การทำความเข้าใจระบบการจ่ายกำลังไฟฟ้า (Power distribution system) เป็นส่วนสำคัญในการวางแผนการใช้พลังงานไฟฟ้าในโรงงานหรืออาคารอย่างมีประสิทธิภาพ
ระบบจ่ายไฟฟ้า
ระบบจ่ายไฟฟ้าเริ่มจากสถานีย่อยซึ่งมีสายไฟหลายเส้นต่อผ่านเซอร์กิตเบรกเกอร์ออกมาสู่ลูกค้าที่บริเวณต่างๆ สายจ่ายไฟจะต่อเข้ากับอุปกรณ์รับไฟฟ้าของโรงงานหรืออาคาร อุปกรณ์รับไฟฟ้าแต่ละตัวจะมีอุปกรณ์ป้องกันต่ออยู่ เมื่อเกิดอุบัติเหตุหรือเกิดลัดวงจรขึ้น เบรกเกอร์จะทำการตัดไฟฟ้าเพื่อแยกอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นและจำกัดความเสียหายไว้เฉพาะอุปกรณ์ที่เกิดอุบัติเหตุเท่านั้น
รูป แผนผังระบบการจ่ายไฟฟ้าทั่วไป
ตัวอย่างเช่น หากเกิดอุบัติเหตุไฟฟ้าลัดวงจรขึ้นในโรงงานหรือสํานักงาน กระแสไฟฟ้านั้นจะไหลในสถานีไฟฟ้าย่อยด้วย แต่อุปกรณ์ป้องกันระบบไฟฟ้าของโรงงานหรืออาคารจะต้องทํางานเร็วกว่าสถานีไฟฟ้าย่อยและทำการตัดวงจรออกไป ทั้งนี้จำเป็นต้องตั้งค่าความสัมพันธ์ระหว่างค่า กระแสไฟฟ้าและเวลาในการทำงานของอุปกรณ์ป้องกันให้มีความแตกต่างกันระหว่างโรงงานและสถานีไฟฟ้า ทั้งนี้เพื่อลดความเสียหายต่ออุปกรณ์ให้เหลือน้อยที่สุด รวมทั้งป้องกันไม่ให้อุบัติเหตุส่งผลกระทบถึงสถานีไฟฟ้าอีกด้วย มาตรการนี้เรียกว่าการจัดความสัมพันธ์ของการป้องกัน (Protection co-ordination)
หากอุปกรณ์ป้องกันระบบไฟฟ้าไม่ทํางานตามปกติ เมื่อเกิดอุบัติเหตุขึ้นในโรงงานหรือสํานักงาน เบรกเกอร์ของสถานีไฟฟ้าย่อยจะทํางานพร้อมๆ กับการเกิดอุบัติเหตุ ทําให้สํานักงานหรือบ้านเรือนอื่นๆ ที่เชื่อมต่ออยู่กับสายจ่ายไฟฟ้าเดียวกันไฟดับไปด้วย ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า อุบัติเหตุต่อเนื่อง
รูปแบบของระบบการจ่ายพลังงานไฟฟ้า
สถานีไฟฟ้าย่อยหรือระบบการจ่ายพลังงานไฟฟ้ามีอยู่ 4 แบบด้วยกัน คือ ระบบสายประธานเดี่ยว ระบบสายประธานคู่ ระบบสายประธานสองชุด และระบบสปอตเนตเวิร์ค (Spot network)
ระบบสายประธานเดี่ยว (Simple radial)
เป็นระบบจ่ายไฟสายประธานเดี่ยว (Single primary service) และจ่ายเข้าหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังผ่านเข้าสู่สายป้อน (Feeder) ดังรูปด้านล่าง ข้อดีของระบบนี้คือ เป็นระบบที่ง่ายและราคาถูกที่สุด สะดวกต่อการป้องกันการจัดลำดับเวลาการทำงาน (Co-ordinate) ระบบนี้เหมาะสำหรับโรงงานขนาดย่อมที่สามารถหยุดการผลิตได้ในบางเวลา
รูป ระบบสายประธานเดี่ยว (Simple radial)
ระบบสายประธานคู่ (Primary selective radial)
เป็นระบบที่เหมือนกับระบบสายประธานเดี่ยว เพียงแต่เพิ่มวงจรสำรองให้รับไฟเป็นวงจรคู่ ซึ่งในบางครั้งจำเป็นต้องซ่อมแซมสายไฟฟ้าแรงสูงชุดหนึ่งชุดใด ข้อดีของระบบจ่ายไฟนี้คือ ระบบมีความน่าเชื่อถือดีขึ้น
รูป ระบบสายประธานคู่ (Primary selective radial)
ระบบสายประธานสองชุด (Secondary selective)
ระบบนี้จะทำงานเป็นแบบระบบสายประธานเดี่ยว 2 ชุด แต่ละชุดจะถูกเชื่อมโยง (Tie) ด้วยตัดตอนอัตโนมัติ (T) ถ้าสายไฟแรงสูงหรือหม้อแปลงชุดใดชุดหนึ่งเกิดเสียหาย สวิตซ์ตัดตอน(M) จะปลดวงจรชุดนั้น (Open) และสวิตซ์ตัดตอน (T) จะเชื่อมต่อวงจร (Close) ถึงกันทันที ซึ่งอาจจะเป็นแบบอัตโนมัติหรือไม่อัตโนมัติก็ได้ ระบบสายประธานสองชุดเป็นวงจรที่นิยมใช้กันมากในขณะนี้ ถ้าสายไฟแรงสูงหรือหม้อแปลงชุดใดชุดหนึ่งเกิดขัดข้อง หม้อแปลงตัวที่เหลือจะต้องจ่ายโหลดทั้งหมด
รูป ระบบสายประธานสองชุด (Secondary selective)
เพื่อจะให้หม้อแปลงทำงานได้ดีจำเป็นต้องพิจารณาดังต่อไปนี้
1) หม้อแปลงทั้งสองตัวจะต้องมีขนาดใหญ่เพื่อให้แต่ละตัวสามารถรับโหลดได้ทั้งหมด
2) ต้องจัดหาพัดลมระบายความร้อนสำหรับหม้อแปลงในช่วงสภาวะฉุกเฉิน
3) ปลดโหลดที่ไม่จำเป็นในช่วงสภาวะฉุกเฉิน
4) ใช้ขนาดอุปกรณ์ป้องกันโหลดเกินตามความสามารถของหม้อแปลง และสามารถทำงานได้โดยไม่ทำให้อายุการใช้งานของหม้อแปลงลดลง
สำหรับข้อดีของระบบนี้คือ หม้อแปลงไม่ได้ต่อขนานกัน วิสัยสามารถตัดกระแส (Interrupting capacity หรือ IC) ของ เซอร์กิตเบรคเกอร์ (CB) มีค่าเท่ากับแบบระบบสายประธานเดี่ยวระบบนี้มีความเชื่อถือสูง
ระบบสปอตเนตเวิร์ค (Spot network)
ระบบนี้จะประกอบด้วยหม้อแปลงจ่ายไฟ 2 ชุด หรือมากกว่า ต่อแยกเป็นอิสระกัน ส่วนทางด้านแรงต่ำจะต่อขนานโดยผ่านสวิตซ์ตัดตอนชนิดพิเศษ เรียกว่า Network protector ถ้าสายป้อนแรงสูงหรือหม้อแปลงชุดใดชุดหนึ่งเกิดขัดข้องกำลังไฟฟ้าจะถูกป้อนผ่านหม้อแปลงตัวอื่นและผ่าน Network protector ไปยังจุดที่ขัดข้อง พลังงานไฟฟ้าที่ป้อนกลับเป็นเหตุให้ Network protector เปิดวงจร และปลดแหล่งจ่ายออกจากวงจรแรงดันต่ำ สำหรับระบบจ่ายไฟนี้มีราคาแพงเพราะ Network protector มีราคาสูง และวิสัยสามารถตัดกระแส (IC) เพิ่มขึ้นเนื่องจากหม้อแปลงขนานกัน แต่ความสม่ำเสมอของแรงดันดี
รูป ระบบสปอตเนตเวิร์ค (Spot network)
ระบบจำหน่ายแรงดันต่ำ
ระดับแรงดันมาตรฐานของระบบจำหน่ายแรงดันต่ำในประเทศไทยแบ่งออกเป็นระบบจำหน่ายเฟสเดียว (Single phase) และระบบจำหน่ายสามเฟส (Three phase)
ระบบจำหน่ายเฟสเดียว (Single phase)
ระบบจำหน่ายเฟสเดียว (Single phase) จะจำหน่ายเป็นชนิดเฟสเดี่ยวสองสาย (1∅ 2W) 220 V และชนิดเฟสเดียวสามสาย (1∅ 3W) 220/440 V
รูป ระบบจำหน่ายเฟสเดียว
ระบบจำหน่ายสามเฟส (Three phase)
ระบบจำหน่ายสามเฟส (Three phase) จะจำหน่ายเป็นชนิดสามเฟสสามสาย (3∅3W) 220 V และชนิดสามเฟสสี่สาย (3∅ 4W) 380/220 V
รูป ระบบจำหน่ายสามเฟส
ที่มา : เอกสารประกอบการฝึอบรมผู้รับผิดชอบด้านพลังงานอาวุโส กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน