เรียนรู้เรื่องระบบไฟฟ้ากำลัง (3) Switchgear

อุปกรณ์ตัดตอนไฟฟ้า (Switch gear)
     ระบบการจ่ายไฟฟ้าดั้งเดิมเริ่มขึ้นจากการกระจุกตัวภายในเมือง การจ่ายไฟฟ้าเริ่มจากแรงดันไฟฟ้าต่ำ 110-220 Volt เมื่อมีการขยายตัวสูงขึ้นของการใช้ไฟฟ้า ระยะทางการจ่ายไฟฟ้าเริ่มไกลออกไป แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายจึงต้องเพิ่มขึ้นเพื่อลดกระแสในสายไฟฟ้า เป็นการลดการสูญเสียพลังงานในสายไฟฟ้าและลดปัญหาเรื่องแรงดันไฟฟ้าตก แรงดันไฟฟ้าได้เพิ่มขึ้นเข้าสู่ระบบแรงดันปานกลาง (Medium Voltage) 3000 ถึง 33000 Volts ไปจนถึงระดับแรงสูง (High Voltage) 69000 ถึง 230000 Volts และปัจจุบันเข้าสู่ระดับสูงพิเศษ (Extra High or Ultra High Voltage) ที่ระดับแรงดัน 500000 Volts
     การจ่ายไฟฟ้าไปในระยะทางทั้งใกล้และไกล จึงต้องมีอุปกรณ์ป้องกันหรือใช้ตัด-ต่อไฟฟ้า ดังนี้

1. อุปกรณ์ตัด-ต่อไฟฟ้าแรงต่ำ (Low Voltage Switchgear)

• ฟิวส์ (Fuse)

     ฟิวส์ทำหน้าที่หลัก 2 ประการ คือ ป้องกันการใช้กระแสไฟฟ้าเกิน (Over Load) และป้องกันการลัดวงจรไฟฟ้า (Short circuit)
     ฟิวส์ทำงานโดยอาศัยหลักการของการหลอมละลายของโลหะ ซึ่งตัวฟิวส์ เป็นแผ่นโลหะบางๆ ที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตามสเปคของตัวฟิวส์เอง หากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมากกว่าที่กำหนด ความร้อนที่เกิดขึ้นในตัวฟิวส์ก็จะหลอมตัวฟิวส์ให้ขาดและตัดกระแสไฟฟ้า การเลือกใช้ฟิวส์ปกติจะเลือกขนาดฟิวส์ประมาณ 1.3 ถึง 1.5 เท่าของกระแสใช้งานสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดไม่มีกระแสกระชาก (Inrush Current)

• Circuit Breaker (C.B.)

     หรืออาจจะเรียกสวิตซ์ตัดตอนอัตโนมัติ คือ เมื่อมีการใช้กระแสเกิน หรือเกิดการลัดวงจรไฟฟ้า สวิตซ์จะตัด-ต่อระบบไฟฟ้าออก และเราสามารถสับสวิตซ์ให้จ่ายไฟฟ้าใหม่ได้อีกครั้ง โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนอุปกรณ์ โดยปกติ Circuit Breaker จะมีอายุการใช้งาน โดยขึ้นกับจำนวนครั้ง และขนาดของความรุนแรงในการตัดกระแส 
     ประเภทของ Circuit Breaker ที่ใช้งาน มีดังนี้
     Air Circuit Breaker (ACB) เป็น Circuit Breaker รุ่นแรกๆ ที่ผลิตมาใช้งาน รูปร่างค่อนข้างใหญ่ จุดสังเกตที่แสดงให้เรารู้ว่าเป็น ACB คือ Arc-Chute ที่ใหญ่อยู่ด้านบน และถอดออกได้ง่าย และมี Operating Mechanism ที่เห็นได้ชัดเจน
     Molded Case Circuit Breaker (MCB) เป็นพัฒนาการลำดับถัดจาก ACB โดยสรุปง่ายๆ คือ นำ ACB มาลดขนาดลงและสามารถทนต่อแรงดัน หรือทนต่อการเกิดการลัดวงจรที่รุนแรงได้ ขนาดของ MCB จึงเล็กกระทัดรัดกว่า ACB มาก และยังมีการปิดมิดชิด (Sealed) มากกว่า ACB แต่ยังมีช่องเล็กๆ บริเวณ Arc-Chute ดังนั้น MCB จึงเหมาะกับการใช้งานปกติ ในทุกๆ สภาวะ
     Miniature Molded Circuit Breaker (MMCB) โดยทั่วไปจะคล้ายๆ MCB เพียงแต่มีขนาดเล็กและมีกระแสไฟฟ้าต่ำๆ ซึ่งจะใช้ในบ้านที่พักอาศัย หรือวงจรจ่ายไฟฟฟ้าย่อยๆ ภายในอาคาร กระแสใช้งานทั่วไปจะอยู่ประมาณ 5-20 Amp
     Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB) อุปกรณ์ไฟฟ้าบางชนิดมีโอกาสที่ไฟฟ้าจะรั่วเข้าสู่ผิวนอกของอุปกรณ์ หรือรั่วลงน้ำที่สัมผัสกับตัวคนได้ เช่น เครื่องสูบน้ำ เครื่องทำน้ำอุ่น หรือน้ำร้อน การป้องกันอันตรายที่จะเกิดขึ้น ทำโดยการใช้ ELCB ซึ่งจะตัดวงจรออกเมื่อมีกระแสรั่วลงสู่ดินทั่วไป ขนาดกระแสรั่วมีให้เลือกใช้ตั้งแต่ 5 mA ถึง 30 mA ขณะที่กระแสใช้งานปกติเหมือนกับ MMCB

• Magnetic Contactor

     เป็นอุปกรณ์ตัด-ต่อระบบไฟฟ้าอีกชนิดหนึ่งที่เป็นเครื่องมือสำคัญในการเปิด หรือปิด การใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น Motor Start,ชุดควบคุมการเปิด ปิดแสงสว่าง
     ชนิดของ Magnetic Contactor ที่ใช้งานทั่วๆ ไป มี 2 แบบ
     แบบสุญญากาศ (Vacuum Contactor)บางครั้งจะใส่ไอปรอท หรือเรียกเป็น Mercury Type ซึ่งหน้าสัมผัสของ Contactor ต่างๆ จะถูกปิดมิดชิดจากอากาศภายนอก (Seal)ราคาจะค่อนข้างแพงมาก ดังนั้นจึงเหมาะที่จะใช้ในสถานที่มีฝุ่นมากๆ  
     แบบอากาศ (Air Type Contactor)แบบที่ใช้ในงานทั่วไป ตามท้องตลาด


2.อุปกรณ์ตัดตอนไฟฟ้าแรงสูง (High Voltage Switchgear)

• Drop-Out-Fuse

     เป็นอุปกรณ์ตัดตอนไฟฟ้าแรงสูงอย่างง่ายๆ ที่มีใช้ทั่วไปในระบบการจ่ายไฟฟ้าแรงสูงชนิดเดินลอยบนเสาไฟฟ้า (Over Head Line) ระดับแรงดันไฟฟ้าที่มีใช้สูงสุดคือ 33 KV. ตัวอุปกรณ์จะทำจากลูกถ้วยกระเบื้อง (Porcelain) พร้อมขาจับไม้คอนทำหน้าที่เป็นฉนวนไฟฟ้า จะมีตัวกระบอก Fibre ที่ภายในสามารถเปลี่ยนและใส่ Fuse-Link ขนาดต่างๆ Fuse-Link ที่ใส่จะไปดึงสลักไว้ เพื่อให้สามารถคล้องกระบอก Fuse ต่อเป็นสะพานไฟฟ้าได้

• Disconnecting Switch (DS)

     หากจะเปรียบเทียบ ก็นึกถึง Cut-Out ไฟฟ้าแรงต่ำ ซึ่ง DS มีหน้าที่ คือ ทำหน้าที่เป็นสะพานไฟฟ้าเปิด หรือปิด แต่จะต่างจาก Cut-Out ที่ใช้ตามบ้าน คือ DS ที่ใช้ เป็นระบบไฟฟ้ากำลัง หรือระบบจ่ายไฟฟ้ามากๆ กระแสต่างๆ ที่จะวิ่งผ่านขณะเปิด และปิดวงจรจะมีค่าสูง ดังนั้นการใช้งานที่ปลอดภัย และถูกต้อง DS จะต้องเปิด หรือปิดวงจรไฟฟ้า ขณะที่ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเท่านั้น ทั้งนี้เพราะลักษณะของโครงสร้างของ DS ดังนี้

     DS ไม่มี Arcing Contact หากมีกระแสค่าสูงๆ ไหลผ่านขณะเปิด-ปิดวงจรที่ Main Contact แล้วเกิด Arc ขึ้นจะทำให้เกิดผลเสียต่อหน้าสัมผัส ทำให้อายุการใช้งานสั้นลง

     DS เกือบทุกประเภทไม่มีระบบสะสมพลังงาน (Spring Store Energy) ที่จะสับ หรือปลดชุดใบมีดให้มีความเร็วสูงเพื่อลดเวลาการเกิด Arc ให้สั้นที่สุด

     ประโยชน์ของ DS ที่ใช้ในงาน Power System คือเพื่อความปลอดภัยในการซ่อมบำรุง 

• Load Break Switch (LBS)

     คือเป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับตัดตอนขณะมีกระแสไหลผ่านตัวเองได้ ลักษณะโดยทั่วไปจะพัฒนาเพิ่มเติมจาก Disconnecting Switch คือ

     -เพิ่ม Arcing Contact เพื่อล่อให้กระแส Arc ที่เกิดขณะเปิด และปิดวงจรเกิดขึ้น โดยไม่มีหน้าที่หลักในการให้กระแสส่วนใหญ่ไหลผ่าน

     -เพิ่ม Arc-Chute เพื่อเป็นส่วนในการดับกระแส Arc หรือไม่ให้ Arc แพร่กระจายออกไป

     -เพิ่มความเร็วในการปลด-สับใบมีด โดยการเพิ่มระบบ Spring Store Energy 

• Circuit Breaker (CB)

     องค์ประกอบทางโครงสร้างของ Circuit Breaker สำหรับระบบไฟฟ้าแรงดันสูง จะคล้ายกับชนิดแรงดันต่ำ จะมีส่วนแตกต่างกันในอุปกรณ์สั่งตัดตอน (Tripping Unit) เท่านั้น ใน CB แรงดันต่ำการ Trip เกิดจาก Thermal Trip Unit หรือ Electro Magnetic Trip Unit ซึ่งเป็นลักษณะของส่วนประกอบหลัก (Built-In Unit) ในตัวอุปกรณ์ แต่ CB ในระบบไฟฟ้าแรงดันสูง ไม่มีอุปกรณ์ดังกล่าวในตัวเอง CB จะรับสัญญาณ Overload Current หรือ Short Circuit Current จากอุปกรณ์ตรวจจับภายนอก (Protection Relay) แล้วสั่งให้ Shunt Trip หรือ No-Voltage Release Coil ตัด CB ออกจากการจ่ายไฟฟ้า

     Circuit Breaker ไฟฟ้าแรงดันสูงมีการพัฒนามานาน ซึ่งจะเรียงลำดับรุ่นต่างๆ ได้ดังนี้

     Air Circuit Breaker เป็นพัฒนาการรุ่นแรกที่ใช้วิธีการดับ Arc ในอากาศภายในช่อง Arc-Chute สามารถทำได้ถึงระดับแรงดันไฟฟ้า 24 KV. การทำงานเหมือนกับชนิดไฟฟ้าแรงดันต่ำ

     Maximum Oil Circuit Breaker เป็นการพัฒนาการที่สูงขึ้นโดยใช้น้ำมันมาเป็นฉนวนไฟฟ้า และใช้ในการดับ Arc ที่เกิดขึ้น

     Minimum Oil Circuit Breaker เป็นการพัฒนาต่อจาก Maximum Oil Circuit Breaker โดยการพัฒนาวัสดุต่างๆ รวมถึงเทคนิคการออกแบบ ทำให้ขนาดอุปกรณ์เล็กลงพอที่จะบรรจุอยู่ในกระบอกเล็กๆ ที่ใส่น้ำมันไว้เพียงเล็กน้อย ระดับแรงดันที่ทำได้สูงสุดคือ 69 KV.

     Vacuum Circuit Breaker เป็นพัฒนาการที่จะทำให้อุปกรณ์มีขนาดเล็กลง โดยให้ส่วนที่มีไฟฟ้า เช่นหน้าสัมผัสต่างๆ อยู่ภายในกระบอกสุญญากาศ นั่นคือ Arc ที่เกิดขึ้นในสุญญากาศจะน้อยมาก อุปกรณ์ที่ใช้โดยทั่วไปจะคล้าย Minimum Oil

     Gas Circuit Breaker เป็นการพัฒนาชนิดเดียวที่สามารถใช้กับระบบไฟฟ้าแรงดันสูง เช่น 69 KV.,115 KV.,230 KV. และ 500 KV. ภายหลังที่เทคนิคการผลิต และปริมาณการใช้เริ่มสูงขึ้นจึงทำให้มีราคาถูกลงจนนำมาใช้กับระบบ 69 KV., 24 KV. ได้อย่างแพร่หลาย ก๊าซที่ใช้เป็นชนิด SF6 ขนาดของอุปกรณ์กะทัดรัด  และอุปกรณ์ได้มีการออกแบบไว้ให้มีความปลอดภัยโดยหากเกิดการรั่วของก๊าซแล้ว สุดท้ายจะยังคงมีก๊าซอยู่ภายในกระบอกซึ่งมีแรงดันเท่ากับ 1 บรรนากาศ และเพียงพอให้อุปกรณ์ Trip ได้ 1 ครั้ง โดยไม่เกิดอันตรายแต่อย่างใด หลังจากนั้นระบบจะ Lock ไม่ให้เกิดการสับสวิทช์ต่อไป

• High Voltage Switchboard

     Metal Enclose Switchboard

     เป็นแผงไฟฟ้าที่นำอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น Circuit Breaker หรือสวิตช์ต่างๆ Current Transformer,Potential Transformer, ฟิวส์, และ Busbar ต่างๆ บรรจุอยู่ภายในตู้เหล็กโดยอุแกรณ์ทั้งหมดบรรจุอยู่ภายในช่องตู้เดียวกัน (Single Compartment)

     Metal Clad Switchboard

     เป็นแผงไฟฟ้าแบบเดียวกับ Metal Enclose Switchboard แต่ช่องของอุปกรณ์จะถูกออกแบ่งเป็นส่วนๆ อย่างน้อยดังนี้

     -Metering Compartment

     -Busbar Compartment

     -Cable Compartment

     -Switchgear Compartment

     ข้อดี Metal Clad คือเมื่่อเกิดปัญหาในช่องใดช่องหนึ่งความเสียหายจะถูกจำกัดอยู่เพียงภายในช่องนั้น ไม่ลุกลามไปยังช่องอื่นๆ และแต่ละช่องต้องมีช่องระบายแรงดันอากาศ (Pressure Relief) เพื่อระบายแรงดันที่เกิดจากการลัดวงจร โดยแรงดันดังกล่าวที่ถูกระบายออกไปจะไม่ปะทะหรือทำอันตรายแก่ผู้ใช้งาน

     Ring Main Unit (RMU)

     ข้อกำหนดของ RMU มีอยู่ง่ายๆ คืออุปกรณ์ส่วนที่มีไฟฟ้าแรงสูงจะถูกหุ้มด้วยก๊าซ SF6

     ทฤษฏีของการจ่ายไฟแบบ Ring Main หรือที่เรียกว่าวงแหวน คือ จะมีการจ่ายไฟฟ้าได้จากปลายทั้งสองข้าง และเมื่อมีเหตุขัดข้องของการไฟฟ้าด้านใดด้านหนึ่ง RMU ก็จะสามารถย้ายการรับไฟฟ้าไปรับจากสายป้อนที่ดี ดังนั้นระบบจะมีไฟฟ้าใช้ตลอดเวลา
     Gas Insulated Switchgear (GIS)
     หลักการของ GIS คือการนำแผงไฟฟ้า (Switchboard) และอุปกรณ์ไฟฟ้า (Switchgear) บรรจุลงไปในถังที่มีก๊าซ SF6 บรรจุจากที่กล่าวมาแล้วในเบื้องต้น ว่า SF6 จะช่วยทำให้ขนาดของ Switchgear เล็กกะทัดรัดขึ้นมาก การใช้งานและการติดตั้งอุปกรณ์กระทำได้ง่ายขึ้น ความปลอดภัยสูง
**********************************************

     

     

เรียนรู้เรื่องระบบไฟฟ้ากำลัง (2) Transformer

หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง

ประเภทของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง
หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง แบ่งเป็น 2 กลุ่มใหญ่ คือ

• Auto-Transformer
• Isolating Transformer

1.Auto-Transformer

เป็นหม้อแปลงที่ขดลวดทางด้านขาเข้า หรือปฐมภูมิ (Primary) ยังมีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับขดลวดขาออก หรือทุติยภูมิ (Secondary) การวัดสามารถวัดได้โดยใช้ Ohm-Meter ได้ หรือหากเขียนเป็นวงจรสมมติ (Equivalent Circuit) ก็จะมีการแสดงเส้นเชื่อมต่อของวงจรไฟฟ้า จุดนี้มีความสำคัญที่จะแสดงว่าระบบสายดิน (Grounding System) ของ Primary และ Secondary ยังเป็นระบบเดียวกันอยู่ ประโยชน์หรือลักษณะการใช้งานของ Auto-Transformer พอสรุปได้ดังนี้

• ใช้ปรับค่าแรงดันไฟฟ้าให้ได้ตามที่ต้องการ 
• ใช้ในวงจรหรี่ไฟแสงสว่าง โดยเป็นวงจรง่ายๆ ที่ปรับค่าแรงดันไฟฟ้าให้ลดลง เพื่อให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหลอดไฟฟ้าชนิดมีไส้ลดลง แสงสว่างที่ได้ก็จะลดลง ปัจจุบันยังมีผลิตขายและนิยมใช้กับวงจรแสงสว่างค่า 300-500 Watts
• ใช้ในระบบ Motor Control โดยเฉพาะวงจร Start Motor ที่เรียกว่า Auto-Transformer Starter เป็นวิธีการหนึ่งของ Reduced Voltage Starting System

2.Isolating Transformer
เป็นหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังที่ใช้กันทั่วไป โดยวงจรไฟฟ้าระหว่าง Primary winding แยกขาดออกจาก Secondary winding การเชื่อมต่อทำโดยผ่านวงจรแม่เหล็กไฟฟ้า นั่นคือ Equivalent circuit จะแยก Primary ขาดออกจาก Secondary อย่างชัดเจน และที่สำคัญคือระบบ Grounding ถูกแยกออกจากกันเป็น 2 ระบบ ทำให้ง่ายต่อการตรวจสอบ และคำนวณการลัดวงจรของระบบไฟฟ้า


ชนิดของหม้อแปลงไฟฟ้า
หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังที่ใช้ทั่วไปในประเทศไทย ส่วนมากจะเป็นประเภท Isolating Transformer มีหลายชนิดดังนี้

• หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดแห้ง (Dry Type)
• หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดหล่อแห้ง (Cast-Rasin Type)
• หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดก๊าซ (SF6 Type)
• หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดแช่ในฉนวนทนไฟไหม้ (Synthetic-Liquid Immersed Type)
• หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดแช่ในน้ำมัน

หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดแห้ง (Dry Type)
     หม้อแปลงชนิดนี้มีประวัติการเริ่มใช้งานมายาวนานเรียกได้ว่าเป็นรุ่นแรกของหม้อแปลงไฟฟ้า โครงสร้างของหม้อแปลงไฟฟ้าค่อนข้างใหญ่ ฉนวนไฟฟ้าจะเป็นอากาศ และวัสดุประกอบบางอย่าง เช่น กระดาษ, วานิช เป็นต้น ความร้อนที่เกิดขึ้นจะระบายสู่อากาศโดยตรง มีความทนทานต่อการใช้งานดี
หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดหล่อแห้ง (Cast-Resin Type)
     เป็นพัฒนาการอีกระดับหนึ่งของหม้อแปลงแบบแห้งที่เกิดขึ้น เมื่อมีการใช้งานทางเทคนิคของการหล่อแห้งแบบเสริมใยแก้ว (Reinforce fiber glass) เทคนิคการผลิตมีหลายรูปแบบ พอสรุปได้ดังนี้

• High voltage coil

     -การหล่อในสุญญากาศ (Vacuum cast)
     -การพันฉนวนโดย Fiber glass พร้อม Resin

• Low voltage coil

     -การหล่อในสุญญากาศ (Vacuum cast)
     -การพันฉนวนโดยวิธีเดียวกับหม้อแปลงชนิดแห้ง
     ข้อสำคัญในการผลิต คือวิธีการลดฟองอากาศใน Resin ให้เหลือน้อยที่สุด เพราะฟองอากาศใน Resin คือตัวแปรสำคัญที่ทำให้เกิด Insulation Failure ของหม้อแปลงชนิดนี้ วิธีการหนึ่งที่ใช้ คือหล่อแห้งในสุญญากาศ เพื่อดูดฟองอากาศออกจากเนื้อ Resin ก่อนเกิดการแข็งตัว ส่วนวิธีการพันนั้น จะต้องมีเทคนิดในการเสริมค่าความเป็นฉนวนของเนื้อ Resin มากขึ้น 
หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดก๊าซ (SF6 Type)
     มีการพัฒนานำ SF6 มาเป็นฉนวนไฟฟ้าครั้งแรก โดยการเริ่มใช้ในอุปกรณ์ Extra High voltage switchgear ภายหลังเมื่อราคา และเทคนิคการใช้ SF6 เริ่มถูกลงจึงเริ่มมาใช้กับอุปกรณ์ Medium voltage switchgear และใช้ในหม้อแปลงไฟฟ้า 
     ข้อดีของหม้อแปลงชนิดนี้ คือรับแรงที่เกิดจาก Short circuit ได้ดี ลดปัญหาในการซ่อมบำรุง ยกเว้นแต่การตรวจสอบแรงดันก๊าซ ให้อยู่ในระดับปกติ ในกรณีที่เกิดก๊าซรั่วจะมีอุปกรณ์เตือนและสุดท้ายจะตัดหม้อแปลงไฟฟ้าออกจากการใช้งาน
หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดแช่ในฉนวนทนไฟไหม้ (Synthetic-Liquid immersed Type)
     เป็นการพัฒนาที่เกิดขึ้้น เพื่อแก้ไขปัญหาของหม้อแปลงชนิดแช่ในน้ำมัน ซึ่งเป็นเชื้อเพลิง และเกิดเพลิงไหม้ กรณีเกิดการ Short circuit รุนแรง ดังนั้น จึงนำฉนวนที่เรียกว่า Askaral มาแทนน้ำมัน โดย Askaral มีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้า สามารถถ่ายเทความร้อนได้ดี ไม่มีคุณสมบัติของการเป็นเชื้อเพลิง แต่ภายหลังได้พบว่า Askaral สร้างปัญหาเกี่ยวกับมลภาวะ จึงคิด Silicon liquid ขึ้นมาใช้แทน
หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดแช่ในน้ำมัน (Oil Immersed Type)
     หม้อแปลงชนิดนี้ใช้ Mineral oil เป็นฉนวนไฟฟ้าและถ่ายเทความร้อนจากลวดทองแดง, แกนเหล็กออกสู่ภายนอก พัฒนาการของหม้อแปลงเริ่มมานาน สามารถใช้ได้ในระดับ High voltage ถึง 230 KV (Power Transformer) เนื่องจากหม้อแปลงชนิดนี้มีราคาถูก จึงนิยมแพร่หลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Distribution Transformer ที่ใช้ติดตั้งบนเสาทั่วประเทศ
     หม้อแปลงชนิดนี้ โดยทั่วไปมี 2 แบบ คือ

• แบบ Seal-Tank ถังน้ำมันปิดสนิท ภายหลังจากการเติมน้ำมันเรียบร้อยแล้ว
• แบบ Conservator Tank เป็นชนิดที่ประกอบด้วยถังน้ำมันสำรองเหนือตัวหม้อแปลง

ในปัจจุบัน การไฟฟ้าส่วนภูมิภาคได้เริ่มกำหนดให้ใช้แบบ Hermetically Seal-Tank เพราะให้ความสะดวกในการดูแล คือไม่ต้องคอยดูระดับน้ำมัน และมีอุปกรณ์ตรวจจับความชื้น (Silica gel) 


อุปกรณ์ประกอบของหม้อแปลงที่สำคัญ

• Transformer Tap-changer

     เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ปรับระดับแรงดันไฟฟ้าแรงสูงขาเข้า โดยทั่วไป สำหรับ Distribution Transformer จะเป็นแบบ Manual Tap-changer ขนาดระดับเป็น 2.5% ของระดับแรงดันปกติ Manual Tap-changer จะเป็นชนิด Off-load Tap-changer หรือจะต้องหยุดการจ่ายไฟฟ้า เพื่อทำการเปลี่ยน Tap-changer ของหม้อแปลง เพื่อป้องกันการกระโดดของกระแสไฟฟ้า
     ในส่วนของ Power Transformer นั้น Tap-changer ส่วนใหญ่จะเป็น On-load automatic tap-changer คือ สามารถเปลี่ยน Tap ได้อัตโนมัติ โดยที่หม้อแปลงยังคงจ่ายไฟฟ้าตามปกติ จะไม่มีกระแสไฟฟ้ากระโดดข้าม Tap เพราะอุปกรณ์จะมีจังหวะต่อ Tap เดิม ขณะเดียวกันก็มีการต่อ Tap ใหม่ เมื่อต่อได้เรียบร้อยแล้ว จะปล่อย Tap เก่าออก การสั่งเปลี่ยน Tap อัตโนมัติ ทำโดยอุปกรณ์ตรวจจับแรงดันไฟฟ้า

• Temperature Sensor

     อาการผิดปกติของหม้อแปลงไฟฟ้าเกี่ยวกับการจ่ายกำลังไฟฟ้า จะแสดงออกทางด้านอุณหภูมิ Temperature sensor จะถูกฝังในบริเวณที่เรียกว่า Hot spot หรือจุดที่ความร้อนจะถูกสะสม และร้อนที่วุดของหม้อแปลง
     หม้อแปลงชนิดน้ำมัน Hot spot จะอยู่บริเวณด้านบนของถังในส่วนที่เหนือขดลวดทองแดง อุปกรณ์ตรวจจับส่วนใหญ่จะใช้ Dial thermometer 
     หม้อแปลงชนิด Cast resin hot spot จะอยู่ที่ช่องระหว่าง High voltage coil และ Low voltage coil ช่วงบนของ coil กลาง อุปกรณ์วัดจะใช้แท่ง Thermistor เสียบไว้ที่ coil ทั้ง 3 ชุด และต่อเข้า Temperature relay

• Buchholz relay

     เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้าชนิดน้ำมัน โดยอาศัยหลักการของการเกิดก๊าซจากน้ำมัน ในขณะที่หม้อแปลงเกิดผิดปกติหรือเกิด Short circuit อย่างรุนแรงที่ภายนอกหม้อแปลง อุปกรณ์จะติดตั้งอยู่ที่ท่อน้ำมันระหว่างตัวถังหม้อแปลงไฟฟ้ากับ Conservator tank ก๊าซที่เกิดในถังจะลอยขึ้นสู่ Conservator tank และจะถูกดักจับโดย Buchholz relay ปริมาณของก๊าซที่ถูกดักจับได้ในระดับที่ 1 จะทำให้มีสัญญาณส่งไปเตือน และหากก๊าซมีมากจนถึงระดับที่ 2 จะมีค่าสั่งไปตัดหม้อแปลงไฟฟ้าออกจากการทำงาน

•  Dessicator

     หรือที่เรียกว่า Silica gel เป็นอุปกรณ์ที่ต่อไว้ดักความชื้นระหว่างอากาศภายนอก Conservator tank และอากาศภายใน Conservator tank ในสภาพปกติของ Silica gel จะเป็นเม็ดสีน้ำเงิน และเมื่อดูดความชื้นสีจะเปลี่ยนไปจากเดิมเป็นสีน้ำตาลแดง การทำให้กลับคืนสู่สภาพสีน้ำเงิน ทำได้โดยการนำไปอบแห้งไล่ความชื้นออกจากเนื้อ Silica gel

• Level indicator and alarm

     ในกรณีของหม้อแปลงน้ำมันที่ Conservator tank จะมี Magnetic oil level indicator with alarm contact เมื่อระดับน้ำมันต่ำกว่าค่าที่กำหนดจะมีการส่งสัญญาณเตือน เพื่อให้ผู้ใช้งานได้ทำการตรวจสอบอาการผิดปกติที่เกิดขึ้น

ค่าทางเทคนิคที่ควรทราบ

• Rated voltage เป็นการกำหนดค่าแรงดันไฟฟ้าด้านขาเข้า (Primary) และขาออก (Secondary) ของหม้อแปลงไฟฟ้า
• Impedance voltage เป็นค่าตัวเลขที่จะต้องนำไปใช้ในการคำนวณหาค่า Short circuit current ทางด้านไฟฟ้าขาออก (Secondary)
• ค่าความสูญเสียของหม้อแปลง(Loss) เป็นค่าตัวเลขที่สามารถนำไปเปรียบเทียบประสิทธิภาพของหม้อแปลงไฟฟ้าได้ หม้อแปลงที่ดีจะต้องมีค่าความสูญเสียที่ต่ำ ค่าที่น่าสนใจมี 2 ค่า คือ No load loss และ Load loss
• Vector group เป็นค่าที่แสดงลักษณะของการต่อของขดลวด ทั้งด้านขาเข้าและขาออก เพื่อแสดง Phase shift เช่น Dyn5 หมายถึง ด้านขาเข้าต่อแบบ Delta ด้านขาออกต่อแบบ Star โดยมีการต่อ Neutral ออกมาใช้งาน เลข 5 เมื่อคูณ 30 องศา (เลข 1 เท่ากับ 30 องศา) จะเท่ากับ 150 องศา นั้นคือ จะมี Phase shift ของ Voltage ที่ไฟด้านขาออกเทียบกับไฟด้านขาเข้ามีมุมเป็น 150 องศา

**********************************************

เรียนรู้เรื่องระบบไฟฟ้ากำลัง (1) การไฟฟ้า

1) การไฟฟ้า
ประเทศไทยมีหน่วยงานที่รับผิดชอบ และเกี่ยวข้องกับระบบการผลิต และส่งจ่ายไฟฟ้ากำลังใหญ่ๆ รวม 3 หน่วยงาน

• การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย, กฟผ.(Electricity Generating Authority of Thailand, EGAT)
• การไฟฟ้านครหลวง, กฟน. (Metropolitan Electricity Authority, MEA)
• การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค, กฟภ. (Provincial Electricity Authority, PEA)

1.1)การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

     การไฟฟ้าฝ่ายผลิต เป็นหน่วยงานรัฐวิสาหกิจที่มีหน้าที่ในการวางแผนการเตรียมระบบผลิตไฟฟ้าของทั้งประเทศไทย เช่นสร้างโรงผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ, พลังงานความร้อน จากก๊าซธรรมชาติ เป็นต้น ระบบที่ผลิตจะมีการส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าที่แรงดัน 500 กิโลโวลต์, 230 กิโลโวลต์ และ 115 กิโลโวลต์ ขายต่อการไฟฟ้านครหลวง และการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค

     ในปัจจุบันการใช้กำลังไฟฟ้าได้เติบโตอย่างรวดเร็วจนการสร้างโรงไฟฟ้าผลิตไม่ทันต่อการบริโภค จึงมีการเปิดโอกาสให้บริษัทเอกชนสามารถทำการผลิตไฟฟ้าได้ ซึ่งสามารถขายให้แก่การไฟฟ้าฝ่ายผลิต การไฟฟ้านครหลวง และการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคได้เลย ซึ่งโรงไฟฟ้าเอกชนดังกล่าว จะแบ่งเป็น 3 ประเภทคือ

IPP, SPP, VSPP


1.2)การไฟฟ้านครหลวง
     การไฟฟ้านครหลวงเป็นหน่วยงานรัฐวิสาหกิจ ที่มีหน้าที่รับผิดชอบในการซื้อไฟฟ้าจากการไฟฟ้าฝ่ายผลิต เพื่อทำการส่งขายให้ลูกค้าทั้งเอกชน และหน่วยงานรัฐบาล ภายในเขตกรุงเทพมหานคร, นนทบุรี, สมุทรสาคร, สมุทรปราการ
     ระบบส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าของการไฟฟ้านครหลวง มีทั้้งระบบเดินลอยบนเสาไฟฟ้า และระบบสายใต้ดิน ระบบส่งจ่ายไฟฟ้ามีหลายแรงดันไฟฟ้าดังนี้

• ระบบ 220 V. 1 Phase และ 220/380 V. 3 Phase 50 Hz มีขนาดมิเตอร์สูงสุด 400 A.
• ระบบ 12 KV. 3 Phase เป็นระบบแรงดันไฟฟ้าเดิมที่ปัจจุบันยังมีใช้อยู่แต่จะยกเลิกในอนาคต สำหรับลูกค้ารายใหม่ที่จะขอใช้ไฟฟ้าที่อยู่ในเขตการจ่ายไฟฟ้า 12 KV. จะต้องจัดเตรียมระบบภายในอาคารให้รับไฟฟ้าทั้งระบบ 12 KV. และ 24 KV. ในอนาคต
• ระบบ 24 KV. 3 Phase เป็นระบบแรงดันไฟฟ้าที่เริ่มทำการจ่ายไฟฟ้า และทยอยเปลี่ยนเขตการจ่ายไฟฟ้า 12 KV. เป็น 24 KV. การขอใช้ไฟฟ้าหากลูกค้าอยู่ในเขตสายส่งไฟฟ้าใต้ดิน การไฟฟ้านครหลวงจะจ่ายไฟฟ้าให้ในระบบ Ring Main โดยลูกค้าจำเป็นต้องจัดเตรียมห้องให้การไฟฟ้านครหลวง ที่ระดับชั้นพื้นดินที่มีทางเข้าออกห้องได้จากภายนอกอาคาร ขนาดของการใช้ไฟฟ้า สำหรับระบบจ่ายไฟฟ้า 24 KV. จะต้องมีขนาดความต้องการไฟฟ้าไม่เกิน 15,000 KVA.
• ระบบ 69 KV. 3 Phase เป็นระบบไฟฟ้าที่การไฟฟ้านครหลวงทำการจ่ายให้ลูกค้าที่มีขนาดความต้องการไฟฟ้าเกิน 15,000 KVA.     

1.3)การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค
     การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค เป็นหน่วยงานรัฐวิสาหกิจที่รับซื้้อจากการไฟฟ้าฝ่ายผลิตเพื่อส่งขายให้ลูกค้าทั่วทั้งประเทศ โดยยกเว้นเขตการไฟฟ้านครหลวง การไฟฟ้าส่วนภูมิภาคได้แบ่งพื้นที่รับผิดชอบออกเป็น 4 ภาค คือภาคกลาง, ภาคเหนือ, ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ, และภาคใต้
     เนื่องจากการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค รับผิดชอบพื้นที่เกือบทั่วประเทศไทย ระบบส่งกำลังไฟฟ้า จึงเป็นระบบเดินบนเสาไฟฟ้า และมีระบบแรงดันไฟฟ้าต่างจากการไฟฟ้านครหลวง ดังนี้

• ระบบ 230 V 1 Phase และ 230/400 V. 3 Phase มีขนาดมิเตอร์สูงสุด 400 A
• ระบบ 22 KV. 3 Phase โดยสามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าได้ไม่เกิน 10,000 KVA ต่อ 1 สายป้อน
• ระบบ 33 KV 3 Phase เป็นระบบที่ใช้เฉพาะจังหวัดเชียงราย พะเยา และภาคใต้ นับตั้งแต่จังหวัดระนองลงไป ขนาดไม่เกิน 10,000 KVA ต่อ 1 สายป้อน
• ระบบ 69 KV หรือ 115 KV 3 Phase จะจ่ายกำลังไฟฟ้าให้เฉพาะลูกค้าที่มีความต้องการไฟฟ้าเกิน 10,000 KVA

**********************************************