ปัจจุบันการควบคุมคุณภาพพลังงาน (PQ) เป็นความท้าทายที่สำคัญสำหรับผู้รับผิดชอบด้านการจัดการระบบไฟฟ้าให้กับศูนย์ข้อมูล Data Center, IT, Industrial, Telecommunication รวมไปถึงระบบตู้ควบคุม Controller PLC ที่ใช้ควบคุมเครื่องจักรในกระบวนการผลิต แม้กระทั้งระบบแสงสว่าง หลอดประหยัดพลังงาน LED จะเห็นได้ว่าอุปกรณ์เหล่านี้ใช้เทคโนโลยีด้าน Power Electronics ซึ่งทำให้เกิดการผิดเพี้ยนของรูปคลื่นทางฟฟ้า ซึ่งนำไปสู่ปัญหาเรื่องคุณภาพของพลังงาน เนื่องจากความไม่เป็นเชิงเส้นของโหลดต่างๆ ที่ได้กล่าวมา ซึ่งเศรษฐกิจทั่วโลกมีวิวัฒนาการไปสู่ยุคโลกาภิวัตน์ และโลกของดิจิตอล ซึ่งเราไม่สามารถปฏิเสธได้ว่า ความพร้อมและความต้องการใช้งานพลังงานไฟฟ้าที่มีคุณภาพสูงเป็นปัจจัยสำคัญ ในแง่ของการพัฒนาความได้เปรียบทางการแข่งขัน ดังนั้นการหยุดชะงักของกระแสไฟฟ้าแม้ในระยะเวลาอันสั้น อาจขัดขวางการดำเนินธุรกิจและส่งผลให้เกิดความสูญเสียทางด้านการเงิน ถึงแม้ว่าระบบไฟฟ้าปัจจุบันจะได้รับการออกแบบมาอย่างดีแล้วก็ตาม ผู้ที่มีความผิดชอบในการดูแลรักษาระบบไฟฟ้านั้น จำเป็นต้องศึกษา และทราบถึงสาเหตุของการรบกวนระบบไฟฟ้า เพื่อที่จะได้หาทางปรับปรุงและป้องกันระบบไฟฟ้าได้อย่างดีที่สุด
การป้องกันระบบไฟฟ้า (Power Protection) คืออะไร ?
การป้องกันระบบไฟฟ้า (Power Protection) คือ การดูแลรักษาระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้าในระบบจ่ายกำลังไฟฟ้า เพื่อให้โหลดหรือภาระทางไฟฟ้าที่ต่ออยู่สามารถใช้งานได้อย่างปกติ ไม่ถูกขัดจังหวะ ซึ่งในที่นี้จะพูดถึงการรบกวนในรูปแบบของรูปคลื่นทางไฟฟ้า ที่ทำให้คุณภาพของไฟฟ้า (Power Quality) นั้นแย่ลง จนทำให้เกิดปัญหาทางไฟฟ้า เช่น ไฟฟ้าดับ
ระบบสำรองไฟฟ้า (UPS System) หรือ Uninterruptible Power Supply System คืออะไร ?
ระบบสำรองไฟฟ้า (UPS System) หรือ Uninterruptible Power Supply System คือ ระบบสำรองพลังงานไฟฟ้าในกรณีที่เกิดไฟฟ้าขัดข้อง เช่น ไฟฟ้าดับ ไฟฟ้าตก ซึ่งประกอบไปด้วยอุปกรณ์หลักๆ คือ เครื่องสำรองไฟฟ้า UPS และปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ AVR (Automatic Voltage Regulator) หรือบางครั้งเรียกว่า Voltage stabilizer
ดังนั้นจึงมีการนำเอาระบบสำรองไฟฟ้า UPS System มาเป็นส่วนหนึ่งของระบบควบคุมคุณภาพไฟฟ้า (Power Quality System) เนื่องจากสามารถช่วยแก้ปัญหา เช่น ไฟฟ้าตก ไฟฟ้าดับ ในระบบได้ ตัวอย่าง Brand ของ UPS System ที่นิยมใช้งานในระบบสำรองไฟฟ้า ได้แก่ Socomec, APC by Schneider Electric และ Eaton ซึ่งมีตัวแทนจำหน่าย รวมถึงการออกแบบติดตั้งในประเทศไทย ได้แก่ บริษัท เทคซอร์ส กรุ๊ป จำกัด
คุณรู้หรือไม่? ว่าอะไรที่ทำให้ระบบไฟฟ้าเกิดปัญหา
จากการสำรวจระบบไฟฟ้าทั่วโลก เราพบว่าปัจจัยพื้นฐานที่พบเจอบ่อยมากที่สุด ที่รบกวนระบบไฟฟ้าที่เราดูแลอยู่นั้น มีดังนี้
- แรงดันตกชั่วขณะ Power sags or outages due to network faults.
- เกิดการลัดวงจรชั่วขณะในระบบ ทำให้แรงดันไฟฟ้าหายไป Short voltage variations due to the connection of heavy loads or the presence of faults in the network.
- เกิดการผิดเพี้ยนของรูปคลื่น หรือสัญญาณรบกวน Harmonics จากการใช้โหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้นจำนวนมาก Distortion of currents and voltages due to non-linear loads present in the system or in the systems of other utilities, etc.
- เกิดการกระพริบของแรงดันไฟฟ้า จากการทำงานของโหลดขนาดใหญ่ Flicker due to large intermittent loads.
- ความไม่สมดุลของระบบไฟฟ้า 3 เฟส Asymmetry in the supply voltage system.
ระบบสำรองไฟฟ้า (UPS) สามารถรักษาระบบไฟฟ้าให้มีคุณภาพดีได้อย่างไร?
ด้วยเทคโนโลยีที่ทันสมัยในปัจจุบันนั้น มีหลากหลายทางเลือกที่จะช่วยดูและระบบไฟฟ้าของคุณให้มีคุณภาพไฟฟ้าที่ดี (Good Power Quality) ระบบสำรองไฟฟ้า (UPS System) คือเทคโนโลยีหลักที่ถูกเลือกใช้มากที่สุด เนื่องจากความหลากหลายของกำลังไฟฟ้าที่สามารถเลี้ยงระบบได้ ซึ่งแต่ละผู้ผลิตก็จะมีเทคโนโลยีเป็นของตัวเอง รวมถึง Software Electrical Power Management หรือโปรแกรมบริหารจัดการพลังงานที่ทันสมัย
ปัจจุบันเราสามารถแบ่งประเภทของ เครื่องสำรองไฟฟ้า (UPS) ได้ตามประเภทของการตอบสนอง (Response time) หรือความไวในการทำงานนั่นเอง ตัวเครื่องสำรองไฟฟ้าที่มีใช้งานกันอยู่นั้น อ้างอิงตามมาตรฐาน EN 62040-3 ซึ่งแบ่งรูปแบบวงจรของ UPS ออกเป็น 3 ประเภท ดังนี้
- VFD (Voltage and Frequency Dependent) หรือนิยมเรียกกันว่าแบบ “Offline UPS” เครื่องสำรองไฟประเภทนี้มีหลักการทำงานโดยในสภาวะปกติ โหลดจะใช้พลังงานไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟฟ้าหลัก เมื่อระบบไฟฟ้าดับ ตัวโหลดก็จะเลือกใช้ไฟฟ้าจากเครื่องแหล่งจ่ายไฟฟ้าสำรอง (UPS) ซึ่งผลิดไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ Battery โดยเกิดการขัดจังหวะ
- VI (Voltage Independent) หรือนิยมเรียกกันว่าแบบ "Line Interactive UPS" เครื่องสำรองไฟประเภทนี้มีหลักการทำงานโดยในสภาวะปกติ โหลดจะใช้พลังงานไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟฟ้าหลัก และมีการป้องกันแรงดันไฟฟ้าตก (Under voltage) แรงดันไฟฟ้าเกิน (Over Voltage) ด้วยฟังก์ชั่นพิเศษคือ AVR (Automatic Voltage Regulator) หรือเครื่องรักษาระดับแรงดันไฟฟ้า voltage stabilizer เมื่อระบบไฟฟ้าดับ ตัวโหลดก็จะใช้ไฟฟ้าที่ได้จากเครื่องแหล่งจ่ายไฟฟ้าสำรอง (UPS) ซึ่งผลิดไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ Battery โดยไม่เกิดการขัดจังหวะ
- VFI (Voltage and Frequency Independent) หรือนิยมเรียกกันว่าแบบ "online double conversion" เครื่องสำรองไฟประเภทนี้ เป็นแบบที่มีประสิทธิภาพสูงสุด และมั่นใจได้ว่าโหลดจะได้รับการป้องกันจากปัญหาคุณภาพไฟฟ้าตลอดเวลา ซึ่งมีหลักการทำงานดังนี้ ในสภาวะปกติตัวเครื่องสำรองไฟฟ้า จะทำการแปลงแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจากไฟฟ้าหลัก AC เป็นแรงดันไฟฟ้า DC จากนั้นก็จะแปลงแรงดันไฟฟ้า DC ไปเป็น แรงดันไฟฟ้า AC เพื่อเลี้ยงโหลด ที่ทำเช่นนี้เพราะต้องการให้โหลดได้รับแรงดันไฟฟ้าที่เป็น Pure Sin Wave ตลอดเวลา เมื่อระบบไฟฟ้าดับ เครื่องแหล่งจ่ายไฟฟ้าสำรอง (UPS) จะทำการย้ายแหล่งจ่ายไฟฟ้าหลักที่ใช้ผลิดไฟฟ้า ไปเป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ Battery เพื่อทำการผลิตแรงดันไฟฟ้า AC เพื่อเลี้ยงโหลดต่อไป โดยไม่เกิดการขัดจังหวะ
จะเห็นได้ว่าคุณภาพของระบบไฟฟ้านั้น เราสามารถควบคุมด้วยโดยใช้เครื่องแหล่งจ่ายไฟฟ้าสำรอง (UPS) แบบ VFI (Voltage and Frequency Independent) หรือนิยมเรียกกันว่าแบบ "online double conversion" ซึ่งจะสร้างแรงดันไฟฟ้าที่เป็นรูปคลื่นไซน์ Pure Sin Wave ตลอดเวลา และเป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าสำรองเมื่อเกิดไฟฟ้าดับได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ทั้งนี้ราคาของ Online Double Conversion UPS ก็จะมีราคาสูงกว่าแบบอื่นๆ แต่ถ้าพิจารณาปัจจัยความสูญเสียที่อาจเกิดขึ้น ถือว่าเป็นการลงทุนที่คุ้มค่า
