บทที่ 1 ตัวประกอบโหลด

1.1 ความหมายของตัวประกอบโหลด

โดยทั่วไปอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ในอาคารหรือโรงงานนั้นต้องอาศัยทั้งกำลังไฟฟ้าจริง (Real Power) และกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Reactive Power) เพื่อใช้ในการทำงาน
ค่าสัดส่วนของกำลังไฟฟ้าทั้งสองชนิดดังกล่าวบ่งบอกถึงค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า (Power Factor) ของอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละชนิดหรือของอาคารหรือโรงงานโดยรวม ตามปกติหากค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า(Power Factor) มีค่าต่ำย่อมหมายความว่า กำลังไฟฟ้ารวม (Total or Apparent Power) มีค่าสูงขึ้นอัน เนื่องมาจากการที่มีกำลัง ไฟฟ้ารีแอคทีฟสูงขึ้น ในขณะที่กำลังไฟฟ้าจริงที่ก่อให้เกิดงานมีค่าเท่าเดิม (ตัวประกอบกำลังลดลง กระแสไฟฟ้ามีค่าสูงขึ้น) ซึ่งถือได้ว่าเป็นความสูญเสียของระบบจ่ายไฟฟ้า ด้วยเช่นกัน

หากโรงงานอุตสาหกรรมใด มีอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เป็นโหลดแบบเหนี่ยวนำ (Inductive Load) หรือเป็นโหลดแบบเก็บประจุไฟฟ้า (Capacitive Load) ชนิดใดชนิดหนึ่งเพียง อย่างเดียว จะทำให้ค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าต่ำ แต่ถ้านำอุปกรณ์สองประเภทนี้มาใช้ร่วมกันในอัตราที่เหมาะสม จะทำให้ค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าสูงถึง 95-100% ซึ่งวิธีนี้ เรียกว่า วิธีการแก้ไขค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า

   

1.2 การแก้ไขค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า

การแก้ไขค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าก็คือการเพิ่มค่า หรือลดมุม ที่แตกต่างกันระหว่างแรงดันไฟฟ้ากับกระแสไฟฟ้าให้มีค่าน้อยที่สุด เพื่อเพิ่มค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ ให้ใกล้เคียง 1 มากที่สุด(Power Factor = 1.0 คือค่าที่ดีที่สุด เสมือนกับว่าระบบไฟฟ้าสามารถใช้ให้เกิดประโยชน์ได้เต็ม 100%)

ค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าที่มีค่า = 0.80

โดยทั่วไปสามารถแก้ไขค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าให้สูงขึ้นโดยการใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้า(Capacitor) ต่อเข้าไปในระบบไฟฟ้า โดยเป็นการเพิ่มกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (มีหน่วยเป็น kVar) ที่เข้าไปหักล้างกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟเดิม (Q1) ให้ลดลงเหลือเป็นกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟใหม่ (Q2) ซึ่งทำให้ผลรวมของกำลังไฟฟ้าทั้งหมด (S2) มีค่าลดลงจากเดิม (S1) ตามรูป

แสดงการใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้า (Capacitor) เพื่อเพิ่มค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า

โดยที่ ขนาดของตัวเก็บประจุไฟฟ้า (kVar) = kW x ตัวคูณจากตารางหรือ ขนาดของตัวเก็บประจุไฟฟ้า (kVar) = kW x ( tan1- tan2 )

      ดังนั้นหากมีการปรับปรุงค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า (Power Factor) ให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม ก็ย่อมที่จะสามารถลดกำลังสูญเสียลงได้อันหมายถึงว่าจะสามารถลดค่าไฟฟ้า ในส่วนที่ไม่จำเป็นลงได้นั่นเอง

1.3 ประโยชน์ของการปรับปรุงค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF) ให้เหมาะสม คือ

    1 ลดรายจ่ายค่าปรับเพาเวอร์แฟคเตอร์จากการไฟฟ้าฯ

เนื่องจากกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Q) เป็นกำลังไฟฟ้าที่ผู้ใช้ไฟฟ้าสามารถสร้างขึ้นเองได้ โดยการติดตั้งคาปาซิเตอร์เพื่อเป็นตัวจ่ายกำลังไฟฟ้าในส่วนนี้ให้กับโหลด ซึ่งหากผู้ใช้ไฟฟ้า ไม่ได้ติดตั้ง คาปาซิเตอร์ การไฟฟ้าฯ จะต้องเป็นคนจ่ายกำลังไฟฟ้าในส่วนนี้เอง ในขณะที่กำลังไฟฟ้าจริง (Active Power)ไม่สามารถสร้างจากคาปาซิเตอร์ได้ กำลังไฟฟ้าส่วน นี้จะได้มาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของการไฟฟ้าฯเท่านั้น ดังนั้นการที่ระบบไฟฟ้าของผู้ใช้ไฟฟ้ามีค่า PF ต่ำ แสดงว่าการไฟฟ้าฯ จะต้องรับภาระในการ จ่ายกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ เป็นจำนวนมาก ซึ่งที่จริงแล้ว ผู้ใช้ไฟฟ้าสามารถสร้างได้เอง โดยการใช้คาปาซิเตอร์ ผลที่ตามมาก็คือ การไฟฟ้าจะต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่ขึ้น รวมทั้งต้องใช้ ทรัพยากรมากขึ้น เพื่อที่จะสามารถผลิตกำลังไฟฟ้า ทั้งในส่วนของการจ่ายกำลังไฟฟ้าจริงและกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟให้ได้ตามความต้องการของผู้ใช้ไฟฟ้า การไฟฟ้าจึงได้ออกกฎ มาเพื่อควบคุมค่า PF ของโรงงานต่างๆโดยกำหนดว่า หากโรงงานใดมีค่า PF ต่ำกว่า 0.85 จะต้องเสียค่าปรับเพาเวอร์แฟคเตอร์ (ขึ้นอยู่กับรุ่นของมิเตอร์ของการไฟฟ้าด้วย มิเตอร์บางรุ่นไม่สามารถวัดค่า PF ได้)

ระบบที่มีการติดตั้งคาปาซิเตอร์ในตำแหน่งต่างๆ

คาปาซิเตอร์ที่ใช้ในระบบกำลังไฟฟ้า

      2. ช่วยลดโหลดของหม้อแปลง

เมื่อเราใช้โหลดเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ กับหม้อแปลงตัวเดิมและหม้อแปลงเริ่มมีขนาดไม่พอกับความต้องการ หม้อแปลงต้องจ่ายกระแสเกินพิกัด (Overload) วิธีโดยทั่วไปที่เรานึกถึง กันคือ การติดตั้งหม้อแปลงเพิ่มอีกหนึ่งตัว คนส่วนใหญ่ลืมที่จะหยุดคิดว่า "เราได้ติดตั้ง Capacitor แล้วหรือยัง" หากว่ายังไม่ได้ติดตั้ง การติดตั้งคาปาซิเตอร์จะช่วยลดโหลด ของหม้อแปลงตัวนั้นได้ โดยคาปาซิเตอร์ที่ติดตั้งเพิ่มจะช่วยหม้อแปลงจ่ายกระแส หรือ กำลังไฟฟ้าในส่วนของ Reactive Power ที่แต่เดิม หม้อแปลงต้องรับภาระจ่ายเอง ทั้งหมด ทำให้หม้อแปลงมีกำลังเหลือ เพื่อที่จะไปจ่ายโหลดอื่นเพิ่มเติมได้

      3. ลดค่าไฟฟ้าที่สูญเสียไปในรูปของความร้อน ในสายไฟ และหม้อแปลง

คาปาซิเตอร์สามารถลดค่าไฟฟ้าในส่วนนี้ได้ด้วยเหมือนกัน แต่เนื่องจากลักษณะการติดตั้งในประเทศไทย ส่วนใหญ่จะติดตั้งตู้คาปาซิเตอร์ (Cap Bank) ติดกับตู้ MDB หรืออีกนัยหนึ่ง คือใกล้กับหม้อแปลงมาก จึงทำให้การติดตั้งคาปาซิเตอร์ไม่ได้ลดปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลในระบบได้มากอย่างเห็นได้ชัด

ข้อมูลจาก : กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน(www2.dede.go.th), MSEB Subordinate Engineers' Association