ในสถานีผลิตไฟฟ้าหรือโรงไฟฟ้าต่างๆ จะมีเครื่องมือพิเศษช่วยในการจัดการขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสู่ระบบจำหน่ายไฟ (on grid system) เรียกว่า ซิงโครสโคป (synchroscope)โดยในทางทฤษฏีปัจจัยในการขนานเครื่องนั้น คำนึงถึงลำดับเฟส (phase sequence) ว่าเป็นแบบตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกา นอกจากนั้น แรงดันไฟฟ้าต้องเท่ากันด้วย ทั้งขนาด และขั้ว (polarity)รวมถึง ความถี่ (frequencies)
สิ่งที่จำเป็นก่อนการซิงโครไนซ์ (synchronizing) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสู่ระบบจำหน่าย คือ
- ตรวจสอบลำดับเฟสของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ให้ตรงกับระบบไฟฟ้าที่จำหน่าย
- ปรับแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ให้เท่าหรือเกือบเท่ากับแรงดันในระบบจำหน่าย
- ปรับความเร็วรอบ เพื่อให้ความถี่เกือบเท่ากับความถี่ของระบบจำหน่าย
ความจำเป็นที่จะต้องมีการขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ในสถานีผลิตกระแสไฟฟ้าจะไม่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ๆ
เพียงตัวเดียว แต่จะใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กหลายๆ
ตัวมาขนานกันเพื่อให้ทำงานร่วมกัน โดยมีเหตุผลดังนี้
1. การที่มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายๆ เครื่อง
จะช่วยแก้ไขปัญหาในกรณีที่เครื่องหนึ่งเครื่องใดเกิดความชำรุดเสียหาย
ก็สามารถที่จะถอดไปซ่อมแซมและบำรุงรักษาได้ โดยยังให้เครื่องอื่นๆ ผลิตกระแสไฟฟ้าจ่ายโหลดต่อไปได้อย่างต่อเนื่อง
2.
เนื่องจากโหลดที่ใช้ประจำวันมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องอยู่ตลอดเวลา
ในช่วงเวลาที่โหลดต่ำๆ
เราก็สามารถที่จะใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพียงเครื่องเดียวจ่ายโหลดก็ได้
โดยที่เครื่องก็ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ถ้าช่วงเวลาที่มีโหลดเพิ่มขึ้น
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพียงเครื่องเดียวอาจจะจ่ายกระแสไฟฟ้าให้แก่โหลดได้ไม่เพียงพอ
จึงต้องมีการนำเอาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องอื่นๆ มาต่อขนานเพิ่มเข้าไปอีก
3. กระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้แต่ละแห่งนั้น
จะเพิ่มขึ้นตามความต้องการอยู่เรื่อย ๆ ไม่ได้คงที่อยู่ตลอดเวลา
ในการที่จะให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องเดิมจ่ายกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นตามความต้องการใช้กระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นนั้นย่อมเป็นไปไม่ได้
เพราะว่าเครื่องก็จะมีขีดความสามารถในการจ่ายกระแสไฟฟ้าได้ที่พิกัดหนึ่งเท่านั้น
ดังนั้นจึงต้องมีการติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพิ่มขึ้นและต่อขนานเข้าไปกับเครื่องเดิมที่มีอยู่แล้ว
เรามาดูกรรมวิธีต่างๆ ที่ช่วยในการขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเข้ากับระบบกัน
วิธีขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วยซิงโครสโคป
ซิงโครสโคป ประกอบด้วยขดลวด 2 ชุด ชุดหนึ่งจะต่อเข้ากับบัสบาร์
และอีกชุดหนึ่งจะต่อเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่จะนำมาขนาน (incoming machine)เข็มชี้ของซิงโครสโคป สามารถหมุนได้อย่างอิสระทั้งสองทิศทาง
โดยจะชี้ค่าของมุมเฟส (phase angle) ระหว่างแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าสองแหล่ง
เมื่อแรงดันไฟฟ้าของทั้งสองแหล่งเข้าเฟสกัน (in phase)
เข็มชี้ของซิงโครสโคปจะชี้และหยุดนิ่งที่ตำแหน่ง 12 นาฬิกา
หน้าปัดของซิงโครสโคปมีการทำเครื่องหมาย Fast และ Slow
เพื่อให้เข็มชี้แสดงว่าเครื่องกำเนิดที่จะนำมาขนานหมุนเร็วหรือช้าเกินไป
โปรดจำไว้ว่าไม่ควรต่อซิงโครสโคปไว้ในวงจรนานเกินกว่า 20 นาที
เพราะมันจะไม่สามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่องเหมือนเครื่องมือชนิดอื่นๆ
หลักการที่ใช้ในการต่อหลอดไฟเพื่อใช้ในการขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับระบบไฟฟ้าแบบ
3 เฟส ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันมี 3 วิธี คือ
1. แบบหลอดไฟดับหมดทั้งสามหลอด (Three dark method)
เป็นวิธีต่อที่นิยมกันมาก โดยหลอดไฟทั้งสามหลอดจะติดและดับพร้อมกัน
ก่อนจะทำการซิงโครไนซ์จะต้องรอดูอัตราการกระพริบของหลอดไฟหลายๆ ครั้ง
ขณะที่หลอดดับแสดงว่าแรงดันคร่อมเฟส A กับ เฟส A’,B กับ B’,C กับ C’ ทับกันสนิท
ซึ่งการซิงโครไนซ์ควรกระทำขณะหลอดกำลังดับ โดยคาดคะเนว่าเมื่อทำการสับสวิตช์ลงไปแล้ว
แรงดันตกคร่อมหลอดจะเป็นศูนย์พอดี จะเห็นว่าหลังทำการซิงโครไนซ์แล้ว หลอดไฟ
จะดับหมดทั้งสามหลอด
2. แบบหลอดไฟสว่างหมดทั้งสามหลอด (Three
bright method)
จะพบว่าวิธีนี้จะต่อหลอดไฟแบบเยื้องกัน กล่าวคือ ต่อเฟส A กับ B’, B กับ C’,C กับ A’ โดยหลอดไฟที่ต่อลักษณะนี้จะกระพริบพร้อมกันเช่นเดียวกันการต่อแบบแรก
แต่เราจะทำการซิงโครไนซ์ได้ก็ต่อเมื่อผ่านช่วงสว่างสูงสุดแล้วและกำลังลดเหลือประมาณ
...... เท่าของแรงดันที่เฟส
ในทางปฏิบัติจะสังเกตความสว่างในช่วงกระพริบได้ค่อนข้างยาก ดังนั้นวิธีนี้จึงไม่เป็นที่นิยมกันมากนัก
การต่อหลอดไฟด้วยวิธีนี้เมื่อทำการซิงโครไนซ์แล้วหลอดไฟจะสว่างหมดทั้งสามหลอด
3. แบบหลอดไฟสว่างสองหลอดและดับหนึ่งหลอด
(Two bright and one dark method)
การต่อหลอดไฟแบบนี้บางทีเรียกว่า “Rotating lamp method” การต่อแบบนี้จะต้องเลือกเฟสใดเฟสหนึ่งเป็นหลักในการพิจารณา
ในที่นี้สมมุติว่าเราเลือกเฟส C เป็นหลัก ให้ต่อหลอดไฟคร่อม
C และ C’ ส่วนเฟสอื่นให้ต่อไขว้กัน คือ A
กับ B’ และB กับ
A’ หลอดที่ต่ออยู่ในลักษณะนี้ จะติดเรียงลำดับกันอย่างต่อเนื่อง
และถ้าพิจารณาขนาดของแรงดันที่ช่วงเวลาหนึ่ง อาจะแสดงได้ด้วยเฟสเซอร์ไคอะแกรม
เนื่องจากได้เลือกเฟส C เป็นหลัก
ดังนั้นจึงต้องสับสวิตช์ทำการซิงโครไนซ์ขณะที่หลอดไฟคร่อมเฟส C จะดับ แต่อีกสองหลอดที่เหลือจะสว่าง
สำหรับหลอดไฟที่ใช้นั้นจะต้องเป็นแบบที่มีพิกัดที่จะสามารถทนแรงดันไฟฟ้าได้อย่างน้อยไม่ต่ำกว่า
2 เท่าของแรงดันที่สาย (line voltage)
ทั้งนี้เพราะว่าในขณะที่เวคเตอร์ทั้ง 2 ชุดมีความแตกต่างกันทางเฟสเป็น 180 องศา
(ทางไฟฟ้า) ก็จะทำให้หลอดไฟสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าได้
มาดูตัวอย่างการซิงโครนัส ระบบไฟฟ้า 400 VAC ของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคกับโรงไฟฟ้าพลังน้ำ แล้ว step-up เป็น 22 KV จ่ายให้กับการไฟฟ้า เพื่อขายไฟแก่ผู้ใช้งานต่อไป (เป็นการซิงโครนัส แบบอัตโนมัติ)
VDO ขั้นตอนการขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
จาก VDO จะแบ่งขั้นตอนการซิงโครนัส ระบบไฟฟ้าพลังน้ำจาก Synchronous generator กับระบบไฟฟ้าของการไฟฟ้าออกเป็น 3 ขั้นตอน คือ- ขั้นตอนก่อนการซิงโครนัส (ปรับความถี่ แรงดันไฟฟ้า ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของเราให้ใกล้เคียงกับขนาดและเฟสเท่ากับระบบของการไฟฟ้า(PEA)50 Hz, 400 VAC)
- ขั้นตอนในขณะซิงโครนัส (คอยปรับความถี่ ให้ใกล้ 50 Hz)
- และขั้นตอนหลังซิงโครนัส (ปรับ power factor และค่อยๆ เพิ่มโหลดตามต้องการ)
................................................
รับออกแบบ/ติดตั้งตู้ควบคุมแบบขนาน (on-grid)
ทั้งแบบพลังงานน้ำ,พลังงานลม,พลังงานแสงอาทิตย์,gas,diesel engine
ติดต่อ narongponc@gmail.com
