ร า ส า ้ ฟ ไฟ
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
ปที่ 18 ฉบับที่ 4 กันยายน - ตุลาคม 2554 E-mail : eemag@eit.or.th, eit@eit.or.th
ส า ร บั ญ
15
มาตรฐานและความปลอดภัย
10 15 22
43
ขยายความมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟาสําหรับประเทศไทย บทที่ 3 (ตอนที่ 1) : นายลือชัย ทองนิล เปรียบเทียบมาตรฐานพิกัดกระแสสายไฟฟาแรงตํ่าของมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟา กับมาตรฐาน IEC (ตอนที่ 1) : นายกิตติศักดิ์ วรรณแกว อันตรายจากอารกแฟล็ชและอารกระเบิด : ผศ.ถาวร อมตกิตติ์
ไฟฟากําลังและอิเล็กทรอนิกสกําลัง
ร า ส า ้ ฟ ไฟ 31 37 43
49
49
มาตรฐานการทดสอบอารกภายใน (ตอนที่ 2) : น.ส.นพดา ธีรอัจฉริยกุล ปจจัยที่มีผลกระทบตออายุการใชงานของคาปาซิเตอรแรงตํ่า (ตอนที่ 2) : นายกิตติกร มณีสวาง การเลือกพิกัดกับดักเสิรจที่เหมาะสมในการปองกันระบบจําหนาย ตามมาตรฐาน IEEE : ดร.นาตยา คลายเรือง การประเมินสมรรถนะระบบปองกันฟาผาสําหรับสายจําหนาย : ดร.นาตยา คลายเรือง และ น.ส.เทพกัญญา ขัติแสง
ไฟฟาสื่อสารและคอมพิวเตอร
69
54 59 65
พลังงาน
69 72
76
ในแวดวง ICT: 4 G Global Update : นายสุเมธ อักษรกิตติ์ ไบโอเมตริกซ (Biometrics) : ผศ.ดร.สมหญิง ไทยนิมิต การใหบริการพาดสายสื่อสารโทรคมนาคมบนเสาไฟฟาของการไฟฟาสวนภูมิภาค : นายอธิศ คูประเสริฐ
การพัฒนาและใชงานระบบผลิตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทิตยแบบรวมแสง (Concentrating Photovoltaic : CPV) (ตอนที่ 1) : นายศุภกร แสงศรีธร การคิดคาไฟฟาของสถานประกอบการ : นายธวัชชัย ชยาวนิช
เทคโนโลยีและนวัตกรรม
76 82
รถยนตพลังงานไฟฟา…อนาคตที่ควรรอ ! : ดร.ประดิษฐ เฟองฟู โครงขายไฟฟาอัจฉริยะ : แผนดําเนินงาน : นายธงชัย มีนวล
ปกิณกะ
87 91 92 93 95
Transformer : น.ส.นพดา ธีรอัจฉริยกุล ศัพทวิศวกรรมนารู Total Productive Maintenance : อาจารยเตชทัต บูรณะอัศวกุล Innovation News สิ่งประดิษฐพลังงานแสงอาทิตย : น.ส.กัญญารัตน เอี่ยมวันทอง ขาวประชาสัมพันธ ปฏิทินกิจกรรม กําหนดการอบรมสาขาวิศวกรรมไฟฟา
ความคิดเห็นและบทความตาง ๆ ในนิตยสารไฟฟาสารเปนความคิดเห็นสวนตัวของผูเ ขียน ไมมสี ว นผูกพันกับวิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
บ ท บ ร ร ณ า ธิ ก า ร สวัสดีครับทานผูอ า นทุกทานพบกันอีกเชนเคยครับ ชวงนีเ้ ปนชวงฤดูฝน ฝนจึงตก บอยหนอยก็ขอใหทุกทานดูแลสุขภาพใหดี หมั่นออกกําลังกาย และพักผอนใหเพียงพอ อยางสมํ่าเสมอ จะไดไมเปนไขหวัดไดงายครับ หลายจังหวัดประสบกับปญหาภัยนํ้าทวม ซึ่งหลายหนวยงานก็พยายามชวยเหลือผูประสบภัยเต็มกําลังความสามารถ สิ่งที่ผม เปนหวงนอกจากเรื่องอาหารการกินแลวก็คงจะหนีไมพนเรื่องของการฟนฟูหลังจาก เกิดภัยนํ้าทวม โดยเฉพาะเรื่องของระบบไฟฟา หากนํ้าลดแลวการไฟฟาจายไฟคืนกลับ มาเปนปกติแลว ขอใหทกุ ทานตรวจตราระบบไฟฟาของทานใหดเี รียบรอยเสียกอนทีจ่ ะจายไฟใหในบริเวณบานของทาน มิฉะนัน้ ทานอาจจะถูกไฟดูดไดงา ย ๆ เนือ่ งจากพืน้ เปยกแฉะ สําหรับเครือ่ งใชไฟฟาใดทีเ่ ปยกนํา้ ก็ควรใหชา งผูช าํ นาญการ ตรวจสอบเสียกอนวาอยูใ นสภาพทีย่ งั คงใชงานไดอยูห รือไม ขอใหนกึ ถึงสุภาษิตทีว่ า “เสียนอยเสียยาก เสียมากเสียงาย” นะครับ หากไมแนใจอาจวาจางใหชา งผูช าํ นาญการมาตรวจสอบระบบไฟฟาเสียกอนก็จะเปนการดี สําหรับผูอ า นทานใด มีญาติที่ประสบภัยนํ้าทวมก็ชวยกันฝากเตือนไปดวยนะครับ
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
สําหรับนิตยสารฉบับนี้ มีบทความวิชาการหลายบทความที่นาสนใจเหมือนฉบับที่ผาน ๆ มา สําหรับฉบับ นี้บทความที่นาสนใจ เชน เปรียบเทียบมาตรฐานพิกัดกระแสสายไฟฟาแรงตํ่าของมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟา กับมาตรฐาน IEC (ตอนที่ 1), อันตรายจากอารกแฟล็ชและอารกระเบิด, การเลือกพิกัดกับดักเสิรจที่เหมาะสม ในการปองกันระบบจําหนาย ตามมาตรฐาน IEEE, การประเมินสมรรถนะระบบปองกันฟาผาสําหรับสายจําหนาย, ในแวดวง ICT : 4 G Global Update, ไบโอเมตริกซ (Biometrics), การใหบริการพาดสายสือ่ สารโทรคมนาคมบนเสาไฟฟา ของการไฟฟาสวนภูมิภาค, รถยนตพลังงานไฟฟา…อนาคตที่ควรรอ !, โครงขายไฟฟาอัจฉริยะ : แผนดําเนินงาน ซึ่ง นอกจากบทความทีก่ ลาวขางตนนีแ้ ลวยังมีบทความอืน่ ทีน่ า สนใจอีกหลายบทความใหทกุ ทานไดตดิ ตามกันเชนเคยครับ
อนึ่งหากทานผูอานทานใดมีขอแนะนํา หรือติชมใด ๆ แกกองบรรณาธิการ ทานสามารถมีสวนรวมกับเราได โดยสงเขามาทางไปรษณีย หรือที่ Email: eemag@eit.or.th และหากทานสนใจจะอานบทความในรูปแบบ E-Magazine ซึ่งเปนรูปแบบ 4 สี ทุกหนา ทานสามารถติดตามไดที่ http://www.eit.or.th/smf/index.php?board=13.0 หวังวา จะทําใหเอือ้ อํานวยใหทา นผูอ า นสามารถติดตามบทความไดสะดวกมากยิง่ ขึน้ สุดทายนีผ้ มขอขอบคุณผูส นับสนุนนิตยสาร “ไฟฟาสาร” ทุกทานที่ใหความอุปการะดวยดีเสมอมาและขอใหกิจการของทานมีความเจริญรุงเรืองขึ้นไปเรื่อย ๆ ครับ สวัสดีครับ ดร.ประดิษฐ เฟองฟู
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
เจาของ : สาขาวิศวกรรมไฟฟา สมาคมวิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ 487 รามคําแหง 39 (ซอยวัดเทพลีลา) ถนนรามคําแหง แขวงวังทองหลาง เขตวังทองหลาง กรุงเทพฯ 10310 โทรศัพท 0 2319 2410-13 โทรสาร 0 2319 2710-11 http://www.eit.or.th e-mail : eit@eit.or.th
คณะกรรมการที่ปรึกษา
ฯพณฯ พลอากาศเอก กําธน สินธวานนท ศ.ดร.บุญรอด บิณฑสันต ศ.อรุณ ชัยเสรี รศ.ดร.ณรงค อยูถนอม รศ.ดร.ไกรวุฒิ เกียรติโกมล รศ.ดร.ตอตระกูล ยมนาค ดร.การุญ จันทรางศุ นายเรืองศักดิ์ วัชรพงศ พล.ท.ราเมศร ดารามาศ นายอํานวย กาญจโนภาศ
คณะกรรมการอํานวยการ วสท.
นายสุวัฒน เชาวปรีชา นายไกร ตั้งสงา รศ.ดร.หรรษา วัฒนานุกิจ ศ.ดร.ตอกุล กาญจนาลัย นายธเนศ วีระศิริ นายทศพร ศรีเอี่ยม นายพิชญะ จันทรานุวัฒน นายธีรธร ธาราไชย รศ.ดร.วันชัย เทพรักษ รศ.ดร.วิชัย กิจวัทวรเวทย นายชัชวาลย คุณคํ้าชู รศ.ดร.อมร พิมานมาศ ผศ.ดร.วรรณสิริ พันธอุไร ดร.ชวลิต ทิสยากร รศ.ดร.พิชัย ปมาณิกบุตร นายชูลิต วัชรสินธุ รศ.ดร.ทวีป ชัยสมภพ นายนินนาท ไชยธีรภิญโญ นายประสิทธิ์ เหมวราพรชัย นางอัญชลี ชวนิชย ดร.ประวีณ ชมปรีดา รศ.ดร.สุชัชวีร สุวรรณสวัสดิ์ นายลือชัย ทองนิล นายจักรพันธ ภวังคะรัตน รศ.ดํารงค ทวีแสงสกุลไทย รศ.ดร.ขวัญชัย ลีเผาพันธุ
นายก อุปนายกคนที่ 1 อุปนายกคนที่ 2 อุปนายกคนที่ 3 เลขาธิการ เหรัญญิก นายทะเบียน ประชาสัมพันธ โฆษก สาราณียกร ประธานกรรมการสิทธิและจรรยาบรรณ ประธานกรรมการโครงการ ประธานสมาชิกสัมพันธ ปฏิคม ประธานกรรมการตางประเทศ ประธานกรรมการสวัสดิการ กรรมการกลาง 1 กรรมการกลาง 2 ประธานวิศวกรอาวุโส ประธานวิศวกรหญิง ประธานยุววิศวกร ประธานสาขาวิศวกรรมโยธา ประธานสาขาวิศวกรรมไฟฟา ประธานสาขาวิศวกรรมเครื่องกล ประธานสาขาวิศวกรรมอุตสาหการ ประธานสาขาวิศวกรรมเหมืองแร โลหการ และปโตรเลียม ประธานสาขาวิศวกรรมเคมี ประธานสาขาวิศวกรรมสิ่งแวดลอม ประธานสาขาวิศวกรรมยานยนต ประธานสาขาวิศวกรรมคอมพิวเตอร ประธานสาขาภาคเหนือ 1 ประธานสาขาภาคเหนือ 2 ประธานสาขาภาคตะวันออกเฉียงเหนือ 1 ประธานสาขาภาคตะวันออกเฉียงเหนือ 2 ประธานสาขาภาคใต
จันทรเจนจบ, อาจารยสุพัฒน เพ็งมาก, นายประสิทธ เหมวราพรชัย, นายไชยวุธ ชีวะสุทโธ, นายปราการ กาญจนวตี, นายพงษศักดิ์ หาญบุญญานนท, รศ.ศุลี บรรจงจิตร, รศ.ธนบูรณ ศศิภานุเดช, นายเกียรติ อัชรพงศ, นายพิชญะ จันทรานุวัฒน, นายเชิดศักดิ์ วิทูราภรณ, ดร.ธงชัย มีนวล, นายโสภณ สิกขโกศล, นายทวีป อัศวแสงทอง, นายชาญณรงค สอนดิษฐ, นายธนะศักดิ์ ไชยเวช
ประธานกรรมการ นายลือชัย ทองนิล
รองประธานกรรมการ นายสุกิจ เกียรติบุญศรี นายบุญมาก สมิทธิลีลา
กรรมการ
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
นายเยี่ยม จันทรประสิทธิ์ ผศ.ยุทธนา มหัจฉริยวงศ ผศ.ดร.กอเกียรติ บุญชูกุศล นายกุมโชค ใบแยม รศ.ดร.เสริมเกียรติ จอมจันทรยอง รศ.วิชัย ฤกษภูริทัต รศ.ดร.สมนึก ธีระกุลพิศุทธิ์ ผศ.ดร.สงวน วงษชวลิตกุล รศ.ดร.จรัญ บุญกาญจน
รายนามคณะกรรมการสาขาวิศวกรรมไฟฟา วสท. 2554-2556 ที่ปรึกษา
นายอาทร สินสวัสดิ์, ดร.ประศาสน จันทราทิพย, นายเกษม กุหลาบแกว, ผศ.ประสิทธิ์ พิทยพัฒน, นายโสภณ ศิลาพันธ, นายภูเธียร พงษพิทยาภา, นายอุทิศ
ผศ.ถาวร อมตกิตติ์ ดร.เจน ศรีวัฒนะธรรมา นายสมศักดิ์ วัฒนศรีมงคล นายพงศศักดิ์ ธรรมบวร นายกิตติพงษ วีระโพธิ์ประสิทธิ์ นายสุธี ปนไพสิฐ ดร.ประดิษฐ เฟองฟู นายกิตติศักดิ์ วรรณแกว นายสุจิ คอประเสริฐศักดิ์ นายภาณุวัฒน วงศาโรจน นายเตชทัต บูรณะอัศวกุล น.ส.นพดา ธีรอัจฉริยกุล
กรรมการ กรรมการ กรรมการ กรรมการ กรรมการ กรรมการ กรรมการ กรรมการ กรรมการ กรรมการ กรรมการและเลขานุการ กรรมการและผูชวยเลขานุการ
คณะทํางานกองบรรณาธิการนิตยสารไฟฟาสาร คณะที่ปรึกษา
นายลือชัย ทองนิล, นายปราการ กาญจนวตี, ผศ.ดร.วชิระ จงบุรี, นายยงยุทธ รัตนโอภาส, นายสนธยา อัศวชาญชัยสกุล, นายศุภกิจ บุญศิริ
บรรณาธิการ
ดร.ประดิษฐ เฟองฟู
กองบรรณาธิการ
ผศ.ถาวร อมตกิตติ์, นายมงคล วิสุทธิใจ, นายชาญณรงค สอนดิษฐ, นายวิวัฒน อมรนิมิตร, นายสุเมธ อักษรกิตติ์, ดร.ธงชัย มีนวล, ผศ.ดร.ปฐมทัศน จิระเดชะ, ดร.อัศวิน ราชกรม, นายบุญถิ่น เอมยานยาว, นายเตชทัต บูรณะอัศวกุล, นายกิตติศักดิ์ วรรณแกว, อาจารยธวัชชัย ชยาวนิช, นายมนัส อรุณวัฒนาพร. นายประดิษฐพงษ สุขสิริถาวรกุล, นายจรูญ อุทัยวนิชวัฒนา, น.ส.เทพกัญญา ขัติแสง, น.ส.นพดา ธีรอัจฉริยกุล
ฝายโฆษณา
นายประกิต สิทธิชัย
จัดทําโดย
บริษัท ไดเร็คชั่น แพลน จํากัด
539/2 อาคารมหานครยิบซั่ม ชั้น 22 A ถนนศรีอยุธยา แขวงถนนพญาไท เขตราชเทวี กรุงเทพฯ 10400 โทร. 0 2247 2330, 0 2247 2339, 0 2642 5243, 0 2642 5241 (ฝายโฆษณา ตอ 112-113) โทรสาร 0 2247 2363 www.DIRECTIONPLAN.org E-mail : DIRECTIONPLAN@it77.com
Standard & Safety มาตรฐานและความปลอดภัย นายลือชัย ทองนิล อีเมล : luachai@yahoo.com
ขยายความมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟา สําหรับประเทศไทย บทที่ 3 (ตอนที่ 1) วิธหี นึง่ ในการเรียนรูม าตรฐาน เพื่ อ ให ใ ช ง านได อ ย า งถู ก ต อ งคื อ การศึกษาคนควาดวยตนเอง และการ ศึกษาหาความรูเ พิม่ เติมจากบทความ และวารสารต า ง ๆ แต เ นื่ อ งจาก มาตรฐานการติดตัง้ ทางไฟฟาสําหรับ ประเทศไทยคอนขางทําความเขาใจ ยาก เพราะเขียนเปนขอกําหนด อาจ ตีความทีไ่ มตรงกันทําใหเกิดปญหาใน การใชงานบทความนี้เปนอีกแนวทาง หนึ่ ง ที่ ผู เ ขี ย นหวั ง ว า จะสามารถให ความรู ค วามเข า ใจในมาตรฐานได มาก แตทั้งหมดเปนความเห็นของ ผู เ ขี ย นในฐานะที่ เ ป น อนุ ก รรมการ และเลขานุการในการจัดทํามาตรฐานฯ เพี ย งผู เ ดี ย ว ไม ไ ด เ ป น ความเห็ น รวมกันของคณะอนุกรรมการจัดทํา มาตรฐานฯ การนําไปใชอางอิงจะ ตองทําดวยความระมัดระวัง แตก็ หวังวาจะใหความเห็นทีเ่ ปนประโยชน ไดมาก สําหรับคําอธิบายจะใชเปน อักษรตัวเอียงบนพื้นสีเทา
บทที่ 3 ตัวนําประธาน สายปอน วงจรยอย
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 1 ตัวนําประธาน สายปอน วงจรยอย
ในบทที่ 3 วาดวยเรื่องการคํานวณโหลด การกําหนดขนาดสายไฟฟา และเครื่องปองกันกระแสเกินของวงจรยอย สายปอน และวงจรประธาน ในรูปที่ 1 เปนการแสดงการเรียกสวนตาง ๆ ของวงจรไฟฟาซึ่งตองเขาใจวา สวนไหนเรียกวาอะไร เพราะขอกําหนดของแตละสวนของวงจรนั้นตางกัน
ขอ 3.1 วงจรยอย ขอ 3.1.2 ขนาดพิกัดวงจรยอย ขนาดพิกัดวงจรยอยใหเรียกตามขนาดพิกัดของเครื่องปองกันกระแสเกินที่ ใชตัดกระแสสําหรับวงจรนั้น ๆ วงจรยอยซึ่งมีจุดจายไฟฟาตั้งแต 2 จุดขึ้นไปตอง มีขนาดไมเกิน 50 แอมแปร
10
ยกเวน อนุญาตใหวงจรยอยซึง่ มีจดุ จายไฟฟาตัง้ แต 2 จุดขึน้ ไปทีไ่ มใช โหลดแสงสวางมีพิกัดเกิน 50 แอมแปรไดเฉพาะในโรงงานอุตสาหกรรมที่มี บุคคลที่มีคุณสมบัติคอยดูแลและบํารุงรักษา ขนาดวงจรยอยใหเรียกตามพิกัดเครื่องปองกันกระแสเกินเนื่องจาก เครื่องปองกันกระแสเกินที่มีใชในประเทศไทยมีขนาดมาตรฐานแตกตางกัน ออกไปตามผูผลิต และมาตรฐานการผลิต เชน ขนาด 15 แอมแปร และ 16 แอมแปร เปนตน เฉพาะวงจรยอยที่มีจุดจายไฟฟาตั้งแต 2 จุดขึ้นไปเทานั้น ที่กําหนดขนาดสูงสุดเปน 50 แอมแปร เนื่องจากไมตองการใหมีโหลดขนาด เล็กตออยูในวงจรมากเกินไป ซึ่งจะทําใหความสามารถในการปองกันลดลง ในขอยกเวนนัน้ หมายความวาโหลดทีไ่ มใชแสงสวางทีใ่ ชงานในโรงงาน อุตสาหกรรม ไมถูกบังคับดวยขอกําหนดนี้
เพื่อใหสามารถทนกระแสลัดวงจรได โดยที่เครื่องปองกันกระแสเกินตอง ปลดวงจรกอนที่สายจะขาด การกํ า หนดขนาดสายไฟฟ า ตามข า งต น นี้ ยั ง ไม ไ ด คํ า นึ ง ถึ ง แรงดั น ตกในสายไฟฟ า เนื่ อ งจาก ความยาวของสาย ในวงจรทีส่ ายไฟฟา ยาวมาก ๆ จะตองพิจารณาแรงดันตก ประกอบดวย ขอ 3.1.5 โหลดสําหรับวงจร
ร า ส า ้ ฟ ไฟ ขอ 3.1.3 ขนาดตัวนําของวงจรยอย ตัวนําของวงจรยอยตองมีขนาดกระแสไมนอ ยกวาโหลดสูงสุดทีค่ าํ นวณ ไดตามขอ 3.1.6 และตองไมนอยกวาพิกัดของเครื่องปองกันกระแสเกินของ วงจรยอย และกําหนดใหขนาดตัวนําของวงจรยอยตองมีขนาดไมเล็กกวา 2.5 ตร.มม. ในการกําหนดขนาดสายไฟฟาจะตองคํานวณโหลดใหไดกอนและมา กําหนดขนาดเครื่องปองกันกระแสเกิน เมื่อไดแลวสายไฟฟาตองมีขนาด กระแสไมตํ่ากวาขนาดเครื่องปองกันกระแสเกินนั้น และที่สําคัญคือตองไม เล็กกวา 2.5 ตร.มม. แมเครื่องปองกันกระแสเกินของวงจรยอยจะมีขนาด เล็กก็ตาม การกําหนดขนาดเล็กสุดไวเปน 2.5 ตร.มม. นั้นมีจุดประสงค
ยอย
วงจรย อ ยซึ่ ง มี จุ ด ต อ ไฟฟ า ตั้งแต 2 จุดขึ้นไป ลักษณะของโหลด ตองเปนไปตามขอกําหนดตอไปนี้ ขอ 3.1.5.1 วงจรยอยขนาด ไมเกิน 20 แอมแปร โหลดของเครื่อง ใช ไ ฟฟ า ที่ ใ ช เ ต า เสี ย บแต ล ะเครื่ อ ง จะตองไมเกินรอยละ 80 ของขนาด พิกัดวงจรยอย กรณีมีเครื่องใชไฟฟา ทีใ่ ชเตาเสียบรวมอยูด ว ยโหลดทีต่ ดิ ตัง้ ถาวรรวมกันแลวจะตองไมเกินรอยละ 50 ของขนาดพิกัดวงจรยอย
โหลดที่ตอใชงานในวงจรยอยแบงเปนโหลดชนิดยึดติดกับที่ (ติดตั้งถาวร) และชนิดที่ใชเตาเสียบ โหลดที่ยึด ติดกับทีจ่ งึ เปนโหลดทีท่ ราบขนาดแนนอนและไมเปลีย่ นแปลง แตโหลดทีใ่ ชเตารับจะเปลีย่ นแปลงตามขนาดเครือ่ งใช ไฟฟาทีน่ าํ มาเสียบใชงาน ดังนัน้ เมือ่ ทราบโหลดชนิดยึดติดกับทีแ่ ลว มาตรฐานจึงกําหนดใหเผือ่ ไวสาํ หรับโหลดชนิดใช เตารับอีกไมนอยกวา 50% ของพิกัดเครื่องปองกันกระแสเกิน แตตองพิจารณาการใชงานจริงประกอบดวยเนื่องจาก โหลดของเตารับ มาตรฐานอนุญาตใหใชไดถงึ 80% ของขนาดวงจรยอย ซึง่ ถาพิจารณาแลวขนาดเครือ่ งปองกันกระแส เกินเล็กไปก็จะตองเพิ่มขนาดขึ้น แตตองไมเกินที่กําหนดในขอ 3.1.5 นี้
รูปที่ 2 ตัวอยางการติดตั้งโหลดชนิดติดตั้งถาวรรวมกับโหลดเตารับ (ในตัวอยางเปนวงจรยอยขนาด 20 แอมแปร)
กันยายน - ตุลาคม 2554
11
ขอ 3.1.5.2 วงจรยอยขนาด 25 ถึง 32 แอมแปร ใหใชกับดวงโคม ไฟฟาที่ติดตั้งถาวรขนาดดวงโคมละไมตํ่ากวา 250 วัตต หรือใชกับเครื่องใช ไฟฟาซึง่ ไมใชดวงโคม ขนาดของเครือ่ งใชไฟฟาชนิดใชเตาเสียบแตละเครือ่ งจะ ตองมีขนาดไมเกินรอยละ 80 ของขนาดพิกัดวงจรยอย ขอ 3.1.5.3 วงจรยอยขนาดเกิน 32 ถึง 50 แอมแปร ใหใชกับ ดวงโคมไฟฟาที่ติดตั้งถาวรขนาดดวงโคมละไมตํ่ากวา 250 วัตต หรือใชกับ เครื่องใชไฟฟาที่ติดตั้งถาวร ขอ 3.1.5.4 วงจรยอยขนาดเกินกวา 50 แอมแปร ใหใชกับโหลดที่ ไมใชแสงสวางเทานั้น ในขอ 3.1.5.2 และ 3.1.5.3 มีจดุ ประสงคใหดวงโคมทีต่ อ ใชงานตอง มีขนาดใหญเนือ่ งจากไมตอ งการใหมดี วงโคมตอใชงานในวงจรมากเกินไป และ ในขอ 3.1.5.4 ก็ไมตอ งการใชวงจรยอยขนาดใหญใชงานกับดวงโคม เนือ่ งจาก สายไฟฟาที่ใชสําหรับดวงโคมแตละดวงจะมีขนาดตามกระแสของดวงโคมนั้น ดวงโคมขนาดเล็กสายไฟฟาก็เล็กตามดวย เมือ่ ใชกบั เครือ่ งปองกันกระแสเกิน ขนาดใหญความสามารถในการปองกันจะลดลง
ในทางปฏิบัตินิยมที่จะเผื่อ ขนาดเครื่องปองกันกระแสเกินไวอีก 25% เพื่อความมั่นใจวาจะสามารถ ใช ง านได เพราะเครื่ อ งป อ งกั น กระแสเกินอาจทํางานตํ่ากวาพิกัดได เนื่องจากสภาพแวดลอมในการติดตั้ง เชน อุ ณหภูมิโดยรอบสูงกวาปกติ เพราะติดตั้งในกลองโลหะ เปนตน ขอ 3.1.6.2 โหลดแสงสวาง และโหลดของเครื่ อ งใช ไ ฟฟ า อื่ น ที่ ทราบแนนอนใหคํานวณตามที่ติดตั้ง จริง ขอ 3.1.6.3 โหลดของเตารับ ใชงานทั่วไป ใหคํานวณโหลดจุดละ 180 โวลตแอมแปร ทั้งชนิดเตาเดี่ยว (Single) เตาคู (Duplex) และชนิด สามเตา (Triplex) ขอ 3.1.6.4 โหลดของเตารับ อื่น ที่ ไ มไ ดใ ชง านทั่ ว ไป ใหคํา นวณ โหลดตามขนาดของเครื่องใชไฟฟา นั้น ๆ
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
ขอ 3.1.6 การคํานวณโหลดสําหรับวงจรยอย โหลดสําหรับวงจรยอยตองคํานวณตามที่กําหนดดังตอไปนี้ ขอ 3.1.6.1 วงจรยอยตองมีขนาดไมนอยกวาผลรวมของโหลดทั้งหมด ที่ตออยูในวงจรนั้น การกําหนดขนาดเครื่องปองกันกระแสเกินจะกําหนดเปนขนาดเล็ก สุดไว หมายความวาสามารถกําหนดใหญกวาไดถา ไมขดั กับขอกําหนดอืน่ ของ มาตรฐานฯ ซึง่ ผูใ ชงานจะตองทราบดวยวามีขอ กําหนดอืน่ เกีย่ วของดวยหรือไม
มาตรฐานกําหนดใหโหลดเตารับมีขนาดจุดละ 180 วีเอ เปนไปตามที่แสดงในรูปที่ 3 เหตุผลเพราะในการใช งานจริงเตารับสวนใหญอาจไมไดใชงาน หรือใชงานไมพรอมกัน แตผูออกแบบและติดตั้งสามารถกําหนดสูงกวาได หากเห็นวาตํ่าเกินไป
รูปที่ 3 การกําหนดขนาดวีเอของเตารับแบบตาง ๆ
ขอ 3.1.7 เตารับ ขอ 3.1.7.1 เตารับที่อยูในวงจรยอยตองเปนแบบมีขั้วสายดิน และตองตอลงดินตามบทที่ 4 ขอ 3.1.7.2 เตารับในสถานที่เดียวกันแตใชแรงดันตางกัน หรือเพื่อวัตถุประสงคในการใชงานตางกัน ตองจัดทํา เพื่อใหเตาเสียบไมสามารถสลับกันได
12
โหลดที่ตอใชไฟจากเตารับใชงานทั่วไปอาจเปนชนิดที่ตองมีการตอลง ดินหรือไมก็ได แตมาตรฐานกําหนดใหใชเตารับชนิดมีขั้วสายดินดวย เพื่อให สามารถใชไดกับเครื่องใชไฟฟาทั้งสองแบบ และในการติดตั้งเตารับชนิดมีขั้ว สายดินจะตองตอสายใหถกู ตองดวย เพราะถาสลับระหวางสายไฟกับสายศูนย อาจมีปญหาการทํางานกับเครื่องใชไฟฟาบางตัวได รูปที่ 4 แสดงขั้วการตอสายที่ถูกตอง
ขอ 3.2 สายปอน ขอ 3.2.1 ขนาดตัวนําของสายปอน ขอ 3.2.3.4 โหลดเครื่องใช สายปอนตองมีขนาดกระแสไมนอยกวาโหลดสูงสุดที่คํานวณไดและ ไมนอยกวาขนาดพิกัดของเครื่องปองกันกระแสเกินของสายปอน และกําหนด ไฟฟ า ทั่ ว ไป อนุ ญ าตให ใ ช ดี ม านด แฟกเตอรตามตารางที่ 3-3 ได ใหขนาดตัวนําของสายปอนตองไมเล็กกวา 4 ตร.มม. ขอ 3.2.3.5 เตารับในอาคาร ที่อยูอาศัยที่ตอเครื่องใชไฟฟาที่ทราบ ขอ 3.2.2 การปองกันกระแสเกิน สายปอนตองมีการปองกันกระแสเกิน โดยขนาดพิกัดเครื่องปองกัน โหลดแน น อนให คํ า นวณโหลดจาก เตารับที่มีขนาดสูงสุด 1 เครื่องรวม กระแสเกินตองสอดคลองกับโหลดสูงสุดที่คํานวณได กับรอยละ 40 ของขนาดโหลดใน เตารับที่เหลือ ขอ 3.2.3 การคํานวณโหลดสําหรับสายปอน โหลดของสายปอนตองคํานวณตามที่กําหนดดังตอไปนี้ ขอ 3.2.3.6 ดีมานดแฟกเตอร ขอ 3.2.3.1 สายปอนตองมีขนาดกระแสเพียงพอสําหรับการจายโหลด นีใ้ หใชกบั การคํานวณสายปอนเทานัน้ และตองไมนอยกวาผลรวมของโหลดในวงจรยอยเมื่อใชดีมานดแฟกเตอร หามใชกับการคํานวณวงจรยอย ขอ 3.2.3.2 โหลดแสงสวาง อนุญาตใหใชดีมานดแฟกเตอรตามตารางที่ 3-1 ขอ 3.2.3.3 โหลดของเตารับของสถานทีท่ ไี่ มใชทอี่ ยูอ าศัย อนุญาตใหใช ดีมานดแฟกเตอรตามตารางที่ 3-2 ไดเฉพาะโหลดของเตารับที่มีการคํานวณ โหลดแตละเตารับไมเกิน 180 โวลตแอมแปร การคํานวณโหลดสายปอนคือ การนําโหลดทั้งหมดที่ตออยูในวงจรสายปอนนั้นมารวมกันเชนเดียวกับวงจร ยอย แตการคํานวณสายปอนสามารถใชดีมานดแฟกเตอรไดตามตารางที่ 3-1 ถึงตารางที่ 3-3 กรณีที่ผูออกแบบได พิจารณาจากลักษณะการทํางานของโหลดแลวเห็นวาโหลดมีโอกาสใชงานพรอมกัน จะไมใชดีมานดแฟกเตอรหรือใช สูงกวาคาที่กําหนดก็ได
ร า ส า ้ ฟ ไฟ ตัวอยางการคํานวณสายปอน สายปอนชุดหนึ่งของบานอยูอาศัยแหงหนึ่งมีโหลดรวมกันดังนี้ ไฟฟาแสงสวาง รวม 3,000 VA เตารับใชงานทั่วไป รวม 20 จุด (3,600 VA) ตูเย็น 1 เครื่อง 250 VA การคํานวณโหลด ไฟฟาแสงสวาง ดีมานดแฟกเตอรตารางที่ 3-1 (สวนที่เกิน 2,000 VA คิด 35%) = 2,350 VA เตารับใชงานทั่วไป ดีมานดแฟกเตอรตารางที่ 3-2 (100%) = 3,600 VA ตูเย็น 1 เครื่อง 250 VA ดีมานดแฟกเตอรตารางที่ 3-3 (100%) = 250 VA รวมโหลดของสายปอนเมื่อคิดดีมานดแฟกเตอรแลว = 2,350+3,600+250 = 6,200 VA
กันยายน - ตุลาคม 2554
13
ขอ 3.2.4 ขนาดตัวนํานิวทรัล (Neutral) ขนาดตัวนํานิวทรัล ตองมีขนาดกระแสเพียงพอทีจ่ ะรับกระแสไมสมดุล สูงสุดทีเ่ กิดขึน้ และตองมีขนาดไมเล็กกวาขนาดสายดินของบริภณ ั ฑไฟฟาตาม ขอ 4.20 กรณีระบบไฟฟา 3 เฟส 4 สาย ขนาดของตัวนํานิวทรัลมีขอ กําหนดดังนี้ ขอ 3.2.4.1 กรณีสายเสนไฟมีกระแสของโหลดไมสมดุลสูงสุดไมเกิน 200 แอมแปร ขนาดกระแสของตัวนํานิวทรัลตองไมนอ ยกวาขนาดกระแสของ โหลดไมสมดุลสูงสุดนั้น ขอ 3.2.4.2 กรณีสายเสนไฟมีกระแสของโหลดไมสมดุลสูงสุดมากกวา 200 แอมแปร ขนาดกระแสของตัวนํานิวทรัลตองไมนอยกวา 200 แอมแปร บวกดวยรอยละ 70 ของสวนที่เกิน 200 แอมแปร
ข อ 3.2.4.3 ไม อ นุ ญ าตให คํ า นวณลดขนาดกระแสในตั ว นํ า นิวทรัลในสวนของโหลดไมสมดุลที่ ประกอบดวยหลอดชนิดปลอยประจุ (Electric Discharge) (เชน หลอด ฟลูออเรสเซนต เปนตน) อุปกรณ เกี่ยวกับการประมวลผลขอมูล (Data Processing) หรื อ อุ ป กรณ อื่ น ที่ มี ลักษณะคลายกันที่ทําใหเกิดกระแส ฮารมอนิก (Harmonic) ในตัวนํานิวทรัล
หมายเหตุ 1) กระแสของโหลดไมสมดุลสูงสุดคือคาสูงสุดที่คํานวณไดจากโหลด 1 เฟส (Single-phase load) ที่ตอระหวางตัวนํานิวทรัลและสาย เสนไฟเสนใดเสนหนึ่ง 2) ในระบบไฟ 3 เฟส 4 สายที่จายใหกับระบบคอมพิวเตอร หรือโหลดอิเล็กทรอนิกสจะตองเผื่อตัวนํานิวทรัลใหใหญขึ้นเพื่อรองรับ กระแสฮารมอนิกดวย ในบางกรณีตัวนํานิวทรัลอาจมีขนาดใหญกวาสายเสนไฟ
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
ในวงจร 3 เฟส 4 สาย ที่ไดออกแบบใหโหลดสมดุลแลว แตในการใชงานจริงมีโอกาสที่โหลดจะใชงานไม พรอมกันหรือเทากันในทุกเฟสเนื่องจากมีโหลด 1 เฟสปนอยูดวย ซึ่งจะเปนสาเหตุใหมีกระแสไหลในสายนิวทรัล ในการกําหนดขนาดกระแสของสายนิวทรัลจะตองเผื่อกระแสสวนนี้ไวดวย วงจรที่มีโหลดที่ทําใหเกิดฮารมอนิกสูง จะมีกระแสไฟฟาไหลในสายนิวทรัลสูง อาจสูงเทากับหรือมากกวาใน สายเสนไฟ สายนิวทรัลจึงอาจมีขนาดเทากับหรือใหญกวาสายเสนเฟสก็ได ตัวอยาง การหากระแสที่ไหลในสายนิวทรัล สําหรับวงจรที่ไมมีฮารมอนิก
จากวงจร ถาโหลดทั้งหมดใชงานพรอมกันจะมีกระแสไหลในสายเฟส A เทากับ 500A เฟส B เทากับ 480A และเฟส C เทากับ 520A กระแสที่ไหลในสายนิวทรัลคือผลรวมของทางเวกเตอรของกระแสทั้งสามเฟส สําหรับ กระแสไมสมดุลที่ไหลในสายนิวทรัลคือกระแสเมื่อเฟสที่มีกระแสสูงสุดใชงานเพียงเฟสเดียว ในที่นี้คือเฟส C มีคา เทากับ 320A การกําหนดขนาดกระแสของสายนิวทรัลเปนดังนี้ = 200 + 70% ของสวนที่เกิน 200A ขนาดกระแสของสาย = 200 + (0.70 x 120) = 284A โหลด 3 เฟส ขนาด 200 แอมแปร ไมมีผลกับกระแสที่ไหลในสายนิวทรัล และโดยปกติโหลดที่ตอในแตละ เฟสจะประกอบดวยโหลดจํานวนหลายตัวซึ่งปกติจะใชงานไมพรอมกัน มาตรฐานจึงยอมใหสวนที่เกิน 200A ลดลง ไดเหลือ 70% ป ติผูเขียน ประวั น อชัย ทองนิล นายลื ผูผอํานวยการไฟฟาเขตมีนบุรี การไฟฟานครหลวง ป ประธานสาขาวิ ศวกรรมไฟฟา วสท.
14
Standard & Safety มาตรฐานและความปลอดภัย นายกิตติศักดิ์ วรรณแกว อีเมล : kittisak_wk@yahoo.com
เปรียบเทียบมาตรฐานพิกัดกระแสสายไฟฟาแรงตํ่า ของมาตรฐานการติดตัง้ ทางไฟฟากับมาตรฐาน IEC (ตอนที่ 1) บทนํา สายไฟฟ า เป น องค ป ระกอบที่ สํ า คั ญ ของระบบ ไฟฟาภายในอาคาร เนื่องจากสายไฟฟาทําหนาที่เปนทาง เดินของกระแสไฟฟาจากแหลงกําเนิดไฟฟาไปยังจุดจาย ไฟสําหรับเครื่องใชไฟฟาตาง ๆ หากวิศวกรผูออกแบบ ระบบไฟฟาเลือกใชสายไฟฟาที่มีขนาดไมเหมาะสมกับ กระแสของเครื่องใชไฟฟา อาจจะทําใหสายไฟฟาชํารุดได ดังนั้นการเลือกใชงานสายไฟฟาใหมีความปลอดภัยตอ การใชงาน สิ่งสําคัญที่ตองคํานึงลําดับแรก คือ พิกัด กระแสของสายไฟฟา
Selection and erection of electrical equipment– Wiring systems) ซึ่งบทความในตอนที่ 1 นี้จะพิจารณา เฉพาะพิกดั กระแสของสายไฟฟาในสวนของระบบจําหนาย แรงตํ่า และการเดินสายไฟฟาสําหรับวิธีทั่วไป ไมรวม ถึงการเดินสายบนรางเคเบิล เพื่อใหผูอานมองเห็นความ แตกตางในการกําหนดพิกัดกระแสของสายไฟฟาของ มาตรฐานทั้งสองที่เปนนัยสําคัญ และผูเขียนจะไดนํา ขอมูลทีไ่ ดไปนําเสนอคณะอนุกรรมการปรับปรุงมาตรฐาน การติดตั้งทางไฟฟา เพื่อปรับปรุงมาตรฐานพิกัดกระแส ของสายไฟฟาใหสอดคลองกับมาตรฐานสากลตอไป
ร า ส า ้ ฟ ไฟ การเปรียบเทียบมาตรฐานพิกัดกระแสของ สายไฟฟ า ตามมาตรฐานการติ ด ตั้ ง ทาง ไฟฟาสําหรับประเทศไทย กับ มาตรฐาน IEC 60364-5-52
สํ า หรั บ บทความนี้ ผู เ ขี ย นต อ งการเปรี ย บเที ย บ ใหเห็นความแตกตางระหวางมาตรฐานพิกัดกระแสของ สายไฟฟ า ของมาตรฐานการติ ด ตั้ ง ทางไฟฟ า สํ า หรั บ ประเทศไทย และมาตรฐาน IEC ที่เกี่ยวกับพิกัดกระแส ของสายไฟฟาแรงตํ่า ซึ่งไดแก มาตรฐาน IEC 603645-52 (Electrical installations of buildings–Part 5-52:
มาตรฐานพิกัดกระแสของสายไฟฟาของมาตรฐาน การติดตั้งทางไฟฟาสําหรับประเทศไทย มีความแตกตาง กับมาตรฐาน IEC 60364-5-52 หลายประเด็นดวยกัน บทความนี้พิจารณาเฉพาะพิกัดกระแสของสายไฟฟาใน สวนของระบบจําหนายแรงตํ่า และ การเดินสายไฟฟา สํ า หรั บ วิ ธี ทั่ ว ไป ไม ร วมถึ ง การเดิ น สายบนรางเคเบิ ล โดยมีรายละเอียดที่สําคัญดังตอไปนี้ กันยายน - ตุลาคม 2554
15
รายละเอียด
มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟา สําหรับประเทศไทย
มาตรฐาน IEC 60364-5-52
ตัวนําของสายไฟฟา
พิกดั กระแสมีการกําหนดเฉพาะตัวนํา พิกัดกระแสมีการกําหนดตัวนําของ ของสายไฟฟาที่เปนทองแดง สายไฟฟ า ทั้ ง ที่ เ ป น ทองแดง และ อะลูมิเนียม
อุณหภูมิแวดลอม
พิ กั ด ก ร ะ แ ส กํ า ห น ด ที่ อุ ณ ห ภู มิ แวดลอม 40 องศาเซลเซียส สําหรับ การเดินสายไฟฟาในอากาศ และ 30 องศาเซลเซียส สําหรับการเดินสาย ไฟฟาใตดิน
พิ กั ด กระแสกํ า หนดที่ อุ ณ หภู มิ แวดลอม 30 องศาเซลเซียส สําหรับ การเดินสายไฟฟาในอากาศ และ 20 องศาเซลเซียส สําหรับการเดินสาย ไฟฟาใตดิน
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
จํานวนแกนของสายไฟฟา
พิกัดกระแสไมไดคํานึงถึงจํานวนแกน พิ กั ด กระแสมี ก ารคํ า นึ ง ถึ ง จํ า นวน ของสายไฟ แกนของสายไฟทั้ง 2 แกน และ 3 แกน ซึ่งจํานวนแกนที่แตกตางกันจะ มีพิกัดกระแสแตกตางกันดวย
การเดินสายเกาะผนัง (ตีคลิ๊ป)
ไม มี แ ฟคเตอร ป รั บ พิ กั ด กระแส มีแฟคเตอรปรับพิกัดกระแสสําหรับ สําหรับการเดินเปนกลุมมากกวา 1 การเดินเปนกลุมมากกวา 1 วงจร วางเรียงชิดกัน 1 ชั้น ตามที่แสดงใน วงจร ตารางที่ 1
การเดินสายรอยทอ ซ อ นในผนั ง หรื อ เพดาน
พิ กั ด กระแสในการเดิ น ด ว ยวิ ธี ดังกลาวไมมีขอกําหนดเกี่ยวกับผนัง หรือเพดานทีเ่ ปนผนังฉนวนความรอน (Thermally Insulated Wall)
พิ กั ด กระแสในการเดิ น ด ว ยวิ ธี ดั ง กล า วมี ข อ กํ า หนดเกี่ ย วกั บ ผนั ง หรือเพดานทีเ่ ปนผนังฉนวนความรอน (Thermally Insulated Wall) นั่นคือ ผิวภายในของผนังและเพดานตองมี สภาพการเปนสื่อกระแสไฟฟาทาง ความรอน (Thermal Conductance) อยางนอย 10 W/m2K หมายเหตุ การเป น สื่ อ กระแสไฟฟ า ทางความร อ น หมายถึง ความสามารถของวัสดุในการถาย โอนความรอนตอหนึ่งหนวยเวลาที่กําหนด อยางใดอยางหนึ่งหนวยพื้นที่ของวัสดุ
16
รายละเอียด
มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟา สําหรับประเทศไทย
มาตรฐาน IEC 60364-5-52
ความตานทานทางความรอน (Thermal พิกัดกระแสไมมีขอกําหนดเกี่ยวกับ resistivity) ของผนังคอนกรีตสําหรับ ความตานทานทางความรอนของผนัง การเดินสายรอยทอฝงผนังคอนกรีต คอนกรีต หรือ การเดิน สายฝ ง โดยตรงในผนัง คอนกรีต
พิ กั ด กระแสมี ข อ กํ า หนดเกี่ ย วกั บ ความตานทานทางความรอนของผนัง คอนกรีตซึ่งคาตองไมเกิน 2 Km/W
แฟคเตอรปรับกระแสของสายไฟฟา 1) แฟคเตอร ป รั บ กระแสของสาย เมื่อเดินรอยทอในอากาศหรือเดินฝง ไฟฟาเมื่อเดินรอยทอในอากาศหรือ เดินฝงดิน กําหนดอุณหภูมิแวดลอม ดินที่อุณหภูมิแวดลอมเปลี่ยน ระหวาง 21-60 องศาเซลเซียส ดังแสดง ในตารางที่ 2 และตารางที่ 3 สําหรับ สายไฟฟาหุมฉนวน PVC และ XLPE ตามลําดับ 2) ไมมีแฟคเตอรปรับ กระแสของ สายไฟฟาเมื่อเดินรอยทอในอากาศ ของสายหุมดวยฉนวนแรชนิดเอ็มไอ
1) แฟคเตอรปรับกระแสของสาย ไฟฟาเมื่อเดินรอยทอในอากาศหรือ เดินฝงดินกําหนดอุณหภูมิแวดลอม ระหว า ง 11-80 องศาเซลเซี ย ส ดังแสดงในตารางที่ 4 และตารางที่ 5 ตามลําดับ 2) มี แ ฟคเตอร ป รั บ กระแสของ สายไฟฟาเมื่อเดินรอยทอในอากาศ ของสายหุมดวยฉนวนแรชนิดเอ็มไอ (สายทนไฟ) ดังแสดงในตารางที่ 4
หมายเหตุ ความต า นทานทางความร อ นของผนั ง คอนกรีต หมายถึง ความตานทานการ ถายเทความรอนผานทางการพาและการ ฉายรังสีระหวางอากาศและพืน้ ผิวของผนัง
ร า ส า ้ ฟ ไฟ พิกัดกระแสของการเดินสายรอยทอ พิ กั ด กระแสของสายไฟฟ า สํ า หรั บ พิ กั ด กระแสของสายไฟฟ า สํ า หรั บ การเดินสายรอยทอฝงดินหรือฝงดิน การเดินสายรอยทอฝงดินหรือฝงดิน ฝงดินหรือฝงดินโดยตรง โดยตรงมีคาแตกตางกัน โดยตรงมีคาเทากัน
แฟคเตอรปรับกระแสสําหรับการเดิน 1) ไมมีแฟคเตอรปรับกระแสสําหรับ 1) มีแฟคเตอรปรับกระแสสําหรับคา สายรอยทอฝงดินหรือฝงดินโดยตรง คาความตานทานความรอนจําเพาะ ความตานทานความรอนจําเพาะของ ของดิน (Soil Thermal Resistivity) ดินที่แตกตางจาก 2.5 Km/W ตาม ที่แสดงในตารางที่ 6
หมายเหตุ คาความตานความรอนจําเพาะของดินตาม ธรรมชาติที่แตกตางกันแสดงในตารางที่ 7
2) มีแฟคเตอรปรับกระแสสําหรับ กรณีเดินสายไฟฟาฝงดินโดยตรงหรือ 2) ไมมีแฟคเตอรปรับกระแสสําหรับ รอยทอฝงดินหรือเมื่อวางอยูหางกัน กรณีเดินสายไฟฟารอยทอฝงดินหรือ ดังแสดงในตารางที่ 8, 9 และ 10 ฝงดินโดยตรงเมื่อวางอยูหางกัน กันยายน - ตุลาคม 2554
17
ตารางที่ 1 แฟคเตอรปรับกระแส กรณีที่เดินเกาะผนังเปนกลุมมากกวา 1 วงจร วางเรียงชิดกัน 1 ชั้น
ตารางที่ 2 แฟคเตอรปรับกระแส สําหรับสายไฟฟาหุมฉนวน PVC กรณีที่อุณหภูมิแวดลอมแตกตางจาก 40 องศาเซลเซียส เมื่อเดินในอากาศ และอุณหภูมิแวดลอมแตกตางจาก 30 องศาเซลเซียส เมื่อเดินใตดิน
ร า ส า ้ ฟ ไฟ ตารางที่ 3 แฟคเตอรปรับกระแส สําหรับสายไฟฟาหุมฉนวน XLPE กรณีที่อุณหภูมิแวดลอมแตกตางจาก 40 องศาเซลเซียส เมื่อเดินในอากาศ และอุณหภูมิแวดลอมแตกตางจาก 30 องศาเซลเซียส เมื่อเดินใตดิน
18
ตารางที่ 4 แฟคเตอรปรับกระแส กรณีที่อุณหภูมิแวดลอมแตกตางจาก 30 องศาเซลเซียส สําหรับสายไฟฟาหุมฉนวน PVC, XLPE, EPR และสายหุมฉนวนแรเอ็มไอ เมื่อเดินในอากาศ
ร า ส า ้ ฟ ไฟ ตารางที่ 5 แฟคเตอรปรับกระแส กรณีที่อุณหภูมิแวดลอมแตกตางจาก 20 องศาเซลเซียส สําหรับสายไฟฟาหุมฉนวน PVC, XLPE และ EPR เมื่อเดินใตดิน
ตารางที่ 6 แฟคเตอรปรับกระแส กรณีที่คาความตานความรอนจําเพาะของดินที่แตกตางจาก 2.5 Km/W
กันยายน - ตุลาคม 2554
19
ดินแตละชนิดจะมีความตานความรอนจําเพาะของดินแตกตางกัน ขึ้นอยูกับธรรมชาติของดินดังแสดงใน ตารางที่ 7 ตารางที่ 7 คาความตานความรอนจําเพาะของดินตามธรรมชาติที่แตกตางกัน
ตารางที่ 8 แฟคเตอรปรับกระแส กรณีเดินสายไฟฟาฝงดินโดยตรงสําหรับสายหลายแกน หรือสายแกนเดียวเดินเปนกลุมเดินหลายวงจรวางหางกันที่ระยะตาง ๆ
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
ตารางที่ 9 แฟคเตอรปรับกระแส กรณีเดินสายไฟฟาหลายแกนรอยทอฝงดินหลายวงจรวางหางกันที่ระยะตาง ๆ
20
ตารางที่ 10 แฟคเตอรปรับกระแส กรณีเดินสายไฟฟาแกนเดียวรอยทอฝงดินหลายวงจรวางหางกันที่ระยะตาง ๆ
ร า ส า ้ ฟ ไฟ บทสรุป
จากการเปรียบเทียบมาตรฐานพิกดั กระแสของสายไฟฟาของมาตรฐานการติดตัง้ ทางไฟฟาสําหรับประเทศไทย และมาตรฐาน IEC 60364-5-52 ในสวนของระบบจําหนายแรงตํ่าและวิธีการเดินสายทั่วไป ไมรวมถึงการเดินสาย ในรางเคเบิล พบวา พิกัดกระแสของสายไฟฟาตามมาตรฐาน IEC 60364-5-52 มีความหลากหลายและยืดหยุน มากกวาพิกดั กระแสของสายไฟฟาของมาตรฐานการติดตัง้ ทางไฟฟาสําหรับประเทศไทย ซึง่ ผูเ ขียนหวังวาในการปรับปรุง มาตรฐานการติดตัง้ ทางไฟฟาสําหรับประเทศไทยควรมีการพิจารณาปรับปรุงมาตรฐานในสวนของพิกดั กระแสของสาย ไฟฟา เพือ่ ใหสอดคลองหรือใกลเคียงกับมาตรฐาน IEC และเปนทีย่ อมรับในการใชงานของวิศวกรในประเทศไทยตอไป
เอกสารอางอิง 1. IEC 60364-5-52 : 2001, Electrical installations of buildings –Part 5-52: Selection and erection of electrical equipment – Wiring systems., International Electrotechnical Commission. 2. Electrical Installation Guide 2009, Schneider Electric 3. มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟาสําหรับประเทศ, วิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ
ประวัติผูเขียน
น ตติศักดิ์ วรรณแกว นายกิ สํ า เร็ จ การศึ ก ษาวิ ศ วกรรมศาสตรบั ณ ฑิ ต และวิ ศ วกรรมศาสตรมหาบั ณ ฑิ ต จากมหาวิ ท ยาลั ย เเกษตรศาสตร ป 2539 และป 2542 ตามลําดับ • ป 2542-2554 ปฏิบัติงานที่แผนกมาตรฐานการกอสรางระบบจําหนาย กองมาตรฐานระบบไฟฟา ฝฝายมาตรฐานและความปลอดภัย การไฟฟาสวนภูมิภาค • ป 2542-ปจจุบนั คณะกรรมการสาขาวิศวกรรมไฟฟา และคณะอนุกรรมการวิชาการตาง ๆ วิศวกรรม สสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ • ป 2542-ปจจุบัน วิทยากรบรรยายมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟา และมาตรฐานการกอสรางระบบจําหนาย ใหกับหนวยงานตาง ๆ • ปจจุบันเปนผูชวยผูอํานวยการกองวิศวกรรมไฟฟาและทดสอบ กองวิศวกรรมไฟฟาและทดสอบ ฝายบริการวิศวกรรมและทดสอบ การไฟฟาสวนภูมิภาค • ปจจุบันเปนผูชํานาญการพิเศษ การสอบปรับคุณวุฒิวิศวกร จากภาคีวิศวกร เปนสามัญวิศวกร ของสภาวิศวกร
กันยายน - ตุลาคม 2554
21
Standard & Safety มาตรฐานและความปลอดภัย ผศ.ถาวร อมตกิตติ์ คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยศรีปทุม
อันตรายจากอารกแฟล็ชและอารกระเบิด
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
อันตรายประเภทหนึ่งที่ทําใหชางไฟฟาเสียชีวิตคือ การอารก ซึ่งอุบัติเหตุจากอารกแฟล็ชเกิดขึ้นในแตละวัน เปนจํานวนมาก อารกไฟฟาเปนการทีก่ ระแสไฟฟากระโดด ขามชองอากาศในวงจร ซึ่งทําใหเกิดแฟล็ชหรือระเบิดได ฟอลต ท างไฟฟ า มี ส องประเภทคื อ ฟอลต ที่ ลั ด ตรงซึ่งไมเกิดอารก (Bolted fault) และฟอลตที่มีอารก (Arcing fault) ฟอลตที่ลัดตรงเกิดขึ้นเมื่อทางเดินฟอลต ถูกตอตรงทําใหกระแสไฟฟาสูงมากไหลผาน และพลังงาน จะกระจายในอุปกรณที่เกิดฟอลต สวนฟอลตที่มีอารกจะ ปลอยพลังงานอยางรวดเร็วจากอารกระหวางไลนกับไลน หรือไลนกบั ดินหรือไลนกบั นิวทรัล ตัวประกอบทีท่ าํ ใหเกิด อารกแฟล็ชไดมีดังนี้ - ความเร็วของอุปกรณปองกันกระแสเกิน - ระยะระหวางชองอากาศ - ขนาดของเปลือกหุมหรือการไมมีของเปลือกหุม - ตัวประกอบกําลังของฟอลต - แรงดันไฟฟาของระบบ - ชนิดของการประสานและการตอลงดินของระบบ บางครั้ ง ฟอลต ที่ มี อ าร ก เกิ ด ขึ้ น ในระบบแรงดั น ไฟฟ า ตํ่ า กว า 220V ซึ่ ง ลั ก ษณะของฟอลต ช นิ ด นี้ คื อ อากาศกลายเปนตัวนํา ทําใหเกิดทางเดินไฟฟาหรือเกิด ความลมเหลว เชน ฉนวนชํารุด ลักษณะของฟอลตทมี่ อี ารก คือ ฟอลตขยายตัวและเกิดการแตกประจุ (ไอออน) ขึ้น
22
การลัดทําใหเริ่มเกิดแฟล็ชทางไฟฟาขึ้น ซึ่งเมื่อ พลังงานเพิ่มขึ้นจะทําใหเกิดพลาสมาที่นําไฟฟา และเกิด อารกตามมา พลาสมาดังกลาวจะเปนตัวนําพลังงานอยาง ตอเนื่องและขึ้นกับอิมพีแดนซของอารก ซึ่งเกิดความรอน ไดสูงถึง 20,000 oC หรือประมาณสี่เทาของอุณหภูมิ ดวงอาทิตย ทําใหชนิ้ สวนทองแดงของอุปกรณไฟฟาละลาย อยางรวดเร็วหรือกลายเปนไอตามรูปที่ 1
รูปที่ 1 อารกระเบิดทําใหเกิดไฟไหม, คลื่นกระแทก, ความรอน และโลหะละลาย
เมื่อทองแดงเปลี่ยนสภาพจากของแข็งกลายเปน ไอ ก็จะขยายตัวจากเดิมเปน 67,000 เทา ทําใหเกิด คลื่ น เสี ย งและความดั น อี ก ทั้ ง ทํ า ให อ ากาศโดยรอบ รอนจัดอยางรวดเร็ว ปกติแลวแกวหูสามารถทนความดัน ไดสูงสุด 3,500 กิโลกรัมตอตารางเมตร และปอดทนได 8,000 กิโลกรัมตอตารางเมตร นอกจากนั้นการหายใจ เอาไอโลหะเขาไปก็เปนอันตรายอยางยิ่ง อันตรายถัดมา คือชิ้นสวนอุปกรณจะกระเด็นออกมาดวยความเร็วสูงกวา 1,200 เมตรตอชั่วโมง การไดรับอุณหภูมิที่สูงกวาดวงอาทิตย, การหายใจ เอาไอทองแดงเขาไป, การโดนเศษชิ้นสวนพุงใส และ การถูกกระแทกใหกระเด็นออกไป จะทําใหเสียชีวิตได ทันที ดังนั้นจึงตองหาทางปองกันผูทํางานจากอารกแฟล็ช และอารกระเบิด ช า งไฟฟ า จึ ง ต อ งมี ก ารกระทํ า ที่ คํ า นึ ง ถึ ง ความ ปลอดภัยและวิธีปองกันตัวจากอันตรายทางไฟฟา ซึ่งหาก เปนไปไดควรกระทําในสถานที่ไมมีไฟฟา ในกรณีที่ตอง ทํางานในสภาพทีม่ ไี ฟฟาจะตองปฏิบตั ิตามขอกําหนดและ ใชเครือ่ งมืออยางถูกตอง นอกจากนัน้ จะตองติดปายเตือน ที่ระบุถึงอันตรายจากอารกแฟล็ช ตามรูปที่ 2
ปายเตือนอารกแฟล็ชจะตองพิจารณาถึงการปรับ แตง, การบริการ หรือการบํารุงรักษาขณะมีไฟฟาในพื้นที่ ที่อาจเกิดอันตรายจากอารกแฟล็ช พื้ น ฐานการติ ด ตั้ ง ที่ เ กี่ ย วกั บ คุ ณ ลั ก ษณะและ คําศัพทของอันตรายจากอารกแฟล็ชมีดังนี้ - พิกัดอารก ความตานทานพลังงานสูงสุดกอนที่ วัสดุจะเสียหาย - อั น ตรายทางไฟฟ า ภาวะอั น ตราย เช น การสัมผัสกับระบบหรืออุปกรณที่ทําใหเกิดช็อกไฟฟา, การไหมจากอารกแฟล็ช, การไหมจากความรอน หรือ การระเบิดทางไฟฟา - สภาพการทํางานทางไฟฟาที่ปลอดภัย พื้นที่ ที่ตัวนําหรือวงจรที่จะเขาทํางานหรืออยูใกลถูกทําใหไมมี ไฟฟา โดยล็อกและติดปายเตือน, ทดสอบจนแนใจวาไมมี แรงดันไฟฟา และตอลงดินที่เหมาะสม - อันตรายจากแฟล็ช ภาวะอันตรายในการปลอย พลังงานที่เกิดจากอารกไฟฟา - ขอบเขตปองกันแฟล็ช ระยะจากชิ้นสวนที่มี ไฟฟาที่เปดเผยที่หากเกิดอารกแฟล็ชขึ้นจะทําใหคนไดรับ การไหมระดับที่สอง - พลังงานที่เกิดขึ้น ปริมาณพลังงานที่เกิดจาก อารกไฟฟา - ขอบเขตที่ถูกจํากัด ระยะจากชิ้นสวนที่มีไฟฟา ที่เปดเผยที่อันตรายจากช็อกได
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 2 ปายเตือนการเขาถึงอาณาเขตที่อันตราย และการใชอุปกรณปองกันตัว
ผูปฏิบัติงานจะตองทราบวิธีวิเคราะหอันตรายและ ความเสี่ยง, การเลือกใชอุปกรณปองกันตัว (PPE) ที่เหมาะสม, ทราบถึงการเขาสูขอบเขตอันตรายตาง ๆ ตามรูปที่ 3 คือ ขอบเขตที่ถูกจํากัด (Limited), ขอบเขตที่ถูกควบคุม (Restricted), ขอบเขตที่ถูกหาม (Prohibited) อีกทั้งจะ ตองทราบวิธีดําเนินการที่อาจจะมีการปลดปลอยพลังงาน ออกมาตามตารางที่ 1
ตารางที่ 1 อันตรายที่เกิดจากอารกตามองคประกอบตาง ๆ
กันยายน - ตุลาคม 2554
23
การหาระยะเขาใกลที่ปลอดภัย การหาระยะที่ แ ทนระดั บ อั น ตรายจากอุ ป กรณ ที่มีไฟฟา ถือวามีความสําคัญตออันตรายจากช็อกและ แฟล็ช ซึ่งกรณีที่ผูไมมีคุณสมบัติจะเปนตองเขาไปทํางาน ในขอบเขตที่ถูกจํากัดนั้น ผูที่มีคุณสมบัติจะตองพิจารณา อนุญาตเมื่อแนใจวาปลอดภัยเพียงพอ ขอบเขตที่ถูกควบคุมเปนระยะที่ผูไมมีคุณสมบัติ อาจจะไดรับอันตรายจากช็อกหรือแฟล็ชได ดังนั้นเฉพาะ รูปที่ 4 ผูปฏิบัติงานที่มีคุณสมบัติและสวมอุปกรณปองกัน ผูที่มีคุณสมบัติเทานั้นที่เขาสูขอบเขตที่ถูกควบคุม โดยมี ตัวที่เหมาะสมเทานั้นจึงอยูในขอบเขตที่ถูกหามได แผนการเขาที่ไดรับอนุมัติแลว, สวมอุปกรณปองกันตัวที่ เหมาะสม และรูวิธีที่ทําใหรางกายเสี่ยงนอยที่สุดจากการ หากมีคนเขาสูขอบเขตที่ถูกหามใหถือเสมือนวา สัมผัสตัวนําที่มีไฟฟาโดยบังเอิญ ซึ่งเมื่อผานขอบเขตนี้จะ กําลังสัมผัสกับไฟฟา ซึ่งจะตองทําดังนี้ ถือวาอยูใ นขอบเขตทีถ่ กู หามซึง่ เปนระยะทีผ่ ทู มี่ คี ณ ุ สมบัติ - มีแผนงานทีแ่ สดงถึงความตองการทํางานในพืน้ ที่ เขาถึงวงจรที่มีไฟฟาที่เปดเผยตามรูปที่ 4 และควรใชเทป ทีถ่ ูกหาม ซึ่งตองไดรับอนุมัติจากผูจัดการสถานที่ เตือนพื้นที่ที่ยินยอมเฉพาะผูไดรับมอบหมายเทานั้น - ผานการอบรมเฉพาะเพื่อทํางานกับชิ้นสวนหรือ ตัวนําที่มีไฟฟา - มีการวิเคราะหความเสีย่ งจากอันตราย ซึง่ จะตอง ไดรับอนุมัติจากผูจัดการสถานที่ - ใชอุปกรณปองกันตัวตามพิกัดแรงดันไฟฟาและ ระดับพลังงานตามตารางที่ 2
ร า ส า ้ ฟ ไฟ ตารางที่ 2 ขอบเขตที่อยูบนพื้นฐานแรงดันไฟฟาและระยะเขาถึงชิ้นสวนที่มีไฟฟา
24
ขอบเขตอารกแฟล็ชกรณีเมื่อวางแผนทํางานกับ ชิ้นสวนที่มีไฟฟาที่เปดเผยนั้น จะตองลอมรอบอุปกรณ ไฟฟา เชน แผงสวิตช, แผงไฟฟา, แผงควบคุมทาง อุตสาหกรรม, ศูนยควบคุมมอเตอร เปนตน ซึ่งอุปกรณ ดังกลาวที่มีไฟฟาและไมถูกหุมหรือชีลดจะตองปองกัน การสัมผัส ระยะของขอบเขตอารกแฟล็ชหาไดจากการคํานวณ อันตรายจากอารก ขั้นแรกตองหาขนาดอารกจากกระแส ลัดวงจร แลวประเมินชวงเวลาที่อารกจะหยุดลงจากชวง เวลาตัดกระแสของฟวสหรือเซอรกิตเบรกเกอร หลังจาก นัน้ จึงคํานวณวาระยะหางทีจ่ ะหลีกเลีย่ งการไดรบั พลังงาน 1.2 แคลอรี่ตอตารางเซนติเมตร ดังรูปที่ 5 ซึ่งการ คํานวณขอบเขตปองกันแฟล็ชและการวิเคราะหอันตราย จากอารกแฟล็ช ทําใหปฏิบัติงานไดอยางปลอดภัยและ ทราบถึงอุปกรณปองกันตัวที่จะตองใช
การศึกษาลัดวงจรจะพิจารณาจากแผนภาพเสน เดียว ซึง่ ทําใหทราบถึงโอกาสลัดวงจร โดยคํานวณกระแส ฟอลตสงู สุดทีจ่ ดุ ตาง ๆ ในระบบ อุปกรณตดั กระแสแตละ ตัวจะถูกวิเคราะหเพื่อหาขนาดกระแสตัดวงจรเมื่อเกิด ลัดตรง (ไมเกิดอารก) แลวจึงคํานวณกระแสอารกฟอลต สมการอารกแฟล็ชคือ พลังงาน (E) = กําลัง (P) x เวลา (t) กําลัง (P) = แรงดันไฟฟา (V) x กระแสไฟฟา (I) แคลอรี่ (E) = แรงดันไฟฟา (V) x กระแสไฟฟา (I) x เวลา (t)
2. การศึกษาโคออดิเนต
การศึกษาโคออดิเนตเปนการพิจารณาใหแนใจวา อุปกรณปองกันกระแสเกินถูกออกแบบและโคออดิเนต อยางเหมาะสม โหลดเกินคือกําลังสวนเกินหรือกระแส เกินที่ไหลในทางเดินของกระแสไฟฟาปกติ ตัวนําสวนใหญ จะสามารถรับโหลดเกินปานกลางชวงเวลาสั้นไดโดยไม เสียหาย โดยมีอปุ กรณปอ งกันกระแสเกินรับกระแสไฟฟา ดังกลาว ขัน้ ตอนแรกในการศึกษาโคออดิเนต (เสนโคงเวลากระแสไฟฟา) คือ ความเร็วในการทํางานของอุปกรณ ปองกันกระแสเกินทั้งหมด และการเลือกรวมทั้งการปรับ รูปที่ 5 ขอบเขตตาง ๆ ทําใหทราบถึงระยะที่จะทํางานและ แตงเพื่อใหกระแสฟอลตที่ไหลในอุปกรณใกลเคียงกับ การแยกวงจรที่มีฟอลตออกจากระบบ ระดับความเสี่ยง ขอบเขตปองกันแฟล็ชซึ่งเปนระยะหางนั้น หาได จากสูตร NFPA 70E Article 130.3(A) คือ การวิเคราะหอันตรายจากอารกแฟล็ช การวิเคราะหอันตรายจากอารกแฟล็ช เริ่มจาก หรือ การรวบรวมขอมูลระบบไฟฟาของอาคาร ซึ่งมีแผนภาพ เสนเดียวที่มีรายละเอียดเนมเพลตของทุกอุปกรณและ ชนิด-ขนาดของเคเบิล รวมทั้งขอมูลจากการไฟฟาทองถิ่น เมื่อ Dc เปนระยะจากแหลงกําเนิดอารก (เปนฟุต) ที่แสดงกระแสฟอลตตํ่าสุดและสูงสุดที่เขาสูโครงการ MVAbf เปนขีดความสามารถของฟอลตที่ลัดตรงที่ ตอมาจึงวิเคราะหการลัดวงจรและการโคออดิเนต จุดฟอลต (เปนเมกะโวลตแอมป) เพื่อหาระยะของขอบเขตปองกันแฟล็ชและพลังงานที่จะ MVA เปนขนาดกําลังของหมอแปลง (เปนเมกะ เกิดขึ้นเพื่อเลือกใชอุปกรณปองกันตัว ทั้งนี้หากมีการ โวลตแอมป) กรณีหมอแปลงมีพิกัดตํ่ากวา 0.75MVA ปรับปรุงใหอารกฟอลตลดลงจะทําใหลดระดับของอุปกรณ ใหคูณดวย 1.25 ปองกันตัวลงได t เปนเวลาตัดกระแสของอุปกรณปองกันกระแส เกิน (เปนวินาที) สวนพลังงานกรณีอารกในกลอง (Cubic box) ที่ 1. การศึกษาลัดวงจร โดยปกติแลวการลัดวงจรเกิดจากการสัมผัสไฟฟา ระยะตาง ๆ คํานวณโดยใชสูตรจาก NFPA 70E Annex โดยบังเอิญหรือฉนวนชํารุด เชน คนสัมผัสไฟฟา, เครือ่ งมือ D6.2(a) ( ) คือ หลนใสตวั นําทีม่ ไี ฟฟา, ตัวนําทีม่ ไี ฟฟาตอกับดินโดยบังเอิญ เปนตน ซึ่งการลัดวงจรจะรุนแรงมากกวาภาวะโหลดเกิน
ร า ส า ้ ฟ ไฟ กันยายน - ตุลาคม 2554
25
เมื่อ EMB เปนพลังงานกรณีอารกในกลองไมเกิน 20 นิ้ว (เปนแคลอรี่ตอตารางเซนติเมตร) DB เปนระยะจากขั้วอารก (เปนนิ้ว) ซึ่งโดยทั่วไป ไมเกิน 18 นิ้ว tA เปนชวงเวลาอารก (เปนวินาที) Ibf เป น กระแสฟอลต ที่ ลั ด ตรงซึ่ ง ไม เ กิ ด อาร ก (เปนกิโลแอมป)
3. หา MVAbf ของหมอแปลง
4. คํานวณชวงเวลาตัดกระแสฟอลตของฟวส 2500 แอมป กระแสฟอลตทลี่ ดั ตรงดานไฟออกของหมอแปลงคือ
ขอบเขตของอาร ก แฟล็ ช ขึ้ น กั บ คุ ณ ลั ก ษณะของ อุปกรณปอ งกันกระแสเกินและพลังงานไฟฟาทีป่ ลอยออก มาตามระยะทางและเวลาตามรูปที่ 6 ดังนั้นควรเลือก อุปกรณปอ งกันกระแสเกินทีจ่ าํ กัดชวงเวลาอารกและขนาด กระแสไฟฟา ซึง่ ฟวสหรือเซอรกติ เบรกเกอรสามารถจํากัด กระแสฟอลตได ก็จะทําใหอันตรายจากอารกแฟล็ชลดลง
ร า ส า ้ ฟ ไฟ สมมุ ติ ว า เส น โค ง -เวลากระแสไฟฟ า ของฟ ว ส 2500A ระบุชว งเวลาตัดกระแสที่ 43.7kA คือ 0.01 วินาที 5. หาขอบเขตปองกันแฟล็ชคือ
รูปที่ 6 อารกแฟล็ชจะกระจายไปตามระยะทางในชวงเวลาสั้น
6. สมมุติวายืนอยูที่ระยะ 18 นิ้ว คํานวณพลังงาน ในการใชอุปกรณปองกันเปนฟวสหรือเซอรกิต เบรกเกอรนั้น การวิเคราะหอันตรายจากแฟล็ชและการ ที่ระยะ 18 นิ้วคือ หาประเภทความเสี่ยงจากอันตรายเพื่อพิจารณาอุปกรณ ปองกันตัวจะทําเปนลําดับขั้นตอนดังนี้
ก. ขั้นตอนการคํานวณอันตรายจาก อารกแฟล็ชสําหรับฟวส
7. ประเภทความเสี่ยงจากอันตรายที่ใชฟวส 2500 สมมุติวาอุปกรณปองกันเปนฟวส 2500 แอมป 1. พิ จ ารณาแผนภาพเส น เดี ย วและหากระแส แอมป ซึ่งที่ 18 นิ้วพลังงานเปน 1.27 แคลอรี่ตอตาราง ลัดวงจรรวมทัง้ รายละเอียดอืน่ ทีเ่ กีย่ วกับตําแหนงอุปกรณ เซนติเมตร จากตารางที่ 3 ระบุอุปกรณปองกันตัวเปน 2. สมมุตวิ า หมอแปลง 2MVA มีดา นไฟเขา 4160V ความเสี่ยงจากอันตรายประเภทที่ 1 และดานไฟออก 480V โดยมีอิมพีแดนซ 5.5%
26
ข. ขั้นตอนการคํานวณอันตรายจากอารกแฟล็ชสําหรับเซอรกิตเบรกเกอร 7. ประเภทความเสี่ยงจากอันตรายที่ใชเซอรกิต สมมุติวาอุปกรณปองกันเปนเซอรกิตเบรกเกอร เบรกเกอร 2500 แอมป ซึ่งที่ 18 นิ้วพลังงานเปน 10.54 แรงดันตํ่า 2500 แอมป 1. พิ จ ารณาแผนภาพเส น เดี ย วและหากระแส แคลอรี่ตอตารางเซนติเมตร จากตารางที่ 3 ระบุอุปกรณ ลัดวงจรรวมทัง้ รายละเอียดอืน่ ทีเ่ กีย่ วกับตําแหนงอุปกรณ ปองกันตัวเปนความเสี่ยงจากอันตรายประเภทที่ 3 2. สมมุตวิ า หมอแปลง 2MVA มีดา นไฟเขา 4160V และดานไฟออก 480V โดยมีอิมพีแดนซ 5.5% อุปกรณปองกันตัว 3. หา MVAbf ของหมอแปลง การปองกันไมใหเกิดบาดเจ็บจากอารกนั้นจะตอง ใชอุปกรณปองกันตัว (Personnel protection equipmentPPE) อีกดวย ซึ่งมีการปองกันตามรูปที่ 7 ดังนี้ - ปองกันศีรษะ, หนา และคาง โดยมีหมวกแข็ง, กะบังหนา และผาคลุมคอที่ทนเปลวไฟและไมนําไฟฟา - ปองกันตา เชน กะบังหนา, แวนตาทีม่ กี ะบังดาน ขาง และแวนนิรภัยเฉพาะตา 4. คํ า นวณเวลาตั ด กระแสฟอลต ข องเซอร กิ ต - ปองกันมือและแขน เชน ถุงมือและปลอกแขนที่ เบรกเกอร 2500 แอมป กระแสฟอลตดานออกของ เปนฉนวนหุมหนัง หมอแปลงคือ - ปองกันเทาและขาโดยใชที่สวมเทาและขาที่เปน ฉนวน - ป อ งกั น ร า งกายโดยมี เ สื้ อ ชั้ น นอก, กางเกง และเสื้อคลุมทั้งหมดแบบตานแฟล็ช - ผาคลุมที่เปนฉนวน
ร า ส า ้ ฟ ไฟ สมมุติวาเสนโคง-เวลากระแสไฟฟาของเซอรกิต เบรกเกอร 2500A ระบุชวงเวลาตัดกระแสที่ 43.7kA คือ 0.083 วินาที 5. หาขอบเขตปองกันแฟล็ชคือ
รูปที่ 7 ชุดปองกันอารกและหมวกปองกันแฟล็ช
6. สมมุติวายืนอยูที่ระยะ 18 นิ้ว คํานวณพลังงาน ที่ระยะ 18 นิ้วคือ
รายละเอี ย ดที่ เ กี่ ย วกั บ อุ ป กรณ ป อ งกั น ตั ว ใน การทํางานชนิดตาง ๆ มีดังนี้ - คาสมรรถนะความรอนจากอารก คือ พลังงาน เปนแคลอรี่ตอตารางเซนติเมตรที่ทําใหเกิดไหมระดับที่ สอง ซึ่งอุปกรณปองกันตัวจะมีพิกัดและปายเปนแคลอรี่ ตอตารางเซนติเมตร
กันยายน - ตุลาคม 2554
27
- แคลอรี่ตอตารางเซนติเมตร คือ ปริมาณพลังงานที่ปลอยไปถึงระยะที่ กําหนด ซึ่งนํามาหาพิกัดสมรรถนะความรอนจากอารกได ซึ่งอุปกรณปองกันตัว จะตองทนตอพลังงานนี้ได - นํ้าหนักผา โดยทั่วไปนํ้าหนักผาจะเปนออนซตอตารางหลาหรือกรัม ตอตารางเมตร - การตานทานเปลวไฟ คือ คุณสมบัติของวัสดุที่ปองกันหรือหยุด การไหมจากแหลงกําเนิดที่มีเปลวไฟหรือไมมีเปลวไฟตามรูปที่ 8
- ตั ว ประกอบลดทอน ความร อ น คื อ ปริ ม าณความ รอนที่ผากั้นไวได ซึ่งผาที่มีความ ต า นทานเปลวไฟอาจจะกั้ น ความรอนไดไมมาก - พิกัด V คือพิกัดแรงดัน ไฟฟา ซึ่งเครื่องมือและถุงมือจะ ตองมีพกิ ดั และทดสอบตามแรงดัน ไฟฟาไลนเทียบกับไลน อุ ป กรณ ป อ งกั น ตั ว ตํ่ า สุ ด (ประเภทความเสี่ ย ง/อั น ตราย เปน 0) ควรเปนเสื้อแขนยาวและ กางเกงขายาวชนิดผาธรรมชาติ โดยใช แ ว น ตาที่ มี ก ะบั ง ด า นข า ง ส ว นพิ กั ด อั น ตรายมากที่ สุ ด คื อ ประเภท 4 การจัดประเภทความ เสี่ยงตามพลังงานสําหรับอุปกรณ ปองกันตัวแสดงในตารางที่ 3 ตาม NFPA 70E Table 130.7(C)(11)
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
รูปที่ 8 พิกัดคาสมรรถนะความรอนจากอารกและการตานทานเปลวไฟของอุปกรณ ปองกันตัวในการปองกันอารก จะไมลดอันตรายจากคลื่นช็อกหรือเศษชิ้นสวนได
ตารางที่ 3 การจัดประเภทความเสี่ยงสําหรับเสื้อผาปองกัน
นอกจากนั้ น อุ ป กรณ ป อ งกั น ตั ว ยั ง มี ร องเท า บู ต นิรภัย, กะบังหนา และถุงมือหนังพิกัดแรงดันไฟฟาเกิน อีกดวย การจัดกลุมเสื้อผาและอุปกรณปองกันตามพิกัด ประเภท เชน หมวกแข็งและแวนตาที่มีกะบังดานขางใช
28
กับงานประเภท 1 ถึง 4 แตตอ งใชหมวกแข็งแบบตานทาน เปลวไฟสําหรับงานประเภท 3 หรือ 4 สวนเสื้อชั้นนอก และกางเกงแบบชุดแฟล็ชสองชัน้ จะตองใชกบั งานประเภท 4 ชนิดของอุปกรณปอ งกันตัวแยกตามประเภทความเสีย่ ง แสดงในตารางที่ 4
ตารางที่ 4 ชนิดของอุปกรณปองกันตัวแยกตามประเภทความเสี่ยง
หมายเหตุ : * = งานยาก, งานหนัก
ร า ส า ้ ฟ ไฟ การนําอุปกรณปองกันตัวและอื่น ๆ มาใชตามลักษณะงานที่ทําแสดงในตารางที่ 5 ตารางที่ 5 การใชอุปกรณปองกันตัวและอื่น ๆ ตามลักษณะงาน
กันยายน - ตุลาคม 2554
29
ร า ส า ้ ฟ ไฟ หมายเหตุ : 2* = เพิ่มผาคลุมคอแบบสองชั้นและปองกันการไดยิน
ประเภทเสี่ยง/อันตรายอาจจะลดลงไดหนึ่งลําดับ สําหรับอุปกรณแรงดันตํ่าขางตนที่กระแสลัดวงจรตํ่ากวา 15kV (นอยกวา 25kA สําหรับสวิตชเกียรประเภท 600V) การไหมระดับที่สองเกิดขึ้นเมื่อพลังงานเปน 1.2 แคลอรี่ ต อ ตารางเซนติ เ มตรเท า นั้ น วั ส ดุ เ สื้ อ ผ า ถู ก
พิจารณาถึงอันตรายหรือการติดไฟมากเพราะวัสดุละลาย ไดอุณหภูมิสูง วัสดุสังเคราะหจํานวนมากอยูในประเภทนี้ เชน อะซีเตต, ไนลอน, โพลีเอสเตอร และเรยอน พลังงาน ทีเ่ กิดขึน้ เปนพลังงานทีแ่ ผรงั สีผา นวัสดุทตี่ า นทานเปลวไฟ และสามารถติดไฟหรือทําใหชุดชั้นในรอนจนเกิดไหม
เอกสารอางอิง 1. OSHA 29 Code of Federal Regulation (CFR) Part1910 Subpart S 2. NFPA 70E-2008 National Electrical Code 3. NFPA 70E-2009 Standard for Electrical Safety Requirement for Employee Workplaces 4. IEEE Standard 1584-2009 Guide for Performing Arc Flash Hazard and Calculations 5. ASTM F 1959 Standard Test Method for Determining the Arc Performance Value of Materials for Clothing.
30
Power Engineering & Power Electronics ไฟฟากําลังและอิเล็กทรอนิกสกําลัง น.ส.นพดา ธีรอัจฉริยกุล
มาตรฐานการทดสอบอารกภายใน (ตอนที่ 2)
บทความนี้กลาวถึงวิธีการทดสอบอารกภายในสําหรับสวิตชเกียรและ คอนโทรลเกียรที่มีเครื่องหอหุมเปนโลหะในระบบไฟฟากระแสสลับ ซึ่งมีพิกัด แรงดันสูงกวา 1 กิโลโวลตจนถึง 52 กิโลโวลต ตามมาตรฐาน IEC 62271200 เรื่อง “AC metal-enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and up to and including 52 kV”, ภาคผนวก ก. (Annex A : Internal fault – Method for testing the metal - enclosed switchgear and controlgear under conditions of arcing due to an internal fault) พรอมมีภาพจากแหลงขอมูลอืน่ ๆ เพิม่ เติมจากทีร่ ะบุในมาตรฐาน เพือ่ ใช ประกอบการอธิบายตามเนื้อหาของมาตรฐานใหเขาใจไดชัดเจนยิ่งขึ้น บทความนี้มีทั้งหมด 3 ตอน ซึ่งในตอนที่ 1 กลาวถึง บทนํา และ ลักษณะการเขาถึงอุปกรณ และในตอนที่ 2 นีไ้ ดเสนอรายละเอียดในการเตรียม การทดสอบ สวนในตอนที่ 3 จะไดกลาวถึง กระแสไฟฟาและแรงดันไฟฟา ทดสอบ ขั้นตอนการทดสอบ เกณฑการยอมรับ รายงานผลการทดสอบ และตัวอยางการระบุระดับชั้นการทนอารกภายในตอไป
• กรณีอุ ป กรณติ ด ตั้ งบน หัวเสา ตองติดตั้งตัวอยางทดสอบ เหมื อ นการใช ง านจริ ง ที่ ค วามสู ง อย า งตํ่ า ตามที่ ผู ผ ลิ ต กํ า หนด และ ตองติดตัง้ ตูค วบคุม และ/หรืออุปกรณ เชื่อมตอทางไฟฟา และ/หรือทางกล มายังโคนเสาดวย (ถามี) • ตั ว อย า งทดสอบต อ งต อ ลงดินที่จุดที่เตรียมไว • ตองทําการทดสอบในชอง ที่ไ มเ คยเกิ ด อาร ก มากอ น หรื อ ถ า ช อ งนั้ น เคยเกิ ด อาร ก มาแล ว ต อ ง อยู ใ นสภาพที่ ไ ม ส ง ผลกระทบต อ ผลการทดสอบ • ในกรณี ที่ มี ช อ งที่ บ รรจุ 3. การเตรียมการทดสอบ (Test arrangement) ของเหลว (นอกเหนือจาก SF6) ตอง 3.1 ทั่วไป ทําการทดสอบโดยบรรจุของเหลวนั้น การเตรียมการทดสอบตองปฏิบัติดังนี้ ตามพิกัดบรรจุที่ระบุ (+10%) และ • ตัวอยางทดสอบตองติดตั้งอุปกรณภายในครบถวน อนุญาตใหใช ยอมใหใชอากาศแทน SF6 ไดตาม สวนประกอบภายในที่จําลองขึ้นได ถามีปริมาตรและวัสดุภายนอกเหมือนกับ พิกัดบรรจุที่ระบุ (+10%) สวนประกอบของจริง และไมมผี ลกระทบตอสวนสําคัญและวงจรการตอลงดิน หมายเหตุ ถาทําการทดสอบโดยใชอากาศ • ตองทําการทดสอบในแตละชองที่มีสวนประกอบของวงจรหลักอยู แทน SF6 จะทําใหเกิดความดันแตกตาง ออกไป ภายใน กรณีที่สวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรประกอบจากหนวยยอยที่แยก ตางหาก ตัวอยางทดสอบตองประกอบจากหนวยยอย 2 หนวยตอเขาดวยกัน 3.2 หองจําลอง เหมือนเมือ่ ใชงาน และอยางนอยตองทําการทดสอบทุกชองทีอ่ ยูป ลายของสวิตช 3.2.1 สวิตชเกียรและคอนโทรลเกียร เกียรและคอนโทรลเกียรซงึ่ จะอยูต ดิ กับอินดิเคเตอร แตอยางไรก็ตามถาดานที่ ทีม่ เี ครือ่ งหอหุม เปนโลหะชนิดใชงาน ตอกับหนวยยอยที่อยูติดกันมีความแข็งแรงตางกับอีกดานที่เปนสวนปลายสุด ภายในอาคาร ของสวิตชเกียรและคอนโทรลเกียร ตัวอยางทดสอบตองประกอบจากหนวยยอย หองจําลอง ประกอบดวย พื้น 3 หนวย และทดสอบในชองตาง ๆ ซํ้าในหนวยยอยที่อยูตรงกลางดวย หมายเหตุ หนวยยอยที่แยกตางหาก (Stand alone unit) อาจอยูในเครื่องหอหุมเดี่ยว เพดาน และผนั ง สองด า นที่ ตั้ ง ฉาก ซึง่ กันและกัน โดยมีการจําลองชองทาง ที่มีการจัดวางอุปกรณในแนวราบหรือแนวดิ่ง (เปนชั้น ๆ)
ร า ส า ้ ฟ ไฟ กันยายน - ตุลาคม 2554
31
สายไฟฟาเขาและ/หรือทอดูดอากาศที่ เหมาะสมดวย ก. เพดาน เพดานตองสูงกวาสวนบนสุด ของตัวอยางทดสอบเปนระยะ 600 (+100) มิ ล ลิ เ มตร เว น แต ผู ผ ลิ ต จะระบุระยะหางอยางตํ่าเปนคาอื่น อยางไรก็ตาม เพดานตองสูงจากพื้น อยางนอย 2 เมตร สําหรับการทดสอบ ตั ว อย า งที่ มี ค วามสู ง น อ ยกว า 1.5 เมตร ผู ผ ลิ ต อาจทํ า การทดสอบ เพิ่มเติมโดยใหระยะหางจากเพดาน นอยลงได เพื่อประเมินผลตามสภาพ การติดตั้งจริง ข. ผนังดานขาง ผนังดานขางตองอยูหางจาก ผนั ง ด า นข า งของตั ว อย า งทดสอบ เปนระยะ 100 (+30) มิลลิเมตร โดย อาจเลือกใชระยะหางที่นอยลงไดเพื่อ แสดงใหเห็นวา การเปลี่ยนรูปอยาง ถาวรของผนั งดานขางของตั วอยาง ทดสอบนัน้ ไมถกู รบกวนหรือถูกจํากัด ดวยผนังทดสอบ ผู ผ ลิ ต อาจทํ า การทดสอบ เพิ่ ม เติ ม โดยให ร ะยะห า งจากผนั ง ดานขางเพิ่มขึ้นได เพื่อประเมินผล ตามสภาพการติดตั้งจริง ค. ผนังดานหลัง ตําแหนงของผนังดานหลังขึ้น อยูกับลักษณะการเขาถึง ดังนี้ ผนังดานหลังเขาถึงไมได ผนังดานหลังตองอยูหางจาก ผนั ง ด า นหลั ง ของตั ว อย า งทดสอบ เปนระยะ 100 (+30) มิลลิเมตร เวนแตผผู ลิตจะระบุระยะหางอยางตํา่ เปนคาอืน่ โดยอาจเลือกใชระยะหางที่ นอยลงไดเพือ่ แสดงใหเห็นวา การเปลีย่ น รูปอยางถาวรของผนังดานหลังของ ตัวอยางทดสอบนั้นไมถูกรบกวนหรือ
ถูกจํากัดดวยผนังของหองจําลอง การเตรียมการทดสอบในลักษณะนี้ถือวาใชไดสําหรับการติดตั้งใกล กับผนังมากกวาที่กําหนด โดยตองเปนไปตามขอกําหนดเพิ่มเติมที่ยอมรับอีก 2 ขอ ตามเกณฑ 1 ในหัวขอ 6 ถาไมสามารถทําการทดสอบตามที่กําหนดขางตน หรือผูผลิตตองการ ออกแบบการติดตัง้ ผนังเอง อาจใหทาํ การทดสอบพิเศษโดยทีไ่ มมผี นังดานหลัง ซึ่งผลการทดสอบพิเศษนี้จะตองไมใชในสภาพการติดตั้งอื่น ๆ ถาทําการทดสอบดวยระยะหางจากผนังดานหลังตามที่ผูผลิตระบุซึ่ง มากกวาระยะที่กําหนดในมาตรฐานนี้ ตองระบุระยะหางอยางตํ่าในเอกสาร แนะนําการติดตั้งดวย โดยเอกสารแนะนําการติดตั้งตองใหขอแนะนําถึง มาตรการปองกันบุคคลไมใหเขามาในบริเวณดังกลาวดวย ผนังดานหลังเขาถึงได ผนังดานหลังตองอยูห า งจากผนังดานหลังของตัวอยางทดสอบเปนระยะ 800 (+100/-0) มิลลิเมตร อาจทําการทดสอบเพิ่มเติมโดยใหมีระยะหางนอยลงได เพื่อพิสูจน ความสามารถของสวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรวายังทํางานไดอยางถูกตอง เมือ่ ลดขนาดของหองจําลองลง เชน ในกรณีทมี่ กี ารติดตัง้ ใกลผนังซึง่ ไมสามารถ เขาถึงผนังดานหลังได ถาทําการทดสอบดวยระยะหางจากผนังดานหลังตามที่ผูผลิตระบุซึ่ง มากกวาระยะที่กําหนดในมาตรฐานนี้ ตองระบุระยะหางอยางตํ่าในเอกสาร แนะนําการติดตั้งดวย กรณีพิเศษ : การใชทอดูดอากาศ ถาผูผลิตอางวาการออกแบบตองมีชองทางเขาสายไฟฟาและ/หรือ ทอดูดอากาศ เพื่อถายเทกาซที่เกิดขึ้นจากอารกภายในดวย ผูผลิตตองระบุ ขนาดพื้นที่หนาตัดอยางตํ่า ตําแหนงและวิธีการระบาย (ฝาเปด-ปดหรือ ตะแกรง พรอมคุณลักษณะ) การทดสอบตองทําโดยจําลองใหมีทอดูดอากาศ เหลานั้นดวย โดยกาซตาง ๆ ที่ออกจากปลายทอดูดอากาศตองอยูหางจาก สวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรที่ทดสอบอยางนอย 2 เมตร
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
32
หมายเหตุ มาตรฐานนี้ไมครอบคลุมถึงผลที่อาจเกิดขึ้นจากกาซรอนภายนอกหองที่ติดตั้ง สวิตชเกียรและคอนโทรลเกียร
3.2.2 สวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรที่มีเครื่องหอหุมเปนโลหะชนิดใชงาน ภายนอกอาคาร ถากําหนดใหสามารถเขาถึงไดทุกดาน ก็ไมจําเปนตองมีเพดานหรือ ผนัง โดยตองมีการจําลองชองทางเขาสายตามที่ระบุขางตนดวย (ถาจําเปน) เมือ่ มองในแงของการเกิดอารกภายในจะถือวาสวิตชเกียรและคอนโทรล เกียรทมี่ เี ครือ่ งหอหุม เปนโลหะ ซึง่ ผานการทดสอบสําหรับใชงานภายในอาคาร สามารถนํามาใชงานภายนอกอาคารได ถามีลักษณะการเขาถึงเหมือนกับที่ ใชงานภายในอาคาร
ในกรณีทเี่ ปนสวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรชนิดใชงานภายนอกอาคาร ทีจ่ ะใชวางอยูใ ตชายคา (เพือ่ ปองกันฝน เปนตน) ซึง่ มีความสูงนอยกวา 1.5 เมตร เหนือสวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรจะตองทดสอบโดยมีเพดานที่มีความสูง ตามที่ใชงานนั้นดวย
หมายเหตุ ระยะจากอิ น ดิ เ คเตอร ที่ ว าง แนวดิง่ ถึงสวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรวดั จากอินดิเคเตอรถงึ ผิวหนาของเครือ่ งหอหุม โดยไมนบั รวมสวนทีย่ นื่ ออกมา (เชน มือจับ โครง กรอบ และอื่น ๆ) ถาผิวหนาของ สวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรไมสมํา่ เสมอ ควรติ ด ตั้ ง อิ น ดิ เ คเตอร ใ นตํ า แหน ง ตาม 3.3 อินดิเคเตอร (สําหรับประเมินผลกระทบจากอุณหภูมิของกาซ) ความเป น จริ ง ที่ บุ ค คลสามารถเข า ถึ ง 3.3.1 ทั่วไป ดานหนาของอุปกรณได โดยใชระยะหาง อินดิเคเตอร คือ ชิ้นผาฝายสีดํา ที่วางในลักษณะที่ชายผาไมชี้เขาหา ตามลักษณะการเขาถึงอุปกรณที่กําหนด ตัวอยางทดสอบ โดยจะใชผาครีทอนสีดํา (Black cretonne : ผาฝายสีดํา ขางตน
เนื้อผาประมาณ 150 กรัมตอตารางเมตร) หรือผาฝายซับในสีดํา (Black cotton-interlining lawn : เนื้อผาประมาณ 40 กรัมตอตารางเมตร) ขึ้นอยู กับลักษณะการเขาถึงอุปกรณ การปองกันไมใหอินดิเคเตอรที่วางแนวดิ่งชิ้นหนึ่งจุดติดไฟไปยังอีก ชิ้นหนึ่ง สามารถทําไดโดยใชกรอบโลหะขนาด 2 × 30 (+0/-3) มิลลิเมตร ดังแสดงในรูปที่ 3.1 และเพื่อปองกันไมใหมีสะเก็ดสะสมที่อินดิเคเตอรที่วางในแนวนอน สามารถทําไดโดยการวางอินดิเคเตอรโดยไมมกี รอบโลหะ ดังแสดงในรูปที่ 3.2 อินดิเคเตอรแตละชิ้นตองมีขนาด 150 × 150 (+15/-0) มิลลิเมตร
ก. ลักษณะการเขาถึงแบบ ก (บริเวณจํากัดเฉพาะเจาหนาที่) ใช อิ น ดิ เ คเตอร ที่ ทํ า จากผ า ครีทอนสีดาํ (Black cretonne : ผาฝาย สีดํา เนื้อผาประมาณ 150 กรัมตอ ตารางเมตร) วางในแนวดิง่ สูง 2 เมตร รอบสวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรทมี่ ี เครือ่ งหอหุม เปนโลหะในทุก ๆ ดานที่ เขาถึงได ใหกระจายอยางสมํา่ เสมอใน ลักษณะตาหมากรุกครอบคลุมพื้นที่ 40-50% ดังแสดงในรูปที่ 3.3 และ รูปที่ 3.4 โดยทีร่ ะยะจากอินดิเคเตอร ถึงสวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรคือ 300 (+15) มิลลิเมตร อินดิเคเตอรแนวนอนตองวางที่ ความสูง 2 เมตร เหนือพื้น ดังแสดง ในรูปที่ 3.3 และรูปที่ 3.4 ครอบคลุม พื้ น ที่ ทั้ ง หมดระหว า ง 300 และ 800 มิลลิเมตร จากสวิตชเกียรและ คอนโทรลเกียรที่มีเครื่องหอหุมเปน โลหะให ก ระจายอย า งสมํ่ า เสมอใน ลักษณะตาหมากรุกครอบคลุมพื้นที่ 40-50% ดังแสดงในรูปที่ 3.3 และ รูปที่ 3.4 แตถามีเพดานจําลองอยูที่ ความสูง 2 เมตร จากพื้นอยูแลวก็ ไมตองวางอินดิเคเตอรแนวนอนอีก ข. ลักษณะการเขาถึงแบบ ข (บริเวณสาธารณะทั่วไป) ใช อิ น ดิ เ คเตอร ที่ ทํ า จาก ผาฝายซับในสีดํา (Black cotton-
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 3.1 กรอบสําหรับอินดิเคเตอร แนวดิ่ง (หนวยเปนมิลลิเมตร)
รูปที่ 3.2 อินดิเคเตอรแนวนอน (หนวยเปนมิลลิเมตร)
3.3.2 ทั่วไป ต อ งวางอิ น ดิ เ คเตอร ใ นแต ล ะด า นที่ เ ข า ถึ ง ได โดยวางบนรางราว (Mounting rack) ซึ่งตั้งอยูหางจากตัวอยางทดสอบ โดยระยะหางขึ้นอยูกับ ลักษณะการเขาถึงอุปกรณ ความยาวของรางราวตองมากกวาขนาดของตัวอยางทดสอบ เมือ่ คํานึงถึง ความเปนไปไดที่กาซรอนจะรั่วออกมาโดยทํามุม 45 องศากับพื้นผิวที่ทดสอบ นั่นคือรางราวที่วางในแตละดานตองยาวกวาตัวอยางทดสอบเปนระยะ 100 มิลลิเมตร สําหรับลักษณะการเขาถึงแบบ ข หรือ 300 มิลลิเมตร สําหรับ ลักษณะการเขาถึงแบบ ก โดยผนังของหองจําลองนั้นตองไมกีดขวางการวาง รางราวดังกลาว
กันยายน - ตุลาคม 2554
33
interlining lawn : เนื้อผาประมาณ ลักษณะการเขาถึงแบบ ก ลักษณะการเขาถึงแบบ ข 40 กรัมตอตารางเมตร) วางในแนวดิง่ ความสูงของอุปกรณ (h) ความสูงของอุปกรณ (h) สู ง 2 เมตร (แต ถ า ความสู ง ของ h > 2 ม. h < 2 ม. h > 2 ม. h < 2 ม. ตัวอยางทดสอบตํ่ากวา 1.9 เมตร ใหวางอินดิเคเตอรในแนวดิ่งสูงกวา ตัวอยางทดสอบไปอีก 100 มิลลิเมตร) รอบสวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรทมี่ ี เครือ่ งหอหุม เปนโลหะในทุก ๆ ดานที่ เขาถึงได ใหกระจายอยางสมํา่ เสมอใน รูปที่ 3.3 ตําแหนงของอินดิเคเตอร (i) ลักษณะตาหมากรุกครอบคลุมพื้นที่ 40-50% ดังแสดงในรูปที่ 3.3 และ รูปที่ 3.4 โดยทีร่ ะยะจากอินดิเคเตอร ถึงสวิตชเกียรและคอนโทรลเกียรคือ 100 (+5) มิลลิเมตร อินดิเคเตอรแนวนอนตองวางที่ ความสูงเหนือพืน้ ตามทีอ่ ธิบายในรูปที่ 3.5 ครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมดระหวาง 100 และ 800 มิลลิเมตร จากสวิตช เกี ย ร แ ละคอนโทรลเกี ย รที่มี เ ครื่ อ ง หอหุมเปนโลหะ โดยวางอินดิเคเตอร แนวนอนใหกระจายอยางสมํ่าเสมอ ในลั ก ษณะตาหมากรุ ก ครอบคลุ ม พื้นที่ 40-50% ดังแสดงในรูปที่ 3.5 และรูปที่ 3.6 แตถาตัวอยางทดสอบ มีความสูงนอยกวา 2 เมตร ตองวาง อิ น ดิ เ คเตอร เ ปน ระยะ 100 (+5) มิลลิเมตรเหนือหลังคาดานทีเ่ ขาถึงได ดังแสดงในรูปที่ 3.6 ค. ลั ก ษณะการเข า ถึ ง แบบ หนวยเปนมิลลิเมตร พิเศษ รูปที่ 3.4 หองจําลองและตําแหนงของอินดิเคเตอร ใชอนิ ดิเคเตอรทที่ าํ จากผาฝาย สําหรับอุปกรณที่มีความสูงไมนอยกวา 1.5 เมตร ซึ่งมีลักษณะการเขาถึงแบบ ก ซับในสีดํา (Black cotton-interlining lawn : เนื้อผาประมาณ 40 กรัม ตอตารางเมตร) สําหรับการใชงาน ในภาวะปกติ ที่ มี บุ ค คลยื น หรื อ เดิ น อยูบ นอุปกรณหรือใตอปุ กรณ ตองวาง อิ น ดิ เ คเตอร แ นวนอนบนพื้ น ผิ ว ที่ เขาถึงไดนั้น ดังที่อธิบายไวในรูปที่ 3.6 ไมวา ความสูงของสวิตชเกียรและ ภาพตัวอยางการวางอินดิเคเตอรสําหรับการทดสอบอารกภายใน คอนโทรลเกียรจะเปนเทาใดก็ตาม ของอุปกรณที่มีความสูงไมนอยกวา 1.5 เมตร ซึ่งมีลักษณะการเขาถึงแบบ ก
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
34
ร า ส า ้ ฟ ไฟ หนวยเปนมิลลิเมตร
รูปที่ 3.5 หองจําลองและตําแหนงของอินดิเคเตอร สําหรับอุปกรณที่มีความสูงมากกวา 2 เมตร ซึ่งมีลักษณะการเขาถึงแบบ ข
ภาพตัวอยางการวางอินดิเคเตอรสําหรับการทดสอบอารกภายใน ของอุปกรณที่มีความสูงมากกวา 2 เมตร ซึ่งมีลักษณะการเขาถึงแบบ ข
กันยายน - ตุลาคม 2554
35
ภาพตัวอยางการวางอินดิเคเตอร สําหรับการทดสอบอารกภายใน ของอุปกรณที่มีความสูงนอยกวา 2 เมตร ซึ่งมีลักษณะการเขาถึงแบบ ข
ร า ส า ้ ฟ ไฟ หนวยเปนมิลลิเมตร
รูปที่ 3.6 หองจําลองและตําแหนงของอินดิเคเตอร สําหรับอุปกรณที่มีความสูงนอยกวา 2 เมตร ซึ่งมีลักษณะการเขาถึงแบบ ข
ง. ลั ก ษณะการเข า ถึ ง แบบ ค (อุปกรณตดิ ตัง้ บนเสา) ใชอินดิเคเตอรที่ทําจาก ผาฝายซับในสีดาํ (Black cottoninterlining lawn : เนือ้ ผาประมาณ 40 กรัมตอตารางเมตร) วาง ในแนวนอนที่ความสูง 2 เมตร ครอบคลุมพืน้ ทีส่ เี่ หลีย่ มทัง้ หมด 3 × 3 ตารางเมตรโดยรอบเสา ให ก ระจายอย า งสมํ่ า เสมอ ใ น ลั ก ษ ณ ะ ต า ห ม า ก รุ ก ครอบคลุ ม พื้ น ที่ 40-50% ดังแสดงในรูปที่ 3.7
หนวยเปนมิลลิเมตร
(โปรดติดตามตอฉบับหนา)
36
รูปที่ 3.7 การเตรียมการทดสอบสําหรับสวิตชเกียรและ คอนโทรลเกียรที่ติดตั้งบนเสา
ภาพตัวอยางการเกิดระเบิด ของอุปกรณ ที่มีลักษณะ การเขาถึงแบบ ค ซึ่งอาจ ทําใหเกิดอันตรายตอบุคคล
Power Engineering & Power Electronics ไฟฟากําลังและอิเล็กทรอนิกสกําลัง นายกิตติกร มณีสวาง กองวิจัย การไฟฟาสวนภูมิภาค
ปจจัยที่มีผลกระทบตออายุการใชงาน ของคาปาซิเตอรแรงตํ่า (ตอนที่ 2) ตอจากตอนที่ 1 สํ า หรั บ คาปาซิ เ ตอร แ รงตํ่ า ที่ ใชงานในประเทศนั้น สวนใหญระบุ ค า ความหนาของแผ น Aluminum Foil ที่ ใ ช เ ป น แผ น ขั้ ว อิ เ ลคโตรด ว า มี ค า 0.01 Micron และระบุ คาความหนาของแผนฉนวน Polypropylene ที่ใชเปนแผนฉนวน ไดอิ เ ลคตริ ก ว า มี ค า อยู ใ นช ว ง ประมาณ 5 Microns ถึง 10 Microns โดยสามารถใชงานอยูในชวงอุณหภูมิ ที่ -25/+50 C o ได ซึ่ ง จั ด อยู ใ น Category ประเภท C ตามมาตรฐาน IEC 60831 ดั ง นั้ น ในการนํ า คาปาซิเตอรแรงตํา่ เขาใชงานในระบบ ไฟฟาตองพยายามควบคุมอุณหภูมิ แวดลอมใหไดตามเงื่อนไขที่ระบุไว บน Nameplate มิเชนนัน้ คาปาซิเตอร แรงตํ่าจะชํารุดเสียหายในระยะเวลา อันสั้น ข อ มู ล เ ชิ ง ส ถิ ติ ข อ ง ก ร ม อุ ตุ นิ ย มวิ ท ยาของประเทศไทยชี้ ใ ห เห็นวา Annual Mean Temperature in Thailand มี ค า เกิ น +25 oC และ Annual Mean Maximum Temperature in Thailand มี ค า เกิน +30 oC จึงนาเปนกังวลสําหรับ คาปาซิ เ ตอร แ รงตํ่ า ที่ ติ ด ตั้ ง แบบ Outdoor และติ ด ตั้ ง แบบ Fixed Type เนื่องจากตัวถังตองรับแสงแดด ที่ มี อุ ณ หภู มิ สู ง เป น ระยะเวลานาน
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 8 การระบายความรอนผานชองวางอากาศที่อยูดานใน ผานตัวถังออกสูอากาศภายนอก
อุ ณ หภู มิ ที่ ผิ ว ของตั ว ถั ง จึ ง สู ง ทํ า ให ป ระสิ ท ธิ ภ าพการระบายความร อ นลด ลง ประกอบกับโครงสรางภายในตัวถังมิไดออกแบบใหกระบอกของแตละ Element ยอยสัมผัสกับอากาศภายนอกโดยตรง แตเปนการระบายความรอน ผานชองวางอากาศที่อยูดานในผานตัวถังออกสูอากาศภายนอกดังแสดงใน รูปที่ 8 ซึ่งเทคนิคนี้ใหประสิทธิภาพในการระบายความรอนที่ดอยกวากรณี สัมผัสกับอากาศโดยตรง ในปจจุบันมีผูผลิตคาปาซิเตอรแรงตํ่าที่เห็นความสําคัญในประเด็นนี้ จึงออกแบบใหคาปาซิเตอรแรงตํา่ ไมมตี วั ถังหอหุม Element ยอย ทําใหกระบอก โลหะหรือพลาสติกที่หอหุม Element ยอยสามารถสัมผัสโดยตรงกับอากาศ ภายนอก จึงระบายความรอนจากภายในออกสูภายนอกไดดีขึ้น นอกจากนั้น ยังมีการออกแบบใหสามารถติดตั้งแบบ Outdoor ไดดวย โดยกําหนดระดับ ปองกันการสัมผัสและปองกันนํ้าไดถึงระดับ IP54 ดังแสดงในรูปที่ 9 กันยายน - ตุลาคม 2554
37
(ก) แบบ Indoor
(ข) แบบ Outdoor
คาปาซิ เ ตอร แ รงตํ่ า จะได ผ ลลั พ ธ ดังตารางที่ 3 ผลลัพธดังกลาวชี้ให เห็นวาถึงแมจะเลือกใชคาปาซิเตอร แรงตํา่ เปน Category: class D (55 oC) ซึ่ ง เป น ตั ว เลื อ กที่ ดี ที่ สุ ด แล ว ก็ ต าม ก็ยังคงตองควบคุมอุณหภูมิแวดลอม ในขณะใชงานไมใหมีคาเกิน 34 oC ซึง่ ใกลเคียงกับอุณหภูมแิ วดลอมเฉลีย่ สูงสุด (35 oC) ในรอบ 1 ป ตามตาราง ที่ 1 จึงจะทําใหคาปาซิเตอรแรงตํ่า มีแนวโนมที่จะใชงานไดนาน 20 ป ป ญ หาแรงดั น ไฟฟ า เกิ น ใน ระบบไฟฟาที่มีระยะเวลาในการเกิด นานกวาที่กําหนดไวในเงื่อนไขตาม ตารางที่ 2 คือ ปจจัยเสี่ยงที่สําคัญ อีกหนึง่ อยางทีส่ ง ผลตออายุการใชงาน ของคาปาซิ เ ตอร แ รงตํ่ า โดยเรา สามารถใชอัตราสวนระหวางแรงดัน ไฟฟาที่พิกัดใชงานปกติและแรงดัน ไฟฟาเกินทีเ่ กิดขึน้ ยกกําลังเจ็ดสําหรับ ประเมินอายุของคาปาซิเตอรแรงตํ่า ยกตัวอยางเชน หากนําคาปาซิเตอร แรงตํ่ า ที่ มี พิ กั ด แรงดั น ไฟฟ า ใช ง าน 415 V ไปติ ด ตั้ ง ในระบบไฟฟ า ที่ มี แ รงดั น ไฟฟ า เกิ น ขนาด 498 V จะทํ า ให ค าปาซิ เ ตอร แ รงตํ่ า มี อ ายุ การใชเหลือประมาณ 0.28 เทาของ อายุการใชงานตามปกติทพี่ กิ ดั แรงดัน ไฟฟาใชงาน
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 9 การระบายความรอนสูอากาศภายนอกแบบสัมผัสโดยตรง
อยางไรก็ตามการยืดอายุคาปาซิเตอรแรงตํ่าโดยเฉพาะที่ติดตั้งแบบ Outdoor และเปนแบบ Fixed Type ใหมีอายุการใชงานที่ยาวนานขึ้น จําเปน ตองกําหนดรายละเอียดทางเทคนิคเพิ่มเติมในสวนของ Maximum ambient temperature ใหเปน Category: class D (55 oC) และเพื่อใหเห็นภาพ ที่ชัดเจนขึ้น เราสามารถประยุกตใชหลักการของ ARRENIUS’ Law ใน การคาดคะเนอายุของคาปาซิเตอรแรงตํา่ จากอุณหภูมแิ วดลอมทีใ่ ชงานไดดงั นี้ ทุก ๆ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นหรือลดลง 7 oC จะมีผลทําใหอายุของ คาปาซิเตอรลดลงครึง่ หนึง่ หรือเพิม่ ขึน้ เปน 2 เทาตามลําดับ และจากการสํารวจ อายุการใชงานของคาปาซิเตอรซึ่งระบุไวในมาตรฐาน IEEE 18-1992 พบวา รอยละ 90 มีอายุการใชงานเกิน 20 ป ซึ่งหากยึดอายุการใชงานที่ 20 ป เปนหลักและใชหลักการของ ARRENIUS’ Law ในการประเมินอายุของ ตารางที่ 1 แสดงการประเมินอายุของคาปาซิเตอรแรงตํ่า ตามหลักการของ ARRENIUS’ Law Life
38
Ambient Temperature Category B Category C Category D
2.5 Years
45 Co
50 Co
55 Co
5 Years
45-7 = 38 Co
50-7 = 43 Co
55-7 = 48 Co
10 Years
38-7 = 31 Co
43-7 = 36 Co
48-7 = 41 Co
20 Years
31-7 = 24 Co
36-7 = 29 Co
41-7 = 34 Co
นอกจากนั้นเรายังสามารถใช กราฟในรูปที่ 10 ในการประเมินผลของ แรงดันไฟฟาเกินตออายุการใชงาน ของคาปาซิเตอรแรงตํ่าไดดวย แตจะ มีผลลัพธคลาดเคลื่อนไปจากการใช อัตราสวนในการคํานวณเล็กนอย
ไมถงึ วินาที แตเนือ่ งจากมาตรฐาน IEC 60831 ระบุเงื่อนไขอีกประการหนึ่ง วาคาปาซิเตอรแรงตํ่าจะตองสามารถ กํ า จั ด หรื อ ลดระดั บ แรงดั น ไฟฟ า ที่ ตกคางใหเหลือ 70 Volts หรือนอยกวา คายอด (Peak) ของแรงดันไฟฟา r.m.s เริ่มตน ( เทาของ UN) ภายในระยะเวลา 3 นาที ซึ่ ง จะ เห็ น ได ว า ใช เ วลานานกว า การป ด รูปที่ 10 กราฟการประเมินผลของแรงดันไฟฟาเกินตออายุการใชงาน ของคาปาซิเตอร ก ลั บ ว ง จ ร ข อ ง อุ ป ก ร ณ ป อ ง กั น เป น อย า งมาก ดั ง นั้ น คาปาซิ เ ตอร ด ว ยเหตุ ผ ลที่ ค าปาซิ เ ตอร แรงตํ่ า ที่ ติ ด ตั้ ง แบบ Fixed Type จึ ง ไม ส ามารถคายประจุ ใ ห เ หลื อ แรงตํ่ า มั ก นิ ย มต อ ใช ง านเป น แบบ 10% ไดทันตามเงื่อนไขที่กําหนดไว จึงมีแนวโนมที่จะชํารุดเสียหายจาก Delta จึ ง ไม ส ามารถหลี ก เลี่ ย ง การป ด กลั บ วงจรบ อ ยครั้ ง ของอุ ป กรณ ป อ งกั น ในระบบไฟฟ า ซึ่ ง ป ญ หา การชํ า รุ ด เสี ย หายที่ เ ป น ผลมาจาก ในกรณี นี้ จ ะไม เ กิ ด ขึ้ น กั บ คาปาซิ เ ตอร แ รงตํ่ า ที่ ติ ด ตั้ ง แบบ Switching แรงดันไฟฟาไมสมดุลทีเ่ กิดจากการใช Type และถูกควบคุมดวย P.F. Controller เนื่องจากชุด P.F. Controller โหลดชนิด 1 เฟส หรือผลของแรงดัน จะสั่งปลดคาปาซิเตอรแรงตํ่าออกจากระบบไฟฟาดวยฟงกชันการทํางานที่ ไฟฟาหายไปหนึ่งเฟสเนื่องจากฟวส เรียกวา “Power Outage Release” ในกรณีที่เกิดไฟฟาดับนานเกินกวา ที่ปองกันคาปาซิเตอรแรงตํ่าขาด โดย 15-40 มิลลิวนิ าที (ขึน้ อยูก บั ผลิตภัณฑ) ซึง่ คานีไ้ มสามารถปรับตัง้ ได และจะมี พบวาตําแหนงทีช่ าํ รุดจะเปน Element ฟงกชนั การทํางานทีเ่ รียกวา “Power Outage Reset Delay Time” ทําหนาทีค่ วบคุม ยอยที่อยูระหวางเฟสที่แรงดันไฟฟา ไมใหสบั คาปาซิเตอรแรงตํา่ เขาระบบไฟฟาจนกวาจะคายประจุและทําใหแรงดัน สูงสุดในขณะเกิดสภาวะไมสมดุลหรือ ไฟฟาที่ตกคางเหลืออยูในเกณฑที่ปลอดภัย การพัฒนาคาปาซิเตอรแรงตํ่ามาเปนแบบ Dry Type ใหผลดีตอ ในขณะที่แรงดันไฟฟาหายไป 1 เฟส จากเงื่ อ นไขทางเทคนิ ค ตาม การรักษาสิ่งแวดลอมแตกลับมีขอดอยจากปรากฏการณ Partial Discharge มาตรฐาน IEC 60831 ที่ระบุวา ทีเ่ กิดขึน้ ในเนือ้ ฉนวนทีเ่ ปนของแข็ง ปรากฏการณ Partial Discharge นีจ้ ะเกิดขึน้ คาปาซิเตอรแรงตํา่ จะตองสามารถทน ในบริเวณที่มีสิ่งอื่นเจือปนและมีคา Permittivity ที่ตํ่ากวาในเนื้อฉนวน ตอสภาวะการจายไฟ (Energization) ไดอิ เ ลคตริ ก หลั ก อาทิ บริ เ วณที่ มี วั ส ดุ ส องชนิ ด ที่ ต า งกั น วางอยู ใ กล กั น ในขณะที่มีแรงดันไฟฟาตกคางเหลือ หรือบริเวณเนื้อฉนวนไดอิเลคตริกที่มีโพรงหรือชองวางอากาศอยู ผลจาก อยู ไ ม เ กิ น 10% ของพิ กั ด แรงดั น ปรากฏการณนจี้ ะทําใหเกิดความรอนสะสม คลืน่ รบกวนวิทยุ พลังงานสูญเสีย ใชงานปกติไดโดยไมชํารุดเสียหาย ไดอิ เ ลคตริ ก กลุ ม ก า ซและทํ า ให คุ ณ สมบั ติ ท างเคมี ข องฉนวนเปลี่ ย นไป เงือ่ นไขนีม้ ผี ลกระทบตอการชํารุดของ ปรากฏการณ Partial Discharge สามารถเกิดซํ้า ๆ ไดหลายครั้งจนนําไปสู คาปาซิเตอรแรงตํา่ ทีต่ ดิ ตัง้ แบบ Fixed การเบรกดาวนในโพรงอากาศบริเวณเนือ้ ฉนวนไดอิเลคตริก และทําใหเนือ้ ฉนวน Type เปนอยางยิง่ เนือ่ งจากเมือ่ ระบบ ไดอิเลคตริกเสื่อมคุณภาพและชํารุดในที่สุด ทั้งนี้เพราะผิวของเนื้อฉนวน ไฟฟ า หลั ก เกิ ด การลั ด วงจร ระบบ ไดอิเลคตริกที่ติดกับโพรงอากาศจะทําหนาที่เหมือนกับเปนคาโทดและแอโนด อิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นจากการเบรกดาวนในโพรงอากาศจะวิ่งไปกระทบ ปองกันที่สถานีไฟฟาหรือที่ติดตั้งอยู ในระบบจํ า หน า ยจะสั่ ง ให อุ ป กรณ กับแอโนด และถามีพลังงานสูงมากพอก็จะไปทําลายพันธะทางเคมี (Chemical ปองกันปลดวงจรออก หลังจากนั้น Bond) ทีผ่ วิ ของเนือ้ ฉนวนไดอิเลคตริก สวนไอออนก็จะวิง่ ไปกระทบกับคาโทด ุ หภูมทิ ผี่ วิ ของฉนวนไดอิเลคตริกสูงขึน้ จนเกิดการเบรกดาวน (Thermal จะสั่งใหปดกลับวงจรเขาไปใหมเพื่อ ทําใหอณ จ า ยไฟอี ก ครั้ ง อย า งรวดเร็ ว ในเวลา Breakdown) นอกจากนี้ ช อ งว า งอากาศหรื อ โพรงเล็ ก ๆ ที่ เ กิ ด ขึ้ น ที่
ร า ส า ้ ฟ ไฟ กันยายน - ตุลาคม 2554
39
ผิ ว ภายในของฉนวนไดอิ เ ลคตริ ก จะทํ า ให มี ก ารนํ า กระแสสู ง ขึ้ น โ ด ย ป ฏิ กิ ริ ย า ท า ง เ ค มี ที่ เ กิ ด ขึ้ น ภายในจะทําใหเกิดการสึกกรอนของ เนื้ อ ฉนวนไดอิ เ ลคตริ ก มากขึ้ น โพรงอากาศก็ใหญขึ้น และนําไปสู การลัดวงจรระหวางแผนขัว้ อิเลคโตรด ที่อยูติดกันในระยะเวลาตอมา ความจําเปนในการเรียงแผน ขั้ ว อิ เ ลคโตรดและแผ น ขั้ ว ฉนวน ไดอิเลคตริกทีม่ คี า Permittivity ตางกัน ให ว างสลั บ กั น ซึ่ ง โดยปกติ จ ะเป น Aluminum Foil กับ Polypropylene จึงไมสามารถหลีกเลี่ยงปรากฏการณ Partial Discharge นี้ ไ ด ดั ง นั้ น โดยทั่ ว ไปคาปาซิ เ ตอร แ รงตํ่ า ก็ จ ะ มีอายุการใชงานอยูในชวงระยะเวลา หนึ่ง และถามีปจจัยแวดลอมอื่น ๆ ที่ มี ส ว นกระตุ น ให ก ารเกิ ด Partial Discharge เกิดขึน้ งาย อายุการใชงาน ของคาปาซิเตอรแรงตํ่าก็จะสั้นลง ระบบไฟฟ า ที่ มี Harmonic เจื อ ปนจะทํ า ให พ ลั ง งานสู ญ เสี ย ไดอิ เ ลคตริ ก (Dielectric Loss) เกิดขึ้นไดงายกวาปกติ โดยเฉพาะ Harmonic ที่มีคาความถี่สูง เปนผล ทํ า ใ ห เ กิ ด ค ว า ม ร อ น ส ะ ส ม ใ น คาปาซิ เ ตอร แ รงตํ่ า สู ง กว า ปกติ และหากมีคาเกินเกณฑที่มาตรฐาน กําหนดไวจะทําใหเกิดการเบรกดาวน ของเนื้อฉนวนไดอิเล็คตริกและเกิด การลัดวงจรตามมา นอกจากนัน้ ขนาด ของ Harmonic ยังทําใหคา ยอดของ แรงดันไฟฟา (Peak Voltage) มีคา สูงขึ้น ซึ่งจะสงผลใหคาความเครียด (Dielectric Stress) ในเนื้อฉนวน ไดอิ เ ล็ ค ตริ ก มี ค า มากกว า ปกติ และนําไปสูการเบรกดาวนไดเชนกัน
รูปที่ 11 ปรากฏการณ Partial Discharge ที่มีผลตอการชํารุด ของคาปาซิเตอรแรงตํ่า
ในกรณีทรี่ ะบบไฟฟาเกิดแรงดันไฟฟาเกินขึน้ อยางตอเนือ่ ง คาปาซิเตอร แรงตํ่าจะยังคงสามารถใชงานตอไปไดโดยไมเสียหายหากคาแรงดันไฟฟาเกิน นั้นมีคาไมเกิน 1.1 เทาของพิกัดแรงดันไฟฟาใชงานปกติ ตามตารางที่ 2 แตผลจากการที่คาปาซิเตอรแรงตํ่าไดรับแรงดันไฟฟาเกินขนาด 1.1 เทาอยาง ตอเนื่องเปนระยะเวลานานเกินกวา 8 ชั่วโมงโดยเฉลี่ยใน 1 รอบวันจะทําให คาปาซิเตอรแรงตํา่ ตองรับสภาวะ Overload ทีเ่ พิม่ ขึน้ ประมาณ 21% (Q α V2) และในสภาพความเปนจริง คาปาซิเตอรแรงตํา่ ทีผ่ ลิตขึน้ ตามมาตรฐานจะยอม ใหมีคาความคลาดเคลื่อนของคา Reactive Power อยูประมาณ 0-15% แตโดยทัว่ ไปจะมีคา ความคลาดเคลือ่ นทีป่ ระมาณ 10% ซึง่ เทากับวาคาปาซิเตอร แรงตํ่าตองรองรับกับสภาวะ Overload เพิ่มขึ้นเปน 31% และเนื่องจาก มาตรฐานกําหนดใหคาปาซิเตอรแรงตํ่าสามารถจายคา Reactive Power ไดไมเกิน 35% หรือยอมใหจาย Maximum Overload ได 1.35 เทาของพิกัด kVAR ที่กําหนดไว เปนผลทําใหเหลือสวนตางของ Safety Margin เพียง 4% ในการรองรับกับผลกระทบจากแรงดันไฟฟาเกินที่ Harmonic สรางขึ้น เปนผลทําใหคาปาซิเตอรแรงตํ่ามีแนวโนมที่จะจายคา Reactive Power เกินกวา 1.35 เทาของพิกดั kVAR ทีก่ าํ หนดไว ดังนัน้ ในสภาวะทีร่ ะบบไฟฟามี Harmonic เจือปนจึงตองประเมินการจาย Reactive Power ของคาปาซิเตอร แรงตํ่าดังสมการตอไปนี้
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
40
เมือ่ kVARTotal (p.u.) คือ ผลรวมของ Reactive Power ทัง้ หมดเปน p.u. Ih (p.u.) คือ อัตราสวนระหวางกระแสที่ 50 Hz และกระแส Harmonic ในแตละอันดับกับกระแสพิกัด (IRated) ของคาปาซิเตอรแรงตํ่า (A)
นอกจากนั้นยังตองประเมินขนาดแรงดันไฟฟาที่คาปาซิเตอรแรงตํ่า ผลลัพธดงั กลาวแสดงใหเห็นวา ทั้งคา r.m.s และคา Peak ไมใหมีคาเกินเกณฑมาตรฐานตามตารางที่ 2 ปริ ม าณกระแส Harmonic ที่ ไ หล ดังสมการตอไปนี้ ในระบบมีผลทําใหคาปาซิเตอรแรงตํา่ จายคา Reactive Power เกินกวา 1.35 เท า ของพิ กั ด kVAR ซึ่ ง มี ค า เกิ น กว า ที่ ม าตรฐานกํ า หนดไว เมื่อ VTotal (p.u.) คือ ผลรวมของแรงดันไฟฟา r.m.s. ที่คาปาซิเตอร เป น ผลทํ า ให ค าปาซิ เ ตอร แ รงตํ่ า ที่ แรงตํ่า เปน p.u. ติ ด ตั้ ง อยู ใ นระบบนี้ มี แ นวโน ม ที่ จ ะ Vh (p.u.) คือ แรงดันไฟฟา r.m.s. ที่ความถี่ 50 Hz และที่ความถี่ ชํารุดเสียหาย Harmonic เปน p.u. ตามเงื่อนไขการใชงานที่ระบุ ในมาตรฐาน IEC 60831 กําหนด ใหคาปาซิเตอรแรงตํ่าตองสามารถ ทํางานที่กระแส 1.3 เทาของพิกัด เมือ่ VTotal (p.u.) คือ ผลรวมคายอดของแรงดันไฟฟา (Peak) ทีค่ าปาซิเตอร กระแส (r.m.s.) ใชงานปกติไดอยาง แรงตํ่า เปน p.u. ตอเนื่องโดยไมชํารุดเสียหายเมื่ออยู Vh (p.u.) คือ แรงดันไฟฟา r.m.s ที่ความถี่ 50 Hz และที่ความถี่ ภายใตพิกัดแรงดันไฟฟาและความถี่ Harmonic เปน p.u. ใชงานปกติ ไมรวมผลในขณะเกิ ด สภาวะ Transient และ Harmonic เงื่ อ นไขนี้ เ กี่ ย วข อ งโดยตรงกั บ อุ ณ ห ภู มิ ที่ เ พิ่ ม ขึ้ น ใ น ข ณ ะ จ า ย กระแสเกิ น โดยอุ ณ หภู มิ ที่ เ พิ่ ม ขึ้ น นี้จะเปนสัดสวนโดยตรงกับปริมาณ กระแสยกกําลังสอง (Ttemp α I2) ยกตั ว อย า งเช น หากคาปาซิ เ ตอร แรงตํ่าจายกระแส 1.35 เทาของพิกัด กระแสใชงานปกติ อุณหภูมิภายใน จะเพิ่มขึ้น 82.25 เปอรเซ็นตหรือ รูปที่ 12 แสดงตัวอยางรูปคลื่น Harmonic เพิ่มขึ้น 1.8225 เทาของอุณหภูมิที่ พิกัดกระแสใชงานปกติ ซึ่งอุณหภูมิ กรณีตัวอยาง หากสมมุติใหระบบไฟฟาถูกรบกวนจาก Harmonic ที่ เ พิ่ ม ขึ้ น ในลั ก ษณะเช น นี้ ย อ มส ง อันดับที่ 5 เทานั้น และกระแสรวม r.m.s ที่ไหลมีคาเทากับ 1.8 p.u. จะไดวา ผลกระทบตอการระบายความรอน ของคาปาซิเตอรแรงตํ่าและนํ าไปสู การชํารุดในที่สุด ดังนั้นผลรวมของ Reactive Power ทั้งหมดเปน p.u. จะมีคาดังนี้
ร า ส า ้ ฟ ไฟ กันยายน - ตุลาคม 2554
41
สรุป ในการออกแบบคาปาซิเตอร แรงตํ่ า แบบ Dry-Type ให มี อ ายุ การใช ง านที่ ย าวนานจํ า เป น ต อ ง ออกแบบใหสว นประกอบตาง ๆ ระบาย ความรอนไดดี เนื่องจากการชํารุด ของคาปาซิ เ ตอร แ รงตํ่ า ในอดี ต มี สาเหตุมาจากความรอนที่สะสมอยู ภายในที่เกิดจากการลัดวงจรภายใน คาความสูญเสียจาก Dielectric Loss หรือปรากฏการณ Partial Discharge ไมสามารถระบายออกภายนอกไดทนั ทําใหเกิดการสะสมความรอน จนกระทัง่ แผนฉนวนไดอิเลคตริกเสียหายและ เกิดการลัดวงจรที่รุนแรงขึ้นระหวาง แผนขั้วอิเลคโตรด และนํามาซึ่งอายุ การใชงานที่สั้นลง และดวยเหตุผล นี้ จึ ง ได มี ก ารนํ า เทคนิ ค ที่ เ รี ย กว า Self - Clearing หรือ Self - Healing มาใชเพื่อแกไขปญหาใหคาปาซิเตอร แรงตํ่ายังคงสามารถใชงานตอไปได อย า งไรก็ ต ามข อ สรุ ป สุ ด ท า ยของ การแกไขปญหาตาง ๆ ที่มีผลตอ อายุ ก ารใช ง านของคาปาซิ เ ตอร แรงตํ่ายังคงขึ้นอยูกับการเลือกวัสดุ ที่เหมาะสม การออกแบบที่ดี และ การติดตัง้ ใชงานทีถ่ กู ตองตามทีผ่ ผู ลิต ไดออกแบบไว รวมไปถึงการตรวจสอบ กระบวนการผลิ ต ให เ ป น ไปตาม ขั้นตอนที่กําหนดไวในมาตรฐาน
สําหรับคาปาซิเตอรแรงตํ่าที่ใชงานอยูในสภาวะที่ไมเหมาะสมตาม สถานที่ตาง ๆ ควรไดรับการดูแลและบํารุงรักษาอยางตอเนื่อง หรือออกแบบ ใหมีลักษณะพิเศษเพื่อใหทนตอสภาพการใชงานในสถานที่ที่มีสภาพแวดลอม ที่เปนอันตรายตอคาปาซิเตอรแรงตํ่า อาทิ • สถานที่ที่มีฝุนละออง • สถานที่ซึ่งมีควัน • สถานที่ซึ่งมีสารเคมีที่เปนอันตราย • สถานที่ซึ่งมีความรอนสูงกวา Maximum Ambient Temperature • สถานที่ซึ่งมีแผนดินไหวหรือบริเวณที่มีการสั่นสะเทือนบอย ๆ • สถานที่ติดตั้งซึ่งอยูสูงเกิน 2,000 เมตร จากระดับนํ้าทะเล จากขอมูลดังกลาวขางตนจะเห็นไดวามีปจจัยและสาเหตุหลายประการ ทีท่ าํ ใหคาปาซิเตอรแรงตํา่ เกิดการชํารุดเสียหายหรือเสือ่ มสภาพจากการใชงาน ดังนั้นจึงควรพิจารณาตรวจวัดคา Capacitance (μF) และคาพิกัดกระแส ของคาปาซิเตอรแรงตํ่าอยางนอย 2 ครั้งตอปหรือทุก ๆ 6 เดือน หากพบวา คา Capacitance มีคาตางจากคาที่วัดไดใน Test Report เกินกวา 10% ควร ดําเนินการวางแผนเพื่อเปลี่ยนคาปาซิเตอรแรงตํ่าเปน Unit ใหม
ร า ส า ้ ฟ ไฟ เอกสารอางอิง [1] Ashok V. Hattangady “How to get the most from automatic power factor compensation” [2] John Houdek “Extending the life of power factor capacitors”, [3] IEC 60831. “Shunt power capacitors of the self-healing type for A.C systems having a rated voltage up to and Including 1,000 V”, 2002 [4] EPRI “Development of a Dry-Type Shunt Capacitor”, 1991
ประวัติผูเขียน
นนายกิตติกร มณีสวาง สําเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีจากมหาวิทยาลัยขอนแกน แ และปริ ญญาโทจากมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร ปจจุบันทํางานในตําแหนงหัวหนาแผนกวิจัยอุปกรณไฟฟา ก จัย ฝายวิจัยและพัฒนาระบบไฟฟา การไฟฟาสวนภูมิภาค กองวิ สํสานักงานใหญ
42
Power Engineering & Power Electronics ไฟฟากําลังและอิเล็กทรอนิกสกําลัง ดร.นาตยา คลายเรือง
การเลือกพิกัดกับดักเสิรจที่เหมาะสม ในการปองกันระบบจําหนาย ตามมาตรฐาน IEEE บทนํา แรงดันเกินที่เกิดขึ้นในระบบไฟฟากําลังทําใหอุปกรณไฟฟาในระบบ เกิดความเสียหายได ไมวา จะเปนแรงดันเกินฟาผา แรงดันเกินสวิตชิง หรือแมแต แรงดันเกินชัว่ ครู โดยเริม่ ตนจากแรงดันเกินมีผลทําใหฉนวนเกิดความเสียหาย ซึ่งนําไปสูการเกิดลัดวงจรขึ้นในระบบ โดยฉนวนในระบบไฟฟากําลังจะถูก ออกแบบใหสามารถทนตอแรงดันเกินฟาผา แรงดันเกินสวิตชิง และแรงดัน ที่ความถี่กําลังไดในระดับหนึ่งเทานั้น ซึ่งขึ้นอยูกับขนาดแรงดันระบบ หากพูดถึงระบบสงจายกําลังไฟฟาทีม่ รี ะดับแรงดันระบบไมเกิน 300 kV แลวนัน้ จะใชแรงดันเกินฟาผาเปนตัวสําคัญในการพิจารณาการออกแบบระดับ การฉนวน เชน ระบบ 115 kV ฉนวนในระบบควรทนตอแรงดันอิมพัลสฟาผา ไดไมตํ่ากวา 450 kV หรือ 550 kV ขึ้นอยูกับระบบการตอลงดิน โดยทั่วไป สายสงจายกําลังไฟฟาจะติดตั้งสายดินปองกัน เพื่อปองกันฟาผาลงสายเฟส โดยตรง รวมทั้งมีระบบการตอลงดินที่ฐานเสาเพื่อลดระดับแรงดันเกินฟาผา ลง นอกจากนี้แลวในระบบอาจมีการติดตั้งกับดักเสิรจที่ตําแหนงตาง ๆ อาทิ ที่จุดเชื่อมตอสายสงสายจําหนาย สถานีไฟฟา หมอแปลงกําลัง หรือในจุดที่ มีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดแรงดันเกิน เปนตน เพื่อชวยลดระดับแรงดันเกินและ ลดความเสียหายทีจ่ ะเกิดกับอุปกรณในระบบไฟฟา การเลือกพิกดั กับดักเสิรจ ที่เหมาะสมจึงเปนสิ่งสําคัญและจําเปน กลาวคือ เมื่อมีเหตุการณฟาผาหรือ การปลดสับวงจรเกิดขึ้น หากกับดักเสิรจไดรับพลังงานความรอนเกินคาพิกัด ที่จะรับได จะมีผลทําใหกับดักเสิรจไดรับความเสียหาย ทําใหการจายไฟตอง หยุดชะงักลง เกิดความเสียหายโดยตรงตอผูใชไฟ ทําใหเสียเวลาและสูญเสีย รายไดซงึ่ มีมลู คาสูง ทัง้ ยังทําใหการไฟฟาสูญเสียรายไดในชวงเวลาทีไ่ มสามารถ จายไฟไดอกี ดวย จากสถิตกิ ารเกิดไฟฟาดับเนือ่ งจากอุปกรณไฟฟาชํารุด พบวา เปนกับดักเสิรจอยูประมาณ 5% ซึ่งถือวาเปนเปอรเซ็นตที่สูงพอควร ดังนัน้ การเลือกผลิตภัณฑกบั ดักเสิรจ ทีเ่ หมาะสมก็จะทําใหอตั ราการเกิด ไฟดับลดลง ความเชื่อถือไดของระบบมีคาสูงขึ้น กลาวงาย ๆ ก็คืออุปกรณ ในระบบก็ปลอดภัยโดยทีไ่ มตอ งลงทุนสูง ซึง่ ในบทความนีอ้ า งอิงหลักการเลือก พิกัดกับดักเสิรจที่เหมาะสมสําหรับระบบจําหนายตามมาตรฐาน IEEE
1. กั บ ดั ก เสิ ร จ ชนิ ด เมทอลออกไซด (Metal Oxide Surge Arrester, MOV)
ร า ส า ้ ฟ ไฟ กั บ ดั ก เสิ ร จ ชนิ ด MOV มี คุ ณ สมบั ติ ใ นลั ก ษณะของความ ตานทานทีไ่ มเปนเชิงเสน คือจะเปรียบ เสมือนมีความตานทานสูงในสภาวะ แรงดั น ปกติ ทํ า ให ก ระแสไม ไ หล ลงดิน ระบบทํางานปกติ แตเมื่อมี แรงดั น สู ง เกิ น เข า มาในระบบจะ เสมือนมีคาความตานทานตํ่ามาก ๆ ทําใหกระแสเสิรจไหลผานตัว MOV ลงดิ น ได โดยไม เ กิ ด ลั ด วงจร แต จะรักษาระดับแรงดันที่ขั้วไวไมใหมี คาสูงมากนัก อยูในระดับที่ไมเกินคา ความคงทนของฉนวน (BIL) พิ กั ด แรงดั น ของกั บ ดั ก เสิ ร จ ชนิด MOV มีดวยกัน 2 คา คือ • MCOV (Maximum Continuous Operating Voltage) หรือ UC คือ คาแรงดันสูงสุดทีค่ วามถีใ่ ชงาน เปนแรงดัน rms ระหวางเฟสกับดิน เป น แรงดั น ที่ ขั้ ว กั บ ดั ก เสิ ร จ ได รั บ อยางตอเนื่อง • แรงดันพิกัด duty cycle หรือ Ur เปนแรงดัน rms ที่ความถี่ ใชงานสูงสุดที่ปอนใหกับกับดักเสิรจ ขณะทดสอบ duty cycle การทดสอบ กันยายน - ตุลาคม 2554
43
duty cycle คือ การปอนดวยกระแส อิ ม พั ล ส 8/20 μS (ขนาดขึ้ น กั บ class ของกั บ ดั ก เสิ ร จ และระดั บ แรงดันระบบ) จํานวน 20 ครัง้ แตละครัง้ หางกัน 1 นาที การติดตั้งกับดักเสิรจในระบบ จําหนายจะทําในบริเวณที่อยูในพื้นที่ เปดโลง หรือบริเวณทีม่ ฟี า ผาหนาแนน ซึ่งอุปกรณในระบบหรือกับดักเสิรจ จะไดรับกระแสฟาผาที่มีคากระแส สูงกวาระบบที่อยูในบริเวณใกลเคียง กับตนไมใหญหรืออาคารสูง ดังนั้น ตําแหนงของระบบจําหนายและสถิติ การเกิ ด ฟ า ผ า เป น ส ว นหนึ่ ง ในการ พิจารณาเลือกพิกัดกระแสดีสชารจ ของกับดักเสิรจ
รูปที่ 1 ความสามารถในการรับแรงดันเกินชั่วครู TOV ของกับดักเสิรจ
ในการเกิด ซึ่งผูผลิตมักแสดงความสามารถในการรับแรงดันเกินชั่วครูของ ผลิตภัณฑในรูปของกราฟความสัมพันธระหวาง ชวงเวลาในการเกิด TOV และ ความสามารถในการรับ TOV เปน per-unit ของ MCOV ดังแสดงในรูปที่ 1 ขนาดของแรงดันเกินชั่วครูเปนแรงดันในสภาวะไมปกติ ขึ้นอยูกับ รูปแบบของเหตุการณ เชน การผิดพรองแบบ 1 สายลงดิน การเกิดทรานเซียนต สวิตชิง หรือการเกิดเฟอโรเรโซแนนซ เปนตน คามากนอยขึ้นกับสัมประสิทธิ์ การตอลงดิน (Coefficient of grounding, COG) และเวลาทํางานของอุปกรณ ปองกัน 4. อุณหภูมิแวดลอมของกับดักเสิรจ ตองไมเกิน 40 องศาเซลเซียส และอุณหภูมิสูงสุดตองไมเกินกวา 105 องศาเซลเซียส 5. ใชที่ระดับความสูงไมเกิน 1,800 เมตร (6,000 ฟุต) 6. กระแสพิกัด pressure relief จะตองเทากับหรือมากกวากระแส ผิดพรอง ซึ่งหากเปนระบบจําหนายแลวนั้นหากพิจารณาในสวนของแรงดันเกิน ทรานเซียนตฟาผาทีเ่ กิดขึน้ โดยทัว่ ไปก็จะมีผลตอกับดักเสิรจมากกวาพลังงาน ที่เกิดจากแรงดันเกินสวิตชิงอยูแลว ดังนั้นในการพิจารณาพิกัดแรงดันของ กับดักเสิรจ ก็จะพิจารณาเฉพาะแรงดัน 2 สวน คือ MCOV และ TOV ก็เพียงพอ
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
2. ขอกําหนดในการเลือกใช กับดักเสิรจ ตามมาตรฐาน IEEE
1. คา MCOV จะตองเทากับ หรือมากกวาคาแรงดันเฟสสูงสุดของ ระบบ (Maximum phase voltage) เปนแรงดัน rms สูงสุดทีค่ วามถีใ่ ชงาน ทีก่ บั ดักเสิรจ สามารถรับได อยางนอย ควรมีคาเทากับแรงดัน rms สูงสุด ที่ ค าดว า จะเกิ ด ขึ้ น ที่ ขั้ ว กั บ ดั ก เสิ ร จ ณ ตําแหนงที่จะนํากับดักเสิรจไปตอ ใชงาน ั แรงดันกับดักเสิรจ ทีเ่ หมาะสม 2. พลั ง งานจากสวิ ต ชิ ง เสิ ร จ 3. ตัวอยางการวิเคราะหหาพิกด ตามมาตรฐาน IEEE (Switching surge) ที่ถูกปลอยผาน ผูเขียนขอยกตัวอยางการพิจารณาหาพิกัดกับดักเสิรจที่เหมาะสมเพื่อ กับดักเสิรจ จะตองนอยกวาความสามารถ ในการรองรับพลังงานของกับดักเสิรจ ใชในระบบ 22 kV โดยการวิเคราะหหาพิกัดตาง ๆ สรุปเปนขั้นตอนไดดังนี้ 3. แรงดันชั่วครู (Temporary 3.1 พิจารณาคา MCOV จากแรงดันตอเนื่องสูงสุดของระบบในสภาวะ Overvoltage, TOV) ทีเ่ กิดขึน้ บนกับดัก เสิรจจะตองนอยกวาความสามารถใน ปกติ อาจคิดที่คา Maximum System Voltage หรือคิดที่ +10% ของแรงดัน การทนตอการเกิดแรงดันเกินชั่วครู ระบบก็ได จะได ของกั บ ดั ก เสิ ร จ TOV ที่ เ กิ ด ขึ้ น จะรุนแรงมากหรือนอยขึน้ กับชวงเวลา
44
3.2 พิจารณาคา MCOV จากแรงดันเกินชั่วครู (TOV) ซึ่งจะมีคามาก W คือ พลังงานทีเ่ กิดจากแรงดัน หรือนอยขึน้ อยูก บั รูปแบบการตอลงดิน ในตัวอยางนีใ้ ชคา Earth Fault Factor, เกินสวิตชิง (J) EFF = 1.732 และ TOV เกิดในชวงเวลา 3 วินาที ซึ่งจากคา Z คือ เสิรจ อิมพีแดนซของสาย ตัวนํา (ohm) (1) สํ า หรั บ ระบบจํ า หน า ยใน จะไดคา TOV = 24 kV นําไปพิจารณาคาพิกัด TOV ของแตละ ตัวอยาง กําหนดใหแรงดันเกินสวิตชิง ผลิตภัณฑจากตารางที่ 1 เพื่อหาคา MCOV ไดคาดังแสดงในตารางที่ 2 เชน มีคาเทากับ 4.0 pu. ระยะหางจาก คา MCOV ของผลิตภัณฑ A ในกรณีนี้เทากับ 24/1.605 = 15 kV จุดที่เกิดสวิตชิงเทากับ 10 km เสิรจ อิมพีแดนซของสายเทากับ 250 โอหม 3.3 พิจารณาคา MCOV จากพลังงานที่เกิดจากแรงดันเกินสวิตชิง จะไดพลังงาน W = 819 J นําไป โดยหาจากก พิจารณาคา MCOV ไดดังแสดงใน (2) ตารางที่ 2 เมื่อไดคา MCOV จากแรงดัน (3) ทั้ง 3 ลักษณะแลว นํามาเลือกพิกัด แรงดันของผลิตภัณฑทเี่ หมาะสม โดย (4) พิจารณาจากคา MCOV ที่เลือกตอง มีคาสูงกวาคา MCOV ที่สูงที่สุดที่ โดยที่ คํานวณไดจากทั้ง 3 สวน ขอสังเกต E คือ แรงดันเกินสวิตชิง (V) พบวา ถาเปนระบบที่มีแรงดันตํ่ากวา U คือ แรงดันเกินสวิตชิง (pu.) 300 kV ก็มกั พิจารณาจาก TOV และ TL คือ เวลาในการเคลื่อนที่ของเสิรจสวิตชิง (second) แรงดันสูงสุดที่ความถี่ใชงานเปนหลัก DL คือ ระยะหางของกับดักเสิรจ (m) เราอาจไมตองพิจารณาพลังงานที่เกิด 8 C คือ ความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่น = 3 x 10 m/s จากสวิตชิงเสิรจเลยก็ได
ร า ส า ้ ฟ ไฟ ตารางที่ 1 คุณลักษณะของกับดักเสิรจตัวอยาง 4 ผลิตภัณฑ (Distribution Class Arrester)
ผลิตภัณฑ A B C D
Pressure Relief MCOV rating Switching Imp [kA] [kV] [kJ/MCOV] 20 2.55-29 2.2 NA 2.55-22 NA NA 2.55-29 NA NA 2.55-22 1.2
A [kV/MCOV] 1.567 1.548 1.605 1.617
B [kV/MCOV] 0.0216 0.0203 0.0232 0.0265
TOV at 3 sec [/MCOV] 1.605 1.583 1.646 1.665
ตารางที่ 2 ผลการคํานวณหาพิกัดแรงดัน MCOV ของกับดักเสิรจ ผลิตภัณฑ A B C D
Switching Impulse (SI) TOV at 3 seconds MCOV (TOV) MCOV (SI) MCOV [kJ/MCOV] [kV/MCOV] [kV] [kV] 2.2 14 1.605 15.0 0.372 NA 14 1.583 15.2 NA NA 14 1.646 14.6 NA 1.2 14 1.665 14.4 0.683
MCOV ที่เลือก >15 >15.2 >14.6 >14.4
กันยายน - ตุลาคม 2554
45
ตารางที่ 3 พิกัดกับดักเสิรจ (บางสวน) Duty cycle voltage [kV] 3 6 9 10 12 15 18 21
MCOV [kV] 2.55 5.1 7.65 8.4 10.2 12.7 15.3 17
มาตรฐานกํ า หนดว า ค า MCOV จะมีคาประมาณ 75% หรือ 85% ของแรงดัน duty cycle ดังนั้น แรงดัน duty cycle ที่เลือกสําหรับ ระบบจําหนาย 22 kV ควรมีคาอยูใน ชวง 16.9-20.3 kV ซึ่งมาตรฐานได กําหนดคามาตรฐานของ MCOV และ duty cycle voltage ไวดังตารางที่ 3 ดังนั้นพิกัดแรงดันของกับดักเสิรจ ที่เลือกอาจมีคา MCOV = 15.3 kV, duty cycle voltage = 18 kV หรือ MCOV = 17 kV, duty cycle voltage = 21 kV ก็ได
Duty cycle voltage [kV] 24 27 30 36 39 45 48 54
MCOV [kV] 19.5 22 24.4 29 31.5 36.5 39 42
4. ระดับการฉนวนและความคงทนฉนวนสําหรับการประสาน สัมพันธฉนวน นอกจากการเลือกพิกดั แรงดันของกับดักเสิรจ แลว ตองมีการเลือกพิกดั กระแสของกับดักเสิรจ ดวย ขึน้ กับชนิดของกับดักเสิรจ เชน normal duty หรือ heavy duty เปนตน ขอแตกตาง คือ heavy duty จะใหแรงดันดีสชารจตํา่ กวา normal duty ที่คากระแสดีสชารจคาเดียวกัน ซึ่งการเลือกก็ไมไดมีกฎเกณฑ ตายตัว ขึ้นอยูกับพื้นที่ใชงานวามีความเสี่ยงตอการเกิดฟาผามากนอยแคไหน ขนาดกระแสฟาผามีคามากนอยเพียงไร แตที่สําคัญตองมีการโคออดิเนตที่ เหมาะสมระหวางกับดักเสิรจ กับฉนวนในระบบที่ตองการปองกัน โดยใหมี protective margin เปนไปตามที่มาตรฐานกําหนด จากผลการทดสอบกับดัก เสิรจดวยรูปคลื่นกระแสรูปแบบตาง ๆ เพื่อหาแรงดันดีสชารจ โดยคาแรงดัน นี้จะเปนตัวกําหนดระดับปองกัน (protective level) ของกับดักเสิรจ ตารางที่ 4 เปนการรวบรวมคาของแรงดันดีสชารจของผลิตภัณฑตา ง ๆ เมือ่ ทดสอบดวย กระแสหนาคลื่นชัน (front of wave) และกระแสอิมพัลสฟาผา (8/20 μS) นอกจากแรงดัน 2 รูปแบบแลว ยังตองมีการทดสอบดวยกระแสสวิตชิงในกรณี ใชกับระบบที่มีแรงดันสูงกวา 300 kV อีกดวย
ร า ส า ้ ฟ ไฟ ตารางที่ 4 คุณลักษณะการปองกันของกับดักเสิรจ
Voltage ratings (rms) Peak protective level – Range of industry maxima (kV) Front-of-wave protective level Discharge voltage with 8/20 wave Duty-cycle MCOV (kV) 5 kA 10 kA 10 kA 5 kA 10 kA 10 kA rating (kV) normal duty heavy duty riser pole normal duty heavy duty riser pole 3 2.55 11.2 – 17 13.5 – 17 10.4 10.2 – 16 9.1 – 16 8.2 6 5.1 22.3 – 25.5 25.0 – 27 17.4 – 18 20.3 – 24 18.2 – 25 16.2 9 7.65 33.5 – 36 26.5 – 35.3 22.5 – 36 30.0 – 33.5 21.7 – 31.5 20.0 – 24.9 10 8.4 36.0 – 37.2 29.4 – 39.2 26.0 – 36 31.5 – 33.8 24.5 – 35 22.5 – 26.6 12 10.2 44.7 – 50 35.3 – 50 34.8 – 37.5 40.6 – 44 32.1 – 44 30.0 – 32.4 15 12.7 54.0 – 58.5 42.0 – 59 39.0 – 54 50.7 – 52 35.9 – 52 33.0 – 40.2 18 15.3 63.0 – 67 51.0 – 68 47.0 – 63 58.0 – 60.9 43.4 – 61 40.0 – 48 21 17.0 73.0 – 80 57.0 – 81 52.0 – 63.1 64.0 – 75 47.8 – 75 44.0 – 56.1 24 19.5 89.0 – 92 68.0 – 93 63.0 – 72.5 81.1 – 83 57.6 – 83 53.0 – 64.7 27 22.0 94.0 – 100.5 77.0 – 102 71.0 – 81.9 87.0 – 91.1 65.1 – 91 60.0 – 72.1 30 24.4 107.0 – 108 85.0 – 109.5 78.0 – 85.1 94.5 – 99 71.8 – 99 66.0 – 79.5 36 29.0 125.0 99.0 – 136 91.0 – 102.8 116.0 83.7 – 125 77.0 – 96 หมายเหตุ คาแรงดันดีสชารจนี้รวบรวมจากหลาย ๆ ผลิตภัณฑแรงดันดีสชารจจึงมีคาเปนชวง
46
4.1 ระดับการปองกัน (Protective Level) คุณลักษณะการปองกันของกับดักเสิรจไดจากการทดสอบหาแรงดัน ดีสชารจโดยปอนกระแสทดสอบรูปแบบตาง ๆ ดังนี้ • ปอนกระแสอิมพัลสหนาคลื่น 0.5 μS เพื่อหา “Front of Wave Impulse Protection Level” (FOW) • ปอนกระแสอิมพัลสฟาผา 8/20 μS เพื่อหา “Lightning Impulse Protection Level” (LPL) • ปอนกระแสอิมพัลสสวิตชิงหนาคลื่น 45-60 μS เพื่อหา “Switching Impulse Protection Level” (SPL) โดยคากระแสทดสอบสําหรับหนาคลืน่ ชัน และอิมพัลสฟา ผาเปนไปตาม ที่ปรากฏในตารางที่ 4 สวนขนาดกระแสอิมพัลสสวิตชิงทดสอบมีคาเทากับ 500 A
5. สรุปขั้นตอนในการเลือกใช กั บ ดั ก เสิ ร จ ให เ หมาะสม ตามมาตรฐาน IEEE 1. เลือกพิกดั แรงดันของกับดัก เสิรจ ไดแก MCOV และ duty cycle voltage 2. เลือก Class กับดักเสิรจ เชน Station, Intermediate หรือ distribution 3. หาระดับการปองกัน ไดแก FOW, LPL และ SPL โดยดูจากขอมูล ของผลิตภัณฑ 4. กํ า หนดตํ า แหน ง ติ ด ตั้ ง กับดักเสิรจ 5. หาค า ความคงทนฉนวน คาจะขึ้นกับระดับแรงดันระบบ ไดแก คา CWW, BIL และ BSL 6. คํ า น ว ณ ห า แ ร ง ดั น ที่ ขั้ ว กับดักเสิรจ หากตองการพิจารณา ละเอียดคือพิจารณาความยาวสายจาก กับดักเสิรจลงดินดวย 7. คํ า นวณค า Protective Ratio หรือ Protective Margin จาก คาในขอ 3. และขอ 5. หรือขอ 6. 8. หากคา Protective Ratio เปน ไปตามที่มาตรฐานกําหนด แสดงวา การเลื อ กใช กั บ ดั ก เสิ ร จ นี้ มี ค วาม เหมาะสมแลว แตหากไมสามารถ ป ร ะ ส า น สั ม พั น ธ ฉ น ว น ใ ห ค า Protective Ratio มีคาตามมาตรฐาน กําหนดได สามารถแกไขไดโดย • เพิ่มคา BIL และ BSL ของ ฉนวน คือ การเพิ่มระดับการฉนวน • ลดระยะห า งการติ ด ตั้ ง กับดักเสิรจ • เพิ่ ม ตํ า แหน ง ติ ด ตั้ ง กั บ ดั ก เสิรจ • เ ลื อ ก กั บ ดั ก เ สิ ร จ ที่ มี Protective Level ตํ่าลง
ร า ส า ้ ฟ ไฟ 4.2 ความคงทนฉนวน (Insulation Withstand) ความคงทนของฉนวนเพือ่ ใชพจิ ารณาในเรือ่ งการประสานสัมพันธฉนวน ตามมาตรฐานกําหนดดวยคาความคงทน 3 คา ซึ่งไดจากการทดสอบดวย แรงดันอิมพัลส 3 รูปแบบ ดังนี้ • Chopped Wave Withstand (CWW) • Basic Impulse Insulation Level (BIL) • Basic Switching Impulse Insulation Level (BSL)
4.3 การประสานสัมพันธฉนวน (Insulation Coordination) การประสานสั ม พั น ธ ฉ นวนที่ เ หมาะสม คื อ อุ ป กรณ ป อ งกั น มี ประสิทธิภาพในการปองกัน จะกําหนดดวยคา Protective Ratio (PR) หรือ Protective Margin (PM) ซึ่งมี 3 คาตามระดับการปองกันและความคงทน ฉนวน หาไดจาก (5)
(6)
(7)
มาตรฐานกําหนดให คา PRL1 และ PRL2 ตองมีคาไมตํ่ากวา 1.2 และ PRS ควรมีคาไมตํ่ากวา 1.15 กรณีไมคิดความยาวสายจากกับดักเสิรจ ตอลงดิน แตหากพิจารณาละเอียด คือ คิดความยาวสายดวยก็กจะทา จะทําใหคา แรงดัน กรณีหนาคลื่นสั้น (FOW และ LPL) มีคาเพิ่มขึ้นตาม ก็สามารถ ลดคา PRL1 และ PRL2 ลงไดคือมีคาไมตํ่ากวา 1.15
กกัันยยายน ายน - ตตุุลาาคม คม 2554
47
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 2 ขั้นตอนการเลือกพิกัดแรงดันของกับดักเสิรจ
เอกสารอางอิง [1] IEEE Std C62.11-2005, “IEEE Standard for Metal Oxide Surge Arrester for Alternating Current Power Circuit”. [2] IEEE Std C62.22-2009, “IEEE Guide for the Application of Metal-Oxide Surge Arresters for Alternating-Current Systems” [3] Andrew R. Hileman, “Insulation Coordination for Power Systems”, Marcel Dekker, Inc. 1999.
48
ประวัติผูเขียน ดร.นาตยา คลายเรือง การศึกษา • วศ.บ. (วิศวกรรมไฟฟา) จากสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกลาพระนครเหนือ • วศ.ม. (วิศวกรรมไฟฟา) และ วศ.ด. (วิศวกรรมไฟฟา) จากมหาวิทยาลัย เกษตรศาสตร การทํางาน • อาจารยประจํา สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟา คณะวิศวกรรมศาสตรศรีราชา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วิทยาเขตศรีราชา • อนุกรรมการมาตรฐานการปองกันฟาผา: ระบบไฟฟาและอิเล็กทรอนิกส ในสิ่งปลูกสราง วิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ
Power Engineering & Power Electronics ไฟฟากําลังและอิเล็กทรอนิกสกําลัง ดร.นาตยา คลายเรือง น.ส.เทพกัญญา ขัติแสง
การประเมินสมรรถนะ ระบบปองกันฟาผาสําหรับสายจําหนาย บอยครั้งที่มักจะประสบกับเหตุการณไฟกะพริบ หรือไฟดับขณะที่มีฝนฟาคะนองจนสามารถกลาวไดวา ฝนตกและไฟดับเปนของคูก นั หนึง่ ในสาเหตุของเหตุการณ ดังกลาวคือ การเกิดฟาผา ระบบปองกันฟาผารวมกับการประสานสัมพันธ ฉนวนที่ดีจะสามารถบรรเทาปญหานี้ได โดยเริ่มตั้งแต ระบบผลิตไฟฟา ระบบสงจาย ระบบจําหนาย และระบบ ไฟฟาในอาคารบานเรือน ระบบจํ า หน า ยไฟฟ า ในประเทศไทยใช ส ายดิ น การตอลงดิน และฉนวนลูกถวยเปนสวนหนึ่งของระบบ ปองกันฟาผาเพื่อลดโอกาสของการเกิดไฟดับเนื่องจาก ฟาผา โดยสายดินจะทําหนาที่ปองกันฟาผาลงสายเฟส การตอลงดินชวยลดระดับแรงดันเกินฟาผา และฉนวนลูกถวย ทําหนาที่ปองกันการเกิดลัดวงจรเมื่อเกิดแรงดันเกิน การเกิ ด ไฟกะพริ บ หรื อ ไฟดั บ เนื่ อ งจากฟ า ผ า เกิดจากแรงดันเกินครอมฉนวนมีคามากกวาแรงดันที่ ฉนวนทนได จึงทําใหเกิดวาบไฟ (Flashover) ที่ผิวฉนวน แรงดั น เกิ น เนื่ อ งจากฟ า ผ า ในระบบส ง จ า ยและระบบ จําหนายไฟฟาเกิดขึ้นได 3 ลักษณะ[1] คือ 1. ฟาผาลงสายเฟสโดยตรง ทําใหเกิดแรงดันครอม ฉนวนลู ก ถ ว ยมี ค า มากกว า ความคงทนต อ แรงดั น ของ ฉนวนลูกถวย จึงเกิดวาบไฟทีผ่ วิ ฉนวน กรณีทมี่ สี ายดินแต เกิดฟาผาลงสายเฟสนีจ้ ะเรียกวา การเกิดวาบไฟเนือ่ งจาก มุมปองกันลมเหลว (Shielding failure flashover) 2. ฟาผาลงสายดิน ทําใหผลตางของแรงดันระหวาง สายเฟสกับสายดินมีคา มากกวาความคงทนตอแรงดันของ ฉนวนลูกถวย จะทําใหเกิดวาบไฟที่ผิวฉนวน การเกิด วาบไฟในลักษณะนี้ เรียกวา การเกิดวาบไฟยอนกลับ
(Back flashover) แรงดันตกครอมฉนวนที่มีคาสูงนี้ อาจเนื่อ งจากกระแสฟ า ผ า มีค า สูง หรื อ อาจเนื่อ งจาก ความตานทานหลักดินที่ฐานเสามีคาสูง 3. ฟาผาลงบริเวณใกลเคียง ทําใหเกิดแรงดันเกิน เหนี่ยวนําที่สายดินและสายเฟส หากผลตางของแรงดัน เหนี่ยวนําทั้งสองสายมีคามากกวาความคงทนตอแรงดัน ของฉนวนลูกถวย จะทําใหเกิดวาบไฟที่ผิวฉนวน แรงดันเกินเนื่องจากฟาผาลงบริเวณใกลเคียงมักมี คานอยกวาแรงดันเกินเนื่องจากฟาผาลงสายเฟสโดยตรง และฟาผาลงสายดิน ดังนั้น การประเมินสมรรถนะระบบ ปองกันฟาผาจึงพิจารณาเฉพาะแรงดันเกินเนือ่ งจากฟาผา ลงสายเฟสโดยตรงและฟาผาลงสายดินเทานั้น ประสิทธิภาพของระบบปองกันฟาผาสามารถบอก ไดดว ยดัชนีแสดงสมรรถนะระบบปองกันฟาผา (Lightning performance index) โดยแสดงเปนอัตราการเกิดวาบไฟ เนื่องจากฟาผา ซึ่งสามารถนําไปใชประเมินจํานวนครั้ง ของการเกิดไฟดับเนือ่ งจากฟาผาเพือ่ วางแผนปองกันหรือ ปรับปรุงระบบตอไป
ร า ส า ้ ฟ ไฟ 1. ขอมูลสําหรับการประเมินสมรรถนะระบบ ปองกันฟาผา
ขอมูลที่จําเปนสําหรับการประเมินสมรรถนะระบบ ปองกันฟาผา ประกอบดวย ขอมูลสถิติการเกิดฟาผา และขอมูลระบบจําหนายไฟฟา 1.1 ขอมูลสถิติการเกิดฟาผา ไดแก ก . จํ า น ว น วั น ที่ เ กิ ด ฝ น ฟ า ค ะ น อ ง ต อ ป (Thunderstorm days per year, Td) สําหรับประเทศไทย ข อ มู ล นี้ ไ ด จ ากกรมอุ ตุ นิ ย มวิ ท ยา จํ า นวนวั น ที่ เ กิ ด กันยายน - ตุลาคม 2554
49
ฝนฟาคะนองตอปจะใชสาํ หรับคํานวณความหนาแนนของ ฟาผาลงดิน (Ground Flash Density, GFD) และฟาผา ลงสาย [1] ตามความสัมพันธ (1) เมื่อ Ngคือ ความหนาแนนของฟาผาลงดิน (ครั้ง/ตาราง กิโลเมตร/ป) Td คือ จํานวนวันที่เกิดฝนฟาคะนอง (วัน/ป)
รูปที่ 1 คา Shielding factor กรณีระบบจําหนายสูง 10 เมตร[1]
กรณีระบบจําหนายอยูในพื้นที่โลง ไมมีแนวตนไม ถ า แนวต น ไม ห รื อ สิ่ ง ปลู ก สร า งขนานกั บ ระบบ หรือแนวสิ่งปลูกสรางขนานไปกับระบบจําหนาย จํานวน จําหนายทั้งดานซายและดานขวา จํานวนครั้งที่ฟาผาลง ครั้งที่ฟาผาลงสายสามารถคํานวณไดจาก สายสามารถคํานวณไดจาก
ร า ส า ้ ฟ ไฟ (2)
เมื่อ
N คื อ จํ า นวนครั้ ง ที่ ฟ า ผ า ลงสาย (ครั้ ง /100 กิโลเมตร/ป) h คือ ความสูงของเสา (เมตร) b คือ ความกวางของโครงสรางหรือระยะหางของ สายดินในแนวราบ (เมตร) เนื่องจากในระบบจําหนายมีสายดินเพียงเสนเดียว ดังนั้น คา b ในสมการ (2) มีคาเปนศูนย
(4)
รูปที่ 2 ตัวอยางระบบจําหนาย เพื่อคํานวณจํานวนครั้งที่ฟาผาลงสาย
ตัวอยางระบบจําหนายในรูปที่ 2 สูง 10 เมตร อยู กรณีระบบจําหนายมีแนวตนไมหรือแนวสิ่งปลูก สรางขนานไปกับระบบจําหนาย จํานวนครัง้ ทีฟ่ า ผาลงสาย ในบริเวณที่มีคา Td 30 วัน/ป จํานวนครั้งที่ฟาผาลงสาย สามารถคํานวณไดจากสมการ (3) โดยจะมีคาลดลงดวย เมื่อเทียบกับกรณีอยูในที่โลงแสดงไวในตารางที่ 1 Shielding factor (Sf) ในรูปที่ 1 ตารางที่ 1 ตัวอยางผลการคํานวณจํานวนครั้งที่ฟาผาลงสาย
(3)
เมื่อ Ns คือ จํานวนครั้งที่ฟาผาลงสาย กรณีที่มีตนไม หรือสิ่งปลูกสรางขนานไปกับระบบจําหนาย (ครั้ง/100 กิโลเมตร/ป) Sf คือ Shielding factor
50
รายการ
บริเวณรอบ ๆ ระบบจําหนาย ที่โลง มีสิ่งปลูกสราง
Ng (ครั้ง/ตารางกิโลเมตร/ป)
2.8
2.8
Sfleft
-
0.23
Sfright
-
0.4
จํานวนครั้งที่ฟาผาลงสาย (ครั้ง/100 กิโลเมตร/ป)
31.2
11.5
จะเห็นวา แนวสิง่ ปลูกสรางทีอ่ ยูใ กลเคียงแนวระบบ จําหนายมีผลตอจํานวนครั้งที่ฟาผาลงสาย ดังนัน้ ในการวิเคราะหสมรรถนะระบบปองกันฟาผา หากทราบลั ก ษณะทางกายภาพของพื้ น ที่ จ ริ ง จะทํ า ให ผลการวิเคราะหมีความถูกตองแมนยํามากยิ่งขึ้น ข. คายอดกระแสฟาผา ขอมูลคายอดกระแสฟาผาที่เกิดขึ้นแตละครั้งอาจ รวบรวมดวยระบบ LLS (Lightning Location System) ขอมูลนี้ทําใหทราบคากระแสฟาผาเฉลี่ยของพื้นที่นั้น ๆ และโอกาสการเกิดฟาผาที่กระแสฟาผาขนาดตาง ๆ
รูปที่ 4 การกระจายแบบสะสมของโอกาสการเกิดฟาผา ที่กระแสฟาผาขนาดตาง ๆ
ดังนัน้ หากตองการประเมินสมรรถนะระบบปองกัน ฟาผาในพื้นที่ใดจึงควรมีขอมูลสถิติการเกิดฟาผาในพื้นที่ นั้น สําหรับคํานวณกระแสฟาผาเฉลี่ย รวมทั้งสมการที่มี รูปแบบเดียวกับสมการ (5) โดยขอมูลของแตละพื้นที่จะ มีคากระแสฟาผาเฉลี่ยและเลขชี้กําลังแตกตางกัน
ร า ส า ้ ฟ ไฟ 1.2 ขอมูลระบบจําหนายไฟฟา เพือ่ ประเมินสมรรถนะระบบปองกันฟาผาของระบบ รูปที่ 3 ตัวอยางรูปแบบการเก็บขอมูลสถิติการเกิดฟาผา จําหนายไฟฟา จึงจําเปนตองมีขอมูลของระบบจําหนาย ที่ ต อ งการประเมิ น สมรรถนะด ว ย อั น ได แ ก รู ป แบบ การจัดวางสาย ขนาดสาย ชนิดลูกถวย ชนิดเสา การตอ ในรู ป ที่ 3 แสดงข อ มู ล สถิ ติ ก ารเกิ ด ฟ า ผ า ซึ่ ง ลงดิน โดยขอมูลระบบจําหนายนี้จะนํามาคํานวณแรงดัน เกินเพือ่ ใชสาํ หรับคํานวณคากระแสฟาผาวิกฤตทีท่ าํ ใหเกิด ประกอบดวย วาบไฟในกรณีตาง ๆ ตอไป • วัน เวลา ที่เกิดฟาผา คากระแสฟาผาวิกฤตคือคากระแสฟาผาสูงสุดที่ • จํานวนครั้งของการเกิดฟาผาซํ้า ฉนวนลูกถวยจะทนได สามารถคํานวณดวยทฤษฎีคลืน่ จร • ตําแหนงการเกิดฟาผา โดยใชคา เสิรจ อิมพีแดนซของสวนตาง ๆ ของระบบทีเ่ สิรจ • คายอดกระแสฟาผา (ฟาผาบวกหรือลบ) ฟาผาเคลื่อนที่ผาน หรือคํานวณดวยโปรแกรมสําเร็จรูป • ชนิดของการเกิดฟาผา (CG ฟาผาลงดิน) จากขอมูลที่รวบรวมตลอดทั้งป จะนํามาคัดกรอง ประเภท Electromagnetic Transient Program ซึ่งชวย เพื่อสรางกราฟการกระจายสะสมของการเกิดฟาผาที่ ใหไดผลลัพธที่ถูกตองมากขึ้น กระแสฟาผาขนาดตาง ๆ ดังแสดงในรูปที่ 4 และเพื่อ หาสมการความนาจะเปนในการเกิดฟาผาที่กระแสฟาผา 2. วิธีประเมินสมรรถนะระบบปองกันฟาผา จากที่กลาวไวขางตนวาการเกิดวาบไฟที่ผิวฉนวน ขนาดตาง ๆ สําหรับใชงานไดสะดวกขึ้น ดังความสัมพันธ ในสมการ (5) ซึ่งคา 31 ในสมการ (5) คือคากระแส เนื่องจากฟาผาเปนผลใหเกิดไฟดับนั้น จะเกิดขึ้นในกรณี ฟาผาลงสายโดยตรงมากกวากรณีฟา ผาลงบริเวณใกลเคียง ฟาผาเฉลี่ย[1] เนื่ อ งจากฉนวนและการประสานสั ม พั น ธ ฉ นวนได รั บ (5) กันยายน - ตุลาคม 2554
51
การออกแบบให ส ามารถรองรั บ แรงดั น เกิ น เนื่ อ งจาก ฟาผาลงสายดินได ซึ่งหากฉนวนสามารถทนตอแรงดัน เกินเนื่องจากฟาผาลงสายดินไดยอมทนตอแรงดันเกิน เนื่องจากการเหนี่ยวนําได ดังนั้นการประเมินดัชนีจึงพิจารณาเพียง 2 กรณี คือ กรณีฟาผาลงสายดิน และกรณีฟาผาลงสายเฟส โดยตรง 2.1 กรณีฟาผาลงสายดิน การเกิดฟาผาลงสายดินเกิดขึ้นได 2 ลักษณะ คือ ฟาผาลงหัวเสา และฟาผาลงกลางสาย การเกิดฟาผา ลงหัวเสาจะทําใหแรงดันเกินมีคาสูงกวาฟาผาลงกลาง สาย ดังนั้นจึงพิจารณาเฉพาะกรณีฟาผาลงหัวเสาเทานั้น ซึ่งแรงดันเกินนี้จะทําใหเกิดวาบไฟยอนกลับ การคํานวณคากระแสฟาผาวิกฤตซึ่งในที่นี้ผูเขียน ขอแทนดวยสัญลักษณ IC อาจพิจารณาจากคาแรงดันวาบ ไฟตามผิววิกฤต (Critical flashover, CFO) ของลูกถวย คา IC สามารถคํานวณโดยใชโปรแกรม EMTP หรือโดย ใชทฤษฎีคลื่นจร คา IC จะนํามาคํานวณหาอัตราการเกิดวาบไฟยอน กลับ (Back Flashover Rate, BFR) ตามสมการ (6) ซึ่ง คา 0.6 ในสมการเปนการถวงนํ้าหนักอันเนื่องจากฟาผา ลงสายดินอาจมีทั้งกรณีผาลงหัวเสาและผาลงกลางสาย[4]
ตารางที่ 2 สมการความสัมพันธระหวางระยะฟาผาและ กระแสฟาผา [4], [1] ผูนําเสนอ
สมการ
Whitehead
S = 6.7I 0.8
Brown-Whitehead
S = 7.1I 0.75
IEEE Std 1410-2004
S = 10I 0.65
Wagner
S = 14.2I 0.424
การเกิดวาบไฟเมื่อฟาผาลงสายเฟสเนื่องจากมุม ปองกันลมเหลว เกิดขึ้นไดจาก 2 ปจจัย ไดแก • กระแสฟาผามีคานอยกวากระแสฟาผาที่สายดิน จะปองกันสายเฟสได (IS) และ • กระแสฟาผาลงสายเฟส ทําใหเกิดแรงดันเกินทีม่ ี คามากกวาคา CFO ของฉนวนลูกถวย (IP)
ร า ส า ้ ฟ ไฟ (6)
สายดิ น สามารถป อ งกั น สายเฟสได อ ย า งมี ประสิทธิภาพเมื่อกระแสฟาผามีคามากกวากระแสฟาผา ที่สายดินจะปองกันสายเฟสได (IS) ดังนั้นจึงตองคํานวณ คากระแสฟาผา IS ที่สายดินสามารถปองกันสายเฟสได พอดีโดยใชหลักการทรงกลมกลิง้ (Rolling sphere) ในการ คํานวณระยะฟาผาดังแสดงในรูปที่ 5 แลวนําระยะฟาทีไ่ ด นํามาคํานวณ IS จากสมการ (7) เพือ่ นําไปหาคาความนา จะเปนที่มุมปองกันลมเหลว (P(i < IS)) จากสมการ (5) (7)
2.2 กรณีฟาผาลงสายเฟสโดยตรง การเกิดฟาผาลงสายเฟสทั้ง ๆ ที่มีสายดิน แสดง เมื่อ วาสายดินไมสามารถปองกันสายเฟสได หรือทีเ่ รียกวามุม S คือ ระยะฟาผา (เมตร) ปองกันลมเหลว (Shielding Failure) ซึง่ มักเกิดขึน้ ในกรณี I คือ คายอดกระแสฟาผา (kA) ที่กระแสฟาผามีคานอย เนื่องจากระยะฟาผา (Striking A, B คือ คาคงที่ พิจารณาจากสมการในตารางที่ 2 distance) แปรผันตามขนาดกระแสฟาผาดังสมการ (7) สมการแนะนําจากงานวิจัยตาง ๆ สําหรับคํานวณระยะ ฟาผาแสดงไวในตารางที่ 2
52
(8) เมือ่ คํานวณอัตราการเกิดวาบไฟยอนกลับ (BFR) และอัตราการเกิดวาบไฟเนื่องจากมุมปองกันลมเหลว (SFFR) แลว อัตราการเกิดวาบไฟเนื่องจากฟาผารวม (Total Flashover Rate, TFR) ซึ่งมีหนวยเปน ครั้ง/100 กิโลเมตร/ป สามารถคํานวณไดจาก (9) rs รัศมีทรงกลมกลิ้ง มีคาเทากับระยะฟาผา (S) hG ความสูงสายดิน hP ความสูงสายเฟส
เพื่อความเขาใจยิ่งขึ้นในฉบับหนาจะไดประเมิน สมรรถนะระบบปองกันฟาผาของระบบจําหนายตัวอยาง เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของระบบปองกันฟาผาตอไป
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 5 การหาระยะฟาผาวิกฤตที่สายดินสามารถปองกัน สายเฟสไดพอดี [3]
นอกจากนี้ยังตองคํานวณคากระแสฟาผา IP โดย ใชโปรแกรม EMTP หรือโดยใชทฤษฎีคลื่นจร เพื่อนําไป หาคาความนาจะเปนที่กระแสฟาผาลงสายเฟสจะทําให แรงดั น เกิ น มี ค า มากกว า ค า CFO ของฉนวนลู ก ถ ว ย (P(i > IP)) จากสมการ (5) อัตราการเกิดวาบไฟเนื่องจากมุมปองกันลมเหลว (Shielding Failure Flashover Rate, SFFR) สามารถ คํานวณไดจากความสัมพันธ
เอกสารอางอิง [1] IEEE Std 1410-2004, IEEE Guide for Improving the Lightning Performance of Electric Power Overhead Distribution Lines, 2004. [2] J.A. Martinez and F. Castro-Aranda, “Lightning Flashover Rate of an Overhead Transmission Line Protected by Surge Arresters”, IEEE Power Engineering Society General Meeting, June 2007. [3] N. Klairuang, S. Somkane and A. Sokesuwan, “Lightning Performance Assessment to Improve Lightning Protection System of 115 kV Overhead Lines”, Kasetsart Journal, Vol.45, No.1, pp.165-171, Jan-Feb 2001. [4] R. Hileman, “Insulation Coordination for Power System”, Marcel Dekker Inc., New York, USA, pp. 497556, 1999.
ประวัติผูเขียน ดร.นาตยา คลายเรือง • วศ.ด. (วิศวกรรมไฟฟา) มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร • อาจารยประจํา สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟา คณะวิศวกรรมศาสตรศรีราชา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วิทยาเขตศรีราชา • อนุกรรมการมาตรฐานการปองกันฟาผา : ระบบไฟฟาและอิเล็กทรอนิกสในสิ่งปลูกสราง วสท. • อดีต อนุกรรมการ มาตรฐานการปองกันฟาผา วสท. น.ส.เทพกัญญา ขัติแสง • นักวิจัย โครงการวิจัยและพัฒนาความชํานาญดานไฟฟากําลัง ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร • อดีต อนุกรรมการ มาตรฐานการปองกันฟาผา วสท. • อนุกรรมการ มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟาสําหรับประเทศไทย วสท.
กันยายน - ตุลาคม 2554
53
Communication Engineering & Computer ไฟฟาสื่อสารและคอมพิวเตอร นนายสุ ายสุเมมธธ ออัักษษรกิ รกิตตติิ์
ในแวดวง ICT : 4
G Global Update
บทนํา ในฉบับที่แลวไดกลาวถึงมาตรฐานสากลเกี่ยวกับ 4 G ที่ได ประกาศอยางเปนทางการ เมือ่ ประมาณปลายป 2553 และความคืบหนา ในแวดวง 4 G ซึ่งผูประกอบการดานโทรคมนาคมในแตละภูมิภาค ของโลกไดพัฒนาและทําการทดสอบจนไดผลเปนที่นาพอใจ และพรอม ที่จะนํามาใหบริการในเชิงพาณิชย โดยไดยกตัวอยางการใหบริการของ ผูประกอบการในเอเชีย ยุโรป และอเมริกา ในฉบับนี้เปนการ Update date ขอมูลของผูใหบริการ 4 G ทั่วโลก รวมถึงผลการศึกษา วิเคราะห และวิจัยของบริษัทตาง ๆ ที่ไดเก็บขอมูลของผูบริโภคเกี่ยวกับ การเลือกใชโทรศัพทมอื ถือหรือสมารทโฟน ทีใ่ ชระบบปฏิบตั กิ าร ของแตละคายในปจจุบนั เชน Apple – iOS, Google Android OS และ BlackBerry (RIM – Research In Motion) OS เปนตน
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
ARCEP เริ่มเปดประมูลเพื่อใหบริการ 4 G ในฝรั่งเศส
ARCEP – Autorité de Régulation des Communication Électroniques et des Postes ผูกํากับดูแลดานโทรคมนาคมของฝรั่งเศส จะเปดการประมูล ใบอนุญาต 4 G ในวันที่ 15 กันยายน 2554 สําหรับความถี่ 2600 MHz และ ในวันที่ 15 ธันวาคม 2554 สําหรับความถี่ 800 MHz เพื่อใหผูประกอบการ ไดเปดบริการ Ultra High-speed Data Transfer สําหรับโทรศัพทเคลื่อนที่ PDA และ Tablet PC แกประชาชน โดยหวังวาจะสามารถหาเงินเขารัฐได ประมาณ 2.5 พันลานยูโร ประเทศฝรั่งเศสเปนหนึ่งของสมาชิกกลุมสหภาพ ยุโรป ที่พรอมจะนําเทคโนโลยี 4 G LTE – Long Term Evolution มาใช
บริษัท UQ Communications ของประเทศญี่ปุนไดสาธิต และทดสอบเทคโนโลยี WiMAX 2 UQ Communications Inc. ผูผลิตอุปกรณโทรคมนาคมรายใหญของ ประเทศญี่ปุน ไดประกาศวาประสบความสําเร็จในการสาธิตและทดลองใช เทคโนโลยี WiMAX 2 ในการรับขอมูล (downlink) ที่ความเร็วมากกวา 100 Mbps ซึง่ นับเปนการทดสอบ WiMAX 2 ภาคสนามเปนครัง้ แรกในโลก ทีเ่ มือง Otemachi, Chiyoda-ku กรุงโตเกียว โดยไดรับความรวมมือและสนับสนุน จากบริษัท Samsung Electronics ในการทดลองดังกลาวใชความถี่ 2.6 GHz และ bandwidth ที่ 20 MHz เทคโนโลยี WiMAX 2 สามารถรองรับ mobile broadband ได และในการเปดตัวครั้งแรกในงาน CEATEC – Combine
54
Exhibition of Advance Technology ที่ ญี่ ปุ น เมื่ อ ประมาณเดื อ นตุ ล าคม ปที่แลว พรอมไดสาธิตใชงาน HDTV streaming แบบสามมิติ และรูปภาพ ที่มีความคมชัดสูง WiMAX 2 พัฒนา มาจากมาตรฐาน IEEE 802.16 m (มาตรฐานเกี่ยวกับการสื่อสารไรสาย ความเร็ ว สู ง แบบเคลื่ อ นที่ โดยใช Internet Protocol) ซึ่ ง ได รั บ ความเห็นชอบจาก WiMAX Forum เมื่อเดือนพฤษภาคม 2554 และได นําเสนอมาตรฐานดังกลาว ตอ ITU International Telecommunication Union ใหเปนมาตรฐานสากลเชน เดียวกับเทคโนโลยี IMT - Advanced (4 G) ซึง่ คาดวาจะไดรบั ความเห็นชอบ และอนุ มั ติ ใ ห เ ป น มาตรฐานสากล ภายในปหนา UQ Communications Inc. วางแผนที่ จ ะทํ า การขยายโครงข า ย
WiMAX 2 เพื่ อ ให บ ริ ก ารในเชิ ง พาณิ ช ย ในป 2556 เป น ต น ไป พร อ มกั น นี้ UQ เป ด เผยว า ได ทํ า ข อ ตกลงร ว มกั น กั บ ผู ใ ห บ ริ ก าร WiMAX ในมาเลเซีย คือบริษัท YTL Communications เพื่ อ เสริ ม สร า ง ความรวมมือและทํางานรวมกันบน พื้ น ฐานของธุ ร กิ จ และเทคโนโลยี เพื่ อ ความแข็ ง แกร ง ของ WiMAX ecosystem ความรวมมือดังกลาว นั บ เป น การสนั บ สนุ น ให ม าเลเซี ย เพือ่ นบานของเรานําหนาประเทศไทย ไปอีกระดับหนึ่ง ในขณะที่บานเรายัง มองไมเห็น 3 G อยางเต็มรูปแบบ ซึ่ง สวนหนึ่งเพราะความไมมีเสถียรภาพ ของการเมืองในประเทศ การทะเลาะ เบาะแวงของคนในชาติ ทําใหรัฐบาล ไมมีเวลาที่จะใหความสําคัญในเรื่อง เทคโนโลยี และปญหาการลาชาของ การสรรหา กสทช. (คณะกรรมการ กิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน และกิจการโทรคมนาคมแหงชาติ)
รองรับเทคโนโลยี 4 G โดยคิดวา คําวา “4” ของ iPhone4 หมายถึงสามารถ รองรับ 4 G (แต Apple ไดออกมาชี้แจงวา iPhone4 ยังไมสามารถรองรับ เทคโนโลยี 4 G) ในขณะที่ 29% ของผูใชสมารทโฟน ที่ใชระบบปฏิบัติการ Android และ 24% ของผูใช BlackBerry ก็มีความเชื่อเชนเดียวกันวา สมารทโฟนของตนสามารถรองรับ 4 G ได ซึ่งเปนการเขาใจผิด
ร า ส า ้ ฟ ไฟ ค ว า ม สั บ ส น แ ล ะ ค ว า ม คลางแคลงสงสัยอาจจะเปน ตัวถวงที่ทําใหบริการ 4 G ลาชา
จากรายงานลาสุดของ Retrevo Gadgetology Report ซึง่ เปนเว็บไซตที่ ใหญทสี่ ดุ ทีท่ าํ การศึกษาและวิเคราะห เกี่ยวกับบุคคลในเรื่องการใชอุปกรณ อิเล็กทรอนิกส ที่ชวยใหประชาชน สามารถตัดสินใจวา จะซือ้ อะไร เมือ่ ไร และที่ไหน โดยทําการสํารวจดวยวิธี การสอบถามออนไลน แบบ exclusive เป ด เผยถึ ง ความสั บ สนของผู ใ ช สมารทโฟนกับเทคโนโลยี 4 G โดย ผลการสํารวจพบวา หนึ่งในสามหรือ ประมาณ 34% ของผูใชสมารทโฟน iPhone4 เขาใจวา iPhone4 สามารถ
ที่มา : www.retrevo.com
รูปที่ 1 จํานวนเปอรเซ็นตของผูใชสมารทโฟนที่เขาใจวาสามารถรองรับ 4 G ได
ในขณะเดี ย วกั บ Verizon ผู ใ ห บ ริ ก ารโทรคมนาคมรายใหญ ข อง สหรัฐอเมริกา ไดเปดตัวโครงขาย 4 G LTE (Long Term Evolution) ทัว่ ประเทศ และ AT&T ผูใ หบริการโทรคมนาคมในสหรัฐอเมริกาก็เรงดําเนินการ สรางโครงขาย 4 G เชนเดียวกัน ซึ่งดูเหมือนวาการสรางโครงขายดังกลาว ไดดําเนินการตามที่ไดมีความเห็นและเตรียมการไวกอน รายไปกวานั้น ผูใชบริการอาจสับสนและลังเลที่จะเปลี่ยนไปใชบริการ 4 G ในระยะเวลา อันใกลนี้ เนื่องจากผูใชบริการยังไมมีความมั่นใจในการพัฒนาเทคโนโลยี 4 G วาจะสามารถรับ-สงขอมูลไดเร็วกวา 3 G หรือแมแต 3.5 G ดังเชนบริการของ AT&T และ HSPA+ ของ T-Mobile ไดหรือไม แตในระยะยาว ผูประกอบการ มีความมั่นใจวาความเร็วของ 4 G ตองสูงกวา 3 G อยางแนนอน และ ผู ป ระกอบการก็ ต อ งปรั บ ราคาให เ หมาะสมและยุ ติ ธ รรมแก ผู ใ ช บ ริ ก าร อีกทัง้ ฝายการตลาดและประชาสัมพันธตอ งทํางานอยางหนักเพือ่ ใหผใู ชบริการ รับทราบถึงประสิทธิภาพและขอดีของ 4 G จากการศึกษาของ Retrevo Gadgetology เมือ่ ประมาณเดือนมิถนุ ายน 2554 ไดทําแบบสอบถามผูที่จะซื้อสมารทโฟน 4 G ภายในปนี้ โดยแบง กลุมตัวอยางเปน 3 กลุม (ตามรูปที่ 2) พบวา กลุมที่ 1 ประมาณ 22% มีความประสงคที่จะใช 4 G แตมีความกังวลในเรื่องของประสิทธิภาพและ คิดวาราคาคาบริการอาจจะไมคมุ คา กลุม ที่ 2 ประมาณ 30% คิดวาคาบริการ 4 G แพงมากเกินไป สวนกลุมที่ 3 ประมาณ 19% ยอมรับวายังไมเขาใจ เทคโนโลยี 3 G ดีพอ กันยายน - ตุลาคม 2554
55
ที่มา : www.retrevo.com รูปที่ 2 ความเห็นของผูที่จะซื้อสมารทโฟน 4 G ภายในปนี้
ในขณะเดียวกัน Change Wave Research บริษัทที่ทําการวิเคราะห แ ล ะ ร ว บ ร ว ม ข อ มู ล เ กี่ ย ว กั บ พฤติ ก รรมการใช จ า ยของผู บ ริ โ ภค ดานโทรคมนาคม ไดทําการสํารวจ ผู ใ ช ส มาร ท โฟนโดยเปรี ย บเที ย บ ระหว า ง ระบบปฏิ บั ติ ก าร Apple iOS และ Google Android OS เมื่อ เดือนมิถุนายนที่ผานมา โดยรวมถึง ผลกระทบจากบริ ก ารใหม ข องค า ย Apple เชน บริการ iCloud และ แนวโน ม ในผลิ ต ภั ณ ฑ ใ หม ข อง Motorola และ Research in Motion (RIM ของค า ย BlackBerry) การสํารวจครั้งนี้เจาะจงเฉพาะตลาด สมารทโฟนในภูมิภาคอเมริกาเหนือ เปนหลัก ซึ่ง 89% เปนประชากร อเมริกัน และ 11% ของตัวอยาง เป น ประชากรที่ อ ยู น อกประเทศ สหรัฐอเมริกา จากการสํารวจและ เก็ บ ข อ มู ล แนวโน ม ของผู บ ริ โ ภคที่ มี ค วามประสงค จ ะซื้ อ สมาร ท โฟน ภายใน 90 วันขางหนาวา ชอบระบบ ปฏิ บั ติ ก ารของสมาร ท โฟนแบบใด พอสรุปไดวา Apple iOS และ Google Android OS ยังคงครองตําแหนง เจาตลาดอยางตอเนื่อง โดยที่ Apple iOS เป น อั น ดั บ หนึ่ ง ที่ ผู ซื้ อ 46% ตองการ และอันดับสองเปนระบบ ปฏิบัติการ Google Android OS ประมาณ 32% ที่ผูซื้ออยากได สวน BlackBerry OS ของ RIM คงเหลือ เพียง 14% (ตามรูปที่ 3) สวนการสํารวจความพึงพอใจ ของลูกคาเกี่ยวกับระบบปฏิบัติการ ของสมารทโฟนนั้น ปรากฏวา Apple iOS ยังคงความเปนผูนํา โดย 70% มีความพึงพอใจมาก และ Android OS เปนอันดับสองที่ 50% ของลูกคา
ร า ส า ้ ฟ ไฟ ที่มา : Change Wave Research
รูปที่ 3 เปรียบเทียบระบบปฏิบัติการของสมารทโฟนที่ผูซื้ออยากได
ที่มา : Change Wave Research รูปที่ 4 ผลการสํารวจความพึงพอใจในระบบปฏิบัติการตาง ๆ ของสมารทโฟน
56
มีความพึงพอใจมาก จะเห็นวาความ พึ ง พอใจระบบปฏิ บั ติ ก ารของสอง คายใหญเปนที่ยอมรับมากกวาระบบ ปฏิบัติการ Windows OS (27%) และ BlackBerry OS (26%) ดังรูปที่ 4
ผลกระทบจากการเปด บริการ Apple iCloud เมื่อเร็ว ๆ นี้คาย Apple ได ประกาศเรื่องการใหบริการ iCloud โดย สตีฟ จอบส ประธานเจาหนาที่ บริหารของ Apple ในงานประชุม นักพัฒนาซอฟทแวรประจําป WWDC: Worldwide Deaveloper Conference โดยจอบสไดเปดตัวระบบปฏิบัติการ ใหม ทั้ ง บนเดสก ท อป และโมบาย รวมทั้ ง สมาร ท โฟน (Mac OS X และ iOS 5) รวมถึงบริการสตรีม เพลงดิจทิ ลั ทีท่ าํ งานในระบบทีเ่ รียกวา iCloud ที่เปรียบเสมือน server หรือ hard drive ขนาดใหญในกอนเมฆ มีหนาที่เก็บขอมูลตาง ๆ เชน เพลง รูปภาพ โปรแกรมประยุกต ปฏิทิน เอกสาร e-book, e-mail และ contact เปนตน ขอมูลเหลานี้จะถูก Push ไปยังอุปกรณสื่อสาร iPhone, iPad, iPod touch, Mac, PC หรือสมารทโฟน ของผู ใ ช บ ริ ก ารโดยอั ต โนมั ติ และ สามารถเขาไปดูไดทกุ เวลา โดยไมตอ ง Sync หรือจัดการใด ๆ Apple คาดวา จะใหบริการ iCloud ประมาณปลายป 2554 นี้ จากการประกาศตัวบริการ ดั ง กล า วได มี ก ารสํ า รวจผลกระทบ ดั ง กล า วที่ แ สดงให เ ห็ น ว า ผู ที่ ใ ช อุปกรณของคาย Apple ตั้งใจจะซื้อ เพราะสนใจบริการ iCloud เพิ่มขึ้น อีก 29% สวนผูที่ไมใชสาวก Apple ตั้งใจจะซื้อประมาณ 13% ดังรูปที่ 5
รูปที่ 5 แนวโนมของผูใชและจะซื้อสมารทโฟน เนื่องจาก Apple ประกาศใหบริการ iCloud
ผูใ ชบริการโครงขาย LTE จะครบ 326 ลานรายภายในป 2559
ร า ส า ้ ฟ ไฟ จากรายงานของ Maravedis หนวยงานวิจัยเกี่ยวกับอุตสาหกรรม Wireless ITC เมื่อกลางเดือนกรกฎาคม 2554 แจงวาจํานวนผูใชสมารทโฟน หรือ MID - Mobile Internet Device ที่รองรับเทคโนโลยี LTE จะมีจํานวน 326 ลานรายภายในป 2559 หรืออีก 5 ปขางหนานี้ โดยแบงเปนการใช เทคโนโลยี FDD – LTE (Frequency Division Duplexing) ซึ่งคาดวาจะเปน ที่นิยมในอนาคตประมาณ 80% ของผูใช LTE ทั่วโลก หรือประมาณ 261 ลานราย ในขณะที่ TD – LTE (Time Division) จะมีเพียง 20% หรือประมาณ 65 ลานราย เปนที่นาสังเกตวาการคาดการณดังกลาวเปนการมองโลกในแงดี ที่เกิดจากความกาวหนาในการขยายโครงขาย FDD – LTE ในชวงแรก ในทางกลับกันจะมีผูใชเทคโนโลยี TD – LTE เพิ่มขึ้นในป 2556 เนือ่ งจากการใหบริการในเชิงพาณิชยของ China Mobile (ผูใ หบริการโทรศัพท เคลื่อนที่รายใหญของประเทศจีน) รวมถึงผูใหบริการรายอื่นในเอเชีย และ มีการคาดการณวาจะมีผูใชบริการเพิ่มขึ้นอีกในประเทศแถบเอเชีย – แปซิฟก รวมถึงจีน อินเดีย ญี่ปุน เกาหลี และมาเลเซีย โดยที่ China Mobile เปน ผูประกอบการรายใหญที่พรอมจะผลักดันเทคโนโลยี TD – LTE ใหเปน เทคโนโลยีที่แพรหลายทั่วโลก อีกทั้งรัฐบาลจีนไดยืนยันที่จะสงเสริมใหใช TD – LTE โดยจะมีการกระตุนและสรางแรงจูงใจใหบริษัทตางชาติลงทุนโดย ใชเทคโนโลยีนี้ และรัฐบาลจีนไดใชชองทางเพื่อใหเงินทุนแกองคกรที่ไดรับ การสนับสนุนจากภาครัฐ เชน TD – Industrial Alliance เพือ่ พัฒนา TD – LTE ecosystem เทคโนโลยีนี้เปนที่สนใจแกผูประกอบการรายใหญอื่น ๆ ในตลาด เปนตนวา รัสเซีย ญีป่ นุ อินเดียและสหรัฐอเมริกา ซึง่ ไดกระตุน ใหผปู ระกอบการ เชน Bhati Airtel ของอินเดียที่ใหบริการโทรคมนาคมใน 17 ประเทศทั่วโลก, Reliance Industries บริษทั ยักษใหญดา นอุตสาหกรรมปโตรเคมีของอินเดียทีห่ นั มาใหบริการดานโทรคมนาคม และ Softbank Mobile ทีอ่ ยูใ นเครือของ Softbank Corp. ผูใหบริการดานโทรคมนาคมของญี่ปุน หันมาใชเทคโนโลยี TD – LTE กันยายน - ตุลาคม 2554
57
Clearwire ประกาศที่จะใช เทคโนโลยี LTE ในโครงขาย ของตนเพื่อเปนตัวเรงธุรกิจ Wholesale Clearwire Corporation ผูให บริการโทรศัพทเคลื่อนที่รายใหญใน สหรัฐอเมริกา ที่เปดใหบริการ All IP Network ได ว างแผนที่ จ ะนํ า เทคโนโลยี LTE – Advanced มาใชเพือ่ ใหบริการ 4 G การประกาศดังกลาว เกิดขึ้นหลังจากประสบผลสําเร็จ ใน การทดลองดาวน โ หลดข อ มู ล ได ที่ ความเร็วเกิน 120 Mbps ซึง่ ถือวาเปน ความเร็วทีส่ ามารถรองรับ application ไดมากมาย ดังนั้น Clearwire ได ตัง้ เปาหมายในการขยายโครงขาย LTE โดยจะเน น ในพื้ น ที่ ชุ ม ชนหนาแน น ในเมือง และเปนตลาดของลูกคาเกา ที่ใชบริการ 4 G ของ Clearwire อยูแลว ซึ่งปจจุบันมีความตองการ เพิ่มมากขึ้น ความมุงมั่นในการสราง โครงขายพื้นฐาน all – IP ที่พรอม รองรับเทคโนโลยีนี้ก็เพื่อสนองตอบ ความต อ งการของบริ ษั ท ที่ ต อ งการ ขยายฐานลู ก ค า ให ม ากขึ้ น โดย จะเป น การประหยั ด เงิ น ลงทุ น เมื่ อ เปรี ย บเที ย บกั บ การสร า งโครงข า ย ซํา้ ซอน เชน การลงทุนในโครงขาย 3 G ของผูใหบริการแตละรายในปจจุบัน Clearwire ยังไดตงั้ ขอสังเกตวา ตั้งแตเปดใหบริการ 4 G ออกสูตลาด เมื่อปลายป 2551 ปรากฏวา Data traffic ส ว นใหญ เ ป น วิ ดี โ อ ซึ่ ง มี ปริมาณเพิ่มขึ้นถึง 10 เทา และบริษัท ยังเชื่อวาโทรศัพทเคลื่อนที่ Tablet หรือสมารทโฟน ในปจจุบันสามารถ รองรับ Video streaming ได และจะ เปนตัวเรงใหตองจัดเตรียมโครงขาย ที่ มี ป ระสิ ท ธิ ภ าพ สามารถรองรั บ
บริการ และ application ตาง ๆ บนอุปกรณดงั กลาวดวย และบริษทั พรอมทีจ่ ะ ขยายและปรับปรุงประสิทธิภาพโครงขายใหลกู คา Wholesale (MVNO’s) ของ บริษทั ไปพรอม ๆ กัน นอกจากนี้ Clearwire ยังใหคาํ มัน่ และยืนยันการใหบริการ ลูกคา 4 G WiMAX เดิม ที่มีพื้นที่ใหบริการในพื้นที่ครอบคลุมประมาณ 132 ลานคน แตมีผูใชบริการประมาณ 7.65 ลานคน ที่ใชบริการโดยตรงและ ผาน MVNO’s และสามารถรองรับอุปกรณ WiMAX ไดประมาณ 110 ชนิด รวมถึงสมารทโฟน 4 G ที่ Sprint เปนผูใหบริการ อยางไรก็ตามคาดวาสิ้นป 2554 จะมีผูใชบริการ 4 G ประมาณ 10 ลานราย บริษัทใหบริการ 4 G โดย ใชชื่อ “CLEAR®” และใหบริการแบบ MVNO ผานทางพันธมิตร เชน Sprint, Comcast, Time Warner Cable, Cbeyond, Mitel Locus Telecommunications และ Best Buy เปนตน
หนวยงานกํากับดูแลของอินเดียกําลังเรงรัดเปดประมูล 4 G
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
58
TRAI - the Telecom Regulatory Authority of India หนวยงานกํากับ ดูแลกิจการโทรคมนาคมของประเทศอินเดีย ไดกาํ หนดยานความถี่ 700 MHz และ 2.5-2.6 GHz ทีม่ แี ถบกวาง 20 MHz จํานวน 6 blocks เพือ่ ใหผปู ระกอบการ ประมูลและนําไปใชในการใหบริการ 4 G กระบวนการดังกลาวเปนสวนหนึ่ง ของแผนงานที่ TRAI ตองการใหมีการประมูลกอนตุลาคม 2554 ทั้งนี้ ไดกาํ หนดทีจ่ ะจัดทําหลักเกณฑและขัน้ ตอนตาง ๆ ใหเสร็จสิน้ ภายในสิงหาคมนี้ สําหรับประเทศไทยหากการสรรหากรรมการ กสทช. ตองลาชาออก ไปอีก ทําใหเกิดสุญญากาศในเรื่องของการกําหนดนโยบาย แผนแมบท Road map และยุทธศาสตรดานโทรคมนาคมและ ICT ซึ่งควรกําหนดใหชัดเจนวา จะใชเทคโนโลยีใดรองรับดานการสือ่ สารโทรคมนาคม และมีทศิ ทางในการลงทุน ดานนี้อยางไร มิเชนนั้นอาจทําใหผูประกอบการลงทุนในเทคโนโลยีที่ลาสมัย และไมคุมคา เอกสารอางอิง [1] www.retrevo.com [2] www.changewave.com [3] www.zdnetasia.com [4] www.maravedis.com [5] The Wireless Communications Association International website
ประวัติผูเขียน นายสุเมธ อักษรกิตติ์ • อนุกรรมการรางแผนแมบทกิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน กสทช. • อนุกรรมการสาขาวิศวกรรมคอมพิวเตอร วิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ
Communication Engineering & Computer ไฟฟาสื่อสารและคอมพิวเตอร ผศ.ดร.สมหญิง ไทยนิมิต
ไบโอเมตริกซ (Biometrics) ปจจุบันผูอานจะไดยินถึงการนําระบบไบโอเมตริกซมาใชในระบบ รักษาความปลอดภัย การตรวจพิสูจนยืนยันหรือบงชี้ตัวบุคคล (Person authentication) กันอยูบอย ๆ บัตรประจําตัวประชาชนของคนไทยรุนใหม ไดเปลีย่ นมาใชเปนแบบบัตรสมารทการด ทีบ่ รรจุลายนิว้ มือของเจาของบัตรไว สําหรับยืนยันอัตลักษณของเจาของบัตร นอกจากนัน้ ยังมีการนําเอาเทคโนโลยี ไบโอเมตริกซ เชน ใชโครงสรางมือและลายนิ้วมือ มาใชบันทึกการเขาออก อาคาร หรือขอเขาขอมูลในเครือ่ งคอมพิวเตอร หรืออุปกรณมอื ถือตาง ๆ มากขึน้ เรื่อย ๆ จึงควรทําความเขาใจถึงระบบไบโอเมตริกซในเบื้องตน ระบบไบโอเมตริ ก ซ เ ป น เทคโนโลยี ใ หม ที่ ใ ช ลั ก ษณะทางกายภาพ (Physical characteristics) หรือ พฤติกรรม (Behavioral characteristics) ที่เปนเอกลักษณเฉพาะของสิ่งมีชีวิตมาวัดและประมวลผลทางคณิตศาสตร และวิทยาศาสตร เพื่อใชในการบงชี้หรือยืนยันตัวตนของสิ่งมีชีวิตนั้น คําวา ไบโอเมตริกซ มีรากศัพทมาจากภาษากรีกสองคํา คือ คําวา bio กับ metric คําวา bio หมายถึง ชีวิต สวน metric หมายถึง การวัด การใชศัพท ไบโอเมตริกซนั้นโดยทั่วไปจะใชอางอิงถึงทั้งคุณสมบัติประจําตัวของสิ่งมีชีวิต นั้น หรือใชอางอิงระบบที่นําคุณสมบัติดังกลาวมาวัดและใชในการตรวจสอบ ยืนยันตัวตนของสิ่งมีชีวิตนั้น ลักษณะทางกายภาพหลัก ๆ ของมนุษยที่นิยมใชในการตรวจพิสูจน บุคคล ไดแก ลายนิ้วมือ (Fingerprints) ลายมานตา (Iris patterns) ใบหนา (Face) โครงสรางมือ (Hand geometry) เสนเลือดบนนิ้วหรือฝามือ เปนตน ลักษณะเหลานีเ้ ปนลักษณะของรางกายมนุษย และจะถูกวัดคาเชิงวิทยาศาสตร โดยตรง เชน วัดหาความกวางและระยะขอของมือ หรือวัดตําแหนงของ จุดสําคัญบนใบหนา คาทีว่ ดั ไดจะถูกใชเปนคาประจําตัวบุคคลนัน้ ๆ การพิสจู น ตัวตนทําโดยนําคาที่วัดไดเหลานี้มาเปรียบเทียบหาความเหมือน ในกรณีที่ การวัดลักษณะของรางกายผนวกรวมกับการกระทํา มีระยะเวลาเขามาเกีย่ วของ เชน การวัดจังหวะและทาเดิน ลักษณะเหลานั้นจะจัดอยูในกลุมของลักษณะ ทางพฤติกรรม ไบโอเมตริกซในกลุมนี้ ไดแก ทาเดิน (Gait) การพิมพ คียบอรด (Keystorke) เสียง (Voice) ลายเซ็น (Signature) โดยเสียงและ ลายเซ็นสามารถจัดอยูในลักษณะทั้งสองกลุมได แตโดยทั่วไปจะจัดใหอยูใน
กลุม ลักษณะทางพฤติกรรม เนือ่ งจาก การยืนยันบุคคลใด ๆ ดวยเสียงหรือ ลายเซ็นจะอาศัยจังหวะและนํ้าหนัก การพูดและเซ็นชื่อ จากการที่ระบบไบโอเมตริกซ นํ า ลั ก ษณะที่ เ ป น เอกลั ก ษณ ข อง มนุษยมาใชในการพิสูจนบุคคล จึงมี ขอไดเปรียบหลายประการเมื่อเทียบ กั บ ระบบการพิ สู จ น บุ ค คลแบบเดิ ม ที่ใชกันอยู ซึ่งไดแก การใชวัตถุ เชน กุญแจ บัตรประจําตัว หรือการพิสูจน ยืนยันโดยใชความรูความจําของคน เชน ใชรหัสผาน เปนตน การพิสูจน บุคคลแบบเดิมนีผ้ ใู ชงานจะตองพกพา วั ต ถุ ห รื อ จดจํ า รหั ส ผ า น ในขณะที่ ไบโอเมตริ ก ซ เ ป น ลั ก ษณะที่ ติ ด ตั ว มากับมนุษย ระบบไบโอเมตริกซจึง ชวยเพิ่มความสะดวกใหกับผูใชงาน ระบบ นอกจากนัน้ ระบบไบโอเมตริกซ ยังชวยเพิ่มระดับความปลอดภัยให กับระบบอีกดวย เนื่องจากการขโมย ปลอมแปลง หรือสงผานไบโอเมตริกซ ทําไดยากกวาการปลอมแปลงกุญแจ หรื อ ส ง ผ า นรหั ส อยู ม าก และข อ ดี ขอสําคัญทีร่ ะบบไบโอเมตริกซมเี หนือ ระบบพิสูจนบุคคลแบบเกาคือ ระบบ ไบโอเมตริกซสามารถปองกันกรณีที่ ผูใชงานปฏิเสธการเขาใชงานระบบ (Negative identification) ได ในขณะที่
ร า ส า ้ ฟ ไฟ กันยายน - ตุลาคม 2554
59
ระบบเกาทําไมได เชน ในการขอเบิก จายเงินคาเรียนฟรีหรือเบิกคารักษา พยาบาลจากรัฐบาล บอยครั้งที่ผูมี สิ ท ธิ เ บิ ก จ า ยขอใช สิ ท ธิ ซํ้ า ในระบบ แบบเกา โดยอางวาบัตรประจําตัว หรือรหัสผานไดถูกผูอื่นลักลอบนําไป ใชงาน แตการปฏิเสธวาเคยเบิกจาย เงิ น สนั บ สนุ น ตามสิ ท ธิ ไ ปก อ นหน า แล ว ไม ส ามารถทํ า ได ใ นระบบ ไบโอเมตริกซ จากข อ ดี ที่ ไ ด ก ล า วไปแล ว บวกกั บ ความนิ ย มในการใช ง าน อิ น เทอร เ น็ ต ซึ่ ง เป น สาเหตุ สํ า คั ญ ที่ ทําใหความตองการระดับการรักษา ความปลอดภัยของขอมูลเพิ่มขึ้นเปน จํานวนมาก ทําใหมีการวิจัย พัฒนา และนําเอาไบโอเมตริกซมาประยุกต ใชในการตรวจพิสูจนบุคคลกันอยาง แพร ห ลาย โดยประยุ ก ต ใ ช ใ นงาน รักษาความปลอดภัยทั้งในระดับชาติ นานาชาติ และระดับสวนตัว เชน การใช ลายมานตาสําหรับการผานเขาออก ระหวางประเทศยุโรป การกําหนดให ใบหนาและลายมานตาหรือลายนิว้ มือ เปนมาตรฐานใหมในพาสปอรตแบบ อิเ ล็ ก ทรอนิ ก ส สํา หรับ ผานเข าออก ประเทศสมาชิ ก ขององค ก รการบิ น พลเรือนระหวางประเทศหรือที่เรียก สั้น ๆ วา ICAO ซึ่งมีอยูมากถึง 189 ประเทศ การใช ล ายนิ้ ว มื อ พิ สู จ น บุคคลในสนามบินทั่วสหรัฐอเมริกา การตรวจสอบลายนิว้ มือผูต อ งหาดวย ระบบ AFIS (Automatic Fingerprints Identification System) ซึง่ เปนระบบ ตรวจสอบลายนิ้วมือแบบอัตโนมัติที่ ตํารวจสหรัฐอเมริกาและหนวยงาน ดานความปลอดภัยและความมั่นคง ของสหรั ฐ อเมริ ก า ได แ ก หน ว ย ขาวกรองซีไอเอ สํานักงานสืบสวน สอบสวนคดีพิเศษสหรัฐ (FBI) ไดมี
การใชงานกันมายาวนานกวา 25 ป และตรวจพิสูจนอัตลักษณผูเสียชีวิตและ สูญหายทีเ่ กิดจากภัยธรรมชาติตา ง ๆ เปนตน นอกจากนัน้ ความนิยมเพิม่ มากขึน้ ในการใชไบโอเมตริกซสําหรับรักษาความปลอดภัยของขอมูลในคอมพิวเตอร เครือขายคอมพิวเตอร อุปกรณพกพา และการทําธุรกรรมทางการเงิน
การใชงานระบบไบโอเมตริกซ การใชงานระบบไบโอเมตริกซแบงออกไดเปนสองขั้นตอน คือ ขั้นตอน การลงทะเบียน (Enrollment) และ ขั้นตอนการตรวจพิสูจนบุคคลซึ่งอาจเปน การยืนยันหรือการบงชี้บุคคลก็ได
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
60
รูปที่ 1 ขั้นตอนการลงทะเบียนและการยืนยันตัวบุคคล
เมื่ อ เริ่ ม ต น ใช ง านระบบไบโอเมตริ ก ซ ผู ใ ช ง านทุ ก คนจะต อ งทํ า การลงทะเบียนเพื่อใหตัวอยางไบโอเมตริกซกับระบบกอนจึงจะสามารถเขาใช งานระบบได ขั้นตอนประกอบไปดวยขั้นตอนยอย ๆ ดังแสดงในรูปที่ 1 ซึ่ง เริม่ ตนดวยการเก็บตัวอยางไบโอเมตริกซดว ยเซนเซอรหรืออุปกรณทเี่ หมาะสม เชน ใชกลองถายรูปเก็บภาพใบหนาหรือภาพมานตา หรือใชเครื่องสแกน ลายนิ้วมือเก็บตัวภาพลายนิ้วมือของพนักงานในบริษัท เปนตน ตัวอยาง ไบโอเมตริกซทเี่ ก็บไดจะถูกสงผานไปยังขัน้ ตอนการตรวจสอบคุณภาพตัวอยาง เพื่อตรวจสอบและเลือกเก็บตัวอยางไบโอเมตริกซที่มีคุณภาพดีพอสําหรับ ใชตรวจพิสูจนบุคคล ภาพที่ผานการตรวจสอบคุณภาพแลวจะถูกประมวลผล ดวยขั้นตอนการดึงลักษณะเฉพาะ (Feature extraction) เพื่อวัดหาคาทาง วิทยาศาสตรที่เปนลักษณะเดนเฉพาะประจําตัวผูลงทะเบียน คาที่วัดไดจะถูก จัดเก็บเปนแมแบบ (Template) ลงในฐานขอมูลของระบบ โดยทัว่ ไประบบทีด่ ี จะเก็บตัวอยางไบโอเมตริกซของผูล งทะเบียนแตละคนไวมากกวาหนึง่ ตัวอยาง เชน เก็บตัวอยางลายนิว้ มือนิว้ ชีข้ วา 3 ครัง้ และโดยทัว่ ไปตัวอยางไบโอเมตริกซ ที่เก็บในขั้นตอนนี้จะมีคุณภาพสูง ถาเปนภาพลายนิ้วมือจะตองเปนภาพที่มี เสนลายนิว้ มือชัดเจน มีขนาดพืน้ ทีล่ ายนิว้ มือทีใ่ หญพอและมีความบิดเบีย้ วนอย ทั้งนี้เพื่อใหแมแบบที่ไดจากภาพเปนแมแบบที่มีความถูกตองและนาเชื่อถือสูง หลังการลงทะเบียนไบโอเมตริกซแลว ผูใชงานสามารถใชงานระบบได โดยการใหตัวอยางไบโอเมตริกซกับระบบอีกครั้งหนึ่ง ระบบจะทําการประมวล
ผลหาแมแบบจากตัวอยางไบโอเมตริกซที่ใหโดยมีขั้นตอนการสรางแมแบบ เหมือนกับขั้นตอนที่ใชในตอนลงทะเบียนดังแสดงในรูปที่ 1 แตตางกันที่แม แบบทีไ่ ดในขัน้ ตอนทีส่ องนีจ้ ะถูกนําไปเปรียบเทียบกับแมแบบในฐานขอมูลดวย กระบวนการจับคู (Matching) กระบวนการนีท้ าํ หนาทีค่ าํ นวณหาคาความเหมือน (Matching score) ระหวางแมแบบที่สรางขึ้นใหมกับแมแบบที่เก็บไวในฐาน ขอมูล แลวทําการตัดสินพิสจู นอตั ลักษณของบุคคลตามคาคะแนนทีค่ าํ นวณได การตรวจสอบพิสูจนบุคคลดวยระบบไบโอเมตริกซแบงออกไดเปน สองหมวด คือ หมวดยืนยันตัวบุคคล (Verification) และหมวดบงชี้ตัวบุคคล (Identification) ระบบทัง้ สองตางกันทีอ่ นิ พุตและเอาทพตุ ของระบบ ในหมวด ยืนยันตัวบุคคลผูใ ชงานจะตองใหรหัสประจําตัวหรือบัตรสมารทการดกับระบบ กอนเพื่อบอกระบบวาเปนใคร แลวจึงใหตัวอยางไบโอเมตริกซกับระบบ ระบบ จะทําการสรางแมแบบจากไบโอเมตริกซทใี่ หแลวนําไปเปรียบเทียบกับแมแบบ ที่มีรหัสตรงกันในฐานขอมูล เชน เมื่อนาย ก. ใสรหัสพรอมลงลายนิ้วมือ เพือ่ ขอผานเขาอาคาร ระบบจะทําการเปรียบเทียบแมแบบทีส่ รางขึน้ กับแมแบบ ของนาย ก. สามแมแบบที่สรางไวตอนลงทะเบียน ถาผลการเปรียบเทียบให คาคะแนนความเหมือนสูงคาที่ระบบกําหนดไว (คาขีดแบง) ระบบก็จะยืนยัน และอนุญาตใหนาย ก. เขาอาคารได ไมเชนนั้นระบบก็จะปฏิเสธไมใหนาย ก. เขาอาคาร โดยระบุวาลายนิ้วมือที่ใหไมใชลายนิ้วมือของนาย ก. ตามที่ กลาวอางไว การเปรียบเทียบแมแบบในหมวดนี้จึงเปนการเปรียบเทียบแบบ 1:1 คือเปรียบเทียบของนาย ก. กับ นาย ก. ดวยกันเองเทานั้น และคําตอบ ของระบบจะมีสองคําตอบคือ ใชหรือไมใช อนุญาตหรือไมอนุญาต ซึง่ แตกตาง จากการใชงานในหมวดบงชี้บุคคลที่ผูใชงานใหแตตัวอยางไบโอเมตริกซกับ ระบบเพียงอยางเดียว ไมตองใหรหัสหรือบัตรใด ๆ ระบบจะสรางแมแบบ จากไบโอเมตริกซที่ใหดวยขั้นตอนยอยเดียวกันกับขั้นตอนที่ใชในระหวาง การลงทะเบียน เชนเดียวกับการทํางานในหมวดยืนยันบุคคล แตในหมวดนี้ ระบบจะเปรียบเทียบแมแบบทีส่ รางใหมกบั แมแบบทุกแมแบบทีอ่ ยูใ นฐานขอมูล เพื่อหาคาคะแนนความเหมือนที่คํานวณไดทุกการเปรียบเทียบตํ่ากวาคาที่ กําหนดไว ระบบจะแสดงผลลัพธวา ผูใ ชงานไมใชบคุ คลในฐานขอมูล ไมเชนนัน้ ระบบจะใหรายชื่อบุคคลที่มีคะแนนความเหมือนสูงสุด L ระดับ ในกรณีที่ L เทากับหนึ่ง ระบบจะระบุวาไบโอเมตริกซที่ใหเปนของบุคคลที่แมแบบใหคา ความเหมือนสูงสุด การเปรียบเทียบในหมวดนี้จัดวาเปนการเปรียบเทียบแบบ 1:N เนื่องจากระบบเปรียบเทียบแมแบบของคนหนึ่งคนกับแมแบบของทุกคน (ในที่นี้คือ N คน) ในฐานขอมูล
คําตอบที่ไดจากระบบนั้นเมื่อ พิ จ ารณาถึ ง ความถู ก ต อ งในการ อนุ ญ าตหรื อ ไม อ นุ ญ าตให ผู ใ ช ง าน เขาระบบแลว จะแบงออกไดเปนสีก่ รณี ดังตอไปนี้ 1. Correct Accept ระบบ อนุญาตใหผูมีสิทธิ์เขาใชงานระบบได อยางถูกตอง 2. Correct Reject ระบบ ปฏิเสธไมอนุญาตใหผูไมมีสิทธิ์เขา ใชงานระบบไดอยางถูกตอง 3. False Accept ระบบอนุญาต ใหผูที่ไมมีสิทธิ์เขาใชงานระบบได 4. False Reject ระบบไม อนุญาตใหผทู มี่ สี ทิ ธิเ์ ขาใชงานระบบได ความผิ ด พลาดที่ เ กิ ด ในกรณี ที่ 3 และ 4 นั้น เมื่อนับจํานวนคน ที่ ผิ ด พลาดแล ว นํ า มาคํ า นวณเป น เปอรเซ็นตจะเรียกวา อัตราการอนุญาต หรือยอมรับผิดพลาด (False Accept Rate - FAR) และอัตราการปฏิเสธ ผิดพลาด (False Reject Rate - FRR) ตามลําดับ สมการที่ใชในการคํานวณ คือสมการตอไปนี้
ร า ส า ้ ฟ ไฟ ตารางที่ 1 แสดงกรณีที่เปนไปไดทั้งหมดของเหตุการณที่เกิดขึ้น หลังจากระบบใหผลลัพธการตรวจสอบบุคคล สิทธิพึงมี ผลการตรวจสอบ อยูในฐานขอมูล (อนุญาต) ไมอยูในฐานขอมูล (ไมอนุญาต)
มีชื่ออยู ในฐานขอมูล (มีสิทธิ์) Correct Accept False Reject
ไมมีชื่ออยู ในฐานขอมูล (ไมมีสิทธิ์) False Accept Correct Reject
จํานวนผูไมมีสิทธิ์ที่ไดรับ FAR = อนุญาตใหเขาใชระบบ จํานวนผูไมมีสิทธิ์เขาใช ระบบทั้งหมด
จํานวนผูมีสิทธิ์ที่ไมไดรับ FRR = อนุญาตใหเขาใชระบบ จํานวนผูมีสิทธิ์เขาใช ระบบทั้งหมด
ในเอกสารวิชาการนั้นบางครั้ง จะเรียกเปนคา FAR วา คา False Match Rate - FMR และเรียกวา FRR วา False Non Match Rate กันยา ยายน ายน - ตุลาคม 25544
61
FMR คาทัง้ สองเปนคาสําคัญในการวัด ประสิทธิภาพของระบบ ในการวั ด ประสิ ท ธิ ภ าพของ ระบบไบโอเมตริ ก ซ โ ดยทั่ ว ไปจะ ทําการหาคะแนนความเหมือนที่ได จากการเปรียบเทียบคนสองกลุม คือ กลุมผูเจาของสิทธิ (Genuine) และ กลุมผูบุกรุก (Imposter) กลุมแรก จะเปนคาคะแนนความเหมือนที่ได จากการเปรียบเทียบระหวางแมแบบ ของคนคนเดี ย วกั น ตั ว อย า งเช น ถากําหนดใหฐานขอมูลประกอบดวย แมแบบลายมานตาของคนทั้งหมด N คน โดยสมมติให N = 5 และสมมติ ให แ ต ล ะคนมี แ ม แ บบ 4 แม แ บบ เก็บไวในฐานขอมูล คาคะแนนทีไ่ ดจะ เปนการเปรียบเทียบแมแบบที่ 1 ของ คนที่ m กับแมแบบที่ 2 ถึง 4 ของ คนที่ m โดย m = 2 ถึง 5 และเปรียบ แมแบบที่ 2 ของคนที่ m กับแมแบบ ที่ 3 และ 4 และจะทําการเปรียบ เทียบระหวางแมแบบของคนเดียวกัน จนครบ จากนั้นทําการนับความถี่ที่ เกิดขึน้ ของแตละคะแนนความเหมือน แลวนํามาพล็อตกราฟ โดยใหแกน x เปนคะแนนความเหมือน และแกน y เปนความถี่ของคะแนนความเหมือน นั้น ๆ จะไดกราฟเสนสีนํ้าเงิน ตาม ตัวอยางในรูปที่ 2 กราฟที่เห็นนี้เปน กราฟในทางอุดมคติ ซึ่งคาคะแนน ความเหมือนระหวางแมแบบของคน คนเดียวกันจะมีคา สูงเสมอ แตในทาง ปฏิบตั ิ กราฟทีไ่ ดจะแตกตางจากกราฟ นีเ้ ล็กนอย เนือ่ งจากไบโอเมตริกซเปน ลั ก ษณะของมนุ ษ ย มี ค วามยื ด หยุ น เปลี่ยนแปลงไดในระดับหนึ่ง ทําให บอยครั้งแมแบบของคนเดียวกันมีคา ความเหมือนตํา่ เชน เมือ่ เปรียบเทียบ แมแบบของใบหนาดานตรงกับดาน ขาง เอียง 15 องศา เปนตน โดยทัว่ ไป
คาความถี่ ณ บริเวณคาคะแนนความเหมือนสูงสุดจะตํ่ากวาคาในทางอุดมคติ รูปกราฟที่ไดจะมีลักษณะเหมือนรูประฆังแทน หลังจากไดลักษณะการกระจายตัว ของคาความเหมือนของคนคนเดียวกันแลว ก็จะทําใหลักษณะเดียวกันเพื่อ หากราฟการกระจายตัวของคาความเหมือนของคนละคน ในการทดลองครัง้ นี้ คาคะแนนความเหมือนหาจากการเปรียบเทียบแมแบบของคนที่ i กับแมแบบ ของคนที่ j โดยคา j = 1,…, N แต j≠i ในทางอุดมคติคาคะแนนความเหมือน ระหวางแมแบบของคนละคนจะมีคาตํ่าเสมอ กราฟอุดมคติที่ไดแสดงไดดวย เสนกราฟสีแดงในรูปที่ 2
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
62
รูปที่ 2 กราฟความสัมพันธระหวางคะแนนความเหมือนกับความถี่ ที่เกิดของคะแนนความเหมือน
การพิสูจนบุคคลทําโดยกําหนดคาขีดแบงขึ้นมา ระบบจะอนุญาตให ผูใชงานระบบที่มีคาคะแนนสูงกวาคาขีดแบงที่กําหนดเขาใชงานระบบได เมื่อพิจารณากราฟในรูปที่ 2 จะสังเกตเห็นวาในแตละกลุมจะมีผูไดคะแนนสูง และตํา่ กวาเสนขีดแบงเสมอ โดยพืน้ ทีใ่ ตกราฟสีแดงหลังเสนขีดแบงจะแสดงถึง อัตราการยอมรับผิดพลาด เนือ่ งจากผูบ กุ รุกกลุม นีม้ คี ะแนนความเหมือนสูงกวา คาขีดแบงจึงไดรบั อนุญาตใหเขาใชงานระบบได สวนพืน้ ทีใ่ ตกราฟสีนาํ้ เงินกอน เสนขีดแบงแสดงถึงอัตราการปฏิเสธผิดพลาด เนือ่ งจากเปนบริเวณทีค่ า คะแนน ความเหมือนของแมแบบของคนคนเดียวกันมีคาคะแนนตํ่ากวาคาขีดแบง จึงถูกระบบปฏิเสธการเขาใชงานระบบ ดังนัน้ ในระบบไบโอเมตริกซใด ๆ อัตรา ความผิดพลาดทัง้ สองคาของระบบจะขึน้ อยูก บั การเลือกคาขีดแบงใหกบั ระบบ โดยการเลื่อนคาขีดแบงแตละครั้งจะทําใหอัตราการยอมรับผิดพลาดเพิ่มขึ้น และลดอัตราการปฏิเสธผิดพลาดลง หรือในทางกลับกัน จะไมมีการเลื่อนคา ขีดแบงใดที่ทําใหคาความผิดพลาดทั้งสองลดลงพรอมกัน การเลือกคาขีดแบงเมือ่ นําระบบไบโอเมตริกซไปใชงานจะขึน้ อยูก บั งาน แตละประเภท การเลือกคาขีดแบงทีท่ าํ ใหระบบมีอตั ราการปฏิเสธผิดพลาดสูง จะทําใหระบบปฏิเสธผูมีสิทธิใชงานระบบบอย ซึ่งอาจกอใหเกิดความรําคาญ กับผูใชงานได แตถาเลือกคาขีดแบงใหระบบมีอัตราการยอมรับผิดพลาดสูง จะทําใหระบบอนุญาตผูไมมีสิทธิใหเขาใชงานระบบไดเปนจํานวนมาก ทําให ระบบขาดความปลอดภัย โดยทัว่ ไประบบรักษาความปลอดภัยอาคารและขอมูล
จะกําหนดคาขีดแบงที่ทําใหระบบมีอัตราการยอมรับผิดพลาดที่ตํ่า เนื่องจาก การอนุญาตใหผูไมมีสิทธิเขาถึงทรัพยสินและอาคารไดสงผลเสียหายใหกับ ระบบมากกวา ระบบไบโอเมตริกซทมี่ ขี ายตามทองตลาดโดยทัว่ ไปจะกําหนดคา FAR ไวตาํ่ ประมาณ 0.0001 แตคา FAR นีจ้ ะสูงขึน้ มากในระบบไบโอเมตริกซ ที่ใชในงานนิติวิทยาศาสตร เพื่อพิสูจนอัตลักษณผูเสียชีวิต หรือเด็กหาย หรือใชสําหรับการตรวจหาคนหลบหนีหรือกระทําความผิดตามกฎหมาย ทั้งนี้ เพื่อปองกันการตกหลนรายชื่อบุคคลที่อยูในขายสงสัย ซึ่งทั่วไปจะมีเจาหนาที่ ที่เกี่ยวของมาตรวจสอบเพิ่มเติมในภายหลัง ตัววัดประสิทธิภาพของระบบไบโอเมตริกซอีกตัวหนึ่ง คือ จุดที่อัตรา ความผิดพลาด FAR และ FRR ตัดกัน คือมีคาเทากัน และเรียกจุดนี้วา อัตรา ความผิดพลาดที่เทากัน (Equal Error Rate – EER) ระบบไบโอเมตริกซ ที่ดีควรมีคาอัตราความผิดพลาดเทากันที่ตํ่า กราฟวัดประสิทธิภาพของระบบ ที่นิยมใชกันอีกกราฟหนึ่งคือ กราฟแสดงความสัมพันธระหวางคา FAR และ คา FRR ทีเ่ รียกวา กราฟลักษณะเฉพาะของการปฏิบตั กิ ารทีส่ มั พันธกนั (Relative Operating Characteric: ROC) ดังแสดงตัวอยางกราฟในรูปที่ 3 ในทางอุดมคติ จุด EER ของกราฟควรเขาใกลจุด (0,0) ของกราฟ คือมีคา FAR = FRR = 0
ลายนิ้ ว มื อ ได ง า ย ไบโอเมตริ ก ซ แตละตัวจะมีขอไดเปรียบเสียเปรียบ ที่ แ ต ก ต า ง กั น ก า ร เ ลื อ ก ช นิ ด ไบโอเมตริกซที่นําไปใชงานโดยทั่วไป จะคํานึงถึงปจจัยหลัก 7 ปจจัย ดังนี้ 1. ความเปนสากล (Universal) บุ ค ค ล ใ น ร ะ บ บ ทุ ก ค น จ ะ ต อ ง มี ไบโอเมตริกซนนั้ อยู เชน ไมควรใชเสียง กับกลุม ทีม่ คี นเปนใบอยูใ นกลุม เปนตน นอกจากนั้ น หั ว ข อ นี้ ยั ง รวมไปถึ ง คุ ณ ภาพของไบโอเมตริ ก ซ ที่ ค น ในระบบมีดวย เชน ไมควรเลือกใช ลายนิว้ มือกับพนักงานทําความสะอาด ซึง่ ลายนิว้ มือมักถูกนํา้ ยาทําความสะอาด กัดกรอน เปนตน 2. ความเป น ลั ก ษณะเฉพาะ (Uniqueueness) นั้นคือควรเลือกใช ไบโอเมตริกซทมี่ คี วามเปนเอกลักษณะ มากพอที่ จ ะแยกแยะบุ ค คลในฐาน ขอมูลได ไบโอเมตริกซแตละตัวจะมี ความเปนลักษณะเฉพาะทีแ่ ตกตางกัน เ ช น ล า ย ม า น ต า ห รื อ D N A มีความเปนลักษณะเฉพาะสูง โอกาสที่ คนสองคนจะมีลายมานตาเหมือนกัน มีอยูนอยเมื่อเทียบกับใบหนา เสียง หรือทาเดิน เปนตน 3. ค ว า ม ท น ท า น ถ า ว ร (Permanence) โดยธรรมชาติ ไ บ โ อ เ ม ต ริ ก ซ แ ต ล ะ ตั ว จ ะ มี การเปลี่ ย นแปลง ไม ค งที่ โดย ไบโอเมตริ ก ซ แ ต ล ะตั ว มี ร ะดั บ การเปลี่ ย นแปลงที่ แ ตกต า งกั น ดั ง แสดงรายละเอี ย ดในตารางที่ 2 ลายนิ้วมือ กลิ่น หู ดีเอ็นเอ จะมี การเปลี่ยนแปลงเนื่องจากเวลานอย หรือไมมีเลย แตความชื้น มือที่แหง และเปยกจะใหลายนิว้ มือทีแ่ ตกตางกัน ใบหนาคนแตละวัยจะแตกตาง เสียงที่ เปลี่ยนตามอารมณผูพูด ในกรณีที่ เลื อ กใช ไ บโอเมตริ ก ซ ที่ ไ ม ท นทาน
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 3 กราฟลักษณะเฉพาะของการปฏิบัติการที่สัมพันธกัน (ROC กราฟ)
ตั ว วั ด ประสิ ท ธิ ภ าพที่ ก ล า วมาทั้ ง หมดเป น ตั ว วั ด ประสิ ท ธิ ภ าพด า น ความถูกตองของระบบไบโอเมตริกซ เมื่อจะนําระบบไบโอเมตริกซไปติดตั้ง เพือ่ ใชงานจริงยังตองคํานึงถึง ราคา ความยากงายในการติดตัง้ ระบบ และตัววัด ประสิทธิภาพตัวอืน่ ๆ ประกอบดวย เชน อัตราความผิดพลาดในการเก็บตัวอยาง ไบโอเมตริกซ ที่เปนคาบงชี้ถึงความสําเร็จในการเก็บตัวอยางไบโอเมตริกซ ระบบที่ดีควรมีคาอัตราความผิดพลาดในการเก็บตัวอยางไบโอเมตริกซที่ตํ่า ที่แสดงวาระบบเก็บตัวอยางไบโอเมตริกซของผูใชงานไดงายและดี ผูใชงาน ไมจําเปนตองใหตัวอยางหลายครั้งกวาจะใชงานระบบได ปจจัยสําคัญอีกปจจัยหนึ่งในการติดตั้งระบบไบโอเมตริกซคือ ชนิดของ ไบโอเมตริกซที่จะเลือกใช เชน การใชระบบตรวจสอบบุคคลดวยลายมานตา กับพนักงานที่ทํางานในเหมืองถานหินยอมเปนตัวเลือกที่ดีกวาการใชลายนิ้ว มือ เนือ่ งจากพนักงานมักมือเปอ น มีผลทําใหเกิดขอผิดพลาดในการตรวจสอบ
กันยายน - ตุลาคม 2554
63
ตารางที่ 2 คุณสมบัติหลักของไบโอเมตริกซหลักที่นิยมนํามาใชงาน ไบโอเมตริกซ ใบหนา ลายนิ้วมือ ลายมานตา ความเปนสากล สูง ปานกลาง สูง ความเปนลักษณะเฉพาะ ตํ่า สูง สูง ความทนทานถาวร ปานกลาง สูง สูง ประสิทธิภาพ ตํ่า สูง สูง ความยากงายในการเก็บตัวอยาง งาย ปานกลาง ปานกลาง ความยอมรับ สูง ปานกลาง ตํ่า การปลอมแปลง งาย ปานกลาง ยาก
ถาวร ควรออกแบบระบบไบโอเมตริกซ ให ร องรั บ ความเปลี่ ย นแปลงของ ไบโอเมตริกซนนั้ ๆ เชน ใหลงทะเบียน ใบหนาใหมทุก ๆ 5 ป เปนตน 4. ประสิทธิภาพ (Performance) ไบโอเมตริกซแตละตัวจะใหคาความ ถูกตองและเวลาที่ใชในการคํานวณที่ แตกตางกัน เชน ลายนิว้ มือเปนระบบ ทีใ่ หคา ความถูกตองสูงกวาทาเดินหรือ โครงสรางมือ แตใชเวลาในการคํานวณ มากกวา เปนตน 5. ความยากง า ยในการเก็ บ ตัวอยาง (Measurability) การเก็บ ตัวอยางไบโอเมตริกซบางตัวจะทําได ยาก เนื่ อ งจากต อ งอาศั ย อุ ป กรณ พิเศษ ความรวมมือ หรือมีการสัมผัส ผูใชงาน เชน การเก็บภาพใบหนา หรือลายมานตาทําไดงาย โดยอาศัย กลองถายภาพเพียงตัวเดียว ในขณะที่ ตองใชกลองพิเศษสําหรับจัดเก็บภาพ จอตา (Retina) เปนตน 6. ความยอมรับ (Acceptability) ไบโอเมตริ ก ซ ที่ เ ลื อ กใช ค วรเป น ที่ ย อมรั บ ของบุ ค คลในฐานข อ มู ล เชน คนสวนใหญจะยอมรับการใช ใบหนามากกวาการใชจอตา เนือ่ งจาก มีความเสี่ยงในการติดโรค เปนตน 7. ก า ร ป ล อ ม แ ป ล ง (Circumvention) การปลอมแปลง ไบโอเมตริกซแตละตัวทําไดยากงาย แตกตางกัน การปลอมแปลง เสียง ใบหน า ลายเซ็ น ทํ า ได ง า ยกว า การปลอมลายนิ้ ว มื อ ลายม า นตา เปนตน
โครงสรางมือ เสียง จอตา ดีเอ็นเอ เสนเลือดดําบนมือ ปานกลาง ปานกลาง สูง สูง ปานกลาง ปานกลาง ตํ่า สูง สูง ปานกลาง ปานกลาง ตํ่า ปานกลาง สูง ปานกลาง ปานกลาง ตํ่า สูง สูง ปานกลาง งาย ปานกลาง ยาก ยาก ปานกลาง ปานกลาง สูง ตํ่า ตํ่า ปานกลาง ปานกลาง งาย ยาก ยาก ยาก
ตารางที่ 2 แสดงรายละเอียดคุณสมบัตทิ งั้ เจ็ดประการของไบโอเมตริกซ หลัก ๆ ทีน่ ยิ มใชงานกันทัว่ ไป โดยการเลือกใชงานไบโอเมตริกซชนิดใดตองเลือก ใหสอดคลองกับลักษณะความตองการของงาน คาใชจา ย ความเร็วในการทํางาน ทั้งระบบ จํานวนคนในฐานขอมูล ในกรณีที่ตองการนําระบบไบโอเมตริกซไป ใชงานกับคนจํานวนมาก ในหลากหลายพืน้ ที่ ยังอาจตองคํานึงถึงมาตรฐานของ อุปกรณทใี่ ชเก็บตัวอยางไบโอเมตริกซและมาตรฐานการเก็บขอมูลในฐานขอมูล เพือ่ ใหระบบตาง ๆ สามารถเชือ่ มตอกันไดงา ยและรวดเร็ว นอกจากนัน้ ผูต ดิ ตัง้ ระบบยังตองคํานึงถึงความปลอดภัยของขอมูลไบโอเมตริกซที่เก็บอีกดวย เนื่องจากไบโอเมตริกซเปนลักษณะเฉพาะที่ติดตัวมากับมนุษย เมื่อตัวอยาง ตนฉบับไบโอเมตริกซถกู ขโมยไป การดัดแปลงแกไขสิง่ ทีต่ ดิ ตัวมายอมทําไดยาก จึงไมควรเก็บภาพตนแบบของไบโอเมตริกซของผูใชงานระบบไวในฐานขอมูล โดยตรง ซึ่งระบบไบโอเมตริกซปจจุบันจะเก็บแมแบบของไบโอเมตริกซไวใน ฐานข อ มู ล แทนอยู แ ล ว แต อ ย า งไรก็ ต ามก็ มี ง านวิ จั ย บางชิ้ น ที่ พ บว า มี ความเปนไปไดที่จะทําการกูหาภาพตนฉบับของไบโอเมตริกซจากแมแบบที่ เก็บไวได ทําใหงานวิจัยดานการเพิ่มความปลอดภัยใหกับระบบไบโอเมตริกซ เกิดขึ้นเปนจํานวนมาก ไดแก การเขารหัสไบโอเมตริกซ การหาแมแบบชนิด ทีเ่ มือ่ มีผไู ดแมแบบไปแลวจะไมสามารถกูห าภาพตนฉบับจากแมแบบทีไ่ ดไปได รวมทั้งงานวิจัยดานการสรางแมแบบใหหลากหลายจากตัวอยางไบโอเมตริกซ เดิม เพือ่ ใหระบบสามารถใชไบโอเมตริกซเดิมหลังจากมีผลู กั ลอบเอาแมแบบใน ฐานขอมูลของเจาของไบโอเมตริกซไปได ถึงแมระบบไบโอเมตริกซจะมีขอ จํากัด ดังที่กลาวไปแลว อยางไรก็ตามเราไมสามารถหลีกเลี่ยงการใชงานระบบ ไบโอเมตริกซ ทัง้ นีเ้ นือ่ งจากระบบไบโอเมตริกซสามารถปองกันการขอใชสทิ ธิซาํ้ และมีระดับการรักษาความปลอดภัยที่ดีกวาระบบแบบเดิม รวมทั้งในปจจุบัน เทคโนโลยีไบโอเมตริกซมีการวิจัยและพัฒนากันอยางตอเนื่อง เพื่อเพิ่ม ประสิทธิภาพและความปลอดภัยในการใชงานระบบไบโอเมตริกซใหมากขึ้น
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
64
เอกสารอางอิง 1. Anil K. Jain, Patrick Flynn and Arun Ross, “Handbook of Biometrics”, Springer, 2008 2. Anil K.Jain, Arun Ross and Salil Prabhakar, “An Introduction to Biometric Recognition”, IEEE Trans, on Circuits and Systems for Video Technology, Vol. 14, No. 1, Jan, 2004. 3. Samir Nanavati, Michael Thieme and Raj Nanavati, “Biometrics: Identity Verification in a Networked World”, John Wiley &Sons, 2002
Communication Engineering & Computer ไฟฟาสื่อสารและคอมพิวเตอร นายอธิศ คูประเสริฐ การไฟฟาสวนภูมิภาค
การใหบริการพาดสายสือ่ สารโทรคมนาคม
บนเสาไฟฟาของการไฟฟาสวนภูมิภาค
ร า ส า ้ ฟ ไฟ คํานํา คา
การไฟฟ า ส ว นภู มิ ภ าค (กฟภ.) (ก เปนหนวยงานทีใ่ หบริการ ดด า นพลั ง งานไฟฟ า แก ธุ ร กิ จ อุอ ต สาหกรรม และครั ว เรื อ น ในพื้ น ที่ ใ ห บ ริ ก ารครอบคลุ ม ทั่ ว ประเทศ ยกเว น ในเขต พื้นที่จังหวัดกรุงเทพมหานคร นนทบุรี และสมุทรปราการ โดยใหบริการพลังงาน ไฟฟาอยางมีประสิทธิภาพ มีมาตรฐาน ปลอดภัย และเชื่อถือไดมาเปนเวลา กวา 50 ป นอกจากใหบริการดานพลังงานไฟฟาซึ่งเปนธุรกิจหลักแลว กฟภ. ยังใหบริการธุรกิจเสริมดานสื่อสารโทรคมนาคม คือ การใหบริการพาดสาย สื่อสารโทรคมนาคมบนเสาไฟฟา และการใหบริการโครงขายสื่อสารเคเบิล ใยแกวนําแสง ซึ่งเปนการใชทรัพยสินที่มีอยูของ กฟภ. ใหเกิดประโยชนสูงสุด
การใหบริการพาดสายเพื่อสาธารณประโยชนพื้นฐาน
กฟภ. เริ่มใหบริการพาดสาย สือ่ สารโทรคมนาคมบนเสาไฟฟา ตัง้ แต ป พ.ศ. 2506 โดยจัดทําเปนขอตกลง การใชเสารวมกันระหวาง กฟภ. และ องค ก ารโทรศั พ ท แ ห ง ประเทศไทย (ปจจุบนั บริษทั ทีโอที จํากัด (มหาชน)) รูปการติดตั้งพาดสายบนเสาไฟฟา ซึ่งเปนการพาดสายเพื่อใหบริการดาน โทรศัพทพนื้ ฐาน โดยในชวงเริม่ ตนของ การใหบริการพาดสายฯ มีหนวยงานตาง ๆ ทัง้ ราชการและเอกชนขออนุญาต พาดสายกับเสาไฟฟาของ กฟภ. โดยมีสายประเภทตาง ๆ ไดแก
• สายสัญญาณโทรศัพท เพื่อ ให บ ริ ก ารด า นโทรศั พ ท พื้ น ฐานแก หนวยงานและประชาชนทั่วไป • สายสงสัญญาณวิทยุโทรทัศน (Cable TV) เพื่อใหบริการขาวสาร ขอมูลและความบันเทิง • สายสัญญาณเตือนภัย เพื่อ ปองกันและปราบปรามการโจรกรรม การกอวินาศกรรม ซึ่งเปนการพาด สายสัญญาณไปยังสถานีตํารวจหรือ ปอมยาม • สายกระจายเสี ย ง เพื่ อ กระจายข า วสารของทางราชการ ตลอดจนความรู ความบันเทิงตาง ๆ ใหกับประชาชน • สายสั ญ ญาณไฟจราจร เพื่อเปนประโยชนกับประชาชนผูใช ยานพาหนะทั่วไป ต อ มามี ก ารพั ฒ นาทางด า น เทคโนโลยี สื่ อ สารโทรคมนาคม อยางตอเนื่อง ทําใหเกิดหนวยงาน ที่ ใ ห บ ริ ก ารในด า นธุ ร กิ จ สื่ อ สาร โ ท ร ค ม น า ค ม เ ป น จํ า น ว น ม า ก การให บ ริ ก ารพาดสายของ กฟภ. จึงขยายขอบเขตขึ้น
กันยายน - ตุลาคม 2554
65
การใหบริการพาดสายเพื่อ รองรับเทคโนโลยีการสื่อสาร การพัฒนาและความตองการ ใช เ ทคโนโลยี ท างด า นการสื่ อ สาร เพิ่ ม ขึ้ น อย า งรวดเร็ ว ทํ า ให เ กิ ด ความจําเปนการขยายเครือขายเพื่อ ให บ ริ ก ารด า นสื่ อ สารโทรคมนาคม ดานตาง ๆ เชน การเชื่อมตอเพื่อ แลกเปลี่ยนขอมูลระหวางหนวยงาน, ตัวอยางการใหบริการดานสื่อสารโทรคมนาคม การใหบริการโทรศัพทมือถือ, การให องค ก ารบริ ห ารส ว นตํ า บล, สถานี ตํ า รวจภู ธ ร, การนิ ค มอุ ต สาหกรรม บริการอินเทอรเน็ต เปนตน แหงประเทศไทย เปนตน ก ฟ ภ . ไ ด พิ จ า ร ณ า ถึ ง บทบาทสําคัญของการเปนสวนหนึ่ง ระเบียบคาใชจายในการใหบริการพาดสาย กฟภ. ไดจดั ทําขอกําหนด ระเบียบ หลักเกณฑ ในการพิจารณาอนุญาต ในการผลั ก ดั น เทคโนโลยี สื่ อ สาร โทรคมนาคมใหเขาถึงประชาชนทัว่ ไป ใหพาดสายบนเสาไฟฟาของ กฟภ. เพื่อใหหนวยงานที่ขออนุญาตปฏิบัติ จึงอนุญาตใหหนวยงานตาง ๆ พาดสาย ไปในแนวทางเดียวกัน เกิดความเปนระเบียบ เรียบรอย ในการใหบริการและ บนเสาไฟฟาของ กฟภ. ได ปจจุบัน ติดตัง้ พาดสายบนเสาไฟฟา โดย กฟภ. กําหนดอัตราคาบริการในการใหบริการ มีหนวยงานตาง ๆ ติดตอขออนุญาต พาดสายสื่อสารโทรคมนาคมบนเสาไฟฟาของ กฟภ. แบงเปนประเภทตาง ๆ พาดสายกับ กฟภ. เปนจํานวนมาก ดังนี้ (1) คาใชจายสมทบการปรับปรุงเสาเพื่อรองรับการพาดสาย คิดจาก การใชประโยชนในดานตาง ๆ ของ ขนาดเสนผานศูนยกลางของสายทีข่ อพาด (มิลลิเมตร) คูณระยะทางทีข่ อพาด การพาดสายดังนี้ 1) พาดสายเพื่ อ ให บ ริ ก าร (กิโลเมตร) คูณ 900 หรือ 1,000 (บาท/มิลลิเมตร/กิโลเมตร) (ขึ้นอยูกับ ดานสื่อสารโทรคมนาคม เชน บริษัท พื้นที่การจายไฟฟาของ กฟภ. ที่ขอพาดสายฯ) ทีโอที จํากัด (มหาชน), บริษัท กสท โทรคมนาคม จํากัด (มหาชน), บริษทั ซุปเปอร บรอดแบนด เน็ทเวอรค จํากัด, บริษทั ทรู ยูนเิ วอรแซล คอนเวอรเจนซ วิธีการวัดขนาดเสนผานศูนยกลาง จํากัด, บริษทั ทริปเปลที บรอดแบนด จํากัด (มหาชน) เปนตน • ในพื้นที่การจายไฟฟาระบบ 22 เควี. คิดคาบริการ 900.- บาท/ 2) พาดสายเพือ่ เชือ่ มตอขอมูล มิลลิเมตร/กิโลเมตร ภายในหนวยงาน เชน สํานักงาน • ในพื้นที่การจายไฟฟาระบบ 33 เควี. คิดคาบริการ 1,000.- บาท/ ค ณ ะ ก ร ร ม ก า ร ก า ร อุ ด ม ศึ ก ษ า มิลลิเมตร/กิโลเมตร (เพื่อเชื่อมโยงเครือขายมหาวิทยาลัย (2) คาบริการพาดสายรายป คิดอัตราคาบริการพาดสายตามขนาด ทั่วประเทศ), กรมการขนสงทางนํ้า, เสนผานศูนยกลางของสายสื่อสารเดิมบนเสาไฟฟาของหนวยงานที่ขอพาด กรมชลประทาน เปนตน รวมกับขนาดเสนผานศูนยกลางใหมของสายสื่อสารขอพาด โดยแบงตาม 3) พาดสายเพื่ อ ใช ใ นระบบ ประเภทของหนวยงาน ดังนี้ รั ก ษาความปลอดภั ย ติ ด ตั้ ง กล อ ง (2.1) หนวยงานรัฐวิสาหกิจ วงจรปด เชน สํานักงานเทศบาล, • ขนาดเสนผานศูนยกลางไมเกิน 63 มม. คิดคาบริการ 32.- บาท/ตน/ป
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
66
• ขนาดเสนผานศูนยกลางเกิน 63 มม. คิดคาบริการ 64.- บาท/ตน/ป (2.2) หนวยงานเอกชน • ขนาดเสนผานศูนยกลางไมเกิน 63 มม. คิดคาบริการ 55.- บาท/ตน/ป • ขนาดเสนผานศูนยกลางเกิน 63 มม. คิดคาบริการ 100.- บาท/ตน/ป (2.3) หนวยงานเอกชนที่ขอพาดสายเคเบิลทีวี • ขนาดเสนผานศูนยกลางไมเกินสาย Coaxial ขนาด RG – 11 คิดคาบริการ 32.- บาท/เสน/ตน/ป • สายที่มีขนาดเสนผานศูนยกลางเกินสาย Coaxial ขนาด RG – 11 คิดคาบริการ 64.- บาท/เสน/ตน/ป (3) คาธรรมเนียมในการขออนุญาตแตละครั้ง
ขี ด จํ า กั ด ของการรองรั บ การพาดสาย
การใหบริการพาดสายสื่อสาร โทรคมนาคมบนเสาไฟฟาของ กฟภ. ไดดําเนินการใหบริการอยางตอเนื่อง จากในอดี ต มาถึ ง ป จ จุ บั น โดยใน ชวงแรก กฟภ. ไดกําหนดมาตรฐาน สํ า หรั บ การให อ นุ ญ าตพาดสายบน เสาไฟฟาของ กฟภ. โดยอนุญาตให พาดสายบนเสาไฟฟาได เมื่อขนาด เส น ผ า นศู น ย ก ลางของสายสื่ อ สาร จํานวนเสาไฟฟาที่ขอพาดสาย คาธรรมเนียม (บาท) โทรคมนาคมแต ล ะเส น ที่ ติ ด ตั้ ง บน 1,000.• ทั้งหมดไมเกิน 10 ตน เสาไฟฟ า ในเส น ทางที่ ข ออนุ ญ าตมี • ทั้งหมดมากกวา 10 ตน แตไมเกิน 40 ตน 1,500.ขนาดรวมกันไมเกิน 100 มิลลิเมตร • ทั้งหมดมากกวา 40 ตน แตไมเกิน 80 ตน 2,000.แตเนื่องจากการขยายเครือขายของ หน ว ยงานที่ ใ ห บ ริ ก ารด า นสื่ อ สาร • สวนที่เกิน 80 ตน คิดตนละ 10.โทรคมนาคมเพื่ อ ให บ ริ ก ารแก (4) เงินคาประกันการปฏิบัติตามสัญญา คิดอัตรา 1.5 เทาของ หนวยงานตาง ๆ และประชาชนทั่วไป คาบริการพาดสายทั้งป มีการดําเนินการอยางตอเนื่องและ มีปริมาณมาก ทําใหมาตรฐานสําหรับ การใหอนุญาตที่ กฟภ. กําหนดใน ชวงแรกไมสามารถรองรับการพาด สายใหเพียงพอตอความตองการได ดังนั้น กฟภ. จึงกําหนดมาตรฐาน สําหรับการใหอนุญาตพาดสายใหม รูปสายสื่อสารโทรคมนาคมที่ติดตั้งบนเสาไฟฟา โดยอนุญาตใหพาดสายบนเสาไฟฟา ได เมื่อขนาดเสนผานศูนยกลางของ สายสื่ อสารโทรคมนาคมแตล ะเส น ประเภทของผูขอใบอนุญาต กฟภ. ไดแบงประเภทของผูขออนุญาตออกเปน 4 กลุม เพื่อใชกําหนด ที่ติดตั้งบนเสาไฟฟาในเสนทางที่ขอ อนุญาตมีขนาดรวมกันไมเกิน 300 คาใชจายในการใหบริการ ดังนี้ กลุมที่ 1 หนวยงานรัฐวิสาหกิจ คิดคาบริการพาดสาย ตามขอ (1) มิลลิเมตร และ (2.1) กลุมที่ 2 หนวยงานราชการ กฟภ. จะไมเรียกเก็บคาใชจายใด ๆ เนื่องจากเปนการดําเนินการโดยไมมีผลประโยชนตอบแทน กลุม ที่ 3 หนวยงานเอกชน กฟภ. จะพิจารณาอนุญาตเฉพาะหนวยงาน เอกชนทีไ่ ดรบั ใบอนุญาตประกอบกิจการโทรคมนาคมจาก กทช. อยางถูกตอง โดยคิดคาบริการพาดสาย ตามขอ (1), (2.2), (3) และ (4) กลุมที่ 4 หนวยงานเอกชนที่ขอพาดสายเคเบิลทีวี กฟภ. จะพิจารณา อนุญาตเฉพาะผูที่ไดรับใบอนุญาตถูกตอง โดยคิดคาบริการพาดสาย ตามขอ รูปการจัดระเบียบสายสื่อสาร (1), (2.3), (3) และ (4) โทรคมนาคม
ร า ส า ้ ฟ ไฟ กันยายน - ตุลาคม 2554
67
ผลกระทบจากการเปลี่ยนมาตรฐาน ผลกระทบจากการปรับปรุงมาตรฐานดังกลาวทําให กฟภ. ตองดําเนินการ ปรับปรุงระบบจําหนายเพื่อใหสามารถรองรับการพาดสายตามมาตรฐานใหม ที่ กํ า หนด โดยในการปรั บ ปรุ ง ระบบจํ า หน า ย กฟภ. จํ า เป น จะต อ งทํ า การปรับเปลี่ยนขนาดของเสาไฟฟา และระยะหางระหวางเสาไฟฟาใหเปนไป ตามมาตรฐานที่ กฟภ. กําหนด ตามทีห่ นวยงานตาง ๆ มีการเรงขยายเครือขายเพือ่ ใหบริการดานสือ่ สาร โทรคมนาคม ทําใหปริมาณสายสื่อสารโทรคมนาคมที่ติดตั้งบนเสาไฟฟาของ กฟภ. มีปริมาณมาก กอใหเกิดปญหาทางดานทัศนียภาพแกบคุ คลทัว่ ไป กฟภ. ไดมีการดําเนินการแกไขปญหาดังกลาว โดยการแจงหนวยงานที่ขออนุญาต ใหรื้อถอนสายที่ไมไดใชงานลง และดําเนินการจัดระเบียบสายที่ติดตั้งอยูบน เสาไฟฟาใหเกิดความเปนระเบียบเรียบรอย
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
การขอใบอนุญาตผานทางเว็บไซต
ปจจุบันการพิจารณาอนุญาตใหพาดสายของ กฟภ. มีปญหาดาน ความลาชา เนื่องจากปริมาณงานที่หนวยงานตาง ๆ ยื่นขออนุญาตตอ กฟภ. มีเปนจํานวนมาก และ กฟภ. ตองตรวจสอบเงื่อนไขตาง ๆ ใหถูกตอง เปนไปตามระเบียบของ กฟภ. โดย กฟภ. ไดพยายามแกไขปญหาความลาชา ในการพิจารณาอนุญาตฯ โดยเปดชองทางในการขออนุญาตพาดสายสื่อสาร โทรคมนาคมบนเสาไฟฟาของ กฟภ. ใหหนวยงานตาง ๆ สามารถทําการยื่น เอกสารทาง Internet ผาน www.pea.co.th ซึ่งชวยเพิ่มความสะดวก รวดเร็ว ใหกับหนวยงานภายนอก สามารถยื่นเอกสารเพื่อขออนุญาตไดจากทุกแหง ทั่วประเทศ และชวยเพิ่มความรวดเร็วในการพิจารณาอนุญาตฯ ของ กฟภ. อีกดวย
รูปการจัดระเบียบสายสื่อสารโทรคมนาคม
ทั้งนี้ หากมีขอสงสัยประการใดเกี่ยวกับการขออนุญาตพาดสายบน เสาไฟฟาของ กฟภ. สามารถติดตอโดยตรงไดที่กองบริหารเครือขายสื่อสาร ฝายสื่อสารและโทรคมนาคม สํานักงานใหญ กฟภ. โทรศัพท 0 2590 9655
68
Energy พลังงาน นายศุภกร แสงศรีธร กองพัฒนาระบบไฟฟา ฝายวิจัยและพัฒนาระบบไฟฟา การไฟฟาสวนภูมิภาค อีเมล : supakorn@pea.co.th
การพัฒนาและใชงานระบบผลิตไฟฟา ดวยเซลลแสงอาทิตยแบบรวมแสง
(Concentrating Photovoltaic : CPV) (ตอนที่ 1) 1. บทนํา แนวความคิ ด ในการใช ง าน ระบบผลิตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทิตย แบบรวมแสง (CPV) จะอาศัยโฟกัส ให แ สงอาทิ ต ย ม าตกลงบนพื้ น ที่ เซลลแสงอาทิตยขนาดเล็ก แสดงดังรูป ที่ 1 ดังนั้น พื้นที่ของเซลลแสงอาทิตย ที่ ถู ก โฟกั ส ในการรวมแสงจะลดลง ด ว ยอั ต ราส ว นของการรวมแสง (Concentration Ratio) พืน้ ผิวดานบน ของเซลลแสงอาทิตยจะถูกคลุมดวย เลนสหรือกระจก ประสิทธิภาพและ ราคาขึ้นอยูกับโครงสรางที่เหมาะสม ระบบรวมแสงแบบปานกลาง และแบบสูง ตองการระบบติดตาม แสงที่มีความเที่ยงตรงสูง เพื่อรักษา ตํ า แหน ง การโฟกั ส ของแสงบน เซลล แ สงอาทิ ต ย ใ ห เ หมาะสมที่ สุ ด ตลอดการเคลื่ อ นที่ ข องดวงอาทิ ต ย ในหนึ่งวัน จะทําใหไดพลังงานสูงขึ้น
แตระบบก็จะมีความยุง ยากและราคาของระบบก็จะสูงขึน้ รวมทัง้ ยังเปนการเพิม่ การบํารุงรักษาใหกบั ระบบอีกดวย ซึง่ การพัฒนาและนํามาใชในทางปฏิบตั ขิ อง ระบบนี้มีการเติบโตอยางรวดเร็ว เนื่องมาจากการสนับสนุนจากภาครัฐของ หลาย ๆ ประเทศ โดยเฉพาะในประเทศที่มีความเขมรังสีอาทิตยดี
รูปที่ 1 การโฟกัสแสง บนเซลลแสงอาทิตยขนาดเล็ก
รูปที่ 2 การพัฒนา Concentrator ดวย Bifacial cell
ร า ส า ้ ฟ ไฟ 2. การพัฒนาของ CPV ที่ผานมา
CPV ไดเริ่มถูกพัฒนาขึ้นในป ค.ศ. 1976 ที่ National Sandia Laboratories โดยมีขนาด 1 kW ตนแบบของ CPV มีสว นประกอบคือ Fresnel lenses ระบบติดตามดวงอาทิตยแบบ 2 แกน เซลลแสงอาทิตยแบบรวมแสง และระบบควบคุมการทํางานของตัวติดตามดวงอาทิตย หลังจากนั้นไดมี การพัฒนาขึน้ ในหลาย ๆ ประเทศ เชน ประเทศฝรัง่ เศส อิตาลี สเปน ในป ค.ศ. 1980 วิศวกรของ Sandia ไดพัฒนาใหประสิทธิภาพของซิลิคอนเซลลรวมแสง มีคาเทากับ 20% และในป ค.ศ. 1981 Sandia ไดติดตั้ง CPV รุนที่ 2 โดย เรียกวา Soleras มีขนาดกําลังผลิต 350 kWp ถึงแมวาในหลาย ๆ ประเทศ ไดมีการพัฒนาประสิทธิภาพของเซลลรวมแสงจาก 19.6% จนถึง 27% แตความสามารถในการผลิตยังไมดี อีกทั้งอายุการใชงานของเซลลรวมแสง ก็ยังไมยืนยาวนัก ถึงอยางไรการพัฒนา CPV ก็ยังดําเนินการตอไป แมวา การเปรียบเทียบอัตราสวนของราคา CPV จะสูงกวาเซลลแสงอาทิตยแบบ ธรรมดาก็ตาม
กันยายน - ตุลาคม 2554
69
แนวความคิ ด อี ก ทางหนึ่ ง ในการพั ฒ นา CPV คื อ การใช เ ซลล ที่ มี การรวมแสงปริมาณสูง (High Concentration) โดยเซลลที่ใชตองเปนเซลล ชนิดพิเศษ และตองมีระบบติดตามดวงอาทิตยประกอบดวย พัฒนาโดย Winston and Hinterberger ดวยการปรับปรุงเปน bifacial cell ดังรูปที่ 2 การพัฒนา CPV ไดดาํ เนินการเรือ่ ยมามีทงั้ การพัฒนาเซลลและเลนสรวมแสง ซึ่งหนวยงานที่พัฒนา CPV อยางตอเนื่อง ไดแก Fraunhofer Institute for Solar Energy และ Ioffe Institute
3. ความจําเปนของการใช CPV มีการคาดการณโมเดลของตลาดและราคาของเทคโนโลยีเซลลแสงอาทิตย ในชวงตัง้ แตป ค.ศ. 1990 จนถึงป ค.ศ. 2060 แสดงดังรูปที่ 3 ซึง่ มีความใกลเคียง กับสถานการณที่เกิดขึ้นจริง โดยคาดการณวาราคาของเซลลแสงอาทิตย จะลดลงอยางรวดเร็วดวยปริมาณการติดตั้งที่เพิ่มขึ้นอยางมาก เนื่องจาก การใหราคารับซื้อไฟฟาพิเศษและจูงใจใหมีการลงทุนเกิดขึ้น โมเดลนี้แสดง ให เ ห็ น ว า เทคโนโลยี เ ซลล แ สงอาทิ ต ย ใ นการผลิ ต ไฟฟ า จะเป น ตลาดที่ มี ขนาดใหญ และทําใหการลงทุนดานพลังงานแสงอาทิตยในการผลิตไฟฟา สามารถแขงขันไดกับเทคโนโลยีการผลิตไฟฟาดวยวิธีการปกติ แตการพัฒนา เซลลแสงอาทิตยในรูปแบบเดิม ๆ ยังไมสามารถทําใหประสิทธิภาพในการผลิต
ไฟฟ า สู ง ขึ้ น ได การพั ฒ นาเซลล แสงอาทิตยโดยใช Multijunction (MJ) cell และระบบแปลงพลังงานที่ดีจะ ชวยใหประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟา ดวยเซลลแสงอาทิตยมีประสิทธิภาพ ทีด่ ขี นึ้ ซึง่ CPV เปนอีกเทคโนโลยีหนึง่ ที่ เ พิ่ ม ประสิ ท ธิ ภ าพการผลิ ต ไฟฟ า ใหเพิม่ ขึน้ ได รูปที่ 4 เปนตัวอยางของ CPV แบบรวมแสงสูง
4. ค ว า ม ท า ท า ย ข อ ง การพัฒนา CPV ในปจจุบันดูเหมือนวาสถานะ CPV ไดกลับไปสูชวงเริ่มตนประมาณ กลางยุ ค 1970 แต ก็ มี สิ่ ง สํ า คั ญ ที่ แตกตางกัน คือ 1. เซลลแสงอาทิตยแบบ MJ ชนิดไมมีตัวรวมแสงจะตองใชพื้นที่ ในการติดตั้งมาก ดังนั้นการพัฒนา CPV ใหมปี ระสิทธิภาพการผลิตไฟฟาดี ยังสามารถแขงขันในตลาดได 2. ระบบทีม่ กี ารรวมแสงสูงเปน ระบบทีต่ อ งการ เพือ่ ใหเกิดการแขงขัน ดานราคาได แสดงดังรูปที่ 5 แตระบบนี้ อาจต อ งใช ค วามเข ม แสงอาทิ ต ย มากกว า เซลล แ สงอาทิ ต ย แ บบ ธรรมดาถึง 3 เทา ดังนั้นการพัฒนา ตัวรวมแสงและระบบติดตามดวงอาทิตย จึงเปนหัวขอที่ทาทาย ประสิ ท ธิ ภ าพของเซลล เ ป น สิ่งสําคัญที่จะชวยใหสามารถลดราคา ของอุ ป กรณ ร ะบบได อั ต ราส ว น การรวมแสงก็เปนสิง่ ทีส่ าํ คัญ เนือ่ งจาก ราคาของระบบจะลดลงไดเมื่อทําให ความสามารถในการรวมแสงมีมากขึ้น ซึ่งอัตราสวนการรวมแสงนี้จะขึ้นอยู กับเลนสและตัวติดตามดวงอาทิตย ในป ค.ศ. 2006 การพัฒนา CPV สามารถทําใหระบบมีประสิทธิภาพ รวมประมาณ 40% แสดงในรูปที่ 6
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 3 การคาดการณตลาด และราคา
รูปที่ 4 ตัวอยางของ CPV แบบรวมแสงสูง
70
รูปที่ 5 เปรียบเทียบราคาของ CPV กับ PV ชนิดอื่น
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 6 การพัฒนาประสิทธิภาพของ CPV
5. สรุป
การผลิ ต ไฟฟ า ด ว ยเซลล แ สงอาทิ ต ย คิ ด เป น ประมาณ 20% ของการผลิ ต ไฟฟ า ทั้ ง หมดของโลกในป ค.ศ. 2025 ซึ่ ง จะทํ า ให มี กํ า ลั ง การผลิ ต ของเซลล แ สงอาทิ ต ย ป ระมาณ 100 GW ต อ ป และทํ า ให ต ลาด ของวั ส ดุ ที่ เ ป น องค ป ระกอบของแผงเซลล แ สงอาทิ ต ย ป ระกอบด ว ย ตลาดของกระจกจะเติ บ โตประมาณ 10% ตลาดโลหะจะเติ บ โตประมาณ 2% และตลาดของเลนส จ ะเติ บ โตขึ้ น อี ก 1.5 เท า ซึ่ ง การนํ า CPV มาใช ใ นการผลิ ต ไฟฟ า มี ข อ ดี ก ว า การผลิ ต ไฟฟ า ด ว ยเซลล แ สงอาทิ ต ย แ บบธรรมดาเนื่ อ งจากประสิ ท ธิ ภ าพ ในการผลิตไฟฟาของ CPV จะสูงถึง 40% แตการผลิตไฟฟาดวย CPV ก็มีขอจํากัด ดังนี้ 1. ตองมีเลนสหรือกระจกที่มีคุณภาพดีในการรวมแสง 2. ตองมีระบบติดตามดวงอาทิตยที่มีความเที่ยงตรงสูง 3. สถิติขอมูลสภาพอากาศมีความสําคัญในการพิจารณาสถานที่ติดตั้งระบบ 4. สถานที่ติดตั้งตองมีคาความเขมแสงอาทิตยตรงสูง สําหรับในฉบับถัดไปจะไดกลาวถึงรายละเอียดทางดานเทคนิคของระบบ CPV ตอไป เอกสารอางอิง 1. Antonio L. Luque, Viacheslav M. Andreev “Concentrator Photovoltaics”, 2007 2. J. Luther and A.W. Bett “Progress in High-Concentration Photovoltaic”,2004
กันยายน - ตุลาคม 2554
71
Energy พลังงาน นายธวัชชัย ชยาวนิช สาขาวิชาเทคโนโลยีวิศวกรรมไฟฟาและพลังงาน ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟา คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาธนบุรี
การคิดคาไฟฟาของสถานประกอบการ ของสถานประกอบการ ในภาคธุรกิจและอุตสาหกรรมนั้น ตนทุนของกิจการประกอบดวย หลายสวนองคประกอบ ปกติคาแรงทางตรง และคาวัสดุ มักจะเปนตนทุน อันดับตน ๆ โดยมีคาพลังงานเปนตนทุนลําดับรอง ๆ ลงมา ซึ่งธรรมชาติ ของการประกอบกิจการนั้นยอมตองการลดตนทุนและการสูญเสียใหเกิดขึ้น นอยทีส่ ดุ ในการนี้ มาตรการดานการอนุรกั ษพลังงานก็สามารถจัดเปนมาตรการ เพือ่ ลดตนทุนไดทางหนึง่ ดวย และถาสถานประกอบการจัดใหมรี ะบบการจัดการ พลังงานก็ยงั สอดคลองกับแนวทางของพระราชบัญญัตกิ ารสง เสริมการอนุรกั ษ พลังงาน (ฉบับที่ 2) พ.ศ. 2550 ซึง่ ถือเปนกฎหมายภาคบังคับ สําหรับอาคาร ควบคุมหรือโรงงานควบคุมอีกดวย อยางไรก็ดี หากสถานประกอบการไดทราบถึงวิธีคิดคาไฟฟาแลว มี ห ลายกรณี ที่ ส ามารถลดต น ทุ น ค า ไฟฟ า ได โ ดยอาศั ย การบริ ห ารจั ด การ การใชไฟฟา เพือ่ อาศัยประโยชนจากโครงสรางคาไฟฟาทีม่ กี ารคํานวณคาใชจา ย จากขอมูลที่ตรวจวัดไดหลายตัวแปร โดยจะไดยกตัวอยางใหเห็นตอไป อนึ่ง เนื่องดวยนโยบายของรัฐบาลชุดกอนหนานี้ที่ใหยกเวนการจัดเก็บ คาไฟฟาสําหรับประชาชนทีใ่ ชไฟฟาไมเกิน 90 หนวย และกําหนดใหเริม่ ตัง้ แต เดือนกรกฎาคมทีผ่ า นมานัน้ ไดนาํ ไปสูก ารประกาศใชโครงสรางคาไฟฟาแบบใหม สําหรับ 5 ปขา งหนา (2554-2558) โดยใหผใู ชไฟฟากิจการขนาดกลาง กิจการ ขนาดใหญ และผูใชไฟพิเศษ เปนผูรับภาระเฉลี่ย 12 สตางคตอหนวย ซึ่งจะมี ผูร บั ประโยชนหลายลานครัวเรือน โดยตองมีคณ ุ สมบัตเิ บือ้ งตนคือ เปนผูใ ชไฟฟา ประเภทที่ 1 (เฉพาะบานอยูอาศัย) ที่ใชไฟฟาไมเกิน 90 หนวยตอเดือน และ ขนาดมิเตอรไฟฟาไมเกิน 5 แอมป (สามารถศึกษาขอมูลเพิ่มเติมของ กฟน. ไดที่ http://goo.gl/3szyS และของ กฟภ. ไดที่ http://goo.gl/250Fn ) ทั้งนี้ ในโครงสรางคาไฟฟาแบบใหมไดมีการนําคา Ft ที่ประกาศกอนหนานี้ 95.81 สตางคตอ หนวย รวมเขาไปในโครงสรางคาไฟฟาเดิม เพือ่ ให Ft ใหมมคี า เปน 0 สตางคตอ หนวยอีกดวย แตอยางไรก็ดี สําหรับคา Ft เฉพาะเดือน ก.ค.-ส.ค. 54 นี้ จะเทากับ -6 สตางค/หนวย (ผูประกอบการอุตสาหกรรมขนาดกลาง ขนาดใหญที่จะตองรับภาระประมาณ 12 สตางคตอหนวย ก็จะรับภาระลดลง 6 สตางคตอหนวย)
ตามโครงสรางอัตราคาไฟฟาใหม ที่เริ่มใชตั้งแตเดือนกรกฎาคม 2554 ที่ ผ า นมา ได กํ า หนดให ผู ใ ช ไ ฟฟ า ประเภทเดี ย วกั น ใช อั ต ราค า ไฟฟ า เป น อั ต ราเดี ย วทั่ ว ประเทศ และ มี ค วามแตกต า งกั น ตามประเภท ผูใชไฟฟา ซึ่งกําหนดเปน 8 ประเภท ไดแก 1. บานอยูอาศัย 2. กิจการขนาดเล็ก 3. กิจการขนาดกลาง 4. กิจการขนาดใหญ 5. กิจการเฉพาะอยาง 6. องคกรที่ไมแสวงหากําไร 7. กิจการสูบนํา้ เพือ่ การเกษตร 8. ผูใชไฟฟาชั่วคราว
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
72
โดยสวนราชการ ตามโครงสราง อัตราคาไฟฟาเดิมทีจ่ ดั อยูใ นประเภทที่ 6 นั้น ในโครงสรางคาไฟฟาใหมนี้ จะเขาขายเปนผูใ ชประเภทที่ 2 3 หรือ 4 นัน้ ใหจาํ แนกตามปริมาณการใชไฟฟา หรื อ ค า Demand สู ง สุ ด แต ใ น ปงบประมาณนี้การไฟฟาจะอนุโลม ใหเปนผูใชไฟฟาประเภทที่ 6 ตอไป จนถึงเดือนกันยายน 2555 หลังจากนัน้ ก็จะปรับเขาสูอัตราคาไฟฟาใหมทันที
เพือ่ ใหเห็นการคํานวณคาไฟฟา พอสั ง เขป ในที่ นี้ จะยกตั ว อย า ง การคํานวณคาไฟฟาของผูใชไฟฟา ประเภทที่ 3 และ 4 ใหพอเห็นภาพ โดยผู อ า นจํ า เป น ต อ งเข า ใจเป น เบื้องตนวา สําหรับผูใชไฟฟาปริมาณ มากที่ ไ ม ใ ช บ า นอยู อ าศั ย นั้ น ตาม โครงสรางคาไฟฟาแลวยังมีคาใชจาย จากสวนอืน่ ๆ นอกเหนือจากคาพลังงาน ไฟฟาที่คํานวณจากหนวยไฟฟาที่ใช โดยมีคา ความตองการพลังไฟฟาเฉลีย่ ใน 15 นาทีที่สูงสุด (คา Demand สูงสุด) เปนตัวแปรที่สําคัญตัวหนึ่ง ซึ่ ง มี ห ลั ก ก า ร ที่ สํ า คั ญ อ ยู ว า คาความตองการพลังไฟฟาเฉลี่ยใน 15 นาที (คา Demand) หาไดจาก การเฉลี่ยคากําลังไฟฟาในหนวย kW ทุก ๆ 15 นาที ในรอบการใชไฟฟา หนึง่ ๆ หาก Demand คาใดมีคา สูงสุด ก็จะเรียกวาเปนคา Demand สูงสุด ของรอบการใชไฟนั้น พิจารณารูปที่ 1 แสดงตั ว อย า งกราฟพฤติ ก รรม การใชไฟฟาในรอบวัน (Daily Load Curve) ที่แสดงใหเห็นการใชกําลัง ไฟฟาจริงตอเนื่องตลอดทั้งวัน โดยมี ปริมาณพลังงานไฟฟาทีใ่ ชเทากับพืน้ ที่ ใตกราฟทั้งหมด (จากนิยาม kWh = kW x h) แตสําหรับคา Demand จะไดมาจากการหาคาเฉลีย่ ของกราฟ ทุก ๆ 15 นาที (1 ชั่วโมง มี Demand 4 คา ตลอดทั้งเดือนจึงมี Demand
หลายคา) ซึ่งหมายความวา ถามีการเปดอุปกรณขนาดใหญแลวทําใหเกิด การกระชากของกระแสไฟฟามาก ก็ยงั มิอาจสรุปไดในทันทีวา จะทําให Demand มีคา สูง เพราะการคิดคา Demand ไดมาจากการเฉลีย่ คา kW ตลอดชวง 15 นาที ในชวงเวลานัน้ ๆ ไมใชคา kW ทีม่ คี า สูงเพียงชัว่ ขณะ ซึง่ Demand จะนอยหรือ มากนัน้ ขึน้ อยูก บั พฤติกรรมของ Load แตละประเภทเปนสําคัญ สามารถพิสจู นได ดวยการตรวจวัด ทั้งนี้ คา Demand สูงสุดอาจเกิดขึ้นในชวงเวลาอื่น ๆ ก็ได การตรวจวัดและบันทึกคาอยางตอเนื่องจะทําใหทราบขอมูลจริงโดยละเอียด ปจจุบันระบบการตรวจเฝาขอมูลในลักษณะนี้มีราคาถูกลงจากในอดีตมาก
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 1 ตัวอยาง Daily Load Curve
โดยปกติ เครือ่ งวัดของการไฟฟาจะทําการวัด Demand ของตัวแปร 2 ตัว คือ kW และ kVAR โดยอาศัยการหาคาเฉลี่ยทุก 15 นาทีเหมือนกัน และ นําเอาคาที่สูงที่สุดมาคิดคาไฟฟา (รายละเอียดคาไฟฟาของ กฟน. สามารถ สืบคนไดที่ www.mea.or.th โดยมีอัตราคาไฟฟาเทากับ กฟภ. อาจตางกัน เพียงระดับแรงดันไฟฟาทีใ่ ชสง จําหนาย) พิจารณาตารางที่ 1 เปนอัตราสําหรับ ผูใชประเภท 3.1 ประเภทอัตราปกติ โครงสรางคาไฟนี้ไมขึ้นกับชวงเวลา ของการใชไฟฟา กลาวคือ กลางวัน กลางคืน คาไฟฟาเทากัน และการคิดคา Demand ก็ไมสนใจวาเปนวันทํางานหรือวันหยุด สนใจแตคา Demand สูงสุด เทานั้น จากใตตารางที่ 1 นี้จะพบวา ยังมีเกณฑการคิดคาเพาเวอรแฟคเตอร อีกคาหนึ่งดวย โดยพิจารณาจากคา Demand สูงสุดในหนวย kVAR วามีคา มากกวา 61.97% ของคา Demand สูงสุดในหนวย kW หรือไม (ปกติแลว หากพูดถึงคา Demand มักจะหมายถึง Demand ในหนวย kW)
ตารางที่ 1 อัตราคาไฟฟาสําหรับกิจการขนาดกลาง (อัตราปกติ) 3.1 อัตราปกติ อัตรารายเดือน
3.1.1 แรงดัน 69 กิโลโวลตขึ้นไป 3.1.2 แรงดัน 12-24 กิโลโวลต 3.1.3 แรงดันตํ่ากวา 12 กิโลโวลต
คาความตองการพลังไฟฟา (บาท/กิโลวัตต) 175.70 196.26 221.50
คาพลังงานไฟฟา (บาท/หนวย) 2.7441 2.7815 2.8095
คาบริการ (บาท/เดือน) 312.24 312.24 312.24 กันยายน - ตุลาคม 2554
73
ความตองการพลังไฟฟา : ความตองการพลังไฟฟาแตละเดือน คือ ความตองการพลังไฟฟาเปนกิโลวัตต เฉลีย่ ใน 15 นาทีที่สูงสุดในชวงเวลา On Peak ในรอบเดือน เศษของกิโลวัตตถาไมถึง 0.5 กิโลวัตตตัดทิ้ง ตั้งแต 0.5 กิโลวัตต ขึ้นไปคิดเปน 1 กิโลวัตต คาไฟฟาตํา่ สุด : คาไฟฟาตํา่ สุดในแตละเดือนตองไมตาํ่ กวารอยละ 70 ของคาความตองการพลังไฟฟา (Demand Charge) ที่สูงสุดในรอบ 12 เดือนที่ผานมา
คาเพาเวอรแฟคเตอร สําหรับผูใ ชไฟฟาทีม่ เี พาเวอรแฟคเตอร (Lagging) ถาในรอบเดือนใดผูใ ชไฟฟามีความตองการพลังไฟฟารีแอคตีฟ เฉลี่ยใน 15 นาทีที่สูงสุด เมื่อคิดเปนกิโลวาร เกินกวารอยละ 61.97 ของความตองการพลังไฟฟาแอคตีฟเฉลี่ยใน 15 นาทีทสี่ งู สุดเมือ่ คิดเปนกิโลวัตตแลว เฉพาะสวนทีเ่ กินจะตองเสียคาเพาเวอรแฟคเตอรในอัตรากิโลวารละ 56.07 บาท สําหรับการเรียกเก็บเงินคาไฟฟาในรอบเดือนนั้น เศษของกิโลวารถาไมถึง 0.5 กิโลวาร ใหตัดทิ้ง ตั้งแต 0.5 กิโลวาร ขึ้นไปคิดเปน 1 กิโลวาร
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 2 ตัวอยางใบแจงคาไฟฟา ประเภท 3.1.2 ของ กฟน.
พิจารณาตัวอยางใบแจงคาไฟฟา ประเภท 3.1.2 ในรูปที่ 2 มีสาระทีส่ าํ คัญ
ไดแก
• ใชพลังงาน 194,000 หนวย และคาไฟฟา 2.7815 บาทตอหนวย
คาไฟฟาเทากับ 539,611 บาท • Demand สูงสุด 330 kW และคา Demand 196.26 บาทตอ kW คา Demand เทากับ 64,765.80 บาท • 61.97% ของ 330 kW = 204.501 แต Demand สูงสุดในหนวย kVAR = 170 ไมเสียคาเพาเวอรแฟคเตอร • Ft = -6 สตางคตอ หนวย (-0.0600 บาทตอหนวย) Ft = 194,000 x -0.06 = -11,640 บาท • คาบริการรายเดือน 312.24 บาท • คาไฟฟารวม = 593,049.04 บาท VAT 7% = 41,513.4328 บาท (หรือ 41,513.43 บาท) สํ า หรั บ อุ ต สาหกรรมขนาดใหญ มั ก จะเป น ผู ใ ช ไ ฟฟ า ประเภทที่ 4 ซึ่งสวนใหญมักจะใชโครงสรางคาไฟฟาแบบ TOU มีรายละเอียดดังตารางที่ 2
74
โดยยังคงมีเกณฑการคิดคา Demand คาไฟฟาตํ่าสุดและเพาเวอรแฟคเตอร เหมือนกับตารางที่ 1 แตมขี อ พิจารณา ทีส่ าํ คัญ คือ ชวงเวลาของการใชไฟฟา หากใชไฟฟาในชวง On Peak คาไฟฟา จะแพงกวาชวง Off Peak มาก และ ต อ งเสี ย ค า Demand ในขณะที่ Off Peak จะมี Demand สูงเทาใด ก็ไมมีผล เพราะ 0 บาท/กิโลวัตต โครงสรางคาไฟฟานี้จึงจูงใจใหหันไป ใชไฟฟาในชวง Off Peak มากกวา On Peak สถานประกอบการบางแหง เลือกที่จะโหมผลิตในชวง Off Peak มากกวา On Peak และอาจเลือก กํ า หนดวั น ทํ า งานเป น วั น อั ง คารวันเสาร แทนทีจ่ ะเปน วันจันทร-วันศุกร เพือ่ ใชประโยชนจากโครงสรางคาไฟฟา แบบนี้นั่นเอง สําหรับสถานประกอบการ ขนาดใหญมากบางแหงทีม่ กี ารใชไฟฟา เดือนละมาก ๆ อาจเลือกเปลีย่ นระดับ แรงดันเปน 69 kV หรือ 115 kV แทน 24 kV เพราะมีคาไฟฟาและคา Demand ทีถ่ กู กวา แมจะตองลงทุนกับ ระบบไฟฟาเพื่อการนี้ แตก็สามารถ คืนทุนไดในเวลาไมนานนัก
ตารางที่ 2 อัตราคาไฟฟาสําหรับกิจการขนาดใหญ (TOU Rate) 4.2 อัตราตามชวงเวลาของการใช (Time of Use Tariff : TOU Tariff) อัตรารายเดือน คาความตองการพลังไฟฟา คาพลังงานไฟฟา (บาท/กิโลวัตต) (บาท/หนวย) On Peak Off Peak On Peak Off Peak 4.2.1 แรงดัน 69 กิโลโวลตขึ้นไป 74.14 0 3.6917 2.2507 4.2.2 แรงดัน 12-24 กิโลโวลต 132.93 0 3.7731 2.2695 4.2.3 แรงดันตํ่ากวา 12 กิโลโวลต 210.00 0 3.9189 2.3027 On Peak : เวลา 09.00–22.00 น. Off Peak : เวลา 22.00-09.00 น. : เวลา 00.00-24.00 น.
คาบริการ (บาท/เดือน) 312.24 312.24 312.24
วันจันทร-วันศุกร และวันพืชมงคล วันจันทร-วันศุกร และวันพืชมงคล วันเสาร-วันอาทิตย วันหยุดราชการตามปกติและวันแรงงานแหงชาติ (ไมรวมวันหยุดชดเชยและวันพืชมงคล)
บาท
• คาบริการรายเดือน 312.24
ร า ส า ้ ฟ ไฟ • คาไฟฟารวม = 990,073.11
บาท VAT 7% = 69,305.1177 บาท (หรือ 69,305.12 บาท)
รูปที่ 3 ตัวอยางใบแจงคาไฟฟา ประเภท 4.2.2 ของ กฟน.
พิจารณาใบแจงคาไฟฟาในรูปที่ 3 มีสาระที่สําคัญ ไดแก • On Peak ใชพลังงาน 138,000 หนวย และคาไฟฟา 3.7731 บาท ตอหนวย คาไฟฟาเทากับ 520,687.80 บาท • Off Peak ใชพลังงาน 177,000 หนวย และคาไฟฟา 2.2695 บาท ตอหนวย คาไฟฟาเทากับ 401,701.50 บาท • หนวยใชไฟรวม = 315,000 หนวย คาไฟฟารวม = 922,389.30 บาท • On Peak มี Demand สูงสุด 649 kW และคา Demand 132.93 บาทตอ kW คา Demand เทากับ 86,271.57 บาท • Off Peak มี Demand สูงสุด 629 kW แตไมเสียคา Demand คา Demand รวมเทากับ 86,271.57 บาท • ใบแจงคาไฟฟานี้มี Demand สูงสุดในหนวย kW คือ 649 kW (ไมเจาะจงวาจะตองเปนชวง On Peak) • 61.97% ของ 649 kW = 402.1853 แต Demand สูงสุดในหนวย kVAR = 351 ไมเสียคาเพาเวอรแฟคเตอร • Ft = -6 สตางคตอ หนวย (-0.0600 บาทตอหนวย) Ft = 315,000 x - 0.06 = -18,900 บาท
จากตัวอยางการคํานวณคาไฟฟา นี้ มีขอควรพิจารณาอยูประเด็นหนึ่ง คือ อัตราคาไฟฟาที่ประกาศใหมนี้มี คาเพาเวอรแฟคเตอรที่แพงกวาอัตรา คาไฟฟาเดิมถึง 4 เทา หากโรงงานใด ทีไ่ มไดแกปญ หาเรือ่ งนีอ้ าจจะตองเสีย คาใชจา ยเปนจํานวนมาก ขณะเดียวกัน สํ า หรั บ โรงงานที่ มี ป ญ หาเกี่ ย วกั บ การลงทุนเพื่อแกปญหาฮารโมนิกใน ระบบไฟฟาก็อาจมีแรงจูงใจมากขึ้น เพราะคาเพาเวอรแฟคเตอรที่แพงขึ้น ถึง 4 เทา หากนํามาคํานวณดู ระยะเวลา คื น ทุ น ก็ น า จะสั้ น ลงมากพอสมควร เมื่ อ ท า นผู อ า นสามารถคํ า นวณ คาไฟฟาจากใบแจงคาไฟฟาเปนแลว การพิ จ ารณาลดค า ใช จ า ยด ว ย การอนุรักษพลังงาน (ลดหนวยไฟฟา ที่ ใ ช ) ร ว มกั บ การบริ ห ารจั ด การ การใชไฟฟา (ลด Demand และ เลื อ กช ว งเวลาที่ ค า ไฟฟ า ถู ก กว า ) ก็จะชวยใหการวางแผนลดคาใชจาย ให กั บ สถานประกอบการ มี ห ลั ก ในการพิจารณาที่ถูกตอง สวัสดี กันยายน - ตุลาคม 2554
75
Technology & Innovation เทคโนโลยีและนวัตกรรม ดร.ประดิษฐ เฟองฟู กองวิจัย ฝายวิจัยและพัฒนาระบบไฟฟา การไฟฟาสวนภูมิภาค
รถยนตพลังงานไฟฟา… อนาคตที่ควรรอ !
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
ในตอนแรกผู เ ขี ย นตั้ ง ใจจะเขี ย นบทความด า นผลกระทบของ Electric Vehicle (EV) หรือที่เรียกวารถยนตพลังงานไฟฟาที่มีตอ ระบบจําหนายไฟฟาของการไฟฟา แตเมื่อพิจารณาแลวเห็นวาเพื่อให ทุกทานทราบถึงความเคลือ่ นไหวของรถยนตพลังงานไฟฟาวา ในปจจุบนั มีการวางเปาหมายการจําหนายรถยนตพลังงานไฟฟาในเชิงพาณิชยของ ผูผ ลิตรถยนตชนั้ นําอยางไรกันบาง โดยผูเ ขียนจะสรุปขาวเกีย่ วกับรถยนต พลังงานไฟฟาทีไ่ ดมกี ารเผยแพรตามสือ่ ตาง ๆ 4 บริษทั จากนัน้ จะไดแสดง แนวโนมตลาดรถยนตพลังงานไฟฟาของประเทศตาง ๆ วามีการกําหนด เปาหมายการใชรถยนตพลังงานไฟฟาในอนาคตกันอยางไร และมาตรการ สนับสนุนจากภาครัฐในกลุมประเทศยุโรปมีอะไรบาง
1. สรุปขาวเกีย่ วกับรถยนตพลังงานไฟฟาทีไ่ ดมกี ารเผยแพร ตามสื่อตาง ๆ
(1) MITSUBISHI MiEV ขาวจากประชาชาติธุรกิจ วันที่ 13 ก.ค. 2554, “มิตซูบิชิ” สง “ไอมีฟ” 2 รุน ตอยอดรถยนตไฟฟา” (http://www.prachachat.net/news_detail.php ?newsid=1310532525&grpid=no&catid=08) มิตซูบิชิ ไอมีฟ ถือเปนรถยนตพลังงานไฟฟาที่มิตซูบิชิพัฒนามากวา 40 ป ที่เกิดจากความรวมมือของมิตซูบิชิที่ทํางานรวมกับภาครัฐและเอกชน ในประเทศญี่ปุนและตางประเทศ โดยเริ่มเปดตัวและจําหนายใหแกหนวยงาน ภาครัฐเปนครั้งแรกตั้งแตป 2548 และเริ่มจําหนายให ประชาชนทั่วไปไดใชในปถัดมา ลาสุด บริษัท มิตซูบิชิ มอเตอร ประเทศญีป่ นุ (MMC) ยืนยันแผนการเปดตัว รถยนตไฟฟา ไอ-มีฟ (i-MiEV) 2 รุน เพื่อจําหนาย
76
ภายในปนี้ ในชื่อรุน “M” และ “G” ที่จะเริ่มวางจําหนายในโชวรูมรถยนต มิ ต ซู บิ ชิ ใ นประเทศญี่ ปุ น ภายใน กรกฎาคมนี้ โดยในรุน M นัน้ สามารถ วิ่งไดระยะทางถึง 160 กิโลเมตรตอ การชาร จ ไฟหนึ่ ง ครั้ ง โดยใช เ วลา การชารจไฟเต็มประมาณ 4.5 ชัว่ โมง หรื อ การชาร จ ด ว นเพี ย ง 15 นาที ก็ ส ามารถเพิ่ ม พลั ง งานไฟฟ า ได ถึ ง 80% มี ร าคาจํ า หน า ยประมาณ 648,000 บาท สวนรุน G นัน้ สามารถ วิ่ ง ได ร ะยะทางถึ ง 180 กิ โ ลเมตร ตอการชารจไฟหนึ่งครั้งประมาณ 7 ชั่วโมง หรือการชารจดวนใชเวลา 30 นาที เพิ่มพลังงานไฟฟาไดถึง 80% มีราคาจําหนายประมาณ 1,368,000 บาท โดยบริษัทตั้งเปายอดขายจนถึง เดือนมีนาคม ป 2555 ที่จํานวน 6,000 คัน และมียอดการสงออก ประมาณ 10,000 คันตอป สวน
ในประเทศไทยนั้นก็มีการนํามาแสดง ในงานมอเตอรโชวทผี่ า นมา แตยงั ไมมี กําหนดการในการนําเขามาทําตลาด แตอยางใด อนึ่งทานสามารถศึกษา รายละเอียดทางเทคนิคเพิ่มเติมไดที่ http://www.mitsubishi-motors.com/ special/ev/whatis/index.html
สามารถสงกําลังออกมาไดถึง 80 กิโลวัตต แรงบิดสูงสุดที่ 280 นิวตัน-เมตร ทํากําลังความเร็วสูงสุด 145 กิโลเมตร/ชั่วโมง การชารจไฟของ Nissan Leaf นั้นจะมีที่ชารจไฟติดตั้งอยูที่ฝากระโปรงดานหนา การชารจปกติในแตละครั้ง ใหประจุไฟฟาเต็มนั้นใชเวลา 8 ชั่วโมง ขนาดไฟที่ 200 โวลต สวนในกรณี ที่ตองการเพิ่มไฟเพื่อใชในเวลาเรงดวน (Quick Charge) สามารถชารจไดถึง 80% ในเวลาเพียง 30 นาที มีราคาจําหนายในประเทศสหรัฐอเมริกาประมาณ 1 ลานบาท โดยทานสามารถศึกษารายละเอียดทางเทคนิคเพิม่ เติมไดที่ http:// www.nissanusa.com/leaf-electric-car/index#/leaf-electric-car/index
(2) NISSAN LEAF (3) Chevrolet Volt ขาวจากผูจัดการออนไลน วันที่ 12 ส.ค. 2554, “โวลต” โดนใจรัฐนิวยอรกฯ สั่งซื้อ 50 คัน หวั ง ลดมลพิ ษ ” http://www.manager.co.th/Motoring/ViewNews. aspx?NewsID=9540000098569 นายกเทศมนตรีนครนิวยอรก ไดประกาศการจัดซื้อรถยนตเชฟโรเลต โวลต จํานวน 50 คัน เพื่อสนับสนุนการลดมลภาวะทางอากาศ ลดการปลอย กาซคารบอนและลดการใชนํ้ามัน เชฟโรเลต โวลต จะถือเปนรถยนต พลังงานไฟฟารุนแรกที่กรมตํารวจแหงมหานครนิวยอรกนํามาใช ซึ่งทําให ปจจุบันนิวยอรกซิตี้มีรถยนตพลังงานไฟฟาที่ใชในราชการทั้งสิ้นถึง 430 คัน การสั่งซื้อรถในครั้งนี้ถือเปนการสั่งซื้อรถยนตพลังงานไฟฟาครั้งลาสุด และ ถือเปนการสั่งซื้อรถยนตพลังงานไฟฟาล็อตใหญที่สุดที่เคยมีมาของเมืองนี้ ยิ่ ง ไปกว า นั้ น ยั ง เป น การสั่ ง ซื้ อ ยานยนต ที่ เ ป น มิ ต รกั บ สิ่ ง แวดล อ มเพื่ อ ใช สวนของเทศบาล ล็อตใหญที่สุดในสหรัฐฯ อีกดวย ทั้งนี้เพื่อเปนตัวอยาง ใหคนอื่น ๆ ไดเห็น การทําใหสาธารณชนรับทราบขอเท็จจริงที่ถูกตอง ใหชาวนิวยอรกมีทางเลือกในการอุปโภคบริโภคสิ่งที่เปนมิตรกับสิ่งแวดลอม ประชาชนจะไดหันมาใหความสนใจในการใชรถยนตพลังงานไฟฟามากขึ้น หากประชาชนตั ด สิ น ใจที่ จ ะเลื อ กซื้ อ รถยนต พ ลั ง งานไฟฟ า ภาครั ฐ ก็ จ ะ ตระเตรียมโครงสรางพื้นฐานที่สามารถรองรับได ทั้งนี้ โวลต เปนรถยนต ไฮบริดกลาวคือ สามารถใชพลังงานไฟฟาจากแบตเตอรี่ ลิเทียม-ไอออน กําลัง 16 กิโลวัตตชั่วโมง วิ่งไดเปนระยะทางประมาณ 56 กิโลเมตร และ เมื่อไรก็ตามที่พลังงานไฟฟาจากแบตเตอรี่หมดลง เครื่องกําเนิดไฟฟาที่ใช เชื้อเพลิงจากนํ้ามันจะสงกระแสไฟไปยังระบบขับเคลื่อนของโวลตและทําให โวลต ส ามารถใช ง านได เ ป น ระยะทาง มากขึน้ อีก 553 กิโลเมตร มีราคาจําหนาย ในประเทศสหรั ฐ อเมริ ก าประมาณ 1.2 ลานบาท โดยทานสามารถศึกษา รายละเอี ย ดทางเทคนิ ค เพิ่ ม เติ ม ได ที่ http://www.chevrolet.com/volt/
ร า ส า ้ ฟ ไฟ ขาวจากประชาชาติธุรกิจ วันที่ 12 พ.ค. 2554, “อีตั้นเล็งเข็น นิสสัน “ลีฟ” ทําตลาดใชพลังงานไฟฟา 100% ไรมลพิษ” http://www.prachachat. net/news_detail.php?newsid=130 5187703&grpid=02&catid=no บริษัท อีตั้น อิมปอรท จํากัด ผู นํ า เข า และจํ า หน า ยรถยนต อิ ส ระ เป ด เผยว า ในอนาคตทางบริ ษั ท อาจจะนําเขารถยนตพลังงานไฟฟา เขามาจําหนาย ซึ่งจะตองมีการศึกษา ความเปนไปไดอยางละเอียด สําหรับ Nissan Leaf มีการเปดตัวทีญ ่ ปี่ นุ และ สหรัฐอเมริกา รวมถึงอีกหลายประเทศ ในทวีปยุโรป และประเทศไทยเปดตัว เปนทางการไปแลวเมื่อเร็ว ๆ นี้ โดย บริษทั นิสสัน มอเตอร (ประเทศไทย) จํ า กั ด สํ า หรั บ Nissan Leaf ใช แบตเตอรี่ ลิเทียม อิออนชนิดบาง ซึ่ ง มี คุ ณ สมบัติคื อ เล็ก กะทั ด รั ด และ นํ้ า หนั ก เบา มี ค วามจุ อ ยู ที่ 24 กิโลวัตตชั่วโมง ใหพลังงานมากกวา 90 กิโลวัตต/ชัว่ โมง ชารจไฟฟาไดเต็ม แต ล ะครั้ ง จะสามารถเดิ น ทางได ถึ ง 160-200 กิโลเมตร พลังขับเคลื่อน มาจากมอเตอร ไ ฟฟ า แบบ AC3
กันยายน - ตุลาคม 2554
77
(4) Toyota RAV4 EV ขาวจากผูจัดการออนไลน วันที่ 15 ส.ค. 2554, “โตโยตาพรอมลุย RAV4 EV ในแคนาดา” http://www.manager.co.th/Motoring/ViewNews. aspx?NewsID=9540000098885 โตโยตายืนยันจะขึ้นไลนผลิตรถยนตพลังงานไฟฟาอยาง RAV4 EV รุนที่ 2 ที่เกิดจากความรวมมือกับทางเทสลา มอเตอร ที่โรงงาน Woodstock ที่เมืองออนตาริโอ แคนาดา แตยังไมเปดเผยเปาหมายทั้งในแงยอดขายและยอดผลิตออกมาในตอนนี้ ขณะที่ตัวรถ พรอมทําตลาดภายในปหนา อยางไรก็ตาม RAV4 EV พลังไฟฟาจะเริ่มวางจําหนายในตลาดสหรัฐอเมริกาชวงป 2012 ในตอนนี้มีการเปดเผยวา โตโยตาไดลงทุนไปกับโปรเจกตการพัฒนาระบบไฟฟาสําหรับใชในรถยนตรวมแลวมากกวา 100 ลานเหรียญสหรัฐ หรือ 3,000 ลานบาท เพื่อใหทางเทสลานําไปใชในการผลิตขุมพลังสําหรับใชในการขับเคลื่อน โดยแบตเตอรี่ที่ใช คือ lithium metal-oxide battery มอเตอรไฟฟา คาดวานาจะวิ่งไดในระยะประมาณ 190 กม. ซึ่งขณะนี้ยังไมทราบขอมูลรายละเอียดทางเทคนิค หากสนใจสามารถหาขอมูลเพิ่มเติมไดที่ http://www.toyota.com/ concept-vehicles/rav4ev.html ขอมูลจาก Website ที่แนะนําขางตนและจากแหลงตาง ๆ สามารถเปรียบเทียบรายละเอียดทางเทคนิคและ ราคาของรถยนตพลังงานไฟฟาที่มีผลิตจําหนายในทองตลาดปจจุบันไดดังตารางที่ 1
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
ตารางที่ 1 การเปรียบเทียบรายละเอียดทางเทคนิคและราคาของรถยนตพลังงานไฟฟาของ MiEV, Leaf และ Volt รายละเอียด
ระยะทาง (ไฟฟา)
Mitsubishi MiEV
160 กม.
Nissan Leaf
Chevy Volt
160 กม.
56 กม.
ระยะเวลาการชารจ 22.5 ชม. – 110 โวลต (จากเริ่มชารจจนเต็ม) 6 ชม. – 240 โวลต
20 ชม. – 110 โวลต 7 ชม. – 240 โวลต
10 ชม. – 110 โวลต 4 ชม. – 240 โวลต
กําลัง
49 กิโลวัตต (66 แรงมา)
80 กิโลวัตต (110 แรงมา)
111 กิโลวัตต (150 แรงมา)
ความเร็วสูงสุด
130 กม./ชม.
145 กม./ชม.
160 กม./ชม.
ขนาดแบตเตอรี่
16 กิโลวัตตชั่วโมง
24 กิโลวัตตชั่วโมง
16 กิโลวัตตชั่วโมง
รับประกันแบตเตอรี่
8 ป/160,000 กม.
8 ป/160,000 กม.
8 ป/160,000 กม.
ราคา
$32,998 ราคาในประเทศแคนาดา
$32,780 ($25,280 after tax credit)
$41,000 ($33,000 after tax credit)
ดวยพื้นที่จํากัดผูเขียนจึงใหขอมูลเฉพาะบริษัทผูผลิตที่มีขาวผานทาง สื่อของเมืองไทย แตยังมีอีกหลายบริษัทที่กําลังพัฒนารถยนตพลังงานไฟฟา หลายรุนเพื่อการจําหนายในเชิงพาณิชย เชน Tesla Roadster, BMW Mini E, Volvo C30 สําหรับประเทศจีนเองก็มีการพัฒนารถยนตพลังงานไฟฟาไปมาก แลวเชนกัน และยังมีอีกหลายบริษัทจากหลายประเทศกําลังพัฒนาและทยอย เปดตัวกันมากยิ่งขึ้นในอนาคต
เพื่อใหสามารถขับขี่ไดระยะทางไกล ขึน้ โดยไมตอ งชารจไฟบอยครัง้ เหมาะ สํ า หรั บ การขั บ เคลื่ อ นในระยะไกล และแบบที่ใชพลังงานไฟฟา 100% (Electric Vehicle, EV) แตระยะทาง ทีว่ งิ่ ไดกอ็ าจจะไมมากนักโดยสวนมาก ยั ง ไม ถึ ง 200 กม. ต อ การชาร จ 2. แนวโนมตลาดในอนาคตของประเทศตาง ๆ หนึ่งครั้ง ทั้งนี้เพราะขนาดแบตเตอรี่ จากขอมูลที่กลาวขางตนจะเห็นไดวามีหลายบริษัทตางมุงมั่นพัฒนา ที่ อ าจจะมี ข นาดไม ใ หญ ม ากนั ก รถยนตพลังงานไฟฟาพาณิชย ซึ่งมีหลายรุนหลายบริษัทไดมีการผลิตเพื่อ เหมาะสําหรับการขับเคลือ่ นระยะทาง จําหนายบางแลว โดยมีทั้งแบบที่เปนแบบไฮบริด (Plug-in Hybrid Vehicle, สั้นหรือในเมือง เปนตน PHEV) โดยใชพลังงานผสมระหวางการใชเชือ้ เพลิงแบบเดิมและพลังงานไฟฟา
78
ป ญ หาอุ ป สรรคการพั ฒ นา รถยนต พ ลัง งานไฟฟา ที่สํ า คัญ คือ การพั ฒ นาแบตเตอรี่ ใ ห ส ามารถ เ ก็ บ พ ลั ง ง า น ไ ด สู ง ข น า ด เ ล็ ก นํ้ า หนั ก เบา อายุ ก ารใช ง านนาน มีความปลอดภัย และราคาไมแพง จะทําใหการพัฒนาอุตสาหกรรมรถยนต พลังงานไฟฟากาวหนามากกวานี้เปน อยางมาก ซึ่งเราคงจะเห็นรถยนต พลั ง งานไฟฟ า วิ่ ง บนท อ งถนนแทน รถยนต ที่ เ ราใช กั น อยู ทุ ก วั น นี้ แ ล ว ก็เปนได อย า งไรก็ ดี International Energy Agency (IEA) ระบุ ว า หากในชวงอีกไปกี่ปขางหนาสามารถ ผลิ ต แบตเตอรี่ ลิ เ ที ย มไอออนได เปนจํานวนมากแบบ Mass production จะทําใหราคาของแบตเตอรี่ชนิดนี้อยู ที่ประมาณ USD 750/kWh ดังนั้น รถ PHEVs ที่วิ่งดวยพลังงานไฟฟา อยางเดียวในระยะ 40 กม. ดวย แบตเตอรี่ขนาด 8 kWh จะตองจาย คาแบตเตอรี่ประมาณ USD 6,000 ดังนั้นการใชรถ PHEVs เปนระยะ ทาง 200,000 กม. จะทําใหสามารถ ประหยัดคานํ้ามันไดประมาณ USD 4,000 แตคา นํา้ มันทีป่ ระหยัดไดนกี้ ย็ งั ไมเพียงพอที่จะชดเชยคาแบตเตอรี่ที่ ราคาแพงมากได แตถาคาแบตเตอรี่ สํ า หรั บ PHEVs มี ร าคาลดลงได ประมาณ USD 500/kWh จึงจะทําให เกิดการแขงขันได แตการแขงขันจะ เกิดขึน้ ไดมากนอยเพียงใดก็ขนึ้ อยูก บั ค า ไฟฟ า และราคาของเชื้ อ เพลิ ง ในอนาคต รวมถึงการที่ผูบริโภคมี ความพึงพอใจที่จะจายเพิ่มขึ้น (หรือ อาจจะนอยกวา) ในการซือ้ รถ PHEVs เพื่ อ ช ว ยรั ก ษ สิ่ ง แวดล อ มและลด ปญหาโลกรอน [1] จากขอมูลนี้เราคง
เห็นภาพแลววาในอนาคตจะตองมีการพัฒนาแบตเตอรีส่ าํ หรับรถ PHEVs และ EVs เพือ่ ใหสามารถขับเคลือ่ นดวยพลังงานไฟฟาไดไกลยิง่ ขึน้ และมีราคาถูกลง ดวยตระหนักถึงภัยจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและปญหา โลกรอน หลายหนวยงานจึงเรงรณรงคลดการใชพลังงานและลดการปลอย กาซ CO2 โดย IEA ไดตั้งเปาวาภายในป 2050 ควรจะตองลดการปลอย กาซ CO2 จากการใชพลังงานทุกชนิดทัว่ โลกใหได 50% เมือ่ เทียบกับป 2005 โดย ในภาคการขนสงจะตองลดลงใหได 30% ของป 2005 นั่นหมายถึงจะตองมี ยอดการขาย EVs ปละ 50 ลานคัน และ PHEVs อีกปละ 50 ลานคัน หรือมากกวาครึ่งหนึ่งของปริมาณความตองการรถยนตนั่งสวนบุคคลแบบ Light-duty vehicle (LDV) ในขณะนั้น จึงจะบรรลุเปาหมาย [1] ดังแสดงใน ตารางที่ 2 และรูปที่ 1 เปนการพยากรณยอดการขายรถ EVs และ PHEVs ทัว่ โลกตั้งแตป 2010-2050 ซึ่งจะเห็นไดวาการใชงานรถ EVs จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ แตการใชงานรถ PHEVs จะสูงกวา EVs ในชวงแรกและจะมีการใชงานสูงสุด ในชวงป 2040 แลวจึงคอย ๆ ลดลง
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 1 กราฟแสดงการพยากรณยอดการขายรถ EVs และ PHEVs ทั่วโลก [1] ตารางที่ 2 การพยากรณยอดการขายรถ EVs และ PHEVs ทั่วโลก ตั้งแตป 2010-2050 (ลานคันตอป) [1] 2012
2015
2020
2025
2030
2040
2050
PHEV
0.05
0.7
4.7
12.0
24.6
54.8
49.1
EV
0.03
0.5
2.5
4.4
9.3
25.1
52.2
จากตารางที่ 2 และรูปที่ 1 จะพบวาการพยากรณการขยายตัวของ ทั้งรถ EVs และ PHEVs ทั่วโลกจะเพิ่มสูงขึ้นเปนอยางมาก หลายทานก็อาจ จะสงสัยวาแลวจะเปนไปไดหรือไม ถึงจุดนี้เราคงตองมาพิจารณาถึงแผนหรือ เปาหมายของประเทศชั้นนําของโลกกันกอนวาไดตั้งเปาหมายการใชงาน รถ EVs และ PHEVs กันในแตละประเทศกันอยางไร โดยพิจารณาจากรูปที่ 2(ก) จะพบวาหากพิจารณาตามเปาหมายของแตละประเทศแลวในป 2020 จะมี ยอดขายรถ EVs และ PHEVs ประมาณ 5 ลานคัน ซึง่ จากตารางที่ 2 พยากรณ กันยายน - ตุลาคม 2554
79
(ก)
เพิม่ ขึน้ อยางไรก็ดหี ากไมมมี าตรการ และกลไกในการผลักดันใหผูบริโภค ตองการที่จะซื้อรถ EVs และ PHEVs แทนการใชรถยนตแบบเดิม ก็ไมอาจ ทําใหผบู ริโภคหันมาสนใจรถ EVs และ PHEVs ได เพราะมีราคาแพงกวาและ คาใชจายในการเปลี่ยนแบตเตอรี่สูง นัน่ เอง ดังนัน้ หลายรัฐบาลจึงตองสราง มาตรการกลไกในการจูงใจใหผบู ริโภค หันมาใชรถ EVs และ PHEVs มากขึน้ ดังแสดงในตารางที่ 3 เปนมาตรการ จู ง ใจให ผู บ ริ โ ภคหั น มาใช ร ถ EVs และ PHEVs ในประเทศสหภาพยุโรป ซึ่งจะเห็นไดวามีทั้งการไมคิดคาภาษี การจดทะเบียนรถยนต การไมคิด ภาษีมูลคาเพิ่ม ไมเสียภาษีรถยนต ประจําป การจาย Cash Back รวมทัง้ การลดภาษีเงินได เปนตน นอกจากนีย้ งั ตองมีการจัดสราง โครงสร า งพื้ น ฐานในการรองรั บ การใช ง านรถ EVs และ PHEVs นั่ น คื อ Charging Stations หรื อ สถานีชารจไฟฟาเมื่อแบตเตอรี่หมด ซึ่งจะตองมีการกอสรางติดตั้งไวใน หลายพื้ น ที่ ค ล า ย ๆ กั บ ป ม นํ้ า มั น นั่ น เอง ในแต ล ะประเทศจึ ง ต อ งมี การวางแผนรองรั บ ไว ด ว ยเช น กั น เชน ที่กรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ ได กํ า หนดแผน Low Carbon London (LCL) สนับสนุนการใชรถยนต พลั ง งานไฟฟ า เพื่ อ ลดการปล อ ย CO2 ในภาคการขนสงใหเหลือ 14% ภายในป 2020 จึงไดตั้งเปาหมาย ไววาจะติดตั้งสถานีชารจไฟฟาใหกับ รถยนตพลังงานไฟฟาจํานวน 1,300 จุด เพื่อรองรับรถยนตพลังงานไฟฟาใน กรุงลอนดอน จํานวน 100,000 คัน ภายในป 2013 [3]
ร า ส า ้ ฟ ไฟ (ข)
รูปที่ 2 เปาหมายการจําหนายรถ EVs และ PHEVs ของแตละชาติ ระหวางป 2010-2020 [1] (ก) ยอดขายตามเปาหมายที่แตละประเทศประกาศไว (ข) ยอดขายตามเปาหมายที่ไดรวมอัตราการขายตัวจนถึงป 2020
วาจะมีประมาณ 7 ลานคัน แตหากรวมประเทศอื่น ๆ นอกจากประเทศ เหลานี้ก็มีความเปนไปไดที่อาจจะถึง 7 ลานคัน นอกจากนี้หากเราพิจารณาวา จะมีการขยายตัวของตลาดรถ EVs และ PHEVs ทัว่ โลก ตามรูป 2(ข) จะพบวา เมื่อถึงป 2020 อาจจะมียอดการขายรถ EVs และ PHEVs ทั่วโลกมากกวา 10 ลานคัน สําหรับประเทศไทยของเรากวาจะถึงป 2020 ก็อีก 9 ป จึงเปนไปไดวา นาจะมีรถ EVs และ PHEVs นําเขามาจําหนายในบานเรานาจะเกิน 100,000 คันตอป หากไดรับการสงเสริมจาก ทุกภาคสวนทั้งภาครัฐและเอกชน
3. การสนั บ สนุ น จากภาครั ฐ ใน กลุมประเทศยุโรป จากขอมูลทีก่ ลาวขางตนเราคงจะเห็นภาพ แลววาบริษัทผูผลิตรถยนตก็พรอมที่จะพัฒนา รถ EVs และ PHEVs รัฐบาลหรือหนวยงาน ต า ง ๆ ทั่ ว โลกก็ ข านรั บ และตั้ ง เป า หมายใน การผลักดันใหมีการใชงานรถ EVs และ PHEVs
80
ตารางที่ 3 มาตรการจูงใจสําหรับการใชรถ EVs และ PHEVs ในประเทศสหภาพยุโรป [2] ประเทศ นอรเวย เดนมารก สวีเดน ไอรแลนด สเปน ฝรั่งเศส อิตาลี เบลเยียม กรีซ
การสนับสนุนจากภาครัฐในกลุมประเทศยุโรป No car registration tax (approx €7,500 on a b-class car), No VAT (25% of retail price), no annual car tax (€345). No car registration tax (approx €7,500 on a b-class car), no annual car tax. €2,500 cash back. 50% reduction in registration tax, which equates to 22.5-30% of price. €6,000 cash back or 22% of retail price. €5,000 cash back or 20% of retail price. €5,000 cash back for combustion engine trade-ins. €4,000 EV income tax reduction at point of purchase. No car registration or road tax.
สํ า หรั บ ประเทศไทยของเรา ขณะนี้ ยั ง ไม มี น โยบายที่ ชั ด เจนทั้ ง ในเรือ่ งของเปาหมายการลดการปลอย กาซ CO2 และการใชรถยนตพลังงาน ไฟฟ า ในอนาคต ก็ ค งต อ งฝากให หนวยงานที่เกี่ยวของชวยกันผลักดัน ใหมีเปาหมายและนโยบายที่ชัดเจน กันตอไป จากนั้นหนวยงานอื่น ๆ ทีเ่ กีย่ วของจะไดนาํ ไปปฏิบตั แิ ละสราง โครงการและแผนงานขึน้ มารองรับได อยางเหมาะสม จะไดไมเกิดปญหา ใหตองปรับแกตามมาในภายหลัง
ของรถยนตพลังงานไฟฟาสามารถที่จะแขงขัน กับรถยนตที่เราใชงานในปจจุบันได เมื่อถึง จุดนั้นประเทศไทยของเราซึ่งเปนฐานการผลิต รถยนต ข นาดใหญ ข องบริ ษั ท ผลิ ต รถยนต หลายคาย อาจจะเปลีย่ นมาเปนการผลิตรถยนต พลังงานไฟฟาก็เปนได หากเปนเชนนั้นจริง จํานวนการใชรถยนตพลังงานไฟฟาก็จะเพิ่มสูงขึ้นมากตามเมืองใหญ ๆ สิ่งที่ เกิดขึ้นตามมาก็คือปริมาณการใชพลังงานไฟฟาของประเทศจะสูงมากขึ้น จากการชารจรถยนตพลังงานไฟฟาที่บานพักอาศัย ซึ่งหากมีจํานวนรถยนต พลังงานไฟฟาที่ชารจไฟพรอม ๆ กันจํานวนมากก็อาจสงผลกระทบตอระบบ โครงขายไฟฟาของการไฟฟาเปนอยางมาก หากไมมีการวางแผนที่จะรองรับ และแกไขปญหาไวแตเนิ่น ๆ เมื่อเวลานั้นมาถึงก็อาจจะสายเกินแกหรือ ตองเสียคาใชจายสูงมากในการแกไขก็เปนได ในโอกาสตอไปผูเขียนจะได ขยายความตอไปวาแลวผลกระทบที่อาจจะเกิดขึ้นมีอะไรบางและมีแนวทาง 4. สรุป บทความนี้ไดแนะนํารถยนต แกไขปญหากันอยางไรตอไป พลังงานไฟฟาบางรุนที่เปดตัวกันไป เอกสารอางอิง ใหเราไดทราบถึงขอกําหนดทางดาน [1] International Energy Agency (IEA), “Technology Roadmap: Electric and เทคนิ ค เบื้ อ งต น และราคา รวมถึ ง plug-in hybrid electric vehicles”, 2011. ทิศทางการขยายตัวของตลาดรถยนต [2] Mayor of London, “An Electric Vehicle Delivery Plan for London”, May 2009. พลังงานไฟฟาทั้งชนิด PHEVs และ [3] Cristiano MARANTES and et al, “LOW CARBON LONDON – A LEARNING EVs ในอนาคตว า ในช ว งอี ก ไม กี่ ป JOURNEY”, 21st International Conference on Electricity Distribution, Frankfurt, ขางหนาแนวโนมตลาดจะไปสูการใช 6-9 June 2011, paper 1192. รถยนต พ ลั ง งานไฟฟ า แทนการใช รถยนตแบบที่เราใชกันอยูในปจจุบัน ประวัติผูเขียน ดดร.ประดิษฐ เฟองฟู โดยทางภาครัฐจะตองมีการกระตุน • ผูชวยผูอํานวยการกองวิจัย ฝายวิจัยและพัฒนาระบบ ตลาดโดยสร า งแรงจู ง ใจในการใช ไไฟฟา การไฟฟาสวนภูมภิ าค รับผิดชอบงานดานวิจยั และพัฒนา รระบบไฟฟามามากกวา 9 ป รถยนต พ ลั ง งานไฟฟ า จึ ง จะทํ า ให • กรรมการสาขาวิศวกรรมไฟฟา วสท. ผู บ ริ โ ภคหั น ไปซื้ อ รถยนต พ ลั ง งาน • บรรณาธิการ นิตยสารไฟฟาสาร วสท. ไฟฟาเพิ่มมากขึ้น ทําใหในที่สุดราคา
ร า ส า ้ ฟ ไฟ กันยายน - ตุลาคม 2554
81
Technology & Innovation เทคโนโลยีและนวัตกรรม นายธงชัย มีนวล อีเมล : athme@hotmail.com
โครงขายไฟฟาอัจฉริยะ : แผนดําเนินงาน Smart Grids : Plan for Implementation บทความนี้ ก ล า วถึ ง เนื้ อ หา เกีย่ วกับการบริหารจัดการเพือ่ นําแผน ไปปฏิ บั ติใ หเ กิ ด ผล เกิ ด ประโยชน ขึน้ จริง โดยกลาวถึงโครงสรางทีมงาน และขั้ น ตอนการจั ด ทํ า แผนปฏิ บั ติ สํ า หรั บ ใช บ ริ ห ารจั ด การโครงการ พั ฒ นาโครงข า ยไฟฟ า อั จ ฉริ ย ะ นอกจากนั้นจะรายงานใหทานผูอาน ไดรบั ทราบความคืบหนาในการพัฒนา โครงขายไฟฟาอัจฉริยะของประเทศไทย
แผนปฏิบตั มิ รี ายละเอียดสําหรับนําไปทํางานในขัน้ ตอนทีจ่ ะดําเนินการ จริงตามขอบเขตงาน ปริมาณงาน และวงเงินงบประมาณที่กําหนด รายละเอียดทีก่ ลาวถึงตอไปในบทความนีเ้ กีย่ วกับโครงสรางการบริหาร และขั้นตอนการจัดทําแผนปฏิบัติสําหรับใชบริหารจัดการโครงการพัฒนา โครงขายไฟฟาอัจฉริยะ เนื้อหาสวนใหญเรียบเรียงจากเอกสาร [1] ซึ่งนําเสนอ เกี่ยวกับการปรับความตองการไฟฟา (Demand Response) ซึ่งจัดทําโดย บริษัทที่ปรึกษา KEMA นําเสนอสมาคมเครือขายพลังงาน (Energy Network Association, ena) แหงสหราชอาณาจักร (Great Britain) เมือ่ เดือนมีนาคม 2554
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
1. บทนํา
การพั ฒ นาโครงข า ยไฟฟ า อั จ ฉ ริ ย ะ ใ ห สั ม ฤ ท ธิ ผ ล อ ย า ง มี ประสิทธิภาพ มีคุณภาพ แลวเสร็จ ภายในเวลาที่ กํ า หนด และต น ทุ น ในการดําเนินงานตํ่านั้น จําเปนตองมี เอกสารแผนงานที่เหมาะสมในแตละ ขั้นตอนการดําเนินงาน ไดแก แผนที่ นําทาง แผนกลยุทธ และแผนปฏิบัติ (Implementation Plan) แผนที่นําทางและแผนกลยุทธ มีรายละเอียดสําหรับผูบริหารระดับ สู ง ใช สํ า หรั บ การตั ด สิ น ใจว า จะ ดําเนินการหรือไม ดําเนินการอะไร ดํ า เนิ น การเมื่ อ ไร และดํ า เนิ น การ ในกรอบและทิศทางใด
2. แนวคิดโครงสรางการบริหารโครงการ
โครงสรางการบริหารโครงการสามารถแบงไดเปน 2 แบบ คือ 1) โครงสรางการบริหารโครงการแบบดั้งเดิม (Traditional Project Structure) 2) โครงสรางการบริหารโครงการแบบกาวหนา (Progressive Project Structure) 2.1 โครงสรางการบริหารโครงการแบบดั้งเดิม การจัดโครงสรางการบริหารโครงการแบบดั้งเดิมที่ใชกันโดยทั่วไป นั้น เหมาะกับแผนงานที่มีเปาหมายชัดเจนและสภาพแวดลอมที่คอนขางคงที่ มีการเปลี่ยนแปลงเปาหมายและบริบทแวดลอมนอย
รูปที่ 1 การจัดโครงสรางบริหารโครงการแบบดั้งเดิม
82
ทีมบริหารดังแสดงในรูปที่ 1 มีหนาที่รับผิดชอบในการบริหารโครงการ ในแตละวัน โดยการสนับสนุนและการกํากับดูแลของคณะกรรมการโครงการ หลังจากริเริ่มโครงการตามแนวคิดที่ชัดเจนแลว และบริหารโครงการ ไประยะหนึ่งจนมีความคืบหนาพอสมควร จะมีการประเมินความคืบหนา การดําเนินงานดังกลาวเพือ่ ใหทราบสถานะในขณะนัน้ วาเปนไปตามทีต่ อ งการ หรือไม ในกรณีที่ระยะเวลาดําเนินงานโครงการหลายปอาจมีความจําเปน ตองประเมินความคืบหนาการดําเนินโครงการหลายครั้ง 2.2 โครงสรางการบริหารโครงการแบบกาวหนา การจัดโครงสรางบริหารโครงการแบบกาวหนา สําหรับโครงการภายใต บริบทแวดลอมทีเ่ ปลีย่ นแปลง ซึง่ เปนลักษณะทีเ่ กิดขึน้ กับการพัฒนาโครงขาย ไฟฟาอัจฉริยะในขณะนี้ และสําหรับโครงการที่มีการเปลี่ยนแปลงเปาหมาย
เมือ่ เปรียบเทียบรูปที่ 1 และรูปที่ 2 จะเห็นวาเสนทางจากจุดตั้งตน (ก) ไปยังจุดหมาย (ข) นัน้ ในรูปที่ 1 นัน้ มี เสนทางเดียวทีช่ ดั เจน การดําเนินงาน โครงการจึงทําแบบทีเ่ คยทํากันมา (As usual) ขณะที่เสนทางในรูปที่ 2 นั้น แสดงใหเห็นเสนทางที่แตกตางจาก รูปที่ 1 แมวา จะไมใชเสนทางทีส่ นั้ ทีส่ ดุ แตก็เปนเสนที่เปนไปไดและใชเวลา ใชทรัพยากรนอยที่สุด
3. ขั้ น ต อ น ก า ร ว า ง แ ผ น ดําเนินงาน
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 2 การจัดโครงสรางบริหารโครงการแบบกาวหนา
รูปที่ 2 แสดงใหเห็นวาการเปลีย่ นแปลงเปาหมายเพือ่ ความเหมาะสมนัน้ สามารถเกิดขึน้ ไดตงั้ แตเริม่ ตนโครงการ การปรับความเหมาะสม (Recalibration) นั้นสามารถทําไดทันทีที่ทราบเหตุปจจัย และในกรณีที่ระยะเวลาการดําเนิน โครงการนาน มีความจําเปนตองกําหนดการปรับความเหมาะสมในแตละ ชวงเวลา ทั้งนี้กอนที่จะปรับความเหมาะสมนั้นก็จะตองดําเนินการประเมิน สถานะการดําเนินงานและสภาพเงื่อนไขที่เปนจริงในขณะนั้น การบริหารโครงการในลักษณะนี้ตองใชกลยุทธ และแทคติค (Tactic) ที่เหมาะสม คณะกรรมการที่รับผิดชอบตองเปนคณะกรรมการกลยุทธทํา หนาทีเ่ พิม่ เติมจากคณะกรรมการโครงการแบบดัง้ เดิมคือสรุปบทเรียนทีเ่ กิดขึน้ (Lessons Learned) จากการดําเนินงานทีผ่ า นมา และสํารวจสภาวะ (Scanning) ที่จะเกิดขึ้นในอนาคตเพื่อแสวงหาแนวทางดําเนินการที่เหมาะสม แนวคิดที่ชัดเจนเกี่ยวกับโครงการทําใหทราบลักษณะเฉพาะพิเศษของ โครงการทีแ่ ตกตางจากโครงการทัว่ ไปแบบดัง้ เดิมทีค่ นุ เคยกัน ในกรณีนแี้ นวคิด ทีช่ ดั เจนเกีย่ วกับโครงการจึงมีบทบาทสําคัญทัง้ ผูป ฏิบตั สิ าํ หรับการดําเนินงาน และคณะกรรมการกลยุทธสําหรับการวางกลยุทธและกํากับดูแล
ก า ร ว า ง แ ผ น ดํ า เ นิ น ง า น (Implementation Planning) ตาม [1] ที่ ดี ต อ งเข า ใจกระบวนการทํ า งาน (Detailed Implementation Process) อยางถองแท การวางแผนดําเนินงาน สามารถแบงงานออกเปน 5 กลุม ประกอบดวย 1) ออกแบบและกําหนดงาน (Start-up Activities) เปนการกําหนด กิจกรรม กําหนดผูรับผิดชอบ และ มอบหมายงาน 2) ประเมินคุณคา (Business Case) ประเมินคุณคา (Investigating the value proposition) ของกิจกรรม ที่กําหนดตามขอ 1) 3) สํารวจคุณคา (Exploration) สืบคนหาบทเรียน แนวปฏิบตั ิ ขอควรทํา เพื่ อ ทํ า ให แ นวทางดํ า เนิ น งานที่ จ ะ กํ า หนดต อ ไปมี ค วามสมบู ร ณ ม าก ยิ่งขึ้น 4) กําหนดแนวทาง (Solution) กํ า ห น ด ก ร อ บ ก า ร ดํ า เ นิ น ง า น (Framework) และเลือกเทคโนโลยี ที่เหมาะสม 5) ดําเนินการ (Implementation) ดําเนินการตามกรอบที่กําหนด และ เทคโนโลยีที่เลือก กันยายน - ตุลาคม 2554
83
(1) ที ม ผู ที่ ส นใจขนาดใหญ (’Big Committee) โดยเชิญผูที่สนใจ จะรวมงานประชุมเพื่อกําหนดหนาที่ ความรับผิดชอบ (2) ทีมกลุม ผูท สี่ นใจ (Nested Structure) คล า ยกั บ ที ม ผู ที่ ส นใจ ขนาดใหญ แตจดั ทีมยอยหลาย ๆ ทีม ประกอบกันขึ้นเปนทีมใหญ (3) ที ม พั น ธมิ ต ร (Partner รูปที่ 3 การวางแผนดําเนินงาน 5 ขั้นตอน Model) จั ด ที ม ขึ้ น ร ว มดํ า เนิ น การ เพื่ อ เพิ่ ม ความน า เชื่ อ ถื อ และให รายละเอียดของกลุมงานในแตละขั้นตอนแสดงในหัวขอตอ ๆ ไป คุณภาพการทํางานดีขนึ้ อีกทัง้ ชวยให การดํ า เนิ น งานเกิ ด ประโยชน อ ย า ง 4. ขั้นตอนออกแบบและกําหนดงาน งานในขั้นตอนแรกเปนการตั้งหนวยงานสําหรับดําเนินงาน กิจกรรมที่ ทั่วถึงแกผูมีสวนไดสวนเสีย (4) ทีมสมาคม ทีมประกอบ สําคัญประกอบดวย ด ว ยสมาชิ ก ที่ จ า ยเงิ น บํ า รุ ง สมาคม 1) กําหนดผูรับผิดชอบโครงการ การชําระเงินบํารุงสมาคมของสมาชิก 2) แตงตั้งทีมบริหารกลยุทธ เหลานัน้ เพือ่ ใหไดสทิ ธิในการดําเนินการ 3) แตงตั้งทีมบริหารและดําเนินงาน ตามที่สมาคมกําหนด (Pay to Play) 4) กําหนดโครงสรางการบริการ และวิธีการทํางาน รูปที่ 4 แสดงการจัดทีมงานใน 5) กําหนดกลไกทํางานกับผูมีสวนไดสวนเสีย รูปแบบทั้ง 4 แบบ ดังที่ไดกลาวมา 6) กําหนดวิธีการสื่อสาร ขางตน 7) แตงตั้งทีมสนับสนุนทรัพยากร
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
8) ตั้งสํานักงานโครงการ 5. ขั้นตอนประเมินคุณคา 9) จัดทําเอกสารขอบเขตงานสําหรับทีมบริหารกลยุทธ เป น การจั ด ทํ า แผนบริ ห าร 10) จัดทําเอกสารขอบเขตงานและผลลัพธสาํ หรับทีมบริหารและดําเนินงาน การกําหนดสมาชิกของทีมงาน และผูม สี ว นไดสว นเสียทีจ่ ะรวมดําเนินงาน ทรัพยากรทีจ่ าํ เปนสําหรับการดําเนินงาน รวมทัง้ เงินทุน บุคลากร และบริการ สามารถกําหนดไดหลายวิธี เชน การดําเนินงานพัฒนาโครงขาย ไฟฟาอัจฉริยะ โดยเฉพาะอยางยิ่ง สวนที่เปนสาธารณูปโภคพื้นฐานของ ประเทศ ควรเป น การลงทุ น ของ สาธารณะ และอาจจะเปนการลงทุน ของภาคเอกชนที่ไดรับประโยชนจาก การพัฒนาโครงขายไฟฟาอัจฉริยะ ก า ร ป ร ะ เ มิ น คุ ณ ค า ข อ ง กิจกรรมที่ไดกําหนดและออกแบบไว เปนการวิเคราะหทั้งตนทุนคาใชจาย ในการดําเนินการและผลประโยชน ที่คาดวาจะไดรับ รูปที่ 4 ทีมงาน 4 รูปแบบ
84
6. ขั้นตอนสํารวจคุณคา งานในขั้นตอนนี้ประกอบดวย งานยอย 3 งานคือ 1) สื บ ค น ค น หาความรู ประสบการณ และบทเรี ย นจาก การดําเนินงานพัฒนาโครงขายไฟฟา อั จ ฉริ ย ะของหน ว ยงานต า ง ๆ ทั้ง ระดับชาติและนานาชาติ เนื่องจาก การพั ฒ นาโครงข า ยไฟฟ า อั จ ฉริ ย ะ จะต อ งใช อ งค ค วามรู เทคโนโลยี และผลิตภัณฑที่ทันสมัย 2) ประเมินและวิจยั การยอมรับ ของสั ง คม รวมทั้ ง การตอบสนอง และพฤติกรรมของผูใชไฟฟา และ ประชาชนทั่ ว ไปต อ การดํ า เนิ น งาน พัฒนาโครงขายไฟฟาอัจฉริยะ เพื่อ ลดหรื อ เลี่ ย งความเสี่ ย งที่ จ ะเกิ ด การไม ย อมรั บ ของสั ง คม หรื อ การปรับเปลี่ยนพฤติกรรมการผลิต และใชพลังงานที่ไมพึงประสงค 3) ป ร ะ เ มิ น ส ภ า พ ที่ จ ะ เกิ ด ขึ้ น ในกรณี ที่ มี ผู รั บ ผิ ด ชอบใน การดําเนินงานพัฒนาโครงขายไฟฟา อัจฉริยะสวนใดสวนหนึง่ หรือทัง้ หมด เพี ย งรายเดี ย ว หรื อ กรณี ที่ อ งค ก ร ตั ด สิ น ใจที่ จ ะพั ฒ นาระบบงานใด งานหนึง่ เพียงองคกรเดียว อาจจะเกิด ความเสีย่ งเนือ่ งจากความตองการระบบ หรืออุปกรณที่เปนสวนประกอบของ ระบบนั้นมีปริมาณนอย เปนผลทําให มีราคาแพง ทําใหตน ทุนในการพัฒนา สูงมาก
เพื่อใหทราบศักยภาพที่ดีสุดของเทคโนโลยี รวมทั้งโอกาสที่จะประยุกตใช เทคโนโลยี ผลการประเมินศักยภาพเทคโนโลยีอาจจะไดจากโครงการนํารอง โครงการสาธิตในพืน้ ทีข่ นาดเล็ก หรือการวิเคราะห ศึกษาโครงการทีด่ าํ เนินงาน ในตางประเทศ 2) การเลือกระบบสื่อสาร นอกจากการประเมินขีดความสามารถ ของระบบสื่อสารแลว ยังเปนการประเมินศักยภาพโดยรวมของระบบใหญ ซึง่ ประกอบดวยเทคโนโลยีหลากหลายชนิด โดยการประเมินศักยภาพของระบบ ทีเ่ กิดจากการทํางานรวมกันของเทคโนโลยีตา ง ๆ รวมทัง้ การขยายระบบออกไป ใหครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญในอนาคต 3) กําหนดกรอบการทํางานเชิงเทคนิค (Technical Framework) และ กรอบการทํางานเชิงการคา (Commercial Framework) เพือ่ ใหบรรลุเปาหมาย ตามฟงกชันที่ตองการ (Functional Requirement) โดยมีตัวอยางเนื้อหา กรอบการทํางานดังกลาว ดังตอไปนี้
ร า ส า ้ ฟ ไฟ มพันธของผูรับผิดชอบกับผูใชไฟฟา • -ความสั บานเรือนที่อยูอาศัย
• • • • •
- ผูประกอบการขนาดกลางและขนาดเล็ก - ผูประกอบการขนาดใหญและอุตสาหกรรม กรอบการตัดสินใจ - กฎ กติกา และการบริหารในปจจุบัน - การจัดลําดับความสําคัญ และจัดความเหมาะสม ความสมดุล - การควบคุมกํากับดูแล - การจัดกลุมการตลาด การบริการ - การจัดกลุมงานเพื่อสรางกําไร บทบาทของผูที่เกี่ยวของตอ - ความตองการใหม - โอกาสใหม อุปกรณและเครื่องใชไฟฟา - การเชื่อมตอที่มีมาตรฐาน - การรับรูสภาวะการทํางานโดยอัตโนมัติ - การทํางานตามมาตรฐาน - ตอบสนองตอการใชงานเสมอ ขอมูล - ผังการรับ-สง แลกเปลี่ยนขอมูล - การจัดการ - ผูรับผิดชอบ - คําจํากัดความ - ความปลอดภัย - ตนทุน แหลงขอมูล/การควบคุมขอมูล - ขอกําหนดทางเทคนิค และมาตรฐาน - การสื่อสาร
รูปที่ 5 ตัวอยางกรอบการทํางาน
7. ขั้นตอนกําหนดแนวทาง
8. ขั้นตอนดําเนินการ
การกํ า หนดแนวทางสํ า หรั บ การพั ฒ นาโครงข า ยไฟฟ า อั จ ฉริ ย ะ ประกอบดวยงานยอยดังนี้ 1) ก า ร เ ลื อ ก เ ท ค โ น โ ล ยี เริ่ ม จากการประเมิ น ศั ก ยภาพของ เทคโนโลยีทั้งดานเทคนิคและการเงิน
ในการดําเนินงานจริงจําเปนตองมีแผนทางเลือก เพือ่ เลือกใชใหเหมาะสม กับสถานการณ และเงื่อนไขที่เปนจริงในขณะนั้น การดําเนินงานอาจพิจารณา เลือกดําเนินงานใหมีความสมบูรณในแตละพื้นที่ (Area-approach) โดยเลือก ดําเนินงานในพื้นที่ที่มีศักยภาพ มีความเหมาะสมสูงกอน หรืออาจจะเลือก ดําเนินงานตามเทคโนโลยีที่มีความพรอมในขณะนั้น (Technology-based) และเลือกพื้นที่ที่เหมาะสมกับเทคโนโลยีนั้น กันยายน - ตุลาคม 2554
85
การดําเนินการในเชิงพื้นที่นั้น เปนการบูรณาการความตองการตาง ๆ ในพืน้ ทีห่ นึง่ ๆ เขาดวยกันและพัฒนา ทั้ ง ระบบในพื้ น ที่ นั้ น เพื่ อ ให เ กิ ด ประโยชน ต ามที่ ต อ งการอย า งเป น ระบบ การดําเนินการตามความพรอม ของเทคโนโลยี นั้ น เหมาะสํ า หรั บ เทคโนโลยีทเี่ ปนพืน้ ฐานของการพัฒนา โครงขายไฟฟาอัจฉริยะ เชน ระบบ สื่ อ สาร, ระบบมิ เ ตอร อั จ ฉริ ย ะ, การบูรณาการขอมูลและระบบงาน (Data & Application Integration) เปนตน
ขางหนา โดยมุงใหเกิดประโยชน 3 ดาน คือ การผลิตและใชพลังงานอยาง ชาญฉลาดและรูคุณคา หรือ Smart Energy เพื่อชีวิตที่สะดวกสบาย หรือ Smart Life สูสังคมและโลกที่นาอยูในอนาคต หรือ Smart Community คณะอนุ ก รรมาธิ ก ารพิ จ ารณาศึ ก ษาโครงข า ยพลั ง งานอั จ ฉริ ย ะ ในคณะกรรมาธิการการพลังงาน วุฒิสภา ไดประชุมผูที่เกี่ยวของเพื่อปรึกษา หารือการผลักดันและสนับสนุนใหการพัฒนาโครงขายพลังงานอัจฉริยะเปน วาระแหงชาติ และนําไปสูการบูรณาการในระดับภูมิภาคอาเซียนในอนาคต ต อ ไป และมี กํ า หนดจั ด สั ม มนาเพื่ อ แลกเปลี่ ย นความรู ประสบการณ และรับฟงความเห็นตาง ๆ จากผูเชี่ยวชาญทั้งภายในและตางประเทศ โดยมี กําหนดจัดสัมมนาจํานวน 3 ครั้ง ดังตอไปนี้ 1) ครั้งที่ 1 กําหนดจัดวันอาทิตยที่ 28 สิงหาคม 2554 ณ หอง Lotus Suit 7 ชั้น 22 ศูนยการประชุมบางกอกคอนเวนชันเซ็นเตอร เซ็นทรัลเวิลด ราชประสงค กรุงเทพมหานคร โดยจัดรวมกับสภาวิจัยแหงชาติ 2) ครั้งที่ 2 กําหนดจัดวันอังคารที่ 27 กันยายน 2554 ณ โรงแรม มิราเคิล แกรนด คอนเวนชั่น ถนนวิภาวดีรังสิต หลักสี่ กรุงเทพมหานคร 3) ครั้งที่ 3 กําหนดจัดวันที่ 9-10 พฤศจิกายน 2554 ณ โรงแรมรามา การเดนส ถนนวิภาวดีรังสิต กรุงเทพมหานคร โดยจัดรวมกับสมาคมสถาบัน วิศวกรไฟฟาและอิเล็กโทรนิกสแหงประเทศไทย (IEEE Thailand Section) กฟภ. และ กฟน. กําลังจัดตั้งคณะทํางานความรวมมือ 2 การไฟฟา ดานการพัฒนาระบบมิเตอรอัจฉริยะ (Advanced Metering Infrastructure, AMI) เพื่อใหการพัฒนาโครงขายไฟฟาอัจฉริยะของ กฟภ. และ กฟน. เปนไป ในทิศทางเดียวกัน สามารถเชื่อมโยงระบบถึงกันไดในอนาคต และควรพัฒนา มาตรฐานโปรโตคอลของระบบมิเตอรอัจฉริยะเปนไปในทิศทางเดียวกัน ในบทความฉบับตอไปจะรายงานใหทา นผูอ า นทราบเกีย่ วกับรายละเอียด ของแผนที่นําทางการพัฒนาโครงขายไฟฟาอัจฉริยะ ซึ่งรวมทั้งรายละเอียด เกี่ยวกับ Smart Energy, Smart Life และ Smart Community ตามที่ ไดสัญญาไวกับทานผูอาน
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
9. ความคืบหนาการพัฒนา โครงข า ยไฟฟ า อั จ ฉริ ย ะ ของประเทศไทย
ผู เ กี่ ย วข อ งกั บ การพั ฒ นา โครงขายไฟฟาอัจฉริยะในประเทศไทย ทั้ ง ก า ร ไ ฟ ฟ า ผู ป ร ะ ก อ บ ก า ร ในอุ ต สาหกรรมพลั ง งานไฟฟ า อุตสาหกรรมยานยนต อุตสาหกรรม เครื่ อ งใช ไ ฟฟ า และอิ เ ล็ ก ทรอนิ ก ส อุตสาหกรรมสื่อสาร อุตสาหกรรม ไอที และอุตสาหกรรมขนสงยังคง มี กิ จ กรรมในการวิ เ คราะห ศึ ก ษา ประเมิ น ศั ก ยภาพและความพร อ ม กิตติกรรมประกาศ ในการพั ฒ นาธุ ร กิ จ ของตนเองที่ ขอขอบคุณ ดร.ประดิษฐ เฟองฟู ที่ชวยปรับปรุงใหบทความนี้สมบูรณมากยิ่งขึ้น เกี่ยวของกับโครงขายไฟฟาอัจฉริยะ และขอขอบคุณการไฟฟาสวนภูมิภาคที่สนับสนุนขอมูลเกี่ยวกับโครงขายไฟฟาอัจฉริยะ เอกสารอางอิง การไฟฟาสวนภูมภิ าค (กฟภ.) [1] ena, “GB Demand Response, Report 2 : Strategic Issues and Action และการไฟฟานครหลวง (กฟน.) จัดทํา Planning”, March 2011 แผนที่ นํ า ทางการพั ฒ นาโครงข า ย [2] คณะทํางานฯ การไฟฟาสวนภูมิภาค, “สถานะการพัฒนาโครงขายไฟฟาอัจฉริยะ ไฟฟ า อั จ ฉริ ย ะของแต ล ะองค ก ร ของ กฟภ.” (เอกสารใชภายในองคกร), สิงหาคม 2554 แล ว เสร็ จ โดย กฟภ. มี กํ า หนด ประวัติผูเขียน จะแถลงแผนที่ นํ า ทางการพั ฒ นา นนายธงชัย มีนวล โครงข า ยไฟฟ า อั จ ฉริ ย ะในวั น ที่ ทํางานใหการไฟฟาสวนภูมิภาค ประมาณ 21 ป ตั้งแต พ พ.ศ. 2533 จนถึงปจจุบัน งานหลักที่รับผิดชอบในปจจุบัน 19 สิงหาคม 2554 ณ โรงแรมรอยัล เเกีย่ วกับการวิเคราะหและวางแผนระบบไฟฟา, การพัฒนาระบบ คลิฟ บีช รีสอรท พัทยา จังหวัดชลบุรี ผผลิตไฟฟาจากขยะชุมชน และการพัฒนาโครงขายไฟฟาอัจฉริยะ แสดงแผนการพัฒนาโครงขายไฟฟา อัจฉริยะของ กฟภ. ในระยะ 15 ป
86
Variety ปกิณกะ น.ส.นพดา ธีรอัจฉริยกุล อีเมล : noppada@hotmail.com
ร า ส า ้ ฟ ไฟ ผูเขียนกราบขออภัยในความไมเหมาะสมของภาพประกอบชื่อเรื่อง ในนิตยสารไฟฟาสารฉบับรูปเลม มา ณ ที่นี้
หมอแปลงไฟฟา (Transformer) เปนบริภัณฑที่สําคัญในระบบสงจาย ไฟฟา ซึง่ หนาทีท่ สี่ าํ คัญของหมอแปลง ไฟฟาก็คือการเปลี่ยนระดับแรงดัน ไฟฟา โดยที่ความถี่ยังเทาเดิม ไฟฟาสารฉบับนี้ ขอหยิบยก คําถาม-คําตอบ ในเรื่องที่เกี่ยวของ กับหมอแปลงไฟฟาที่ใชงานในระบบ ไฟฟากําลัง ทั้งหมอแปลงในระบบสง และในระบบจําหนาย จากหนังสือถามตอบ ไฟฟากําลัง เขียนโดย รศ.ดร. ชํานาญ หอเกียรติ โดยมีการแกไข ขอมูลบางสวนใหเปนปจจุบัน พรอม เพิม่ เติมภาพประกอบเพือ่ ความเขาใจ จํานวน 5 ขอ ดังตอไปนี้
ตอขดลวดเพื่อยืดขดลวดใหอยูในสภาพวงกลมหรือยืดใหมีพื้นที่มากที่สุด พิจารณาตัวอยางขดลวดหนึง่ รอบทีพ่ นั รอบแกนเหล็กหมอแปลงทีเ่ ปนสีเ่ หลีย่ ม ดังรูปที่ 1 ถาเกิดกระแสไหลสูงเนือ่ งจากกระแสลัดวงจรทีเ่ กิดภายนอกหมอแปลง จะเกิดกระแสไหลดังในรูป กระแส I1 และ I2 มีขนาดเทากัน แตกาํ หนดเลขกํากับ ตางกันเพื่อใชในการอางอิงเทานั้น กระแส I1 สรางสนามแมเหล็ก B1 มีทิศทางตั้งฉากกับ I2 ตามกฎ มือขวาของแมกซเวลล (Maxwell) ทิศทางของสนามแมเหล็ก B1 และทิศทาง กระแส I2 ทําใหเกิดแรง F2 ตามกฎมือซาย (นิ้วโปง นิ้วชี้ และนิ้วกลาง วาง ตั้งฉากกันโดยนิ้วโปงชี้ทิศแรง F นิ้วชี้แทนทิศสนามแมเหล็ก B นิ้วกลางแทน ทิศกระแส I) ในทํานองเดียวกันกระแส I2 สรางสนามแมเหล็ก B2 ตั้งฉากกับ กระแส I1 ทําใหเกิดแรง F1 ตามกฎมือซายดังแสดงในรูปที่ 1 แรงทีก่ ระทํามาก หรือนอยขึ้นกับขนาดกระแส แรงดังกลาวมีคามากบริเวณใกลมุมหักออกของ ขดลวด และพยายามยืดขดลวดออกโดยมุมขดลวดถูกดึงเขามากระแทกกับ มุมของแกนเหล็กทําใหขดลวดเสียหายได
1. ทํ า ไ ม แ ก น เ ห ล็ ก ข อ ง หม อ แปลงไฟฟ า กํ า ลั ง ที่มีขนาดใหญมักมีหนาตัด เปนวงกลม ? ขดลวดที่ พั น รอบแกนเหล็ ก ของหมอแปลงเมื่อเกิดลัดวงจรขึ้นมา ไม ว า จะเกิ ด ที่ ภ ายนอกหรื อ ภายใน หม อ แปลงจะเกิ ด กระแสลั ด วงจร สูงมากไหลในขดลวด ทําใหแรงกระทํา
รูปที่ 1 แกนเหล็กหมอแปลงที่มีหนาตัดเปนสี่เหลี่ยม และแรงกระทําตอขดลวด เมื่อเกิดกระแสสูงไหลผานขดลวดพันรอบแกนเหล็ก กันยายน - ตุลาคม 2554
87
เพือ่ แกไขปญหาดังกลาวจึงใชแกนเหล็กหมอแปลงโดยพืน้ ทีห่ นาตัดเปน วงกลม เมือ่ เกิดกระแสไหลรุนแรงในขดลวดจะเกิดแรงกระทําทีข่ ดลวดทุก ๆ จุด เทา ๆ กันจึงสมดุลโดยขดลวดไมเสียหาย ซึ่งมักใชหมอแปลงใหญ แตถาเปน หมอแปลงเล็ก ๆ ในระบบอิเล็กทรอนิกส หรือใชไฟฟานอยก็ยังใชเหล็กที่มี พืน้ ทีห่ นาตัดสีเ่ หลีย่ มเพราะทํางายและแรงทีเ่ กิดขึน้ เมือ่ มีการลัดวงจรก็มขี นาด ไมมาก
2. หมอแปลงแบบนํ้ามันและหมอแปลงแบบแหง มีขอดีขอเสีย อยางไร ? หมอแปลงที่ติดตั้งกันโดยทั่วไปเปนหมอแปลงแบบใชนํ้ามันเปนฉนวน เพราะมีราคาถูกกวาหมอแปลงแบบแหง (คือ หมอแปลงทีใ่ ชวสั ดุอนื่ เปนฉนวน แทนการใชนาํ้ มัน) หมอแปลงไฟฟากําลังทีม่ ขี นาดใหญทใี่ ชในสถานีไฟฟายอย เปนหมอแปลงนํ้ามันทั้งหมด สวนหมอแปลงที่ใชสําหรับอาคารพาณิชยและ มีขนาดไมใหญมาก ซึ่งโดยทั่วไปมีขนาดไมเกิน 2,000 kVA ถาตองการ ความสวยงามก็อาจใชหมอแปลงแบบแหงติดตั้งภายในอาคารได รูปที่ 2ก) และรูปที่ 2ข) แสดงหมอแปลงแบบนํ้ามันและแบบแหง ตามลําดับ
ข อ ดี ข องหม อ แปลงแบบ นํา้ มัน คือ ราคาถูกกวา และมีใชกนั มาก สามารถหาหมอแปลงชัว่ คราวมาใชได งายเมื่อเกิดปญหา แตมีขอเสีย คือ ตองคอยเปลี่ยนนํ้ามันหมอแปลงเปน ระยะ รวมทั้งตรวจตราและเปลี่ยน สารดูดความชื้นในนํ้ามันหมอแปลง (Silica Gel) นอกจากนี้ยังมีโอกาส เกิดระเบิดเนื่องจากความดันภายใน และถาติดตัง้ ภายในอาคารจําเปนตอง มีหองและประตูที่แข็งแรง ตองมีบอ รองรับนํา้ มันเพือ่ ระบายออกนอกหอง เมื่อเกิดการรั่วหรือระเบิด
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 2ก) หมอแปลงแบบนํ้ามัน
รูปที่ 2ค) ภาพความรุนแรง เมื่อหมอแปลงเกิดระเบิดและติดไฟ นอกคาสิโนแหงหนึ่งในลาสเวกัส เมื่อกลางเดือนพฤษภาคมที่ผานมา
3. การระบายความร อ น แบบ FA, FO, FOA สํ า หรั บ หม อ แปลง มี ความหมายอยางไร ?
3.1 FA - Forced Air มีลมเปา ชวยระบายความรอน ทําใหกาํ ลังไฟฟา ของหมอแปลงเพิ่มขึ้น 33% 3.2 FO - Forced Oil มีปม นํา้ มัน ใหไหลวนเพื่อระบายความรอน ทําให รูปที่ 2ข) หมอแปลงแบบแหง กําลังไฟฟาของหมอแปลงเพิม่ ขึน้ 33% หมอแปลงแบบนํ้ามันติดตั้งภายนอกอาคาร บนนั่งราน หรือติดตั้ง 3.3 FOA - Forced Oil Forced บนพื้นและมีรั้วลอมรอบ สวนหมอแปลงแบบแหงไมตองมีการบํารุงรักษาและ Air มีทั้งพัดลมระบายความรอนและ สามารถติดตั้งภายในอาคารได เพราะโอกาสเกิดไฟไหมหรือระเบิดนอยกวา มีปมนํ้ามันดวย ทําใหกําลังไฟฟาของ หมอแปลงนํ้ามัน แตก็มีราคาแพงกวาหมอแปลงแบบนํ้ามัน หมอแปลงเพิ่มขึ้น 67%
88
ความสามารถในการระบายความรอนที่ดี ทําใหกําลังไฟฟาเพิ่มขึ้น ดังตัวเลขขางตน ซึ่งเปนไปตามมาตรฐานของสหรัฐอเมริกา รูปที่ 3ก) และ รูปที่ 3ข) แสดงหมอแปลงแบบนํา้ มันซึง่ มีการระบายตามธรรมชาติ และพัดลม สําหรับระบายความรอนใหหมอแปลง ตามลําดับ รูปที่ 4ก) หมอแปลงหนึ่งเฟส ขนาดชุดละ 375 MVA ตอกันเปนสามเฟส ใชในระดับแรงดัน 500 kV
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 3ก) หมอแปลงแบบนํ้ามัน ที่ระบายความรอนตามธรรมชาติ
รูปที่ 4ข) หมอแปลงสามเฟส ในชุดเดียวกันขนาด 750 MVA ใชในระดับแรงดัน 500 kV
รูปที่ 3ข) พัดลมสําหรับระบาย ความรอนใหหมอแปลง
รูปที่ 4ค) การขนสงหมอแปลง ขนาดใหญ
5. การติดตัง้ หมอแปลงไฟฟา ในระบบจํ า หน า ย มี แ บบ 4. การใช ห ม อ แปลงกํ า ลั ง แบบสามเฟสในชุ ด เดี ย วกั น ใดบาง ? มีขอเสียอยางไร เมื่อเทียบกับการนําหมอแปลงหนึ่งเฟส 5.1 แขวนเสา หม อ แปลง สามชุดมาตอกันใหเปนสามเฟส ? แขวนเสามีขนาดจํากัด โดยทีก่ ารไฟฟา
หมอแปลงในระบบสงที่ใชในระดับแรงดันไฟฟาสูง ๆ และมีกําลังไฟฟา มาก ๆ ที่ใชกันมักเปนหมอแปลงแบบเฟสเดียวมาตอเปนสามเฟส เพราะ ถาเปนหมอแปลงแบบสามเฟสในชุดเดียวกันมีขอเสีย คือ หมอแปลงมีขนาด ใหญมาก ยุง ยาก และลําบากในการขนสง และเมือ่ เสียหายเพียงเฟสใดเฟสหนึง่ ตองนําไปซอมทั้งชุด ทําใหไมมีไฟใชทั้งสามเฟส รูปที่ 4ก) และรูปที่ 4ข) แสดงภาพหมอแปลงหนึ่งเฟสสามชุดที่ตอกัน เปนสามเฟส และหมอแปลงสามเฟสในชุดเดียวกัน ตามลําดับ
แต ล ะแห ง กํ า หนดขนาดหม อ แปลง สูงสุดที่สามารถติดตั้งแบบแขวนเสา ไดไมเทากัน ทัง้ นีข้ นึ้ กับความสามารถ ในการรับนํา้ หนักของเสา โดยการไฟฟา สวนภูมภิ าคกําหนดทีข่ นาดหมอแปลง ไมเกิน 160 kVA สวนการไฟฟา นครหลวงกําหนดไวที่ 225 kVA กันยายน - ตุลาคม 2554
89
รูปที่ 5ก) แสดงการติดตั้งหมอแปลงแบบแขวนเสา
รูปที่ 5ก) หมอแปลงสามเฟส และหมอแปลงหนึ่งเฟสสามชุด ติดตั้งแบบแขวนเสา
5.2 วางบนนั่งราน กรณีที่ตองการใชกําลังไฟฟามากขึ้นจนตองใช หมอแปลงขนาดใหญจนไมสามารถติดตัง้ แบบแขวนเสาได จึงตองใชการติดตัง้ หมอแปลงบนนั่งรานแทน ดังแสดงในรูปที่ 5ข) การไฟฟาสวนภูมิภาคกําหนดขนาดสูงสุดของหมอแปลงที่ติดตั้งบน นัง่ รานไวที่ 250 kVA สวนการไฟฟานครหลวงกําหนดแบบของนัง่ รานไวสองขนาด คือ แบบรับนํ้าหนักไดไมเกิน 4,500 กิโลกรัม และ 6,000 กิโลกรัม หรือ หมายถึง ขนาดหมอแปลงไมเกิน 1,000 kVA และ 1,500 kVA ตามลําดับ
ร า ส า ้ ฟ ไฟ รูปที่ 5ข) หมอแปลงจําหนายวางบนนั่งรานแบบตาง ๆ
รูปที่ 5ค) หมอแปลงวางบนพื้น ตองมีการลอมรั้วและมีปายเตือน
รูปที่ 5ง) ตูสถานีไฟฟาขนาดยอม
5.3 วางบนพื้น หมอแปลงที่มีขนาดใหญและนํ้าหนักมากจนไมสามารถตั้งบนนั่งรานก็วางบนพื้นโดยตั้งอยูบน แทนคอนกรีตและมีรั้วตาขายลอมรอบ ดังแสดงในรูปที่ 5ค) รายละเอียดของฐานคอนกรีต การตอสายดิน ขนาดความกวาง ยาว และสูงของรัว้ ตองเปนไปตามมาตรฐานของ การไฟฟา ซึ่งหมอแปลงขนาดใหญที่ตองวางบนพื้นจะเปนหมอแปลงของผูใชไฟที่ซื้อไฟฟาในระดับแรงดัน 22 kV ของ การไฟฟาสวนภูมภิ าค สวนผูใ ชไฟทีซ่ อื้ ไฟฟาในระดับแรงดัน 24 kV รับไฟจากระบบสายใตดนิ ของการไฟฟานครหลวง จะใชเปนตูส ถานีไฟฟาขนาดยอม ซึง่ ภายในประกอบดวยหมอแปลงพรอมสวิตชเกียรแรงสูงและแรงตํา่ (Unit Substation, Compact Substation) ดังแสดงในรูปที่ 5ง) เกี่ยวกับผูเขียน น.ส.นพดา ธีรอัจฉริยกุล • กรรมการสาขาไฟฟา วสท. • อนุกรรมการมาตรฐาน การติ ด ตั้ ง ทางไฟฟ า สํ า หรั บ ประเทศไทย ไ าสาร • กองบรรณาธิการนิตยสารไฟฟ
90
แถ แถม - จากชื่อตอน “Transformers” ทรานสฟอรเมอรส เปนภาพยนตรแอ็คชัน่ ที่สรางมาจากการตูนชื่อดังของสหรัฐอเมริกา เป เปนเรื่องราวของหุนยนตจากตางดาวที่มาอยู บบนโลกมนุษยและพรางตัว โดยการแปลงกาย เเปนยานพาหนะตาง ๆ เชน รถยนต รถบรรทุก เครืื่องบิิน เปนตน
Engineering Vocabulary ศัพทวิศวกรรมนารู เรียบเรียงโดย อาจารยเตชทัต บูรณะอัศวกุล คณะวิทยาศาสตรเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยราชภัฏธนบุรี
Total Productive Maintenance การบํารุงรักษาทวีพลแบบทุกคนมีสวนรวมทั่วทั้งองคกร สัญญาณที่ดีมาตั้งแตปลายปที่แลววา จะมีการเลือกตั้ง ทําใหสภาพการเมืองมีแนวโนมจะดีขึ้น สงผลใหระบบเศรษฐกิจ ในประเทศก็ดตี ามไปดวย ตามผลของกระแสในเอเชียทีด่ ปี ระจวบ เหมาะดวย กําลังการผลิตของสินคาทุกภาคสวนก็มที งั้ การเพิม่ และ การขยายสายกําลังการผลิต มากไปกวานัน้ จากผลการเติบโตทาง เศรษฐกิจในภูมภิ าคยังสงผลใหมกี ารยายฐานกําลังการผลิตมาใน ประเทศมากยิ่ง ๆ ขึ้น อยางไรก็ตามการแขงขันก็ยังอยูในปจจัย แรก ๆ อยูด ี ทําใหทกุ องคกรจําเปนตองมีการปรับตัวเพือ่ ใหมคี วาม สามารถในการแขงขันที่สูงขึ้น โดยการปรับปรุงระบบการบํารุง รักษาเครื่องจักรก็เปนวิธีหนึ่งที่สามารถใชสนับสนุนแนวความคิด
การบํารุงรักษาทวีผลมาประยุกตใชโดยอาศัยความ รวมมือจากทุกฝาย ตั้งแตผูบริหาร ฝายวางแผน ฝาย วิศวกรรม ฝายบํารุงรักษา ฝายจัดซื้อ รวมถึงผูปฏิบัติงาน ทุกคนที่เกี่ยวของในองคกรดวย โดยมีสวนสําคัญ 5 สวน คือ 1. การสรางความรวมมือจากทุกคนในองคกร เพือ่ ให เกิดประสิทธิผลสูงสุดในการผลิต 2. จัดสรางระบบปองกันความสูญเสียทุกประการ 3. ทุกหนวยงานมีสวนรวมในการดําเนินกิจกรรม 4. ทุกคนในองคกรมีสวนรวมในการดําเนินกิจกรรม ตั้งแตผูบริหารระดับสูงจนถึงพนักงานปฏิบัติงาน 5. ดําเนินการเพื่อลดความสูญเสียโดยผานการทํา กิจกรรมกลุมยอย นิ ต ยสารไฟฟ า สารฉบั บ นี้ ข อนํ า เสนอคํ า ศั พ ท อี ก หนึ่งคําที่ทุกทานใชกันอยูบอย ๆ คือ Total Productive Maintenance การบํารุงรักษาทวีพลแบบทุกคนมีสวนรวม ทั่วทั้งองคกร กอนอื่นเรามาดูหนาที่และความหมายกันกอนครับ :>) total (โท-แท็ล) [N] ผลรวม Related ยอดรวม total [ADJ] โดยสมบูรณ total [ADJ] ทั้งหมด Related เต็มที่ total [VT] รวมยอด Related รวมทัง้ หมด total [VT] ทําลาย (คําสแลง) productive [ADJ] ที่อุดมสมบูรณ, Syn. fertile, fruitful, Ant. unproductive productive [ADJ] ที่กอใหเกิดผล productively [ADV] อยางกอใหเกิดผล, See also: อยาง มีประสิทธิภาพ maintenance [N] การรักษาสภาพ, See also: การผดุง, การทะนุบํารุง, การดูแลรักษา, Syn. upkeep, continuation, preservation
ร า ส า ้ ฟ ไฟ จากภาพประกอบขางตนที่ไดกลาวถึงในครั้งที่แลวใน สวนของ TQM นัน้ TPM ก็เปนอีกสวนหนึง่ ในการสนับสนุนเพือ่ มุง พัฒนาเครื่องจักร อุปกรณใหมีประสิทธิภาพสูงสุดแลว ผสานกับ การมุงเนนพัฒนาบุคลากรในองคกรใหมีความรูและทักษะควบคู กันไปดวย โดยมีเปาหมายหลักในการทํา TPM คือ 1. การเสียหายเปนศูนย (Zero Failure) 2. ของเสียเปนศูนย (Zero Defect) และ 3. อุบัติเหตุเปนศูนย (Zero Accident)
Easy Easy Think Part. +++++ Don’t worry to practice and speak English. “Just Quick Repeat many times.” The below several samples are for your practice. TPM เปนเครื่องมือหนึ่งในการเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต
TPM as a tool to increase production efficiency
Total Productive Maintenance จะทําใหทุกคนมีสวนรวม
Total productive maintenance have everyone involved.
การบํารุงรักษาถูกเริ่มที่ตัวเรา
Maintenance are started from us.
เอกสารอางอิง 1. Production Management : Manual for SME Business Counselor., สถาบันเพิ่มผลผลิตแหงชาติ 2. Thai Software Dictionary 4. 3. Thai-English : NECTEC’s Lexitron Dictionary. 4. Google แปลภาษา 5. เอกสารการสอน Industrial Strategic Management : เตชทัต บูรณะอัศวกุล
กันยายน - ตุลาคม 2554
91
Innovation News
สิ่งประดิษฐ
ขาวนวัตกรรม น.ส.กัญญารัตน เอี่ยมวันทอง
พลังงานแสงอาทิตย
Innovation News วันนี้ขอเอาใจคนรักษโลกและอยากชวยโลกประหยัดพลังงานกันสักหนอย เรากําลัง นําเสนอสิ่งประดิษฐที่ใชพลังงานจากแสงอาทิตยลวน ๆ แบบไมตองงอพลังงานไฟฟาเลยสักนิด เปนไอเดียเก ๆ ที่มีคนคิดและออกแบบไว เรามาดูกันเลยดีกวาวามีอะไรบาง
หนาตางพลังงานแสงอาทิตย เริ่มกันที่ หนาตางพลังงานแสงอาทิตย มองเผิน ๆ ก็เหมือนกับหนาตาง กระจกที่ติดอยูตามบานทั่วไป แตที่ไมธรรมดาคือ กระจกของหนาตางนี้จะเคลือบ ดวยแผนโซลารเซลลแบบใส ซึ่งทําหนาที่เก็บสะสมพลังงานจากแสงอาทิตยไว เราสามารถนําอุปกรณหรือเครื่องใชไฟฟาขนาดเล็กมาเสียบใชได โดยที่หนาตาง มีเตารับ 2-3 เตา อยูตรงมุมลางขวาดานในของหนาตาง หนาตางพลังงานแสงอาทิตยมี 3 ขนาดใหเลือก ไดแก ขนาดใหญ ทรงสีเ่ หลีย่ ม ผืนผาแนวตัง้ ขนาดกลาง ทรงสีเ่ หลีย่ มผืนผาแนวนอน และขนาดเล็ก ทรงสีเ่ หลีย่ ม จัตุรัส เห็นแลวนาใชใชไหมละคะ ถาที่บานมีหนาตางแบบนี้ละก็ เราจะไดใชไฟฟา จากพลังงานแสงอาทิตยกนั แบบไมมวี นั หมด ประหยัดเงินในกระเปาไดเยอะเลยคะ
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
ไฟถนนพรอมถังขยะในตัว
มาตอกันที่ ไฟถนนพรอมถังขยะในตัว คุณสมบัติก็ตามชื่อนั่นแหละคะ เปนอุปกรณ เพื่ อ ประโยชน ใ ช ส อยอย า งแท จ ริ ง เพราะ นอกจากมีประโยชนในการสองสวางเพื่อความ ปลอดภัยสําหรับคนเดินถนนแลว ยังเปนถังขยะ ที่ชวยใหบานเมืองสะอาดอีกดวย ไฟถนนนี้ มี แ ผงโซลาร เ ซลล ค อยเก็ บ พลั ง งานแสงอาทิ ต ย อ ยู ด า นบนสุ ด พอตอน กลางคื น ไฟก็ จ ะส อ งสว า งได ด ว ยพลั ง งาน แสงอาทิ ต ย ที่ เ ก็ บ สะสมไว สว นถัง ขยะอยูที่ โคนเสา โดยมีสีและสัญลักษณติดอยูเพื่อบอก ประเภทของขยะที่ทิ้งได ถือวาเปนการแยกขยะ ไปในตั ว เมื่ อถึงเวลาคนเก็ บขยะจะใชการด แมเหล็กเปนตัวเปดถังขยะและเก็บขยะไป ป ญ หาถั ง ขยะล ม และขยะสกปรก เลอะเทอะจะหมดไป เพราะไฟถนนพรอมถังขยะ ในตัวนีจ้ ะทําใหบา นเมืองเราสวางไปพรอม ๆ กับ สะอาดคะ
92
เปนอยางไรบางกับไอเดียสิ่งประดิษฐเก ๆ ที่ชวยใหเรา ไดประหยัดพลังงาน รักษาสิ่งแวดลอม มีความสะดวกสบาย และ ปลอดภัย นาใชไมนอยเลยใชไหมคะ แมวาสิ่งประดิษฐเหลานี้ จะยังคงเปนแคไอเดีย แตกไ็ มยากทีจ่ ะทําใหเปนจริง เรามาเอาใจชวย ใหมีสิ่งประดิษฐเหลานี้ไวใชในอนาคตกันเถอะคะ แหลงขอมูลเพิ่มเติม www.gearmag.info
Variety ปกิณกะ
ขาวประชาสัมพันธ สาขาวิศวกรรมไฟฟา วสท. เขาเยี่ยมชมสายการผลิต บริษัท อาซีฟา จํากัด
วิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ (วสท.) โดย ประธานสาขาวิศวกรรมไฟฟา คุณลือชัย ทองนิล ไดนาํ คณะทีป่ รึกษาและกรรมการ เขาเยีย่ มชมสายการผลิตของ บริษทั อาซีฟา จํากัด ในสวนของ L.V Switchboard : IEC61-439-2 Type Tested Assembly : BLOKSET, Compact Unit Substation : BIOSCO, M.V Metal Clad : NEX, M.V Loadbreak Switch 24kV, 36kV ซึ่งทางบริษัท อาซีฟา จํากัด ไดใหการตอนรับอยางอบอุนและเปนกันเอง
ร า ส า ้ ฟ ไฟ อบรมมาตรฐานติดตั้งทางไฟฟาสําหรับประเทศไทย เมือ่ วันที่ 7-9 กรกฎาคม 2554 วิศวกรรมสถาน แหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ (วสท.) จั ด การอบรมมาตรฐานติ ด ตั้ ง ทางไฟฟ า สํ า หรั บ ประเทศไทย โดยมีคุณลือชัย ทองนิล ประธาน สาขาวิศวกรรมไฟฟา วสท. และผูอํานวยการ เขตมีนบุรี การไฟฟานครหลวง รวมกับ คุณกิตติพงษ วีระโพธิ์ประสิทธิ์ จากการไฟฟานครหลวงเปน วิทยากร
ประชุมหารือการจัดทํามาตรฐาน Data Center เมือ่ วันที่ 27 กรกฎาคม 2554 สาขาวิศวกรรมไฟฟา วสท. ไดจดั ประชุมหารือ การจัดทํามาตรฐาน Data Center ขึ้น ณ อาคาร วสท. โดยมีคุณลือชัย ทองนิล ประธานสาขาวิศวกรรมไฟฟา และคุณประสิทธิ์ เหมวราพรชัย ประธานอนุกรรมการ มาตรฐาน Data Center เปนประธานการประชุม
กันยายน - ตุลาคม 2554
93
สัมมนาทางวิชาการเรื่อง Grounding เมื่อวันที่ 23 กรกฎาคม 2554 สมาคมวิศวกรออกแบบและปรึกษา เครื่องกลและไฟฟาไทย : MECT โดย คุณวิวัฒน กุลวงศวิทย ไดจัดสัมมนา ทางวิชาการเรื่อง Grounding ณ วัดธรรมกาย ใหกับทางวัดธรรมกาย พระภิกษุ ที่มีความรูทางดานวิศวกรรม วิศวกรของทางวัดฯ วิศวกรของ บจก. บิวคอน และ วิศวกรที่ทํางานในวัด
สัมมนาทางวิชาการ เรื่องตูสวิตชบอรดไฟฟาแรงตํ่า เมือ่ วันที่ 23 กรกฎาคม 2554 บริษทั อาซีฟา จํากัด จัดการสัมมนา ทางวิชาการเรื่องตูสวิตชบอรดไฟฟาแรงตํ่า ณ วัดธรรมกาย โดยมี ผูรวมสัมมนาคือพระภิกษุที่มีความรูทางดานวิศวกรรม วิศวกรของ ทางวัดฯ วิศวกรจาก บจก.บิวคอน และวิศวกรที่ทํางานในวัด
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
แผนที่นําทาง (Roadmap) การพัฒนาโครงขายไฟฟาอัจฉริยะของ กฟภ.
วันที่ 19 สิงหาคม 2554 ณ โรงแรม รอยัล คลิฟ บีช รีสอรท พัทยา จังหวัด ชลบุ รี การไฟฟาสวนภูมิภาค (กฟภ.) ไดเปดแถลงแผนที่นําทาง (Roadmap) การพั ฒ นาโครงข า ยไฟฟ า อั จ ฉริ ย ะของ กฟภ. (PEA Smart Grids) ภายในระยะเวลา 15 ป เพื่อมุงพัฒนาใหเกิดประโยชน 3 ดาน ไดแก ดานที่ 1 คือ พลังงานที่สมารท (Smart Energy) การผลิตและ ใชพลังงานอยางชาญฉลาดและรูคุณคา ดานที่ 2 คือ ชีวิตที่สมารท (Smart Life) เพื่อชีวิตที่สะดวกสบาย และดานที่ 3 คือ สังคมที่สมารท (Smart Community) สูสังคมและโลกที่นาอยูในอนาคต
กฟน. รับมอบใบรับรองมาตรฐาน ISO/IEC 27001:2005
นายอาทร สินสวัสดิ์ ผูวาการการไฟฟานครหลวง เปนผูแทนการไฟฟา นครหลวง รั บ มอบใบรั บ รองระบบบริ ห ารจั ด การด า นความมั่ น คงปลอดภั ย สารสนเทศ “การใหบริการขอมูล GIS กับหนวยงานภายนอก” ตามมาตรฐาน ISO/IEC 27001:2005 จาก Mr. Vinta Reddy Chief Operation Officer (COO) of TUV NORD Asia Pacific โดยใบรับรองดังกลาวถือเปนมาตรฐานความมั่นคง ปลอดภัยทีย่ อมรับในทุกประเทศ และผานการตรวจประเมินจาก บริษทั ทูฟ นอรด ไทยแลนด โดยจะทําใหเกิดความเชือ่ มัน่ ตอหนวยงานตาง ๆ ที่ใชบริการระบบแผนที่ฐานเชิงรหัสของการไฟฟานครหลวงตอไป ณ หองประชุมสํานักงานใหญ การไฟฟานครหลวง
94
ปฏิทินกิจกรรม กําหนดการอบรมสาขาวิศวกรรมไฟฟา วิ1 ศวกรรมสถานแห ประเทศไทย ในพระบรมราชู ปถัก.ค. มภ (วสท.) พ.ศ. 2554 “การปองกันฟาผาสําหรับสิง ่งปลู กสราง การปองกันแม เหล็กไฟฟาจาก 29-30 วสท. ฟาผา”
ลํา2ดับ “มาตรฐานแจงเหตุเพลิงไหม ไฟแสงสว ชื่อหัวขางฉุ อ กเฉินและปายทางออก”
ที่ 31วันก.ค.
สถานที วสท. ่
อัตราคาลงทะเบียน สมาชิก/ขาราชการ/บุคคลทั่วไป
1
การตรวจสอบระบบไฟฟา เพื่อความปลอดภัย รุนที่ 3
1 ต.ค.
วสท.
1,500/2,000/2,000
2
“การตรวจสอบและทดสอบระบบไฟฟาอาคาร (เพื่อการบํารุงรักษาและ ความปลอดภัย) ทฤษฎีและปฏิบัติ” รุนที่ 26
15 ต.ค.
วสท.
1700/2,000
ร า ส า ้ ฟ ไฟ 3
“Transmission and Distribution System”
15-16 ต.ค.
วสท.
2,800
4
“การปองกันฟาผาสําหรับสิ่งปลูกสราง การปองกันแมเหล็กไฟฟาจาก ฟาผา”
28-29 ต.ค.
วสท.
2,800
5
“มาตรฐานแจงเหตุเพลิงไหม ไฟแสงสวางฉุกเฉินและปายทางออก”
30 ต.ค.
วสท.
1,400
6
“Substation Equipment and Protective Relaying”
5-6 พ.ย.
วสท.
2,800
7
“ประสบการณการแกปญหาคุณภาพไฟฟา”
15-16 พ.ย.
วสท.
3,000/3,500/5,000
8
“การวัดวิเคราะหคุณภาพไฟฟาและวิธีแกไขปญหา (ทฤษฎีและปฏิบัติ)”
16-17 ธ.ค.
วสท.
4,000/4,500/5,000
9
“การตรวจสอบและทดสอบระบบไฟฟาอาคาร (เพื่อการบํารุงรักษาและ ความปลอดภัย) ทฤษฎีและปฏิบัติ” รุนที่ 27
24 ธ.ค.
วสท.
1,700/2,000
หมายเหตุ : วัน/เวลาอบรม อาจมีการเปลี่ยนแปลงตามความเหมาะสม
ติดตอสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติม และสมัครไดที่ คุณมาลี ดานสิริสันติ Homepage : www.eit.or.th E-mail : eit@eit.or.th วิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ (วสท.) 487 รามคําแหง 39 (วัดเทพลีลา 11) ถนนรามคําแหง แขวงวังทองหลาง เขตวังทองหลาง กรุงเทพฯ 10310 โทรศัพท 0 2184 4600-9, 0 2319 2410-13 โทรสาร 0 2319 2710-11
ใบสั่งจองโฆษณา (Advertising Contract) นิตยสารไฟฟาสาร (Electrical Engineering Magazine) กรุณาสงใบสั่งจองทางโทรสาร 0 2247 2363
ขอมูลผูลงโฆษณา (Client Information)
วันที่.............................................. บริษัท / หนวยงาน / องคกร ผูลงโฆษณา (Name of Advertiser) :........................................................................................... ที่อยู (Address) :........................................................................................................................................................................ ....................................................................................................................................................................................... โทรศัพท/Tel :............................................................................โทรสาร/Fax :............................................................................ ชื่อผูติดตอ/Contact Person :............................................................อีเมล/E-mail :.................................................................... ฉบับที่ตองการลงโฆษณา (Order)
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
ฉบับเดือนพฤศจิกายน–ธันวาคม 54 ฉบับเดือนพฤษภาคม–มิถุนายน 55
ฉบับเดือนมกราคม–กุมภาพันธ 55 ฉบับเดือนกรกฎาคม–สิงหาคม 55
อัตราคาโฆษณา (Order) (กรุณาทําเครื่องหมาย
ในชอง
ตําแหนง (Position)
ปกหนาดานใน (Inside Front Cover) ปกหลัง (Back Cover) ปกหลังดานใน (Inside Back Cover) ตรงขามสารบัญ (Before Editor - lift Page) ตรงขามบทบรรณาธิการ (Opposite Editor Page) ในเลม 4 สี เต็มหนา (4 Color Page) ในเลม 4 สี 1/2 หนา (4 Color 1/2 Page) ในเลม 4 สี 1/3 หนาแนวตั้ง (4 Color 1/3 Page) ในเลม ขาว-ดํา เต็มหนา (1 Color Page) ในเลม ขาว-ดํา สี 1/2 หนา (1 Color 1/2 Page ) ในเลม ขาว-ดํา สี 1/3 หนา (1 Color 1/3 Page ) ในเลม ขาว-ดํา สี 1/4 หนา (1 Color 1/4 Page )
ฉบับเดือนมีนาคม-เมษายน 55 ฉบับเดือนกันยายน–ตุลาคม 55
มีความประสงคสั่งจองโฆษณา “นิตยสารไฟฟาสาร”) อัตราคาโฆษณา (Rates)
55,000 60,000 50,000 48,000 47,000 45,000 23,000 16,500 23,000 12,000 7,700 7,000
บาท บาท บาท บาท บาท บาท บาท บาท บาท บาท บาท บาท
(Baht) (Baht) (Baht) (Baht) (Baht) (Baht) (Baht) (Baht) (Baht) (Baht) (Baht) (Baht)
รวมเงินทั้งสิ้น (Total).......................................................บาท (......................................................................................)
ผูสั่งจองโฆษณา (Client)......................................................... ผูขายโฆษณา (Advertising Sales)..........................................
ตําแหนง (Position).......................................................... วันที่ (Date)............./......................../.............
วันที่ (Date)............./......................../.............
หมายเหตุ - อัตราคาโฆษณานี้ยังไมรวมภาษีมูลคาเพิ่ม - เงื่อนไขการชําระเงิน 15 วัน นับจากวันวางบิล ทางบริษัทฯ จะเรียกเก็บเปนรายฉบับ - โปรดติดตอ คุณประกิต สิทธิชัย ประชาสัมพันธ นิตยสารไฟฟาสาร ของวิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ (วสท.) โทรศัพท 0 2642 5241-3 ตอ 113-115 โทรศัพทมือถือ 08 9683 4635, โทรสาร 0 2247 2363, E-mail : bart@it77.com เจาของ : วิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ (วสท.) 487 รามคําแหง 39 (ซอยวัดเทพลีลา) วังทองหลาง กทม. 10310 ผูจัดทํา : บริษัท ไดเร็คชั่น แพลน จํากัด 539/2 อาคารมหานครยิบซั่ม ชั้น 22A ถ.ศรีอยุธยา แขวงถนนพญาไท เขตราชเทวี กทม. 10400
ร า ส า ้ ฟ ไฟ
ร า ส า ้ ฟ ไฟ