอนไมลารฟลมเปนไดอิเล็กตริกคั่นระหวางแผน เปลวอะลูมิเนียม มวนอัดเปนพับ ๆ วางซอนกันในโครง เบกะไลท ทําการอบแหง จุมนํ้ามันหมอแปลง บรรจุในทอ ฉนวนพีวีซี เชนเดียวกับขอ 3.3.2 รูปที่ 3-4

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

รูปที่ 3-6 ความตานทานจํากัดกระแส RL ประมาณ 25 kΩ

3.4.2 ตัวเก็บประจุอิมพัลส ลั ก ษณะสมบั ติ ข องตั ว เก็ บ ประจุ ที่ ใ ช กั บ แรงดั น อิ ม พั ล ส จ ะแตกต า งจากตั ว เก็ บ ประจุ ที่ ใ ช แ รงดั น สู ง กระแสตรง คือ ตัวเก็บประจุอิมพัลสจะเกิดการอัดประจุ หรือคายประจุที่เปนไปอยางรวดเร็วแบบทรานเซี้ยนต เกิดขึ้นในชวงระยะสั้นและรวดเร็ว ฉะนั้นตัวเก็บประจุ จะตองมีคาความเหนี่ยวนําตํ่า และการตอขั้วของตัวเก็บ ประจุที่แผนเปลวจะตองดีพอ อยางไรก็ตามขนาดแรงดัน ที่กําหนดจะมีคาเทากับแรงดันกระแสตรง ในวงจรรูปที่ 2-1 ตัวเก็บประจุอิมพัลส CS สามารถใชเปนตัวเก็บประจุ เดียวกับ CF ได นั่นคือมีคาความจุไฟฟาประมาณ 50 nF 100 kV การเลือกขนาดของ CS ขึ้นอยูกับความตองการ พลั ง งานของวงจร หรื อ เครื่ อ งกํ า เนิ ด แรงดั น อิ ม พั ล ส ซึ่งสามารถคํานวณไดจากสมการ [3] W = 1/2 CS Uo2

72

3.4.3 สปารกแกป SG และไกสวิตช สปารกแกป SG โดยทั่วไปจะเปนแกประหวาง ทรงกลม ทําหนาที่เปนตัวกําหนดขนาดแรงดันอัดประจุ ของ CS ถาตองการเพิ่มหรือลดแรงดันอัดประจุก็ทําได โดยการเพิ่มหรือลดระยะแกป การเลือกขนาดเสนผาน ศูนยกลางของทรงกลมที่จะใชเปนสปารกแกป SG ขึ้นอยู กับขนาดแรงดันอัดประจุ ในที่นี้แรงดันอัดประจุ 100 kV จึงเลือกขนาดเสนผานศูนยกลางของทรงกลม 10 cm ทําดวยทองแดง [14] สปารกแกป SG ที่มีไกสวิตช ทรงกลมขางหนึ่ง ดานทีห่ นั เขาหากันจะเจาะรูเพือ่ ทําเปนแกปชวย ทําใหเกิด สปารกทีแ่ กปชวยกอน ดวยไกสวิตชสง สัญญาณพัลสเขาไป แลวจะทําใหเกิดสปารกทีส่ ปารกแกป SG เปนการกําหนด ใหเกิดสปารกเมื่อตองการได และยังเปนการกําหนดให ออสซิลโลสโคปทํางานไดทันดวย ในทางปฏิ บั ติ แรงดั น อิ ม พั ล ส ที่ ใ ช ท ดสอบวั ส ดุ หรืออุปกรณไฟฟาแรงสูงนั้น จะตองกําหนดหรือควบคุม คาได ทั้งนี้เพื่อใหคาแรงดันทดสอบที่ปอนออกไปหลาย ๆ ครั้งนั้นมีคาคงที่ การควบคุมทําไดโดยใชไกสวิตชเปนตัว เริ่มตนใหเกิดดีสชารจสปารกที่แกปชวย ซึ่งอยูที่ทรงกลม ขางหนึ่งของสปารกแกป SG ดวยสัญญาณพัลส โดยการ บังคับระยะไกลดังวงจรรูปที่ 2-1 การสร างพั ลสไกสวิ ตชในที่ นี้จะไดจากเซรามิ กส ไฟฟาเปยโซ (Piezoelectric ceramics) ที่มีอยูในปน จุดกาซหุงตม (Gas lighter) ในครัวตามบาน โดยอาศัย หลักการวาเมื่อแทงเซรามิกสไฟฟาเปยโซไดรับแรงอัด ก็จะทําใหเกิดศักยไฟฟาเปนลักษณะพัลส ดังรูปที่ 3-7 [15] ปอนเขาไปที่สปารกแกปชวย แลวเกิดสปารกขึ้น ก็จะทํา


ใหสปารกแกป SG เกิดสปารก ประจุที่อัดไวใน CS ก็จะ m คือ มวลสารของเส น ลวดที่ ป ระกอบเป น ดีสชารจผาน RS RP และ Cb ไดรูปคลื่นแรงดันอิมพัลส ความตานทาน (kg) ตามที่ตองการ c คือ คาความจุความรอนจําเพาะ (kJ / kg. °K) ∆T คือ อุณหภูมิเพิ่มขึ้นเปน °C สิ่งที่สําคัญยิ่งประการหนึ่งของการทํา RS และ RP ก็คอื จะตองเปนความตานทานไรความเหนีย่ วนําหรือมีนอ ย ทีส่ ดุ เพือ่ มิใหเกิดการแกวงของรูปคลืน่ อิมพัลส โดยเฉพาะ อยางยิ่งความตานทาน RS ซึ่งเปนความตานทานปรับหนา คลื่นปกติจะตองมีคามากกวาคาวิกฤติคือ RS ≥ 2√L (Cb + CS) / Cb . CS การพันเสนลวดความตานทานไรความเหนี่ยวนํา ในที่นี้จะใชเสนลวด Ni-Fe-Cr ซึ่งหาซื้อไดภายในประเทศ รูปที่ 3-7 สปารกแกป SG ที่มีไกสวิตชแบบเปยโซเซรามิกส โดยเลือกพื้นที่ภาคตัดขวางและความยาวใหไดคาความ ตานทานตามที่ตองการ และอุณหภูมิเพิ่มขึ้นอยูในเกณฑ 3.4.4 ความตานทานปรับรูปคลื่นอิมพัลส ที่กําหนด พันบนทอฉนวนพีวีซีอยางนอย 2 ชั้น หรือ เมื่อเกิดสปารกขึ้นที่สปารกแกป SG แลว ประจุ 4 ชั้นพันสวนทางกันดังรูปที่ 3-8 โดยแตละชั้นมีคาความ ที่อัดไวใน CS ก็จะดีสชารจออกไปยังโหลด Cb หรือวัสดุ ตานทานใกลเคียงกันมากที่สุด แลวตอกันแบบขนาน ทดสอบผานความตานทานอนุกรม RS ซึ่งเปนตัวกําหนด เพื่อใหเกิดการหักลางของสนามแมเหล็กที่เกิดขึ้นระหวาง เวลาหนาคลื่นของแรงดันอิมพัลส และผาน RP ตอใน เสนลวด ทีพ่ นั ติดกันคัน่ ดวยเสนเอ็นฉนวน กระบอกความ ลักษณะขนานกับโหลด ทําหนาที่ปรับหรือกําหนดเวลา ตานทานทีพ่ นั เสร็จแลวดังรูปที่ 3-8 จะติดตัง้ อยูใ นกระบอก หางคลื่น ฉนวนพีวีซี ดังรายละเอียดเสนอไวในรายงานโครงงาน การเลือกขนาดความตานทาน RS และ RP ขึ้นอยู วิศวกรรมไฟฟา [16] กับขนาดของ Cb, CS และเวลาหนาคลื่น T1 กับหางคลื่น T2 ซึ่งคํานวณไดจากความสัมพันธ [3] RS = T1 (Cb + CS) / k2 Cb . CS RP = T2 / k1 (Cb + CS) รูปคลื่นอิมพัลสฟาผา 1.2/50 μs k1 = 0.73, k2 = 2.96 รูปคลื่นอิมพัลสสวิตชิ่ง 250/2500 μS k1 = 0.87, k2 = 2.41 การออกแบบความตานทาน RS และ RP จะตอง คํานึงถึงความคงทนตอแรงดันไฟฟา และรับพลังงาน รูปที่ 3-8 การพันความตานทาน RS และ RP ดีสชารจทรานเซี้ยนตที่เกิดขึ้นในเวลาสั้น ๆ เปนไมโคร วินาทีได ไมทําใหอุณหภูมิเพิ่มขึ้นสูงเกินไป โดยทั่วไปจึง คาความตานทาน RS และ Rp ของชุดประกอบ ใชความตานทานที่ทําดวยเสนลวดความตานทาน สร า งแรงดั น สู ง 100 kV ในที่ นี้ กํ า หนดด ว ยรู ป คลื่ น อุณหภูมิเพิ่มขึ้นของตัวความตานทาน จะกําหนด แรงดันอิมพัลส 1.2/50 μs โดยใช CS = 55 nF และ Cb ดวยอุณหภูมิใชงานของทอฉนวนพีวีซี ที่ใชเปนแกนฉนวน = 2.4 nF จะได RS และ RP เทากับ 180Ω และ พันลวดความตานทาน คืออุณหภูมิเพิ่มขึ้นตองนอยกวา 1234Ω ตามลําดับ และเพื่อใหเห็นผลของ RS และ RP มี 60 °C ซึ่งอาจคํานวณไดจากสมการ ผลตอรูปคลื่น คือ T1 และ T2 จึงไดทําความตานทานที่มี W = mc ∆T คาตํา่ กวา และสูงกวาคาความตานทานของรูปคลืน่ มาตรฐาน คือ เมื่อ W คือ พลังงานที่ปอนผานความตานทาน (kJ) RS = 55 Ω 180Ω และ 617Ω RP = 617Ω 1234Ω และ 3560Ω

ร า ส า ้ ฟ ไฟ ทอพีวีซี

ไมลา ลวด Ni-Cr

พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

73


3.4.5 โหลดความจุไฟฟา Cb โหลดความจุไฟฟา Cb เปนองคประกอบที่มี ผลตอการสรางแรงดันสูงอิมพัลส ซึ่งแทนคาความจุไฟฟา ของวัสดุทดสอบ เชน เคเบิลแรงสูง ลูกถวยฉนวนไฟฟา หมอแปลงไฟฟา ปลอกฉนวนนําสาย กับดักเสิรจ สวิตช ตัดตอน ตัวเก็บประจุ และอื่น ๆ เพื่อแทนคาความจุไฟฟา ของวัสดุทดสอบเหลานี้ จึงเลือกคาความจุไฟฟาของ Cb เทากับ 300 pF 500 pF และ 2400 pF โดยมีโครงสราง การประกอบเช น เดี ย วกั บ ตั ว เก็ บ ประจุ ภ าคแรงสู ง ของ โวลเตจดิไวเดอรแบบตัวเก็บประจุ นั่นคือ ตัวเก็บประจุ โหลด Cb ประกอบดวยตัวเก็บประจุยอยโพลิเอสเตอร ฟลมแบบแหง โดยยึดอยูบนแผนพลาสติกดังแสดงในรูป ที่ 3-9 [4]

รูปที่ 3-10 อิมพัลสโวลเตจดิไวเดอร แบบความตานทาน 100 kV

ในกรณีโวลเตจดิไวเดอรแบบตัวเก็บประจุสําหรับ วั ด แรงดั น อิ ม พั ล ส เมื่ อ กํ า หนดค า แรงดั น พิ กั ด แล ว สิ่ ง สํ า คั ญ ที่ จ ะต อ งพิ จ ารณาเพื่ อ ให โ วลเตจดิ ไ วเดอร มี คุณสมบัติตามที่มาตรฐานกําหนด คือ คาความจุไฟฟา คาความตานทานหนวง และการฉนวน การเลือกขนาด ความจุไฟฟาของโวลเตจดิไวเดอรมีสิ่งที่ตองคํานึงถึง คือ ความจุไฟฟาจะตองไมมากเกินไป เพราะจะกลายเปน โหลดของวงจรสรางแรงดันอิมพัลส ซึ่งมีผลตอรูปคลื่น แรงดันอิมพัลสที่สรางขึ้น แตก็ไมควรนอยเกินไป เพราะ จะทําใหเกิดผลกระทบจากความจุไฟฟาสเตรย ทําใหเวลา ตอบสนอง T ของดิไวเดอรมีคาสูงมากเกินไป คาความจุ ไฟฟาภาคแรงสูงของอิมพัลสโวลเตจดิไวเดอรปกติจะมีคา ประมาณ 300-1000 pF [3] ในวงจรวัดแรงดันอิมพัลส และในตัวเก็บประจุภาค แรงสูงเองจะมีคา ความเหนีย่ วนํา ซึง่ จะทําใหเกิดการแกวง ของผลตอบสนองแรงดันสูงรูปขั้น การแกปญหานี้ทําได โดยตอความตานทานหนวง Rd ตออนุกรมกับโวลเตจดิไวเดอร  คา Rd อาจประมาณได [3] คือ Rd 4 เมื่อ L คือ คาความเหนี่ยวนํา Ce คือ คาความจุไฟฟาสเตรย โวลเตจดิไวเดอรของชุดประกอบสรางแรงดันสูง 100 kV ไดจากการนําตัวเก็บประจุยอยมาตออนุกรมและ ขนานกัน ซึ่งมีโครงสรางเหมือนกับตัวเก็บประจุ Cb คือให ตัวเก็บประจุยดึ อยูบ นแผนพลาสติก และ Rd จะตอกระจาย ตลอดความยาวของตัวเก็บประจุภาคแรงสูงดังรูปที่ 3-11

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

รูปที่ 3-9 ตัวเก็บประจุโหลด Cb ของวงจรสรางแรงดันอิมพัลส ทําดวยตัวเก็บประจุยอยโพลิเอสเตอรฟลมแหง

3.4.6 โวลเตจดิไวเดอรวัดแรงดันอิมพัลส โวลเตจดิ ไ วเดอร วั ด แรงดั น อิ ม พั ล ส โ ดยทั่ ว ไป มีสองแบบ คือ อาจจะเปนแบบความตานทาน ซึ่งเหมาะ สําหรับแรงดันอิมพัลสรูปคลื่นฟาผา หรืออีกแบบหนึ่ง เปนแบบตัวเก็บประจุมีความตานทานหนวง ที่ใชวัดไดทั้ง แรงดันอิมพัลสฟาผาและแรงดันอิมพัลสสวิตชิ่ง ฉะนั้น ถาจะใหวัดแรงดันอิมพัลสไดทั้ง 2 แบบ ก็ควรเปนแบบ ตัวเก็บประจุมีความตานทานหนวง โวลเตจดิ ไ วเดอร แ บบความต า นทานที่ ใ ช วั ด แรงดันอิมพัลส 1.2/50 μs จะใชความตานทานทําดวย เสนลวด Ni-Cr พันบนทอพีวีซีแบบไรความเหนี่ยวนําดัง รูปที่ 3.10 คาความตานทานภาคแรงสูงจะตองเลือกให มีคาสูงพอเหมาะ คือ ประมาณ 5 - 10 kΩ ถานอยเกิน ไปจะกลายเปนโหลดแกเครื่องกําเนิดแรงดันอิมพัลส แต ถามากเกินไปจะทําใหเวลาตอบสนอง T มีคามากเกินไป ซึ่งคา T อาจคํานวณไดจาก [3] T = RCe /6

74


รูปที่ 3-12 แกปทรงกลมวัดแรงดัน AC ที่ตอขนานกับ โวลเตจดิไวเดอร 100 kV

3.5 การประกอบตอวงจร วัตถุประสงคทสี่ าํ คัญประการหนึง่ ของการออกแบบ สร า งอุป กรณชุ ด ประกอบสร า งแรงดัน สู ง แบบคิ ท คื อ ใหสามารถประกอบสรางวงจรหรือรือ้ ออกสับเปลีย่ นทีข่ อง องคประกอบได และสามารถทําไดงาย สะดวกรวดเร็ว องคประกอบตองทนแรงกระทบกระแทกไดดี รูปรางและ นํ้าหนักสะดวกแกการหยิบยกเคลื่อนยาย การตอกันทาง ไฟฟาตองดีพอเมื่อประกอบเขาดวยกันแลว ลักษณะของ โครงสรางตองมั่นคง การออกแบบสรางองคประกอบอาศัยแนวความคิด ของอุปกรณของตางประเทศมาพัฒนาออกแบบใหทําได งายกวา ราคาประหยัด แตมีประสิทธิภาพการใชงาน เหมือนกันหรือดีกวา การประกอบตอองคประกอบของ วงจรก็ทําไดงายโดยใชหัวตอและทอตอ ดังรูปที่ 3-13 [4]

ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 3-11 อิมพัลสโวลเตจดิไวเดอรแบบตัวเก็บประจุ 100 kV มีความตานทานหนวงกระจาย

3.4.7 แกปทรงกลมวัดแรงดัน แกปทรงกลมเปนอุปกรณพื้นฐานที่ใชวัดแรงดันได ตั้งแตแรงดันกระแสตรง แรงดันกระแสสลับ (วัดคายอด) และแรงดันอิมพัลส นั่นคือแกปทรงกลมใชวัดคายอดของ แรงดันที่มีความถี่เปนศูนย (DC) จนถึงความถี่เปน MHz การวัดแรงดันอาศัยการเกิดเบรกดาวนในแกปทรงกลม ที่มีคาเทาเดิมหรือใกลเคียง ซึ่งขึ้นอยูกับระยะแกป d ขนาดเสนผานศูนยกลาง D และความหนาแนนสัมพัทธ ของอากาศ δ คือแรงดันเบรกดาวน Ub จะเปนฟงกชัน ของ d, D และ δ นั่นคือ Ub = f (d,D,δ)

ในทีน่ ตี้ อ งการวัดแรงดันทีส่ รางขึน้ ดวยชุดประกอบ สรางแรงดันสูง 100 กิโลโวลต จึงเลือกเสนผานศูนยกลาง ของทรงกลมเทากับ 10 เซนติเมตร ซึ่งใชวัดคายอดได ถึง 123 กิโลโวลตที่สภาวะมาตรฐาน [14] ทรงกลมทั้ง รูปที่ 3-13 การตอองคประกอบดวยหัวตอและทอตอของ อุปกรณชุดประกอบสรางแรงดันสูงแบบคิท สองจะยึดอยูในทรงกระบอกพีวีซี ที่มีความยาวเทากับ องคประกอบอื่น ๆ ดานขางกระบอกมีชองเปด เพื่อให สามารถปรับระยะแกปไดตามความยาวกระบอก ระยะ 3.5.1 หัวตอ เพื่อใหองคประกอบตาง ๆ ที่บรรจุอยูในทอฉนวน แกป d ปรับไดตั้งแตศูนยจนถึง 7.5 เซนติเมตร ดังรูป ที่ 3-12 คาแรงดันที่สภาวะมาตรฐานสามารถอานไดจาก พี วี ซี ซึ่ ง มี ค วามยาวเท า กั น ทุ ก ชิ้ น สามารถต อ กั น ทาง ไฟฟาไดดี และทางกลมั่นคง จึงใชหัวตอรวมที่ใชตอได ตารางในมาตรฐาน [14] ทั้งที่ฐานและที่หัวบน โดยประดิษฐแบบใหมขึ้นเอง มีรูป ลักษณะเปนทรงกระบอกตัดทอนทําดวยอะลูมิเนียมหลอ ดานบนของหัวตอจะมีรูกลมตรงกลาง สําหรับเปนที่ตั้ง พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

75


ขององคประกอบในแนวดิ่ง ดานขางจะมีรูกลมทั้ง 4 ดาน ถาหัวตอใชที่ฐาน รูกลมดานขางจะใชสําหรับตอทอ อะลูมเิ นียม เพือ่ ใหการตอลงดินถึงกัน ถาใชเปนหัวตอบน ก็จะมีบาเปนชองผาอยูระหวางรูกลม ใชสําหรับยึดหัวของ องคประกอบ 3.5.2 ทอตอ ทอตอใชสาํ หรับตอระหวางหัวตอใหถงึ กันทางไฟฟา แบงออกเปน 2 แบบ คือ 1) ทอตอหัวสปริง เปนทออะลูมเิ นียมกลม ทีป่ ลาย ทั้งสองจะมีลวดสปริงมีลักษณะโคงครึ่งวงกลม เมื่อปลาย ทอสอดเขาไปในหัวตอก็จะทําใหเกิดการสัมผัสระหวาง ปลายทอกับหัวตอ ทอตอหัวสปริงนี้จะใชสําหรับตอหัวตอ ที่ฐานตั้งใหถึงกันแลวตอลงดินได 2) ทอตอหัวจุก เปนทออะลูมิเนียมกลมเชนกัน ที่ปลายทั้งสองจะมีลักษณะเปนจุก และมีบาสําหรับตอ ระหวางหัวตอที่สวมอยูดานบนขององคประกอบ โดยบา ของหัวจุกจะวางลงบนชองผาของหัวตอ เมื่อตอในแนว ระดับหรือปกลงในรูกลางของหัวตอเปนการตอในแนวดิ่ง การตอสัมผัสไฟฟาอาศัยแรงกดดวยนํ้าหนัก

2) โวลเตจดิไวเดอรแบบตัวเก็บประจุสําหรับวัด แรงดั น กระแสสลั บ สามารถวั ด ได ถึ ง ค า ที่ กํ า หนดคื อ 100 kV โดยไมเกิดเบรกดาวนหรือดีสชารจใด ๆ และมี อัตราสวนแรงดันคอนขางคงที่ตั้งแตคาแรงดันตํ่า ๆ จนถึง คาที่กําหนด

ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 4-1 รูปคลื่นแรงดันที่ไดจากหมอแปลงทดสอบ 100 kV 5 kVA เมื่อมีโหลด Cb 1500 pF

4.2 อุปกรณชุดสรางแรงดันสูงกระแสตรง การสร า งแรงดั น สู ง กระแสตรง โดยใช ว งจร 3.5.3 ขั้วตอลงดิน โดยเหตุที่ฐานตั้งขององคประกอบ คือหัวตอที่ตอ เร็กติฟายเออร มีหมอแปลงทดสอบ 100 kV 5 kVA ถึงกันทางไฟฟาทัง้ หมด เพราะฉะนัน้ การตอลงดินจึงทําได เปนตัวจายใหกับวงจรเร็กติฟายเออร ซึ่งประกอบดวย ไดโอด 100 kV 30 mA ตออนุกรมกัน 2 ตัว มีตัวเก็บ งาย โดยตอหัวตอที่ฐานจุดใดจุดหนึ่งลงดิน ประจุกรองกระแส CF 50 nF เปนการเรียงกระแสแบบ 4. การทดสอบอุปกรณชุดประกอบสราง ครึ่งคลื่น สามารถสรางแรงดันกระแสตรงไดถึง 100 kV แรงดันสูงแบบคิท โดยวัดดวยโวลเตจดิไวเดอรแบบความตานทานที่สรางขึ้น อุปกรณชุดประกอบสรางแรงดันสูงแบบคิท 100 ไดรูปคลื่นแรงดันกระแสตรง ดังแสดงในรูปที่ 4-2 kV นี้ พัฒนาออกแบบสรางขึ้นใหสามารถสรางแรงดันได 3 ชนิด คือ AC, DC และอิมพัลส ซึ่งมีวัตถุประสงคหลัก เบื้องตนเพื่อใชสําหรับภาคปฏิบัติการทดลองในสถาบัน การศึกษาการทดสอบผลการออกแบบสรางอุปกรณชุด แบบคิททําไดโดยทดลองสรางแรงดันสูงทั้ง 3 ชนิด และ ประเมินผลโดยใชมาตรฐานสากล IEC [5] เปนเกณฑ พิจารณาตัดสินวิเคราะหวาไดมาตรฐานหรือไม 4.1 อุปกรณชุดสรางแรงดันสูงกระแสสลับ 1) หมอแปลงทดสอบ 100 kV 5 kVA มีคุณสมบัติ ได ต ามที่ ม าตรฐานกํ า หนดทุ ก ประการ ได ค  า ตามที่ ออกแบบไว สามารถสรางแรงดันสูงไดตามที่กําหนด ที่ วัสดุทดสอบมีความจุไฟฟาถึง 1500 pF ที่แรงดันกําหนด ไมมดี สี ชารจบางสวนเกิดขึน้ รูปคลืน่ แรงดันเปนรูปคลืน่ ไซน ที่สมบูรณ ดังรูปที่ 4-1 ที่แรงดันกําหนดคือ 100 kV [12]

76

สเกล 5 V/div. 5 ms/div

รูปที่ 4-2 วงจรเร็กติฟายเออร สรางแรงดัน DC 75 kV


4.3 อุปกรณชุดสรางแรงดันอิมพัลส การสรางแรงดันอิมพัลส ดังวงจรในรูปที่ 2.1 จะ ไดจากการอัดประจุตัวเก็บประจุ CS ในวงจรอิมพัลสดวย แรงดันกระแสตรงที่ไดจากตัวจายแรงดัน AC ตามขอ 4.1 และ 4.2 แลวดีสชารจใหกบั ความตานทาน RP และตัวเก็บ ประจุ Cb ผานความตานทาน RS ดังองคประกอบวงจรใน รูปที่ 4.3 ซึง่ เปนสวนหนึง่ ของรูปที่ 1.1 (วงจรสวนอิมพัลส)

a)

b)

รูปที่ 4.4 ผลของ RS ตอหนาคลื่น a) และ RP ตอหางคลื่น b)

4) ความเหนี่ยวนํา L แฝงอยูในความตานทาน มีผลตอรูปคลื่นโดยเฉพาะใน RS จะทําใหรูปคลื่นอิมพัลส เกิดการแกวง ดังในรูป 4-5 โดยเปรียบเทียบกับรูปคลื่น มาตรฐานในรูปที่ 3.4 ที่ไดจาก RS และ RP ที่ปลอดคา ความเหนี่ยวนํา

ร า ส า ้ ฟ ไฟ สเกลเวลา 1 μs/div และ 10 μs/div

รูปที่ 4.3 องคประกอบวงจรสรางแรงดันอิมพัลสและรูปคลื่น

การสรางรูปคลื่นแรงดันอิมพัลสนอกจากจะขึ้นอยู กับตัวเก็บประจุ CS, Cb แลว ยังขึ้นอยูกับความตานทาน (ที่ปลอดคาความเหนี่ยวนํา) RS, RP ดังรายละเอียด ในขอ 3.4.4 การทดสอบการสรางแรงดันอิมพัลสของ องคประกอบวงจรดังรูปที่ 4.3 ซึ่งมีตัวเก็บประจุอิมพัลส CS = 55 nF และ Cb = 2.4 nF ทําการทดลองสราง แรงดันอิมพัลส โดยใชความตานทาน RS และ RP ตามที่ คํานวณไวในขอ 3.4.4 ดังนี้ 1) สรางรูปคลื่นมาตรฐาน T1/T2 = 1.2/50 μs คา RS = 180Ω, RP = 1234Ω ปรากฏวารูปคลื่นที่สรางมี รูปคลื่นไดตามที่มาตรฐานกําหนด ดังรูป 4-3 2) ผลของความตานทาน RS มีตอเวลาหนาคลื่น T1 โดยใชคา RS เทากับ 55Ω 180Ω และ 671Ω พบวาได T1 เทากับ 0.8 μs 1.2 μs และ 3.5 μs ตามลําดับ ดังรูป 4-4 a) นั่นคือ ถา RS นอยลง T1 จะนอยลง และถา RS มากขึ้น T1 ก็มากขึ้นตาม 3) ความตานทาน RP มีผลตอเวลาหางคลื่น T2 โดยใชคา Rp เทากับ 617Ω 1234Ω และ 3560Ω พบวา ได T2 เทากับ 30 μs, 50 μs และ 780 mS ตามลําดับ ดังในรูปที่ 4-4 b) นั่นคือ ถา RP นอยลง T2 ก็นอยลง ถา RP มากขึ้น T2 ก็มากขึ้นตาม

รูปที่ 4-5 ผลของคาความเหนี่ยวนําที่มีอยูใน RS ทําใหเกิดออสซิลเลชัน

5) คาโหลด Cb เปลี่ยนจะมีผลตอหนาคลื่นมาก แตมผี ลตอหางคลืน่ เล็กนอย คือ ถาความจุไฟฟาของโหลด Cb นอยลง หรือมากขึ้นจะทําใหเวลาหนาคลื่น T1 นอยลง หรือมากขึ้นตามลําดับ เพื่อพิสูจนผลดังกลาวจึงทําการ ทดลองทีร่ ปู คลืน่ มาตรฐาน ซึง่ มี RS = 180Ω, RP = 1234Ω ลดคา Cb เปน 1000 pF และเพิ่ม Cb เปน 6400 pF ไดผลดังรูปที่ 4-6 a) และ b) ตามลําดับ

a)

b) รูปที่ 4-6 ผลของ Cb มีตอหนาคลื่น (บน) 1 μs/div และหางคลื่น 10 μs/div (ลาง) พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

77


5. การใชประโยชนอุปกรณชุดประกอบสรางแรงดันสูง อุปกรณชุดประกอบสรางแรงดันสูงแบบคิท 100 kV ที่ พั ฒ นาออกแบบสร า งขึ้ น มานี้ สามารถนํา ไปใช ประโยชนทางดานไฟฟาแรงสูงไดอยางกวางขวาง ในที่นี้ ขอยกตัวอยางพอใหเห็นแนวทางการใชงาน 5.1 การใชงานสําหรับภาคปฏิบัติการทดลอง ในสถาบั น การศึ ก ษาที่ มี ก ารเรี ย นการสอนด า น ทฤษฎี วิ ศ วกรรมไฟฟ า แรงสู ง หรื อ เทคนิ ค ไฟฟ า แรงสู ง การทําภาคปฏิบัติการทดลองในหองปฏิบัติการจะชวย เสริมใหเกิดความเขาใจไดแจมแจงชัดเจนและลึกซึ้งใน ทฤษฎีที่ไดศึกษามาแลวในหองเรียน ชุดประกอบสราง แรงดันสูงนี้จะเปนอุปกรณที่เหมาะสําหรับใชศึกษาภาค ปฏิบตั กิ ารทดลองในหองปฏิบตั กิ าร เพราะสามารถใชสราง แรงดันสูงไดทั้ง AC, DC และอิมพัลส ซึ่งถือวาเปนตัวจาย แรงดันสูงที่จําเปนและสําคัญในการทดลองปรากฏการณ ตาง ๆ และสามารถประกอบสรางหรือถอดออกเมื่อ ตองการเปลีย่ นแปลงรูปวงจรไดงา ย มองเห็นองคประกอบ ชวยใหตรวจสอบวงจรที่ประกอบขึ้นไดสะดวกรวดเร็ว ชุดประกอบสรางแรงดันสูงแบบคิท 100 kV ใช สําหรับภาคปฏิบตั กิ ารทดลองในเรือ่ งตาง ๆ ทีเ่ ปนพืน้ ฐาน ของการศึกษาวิศวกรรมไฟฟาแรงสูง โดยทั่วไปเกี่ยวกับ 1) การสรางและวัดแรงดันสูงกระแสสลับ (AC) 2) การสรางและวัดแรงดันสูงกระแสตรง (DC) 3) การสรางและวัดแรงดันสูงอิมพัลส (Impulse) 4) ศึกษาการเกิดดีสชารจบางสวน PD 5) ศึกษาการเกิดดีสชารจเบรกดาวนในกาซ 6) ศึ ก ษาการเกิ ด ดี ส ชาร จ เบรกดาวน ใ นฉนวน เหลว และฉนวนแข็ง 7) การเกิดวาบไฟตามผิวบนลูกถวยฉนวน 8) การวัดคาความจุไฟฟา, แฟกเตอร tgδ ของ อุปกรณไฟฟา 9) เทคนิคการวัด PD ของอุปกรณไฟฟา 10) เทคนิคการทดสอบ BIL และการหาคาอิมพัลส วิกฤติ Ub50%

ฉนวนแข็ง และฉนวนผสม ตอความเครียดสนามไฟฟา และตอแรงดันเบรกดาวน เรื่องดีสชารจบางสวนของ อุปกรณไฟฟาแรงสูง การออกแบบสรางอุปกรณวดั แรงดัน สูง ซึง่ ผลของการศึกษาวิจยั จะนําไปสูก ารพัฒนาผลิตภัณฑ อุตสาหกรรมอุปกรณไฟฟาแรงสูงได 5.3 การใชงานสําหรับทดสอบเพื่ออุตสาหกรรม ป จ จุ บั น ประเทศไทยมี โ รงงานอุ ต สาหกรรมที่ สามารถผลิตผลิตภัณฑอุตสาหกรรมวัสดุและอุปกรณ ไฟฟาแรงสูงที่ใชกับระบบสงจายถึง 33 kV ไดหลายชนิด เชน ลูกถวยฉนวนไฟฟา เคเบิล ปลอกฉนวนนําสาย สวิตชตดั ตอน กับดักแรงดันเกิน ซึง่ สามารถใชชดุ ประกอบ สรางแรงดันสูง

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

5.2 การใชงานสําหรับการวิจัยดานไฟฟาแรงสูง ดังที่ไดกลาวแลวขางตนวาแรงดันสูงขนาด 100 kV สามารถทําการศึกษาวิจัยปรากฏการณตาง ๆ อันเปน ผลจากความเครียดสนามไฟฟาไดอยางกวางขวาง เชน การศึกษาความคงทนของการฉนวนกาซ, ฉนวนเหลว,

78

นี้ ท ดสอบความคงทนต อ แรงดั น ไฟฟ า ตามที่ มาตรฐานกํ า หนดได ซึ่ ง ช ว ยให โ รงงานอุ ต สาหกรรม สามารถจัดหาอุปกรณทดสอบประจํา หรือการวิจัยเพื่อ การพัฒนาคุณภาพ เพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและลด ตนทุนการผลิตได

6. บทสรุป

จากเนื้อหาบทความที่นําเสนออาจสรุปไดดังนี้ 1) อุ ป กรณ ชุ ด ประกอบสร า งแรงดั น สู ง แบบคิ ท 100 kV ประกอบดวยองคประกอบตาง ๆ ที่มีคาแรงดัน ที่กําหนดแตละชิ้น 100 kV คือ หมอแปลงทดสอบ 100 kV 5 kVA ไดโอดแรงสูง ตัวเก็บประจุหลายแบบหลาย ขนาด ความตานทานหลายแบบหลายขนาด สปารกแกป ไกสวิตช หัวตอและทอตอ 2) ชุดประกอบสรางแรงดันสูงสามารถประกอบกัน ตามวงจรสรางแรงดันสูงไดทั้ง 3 ชนิด คือ – แรงดันสูงกระแสสลับ 100 kV 5 kVA 50 Hz – แรงดันสูงกระแสตรง 100 kV 30 mA – แรงดันสูงอิมพัลส 200 kV 550 J 3) ชุดประกอบสรางแรงดันสูงมีลักษณะเหมือน กัน ยาวหรือสูงเทากัน ทําใหสามารถประกอบเขาดวยกัน หรือสับเปลีย่ นทีก่ นั ไดสะดวกและรวดเร็ว ประกอบแลวรือ้ แยกออกประกอบใหมทําไดงาย จึงเหมาะอยางยิ่งที่จะใช สําหรับการศึกษาภาคปฏิบตั กิ ารทดลองในหองปฏิบตั ิการ 4) องคประกอบแตละชิ้นสามารถสรางขึ้นใหมอีก กี่ชิ้นก็ได เพราะการออกแบบสรางอาศัยทฤษฎีวิศวกรรม ไฟฟาแรงสูงนําการสราง ที่คํานวณและประมาณการได


ผลของการออกแบบสราง ตรวจสอบคุณสมบัติ คุณภาพ ตามเกณฑที่มาตรฐานสากลกําหนด 5) นอกจากใช เ พื่ อ การศึ ก ษาทดลองในสถาบั น การศึกษาแลว ยังสามารถนําไปใชในงานวิจยั งานทดสอบ ของสถาบันวิจยั สถาบันการทดสอบ การไฟฟาตาง ๆ และ ในโรงงานอุตสาหกรรม 6) ชุดประกอบสรางพืน้ ฐานสามารถนํามาตอแบบ ขัน้ บันได (Cascade connection) เพือ่ ใหไดแรงดันสูงมาก ขึ้นได เชน หมอแปลงทดสอบสองตัวตอซอนกันเปนขั้น บันได จะไดแรงดันสูงจายออกไดถงึ 200 kV และทําไดเชน เดียวกันสําหรับแรงดันสูงกระแสตรง และแรงดันอิมพัลส 7) ชุ ด ประกอบสร า งนี้ ไ ด แ นวความคิ ด จาก ประสบการณที่เคยเห็นของตางประเทศ การออกแบบ สรางไดจากการพัฒนาเทคโนโลยีขึ้นมาเองตามลําดับ นับเปนพืน้ ฐานสําคัญ อันมีประโยชนอยางยิง่ ตอการเรียน การสอน เปนพืน้ ฐานของการออกแบบสรางอุปกรณไฟฟา แรงสูงที่ระดับแรงดันสูงขึ้น 8) เป น ต น แบบให ส ถาบั น การศึ ก ษาอื่ น หรื อ สถาบันอื่นนําไปออกแบบสรางขึ้นใชไดเอง โดยที่ตนทุน การออกแบบสรางราคาถูกกวาการสั่งซื้อจากตางประเทศ หลายเทา เพราะใชวัสดุประกอบสรางสวนใหญที่ผลิตได ในประเทศ

วิทยาศาสตร คณะวิศวกรรมศาสตร, จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย มกราคม 2532 [9] กําจร วีรกาญจนา, “ออกแบบและสรางไดโอดแรงสูง 100 kV 50 mA”. โครงงานวิศวกรรมไฟฟา ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟา คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย, 2527 [10] พรเทพ ภัทรกุลทวี และ วันชัย เอกสมบัติชัย, ตัวเก็บ ประจุมาตรฐานอัดกาซ SF6 100 pF 200 kV. โครงงานวิศวกรรม ไฟฟา ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟา คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณ มหาวิทยาลัย, 2527 [11] สํารวย สังขสะอาด และ วิชัย เตยวงศศักดิ์, การศึกษา พัฒนาออกแบบสรางอิมพัลสโวลเตจดิไวเดอรแบบตัวเก็บประจุ 400 kV. รายงานวิจัย หนวยงานปฏิบัติการวิจัยไฟฟาแรงสูง คณะ วิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย, 2530 [12] สํ า รวย สัง ข ส ะอาด และ ปริ พ นธ พัฒ นสัต ยวงศ , การออกแบบและสรางหมอแปลงทดสอบขั้นบันได 200 kV 10 kVA. รายงานวิจยั ทุนรัชดาภิเษกสมโภช จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย, 2531 [13] สํารวย สังขสะอาด, การพัฒนาออกแบบสรางตัวเก็บ ประจุแรงสูงสําหรับหองปฏิบตั กิ าร วิศวกรรมสาร เลมที่ 8 สิงหาคม 2537 หนา 68-75. [14] IEC Publ. No. No. 52-1960 High Voltage Measurement by means of Sphere gaps [15] สํ า รวย สั ง ข ส ะอาด ไกสวิ ต ช แ บบเซรามิ ก ส ไ ฟฟ า เปยโซ วิศวกรรมไฟฟาแรงสูงฉบับอาจารยผูสอนทั่วประเทศ ศูนย เชี่ยวชาญฯ ไฟฟากําลัง คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณ มหาวิทยาลัย พฤษภาคม 2541 เอกสารอางอิง [16] องอาจ หาญทวี ส มพล และ ปรี ช า เตชทิ พ ากร, [1] สํารวย สังขสะอาด, หองปฏิบัติการไฟฟาแรงสูงสําหรับ การออกแบบสรางตัวตานทานสําหรับเครื่องกําเนิดแรงดันสูง 100 สถาบันการศึกษา วารสารไฟฟาสาร วิศวกรรมสถานแหงประเทศ kV รายงานโครงงานวิศวกรรมไฟฟา ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟา คณะ ไทยฯ ฉบับที่ 1 มีนาคม – เมษายน 2554 หนา 25 - 32 [2] สํารวย สังขสะอาด การพัฒนาออกแบบสรางหมอแปลง ประวัติผูเขียน เทสลาแบบใหม วารสารไฟฟาสาร วิศวกรรมสถานแหงประเทศ รรศ.ดร.สํารวย สังขสะอาด ไทยฯ ฉบับ กรกฎาคม - สิงหาคม 2554, หนา 76 - 84 ขขาราชการบํานาญ [3] สํ า รวย สั ง ข ส ะอาด วิ ศ วกรรมไฟฟ า แรงสู ง . คณะ คคณะวิ ศ วกรรมศาสตร จุ ฬ าลงกรณ วิศวกรรมศาสตร, จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย, 2549 มมหาวิทยาลัย [4] สํารวย สังขสะอาด, อุปกรณชุดประกอบสรางแรงดันสูง 22534 นักวิจัยดีเดนแหงชาติ สภาวิจัย 100 kV วารสารวิศวกรรมศาสตร, จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย ฉบับ แ งชาติ แห ที่ 2 ธันวาคม 2532 และ พฤษภาคม 2533 หนา 83-92 2 2536 วิ ศ วกรดี เ ด น สมาคมนิ สิ ต เก า [5] IEC Standard Publ. No. 60, High Voltage Test ิ วิ ศ วกรรมศาสตร จุฬาลงกรณ มหาวิทยาลัย Techniques. 2539 เมธีวิจัยอาวุโส สกว. [6] บริ ษั ท อุ ต สาหกรรมท อ นํ้ า ไทย จํ า กั ด , ท อ นํ้ า ไทย. สํานักกองทุนสนับสนุนการวิจัย กรุงเทพฯ [7] ปรีชา คุมครอง, การออกแบบสรางมัลติเปลช็อปปงแกป 400 kV วิทยานิพนธปริญญาโท จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย 2524 [8] สํารวย สังขสะอาด คมสัน เพ็ชรรักษ จํานง รัฐวิเศษ การออกแบบสรางหมอแปลงเทสลาฉนวนดวยกาซอัดความดัน 350 kV 100 kHz รายงานผลการวิจัย ทุนโครงการพัฒนาวิชาการดาน

ร า ส า ้ ฟ ไฟ พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

79


Technology & Innovation เทคโนโลยีและนวัตกรรม นายธงชัย มีนวล อีเมล : athme@hotmail.com

โครงขายไฟฟาอัจฉริยะ : แผนที่นําทางของ กฟภ. (ตอนที่ 1) Smart Grids : PEA Smart Grids Roadmap (Part 1) บทความนี้ เ ป น จุ ด สิ้ น สุ ด ของ คําสัญญากับทานผูอ า นเกีย่ วกับแนวคิด การพัฒนาโครงขายไฟฟาอัจฉริยะของ การไฟฟาสวนภูมิภาค (กฟภ.) ทั้ง 3 ดาน คือ การผลิตและใชพลังงานอยาง ชาญฉลาดและรูคุณคา หรือ พลังงาน ที่สมารท (Smart Energy) เพื่อชีวิต ที่สะดวกสบาย หรือ ชีวิตที่สมารท (Smart Life) และสูสังคมและโลกที่ นาอยูในอนาคต หรือ สังคมที่สมารท (Smart Community) เนือ้ หาของบทความจะกลาวถึง แนวคิดเชิงยุทธศาสตรในการพัฒนา โครงขายไฟฟาอัจฉริยะของ กฟภ. เนื้ อ หาของบทความประกอบด ว ย ปจจัยขับเคลื่อน วิสัยทัศน ประเด็น ยุทธศาสตร กลยุทธ แผนที่นําทาง ระดับองคกรในการพัฒนาโครงขาย ไฟฟาอัจฉริยะของ กฟภ. เหมือน เชนเคยที่ผาน ๆ มา บทความฉบับ นี้จะรายงานใหทานผูอานไดรับทราบ เกี่ยวกับกิจกรรมตาง ๆ ที่เกี่ยวกับ การพัฒนาโครงขายไฟฟาอัจฉริยะของ ประเทศไทย อย า งไรก็ ต ามเนื่ อ งจากข อ จํ า กั ด ของพื้ น ที่ ห น า กระดาษจึ ง นํ า เสนอบทความเปน 2 ตอน ตอนแรก คือบทความนีจ้ ะกลาวถึงบทนํา ปจจัย ขับเคลื่อน และวิสัยทัศน เนื้อหาสวน อื่น ๆ ที่เหลือประกอบดวยประเด็น ยุทธศาสตร เปาหมายทางยุทธศาสตร

กลุมงานกลยุทธ และแผนที่นําทาง จะนําเสนอในบทความตอนที่ 2

1. บทนํา การไฟฟาสวนภูมิภาค (กฟภ.) มีเหตุผลความจําเปนหลายประการใน การจัดทําแผนที่นําทางสําหรับการพัฒนาโครงขายไฟฟาอัจฉริยะ [1] จึงได รวมกับสถาบันการศึกษาชัน้ นําของประเทศจัดทําแผนทีน่ าํ ทางดังกลาว และมี ความคืบหนาในการดําเนินการตามลําดับ วัตถุประสงคในการนําเสนอเนื้อหาเกี่ยวกับแผนที่นําทางการพัฒนา โครงขายไฟฟาอัจฉริยะของ กฟภ. ในบทความนี้ เปนการนําเสนอแผนทีน่ าํ ทาง ในภาพรวมระดับองคกร (Organizational Level or High Level) เพื่อใหทาน ผูอานนิตยสาร “ไฟฟาสาร” รับทราบตามที่ผูเขียนไดสัญญาไวกับทานผูอาน นอกจากนั้นยังตองการสื่อไปยังผูมีสวนไดสวนเสียที่เกี่ยวของกับการพัฒนา โครงขายไฟฟาอัจฉริยะของ กฟภ. อีกดวย หวังเปนอยางยิ่งที่จะไดรับความคิดเห็นและขอเสนอแนะเพื่อปรับปรุง แผนทีน่ าํ ทางในระดับการทํางาน (Functional Level) ทีก่ าํ ลังดําเนินการอยูใ น ขณะนีใ้ หมคี วามสมบูรณมากยิง่ ๆ ขึน้ ไป อันจะทําใหการพัฒนาโครงขายไฟฟา อัจฉริยะของ กฟภ. เปนไปอยางราบรื่น เกิดผลสัมฤทธิ์อยางมีประสิทธิภาพ และเกิดประโยชนสูงสุดตอผูใชไฟฟาและประเทศไทยของเรา

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

80

2. ปจจัยขับเคลื่อน

วิกฤตพลังงานและสิ่งแวดลอมจะทวีความรุนแรงมากยิ่งขึ้น ขณะที่ การพัฒนาประเทศจําเปนตองใชพลังงานซึ่งเปนปจจัยพื้นฐานที่สําคัญ ผูใชไฟฟาตองการเขาถึงบริการดานพลังงานไฟฟาที่มีคุณภาพและมี ประสิทธิภาพ ตองการขอมูลดานพลังงานเพื่อการบริหารจัดการที่เหมาะสม และตองการมีสวนรวมในกระบวนการผลิต สงจาย และบริการพลังงานไฟฟา สั ง คมต อ งการระบบไฟฟ า ที่ ป ลอดภั ย และเป น มิ ต รต อ สิ่ ง แวดล อ ม และพนั ก งานของ กฟภ. ต อ งการสภาพการทํ า งานที่ ดี ปลอดภั ย สามารถทํางานไดอยางมีความสุข ปจจัยดังกลาวในขางตนผลักดันให กฟภ. มุงมั่นที่จะพัฒนาโครงขาย ไฟฟาของ กฟภ. ใหมีความมั่นคง (Strong), สมารท (Smart) และปลอดภัย (Safe) หรือเปนโครงขายไฟฟาอัจฉริยะในอนาคตนั่นเอง


ปจจัยขับเคลือ่ น (Driving Force) ในการพัฒนาโครงขายไฟฟาอัจฉริยะ พรอมผลักดันใหหนวยงานทีเ่ กีย่ วของ ของ กฟภ. จํานวน 9 ปจจัย ดังแสดงในรูปที่ 1 ซึ่งประกอบดวย พัฒนากลไกราคาคาไฟทีเ่ หมาะสมกับ ภาวะกําลังผลิตและการใชไฟฟาใน ขณะนัน้ สามารถปรับสมดุลของระบบ ไฟฟาใหเหมาะสม เกิดการใชพลังงาน อยางมีประสิทธิภาพ 7) ประสิ ท ธิ ภ าพพลั ง งาน ไฟฟ า (Energy Efficiency) : กฟภ. จะดํ า เนิ น การผลิ ต จั ด หา รูปที่ 1 ปจจัยขับเคลื่อนการพัฒนาโครงขายไฟฟาอัจฉริยะของ กฟภ. สงและจําหนายพลังงานไฟฟาอยาง 1) ความเชื่อถือไดและคุณภาพไฟฟา (Reliability and Power มี ป ระสิ ท ธิ ภ าพ เพื่ อ ประสิ ท ธิ ภ าพ Quality) : กฟภ. จะตองจัดใหมีบริการพื้นฐานดานพลังงานไฟฟาที่สามารถ พลั ง งานไฟฟ า สู ง การผลิ ต และใช ตอบสนองความตองการไฟฟาอยางเพียงพอ ตอเนื่อง พลังงานไฟฟามี ไฟฟาเทาทีจ่ าํ เปน ลดพลังงานสูญเสีย ความเชื่อถือไดและมีคุณภาพสูง รวมทัง้ สงเสริมใหใชพลังงานไฟฟาเพือ่ 2) การบริหารทรัพยสิน (Asset Management) : กฟภ. ยังตอง เพิ่มผลิตภาพ (Productivity) และ ดําเนินการเพื่อใหการจัดหา การเก็บรักษา การบํารุงรักษาและการใชงาน เพิ่มมูลคาใหกับสินคาและผลิตภัณฑ ทรัพยสินตาง ๆ ใหมีประสิทธิภาพสูงยิ่งขึ้นตอไป เพื่อปรับปรุงองคกรใหมี 8) พลังงานสะอาด (Clean สมรรถนะสูง มีตนทุนคาใชจายในการดําเนินการตํ่าที่สุด Energy) : กฟภ. จะดํ า เนิ น การ 3) พลังงานทดแทน (Renewable Energy) : กฟภ. จะตอง สนั บ สนุ น และส ง เสริ ม ให มี ร ะบบ ดําเนินการพัฒนาระบบไฟฟาเพื่อรองรับการผลิตไฟฟาจากพลังงานทดแทน ผลิต สงและจําหนายไฟฟาที่สะอาด ที่เพิ่มขึ้นจํานวนมาก เพื่อใหสามารถใชประโยชนจากพลังงานทดแทนเหลานี้ และปลอดภั ย ต อ สั ง คม ไม ก  อ ให ไดอยางเต็มที่ สามารถพยากรณกาํ ลังผลิตไฟฟาไดลว งหนา (Source Forecast) เกิดมลภาวะ ไมกอใหเกิดอันตราย โดยไมเปนปญหาในการควบคุมสั่งการจายไฟและความมั่นคงของระบบไฟฟา และสร า งความเสี ย หายให แ ก ชี วิ ต 4) ความพึงพอใจของผูใชไฟ (Customer Satisfaction) : กฟภ. ทรัพยสิน และสิ่งแวดลอม ตองปรับปรุงและพัฒนาระบบไฟฟา และการบริการตาง ๆ สําหรับผูใชไฟฟา 9) ลดกาซคารบอนไดออกไซด และผูมีสวนไดสวนเสีย เพื่อใหสามารถตอบสนองผูคนและองคกรเหลานั้น (CO2 Reduction) : กฟภ. จะ ไดอยางมีประสิทธิภาพ ผูใชไฟฟาประเภทตาง ๆ ประกอบดวยบานเรือนที่ ดําเนินการสงเสริมและสนับสนุนใหลด อยูอาศัย กิจการรานคา อุตสาหกรรม และธุรกิจทองเที่ยว ทั้งในพื้นที่เมือง การปลอยกาซคารบอนไดออกไซด พื้นที่ชนบท พื้นที่เกาะ และพื้นที่ภูเขาสูง ผูใชไฟฟาเหลานี้มีความตองการ ซึ่ ง เป น สาเหตุ ข องป ญ หาโลกร อ น ไฟฟาและการบริการจาก กฟภ. ที่แตกตางกัน ดังนั้น กฟภ. จึงตองคํานึงถึง ทั้ ง ภาคพลั ง งานไฟฟ า และภาค ความตองการที่ แตกตางเหลานี้ เพื่ อใหบริการได อยางเพียงพอ ตอเนื่ อง ขนส ง เพือ่ รักษาสภาพสิง่ แวดลอมทีด่ ี มีคุณภาพ และสะดวก รวดเร็ว ทันใจ เพื่อใหผูใชไฟฟาเกิดความพึงพอใจ โดยผลิตไฟฟาจากพลั ง งานทดแทน 5) การเขาถึงงานบริการ (Service Accessibility) : กฟภ. จะตอง ที่สะอาด ใชไฟฟาเทาที่จําเปนอยางมี พัฒนาชองทางการติดตอกับผูใ ชไฟฟาและผูม สี ว นไดสว นเสีย ทัง้ ชองทางปกติ ประสิทธิภาพ และพัฒนาระบบไฟฟา และทางระบบอิเล็กทรอนิกส เพือ่ ใหเขาถึงขอมูลและการบริการตาง ๆ ไดอยาง รองรับและสนับสนุนการใชรถยนต สะดวก รวดเร็ว ทันใจ ทุกที่ทุกเวลา ไฟฟ า ของประชาชนและหน ว ยงาน 6) การปรับความตองการไฟฟา (Demand Response) : กฟภ. ตาง ๆ จะพัฒนากลไกการปรับความตองการไฟฟาใหมีความเหมาะสมกับกําลัง ป จ จั ย ขั บ เคลื่ อ นโดยทั่ ว ไปที่ ผลิตไฟฟาที่มีอยูอยางจํากัด และแหลงผลิตไฟฟาที่ขึ้นอยูกับสภาพดินฟา เปนเหตุใหการไฟฟาตาง ๆ ทั่วโลก อากาศ โดยใช เ ทคโนโลยี ก ารตรวจวั ด เฝ า มอง และควบคุ ม สั่ ง การ มี ค วามจํ า เป น ต อ งพั ฒ นาโครงข า ย

ร า ส า ้ ฟ ไฟ พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

81


ไฟฟาอัจฉริยะ ประกอบดวยปจจัย 3. วิสัยทัศน ขับเคลือ่ น 3 ดาน คือ ดานสิง่ แวดลอม วิสยั ทัศนการพัฒนาโครงขายไฟฟาอัจฉริยะของ กฟภ. เปนวิสยั ทัศน ดานองคกรสมรรถนะสูง และดาน รวม (Shared Vision) ที่ไดจากการประมวลขอมูล ขอเท็จจริง ความประสงค ระบบไฟฟาทีม่ นั่ คง ดังรูปที่ 2 ของ กฟภ. และความคิดเห็นจากผูม สี ว นไดสว นเสียทัง้ ภายในและภายนอก กฟภ. 1) ความประสงคของ กฟภ. กฟภ. มุงมั่นที่จะพัฒนาระบบไฟฟาใหมีความมั่นคงแข็งแรง (Strong) มีความอัจฉริยะ (Smart) และมีความปลอดภัย (Safe) 1.1) ความมั่นคงแข็งแรง (Strong) หมายถึง ระบบไฟฟาที่มั่นคง แข็งแรงทั้งทางกายภาพ ทางไฟฟา และทางสื่อสารขอมูล • ความมั่นคงทางกายภาพ (Physical Security) มีความคงทน รูปที่ 2 ปจจัยขับเคลื่อนการพัฒนา ทนทานตอสภาวะอากาศตาง ๆ เชน ลม ฝน พายุ นํา้ ทวม มลภาวะ ไอเกลือ เปนตน มีอายุการใชงานยาวนาน อันเปนผลจากการออกแบบ กอสราง โครงขายไฟฟาอัจฉริยะของ การไฟฟาตาง ๆ ทั่วโลก ควบคุมสั่งการบํารุงรักษาและซอมแซมไดมาตรฐาน สอดคลองกับสภาพพื้นที่ ภูมปิ ระเทศตาง ๆ ทัง้ พืน้ ทีเ่ มือง ชนบท ชายทะเล ภูเขา เปนตน และตอบสนอง ด า นสิ่ ง แวดล อ ม ประกอบ ตอความตองการของผูใ ชไฟกลุม ตาง ๆ ไดแก บานเรือนทีอ่ ยูอ าศัย ธุรกิจรานคา ด ว ยการปรั บ ความต อ งการไฟฟ า โรงแรม อุตสาหกรรม เปนตน การใชพลังงานทดแทนเพิ่มมากขึ้น • ความมั่นคงทางไฟฟา (Electrical Stability) มีความคงทน ทนทาน และความตองการลดการปลดปลอย ตอสิง่ ผิดปกติทมี่ ากระทบระบบไฟฟา (Disturbance) ระบบไฟฟามีเสถียรภาพ กาซเรือนกระจก อยูในสภาวะสมดุล สามารถจายไฟไดตอเนื่อง ไมเกิดเหตุไฟดับเปนวงกวาง ด า น ร ะ บ บ ไ ฟ ฟ  า ที่ มั่ น ค ง (Brownout) หรือไฟดับทุกพื้นที่ (Blackout) ประกอบด ว ยการปรั บ ปรุ ง พั ฒ นา • ความมั่นคงทางการสื่อสารขอมูล (Cyber Security) มีความ ร ะ บ บ ไ ฟ ฟ  า ที่ ชํ า รุ ด ท รุ ด โ ท ร ม คงทน ทนทานต อ การโจมตี ข องไวรั ส คอมพิ ว เตอร แฮกเกอร ความตองการพัฒนาระบบไฟฟาใหมี หรื อ ความผิ ด พลาดที่ เ กิ ด จากผู  ป ฏิ บั ติ ง านระบบไอที หรื อ ระบบสื่ อ สาร ความเชือ่ ถือไดและคุณภาพไฟฟาดีขนึ้ ระบบไฟฟาสามารถรับ-สงและแลกเปลี่ยนขอมูลสําหรับใชในการตรวจสภาวะ ด า นองค ก รสมรรถนะสู ง (Monitor) ควบคุมและสั่งการระบบไฟฟาไดอยางมีประสิทธิภาพ ประกอบด ว ยความต อ งการพั ฒ นา 1.2) ความอัจฉริยะ หรือ สมารท (Smart) เปนคุณสมบัติของระบบ ระบบการทํางานใหมีประสิทธิภาพ ที่สะทอนความสามารถในการพึ่งพาตนเองได, การตัดสินใจทําหรือไมทําสิ่ง สูงขึ้น บุคลากรในการไฟฟามีอายุ ตาง ๆ ดวยตนเอง, มีขดี ความสามารถทํางานตาง ๆ ไดเอง, รูส ภาวะในขณะ เฉลี่ยสูง และความตองการพัฒนา นั้น, รูสภาพความเปนไปที่จะเกิดขึ้น, เปนประโยชนเปนที่พึ่งของตนเอง ผูอื่น งานบริ ก ารเพื่ อ ให ผู  ใ ช ไ ฟฟ า เกิ ด และสิง่ แวดลอม, ไมสรางผลเสีย ไมกอ ความเสียหายและมลภาวะใหแกตนเอง ความพึงพอใจมากยิ่งขึ้น ผูอื่น และสิ่งแวดลอม นอกจากนั้นสามารถสื่อสาร ประสานงาน เพื่อทํางาน เมื่ อ เปรี ย บเที ย บระหว า ง รวมกัน สามารถจัดการปญหาทีม่ คี วามยุง ยาก สลับซับซอน สามารถขจัดหรือ ปจจัยขับเคลื่อนในรูปที่ 1 และรูป ลดปญหาอุปสรรคตาง ๆ และสามารถสรางสรรคสิ่งที่เปนประโยชนตอตนเอง ที่ 2 พบวามีปจจัยหลายประการที่ ผูอื่น และสิ่งแวดลอม สามารถสรุปคุณสมบัติของระบบไฟฟาที่สมารทดังนี้ เหมือนกัน เมื่อพิจารณาแลวพบวา • สามารถทํางานไดเองโดยอัตโนมัติ (Automation) ทั้งสภาวะปกติ จุ ด เด น ของการนํ า เสนอในรู ป แบบ และสภาวะฉุกเฉิน ของ กฟภ. ก็คือการใหความสําคัญ - ในสภาวะปกติ ระบบไฟฟาจะปรับตัว (Adaptive) ใหอยูในภาวะที่ดี อยางสมดุลระหวางระบบพลังงานไฟฟา ที่สุด (Optimum) มีพลังงานสูญเสียนอยที่สุด (Minimum Loss) มนุษย สังคมและสิ่งแวดลอม ซึ่งมี - ในสภาวะฉุกเฉินเมื่อเกิดเหตุไมพึงประสงคระบบไฟฟาจะฟนคืน ปฏิสมั พันธเชือ่ มโยงระหวางกันอยางใกลชดิ

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

82


สภาพการจายไฟใหกลับคืนสูสภาพ ปกติไดโดยอัตโนมัติ (Self-Healing) อยางรวดเร็ว • สามารถตรวจวั ด สภาวะ ของระบบ (Sense and Monitor) จึงมีขอมูล ณ เวลาจริง ที่สามารถนํา ไปใชบริหารจัดการแหลงผลิตไฟฟา ขนาดเล็กมากที่อยูกระจายในพื้นที่ ตาง ๆ (Distributed Generations) สามารถใชจัดการการใชไฟฟาอยาง มีประสิทธิภาพ (Electrical Energy Efficiency) สามารถลดปริ ม าณ การใชไฟฟาสูงสุด (Peak Reduction) สามารถสั่ ง จ า ยไฟจากแหล ง เก็ บ พลังงานไฟฟา (Energy Storage) • ส า ม า ร ถ สื่ อ ส า ร ข  อ มู ล โตต อบ (Interactive) กั บ บุ ค คล อุปกรณเครื่องใชไฟฟา และระบบ งานตาง ๆ ทั้งภายในการไฟฟา (เชน ระบบบริ ห ารจั ด การ ระบบบั ญ ชี การเงิน ระบบบริหารทรัพยากรมนุษย ระบบจดหน ว ยพิ ม พ บิ ล เป น ต น ) และภายนอกการไฟฟา (เชน สงขอมูล การใช ไ ฟฟ า ให ผู  ใ ช ไ ฟสามารถ บริหารจัดการการใชไฟฟา สงขอมูล ใหกบั หนวยงานกํากับกิจการพลังงาน เปนตน) ที่เชื่อมตอกับระบบไฟฟา • รองรับขายและซื้อไฟฟากับ คูสัญญา ซึ่งอาจจะเปนทั้งผูใชไฟและ ผูผ ลิตไฟฟาขนาดเล็กมาก (Producer & Consumer or Prosumer) • รองรับการใชรถยนตไฟฟา (Electric Vehicle, EV) สามารถชารจ แบตเตอรี่รถยนตไฟฟา และสามารถ รับไฟจากรถยนตไฟฟา ณ เวลาที่ เหมาะสม 1.3) ความปลอดภัย (Safe) หมายถึง ระบบไฟฟาที่มีคุณลักษณะ ดังนี้

• ปลอดภัยตอสาธารณชน รวมทั้งผูใชไฟฟา • ปลอดภัยตอผูปฏิบัติงาน • ปลอดภัยตออุปกรณไฟฟาที่ติดตั้งใชงาน • ปลอดภัยตอสภาพแวดลอม ระบบไฟฟาที่มีความปลอดภัย เปนผลจากระบบไฟฟาที่มีความมั่นคง แข็งแรง (Strong Power System) ใชอุปกรณไฟฟาที่มีคุณภาพ ติดตั้ง ใชงานอยางถูกตองเหมาะสม มีสายหุม ฉนวน มีฉนวนครอบเพือ่ ปดจุดเปดจุด เปลือย มีระบบสายใตดิน มีระบบสายตอลงดินที่ไดมาตรฐาน มีระยะหาง ความปลอดภัย (Safety Clearance) ตามมาตรฐาน เมือ่ เกิดความปลอดภัยตอ ชีวิต ทรัพยสิน และสิ่งแวดลอม (Save World) แลว ก็จะทําใหประหยัดคาใช จาย (Save Money) สามารถมีคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้น (Better quality of life) 2) ความคิดเห็นของผูมีสวนไดสวนเสีย ความเห็นของผูมีสวนไดสวนเสียภายใน กฟภ. สวนใหญประกอบดวย ผูบริหารระดับกลาง ผูบริหารระดับสูง คณะทํางานโครงขายไฟฟาอัจฉริยะ และพนักงานของ กฟภ. โดยการสัมภาษณ สอบถาม และสํารวจความคิดเห็น ความเห็นของผูมีสวนไดสวนเสียภายนอก กฟภ. ประกอบดวยผูใช ไฟฟา ผูแ ทนจากหนวยงานกํากับดูแล เชน สภาพัฒนาการเศรษฐกิจและสังคม แหงชาติ สํานักงานคณะกรรมการกํากับกิจการพลังงาน สํานักงานนโยบาย และแผนพลังงาน สํานักงานคณะกรรมการนโยบายรัฐวิสาหกิจ กรมพัฒนา พลังงานทดแทนและอนุรักษพลังงาน ทีโอที และแคท เทเลคอม เปนตน โดยการสัมมนาเชิงปฏิบัติการ (Workshop) เมื่ อ วั น ที่ 10 มี น าคม 2554 ผู  ว  า การการไฟฟ า ส ว นภู มิ ภ าค คุณณรงคศกั ดิ์ กํามเลศ ไดประกาศพันธสัญญาในการพัฒนาโครงขายไฟฟาอัจฉริยะ ของ กฟภ. เพื่อใหเกิดประโยชนตอผูใชไฟฟาและสังคมไทย 3 ดาน คือ (1) การผลิตและใชพลังงานอยางชาญฉลาดและรูค ณ ุ คา หรือ พลังงานทีส่ มารท (Smart Energy) (2) เพื่ อ ชี วิ ต ที่ ส ะดวกสบาย หรื อ ชี วิ ต ที่ ส มาร ท (Smart Life) และ (3) สูส งั คมและโลกทีน่ า อยูใ นอนาคต หรือ สังคมทีส่ มารท (Smart Community) โดยมีวิสัยทัศนรวมดังนี้

ร า ส า ้ ฟ ไฟ “โครงขายไฟฟาอัจฉริยะของ กฟภ. เพื่อยกระดับคุณภาพชีวิตและเปนมิตรกับสิ่งแวดลอม”

รูปที่ 3 วิสัยทัศนโครงขายไฟฟาอัจฉริยะของ กฟภ.

วิสัยทัศนดังกลาวสะทอนเปาหมายระยะไกลของ กฟภ. ที่มุงหวังจะ สรางสรรคสิ่งตาง ๆ ที่มีคุณคาเปนประโยชนตอผูคนที่อยูอาศัยในสังคมไทย และสิ่งแวดลอม เพื่อรวมสรางสังคมที่มีความสุขอยางยั่งยืน ผูคนมีคุณภาพ ชีวิตที่ดี และมีสภาพสิ่งแวดลอมที่สะอาดปราศจากมลภาวะที่จะเปนอันตราย ตอการดํารงอยูของสิ่งมีชีวิต พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

83


ความคื บ หน า การพั ฒ นา โครงขายไฟฟาอัจฉริยะของ ประเทศไทย คณะทํางานฯ ของ กฟภ. และ การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย (กฟผ.) เดิ น ทางลงพื้ น ที่ จั ง หวั ด แมฮองสอน ในเดือน ก.ย. 2554 เพื่อสํารวจตรวจสอบ ศึกษาพื้นที่และ สภาพการจายไฟ เพื่อรวบรวมขอมูล สําหรับพิจารณาศึกษาความเหมาะสม ในการพัฒนาโครงขายไฟฟาชุมชน รวมกันในพื้นที่ดังกลาว 21 ก.ย. 2554 : กฟภ. ลงนาม ในบันทึกขอตกลงความรวมมือดาน อิเล็กทรอนิกสและสารสนเทศสําหรับ การบริ ห ารจั ด การพลั ง งานไฟฟ า รวมกับศูนยเทคโนโลยีอเิ ล็กทรอนิกส และคอมพิ ว เตอร แ ห ง ชาติ หรื อ เนคเทค เพื่อสรางความรวมมือดาน ต า ง ๆ เช น ด า นวิ จั ย และพั ฒ นา ด า นบุ ค ลากร การฝ ก อบรม และ ดานโครงการนํ ารองที่เกี่ ยวของกับ โครงขายไฟฟาอัจฉริยะ นอกจากนัน้ ได มอบทุนสนับสนุนงานวิจัยและพัฒนา ต น แบบมิ เ ตอร อั จ ฉริ ย ะเพื่ อ รองรั บ โครงขายไฟฟาอัจฉริยะของ กฟภ. โดยกองทุนวิจยั และพัฒนาเทคโนโลยี ของ กฟภ. ใหกับสถาบันการศึกษา 4 สถาบัน ประกอบดวย มหาวิทยาลัย เ ก ษ ต ร ศ า ส ต ร  , จุ ฬ า ล ง ก ร ณ  มหาวิทยาลัย, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยี พระจอมเกล า พระนครเหนื อ และ สถาบั น เทคโนโลยี พ ระจอมเกล า เจาคุณทหารลาดกระบัง 27 ก.ย. 2554 : คณะ อนุกรรมาธิการพิจารณาศึกษาโครงขาย พลังงานอัจฉริยะ ในคณะกรรมาธิการ การพลั ง งาน วุ ฒิ ส ภา จั ด สั ม มนา หัวขอ “แนวทางการพัฒนาโครงขาย

พลั ง งานอั จ ฉริ ย ะของชาติ ” ณ โรงแรมมิ ร าเคิ ล แกรนด คอนเวนชั่ น ถนนวิภาวดีรังสิต หลักสี่ กทม. โดยมีผูแทนจาก กฟภ. และหนวยงานตาง ๆ ทั้งภาครัฐและเอกชนเขารวมงานดังกลาว 28 ก.ย. 2554 : กฟภ. จัดนิทรรศการเกี่ยวกับโครงขายไฟฟา อัจฉริยะ บานอัจฉริยะ และจัดแสดงรถยนตไฟฟา ณ สํานักงานใหญ กฟภ. ถนนงามวงศวาน จตุจักร กทม. เนื่องในวันสถาปนาครบรอบปที่ 51 28-30 ก.ย. 2554 : กฟภ. รวมกับสถาบันเทคโนโลยีแหงเอเชีย (AIT) รวมจัด International Conference & Utility Exhibition 2011 (ICUE2011) ณ โรงแรมอมารี ออรคิด พัทยา จังหวัดชลบุรี โดยมีการบรรยายพิเศษและ การนําเสนอบทความที่เกี่ยวกับโครงขายไฟฟาอัจฉริยะ 5 ต.ค. 2554 : คณะทํางานความรวมมือดานระบบมิเตอรอัจฉริยะ ระหว า ง กฟภ. และการไฟฟ า นครหลวง (กฟน.) จั ด ประชุ ม ครั้ ง แรก เพื่อพิจารณากรอบการทํางานรวมกันในการพัฒนาระบบมิเตอรอัจฉริยะ ณ สํานักงานใหญ กฟภ. ถนนงามวงศวาน จตุจักร กทม.

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

84

กิตติกรรมประกาศ ขอขอบคุณ ดร.ประดิษฐ เฟองฟู ที่ชวยปรับปรุงใหบทความนี้สมบูรณมาก ยิ่งขึ้น และขอขอบคุณการไฟฟาสวนภูมิภาคที่สนับสนุนขอมูลและบุคลากรสําหรับ การวิจัยเกี่ยวกับโครงขายไฟฟาอัจฉริยะ

เอกสารอางอิง [1] ธงชัย มีนวล, “โครงขายไฟฟาอัจฉริยะ : การจัดทําแผนที่นําทาง”, ไฟฟาสาร, วิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ (วสท), ปที่ 17 ฉบับที่ 4 ก.ค.-ส.ค. 2553 [2] คณะทํางานฯ การไฟฟาสวนภูมภิ าค, “สถานะการพัฒนาโครงขายไฟฟา อัจฉริยะของ กฟภ.” (เอกสารใชภายในองคกร), สิงหาคม 2554 [3] คณะทํางานฯ การไฟฟาสวนภูมิภาค, “แนวคิด Smart Grids : What is smart to our life?” (เอกสารใชภายในองคกร), มีนาคม 2554 [4] คณะทํางานฯ การไฟฟาสวนภูมิภาค, “คุณลักษณะของระบบไฟฟาใน อนาคตของ กฟภ.” (เอกสารใชภายในองคกร), กุมภาพันธ 2554

ประวัติผูเขียน นายธงชัย มีนวล • ทํางานใหการไฟฟาสวนภูมิภาค ประมาณ 21 ป ตั้งแต พพ.ศ. 2533 จนถึงปจจุบัน • งานหลักทีร่ บั ผิดชอบในปจจุบนั เกีย่ วกับการวิเคราะหและ ววางแผนระบบไฟฟา, การพัฒนาระบบผลิตไฟฟาจากขยะชุมชน แและการพัฒนาโครงขายไฟฟาอัจฉริยะ


Technology & Innovation เทคโนโลยีและนวัตกรรม ดร.ประดิษฐ เฟองฟู กองฝกอบรม ฝายพัฒนาบุคลากร การไฟฟาสวนภูมิภาค

ผลกระทบของรถยนตพลังงานไฟฟา ตอระบบโครงขายไฟฟา จากบทความฉบั บที่แลวที่ ได ตีพมิ พในนิตยสารไฟฟาสารฉบับเดือน ก.ย.-ต.ค. 2554 เรื่ อ ง “รถยนต พลังงานไฟฟา...อนาคตที่ควรรอ !” ผูเขียนไดแนะนําขอมูลของรถยนต พลังงานไฟฟาบางรุน รวมถึงทิศทาง การขยายตั ว ของตลาดรถยนต พลังงานไฟฟาทั้งชนิด PHEVs และ EVs ว า ในช ว งอี ก ไม กี่ ป  ข  า งหน า ทิศทางของตลาดรถยนตในอนาคตจะ ไปสูการใชรถยนตพลังงานไฟฟาแทน การใชรถยนตแบบที่เราใชกันอยูใน ปจจุบนั ซึง่ หากเปนเชนนัน้ จริง สิง่ ทีจ่ ะ เกิดขึน้ ตามมาในอนาคตคือผลกระทบ กับระบบโครงขายไฟฟา ทั้งระบบแรง ตํา่ และแรงดันปานกลางของการไฟฟา ฝายจําหนายทั้งการไฟฟานครหลวง และการไฟฟ า ส ว นภู มิ ภ าคอย า ง หลีกเลี่ยงไมได สวนจะมีผลกระทบ ดานใดบางนั้น ในบทความนี้จะได แสดงใหทานไดทราบในเบื้องตนพอ เปนแนวทาง เพื่อเปนขอมูลประกอบ ในการเตรี ย มการหาแนวทางแก ไ ข ปญหากอนที่จะมีการใชงานรถยนต พลังงานไฟฟาจํานวนมากในอนาคต ไดอยางเหมาะสม

1.การชารจไฟของ รถยนตพลังงานไฟฟา

ร า ส า ้ ฟ ไฟ ในช ว งอี ก 5-10 ป ขางหนาคงเปนอีกยุคหนึ่งของ รถยนตพลังงานไฟฟาที่จะเขา มาแทนที่รถยนตที่ใชกันอยูใน ปจจุบัน เนื่องจากปจจัยและแรงผลักดันหลายอยางตามที่กลาวไวในบทความ ครัง้ ทีผ่ า นมา สิง่ ทีเ่ ราจะพบ คือ บานเกือบทุกหลังจะเปลีย่ นเปนรถยนตพลังงาน ไฟฟา โดยเฉพาะในชุมชนเมืองที่จะเริ่มมีการนํามาใชงานกอนเปนลําดับแรก การชาร จ ไฟฟ า สามารถทํ า ได ทั้งที่บานพักอาศัย ศูนยการคา อาคาร สํานักงาน หรือแมแตสถานีบริการชารจ ไฟของรถยนตพลังงานไฟฟาโดยตรง แน น อนผลกระทบแรกที่ จ ะเกิ ด จาก การใช ง านรถยนต พ ลั ง งานไฟฟ า ใน สั ด ส ว นที่ สู ง เพิ่ ม ขึ้ น นั่ น คื อ ปริ ม าณ การใชไฟฟาจะมีสงู เพิม่ ขึน้ มากกวาเดิม หากการวางแผนการจัดหาพลังงานไฟฟาไมเหมาะสมเพียงพอก็อาจทําใหเกิด ปญหาไฟดับเปนบริเวณกวางได (Blackout) ดังนั้นหนวยงานที่เกี่ยวของดาน การพยากรณโหลดไฟฟาจะตองพิจารณาผลกระทบจากรถยนตพลังงานไฟฟาดวย ประเด็นปญหาที่สําคัญที่จะกลาวถึงเปนประเด็นหลักในบทความนี้ คือ ผลกระทบตอระบบโครงขายไฟฟาทั้งระบบแรงตํ่าและแรงดันปานกลาง ของการไฟฟาฝายจําหนาย กอนที่จะกลาวถึงประเด็นนี้จะขอแนะนํากอนวา รถยนตพลังงานไฟฟาที่เริ่มมีจําหนายในทองตลาดในบางประเทศมีขอมูลดาน การชารจไฟและขนาดแบตเตอรี่ ดังแสดงในตารางที่ 1 [1] ซึ่งเราจะพบ วาขนาดของแบตเตอรี่ จ ะมี ค วามสั ม พั น ธ โ ดยตรงกั บ ระยะทางที่ ร ถยนต พลังงานไฟฟาจะสามารถขับเคลือ่ นไปได โดยขึน้ อยูก บั การออกแบบของผูผ ลิต วาจะตองการใหสามารถใชงานไดนานและไกลขนาดเทาใด การชารจไฟ พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

85


ของแบตเตอรี่ มี 3 ระดั บ [2] ตารางที่ 1 ขอมูลดานการชารจไฟและขนาดแบตเตอรี่ของรถยนตพลังงานไฟฟา ดั ง แสดงในตารางที่ 2 ซึ่ ง หากใช Battery Energy All Electric Make, Model, Type Charge Power Size Available Range ระดั บ ที่ 1 จะใช กํ า ลั ง ไฟฟ า ตํ่ า 120V 8A ที่สุดแตใชระยะเวลานานที่สุดซึ่งอาจ GM-Chevy Volt 16 kWh 40mi 120V 12A 16 kWh (PHEV) [1,2] 240V 16A จะใชเวลามากกวา 8 ชั่วโมง ตอการ 100mi 24 kWh 19.2kWh ชารจ 1 ครั้ง ทั้งนี้ก็ขึ้นอยูกับพลังงาน Nissan-LEAF(EV) [3] (80%) (US LA4 mode) 100V 30A ไฟฟาที่คงเหลืออยูในแบตเตอรี่เปน Tesla Roadester (EV) [4] 53 kWh 37.1kWh (Suggested: 244mi 240V 70A (Expertiment) 5%~75%) สําคัญ สวนระดับที่ 2 จะมี 2 แบบ 93mi (150km) 230V 16A 24 kWh 22.7kWh ยอย คือ แบบกระแสสูงหรือกระแส Volvo C30 (PHEV) [5] (NEDC cycle) 156mi (idea) 110V 12A ตํ่า ซึ่งการชารจระดับที่ 2 นี้จะใช BMW MINI E (EV) [6] 35 kWh 30kWh 109/96/104mi 240V 32A city/hyw/comb 240V 48A กําลังไฟฟาปานกลาง ระยะเวลาใน การชารจไฟจึงเร็วขึน้ สําหรับระดับที่ 3 ตารางที่ 2 ชนิดการชารจไฟแบตเตอรี่ของรถยนตพลังงานไฟฟา นี้เปนการชารจไฟดวยไฟฟากระแส Power ตรง ใชกําลังไฟฟาสูงที่สุด ใชระยะ Vehicles Type Level(kW) เวลาสั้นในการชารจไฟ เชน อาจใช Level 1 - 120 VAC 1.2 - 2.0 PHEVs (10-20 miles range) PHEVs (20-40 miles range) เวลาเพียงครึ่งชั่วโมงก็สามารถชารจ Level 2 (low) - 240 VAC 2.8 - 3.8 Evs (80+ miles range) ไฟได 80% ของความจุของแบตเตอรี่ Level 2 (high) - 240 VAC 6 - 15 Level 3 (DC-DC) 20 - 200 Evs แตขอเสียของการชารจแบบนี้ คือ ใชกําลังไฟฟาสูงมากและตองมีเครื่อง ชารจไฟเฉพาะ มีราคาคอนขางสูง ดังนัน้ จึ ง นิ ย มใช ใ นสถานี บ ริ ก ารชาร จ ไฟ ซึ่งผูใชบริการไมตองการรอคอยเปน ระยะเวลานาน โดยขณะที่ชารจไฟ แบตเตอรี่ชนิด Lithium-Ion จะมี รูปรางของแรงดันไฟฟา กระแสไฟฟา และกําลังไฟฟา ดังแสดงในรูปที่ 1 [3] จะพบว า เมื่ อ ชาร จ ไฟให แ บตเตอรี่ แรงดันไฟฟาของแบตเตอรีจ่ ะเพิม่ สูงขึน้ ขณะที่กระแสไฟฟาและกําลังไฟฟา จะมีลักษณะคลายกัน คือ จะเพิ่ม สูงขึ้นแลวคงที่และเมื่อใกลประจุเต็ม ก็จะมีขนาดลดลงจนเปนศูนย อนึ่ง จากขอมูลในตารางที่ 1 และตาราง ที่ 2 เราจะพบวาแรงดันไฟฟากระแส รูปที่ 1 การชารจไฟของแบตเตอรี่ชนิด Lithium-Ion สลับนั้นยังไมสอดคลองกับแรงดันที่ ใชงานในบานเรา ซึ่งผูเขียนเขาใจวา 2. ผลกระทบตอระบบโครงขายไฟฟา ไมนาจะมีปญหาอะไร หากมีการนํา ผลกระทบของรถยนตพลังงานไฟฟาตอระบบโครงขายไฟฟาจะมีมาก เขามาจําหนายในเมืองไทยก็สามารถ นอยเพียงใดนั้นขึ้นอยูกับปจจัยหลัก 4 ปจจัย ประกอบดวย ปรั บ ระดั บ แรงดั น ให ส อดคล อ งกั บ 1. จํ า นวนของรถยนต พ ลั ง งานไฟฟ า : หากมี ร ถยนต พ ลั ง งาน ระดับแรงดันที่มีใชงานในบานเราได ไฟฟ า จํ า นวนมากชาร จ ไฟจากระบบโครงข า ยไฟฟ า พร อ ม ๆ กั น

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

86


(High Penetration Level) จะมี ผลกระทบตอระบบสูงเพราะมีโหลด ในระบบเพิ่มขึ้น 2. ขนาดของแบตเตอรี่ : ห า ก ร ถ ย น ต  พ ลั ง ง า น ไ ฟ ฟ  า ใ ช  แบตเตอรี่ขนาดใหญก็จะใชไฟสูงมาก จึงสงผลใหระบบไดรับผลกระทบสูง มากตามไปดวย หากรถยนตพลังงาน ไฟฟาใชแบตเตอรี่ขนาดใหญก็จะใช ไฟสู ง มาก จึ ง ส ง ผลให ร ะบบได รั บ ผลกระทบสูงมากตามไปดวย 3. รู ป แบบการชาร จ ไฟ แบตเตอรี่ : จากตารางที่ 2 จะเห็น ได ว  า หากชาร จ ไฟแบบ Level 3 หรือ Quick Charge จะใชไฟสูงมาก จึงสงผลกระทบตอระบบโครงขายไฟฟา มากกวาการชารจไฟแบบ Level 1 หรือ 2 4. โหลดของระบบในขณะ ชารจไฟแบตเตอรี่ : หากเวลาใน การชารจไฟของแบตเตอรีเ่ ปนชวงทีม่ ี โหลดในระบบสูง ก็จะทําใหเปนภาระ ของระบบมากขึน้ ไปอีกจึงสงผลกระทบ ต อ ระบบมาก หากมี ก ารชาร จ ไฟ ในชวงที่โหลดตํ่าก็อาจจะสงผลกระทบ ตอระบบไมมากนัก ผลจากปจจัยหลักทัง้ 4 ประการ ดั ง ที่ ไ ด ก ล า วไปแล ว นั้ น จะทํ า ให การชาร จ ไฟของรถยนต พ ลั ง งาน ไฟฟาสงผลกระทบตอระบบโครงขาย ไฟฟาของการไฟฟาฝายจําหนายได หลายดานดังนี้

จํานวนรถยนตพลังงานไฟฟาวามากนอยเพียงใด จากรูปที่ 2 [4] จะพบวา ปริมาณโหลดในสายปอนเพิม่ ขึน้ ตาม Penetration Level ของรถยนตพลังงานไฟฟา ซึ่งจากกรณีนี้กรณี Penetration Level ที่ 100% จะทําใหโหลดสูงสุดเพิ่มขึ้น ประมาณ 2 เทาของกรณีฐานที่ไมมีรถยนตพลังงานไฟฟา จากโหลดที่สูงขึ้น อาจสูงกวาพิกดั ของหมอแปลงหรือสายปอน (Overload) ดังแสดงในรูปที่ 3 [5] จะพบวาที่ Penetration Level ที่ 30% ก็ทําใหเกิดโหลดเกิน (Overload) ในหมอแปลงไฟฟาและสายเมนแลว เมื่อวันที่ 4-6 ต.ค. 2554 ที่ผานมาผูเขียนไดมีโอกาสไปรวมสัมมนา งาน Metering/Billing Europe and Smart House ที่ Amsterdam ประเทศ เนเธอรแลนด ในการสัมมนาไดมีการนําเสนอหัวขอการสัมมนาที่เกี่ยวกับ ผลกระทบของรถยนตพลังงานไฟฟาดวย โดยมีวทิ ยากรทานหนึง่ ของการไฟฟา EDF ของประเทศฝรัง่ เศส กลาววาหากประเทศฝรัง่ เศสมีรถยนตไฟฟาเพิม่ ขึน้ จํานวน 2 ลานคัน หากทําการชารจแบบธรรมดา (Normal Charge) หรือการชารจ ระดับที่ 1 จะทําใหมีโหลดในระบบเพิ่มขึ้นประมาณ 10% ซึ่งจะสงผลใหตอง มีการลงทุนในการจัดหาพลังงานมาจายใหกบั โหลดทีเ่ พิม่ ขึน้ อีกทัง้ ตองมีการลงทุน ปรับปรุงระบบเพื่อรองรับโหลดที่เพิ่มขึ้นนี้เปนจํานวนมาก โดยเฉพาะจุด ทีม่ กี ารเชือ่ มตอของรถยนตพลังงานไฟฟาจํานวนมากจะเกิดโหลดเกินและแรงดัน ตกสูงมาก จึงทําใหตองมีการกอสรางระบบใหม หรือเปลี่ยนขนาดสายไฟ หรือขนาดหมอแปลงใหมขี นาดใหญเพิม่ ขึน้ เพือ่ รองรับโหลดทีส่ งู ขึน้ การทีไ่ มมี การบริหารจัดการที่ดีหรือการบริหารจัดการการใชไฟฟาที่ไมมีประสิทธิภาพ จะทําใหตอ งเสียคาใชจา ยในการกอสรางปรับปรุงระบบโครงขายไฟฟาเพือ่ รองรับ โหลดของรถยนตพลังงานไฟฟาที่เพิ่มขึ้น

ร า ส า ้ ฟ ไฟ 2.1 ผลกระทบการสงกําลังไฟฟาเกิน พิกัดของอุปกรณ (Overload) ในกรณี ที่ มี ร ถยนต พ ลั ง งาน ไฟฟ า จํ า นวนมากชาร จ ไฟจาก ระบบโครงขายไฟฟาพรอม ๆ กัน ผลกระทบที่ จ ะเกิ ด ขึ้ น ตามมาคื อ โหลดจะเพิ่ ม สู ง ขึ้ น ซึ่ ง ขึ้ น อยู  กั บ

รูปที่ 2 ผลกระทบของโหลดในสายปอนเมื่อเพิ่ม Penetration Level ของรถยนตพลังงานไฟฟา

พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

87


รูปที่ 3 ระดับ Penetration Level ของรถยนตพลังงานไฟฟาตอการเกิดโหลดเกินของหมอแปลงไฟฟาและสายเมน

2.2 ผลกระทบตอการคุมคาแรงดัน และกําลังไฟฟาสูญเสีย (Voltage Regulation and Power Losses) กรณี ที่ มี รถยนตพลั ง งาน ไฟฟาจํานวนมากชารจไฟพรอม ๆ กัน จะทําใหนอกจากอาจเกิดปญหา โหลดเกินดังไดกลาวไปขางตนแลว นอกจากนี้ยังทําใหเกิดปญหาแรงดัน ตกเปนอยางมาก ทําใหเกิดปญหา การคุมคาแรงดันไมเปนไปตามเกณฑ ม า ต ร ฐ า น คุ ณ ภ า พ ก า ร บ ริ ก า ร ซึ่งการไฟฟาฝายจําหนายในเมืองไทย กําหนดไววา สําหรับระบบจําหนายแรงสูง การคุมคาแรงดันจะอยูที่ ±5% และ สําหรับระบบแรงดันตํ่าที่ ±10% จาก รูปที่ 4 จะพบวาทีร่ ะดับ Penetration Level ระหวาง 20-40% จะสงผล ให อ าจเกิ ด แรงดั น ตํ่ า กว า เกณฑ มาตรฐานคุณภาพบริการได โดยที่ แตละเฟสก็อาจจะมีระดับความรุนแรง ไมเทากันขึ้นอยูกับโหลดในแตละเฟส เปนสําคัญ ทัง้ นีร้ ะดับความรุนแรงของ ปญหาจะมีมากนอยเพียงใดขึ้นอยูกับ จํานวนของเครื่องชารจไฟของรถยนต พลังงานไฟฟา ตําแหนงการติดตัง้ ของ เครื่ อ งชาร จ ไฟ รู ป แบบการชาร จ และโหลดอื่น ๆ ในขณะนั้น นอกจากป ญ หาแรงดั น ตก แลว ปญหาที่จะเกิดขึ้นพรอม ๆ กัน

นัน่ คือ ปญหากําลังไฟฟาสูญเสียในระบบจะ มีเพิ่มมากขึ้น ทั้งนี้เพราะเมื่อมีโหลดสูงขึ้น จะทําใหมีกระแสไฟฟาไหลในสายเพิ่มมาก ขึ้น กําลังความสูญเสียมีสัดสวนโดยตรงกับ (กระแสไฟฟา)2 จึงสรุปไดวา เมื่อมีรถยนต พลังงานไฟฟาเพิ่มขึ้นจะทําใหเกิดแรงดัน ตกและกําลังไฟฟาสูญเสียในระบบเพิ่มขึ้น

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

88

รูปที่ 4 ระดับ Penetration Level ของรถยนตพลังงานไฟฟา ตอการเกิดปญหาแรงดันตกในสายเมน

2.3 ผลกระทบดานคุณภาพไฟฟา (Power Quality) เปนที่ทราบกันดีวาขุมกําลังในการขับเคลื่อนของรถยนตพลังงาน ไฟฟ า มาจากพลั ง งานไฟฟ า ที่ ส ะสมในแบตเตอรี่ ซึ่ ง เป น ไฟฟ า กระแสตรง การชารจไฟจากระบบโครงขายไฟฟาจึงจําเปนตองใชอนิ เวอรเตอรในการแปลงไฟ จากไฟฟากระแสสลับมาเปนไฟฟากระแสตรง ซึ่งการใชงานอินเวอรเตอรหรือ อุปกรณจําพวก Power Converter อื่น ๆ เชน Variable Frequency Drive (VFD) หรือ Adjustable Speed Drive (ASD) เปนแหลงผลิตกระแส ฮารมอนิกเขาสูร ะบบโครงขายไฟฟา จะกอใหเกิดปญหามลภาวะในระบบโครงขาย ไฟฟาที่เราเรียกวาฮารมอนิก (Harmonics) ดังแสดงในรูปที่ 5 แสดงใหเห็น วาในระบบโครงขายไฟฟานอกจากรถยนตพลังงานไฟฟาแลวยังมีอุปกรณ


เพาเวอรอิเล็กทรอนิกสอื่น ๆ เชน VFD และ ASD ที่เปนแหลงผลิตกระแส แนวทางการแกปญหา ฮารมอนิกอีกดวย ซึง่ จะทําใหระดับความรุนแรงของปญหาในระบบไฟฟาเพิม่ สูง จากป ญ หาผลกระทบหลั ก ขึ้นไปอีก ที่เกิดขึ้นดังไดกลาวขางตน จะเห็น ไดวาหากมีรถยนตพลังงานไฟฟามา ใชในประเทศของเรามากขึ้นจะเกิด ผลกระทบต อ ระบบโครงข า ยไฟฟ า โดยผลกระทบจะมากหรื อ น อ ยขึ้ น อยู  กั บ หลายป จ จั ย ดั ง นั้ น จึ ง ต อ งมี การศึกษาถึงพฤติกรรมการใชไฟฟา ของผูบริโภค การสํารวจระดับของ ป ญ หาฮาร ม อนิ ก ในระบบจํ า หน า ย แรงตํา่ การศึกษาแนวโนมความตองการ ใช ง านรถยนต พ ลั ง งานไฟฟ า ของ รูปที่ 5 แหลงกําเนิดกระแสฮารมอนิกในระบบโครงขายไฟฟา ผู  ใ ช ไ ฟแต ล ะราย จากนั้ น จึ ง มาหา เมื่ อ เราพิ จ ารณาผลกระทบต อ คุ ณ ภาพไฟฟ า จากผลของกระแส แนวทางการแก ป  ญ หาโดยผนวก ฮารมอนิกนัน้ เราจะพิจารณาทีค่ า Total Harmonic Distortion (THD) ซึง่ เกิดจาก การใชเทคโนโลยีของ Smart Grid แหลงกําเนิดกระแสฮารมอนิกจากรถยนตพลังงานไฟฟา VFD หรือ ASD ไหล เขามาชวย ซึ่งแนวทางที่เหมาะสมคือ เขาไปสูระบบโครงขายไฟฟาดังแสดงในรูปที่ 6 (ก) แลวทําใหรูปคลื่นแรงดัน การพิจารณาลดระดับ Penetration ที่จุดตาง ๆ ผิดเพี้ยนไปจากรูปคลื่นไซนปกติ ดังแสดงในรูปที่ 6 (ข) ซึ่งจะ Level โดยไมใหมกี ารชารจไฟพรอม ๆ สงผลทําใหกระแส Transformer magnetizing and core-loss currents เกิด กันเปนจํานวนมาก ซึ่งสามารถทําได การผิดเพี้ยนไปดวยตามรูปที่ 6 (ค) หากจํานวนของเครื่องชารจไฟมีจํานวน โดยใชกลไกของ Demand Response มากก็อาจจะทําใหคา THDV สูงกวาคามาตรฐานคุณภาพบริการ ซึ่งอาจสง และ Smart Grid จึงจะชวยลดผลกระทบ ผลกระทบตอการทํางานของอุปกรณเครื่องใชหรือระบบการผลิตของผูใชไฟ จากการใชงานของรถยนตพลังงาน รายอื่นชํารุดเสียหายได ไฟฟา อยางไรก็ดีหนวยงานตาง ๆ ทีเ่ กีย่ วของทัง้ การไฟฟาทัง้ 3 หนวยงาน กระทรวงพลั ง งาน และสํ า นั ก งาน คณะกรรมการกํากับกิจการพลังงาน (สกพ.) จะตองรวมมือกันจึงลดปญหา ที่อาจเกิดขึ้นไดอยางเหมาะสมตอไป

ร า ส า ้ ฟ ไฟ (ก)

(ข)

(ก) รูปคลื่นแรงดันที่ดานปฐมภูมิและทุติยภูมิของหมอแปลง และแรงดัน Output voltage of rectification unit ของเครื่องชารจไฟ (ข) รูปคลื่นกระแสที่ดานปฐมภูมิและทุติยภูมิของหมอแปลง (ค) รูปคลื่นกระแส Transformer magnetizing and core-loss currents ในภาวะจากชารจ ไฟเต็มพิกัด

(ค) รูปที่ 6 รูปคลื่นสัญญาณแรงดัน/กระแสแตละเฟสที่จุดตาง ๆ พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

89


สรุป บทความนี้ไดนําเสนอขอมูลการชารจไฟของรถยนตพลังงานไฟฟารุน ตาง ๆ ผลกระทบที่คาดวาจะเกิดขึ้นจากรถยนตพลังงานไฟฟา ที่อาจทําให เกิดปญหาโหลดเกินของหมอแปลงหรือสายปอน ปญหาแรงดันตกและมีกําลัง สูญเสียสูงเพิ่มขึ้น และเกิดปญหาคุณภาพไฟฟาไมเปนไปตามเกณฑคุณภาพ มาตรฐานการบริการ รวมทั้งไดแนะนําแนวทางในการแกปญหา โดยเสนอ แนะใหมีการศึกษาวิจัยในประเด็นตาง ๆ ที่เกี่ยวของ นอกจากนี้ควรจะมี การกําหนดมาตรการทีเ่ หมาะสมของคณะกรรมการกํากับกิจการพลังงานและ

หนวยงานที่เกี่ยวของ ในการใชกลไก ของ Demand Response และ Smart Grid มาช ว ยในการบริ ห ารจั ด การ จึงจะชวยใหการใชงานรถยนตพลังงาน ไฟฟาไมสรางผลกระทบใหกับระบบ โครงขายไฟฟาหรือผูใชไฟรายอื่น

เอกสารอางอิง [1] Saifur Rahman, “Analysis of the Impact of PHEVs on the Electric Power Distribution Network”, April 21st, 2010, http://www.ceage.vt.edu/phev?q=node/32&lb=1 [2] Mark Duvall, “Grid Integration of Plug-In Hybrid and Electric Vehicles”, PHEV Executive Summit, January 26th, 2009 [3] Matthew J. Rutherford and Vahid Yousefzadeh, “The Impact of Electric Vehicle Battery Charging on Distribution Transformers”, Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2011 Twenty-Sixth Annual IEEE [4] Dow, L., Marshall, M., Le Xu, Romero Aguero, J., Willis, H.L., “A Novel Approach for Evaluating the Impact of Electric Vehicles on the Power Distribution System”, Power and Energy Society General Meeting, 2010 IEEE [5] Peter Richardson, “Impact Assessment of Varying Impact Assessment of Varying Penetrations of Electric Vehicles on Low Voltage Distribution Systems”, Electricity Research Center, 10th September 2010. [6] M. A. S. Masoum, P. S. Moses, and S. Deilami, “Load Management in Smart Grids Considering Harmonic Distortion and Transformer Derating”, Innovative Smart Grid Technologies (ISGT), 2010 [7] Paul S. Moses, Mohammad A. S. Masoum and Keyue M. Smedley, “Harmonic Losses and Stresses of Nonlinear Three-Phase Distribution Transformers Serving Plug-In Electric Vehicle Charging Stations”, Innovative Smart Grid Technologies (ISGT), 2011 IEEE PES

ร า ส า ้ ฟ ไฟ ประวัติผูเขียน ด ดร.ประดิ ษฐ เฟองฟู • ปจจุบันรับผิดชอบงานดานการฝกอบรมของการไฟฟาสวนภูมิภาค • มีประสบการณดานการวิจัยและพัฒนาระบบไฟฟามามากกวา 10 ป • กรรมการสาขาวิศวกรรมไฟฟา วสท. • บรรณาธิการ นิตยสารไฟฟาสาร วสท.

90


Variety ปกิณกะ น.ส.นพดา ธีรอัจฉริยกุล อีเมล : noppada@hotmail.com

สวัสดีคะผูอานทุกทาน เรื่องราวทายเลมไฟฟาสารฉบับสงทายปเกานี้ ผูเขียนขอนําเสนอบางสวน ของความสัมพันธระหวางประเทศไทยกับประเทศเพื่อนบาน ซึ่งเปนความรวมมือในดานระบบไฟฟาระหวาง การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย และ/หรือ บริษทั ในเครือกับหนวยงานดานพลังงานของประเทศบานใกลเรือนเคียง ของเราคะ

ร า ส า ้ ฟ ไฟ โครงการระบบสงเชื่อมโยง HVDC ไทย-มาเลเซีย

หากถามถึ ง โครงการความ ร ว มมื อ ด า นระบบไฟฟ า ระหว า ง ประเทศไทยกั บ ประเทศเพื่ อ นบ า น แล ว ล ะ ก็ โครงการแรก ๆ ที่ ค วร จะกล า วถึ ง ย อ มหนี ไ ม พ  น โครงการ ระบบสงเชื่อมโยง HVDC ระหวาง ประเทศไทยกั บ ประเทศมาเลเซี ย ซึ่งมีระยะเวลาโครงการยาวนานมา รวมสิบปแลว โดยการไฟฟาฝายผลิต แห ง ประเทศไทย (กฟผ.) และ การไฟฟามาเลเซีย (Tenaga Nasional Berhad : TNB) ไดเริม่ มีการแลกเปลีย่ น พลังงานไฟฟาผานระบบสงเชื่อมโยง ไทย-มาเลเซีย ระยะที่ 1 เปนระบบ ไฟฟาแรงสูงกระแสสลับ (HVAC : High Voltage Alternating Current) ตัง้ แต พ.ศ. 2523 - 2545 ดวยระบบ สง 115/132 kV วงจรเดี่ยวระหวาง สถานี ไ ฟฟ า แรงสู ง สะเดาของไทย กับสถานีไฟฟาแรงสูง Bukit Ketri ในมาเลเซีย มีการแลกเปลีย่ นพลังงานไฟฟา ขนาด 80 MW ซึ่งเพิ่มจากระยะแรก ที่มีขนาด 30-50 MW

ขอขอบคุณขอมูลจากการไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย

การเชื่อมโยงนี้ใหประโยชนมากโดยเฉพาะในกรณีฉุกเฉินที่สามารถ จายพลังงานไฟฟาชวยเหลือซึ่งกันและกันได แตระบบสง HVAC นี้ทําใหเกิด ปญหาความไมมเี สถียรภาพของระบบและไมสามารถเชือ่ มโยงกันไดตลอดเวลา ดังนั้น กฟผ.กับ TNB จึงรวมกันลงทุนกอสราง โครงการระบบสงเชื่อมโยง ไทย-มาเลเซีย ระยะที่ 2 เปนระบบไฟฟาแรงสูงกระแสตรง (HVDC : High Voltage Direct Current) ใหสามารถเชือ่ มโยงกันไดตลอดเวลา (Fully Synchronized) ดวยระบบไฟฟาแรงสูงกระแสตรงแบบ Point to Point ขนาด 300 kV ระหวาง สถานีไฟฟา Gurun ในมาเลเซีย (หางจากพรมแดนประมาณ 85 กิโลเมตร) กั บ สถานี ไ ฟฟ า แรงสู ง คลองแงะในไทย (ห า งจากพรมแดนประมาณ 25 กิโลเมตร) เพือ่ แลกเปลีย่ นพลังงานไฟฟาขนาด 300 MW โดยมีการรวมลงนาม ในสัญญาการเชือ่ มโยงระบบ SIA 2002 (System Interconnection Agreement) ที่กรุงกัวลาลัมเปอร ประเทศมาเลเซีย เมื่อวันที่ 14 พฤษภาคม 2545 โดยมีอายุสัญญา 25 ป (ทบทวนเงื่อนไขทุก ๆ 5 ป) และเริ่มการแลกเปลี่ยน ซื้อ/ขายไฟฟาผานระบบ HVDC ตั้งแตวันที่ 3 มิถุนายน 2545 เปนตนมา พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

91


พลังงานไฟฟาที่จายผานระบบ HVDC มี 3 ลักษณะคือ 1. Obligated Energy (OE) การสงผานพลังงานไฟฟาลักษณะนี้ถือเปนหนาที่ โดยที่แตละฝายจะ ผลัดกันสงจายพลังงานไฟฟาขนาด 30 MW สลับกันฝายละ 1 สัปดาห เพื่อใหระบบ HVDC พรอมใชงานไดอยางตอเนื่อง 2. Commercial Energy (CE) เปนปริมาณพลังงานไฟฟาที่มีคําสั่งซื้อขายกันตามใบสั่งซื้อ (คือ มีการ ซื้อขายพลังงานไฟฟาระหวางกันตั้งแต 31-300 MW) ซึ่งเมื่อมี CE เกิดขึ้น การทําหนาที่สง OE ตามขอ 1. ก็ถือวางดไป โดยการซื้อขายไฟฟาแตละครั้ง ตองซื้อขายเปนระยะเวลาอยางนอย 2 ชั่วโมง (การเสนอราคาขายจะเปนราย ชั่วโมงและตองเสนอราคาลวงหนา 1 เดือน โดย กฟผ. เสนอราคาเปนสกุล เงินบาท สวนราคาที่ TNB เสนอเปนสกุลเงินริงกิต) 3. Emergency Energy (EE) การสงจายพลังงานในลักษณะฉุกเฉิน แบงเปน 2 ระดับ คือ Level 1 เปนเหตุสุดวิสัยหรือเหตุขัดของในระบบสงเชื่อมโยง HVDC ซึ่งทําใหระบบ ไมสามารถใชการไดตามปกติ และรวมถึงการทํางานผิดพลาดของ Converter Transformer และ Thyristor Valve ดวย สวน Level 2 คือ เมื่อระบบไฟฟา ของฝายหนึ่งฝายใดเกิดปญหา จนสงผลให Automatic Control ของ ระบบ HVDC ทํางาน ยังผลใหเปลี่ยนแปลงการสงกําลังไฟฟา เพื่อชวยเหลือ ระบบของฝายที่เกิดปญหา

ในชวงแรกทีเ่ ริม่ การแลกเปลีย่ น ซื้ อ /ขายไฟฟ า ผ า นระบบ HVDC มี ป ริ ม าณการซื้ อ ขายไม ม ากนั ก จนกระทั่ ง ช ว งเดื อ นมี น าคมถึ ง พฤษภาคม พ.ศ. 2546 ความตองการ ซือ้ ไฟฟาเพิม่ ขึน้ อยางมาก แตหลังจากที่ กฟผ. มีการเพิ่มขนาดพลังงานไฟฟา ผ า น Tie-line ระหว า งภาคกลาง และภาคใตเปน 420 MW ตัง้ แตวนั ที่ 27 มี น าคม 2546 เป น ต น มา การซื้อไฟฟาจาก TNB ผานระบบ HVDC ของแตละวันลดลงจากเดิมมาก จนกระทั่ ง ป จ จุ บั น แทบจะไม มี CE ผานระบบเลย แตโครงการนี้ยังถือวา เป น ประโยชน ร  ว มระหว า งกั น โดยเฉพาะอย า งยิ่ ง เมื่ อ ต อ งการ พลังงานกรณี EE Level 2

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

เกี่ยวกับผูเขียน

น.ส.นพดา ธีรอัจฉริยกุล • กรรมการสาขาไฟฟา วสท. • อนุกรรมการมาตรฐานการติดตัง้ ท ทางไฟฟ าสําหรับประเทศไทย • กองบรรณาธิ ก ารนิ ต ยสาร ไ าสาร ไฟฟ

สารบัญ : เรื่องราวทายเลมไฟฟาสาร

ฉบับหนาจะพาทุกทานเขาไป เยี่ ย มชมโรงไฟฟ า ในประเทศลาว กันตอคะ

แถม - จากชื่อตอน “Friends With Benefits”

ภาพยนตรเรื่อง Friends With BBenefits หรือชื่อไทยวา เพื่อนกัน มันสกระจาย เขาฉายในประเทศไทย เมื เ ่อวันที่ 22 กันยายน 2554 (ซึ่ง เป เ นเวอรชั่นที่ตัดบางฉากออกจนได RRate PG-13) นําแสดงโดย Justin TTimberlake และ Mila Kunis เเล าเรื่องราวของเพื่อนรักชายหญิง ** ผูเขียนไมสนับสนุนพฤติกรรม คคู  ห นึ่ ง ที่ มี ค ว า ม สั ม พั น ธ  เ กิ น ความเปนเพื่อน** ตามในภาพยนตรเรื่องนี้

ก.ค.-ส.ค. 53 : Shanghai Knights – นั่งรถไฟฟาแมเหล็ก 431 km/hr. พ.ค.-มิ.ย. 52 : What happens in Vegas – ชมแสงสีที่ลาส เวกัส ก.ย.-ต.ค. 53 : Up in the Air – ดูระบบไฟฟาบนอากาศ พ.ย.-ธ.ค. 53 : The Terminal – เรรอน นอนสนามบิน ก.ค.-ส.ค. 52 : Angels & Demons – ไปแตตัว ทัวรวาติกัน ก.ย.-ต.ค. 52 : Red Cliff – ชมเขื่อนสามผา โรงไฟฟาระดับโลก มี.ค.-เม.ย. 54 : Bolt – เผนฟาผา พ.ค.-มิ.ย. 54 : Striking Distance – ระยะฟาผา พ.ย.-ธ.ค. 52 : Dear Galileo – ดูวิวทิวทัศนบนหอเอน ปซา ก.ค.-ส.ค. 54 : The Social Network – การสื่อสารผานแปนพิมพ ม.ค.-ก.พ. 53 : The Prestige – ยอนรอยนิโคลา เทสลา ก.ย.-ต.ค. 54 : Transformers – หมอแปลงไฟฟา มี.ค.-เม.ย. 53 : รถไฟฟามาหานะเธอ – ขึ้น BTS ชมกรุง พ.ค.-มิ.ย. 53 : Shanghai Noon – เที่ยวงานเซี่ยงไฮเอ็กซโป 2010 พ.ย.-ธ.ค. 54 : Friend With Benefit – ขามพรมแดนไปมาเลย

92


Engineering Vocabulary ศัพทวิศวกรรมนารู เรียบเรียงโดย อาจารยเตชทัต บูรณะอัศวกุล คณะวิทยาศาสตรเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยราชภัฏธนบุรี

Maintenance : การบํารุงรักษา ตอนที่ 1 Maintenances after great fIood in 2011 : การบํารุงรักษาหลังจากมหาอุทกภัย ในป 2011 ขณะทีเ่ ริม่ เขียนบทความนีเ้ ปน วันที่ 28 ต.ค. 2554 เปนวันแรกที่มี ระดับนํ้าทะเลหนุนสูงสุด สวนตัวผม ไดเตรียมตัวลงบทความเรือ่ ง Module ไปแล ว แต เ พิ่ ง มาขออนุ ญ าตท า น บก. เปลี่ยนสวนของคําศัพทใหมให ทันยุคสมัย สําหรับการบํารุงรักษาอุปกรณ ไฟฟาหลังมหาอุทกภัยนั้น มีหลาย สวนหลายอุปกรณหลัก ๆ ดังนี้ 1. Medium Voltage Switchgear เปนอุปกรณไฟฟาที่ทําการลดแรงดัน จาก 22kV หรือ 24kV หรือ 33kV ลงเหลือ 400V/230V โดย M.V SWG ตั ว นี้ การบํ า รุ ง รั ก ษาจะขึ้ น อยู  กั บ รูปแบบของแตละประเภทดังนี้ 1.1 แบบทีเ่ ปนชนิด Cubical M.V SWG จะมีสว น switching (Switching or Fuse or Circuit Breaker) อยูใน กาซ SF6 ฉะนั้นในสวนนี้ก็จะไมตอง กั ง วลหากจมอยู  ใ นนํ้ า ในระดั บ หนึ่ ง แตในสวนของมิเตอรและรีเลยนั้นจะ ยากในการทําความสะอาดและไลนํ้า ใหแหง จึงนาจะเปนสวนทีต่ อ งเปลีย่ น ใหม สวนทางกลไกใหใสสารหลอลื่น เฉพาะแบบ และสวนเรือ่ งของทุกจุดตอ ก็ตองทําความสะอาดอยางดี รวมถึง ก า ร ท ด ส อ บ อ ย  า ง ล ะ เ อี ย ด ใ น ทุก ๆ สวน เพื่อความมั่นใจในดาน ความปลอดภัย ทั้งนี้ตองพิจารณาถึง จุดตอของสายไฟฟาแรงสูงดวย

1.2 แบบที่เปนชนิด Metal Clad / Metal Enclosed M.V SWG มี switching สวนเขา–ออกเปน Vacuum Circuit Breaker คือ ในสวนการดับ อาร ค ของคอนแทคทั้ ง หมดจะเป น สุญญากาศ ฉะนัน้ ในสวนนีก้ จ็ ะไมตอ ง กั ง วลหากจมอยู  ใ นนํ้ า ในระดั บ หนึ่ ง ซึง่ ในสวนอืน่ ๆ ทีเ่ ปนกลไกทางกลของ VCB จะตองไดรบั การทําความสะอาด ใสสารหลอลื่นเฉพาะแบบ ทั้งนี้หากจะมั่นใจจริง ๆ ก็เปลี่ยนสวนของ VCB สวนของมิเตอรและรีเลยนั้น เพราะจะยากในการทําความสะอาดและไลนํ้าให แหง จึงจําเปนที่ตองเปลี่ยนใหม สวนเรื่องของทุกจุดตอก็ตองทําความสะอาด อยางดี รวมถึงการทดสอบอยางละเอียดในทุก ๆ สวน เพื่อความมั่นใจในดาน ความปลอดภัย ทั้งนี้ตองพิจารณาถึงจุดตอของสายไฟฟาแรงสูงดวย

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

1.3 แบบที่ เ ป น ชนิ ด Busbars Low voltage compartment Cubical Load Break Switch Sepam นั้นมี switching สวนเขาเปน Circuit Load Break Switching ที่ใช breaker Current ก า ซ SF 6 เป น ส ว นดั บ อาร ค transformers และในสวนออกจะเปน Fuse Cable ฉะนัน้ สวิตชเกียรแรงดันสูงแบบ connection Voltage transformer compartment นี้จะไมตองกังวลหากจมอยูใน นํา้ ในระดับหนึง่ ซึง่ ในสวนอืน่ ๆ ที่ เ ป น กลไกทางกลก็ ส ามารถ ทําความสะอาด ใสสารหลอลืน่ เฉพาะแบบไดอยางงาย หากจะเปลีย่ นก็จะเปน สวนเดิมคือสวนของมิเตอรและรีเลยนนั่ เอง เพราะจะยากในการทําความสะอาด และไล นํ้ า ให แ ห ง จึ ง จํ า เป น ที่ ต  อ งเปลี่ ย นใหม ส ว นเรื่ อ งของทุ ก จุ ด ต อ ก็ ตองทําความสะอาดอยางดี รวมถึงการทดสอบอยางละเอียดในทุก ๆ สวน เพื่อความมั่นใจในดานความปลอดภัย ทั้งนี้ตองพิจารณาถึงจุดตอของสาย ไฟฟาแรงสูงดวย พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

93


2. แผงสวิตชไฟฟาแรงดันตํา่ : Low Voltage Main Distribution Board ที่ ส  ว นใหญ เ ราจะคิ ด ว า มีเพียงเซอรกติ เบรกเกอร แตจริงแลว ตองพิจารณาถึงเรื่องของสวนอื่น ๆ เชน อุปกรณเครื่องวัด, magnetic contactor, overload, timer, fuse, C.T&P.T, Capacitor, Controller, Reactor, Relay ตาง ๆ, VSD, Soft Starter รวมถึงทุกจุดตอในสวนของ Line + Neutral + Ground เปนตน ดังนั้นโดยสวนหนึ่งอุปกรณที่กลาวมา นัน้ จะมีผลกับนํา้ เสียทีข่ งั มานาน ทําให เกิ ด เป น สนิ ม ลดความเป น ฉนวน ถึงจะมีการไลนาํ้ แบบตาง ๆ ฉายแสงไฟ อบ ผิงไฟ ก็ตาม แลวจะทดสอบคา ความเปนฉนวน, คา low resistance และคาอืน่ ๆ วาผานหรือไม ? เหมาะสม จะใช ต  อ เพื่ อ ให เ กิ ด ความปลอดภั ย อยางเชนเดิม ?

ทั้งนี้ในการกูชี พของตู MDB, DB ใด ๆ [ยิ่งมีการกั้น (Form) หรือ IP สูง ๆ ยิ่งบํารุงรักษายากขึ้น] ใหกลับมาใชไดนั้น ตองพิจารณา อยางรอบคอบจากผูมีประสบการณในการบํารุงรักษาเฉพาะทางโดยตรง อยาพิจารณาเพียงแคราคาทีถ่ กู ระยะเวลาบํารุงรักษาสัน้ ๆ เพราะจุดเล็ก ๆ ทีค่ าด ไมถึงจะเปนจุดเสี่ยงจุดหนึ่ง เชน ที่จุดตอของบัสบาร หากไมทําการเปลี่ยนชุด สกรูทมี่ กี ารแชนาํ้ เสียมาเปนระยะเวลาหนึง่ ทีจ่ ดุ บริเวณนัน้ จะเปนสนิม แรก ๆ อาจมองไมเห็น ผลทีเ่ กิดขึน้ อาจเกิดการสะสมความรอนกระทัง่ สกรูเสียสภาพ การยึดตัว ทําใหบัสบารไมแนน เกิดการสั่นไหว สกรูอาจหลุดไดในภายหลัง จะเห็นไดวา เรือ่ งสกรูกเ็ ปนคาใชจา ยตัวหนึง่ เสียเวลา เสียคาแรงในการเปลีย่ น FORM 2a: Back FORM 2a: Front สกรู ห ลาย ๆ ตั ว View View โดยทานจะทราบหรือ ไม ว  า ผู  บํ า รุ ง รั ก ษา SYMBOL FORM 2a ที่ จ  า งมานั้ น มาทํ า อะไรกั บ ตู  ไ ฟฟ า ที่ คอยควบคุ ม ดู แ ลทั้ ง โรงงาน ทั้ ง อาคาร และชีวิตของเราบาง สําหรับในสวนของตูสวิตชเกียรแรงดันไฟฟาตํ่า หรือ MDB หรือ DB นั้นยังมีอีกมากมายหลายสวนที่ตองพิจารณากัน สําหรับคําศัพทภาคพิเศษ Maintenance มีเนื้อหาหลายตัวมาก ผมขอใหติดตามตอนตอไปในเรื่องของ การบํารุงรักษา เห็นกันแบบเนื้อในของตัวเบรกเกอร (ACB, MCCB, MCB) และแนวทางในการตัดสินใจวาจะบํารุงรักษาเองหรือซื้อใหมครับ. นิตยสารไฟฟาสารฉบับนี้ขอนําเสนอคําศัพทอีกหนึ่งคําที่ทุกทานใชกัน อยูบอย ๆ คือ Maintenance กอนอื่นเรามาดูหนาที่และความหมายกันกอนครับ maintenance[N] การรักษาสภาพ, See also: การผดุง, การทะนุบาํ รุง, การดูแลรักษา, Syn. upkeep, continuation, preservation

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

Easy Easy Think Part. +++++ Don’t worry to practice and speak English. “Just Quick Repeat many times.” The below several samples are for your practicing. วิกฤตการณนํ้าทวมในป 2554 นี้ มีผลกระทบอยางมากกับวิศวกรรมไฟฟา The flooding crisis in 2554 has a huge impact on electrical ตั้งแตหลักการออกแบบ และการติดตั้งไฟฟา engineering. The design principles and electrical installation. M.V Switchgear, metal enclosed switchgear ที่สามารถแยกเปนทีละ MV Switchgear, metal enclosed switchgear can be split into one module นั้นสะดวกและชวยลดคาใชจายในการบํารุงรักษา module, it is convenient and reduces the cost of maintenance. ผมหวังวา หลังจากการบํารุงรักษาระบบไฟฟาที่ถูกนํ้าทวม I hope that after the maintenance of electrical system flooding. ระบบไฟฟาจะตองมีความปลอดภัย และทํางานไดเสมือนเชนเดิม Electrical system must be secure. And a virtual community.

ประวัติผูเขียน ออาจารยเตชทัต บูรณะอัศวกุล คคณะวิทยาศาสตรเทคโนโลยีอตุ สาหกรรม มมหาวิทยาลัยราชภัฏธนบุรี

94

เอกสารอางอิง 1. Thai Software Dictionary 4. 2. Thai-English : NECTEC’s Lexitron Dictionary. 3. Google แปลภาษา 4. เอกสารของบริษัท อาซีฟา จํากัด


Variety ปกิณกะ

มอบกระเชาดอกไมแสดงความยินดี น า ย ทั ก ษิ ณ วั ช ร ะ วิ ท ย า กุ ล แ ล ะ นายรณรงค กิติรักษ เปนผูแทนสมาคมชางเหมา ไฟฟาและเครือ่ งกลไทย มอบกระเชาดอกไมแสดง ความยินดีกบั นายอนุสรณ ไกรวัตนุสสรณ ผูช ว ย รัฐมนตรีประจํากระทรวงแรงงาน เนือ่ งในวันครบรอบ สถาปนา 18 ป กระทรวงแรงงาน เมื่อวันที่ 23 กันยายน 2554

ขาวประชาสัมพันธ 1 ตุ ล าคม 2554 ซึ่ ง วิ ศ วกรรม สถานแหงประเทศไทย ขอขอบคุณ คุณบุญมาก สมิทธิลีลา อยางยิ่ง ที่ได กรุณาสละเวลาชวยเหลือกิจกรรมของ วสท. ดวยดีเสมอมา

เขาพบเนื่องในโอกาสเขารับตําแหนง นายเชิ ด ศั ก ดิ์ วิ ทู ร าภรณ นายก สมาคมช า งเหมาไฟฟ า และเครื่ อ งกลไทย เขาพบ นายจักรพร อุนจิตต ผูอํานวยการ สถาบั น ก อ สร า งแห ง ประเทศไทย เนื่ อ งใน โอกาสเขารับตําแหนงเมื่อเร็ว ๆ นี้

ร า ส า ้ ฟ ไฟ เขารวมการประชุม The 25th FAPECA Annual General Meeting ณ สาธารณรัฐเกาหลี

สมาคมชางเหมาไฟฟาและเครือ่ งกลไทย เเขารวมการประชุม The 25th FAPECA AAnnual General Meeting และ 49 th AAFEEC Council Meeting ในระหวางวันที่ 44-6 ตุลาคม 2554 ณ สาธารณรัฐเกาหลี

กฟภ. แถลงผลงาน 51 ป กฟภ. กาวสูโครงขายไฟฟา อัจฉริยะ PEA Smart Grid

เมื่ อ วั น ที่ 8 กั น ยายน 2554 นายณรงคศกั ดิ์ กํามเลศ ผูว า การการไฟฟา สวนภูมิภาค แถลงขาวในโอกาส กฟภ. ครบรอบปที่ 51 วันที่ 28 กันยายน 2554 โดยมีคณะผูบ ริหาร กฟภ. รวมในงานแถลงขา ว ณ หอ งประชุมคณะกรรมการ ชั้น 23 อาคาร 4

รวมแสดงความยินดีกับคุณบุญมาก สมิทธิลีลา คุณลือชัย ทองนิล ประธานสาขาวิศวกรรมไฟฟา รวมกับที่ปรึกษา และคณะกรรมการสาขาวิศวกรรมไฟฟา วิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชู ป ถั ม ภ ขอแสดงความยิ น ดี กั บ คุ ณ บุ ญ มาก สมิ ท ธิ ลี ล า กรรมการสาขาวิ ศ วกรรมไฟฟ า ที่ ไ ด รั บ ตํ า แหน ง ผู  ช  ว ยผู  ว  า การบํ า รุ ง รั ก ษาระบบส ง การไฟฟ า ฝ า ยผลิ ต แห ง ประเทศไทย นั บ ตั้ ง แต วั น ที่

ประวัติยอ นายบุญมาก สมิทธิลีลา 1 ตุลาคม 2554 ผูช ว ยผูว า การ บํารุงรักษาระบบสง การไฟฟาฝาย ผลิตแหงประเทศไทย 2553-2554 ผูอ าํ นวยการฝาย บํารุงรักษาระบบสง การไฟฟาฝาย ผลิตแหงประเทศไทย 2554–ปจจุบัน รองประธาน คณะกรรมการวิชาการสาขาวิศวกรรม ไฟฟา วสท. ประจําป 2554-2556 2551–2553 อนุ ก รรมการ มาตรฐานการปองกันฟาผา วสท. 2552-ปจจุบัน ผูแทน กฟผ. ในคณะกรรมการแห ง ชาติ ว  า ด ว ย มาตรฐานเทคนิคทางไฟฟาระหวาง ประเทศ (กมฟท.) สมอ. 2547–ป จ จุ บั น กรรมการ บริหารของ IEEE Power & Energy Society, Thailand (IEEE PES Chapter, Thailand) 2544–ปจจุบัน ผูแทนสํารอง/ ผูแ ทน กฟผ. ในคณะกรรมการพิจารณา สินคาทีผ่ ลิตในประเทศ (สผป.) สมอ. พฤศจิกายน - ธันวาคม 2554

95


ใบสั่งจองโฆษณา (Advertising Contract) นิตยสารไฟฟาสาร (Electrical Engineering Magazine) กรุณาสงใบสั่งจองทางโทรสาร 0 2247 2363

ขอมูลผูลงโฆษณา (Client Information)

วันที่.............................................. บริษัท / หนวยงาน / องคกร ผูลงโฆษณา (Name of Advertiser) :........................................................................................... ที่อยู (Address) :........................................................................................................................................................................ ....................................................................................................................................................................................... โทรศัพท/Tel :............................................................................โทรสาร/Fax :............................................................................ ชื่อผูติดตอ/Contact Person :............................................................อีเมล/E-mail :.................................................................... ฉบับที่ตองการลงโฆษณา (Order)

ร า ส า ้ ฟ ไฟ

ฉบับเดือนมกราคม–กุมภาพันธ 55 ฉบับเดือนกรกฎาคม–สิงหาคม 55

ฉบับเดือนมีนาคม-เมษายน 55 ฉบับเดือนกันยายน–ตุลาคม 55

อัตราคาโฆษณา (Order) (กรุณาทําเครื่องหมาย

ในชอง

ตําแหนง (Position)

ปกหนาดานใน (Inside Front Cover) ปกหลัง (Back Cover) ปกหลังดานใน (Inside Back Cover) ตรงขามสารบัญ (Before Editor - lift Page) ตรงขามบทบรรณาธิการ (Opposite Editor Page) ในเลม 4 สี เต็มหนา (4 Color Page) ในเลม 4 สี 1/2 หนา (4 Color 1/2 Page) ในเลม 4 สี 1/3 หนาแนวตั้ง (4 Color 1/3 Page) ในเลม ขาว-ดํา เต็มหนา (1 Color Page) ในเลม ขาว-ดํา สี 1/2 หนา (1 Color 1/2 Page ) ในเลม ขาว-ดํา สี 1/3 หนา (1 Color 1/3 Page ) ในเลม ขาว-ดํา สี 1/4 หนา (1 Color 1/4 Page )

ฉบับเดือนพฤษภาคม–มิถุนายน 55 ฉบับเดือนพฤศจิกายน–ธันวาคม 55

มีความประสงคสั่งจองโฆษณา “นิตยสารไฟฟาสาร”) อัตราคาโฆษณา (Rates)

55,000 60,000 50,000 48,000 47,000 45,000 23,000 16,500 23,000 12,000 7,700 7,000

บาท บาท บาท บาท บาท บาท บาท บาท บาท บาท บาท บาท

(Baht) (Baht) (Baht) (Baht) (Baht) (Baht) (Baht) (Baht) (Baht) (Baht) (Baht) (Baht)

รวมเงินทั้งสิ้น (Total).......................................................บาท (......................................................................................)

ผูสั่งจองโฆษณา (Client)......................................................... ผูขายโฆษณา (Advertising Sales)..........................................

ตําแหนง (Position).......................................................... วันที่ (Date)............./......................../.............

วันที่ (Date)............./......................../.............

หมายเหตุ - อัตราคาโฆษณานี้ยังไมรวมภาษีมูลคาเพิ่ม - เงื่อนไขการชําระเงิน 15 วัน นับจากวันวางบิล ทางบริษัทฯ จะเรียกเก็บเปนรายฉบับ - โปรดติดตอ คุณประกิต สิทธิชัย ประชาสัมพันธ นิตยสารไฟฟาสาร ของวิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ (วสท.) โทรศัพท 0 2642 5241-3 ตอ 113-115 โทรศัพทมือถือ 08 9683 4635, โทรสาร 0 2247 2363, E-mail : bart@it77.com เจาของ : วิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ (วสท.) 487 รามคําแหง 39 (ซอยวัดเทพลีลา) วังทองหลาง กทม. 10310 ผูจัดทํา : บริษัท ไดเร็คชั่น แพลน จํากัด 539/2 อาคารมหานครยิบซั่ม ชั้น 22A ถ.ศรีอยุธยา แขวงถนนพญาไท เขตราชเทวี กทม. 10400


ร า ส า ้ ฟ ไฟ


ร า ส า ้ ฟ ไฟ

ไฟฟ้าสาร ปีที่ 18 ฉบับที่ 5 พ.ย.-ธ.ค.54  

พิชัย นริพทะพันธุ์ รมว.พลังงาน ผลักดันไทยเป็นศูนย์กลางพลังงานของอาเซียน, การติดตั้งระบบไฟฟ้าในสระว่ายนํ้าและอ่างนํ้าพุ, โครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริย...

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you