การควบคุมคุณภาพและประสิทธิภาพของกำลังไฟฟ้า นั้นนำไปสู่การกระตุ้นให้มีการศึกษาและวิจัยเรื่องของคุณภาพไฟฟ้า (Power Quality) หรือ PQ มากขึ้น และเมื่อมีการพูดถึง PQ แล้ว สิ่งที่จะตามมานั้นก็คือปัญหาของระบบไฟฟ้าที่ทำให้คุณภาพแย่ลง จะดีกว่าไหมถ้าผู้รับผิดชอบด้านพลังงานไฟฟ้า สามารถเข้าใจถึงต้นเหตุของการเกิดปัญหา และลักษณะของปัญหา เพื่อที่จะได้เตรียมการจัดการได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การควบคุมคุณภาพและประสิทธิภาพของกำลังไฟฟ้า หมายถึง การที่ทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่เป็นภาระของแหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้า (Electrical Load) ได้รับกำลังไฟฟ้าเหมือนหรือใกล้เคียงกับกำลังไฟฟ้าที่จ่ายออกมาจากแหล่งกำเนิดมากที่สุด ซึ่งในทางปฏิบัติถ้าไม่มีการควบคุมประสิทธิภาพของกำลังไฟฟ้าจะทำให้เกิดการสูญเสียในกระบวนการจ่ายกำลังไฟฟ้าในปริมาณที่มากอันจะส่งผลให้โรงงานต้องสิ้นเปลืองค่าไฟฟ้าเป็นจำนวนมาก โดยเราได้สรุปปัญหาในระบบไฟฟ้าไว้ให้ 10 ปัญหา ดังนี้
10 ปัญหา และสาเหตุการเกิดปัญหาในระบบไฟฟ้า
Voltage Interruption
Voltage Interruption คือ การเกิดไฟฟ้าดับช่วงสั้นๆ เมื่อค่าแรงดัน rms มีค่าลดลงต่ำกว่า 0.1 pu. (Per Unit) ในช่วงระหว่าง 10ms - 1min โดยมีสาเหตุหลักๆ มาจากการเปิด และการทำงานแบบอัตโนมัติของอุปกรณ์ป้องกันภายในระบบไฟฟ้า เพื่อทำการซ่อมบำรุงรักษาระบบที่เกิดปัญหา ซึ่งปัญหาหลักในระบบไฟฟ้าหลักมักเกิดจากการลัดวงจร ฉนวนไฟฟ้าเสื่อม เกิดฟ้าผ่า และการที่เกิด Flashover ที่ฉนวนไฟฟ้า
![Voltage Interruption Voltage Interruption](https://www.techsourcemarketplace.com/wp-content/uploads/2018/01/Voltage-Interruption.png)
Voltage sag, Voltage dip
Voltage sag, Voltage dip คือ การเกิดแรงดันไฟฟ้าตกช่วงสั้นๆ เมื่อค่าแรงดัน rms มีขนาดลดลงระหว่าง 0.1-0.9 pu. (Per Unit) ในช่วงเวลาระหว่าง 10ms - 1min มีสาเหตุส่วนใหญ่มาจากการ Faults ในระบบสายส่ง ในระบบจ่ายไฟฟ้า หรือการ Start Load ขนาดใหญ่ในระบบ เช่น มอเตอร์ ปั้มน้ำ ปั้มลม เครื่องปรับอากาศ โดยไม่มีการติดตั้งอุปกรณ์ Softstart Motor เพื่อช่วยลดกระแสกระชากขณะ Start motor
![Voltage Dip Sag Voltage Dip Sag](https://www.techsourcemarketplace.com/wp-content/uploads/2018/01/Voltage-Dip.png)
Voltage fluctuation
Voltage fluctuation คือ การเปลี่ยนแปลงรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง ซึ่งค่าของค่าแรงดัน rms ที่เปลี่ยนแปลงจะมีขนาดไม่เกินช่วงแรงดัน 0.95-1.05 pu. (Per Unit) มีสาเหตุส่วนใหญ่มาจากการใช้อุปกรณ์ประเภทเตาหลอมแบบอาร์ค และระบบที่มีการใช้การเหนี่ยวนำ หรือสร้างสนามแม่ไฟฟ้า เช่น Induction Furnace นอกจากนี้ยังผลปัญหาที่เกิดจากระบบสายส่งสัญญาณวิทยุ และปัญหาจากระบบกราวด์ที่ไม่ดี รวมถึงสัญญาณรบกวนแบบ EMI/RFI
![Voltage Fluctuation Voltage Fluctuation](https://www.techsourcemarketplace.com/wp-content/uploads/2018/01/Voltage-Fluctuation.png)
Under voltage
Under voltage คือ การเกิดแรงดันไฟฟ้าตกเป็นช่วงเวลานาน โดยค่าแรงดัน rms มีขนาดลดลงอยู่ระหว่าง 0.8-0.9 pu. (Per Unit) ซึ่งเกิดขึ้นในช่วงเวลานานกว่า 1 min โดยมีสาเหตุหลักเกิดขึ้นจากผลของการต่อโหลดขนาดใหญ่ Heavy Load เข้าระบบ หรือมีการใช้โหลดมากขึ้น นอกจากนี้การปลดคาปาซิเตอร์ Capacitor Bank ออกจากระบบ ก็สามารถทำให้แรงดันไฟฟ้าในระบบตกได้เช่นกัน
![Under Voltage Under Voltage](https://www.techsourcemarketplace.com/wp-content/uploads/2018/01/Under-Voltage.png)
Voltage Oscillation-Transient
Voltage Oscillation-Transient การเปลี่ยนแปลงลักษณะของแรงดันแบบทันทีทันใด โดยลักษณะของแรงดันมีค่าสูงและความถี่มีการเปลี่ยนแปลง โดยมีสาเหตุหลักๆ เกิดจากการ Switching ของอุปกรณ์ในระบบ
![Voltage Oscillation-Transient Voltage Oscillation-Transient](https://www.techsourcemarketplace.com/wp-content/uploads/2018/01/Voltage-Surge.png)
Voltage Spike Surge-Transient
Voltage Spike Surge-Transient คือ การเปลี่ยนแปลงลักษณะของแรงดันแบบทันทีทันใด โดยลักษณะของแรงดันมีค่าความชันสูงมาก ความถี่ไม่มีการเปลี่ยนแปลง โดยกำหนดให้มีขั้วทิศทางเดียวหรือเรียกว่าเสิร์จ (Surge) โดยมีสาเหตุหลักๆ เกิดจากฟ้าผ่าซึ่งอาจเกิดได้โดยตรงหรือในบริเวณใกล้เคียง การเกิดไฟฟ้าสถิต ESD การทำงานของอุปกรณ์ควบคุมตัวประกอบกำลังไฟฟ้า PF Controller ที่ใช้ Capacitors bank
![Voltage Spike Transient Voltage Spike Transient](https://www.techsourcemarketplace.com/wp-content/uploads/2018/01/Voltage-Spike-Transient.png)
Harmonic distortion
Harmonic distortion คือ การเกิดสัญญาณรบกวนที่คลื่นความถี่หลักทางไฟฟ้า ซึ่งมีส่วนประกอบในรูปสัญญาณคลื่นไซน์ (Sine wave) โดยมีความถี่เป็นจำนวนเต็มเท่าของความถี่หลักมูล (Fundamental Frequency ในระบบไฟฟ้าประเทศไทยมีค่า 50 Hz ) เช่น ฮาร์มอนิกลำดับที่ 3มีค่าความถี่เป็น150Hz ฮาร์มอนิกลำดับที่ 5 มีค่าความถี่เป็น 250Hz สาเหตุส่วนใหญ่เกิดจากการทำงานของอุปกรณ์ Power Electronics ที่ทำหน้าที่เป็น Switch ซึ่งเป็นโหลดแบบไม่เป็นเชิงเส้น (Non Linear Load) ในระบบไฟฟ้า เช่น Switching Power Supply, VFD Inverter
![Voltage Harmonics Distortion Voltage Harmonics Distortion](https://www.techsourcemarketplace.com/wp-content/uploads/2018/01/Voltage-Harmonics-Distortion.png)
Noise
Noise หรือสัญญาณรบกวน คือ สัญญาณทางไฟฟ้าที่ไม่ต้องการจะมีความถี่ต่ำกว่า 200 kHz และเข้ามาปะปนบนสัญญาณแรงดันที่เป็นความถี่หลัก 50Hz สาเหตุส่วนใหญ่มาจากระบบส่งสัญญาณวิทยุ การเกิด Faulty ที่อุปกรณ์ ระบบการสายดินหรือกราวด์ที่ไม่สมบูรณ์ นอกจากนี้ยังเกิดจากแหล่งกำเนิด EMI/RFI
![Voltage Noise Voltage Noise](https://www.techsourcemarketplace.com/wp-content/uploads/2018/01/Voltage-Noise.png)
Frequency variation
Frequency variation หรือการเปลี่ยนแปลงความถี่ทางไฟฟ้า คือ ปรากฏการณ์ที่ความถี่ของระบบไฟฟ้ามีค่าเปลี่ยนไปจากค่าความถี่ปกติ 50 Hz สาเหตุส่วนใหญ่มาจากระบบไฟฟ้าสำรองที่ทำงานไม่สมบูรณ์ เช่น ระบบเจนเนอเรเตอร์ Generator เครื่องปั่นไฟฟ้า ทำให้สร้างแรงดันไฟฟ้าที่มีความถี่ผิดเพี้ยนไป
![Voltage Frequency Variation Voltage Frequency Variation](https://www.techsourcemarketplace.com/wp-content/uploads/2018/01/Voltage-Frequency-Variation.png)
Notching
Notching หรือคลื่นรอยบาก คือ สิ่งรบกวนทางแรงดันไฟฟ้าลักษณะคล้ายกับฮาร์มอนิกและทรานเชี้ยนท์ที่มีลักษณะต่อเนื่อง สาเหตุส่วนใหญ่มาจากการทำงานอย่างรวดเร็วของอุปกรณ์ Power Electronics เช่น SCR, Diode ในการตัดต่อแรงดันไฟฟ้า ทำให้เกิดการขลิบ หรือแหว่งของรูปคลื่นไฟฟ้า ซึ่งเกิดขึ้นในอุปกรณ์เช่น เครื่องเชื่อม อุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์ เลเซอร์ และคาปาซิเตอร์ แบงค์
![Voltage Notching Voltage Notching](https://www.techsourcemarketplace.com/wp-content/uploads/2018/01/Voltage-Notching.png)
จะเห็นได้ว่าปัญหาของระบบไฟฟ้านั้นมีอยู่มากมาย และเกิดจากหลากหลายสาเหตุ ซึ่งสัญญาณรบกวนในระบบไฟฟ้าที่เกิดขึ้น ปัจจุบันมีต้นเหตุมาจากโหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งรูปแบบของสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นมักทำให้เกิดการผิดเพี้ยนของรูปคลื่นไซน์ในระบบไฟฟ้า ซึ่งในบทความต่อไปทางทีมงานจะอธิบายถึงผลกระทบกับระบบไฟฟ้าที่ท่านดูแลอยู่ เช่น Data Center, Telecommunication, Automation จากสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าที่ได้กล่าวมาในบทความนี้ และแนะนำการอุปกรณ์ ที่มาการแก้ปัญหาสัญญาณรบกวนในระบบไฟฟ้าด้วยเครื่องสำรองไฟฟ้า UPS (Solved The Power Disturbances by UPS systems) ในบทความต่อๆ ไป