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