Electrical System Design by wareeratinthorn.k

ELECTRICAL SYSTEM DESIGN By Wareeratinthorn K. 5810460831

วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

คานา สื่อการเรียนการสอนนี้ เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาชั้นปีที่ 4 ภาคเรียนที่ 1 ในรายวิชา วฟ.364 (LE364 การออกแบบระบบไฟฟ้า ) โดยมีจุดประสงค์เพื่อทบทวนความรู้เรื่องการออกแบบระบบไฟฟ้า ซึ่งเป็น พื้นฐานที่สาคัญของวิศวกร และนาเสนอออกมาในรูปแบบ E-learning โดยภายในสื่อการเรียนการสอนของวิชานี้ จะมีเนื้อหาเกี่ยวกับ การออกแบบระบบไฟฟ้า ตั้งแต่เรื่องของหลักการออกแบบไฟฟ้าเบื้องต้น ไปจนถึงการออกแบบระบบไฟฟ้าของโรงงานอุตสาหกรรม ทางผู้จัดทาหวังเป็นอย่างยิ่งว่า สื่อการเรียนการสอนฉบับนี้ จะ มีประโยชน์ต่อผู้ที่เข้ามาศึกษาไม่มากก็น้อย หากมีข้อผิดพลาดประการใด ทางผู้จัดทาต้องขออภัยและขอน้อมรับไว้ ณ ที่นี้ นางสาววรีรตินธร กุลบุลพรอัฑฒ์ ผู้จัดทา

หลักการเบื้องต้น

การออกแบบระบบไฟฟ้า หมายถึง การพัฒนาแบบแปลน หรือวิธีการจ่าย กาลังไฟฟ้าจากจุดจ่ายไฟของการไฟฟ้าไปยังอุปกรณ์ใช้กาลังไฟฟ้าต่างๆ หรือจ่าย สัญญาณไฟฟ้า จากจุดรับสัญญาณไฟฟ้านั้นๆ ไปยังอุปกรณ์การใช้งาน การออกแบบระบบไฟฟ้าเป็นงานที่กว้างขวาง ต้องการข้อมูลมากมายเพื่อ ประกอบการตัดสินใจเลือกใช้ระบบและอุปกรณ์ที่เหมาะสม ผู้ออกแบบระบบไฟฟ้า จะต้องเป็นผู้ใฝ่รู้และมีความสนใจในวิชาการต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง เนื่องจากงานการ ออกแบบระบบไฟฟ้านั้นผู้ออกแบบจะต้องมีความรับผิดชอบงานด้านต่างๆ เพื่อให้ได้ แบบระบบไฟฟ้าที่ดี มีความถูกต้อง และปลอดภัยในการใช้งาน

งานของผู้ออกแบบระบบไฟฟ้า แบ่งเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่ 1. ระบบไฟฟ้ากาลัง 2. ระบบไฟฟ้าสื่อสาร

ระบบไฟฟ้ากาลัง 1. ระบบการจ่ายกาลังไฟฟ้า (Power Distribution System) 2. ระบบไฟฟ้าแสงสว่าง (Lighting System) 3. ระบบไฟฟ้าสารอง (Standby Power System) 4. ระบบป้องกันฟ้าผ่า (Lightning Protection System)

ระบบไฟฟ้าสื่อสาร 1. ระบบโทรศัพท์ (Telephone System) 2. ระบบสัญญาณเตือนอัคคีภยั (Fire Alarm System) 3. ระบบเสาอากาศโทรทัศน์รวม (Master Antenna TV System) 4. ระบบรักษาความปลอดภัย (Security System) 5. ระบบโทรทัศน์วงจรปิด (Closed Circuit TV System) 6. ระบบเสียง (Sound System) 7. ระบบควบคุมอาคารอัตโนมัติ (Building Automation System)

หน้าที่ของผู้ออกแบบระบบไฟฟ้า 1. พัฒนาแบบระบบไฟฟ้าเพื่อให้สามารถจ่ายไฟฟ้าได้เพียงพอ และมีความปลอดภัยในการใช้งาน 2. ออกแบบระบบไฟฟ้าให้เป็นไปตามข้อกาหนหรือกฎเกณฑ์ มาตรฐานต่างๆ 3. ทาการออกแบบ ตามความต้องการของเจ้าของ 4. ติดต่อประสานงาน และให้ความร่วมมือกับผู้ออกแบบงาน ระบบอื่นๆ เพื่อให้อาคารสามารถทางานได้ตามวัตถุประสงค์ 5. เขียนรายละเอียดข้อกาหนดต่างๆ ของระบบไฟฟ้า 6. ทาการประมาณราคา

แบบระบบไฟฟ้าที่ดี 1. ความปลอดภัย (Safety) ระบบไฟฟ้ากาลังที่ออกแบบต้องมีความปลอดภัยอย่างสูงต่อ ผู้ปฏิบัติงาน อุปกรณ์ไฟฟ้า และสถานที่ 2. ค่าลงทุนเริ่มแรกที่ต่าที่สุด (Minimum Initial Investment ) งบประมาณเป็นตัวกาหนดที่สาคัญ ต้องพิจารณาถึงอุปกรณ์ไฟฟ้า การติดตั้งพื้นที่ว่างที่ต้องใช้ และค่าเริ่มต้นของการใช้จ่าย 3. ระบบไฟฟ้าต้องสามารถจ่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง (Maximum Service Continuity) การจ่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องและมีความความเชื่อถือได้สูงขึ้นโดย - จัดให้มีแหล่งจ่ายไฟฟ้ากาลังจากหลายแหล่ง - จัดให้มีเส้นทางการต่อไปยังโหลดไฟฟ้าได้หลายเส้นทางมากขึ้น - จัดหาแหล่งที่มีแหล่งกาเนิดไฟฟ้าของตนเอง เช่น มีชุดเครื่องกาเนิดไฟฟ้า สารอง แบตเตอรี่สาหรับจ่ายระบบไฟฟ้า และระบบ UPS - เลือกอุปกรณ์ไฟฟ้าและตัวนาไฟฟ้าที่มีคุณภาพสูง - เลือกใช้วิธีการติดตั้งที่ดีที่สุด เช่น สายไฟควรอยู่ในท่อสาย (Raceway) 4. ระบบไฟฟ้าจะต้องมีความคล่องตัวสูงสามารถขยายโหลดได้ (Maximum Flexibility and Expandability) ระบบไฟฟ้าต้องสามารถรับรองการเปลี่ยนแปลงได้

5. ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสูงสุด (ค่าปฏิบัติการทางไฟฟ้าต่าสุด) Maximum Electrical Efficiency (Minimum Operating Costs) อุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ในระบบมีกาลังสูญเสียน้อย หม้อแปลงมีกาลัง สูญเสียต่า มอเตอร์ประสิทธิภาพสูง และบัลลัสต์ กาลังสูญเสียต่า 6. ค่าบารุงรักษาที่ต่าสุด (Minimum Maintenance Cost) เลือกระบบที่ต้องใช้ค่าบารุงรักษาน้อย 7. คุณภาพกาลังไฟฟ้าสูงสุด (Maximum Power Quality) ไฟฟ้าที่ใช้ต้องมีคุณภาพดี แรงดันตกมีค่าน้อย กระแสและแรงดัน มีฮาร์โมนิกน้อย

มาตรฐาน มาตรฐานและข้อกาหนดต่างๆ แบ่งเป็น 2 อย่าง - มาตรฐานอุปกรณ์ไฟฟ้า - มาตรฐานการติดตั้งระบบและอุปกรณ์ไฟฟ้า มาตรฐานแต่ละอย่างอาจแบ่งออกเป็น 2 อย่าง - มาตรฐานประจาชาติ (National Standards) - มาตรฐานสากล (International Standards)

มาตรฐานประจาชาติ -

แต่ละประเทศ ร่างขึ้นภายในประเทศ ตรงกับอุตสาหกรรมภายในประเทศ วิธีปฏิบัติของตนเอง ตรงสภาวะภูมิอากาศ และสภาพแวดล้อม

มาตรฐานประจาชาติที่สาคัญ - ANSI (American National Standard Institute) ของประเทศสหรัฐอเมริกา - BS (British Standard) ของประเทศสหราชอาณาจักร - DIN (German Industrial Standar) ของประเทศเยอรมันนี - VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker) ของประเทศเยอรมันนี - JIS (Japanese Industrial Standard) ของประเทศญี่ปุ่น - มอก. (มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม) ของประเทศไทย

มาตรฐานสากล 1. ISO (International Organization for Standardization) - กาหนดมาตรฐานทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี - ใช้หน่วย SI - ISO 9000, 9001, 9002,14000

มาตรฐานสากล (ต่อ) 2. IEC (International Electrotechnical Commission) - มาตรฐานทางด้านไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ - ร่วมมือกับ ISO อย่างใกล้ชิด - มาตรฐาน IEC ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ 3. EN (European Standard) - มาตรฐานของกลุ่มประเทศในยุโรป - คณะกรรมการ CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization) - มาตรฐาน EN เป็นมาตรฐานบังคับ - จุดประสงค์ของมาตรฐานนี้คือ ทาให้เกิดการค้าเสรี

มาตรฐานอุปกรณ์ไฟฟ้า - ใช้มาตรฐาน IEC เช่น เซอร์กิตเบรกเกอร์ จะอ้างมาตรฐาน IEC 60947-2 “Low Voltage Switchgear and Control Gear Part 2” การเขียนรายละเอียดข้อกาหนด (Specification) - ใช้มาตรฐานไทย (มอก.) และ IEC เป็นหลัก - ไม่ควรใช้มาตรฐานประจาชาติของประเทศอื่น ยกเว้น อุปกรณ์ดังกล่าวไม่มีในมาตรฐานไทย และมาตรฐาน IEC

มาตรฐานการติดตั้งระบบและอุปกรณ์ไฟฟ้า - มาตรฐานต่างประเทศ - มาตรฐานสากล - มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้าสาหรับประเทศไทยของ วสท. NEC (National Electrical Code) ของประเทศสหรัฐอเมริกา - มีครั้งแรก ตั้งแต่ปี 1897 และมีแก้ไขปรับปรุงทุกๆ 3 ปี - มีความสมบูรณ์มาก - NEC ได้แพร่เข้าประเทศไทยในช่วงสหรัฐอเมริกา มีฐานทัพในประเทศไทย - NEC ทาจากประสบการณ์ในประเทศสหรัฐอเมริกา

ข้อแตกต่างจากระบบที่ใช้ภายในประเทศไทย อเมริกา

ไทย

ความถี่

60 Hz

50 Hz

ระบบไฟฟ้า

120 /208V,277/480V

220/380V,230/400V

สายไฟฟ้า

AWG

mm2

มิติ

inch, feet

m. , mm.

น้าหนัก

pound

kg.

มาตรฐานการติดตั้งระบบและอุปกรณ์ไฟฟ้า (ต่อ) -

มาตรฐาน IEC 60364 IEC 60364 (Electrical Installation of Buildings) มีหลายฉบับ คาดว่าประเทศต่างๆคงจะใช้มาตรฐานนี้ในอนาคต ประเทศสหราชอาณาจักร (United Kingdom) ก็ใช้มาตรฐานนี้แล้ว

มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้าสาหรับประเทศไทย -

ในอดีต กฟน. และ กฟภ. ต่างมีมาตรฐานของตนเอง วสท. ได้ร่าง “มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้า สาหรับประเทศไทย” ฉบับล่าสุดปี 2556 ผู้สนใจด้านการออกแบบระบบไฟฟ้าจะต้องมีมาตรฐานฉบับนี้ และต้องศึกษาให้เข้าใจเพื่อนาไปปฏิบัติได้

สัญลักษณ์ - ตามมาตรฐานของประเทศสหรัฐอเมริกา - มาตรฐานของ IEC ได้รับความนิยมมากขึ้น

U.S.A.

I.E.C.

เซอร์กิตเบรกเกอร์ U.S.A.

I.E.C.

NC NO

หน้าสัมผัสคอนแทคเตอร์

L1, 3, 5 LP1

สัญลักษณ์วงจรไฟฟ้า

Single Line Diagram

4 x 185 mm2 ,G-25 mm2 IEC 01, ϕ 80 mm. IMC

250 AT

80AT

100AT

IEC 01, ϕ 35 mm. IMC

4 x 50 mm2 ,G-10 mm2

IEC 01, ϕ 50 mm. IMC

4 x 50 mm2 ,G-10 mm2

MDB

LP1

LP2

LP3

100AT

50AT

IEC 01, ϕ 50 mm. IMC

C 4 x 35 mm2 ,G-10 mm2

B 4 x 50 mm2 ,G-10 mm2

100AT IEC 01, ϕ 50 mm. IMC

Busbar

LP4

Spare

Riser Diagram 4 x 50 mm2, G-10 mm2 IEC 01, ϕ 50 mm. IMC LP4 4

+10.50 4 x 50 mm2, G-10 mm2 IEC 01, ϕ 50 mm. IMC LP3

+7.00 4 x 35 mm2, G-10 mm2 IEC 01, ϕ 35 mm. IMC LP2

+3.50 4 x 50 mm2, G-10 mm2 IEC 01, ϕ 50 mm. IMC LP1

0.00

MDB

มาตรฐานแรงต่า -

สหราชอาณาจักร ใช้ระบบแรงดัน 240/415 V 3 เฟส 4 สาย เยอรมันนี ใช้ระบบแรงดัน 230/400 V 3 เฟส 4 สาย ฝรั่งเศส ใช้ระบบแรงดัน 220/380 V 3 เฟส 4 สาย IEC 60038 “Standard Voltages” 230/400 V 3 เฟส 4 สาย

สาหรับแรงดันต่าของประเทศไทย การไฟฟ้านครหลวง - ใช้พิกัดแรงดันต่าของหม้อแปลงจาหน่าย คือ 240/416 V 3 เฟส 4 สาย - แต่ให้ใช้แรงดันพิกัดของด้านแรงดันต่าเป็น 220/380 V 3 เฟส 4 สาย การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค - ใช้พิกัดแรงดันต่าของหม้อแปลงจาหน่าย คือ 230/400 V 3 เฟส 4 สาย - ให้ใช้แรงดันพิกัดของด้านแรงดันต่าเป็น 230/400 V 3 เฟส 4 สาย ตามมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้า สาหรับประเทศไทย พ.ศ. 2556 ของ วสท. ได้กาหนดให้แรงดันไฟฟ้าระบุเป็น 230/400 V เพื่อใช้อ้างอิงในการออกแบบ และคานวณค่าต่างๆ ทางไฟฟ้า

1 คาถามท้ายบทที่ 1 หลักการเบื้องต้น 1. ระบบไฟฟ้าที่วิศวกรไฟฟ้าผู้ออกแบบจะต้องรับผิดชอบมีอะไรบ้าง จงอธิบาย 2. ข้อกาหนดในการออกแบบระบบไฟฟ้าที่วิศวกรไฟฟ้าผู้ออกแบบควรคานึงถึง ตลอดเวลามีอะไรบ้าง จงอธิบาย 3. National Standards และ International Standards ต่างกันอย่างไร จงอธิบาย 4. จงอธิบายถึงมาตรฐาน IEC (International Electrotechnical Commission)

5. ให้ไปค้นคว้าถึงมาตรฐานที่สาคัญของ IEC ดังต่อไปนี้ IEC 60364, IEC 60947 และ IEC 61439

13 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

1 คาถามท้ายบทที่ 1 หลักการเบื้องต้น (ต่อ) 6. ให้ไปค้นคว้าถึง CENELEC และมาตรฐาน EN (European Standard) 7. เครื่องหมาย CE บนอุปกรณ์ตามมาตรฐานยุโรปคืออะไร 8. Single Line Diagram และ Riser Diagram ของระบบไฟฟ้าคืออะไร จงอธิบาย 9. มาตรฐาน IEC 60038 “Standard Voltage” คืออะไรจงอธิบาย

14 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

ระบบการส่งจ่าย กาลังไฟฟ้า

ในการผลิตและการส่งจ่ายกาลังไฟฟ้า เริ่มต้นจากการผลิตกาลังไฟฟ้าจาก เครื่องกาเนิดไฟฟ้า สามารถผลิตกาลังไฟฟ้าที่ระดับแรงดันไฟฟ้าประมาณ 10-20 kV ด้วยปัญหาด้านการฉนวนจึงไม่สามรถที่จะสร้างแรงดันให้สูงกว่านี้ได้ แต่เนื่องจาก การส่งกาลังไฟฟ้าในระยะทางไกลให้ได้ประสิทธิภาพสูงนั้น จาเป็นจะต้องทาการ แปลงระดับแรงดันไฟฟ้าที่ได้จากเครื่องกาเนิดไฟฟ้าให้สูงขึ้นที่สถานีแปลงแรงดัน จากนั้นกาลังไฟฟ้าจะถูกส่งไปตามสายส่งไฟฟ้าแรงสูง เมื่อเข้าสู่บริเวณชุมชนจะลด ระดับแรงดันลงให้เป็นแรงดันระดับปานกลางที่สถานีจาหน่ายไฟฟ้าย่อย เพื่อความ ปลอดภัย เมื่อกาลังไฟฟ้าถูกส่งไปยังผู้ใช้ไฟฟ้าต้องทาการแปลงระดับแรงดันลงที่หม้อ แปลงจาหน่ายให้เป็นระดับแรงดันต่า เพื่อจ่ายไฟฟ้าให้กับบริภัณฑ์ไฟฟ้าต่างๆ

ระบบไฟฟ้ากาลัง ระบบไฟฟ้ากาลัง หมายถึง ระบบไฟฟ้าที่ประกอบไปด้วย ระบบการผลิต ระบบการส่ง ระบบการจาหน่าย และระบบการใช้กาลังไฟฟ้า

230 kV 10-20 kV

230 kV

69 kV

24 kV

24 kV 24 kV

240/416 V

24 kV

240/416 V

1. ระบบการผลิต (Generating System) เปลี่ยนพลังงานรูปอื่นๆ เป็นพลังงานไฟฟ้า 2. ระบบการส่ง (Transmission System) ส่งพลังงานไฟฟ้าจากระบบการผลิตไปยังระบบการจาหน่ายใน ระดับแรงดันสูง 3. ระบบการจาหน่าย (Distribution System) ลดแรงดันสูงของของระบบการส่งเป็นแรงดันปานกลางที่สถานีไฟฟ้าย่อย 4. ระบบการใช้กาลังไฟฟ้า (Utilization System) รับไฟจากระบบการจาหน่ายแปลงแรงดันปานกลางเป็นแรงดันต่าจ่าย กาลังไฟฟ้าให้กับบริภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้า

การส่งจ่ายกาลังไฟฟ้าในประเทศไทย รัฐวิสากิจ 3 แห่ง - การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) Electricity Generating Authority of Thailand (EGAT) - การไฟฟ้านครหลวง (กฟน.) Metropolitan Electricity Authority (MEA) - การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค (กฟภ.) Provincial Electricity Authority (PEA)

EGAT -

จัดหาแหล่งพลังงาน และผลิตกาลังไฟฟ้า จัดส่งไฟฟ้าไปทั่วประเทศ ขายไฟฟ้าให้กับการไฟฟ้านครหลวงและ การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค จัดซื้อหรือขายกับประเทศเพื่อนบ้าน

EGAT มีนโยบายให้บริษัทเอกชนตั้งโรงงานไฟฟ้า มี 2 ขนาด 1. บริษัทผลิตไฟฟ้าขนาดใหญ่ (Independent Power Producer หรือ IPP) 2. บริษัทผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก (Small Power Producer หรือ SPP) บริษัทผู้ผลิตไฟฟ้าทั่งสองแบบดังกล่าวเมื่อผลิตไฟฟ้าได้แล้วจะต้อง ขายให้กับการไฟฟ้าฝ่ายผลิต

โรงไฟฟ้า โรงไฟฟ้าหลังงานน้า

สร้างเขื่อนเก็บกักน้า, พลังงานของน้าหมุนกังหันและ หมุนเครื่องกาเนิดไฟฟ้า และเดินเครื่องภายใน 5 นาที

โรงไฟฟ้าพลังไอน้า

สามารถสร้างให้มีกาลังผลิตสูงๆ, เวลาเดินเครื่อง ประมาณ 6-8 ชั่วโมง และเชื้อที่ใช้ถ่านหิน, น้ามัน, ก๊าซธรรมชาติ

โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ และดีเซล

เวลาเดินเครื่อง 15 นาที, ต้นทุนในการผลิตสูง และไม่ นิยมเดินเครื่องเป็นเวลานาน

โรงไฟฟ้าพลัง ความร้อนร่วม

ใช้เครื่องกังหันก๊าซ และเครื่องจักรพลัง, ไอน้าทางาน ร่วมกัน และมีประสิทธิภาพสูง

ระบบการส่ง -

ส่งกาลังไฟฟ้าจากแหล่งกาเหนิดไปยังบริเวณไกลๆ ต้องมีระบบส่งแรงดันสูง สายอากาศ (Overhead Aerial Line) แรงดันสูง 4 ระดับ 500 kV 3 เฟส 3 สาย 50 Hz 230 kV 3 เฟส 3 สาย 50 Hz 115 kV 3 เฟส 3 สาย 50 Hz 69 kV 3 เฟส 3 สาย 50 Hz

MEA บริเวณจาหน่ายกระแสไฟฟ้า 3 จังหวัด - กรุงเทพมหานคร - สมุทรปราการ - นนทบุรี

ระบบการส่งกาลังไฟฟ้าย่อย (Subtransmission System) - 230 kV - 115 kV - 69 kV

ระบบการจาหน่าย (Distribution System) - แปลงแรงดัน 69 kV หรือ 115 kV เป็น 24 kV หรือ 12 kV - สายส่ง 69 kV หรือ 115 kV เข้า 2 วงจร - หม้อแปลงไฟฟ้ากาลัง (Power Transformer) จานวน 2-4 ชุด - ชุดสายป้อนจ่ายโหลด 8 MVA ที่ 12 kV และ 15 MVA ที่ 24 kV หมายเหตุ กฟน. กาลังแก้ไขระบบไฟฟ้า จาก 12 kV เป็น 24 kV ผู้ออกแบบควรออกแบบที่ระบบ 24 kV 69 kV , วงจร 1

69 kV , วงจร 2

HV CB

36/48/60 MVA

(ONAN/ONAF1/ONAF2) 69 kV/24 kV

HV CB

HV CB Tie CB

ระบบจำหน่ำย 24 kV

Station Service

ระบบการใช้กาลังไฟฟ้า (Utilization System) - แปลงไฟฟ้า 24 kV หรือ 12 kV เป็น 240/416 V 3 เฟส 4 สาย A 240 V

12 kV หรือ 24 kV

416 V B 416 V 416 V

240 V C 240 V N

PEA แหล่งพลังงานไฟฟ้า 1) 2) 3) 4) 5)

ผลิตเอง ซื้อจากการไฟฟ้าฝ่ายผลิต ซื้อจากการไฟฟ้านครหลวง ซื้อจากการพลังงานแห่งชาติ ซื้อจากผู้ผลิตพลังงานทดแทน

แหล่งพลังงานไฟฟ้า ผลิตเอง

ใช้เครื่องยนต์ดีเซล, ต้นทุนการผลิตสูง และ เชื่อมโยงเข้าสายส่งแรงสูงของ EGAT

ซื้อจากการไฟฟ้าฝ่ายผลิต

ระบบแรงดัน 230 kV, 115 kV และ 69 kV แปลงเป็นระบบการจาหน่าย

ซื้อจากการไฟฟ้านครหลวง

ที่อยู่ใกล้เขตจาหน่ายของการไฟฟ้านครหลวง

ซื้อจากการพลังงานแห่งชาติ

โรงจักรพลังน้าขนาด 100 kW

ซื้อจากผู้ผลิต พลังงานทดแทน

รัฐบาลได้สนับสนุนให้มีการผลิตพลังงานไฟฟ้า จากพลังงานทดแทนเพื่อลดการพึ่งพลังงาน ไฟฟ้าจากน้ามัน และแก๊ซซึ่งต้องนาเข้าจาก ต่างประเทศ พลังงานทดแทนที่ใช้การมาก คือ - พลังงานจากแสงอาทิตย์ - พลังงานลม - พลังงานจากชีวมวล

ระบบการจาหน่ายแรงดันปานกลาง 1. ระบบแรงดัน 22 kV Conventional Solidly Grounded System 2. ระบบแรงดัน 33 kV Multigrounded System With Overhead Ground Wire

ระบบการจาหน่ายแรงดันปานกลาง - ใช้เกือบทั้งประเทศ - ระบบ 3 เฟส 3 สาย และ 3 เฟส 4 สาย A

ระบบแรงดัน 22 kV Conventional Solidly Grounded System

22 kV B 22 kV

3 เฟส 3 สำย

22 kV C

ต่อลงดินโดยตรง

22 kV

1 เฟส 2 สำย

- ภาคใต้ตั้งแต่จังหวัดระนองลงไป Overhead Ground Wire

ระบบแรงดัน 33 kV Multigrounded System With Overhead Ground Wire

N A 33 kV

3 เฟส 4 สำย B

33 kV 33kV C 19 kV

1 เฟส 2 สำย

ระบบการจาหน่ายแรงดันต่า 1. ระบบการจาหน่ายแรงต่า 1 เฟส 2. ระบบการจาหน่ายแรงต่า 3 เฟส 4 สาย

ระบบการจาหน่ายแรงดันต่า - 1 เฟส 2 สาย 230 V - 1 เฟส 3 สาย 230/460 V แรงสูง

ระบบการจาหน่าย แรงต่า 1 เฟส

แรงตำ่ 230 V

หม ้อแปลงระบบ จำหน่ำย 1 เฟส

230 V

แรงสูง

1 เฟส 3 สำย

460 V

แรงตำ่

หม ้อแปลงระบบ จำหน่ำย 1 เฟส

230 V

1 เฟส 2 สำย

- แรงดันมาตรฐาน 230/400 V A

ระบบจาหน่าย แรงต่า 3 เฟส 4 สาย

230 V

400 V B

แรงตำ่ 22 kV หม้อแปลงระบบ หรือ จำหน่ำย 3 เฟส แรงสูง 33 kV

3 เฟส 4 สำย

400 V 400 V 230 V C 230 V N

การจ่ายกาลังไฟฟ้าให้กับผู้ใช้ไฟฟ้า การไฟฟ้าฯ จะพิจารณาปริมาณการใช้ไฟฟ้าของผู้ใช้ - โหลดน้อยกว่า 300 kVA จะจ่ายแรงดันต่า (Low Voltage) - สถานประกอบการขนาดใหญ่มีการใช้ไฟฟ้าปริมาณสูงจะจ่าย แรงดันปานกลาง (Medium Voltage) - สถานประกอบการใหญ่มากๆ จะจ่ายระดับแรงดันสูง (High Voltage) สร้างสถานีไฟฟ้าย่อยเอง (Substation)

ขนาดมิเตอร์ของการไฟฟ้านครหลวง 1. มิเตอร์ระบบ 220 V 1 เฟส 2 สาย - 5 (15A), 220 V - 15 (45A), 220 V - 30 (100A), 220 V - 50 (150A), 220 V 2. มิเตอร์ระบบ 220/380 V 3 เฟส 4 สาย - 15 (45A), 380 V - 30 (100A), 380 V - 50 (150A), 380 V - 200 A, 380 V - 400 A, 380 V

ขนาดมิเตอร์ของการไฟฟ้านครหลวง (ต่อ) 3. มิเตอร์ 12 kV 3 เฟส 4 สาย - 15 A (300 kVA) - 750 A (15000 kVA) 4. มิเตอร์ 24 kV 3 เฟส 3 สาย - 10 A (400 kVA) - 625 A (25000 kVA)

ลักษณะการจ่ายไฟฟ้าระหว่างการไฟฟ้าฯ กับผู้ใช้ไฟ 1. แรงดันต่า ส่วนของกำรไฟฟ้ ำฯ มิเตอร์กำรไฟฟ้ ำฯ

แผงไฟฟ้ ำประธำน

ส่วนของผู ้ใช้ไฟฟ้ ำ

ลักษณะการจ่ายไฟฟ้าระหว่างการไฟฟ้าฯ กับผู้ใช้ไฟ (ต่อ) 2. แรงดันปานกลาง

ผู้ใช้ไฟฟ้ารับไฟด้วยสายอากาศจากสายป้อนอากาศของการไฟฟ้าฯ

ผู้ใช้ไฟฟ้ารับไฟด้วยสายใต้ดินจากสายป้อนอากาศของการไฟฟ้าฯ

ผู้ใช้ไฟฟ้ารับไฟด้วยสายใต้ดิน จากสายป้อนใต้ดินของการไฟฟ้าฯ

การลัดวงจรการจ่ายไฟฟ้า Radial System - เป็นแบบที่ง่าย ราคาถูก - เมื่อเกิด Fault ที่แหล่งจายไฟ, หม้อแปลงบัสประธาน, CB Main โหลดทั้งหมดจะไม่มีไฟใชั - มีความเชื่อถือได้ต่าที่สุด LV

MV Fuse TR

MDB

MDB LVCB

LV MV TR MDB

= = = =

LVCB

Low Voltage Medium Voltage Transformer Main Distribution Board

การจ่ายไฟฟ้าแบบ Radial Circuit

(ก)

(ข) MV CB

Fuse

TR1

TR2

TR3

TR1

TR2

TR3

LVCB

การจ่ายไฟฟ้าแบบ Radial Circuit สาหรับอาคารขนาดใหญ่

Primary-Selective System - เพิ่มความเชื่อถือได้ - สายป้อนทางด้าน Primary มี 2 ชุด สามารถสับเปลี่ยนไปใช้ได้ - การสับเปลีย่ นทาได้เป็นแบบ Manual หรือ Automatic MV CB CB

Fuse

TR1

TR2

LVCB

การจ่ายไฟฟ้าแบบ Primary Selective วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

Secondary Selective System -

ระบบเหมือนมี Radial 2 ชุด เมื่อเกิด Fault ที่หม้อแปลงหรือ CB สามรถสับไปใช้อีกชุดหนึ่งได้ สามารถเพิ่มความเชื่อได้ นิยมใช้สาหรับอาคารสูง

Primary Service Bus

Fuse TR1 LVCB

Fuse TR2 Normally Open

LVCB

การจ่ายไฟฟ้าแบบ Secondary Selective

วิธีที่ทาให้หม้อแปลงแต่ละตัวจ่ายโหลดเพิ่มขึ้นมีอยู่ 4 วิธี 1. 2.

3. 4.

เผื่อขนาดหม้อแปลงแต่ละตัวให้จ่ายโหลดทั้งหมดได้เมื่อหม้อแปลง ตัวใดตัวหนึ่งชารุดเสียหายหรือเกิดความบกพร่องที่หม้อแปลง จัดให้มีการระบายความร้อนให้กับหม้อแปลงโดยวิธี Air Forced Cooling ซึ่งจะทาให้หม้อแปลงสามารถจ่ายโหลด เพิ่มขึ้นจากค่า พิกัดได้ประมาณ 30-40 % ตัดโหลดบางส่วนที่ไม่สาคัญออกในช่วงที่มีการใช้ หม้อแปลงเพียงตัว เดียวในการจ่ายโหลดทั้งหมด แทนหม้อแปลงตัวที่เสียหาย ยอมให้หม้อแปลงทางานเกินค่าพิกัด (Overload) ในช่วงที่มีการซ่อม บารุงหม้อแปลงตัวที่เสียหาย แต่ทั้งนี้ต้องยอมรับได้ว่าอายุการใช้งาน ของหม้อแปลงจะสัน้ ลง MV CB CB

Fuse TR1

LVCB

LVCB Normally Open

การจ่ายไฟฟ้าแบบ Secondary - Selective อีกแบบหนึ่ง วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

Secondary Spot Network System - ทางด้าน LV ของหม้อแปลงต่อขนานกัน - กระแส Fault จะสูง เนื่องจากมีหม้อแปลงต่อขนานกันหลายชุด - ป้องกันไฟย้อนเมือ่ เกิด Fault ทาง Primary โดยการใช้ Network Protector - มีความเชื่อถือได้มากที่สุด - ราคาแพง MV

Fuse

Primary Switch or Circuit Breaker Fuse

TR1

TR2

Network Protector

การจ่ายไฟฟ้าแบบ Secondary Spot Network

Looped Primary System - Primary Loop - อาจเป็น Close Loop หรือ Open Loop ก็ได้ - นิยมใช้เป็นแบบ Open Loop - แบบ Open Loop อุปกรณ์ที่ใช้คือ Ring Main Unit (RMU)

CB CB

Isolating Switches

การจ่ายไฟฟ้าแบบ Close Looped Primary

Looped Primary System (ต่อ) CB CB

RMU

TR 1

RMU

TR 2

RMU

TR 3

TR 4

การจ่ายไฟฟ้าแบบ Open Looped Primary

2 คาถามท้ายบทที่ 2 ระบบการส่งจ่ายกาลังไฟฟ้า 1. ระบบไฟฟ้ากาลังแบ่งออกเป็นระบบย่อยๆ อะไรบ้าง จงอธิบาย 2. ระบบไฟฟ้าของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (EGAT) เป็นอย่างไร จงอธิบาย 3. ระบบไฟฟ้าของการไฟฟ้านครหลวง (MEA) เป็นอย่างไร จงอธิบาย 4. ระบบไฟฟ้าของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค (PEA) เป็นอย่างไร จงอธิบาย 5. ขนาดมิเตอร์แรงต่าของ กฟน. เป็นอย่างไร จงอธิบาย 6. การจ่ายไฟฟ้าแรงดันปานกลางให้กับผู้ใช้ไฟฟ้าทาได้อย่างไร จงอธิบาย 7. จงอธิบายการจ่ายไฟฟ้าแบบ Radial System และ Looped Primary 8. จงเขียนวงจรไฟฟ้าแสดงการจ่ายไฟแบบ Secondary Selective System และอธิบายการทางานของระบบ 9. ใน Secondary Selective System มีวิธีอย่างไรในการให้หม้อแปลงจ่ายไฟให้ ระบบเมื่อหม้อแปลงตัวหนึ่งขัดข้อง

36 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

สายไฟฟ้า

สายไฟฟ้ ามี หน้าที่ นาพลั งงานไฟฟ้ า จากแหล่ งจ่า ยไฟไปยั งบริภัณฑ์ไฟฟ้ า ต่างๆ ในปัจจุบันได้มีผู้ผลิตสายไฟฟ้ามากขึ้นตามความต้องการติดตั้งในรูปแบบต่างๆ ดังนั้นการเลือกใช้สายไฟฟ้า เพื่อให้มีความเหมาะสมปลอดภัย ประหยัด และเชื่อถือ ได้ จะต้ อ งพิ จ ารณาถึ ง ปั จ จั ย หลายประการด้ ว ยกั น ได้ แ ก่ ความเหมาะสมกั บ สภาพแวดล้อมที่ติดตั้ง ความสามารถในการนากระแส ขนาดแรงดันตกที่เกิดขึ้น ความสามารถในการทนต่อความร้อนที่เกิดขึ้นทั้งใสขณะใช้งานปกติและในขณะเกิด การลัดวงจร

ส่วนประกอบ ส่วนประกอบ จากโลหะที่มีความนาไฟฟ้าสูง ตัวนาเดียว (Solid) ตัวนาตีเกลียว (Strand) โลหะที่นิยมใช้ทองแดง และอะลูมิเนียม มีความนาไฟฟ้าสูง, แข็งแรง, เหนียว, ทนการกัดกร่อนได้ดี ทองแดง ข้อเสีย คือ น้าหนักมาก ราคาแพง ความนาไฟฟ้ารองจากทองแดง, น้าหนักเบาราคาถูก และเหมาะ อะลูมิเนียม สาหรับเดินนอกอาคารและแรงสูง ตัวนา

เปรียบเทียบคุณสมบัติของทองแดงและอะลูมิเนียม คุณสมบัติ ความนาไฟฟ้าสัมพัทธ์ (ทองแดง = 100)

ทองแดง 100 1.724

อะลูมิเนียม 61 2.803

สัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน (per oC x 10-6)

จุดหลอมเหลว (oC) ความนาความร้อน (W/cmoC) ความหนาแน่นที่ 20oC (g/cm3)

1083 3.8 8.89

659 2.4 2.7

สภาพความต้านทานไฟฟ้าที่ 20oC ( m x 10-8)

ฉนวน -

ทาหน้าที่ห่อหุ้มตัวนา ป้องกันการสัมผัส ป้องกันตัวนาจากผลกระทบ ทางกล และเคมี ระหว่างนากระแสจะมีกาลังสูญเสียความร้อนจะ ถ่ายเทไปยังเนื้อฉนวน - การทนต่อความร้อนของฉนวน จะเป็นตัวกาหนดพิกัด กระแสของสายไฟฟ้า ฉนวนที่นิยมใช้ - Polyvinyl Chloride (PVC) - Cross linked Polyethylene (XLPE)

คุณสมบัติของฉนวน PVC และ XLPE คุณสมบัติ

PVC

XLPE

พิกัดอุณหภูมิสูงสุดขณะใช้

พิกัดอุณหภูมิสูงสุดขณะลัดวงจร

120

250

ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก

2.4

ความหนาแน่น

1.4

0.92

ความนาความร้อน

3.5

ความทนทานต่อแรงดึง

2.5

เปลือก เปลือกทาหน้าที่หุ้นแกนหรือหุ้มสายชั้นนอกสุด อาจจะมี 1 หรือ 2 ชั้นก็ได้ เพื่อป้องกันความเสียหายทางกายภาพที่อาจเกิดขึ้นในขณะติดตั้งหรือใช้งาน

สายไฟฟ้าแรงสูง แบ่งออก 2 ประเภท - สายเปลือย (Bare Wires) - สายหุ้มฉนวน (Insulated Wires)

สายเปลือย (Bare Wires) - ทาด้วยอะลูมิเนียม - น้าหนักเบา ราคาถูก

Outer Direction Stranding: Z-Stranding (Right-Hand Stranding)

Wire : Hard Drawn Aluminium สายที่นิยมใช้ 1. สายไฟฟ้าอะลูมิเนียมตีเกลียวเปลือย (AAC) - เป็นตัวนาอะลูมิเนียมพันตีเกลียว เป็นชั้นๆ รับแรงดึงได้ต่า - ขึงสายให้มีระยะห่างช่วงเสา (Span) มากๆ ได้ไม่เกิน 50 m - สายที่มีขนาด 95 mm2 ขึ้นไปนั้น สามารถใช้ระยะห่างช่วง เสาได้ไม่เกิน 100 m - มอก. 85-2522 2. สายไฟฟ้าอะลูมิเนียมผสม (AAAC) - มีส่วนผสมของอะลูมิเนียม แมกนีเซียม และซิลกิ อน - มีความเหนียวและรับแรงดึงได้สูงกว่าสาย AAC - ใช้เดินสายบริเวณชายทะเล ทนต่อการกัดกร่อนของไอเกลือได้ดี 3. สายไฟฟ้าอะลูมิเนียมแกนเหล็ก (ACSR) - สายไฟฟ้า อะลูมิเนียมตีเกลียวและมีสายเหล็กอยู่ตรงกลาง - รับแรงดึงได้สูงขึ้น ทาให้สามารถขยายระยะห่างช่วงเสา - ไม่ใช้สายชนิดนี้ในบริเวณชายทะเล - มอก. 86-2522 Outer Direction Stranding : Z-Stranding (Right-Hand Stranding) Hard Drawn Aluminium Wires Central Galvanized Steel Wire Solid or Stranding

สายหุ้มฉนวน (Insulated Wires) - เพื่อความปลอดภัยจากการลัดวงจรจากสัตว์หรือกิ่งไม้ - เพิ่มความเชื่อถือได้ สายไฟฟ้าแรงดันสูงหุ้มฉนวนที่นิยมใช้ 1. สาย Partial Insulated Cable (PIC) - มีฉนวน XLPE หุ้มบางๆ - ไม่สามารถแตะต้องโดยตรง - ใช้งานโดยเดินในอากาศผ่านลูกถ้วยบนเสาไฟฟ้าแทนสายเปลือย 2. สาย Space Aerial Cable (SAC) - มีฉนวน XLPE หุ้ม - ไม่ควรสัมผัสโดยตรง - ทนทานมากกว่าสาย PIC - มีเปลือก (Sheath) ทาด้วย (XLPE) อีกชั้น - การเดินสายต้องใช้ Spacer และมี Messenger Wires ช่วยดึงสาย 3. สาย Preassembly Aerial Cable Conductor XLPE Insulation (orCopperCopperTapeWire) PVC Sheath - เป็นสาย Fully Insulated - สามารถวางใกล้กันได้ Insulation Shield Conductor Shield Saving Tape (if Specified) - วางพาดกับมุมตึกได้ 4. สาย Cross-linked Polyethylene (XLPE) - ชีลด์ของตัวนา (Conductor Shield) - ฉนวน (Insulation) - ชีลด์ของฉนวน (Insulation Shield) - เปลือกนอก (Jacket) - Copper Tape (Copper Wire) Cross-Linked Polyethylene Insulation

Compact Aluminium Conductor

Extrude Semiconducting Cross-Linked Polyethylene Conductor Shielding Layer

Cross-Linked Polyethylene Insulation

Compact Aluminium Conductor

Extruded Semiconducting Cross-Linked Polyethylene Conductor Shielding Layer

Cross-Linked Polyethylene Sheath

สายไฟฟ้าแรงต่า สายไฟฟ้ า แรงดั น ต่ าเป็ น สายไฟฟ้ า ที่ ใ ช้ ไ ด้ กั บ แรงดั น ไม่ เ กิ น 1000V มี ลักษณะเป็นสายไฟฟ้าหุ้มด้วยฉนวน โดยที่ตัวนาสาหรับสายไฟฟ้าชนิดนี้ อาจจะใช้ ทองแดงหรืออะลูมิเนียมแต่ที่นิยมใช้สาหรับสายไฟฟ้าแรงดันต่า คือสายทองแดง สายไฟฟ้าขนาดใหญ่ มีลักษณะเป็นตัวนาตีเกลียว แต่ถ้าเป็นสายไฟฟ้าขนาดเล็ก ตั ว น าก็ จ ะเป็ น ตั ว น าเดี่ ย ว วั ส ดุ ฉ นวนที่ นิ ย มใช้ กั บ สายไฟฟ้ า แรงดั น ต่ า ได้ แ ก่ Polyvinyl Chloride (PVC) และ Cross-linked Polyethylene ( XLPE )

สายไฟฟ้าอะลูมิเนียมหุ้มด้วยฉนวน PVC สายไฟฟ้าชนิดนี้จะมีตัวนาเป็นอะลูมิเนียมแบบตี เกลียวไม่อัดแน่นหรือ แบบตีเกลียวอัดแน่นและหุ้มด้วยฉนวน PVC โดยอาจจะเป็น PVC ธรรมดา หรือ เป็นแบบ Heat Resisting PVC ก็ได้ สามารถใช้ได้กับแรงดันไม่เกิน 750 V สายไฟฟ้าชนิดนี้จะเป็นไปตามมาตรฐาน มอก. 293-2541

สายไฟฟ้าทองแดงหุ้มด้วยฉนวน PVC เนื่องจากทองแดง มีคุณสมบัติข้อดีที่เหนือกว่าอะลูมิเนียมหลายประการ ด้วยกัน ไม่ว่าจะเป็นโลหะที่มีความนาไฟฟ้าสูงกว่า การตัดต่อก็ทาได้ง่ายกว่า จึง นิยมใช้สายไฟฟ้าชนิดนี้กันมาก มอก. 11-2553

สายไฟฟ้าทองแดงหุ้มด้วยฉนวน XLPE เนื่องจากคุณสมบัติของฉนวน XLPE ที่สามารถทนต่อความร้อนได้สูง มีความแข็งแรง ทนต่อแรงทางกลและการกัดกร่อนทางเคมีได้ดี ในปัจจุบันจึงมี การใช้สายไฟฟ้าที่หุ้มด้วยฉนวน XLPE มากขึ้น CV 1 x ....SQ.mm 0.6/ 1kV

Conductor

XLPE Insulation PVC Sheath

แรงดันใช้งาน อุณหภูมิใช้งาน สถานที่ใช้งาน ลักษณะการติดตั้ง

0.6/1 kV 90oC สถานที่แห้งและสถานที่เปียก - ใช้งานได้ทั่วไป - ฝังดินโดยตรง

สายไฟฟ้าทนไฟ (Fire Resistant Cable) สายทนไฟมีลักษณะที่สาคัญ คือ 1. Flame Retardancy 2. Acid and Corrosive Gas Emission 3. Smoke Emission 4. Fire Resistance (Circuit Integrity) Mica/Glass Tape

Conductor XLPE Insulation

OHLS Sheath

สายไฟฟ้าทนไฟควรใช้กับระบบและ วงจรที่มีความสาคัญต่อความปลอดภัย 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

ระบบสัญญาณเตือนอัคคีภัย (Fire Alarm System) ระบบควบคุมอาคารอัตโนมัติ (Building Automation System) ระบบไฟแสงสว่างฉุกเฉิน (Emergency Lighting System) ระบบเสียงประกาศ (Public Address System) ระบบไฟฟ้าสารอง (Standby Power System) ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Computer Network System) ระบบโทรทัศน์วงจรปิด (Closed Circuit TV System ) ระบบลิฟต์และบันไดเลื่อน (Lifts and Escalators System) ระบบปั๊มน้าดับเพลิงและปั๊มอัดอากาศในช่องบันไดหนีไฟ (Fire Pumps and Pressurized Stairs) 10. ในอุตสาหกรรมต่างๆ ซึ่งต้องการให้ระบบสามารถ ปฏิบัติงานได้ในขณะที่เกิดไฟไหม้

สายทนไฟ (Fire Resistance Cable) สายทนไฟมีอัตราลาดับการทนไฟตามการทดสอบ ตาม BS 6387 ซึ่งแบ่งเป็น 3 แบบ 8 ประเภทตามตารางที่ 3

เครื่องหมายแบ่งคุณสมบัติการทนไฟอุณหภูมิ และเวลาที่ใช้ในการทดสอบ ประเภท

การทนไฟ

การทนไฟและน้า การทนไฟและ ทนแรงกระแทก

การทดสอบ

เครื่องหมาย

650oC เป็นเวลา 3 ชั่วโมง

750oC เป็นเวลา 3 ชั่วโมง

950oC เป็นเวลา 3 ชั่วโมง

650oC เป็นเวลา 20 นาที

650oC เป็นเวลา 15 นาที จากนั้นพ่นน้าและ ทาการทดสอบ 650oC เป็นเวลา 15 นาที

650oC เป็นเวลา 15 นาที โดยมีแรงกระแทก

750oC เป็นเวลา 15 นาที โดยมีแรงกระแทก

950oC เป็นเวลา 15 นาที โดยมีแรงกระแทก

ตามมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้าของ วสท. สายทนไฟใช้ตาม BS 6387 สายทนไฟที่ใช้มีระดับสูงสุด คือ CWZ

สายไฟฟ้าตามมาตรฐาน มอก. 11-2553 สายไฟฟ้าแรงดันต่าหุ้มฉนวนพอลิไวนิลคลอไรด์ มีใช้อยู่มากมายและ มีมาตรฐานบังคับมานานแล้ว ฉบับแรกคือ มอก 11- 2518 ต่อมาได้ปรับปรุงเป็น มอก 11- 2531 ฉบับล่าสุดคือ มอก 11- 2553 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

มอก. 11-2553 สายไฟฟ้าหุ้มฉนวนพอลิไวนิลคลอไรด์มีมาตรฐานบังคับคือ มอก. 11-2553 มาตรฐานนี้มี 6 เล่มด้วยกัน เล่ม 1 ข้อกาหนดทั่วไป เล่ม 2 วิธีทดสอบ เล่ม 3 สายไฟฟ้าไม่มีเปลือก สาหรับงานติดตั้งยึดกับที่ เล่ม 4 สายไฟฟ้ามีเปลือก สาหรับงานติดตั้งยึดกับที่ เล่ม 5 สายอ่อน เล่ม 101 สายไฟฟ้ามีเปลือก สาหรับงานทั่วไป

เล่มที่ 1 ข้อกาหนดทั่วไป แรงดันไฟฟ้ากาหนดให้เป็น Uo/U Uo = แรงดัน RMS ระหว่าง ตัวนา กับ ดิน U = แรงดัน RMS ระหว่าง ตัวนา กับ ตัวนา

Ground

Earth

สีฉนวน 2 แกน 3 แกน

4 แกน

5 แกน

เปรียบเทียบสีเดิมกับสีใหม่ สีเดิม

สีใหม่

ดา

น้าตาล

แดง

ดา

น้าเงิน

เทา

ฟ้า

เขียวแถบเหลือง

การกาหนดรหัส ชนิดของสายไฟฟ้า ใช้หมายเลข 2 ตัว หมายเลข แรก เป็นการระบุขั้นพื้นฐานของสายไฟฟ้า หมายเลข สอง เป็นการระบุแบบเฉพาะชั้นและแบบของสายไฟฟ้า

ชั้นและแบบของสายไฟฟ้าเป็นดังนี้ 0 1 4 5 7

สายไฟฟ้าไม่มีเปลือกนอก สาหรับงานติดตั้งยึดกับที่ สายไฟฟ้ามีเปลือก สาหรับงานติดตั้งยึดกับที่ สายไฟฟ้าอ่อน (Flexible cable) ไม่มีเปลือก สาหรับการใช้งานเบา สายไฟฟ้าอ่อน (Flexible cable) มีเปลือก สาหรับการใช้งานปกติ สายไฟฟ้าอ่อน (Flexible cable) มีเปลือก สาหรับการใช้งานพิเศษ

สายไฟฟ้าตาม มอก. 11-2553 ที่นิยมใช้ 1. สายไฟฟ้าแกนเดี่ยวไม่มีเปลือก ชนิดตัวนาสายแข็ง สาหรับงานทั่วไป รหัส 60227 IEC 01 แรงดันไฟฟ้าที่กาหนด 450/750 V มีขนาด 1.5 mm2 ถึง 400 mm2

การใช้งาน สาย 60227 IEC 01 - ใช้งานทั่วไป - ดินในช่องเดินสาย และต้องป้องกันน้าเข้าช่องเดินสาย - ห้ามร้อยท่อฝังดินหรือฝังดินโดยตรง - ห้ามเดินบน Cable Trays

สายไฟฟ้าตาม มอก. 11-2553 ที่นิยมใช้ (ต่อ) 2. สายไฟฟ้าหุ้มด้วยฉนวนและเปลือก สายแบน 2 แกน และ 2 แกน มีสายดิน รหัส VAF, VAF-G แรงดันไฟฟ้าที่กาหนด 300/500 V มีขนาด 1 mm2 ถึง 16 mm2

การใช้งาน สาย VAF, VAF-G - ใช้เดินเกาะผนัง - เดินในช่องเดินสาย - ห้ามร้อยท่อ - ห้ามฝังดิน 3. สายไฟฟ้าหุ้มฉนวน เปลือกในและเปลือกนอก รหัสชนิด NYY, NYY–G แรงดันไฟฟ้าที่กาหนด 450/750 V - NYY แกนเดี่ยว มีขนาด 1 mm2 - 500 mm2 - NYY หลายแกน มีขนาด 50 mm2 - 300 mm2 - NYY หลายแกนมีสายดิน มีขนาด 25 mm2 - 300 mm2

สาย NYY การใช้งาน สาย NYY, NYY–G - ใช้งานทั่วไป - ร้อยท่อฝังดินหรือฝังดินโดยตรง - เดินบน Cable Trays

กลุ่มการติดตั้ง วิธีการเดินสาย สายแกนเดียวหรื อหลายแกนหุ้มฉนวน มี/ไม่ มีเปลือกนอก เดินในท่อโลหะหรื ออโลหะ ภายในฝ้าเพดานที่เป็ นฉนวนความร้ อน หรื อ ผนังกันไฟ

รูปแบบการติดตั ้ง

สายแกนเดียวหรื อหลายแกนหุ้มฉนวนมี เปลือกนอก เดินในท่อโลหะหรื ออโลหะฝัง ดิน สายแกนเดียว หรื อหลายแกน หุ้มฉนวน มี เปลือกนอก ฝังดินโดยตรง

วิธีการเดินสาย สายเคเบิลแกนเดียวหรื อหลายแกน หุ้มฉนวน มีเปลือกนอก วางบนราง เคเบิลแบบด้ านล่างทึบ, รางเคเบิล แบบระบายอากาศ หรื อรางเคเบิล แบบบันได

หมายเหตุ ฝ้าเพดาน หรื อผนังกันไฟ ที่เป็ นฉนวนความร้ อนคือ วัสดุที่มีค่าการนาทาง ความร้ อน (thermal conductance) อย่าง น้ อย 10 W/m2K*

กลุม่ ที่ 2

กรณีฝังในผนังคอนกรี ต หรื อที่คล้ ายกันผนังนั ้น จะต้ องมีค่าความ ต้ านทานความร้ อน (thermal resistivity) ไม่ เกิน 2 Km/W

กลุม่ ที่ 3

กลุม่ ที่ 4

กลุม่ ที่ 5

ระยะห่างถึงผนังและ ระหว่างเคเบิลไม่น้อย กว่าเส้ นผ่านศูนย์กลาง เคเบิล -

กลุม่ ที่ 6

หรื อ

สายแกนเดียวหรื อหลายแกนหุ้มฉนวน มี/ไม่ มีเปลือกนอก เดินในท่อโลหะหรื ออโลหะเดิน เกาะผนังหรื อเพดาน หรื อฝังในผนังคอนกรี ต หรื อที่คล้ ายกัน

สายแกนเดียวหรื อหลายแกนหุ้มฉนวนมี เปลือกนอก เดินเกาะผนัง หรื อเพดาน ที่ไม่มี สิง่ ปิ ดหุ้มที่คล้ ายกัน สายเคเบิลแกนเดียวหุ้มฉนวน มี/ไม่มีเปลือก นอก วางเรี ยงกันแบบมีระยะห่าง เดินบน ฉนวนลูกถ้ วยในอากาศ

ลักษณะการติดตั ้ง กลุม่ ที่ 1

หรื อ

D D

หรื อ

D D D

D D

หรื อ

รูปแบบการติดตั ้ง

หรื อ

ลักษณะการติดตั ้ง

หมายเหตุ

กลุม่ ที่ 7

รางเคเบิลแบบระบาย อากาศจะต้ องมีพื ้นที่รู ระบายอากาศไม่น้อย กว่าร้ อยละ 30 ของ พื ้นผิวรางเคเบิล ทั ้งหมด

ตารางพิกัดสายไฟฟ้าของสมาคมวิศวกรรมสถาน แห่งประเทศไทย (วสท.)

ขั้นตอนการหาขนาดสายไฟฟ้า

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

กาหนดกระแสออกแบบ Design Current (Ib) หรือกระโหลด (IL) กาหนดขนาดอุปกรณ์ป้องกัน (In) เลือกวิธีติดตั้ง Method of Installation เลือกชนิดของสายไฟฟ้า - ชนิดฉนวน PVC, XLPE - จานวนแกน 1, 2, 3, 4 Cores เลือกลักษณะการติดตั้ง กลุ่มที่ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 และเลือกตารางที่จะใช้ หาตัวคูณปรับค่า Rating Factors หาขนาดกระแสสายไฟฟ้า It = In / (Ca x Cg) Ca = Ambient Rating Factor Cg = Group Rating Factor เลือกขนาดสายไฟฟ้าจาก ตารางที่เลือกไว้

ตารางอื่นๆ ที่อาจใช้ในการคานวณ สามารถค้นหาได้ จากหนังสือการออกแบบระบบไฟฟ้า

แรงดันตก - ความแตกต่างระหว่างขนาดแรงดันไฟฟ้าที่จุดแหล่งจ่ายต้นทาง และจุดรับไฟ - เกิดเนื่องจากการที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสายไฟฟ้าที่มคี ่าอิมพีแดนซ์

ผลของแรงดันตก -

ผลต่อความสว่างของหลอดไฟฟ้า ทาให้สตาร์ทยาก บัลลาสต์ร้อน อุปกรณ์ไฟฟ้าทางานได้ไม่เต็มที่

ตามมาตรฐาน ได้กาหนดให้มีค่าไม่เกิน - แรงดันตกจากสายประธาน (Service) ไปยังโหลด (Load) 5 % - แรงดันตกในสายป้อน (Feeder) 2% - แรงดันตกในวงจรย่อย (Branch Circuit) 3%

สูตรคานวณแรงดันตก ได้สูตรการคานวณค่าแรงดันตกในระบบไฟฟ้า ดังนี้ 1 เฟส 2 สาย VD = 2 I (R Cos  + X Sin ) 3 เฟส 4 สาย VD = 3 I (R Cos  + X Sin ) โดย VD = แรงดันตก (V ) I = กระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจร (A) R = ค่าความต้านทานทางเดียวของสายไฟฟ้า () X = ค่ารีแอกแตนซ์ทางเดียวของสายไฟฟ้า () Cos  = ค่าตัวประกอบกาลังของโหลด (P.F.)

ตารางที่ ฐ.1 แรงดันตกสาหรับสายไฟฟ้า ฉนวน PVC แกนเดียว ที่ 70°C 1 เฟส AC ( mV / A / m ) ขนาดสาย ( mm2 )

1.0 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500

กลุ่มที่ 1, 2 44 29 18 11 7.3 4.4 2.8 1.81 1.33 1.00 0.71 0.56 0.48 0.41 0.36 0.30 0.27 0.25 0.23

3 เฟส AC ( mV / A / m )

รูปแบบการติดตั้ง กลุ่มที่ 3, 7 กลุ่มที่ กลุ่มที่ 3, 7 Touching Spaced 1, 2 Trefoil Flat Spaced 44 44 38 38 38 38 29 29 25 25 25 25 18 18 15 15 15 15 11 11 9.5 9.5 9.5 9.5 7.3 7.3 6.4 6.4 6.4 6.4 4.4 4.4 3.8 3.8 3.8 3.8 2.8 2.8 2.4 2.4 2.4 2.4 1.75 1.75 1.52 1.50 1.50 1.52 1.25 1.27 1.13 1.11 1.12 1.15 0.94 0.97 0.85 0.81 0.84 0.86 0.66 0.69 0.61 0.57 0.60 0.63 0.50 0.54 0.48 0.44 0.47 0.50 0.41 0.45 0.40 0.35 0.39 0.43 0.35 0.39 0.35 0.30 0.34 0.38 0.29 0.34 0.31 0.26 0.30 0.34 0.25 0.29 0.27 0.21 0.25 0.29 0.22 0.26 0.24 0.18 0.23 0.26 0.19 0.23 0.22 0.16 0.20 0.24 0.17 0.21 0.20 0.15 0.18 0.22

ตารางที่ ฐ.2 แรงดันตกสาหรับสายไฟฟ้า ฉนวน PVC หลายแกน ที่ 70°C ขนาดสาย ( mm2 ) 1.0 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400

1 เฟส AC ( mV / A / m ) ทุกกลุ่มการติดตั้ง 44 29 18 11 7.3 4.4 2.8 1.75 1.25 0.93 0.65 0.49 0.41 0.34 0.29 0.24 0.21 0.17

3 เฟส AC ( mV / A / m ) ทุกกลุ่มการติดตั้ง 38 25 15 9.5 6.4 3.8 2.4 1.50 1.10 0.80 0.57 0.43 0.36 0.29 0.25 0.21 0.18 0.15

ตารางที่ ฐ.3 แรงดันตกสาหรับสายไฟฟ้า ฉนวน XLPE แกนเดียว ที่ 90°C ขนาดสาย ( mm2 ) 1.0 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500

1 เฟส AC ( mV / A / m ) กลุ่มที่ 1, 2 46 31 19 12 7.9 4.7 2.9 1.85 1.37 1.04 0.75 0.58 0.49 0.42 0.37 0.32 0.28 0.25 0.23

3 เฟส AC ( mV / A / m )

รูปแบบการติดตั้ง กลุ่มที่ 3, 7 กลุ่มที่ กลุ่มที่ 3, 7 Touching Spaced 1, 2 Trefoil Flat Spaced 46 46 40 40 40 40 31 31 27 27 27 27 19 19 16 16 16 16 12 12 10 10 10 10 7.9 7.9 6.8 6.8 6.8 6.8 4.7 4.7 4.0 4.0 4.0 4.0 2.9 2.9 2.5 2.5 2.5 2.5 1.85 1.85 1.60 1.57 1.58 1.60 1.35 1.37 1.17 1.14 1.15 1.17 1.00 1.02 0.91 0.87 0.87 0.90 0.70 0.73 0.65 0.61 0.62 0.64 0.52 0.56 0.50 0.45 0.46 0.50 0.42 0.47 0.42 0.37 0.38 0.42 0.36 0.40 0.37 0.31 0.33 0.37 0.31 0.35 0.32 0.26 0.27 0.31 0.25 0.30 0.27 0.22 0.23 0.27 0.22 0.26 0.24 0.19 0.20 0.24 0.19 0.23 0.22 0.17 0.18 0.22 0.17 0.21 0.20 0.15 0.16 0.20

ตารางที่ ฐ.4 แรงดันตกสาหรับสายไฟฟ้า ฉนวน XLPE หลายแกน ที่ 90°C ขนาดสาย ( mm2 ) 1.0 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400

1 เฟส AC ( mV / A / m ) ทุกกลุ่มการติดตั้ง 46 31 19 12 7.9 4.7 2.9 1.85 1.35 0.99 0.68 0.52 0.42 0.35 0.30 0.24 0.21 0.19

3 เฟส AC ( mV / A / m ) ทุกกลุ่มการติดตั้ง 40 27 16 10 6.8 4 2.5 1.60 1.15 0.86 0.60 0.44 0.36 0.31 0.25 0.22 0.18 0.16

แรงดันตกในวงจรไฟฟ้า ในการใช้งานในวงจรไฟฟ้า โหลดจะมีอยู่ 2 ลักษณะ คือ Concentrated Load คือ วงจรที่โหลดมีเพียงชุดเดียว และอยู่ที่ปลายสายแรงดัน ตกของการจ่ายโหลด ลักษณะนี้จะมีค่าสูงสุด VD = VD (T) x I x L / 1000 Distributed Load คือ วงจรที่มีโหลดหลายชุด กระจายไปตามความยาวสาย แรงดันตกของ การจ่ายโหลดลักษณะนี้จะมีค่าน้อยกว่าแบบแรก มีโหลด กระจายไปตามความยาว แรงดันตกต้องคานวณแต่ละส่วนตามความยาวและกระแส แล้วนามารวมกันเป็นแรงดันตกทั้งหมด

3 คาถามท้ายบทที่ 3 สายไฟฟ้า 1. ตัวนาและฉนวนที่นิยมใช้ทาสายไฟฟ้ามีอะไรบ้าง จงอธิบาย 2. สายไฟฟ้าแรงดันสูง มีกี่ชนิด จงอธิบาย 3. จงเขียนรูปและอธิบายถึงส่วนประกอบต่างๆ ของสายไฟฟ้าแรงดันสูงแบบ Cross-Linked Polyethylene (XLPE) 4. จงอธิบายสายไฟฟ้าตาม มอก 11-2531 5. ในการออกแบบและติดตั้งระบบไฟฟื้น นิยมใช้สายแบบใดของ มอก 11-2553 6. สายไฟฟ้า IEC 01 มอก 11-2553 เป็นสายแบบใด และใช้งานได้อย่างไร 7. สายไฟฟ้าทนไฟ (Fire Resistance Cable) คืออะไร จงอธิบาย 8. เตาไฟฟ้าขนาด 1000 W, 230 V ใช้สายไฟฟ้า IEC 01 เดินในท่อโลหะร้อย สายในอากาศ โดยพิจารณาเป็นโหลดไม่ต่อเนื่อง จงหาขนาดของสายวงจรย่อย ที่ใช้ โดยผ่านบริเวณที่มีอุณหภูมิ 50 oC

62 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

3 คาถามท้ายบทที่ 3 สายไฟฟ้า (ต่อ) 9. HEATER ขนาด 5000 W, 230 V จงหาขนาดสาย ไฟฟ้าดังต่อไปนี้ โดยพิจารณาเป็นโหลดต่อเนื่อง 1) สาย NYY 2) สาย IEC 01 ในท่อโลหะร้อยสายในอากาศ 3) สาย NYY ในท่อโลหะร้อยสายฝังใต้ดิน 10. โหลดสายป้อน ประกอบด้วยโหลดวงจรย่อยดังนี้ - โหลดแสงสว่างหลอดไส้ 60 kVA 3 เฟส 4 สาย 230/400 V - โหลดเครื่องทาความร้อน 3000 W 3 ตัว 1 , 230 V - โหลดเตาไฟฟ้า 40 kW, 3 เฟส 4 สาย 230/400 V จงหาขนาดสายป้อน โดยใช้สาย XLPE เดินในท่อโลหะฝังใต้ดิน 11. เครื่องปรับอากาศ ขนาด 200 kVA 3 เฟส 400V จงหาขนาด สายไฟ NYY , 3/C เดินในท่อโลหะฝังใต้ดิน

63 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

3 คาถามท้ายบทที่ 3 สายไฟฟ้า (ต่อ) 12. มอเตอร์ 3 เฟส 400V ขนาด 55 kW , In = 105 A จงหาขนาด สายไฟฟ้า NYY , 3/C เดินในท่อโลหะฝังใต้ดินจากสตาร์ทเตอร์ ไปยังมอเตอร์ โดยเริ่มเดินเครื่องดังนี้ 1) DOL 2) STAR-DELTA 13. หม้อแปลง 2000 kVA , 24 kV/ 230 – 400 V จ่ายไฟให้โหลด ซึ่งมี โหลดมอเตอร์ 3 เฟส ประมาณ 1600 kVA ส่วนที่เหลือเป็นโหลด แสงสว่าง จงคานวณขนาดสายไฟฟ้า ดังต่อไปนี้ 1) ด้าน HV ใช้สาย XLPE เดินในท่อโลหะในอากาศ 2) ด้าน LV ใช้สาย XLPE เดินในรางเคเบิล

64 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

3 คาถามท้ายบทที่ 3 สายไฟฟ้า (ต่อ) 14. ระบบไฟฟ้า 230/400 V ใช้สายไฟฟ้าตารางที่ 4 เดินในท่อสาย เป็นระยะทาง 200 m จ่ายโหลด 180 A จากัด ให้แรงดันตกไม่ เกิน 2% จะต้องใช้สายไฟฟ้าขนาดเท่าใด 1) เดินในอากาศ 2) เดินในท่อโลหะ 15. โหลดมอเตอร์ ขนาด 110 kW, 400 V, In = 205 A ใช้ สายไฟฟ้าตารางที่ 4 ในท่ออโลหะร้อยสายในอากาศ จาก สตาร์ทเตอร์ไปยังมอเตอร์ เป็นระยะทาง 100 m. โดยเริ่มเดิน เครื่องแบบ DOL จงหาขนาดสายไฟฟ้าที่ทาให้แรงดันตกไม่เกิน 5%

65 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

ท่อสาย

ในการเดินสายไฟฟ้านั้น ถึงแม้ว่าฉนวนที่หุ้มสายไฟฟ้าจะมีความแข็งแรง ทนทานพอสมควร แต่ว่ามันยังไม่แข็งแรงพอที่จะทนต่อแรงกระแทกต่างๆ จากภายนอกได้ ดังนั้น เพื่อเป็นการป้องกันสายไฟฟ้า ไม่ให้ได้รับความเสียหาย และสามารถใช้งานได้ยาวนาน ในปัจจุบันจึงนิยมที่จะเดินสายไฟฟ้าในท่อสาย (Raceways) ท่อสายเป็นอุปกรณ์ ซึ่งมีลักษณะเป็นท่อกลมหรือช่องสี่เหลีย่ มผิว ในเรียบใช้ในการเดินสายไฟฟ้าโดยเฉพาะ ประโยชน์ของการใช้ท่อสาย มีดังนี้ 1. ป้องกันสายไฟฟ้าจากความเสียหายทางกายภาพ เช่น การถูกกระทบ กระแทกจากของมีคม หรือถูกสารเคมีต่างๆ 2. ป้องกันอันตรายกับคนที่อาจจะไปแตะถูกสายไฟฟ้า เมื่อฉนวนของมัน เสียหาย หรือมีการเสื่อมสภาพ 3. สะดวกต่อการร้อยสาย และเปลี่ยนสายไฟฟ้าสายใหม่ เมื่อสายหมดอายุ การใช้งาน 4. ท่อสายที่เป็นโลหะ จะต้องมีการต่อลงดิน ดังนั้น จะเป็นการป้องกัน ไฟฟ้าช๊อตได้ 5. สามารถป้องกันไฟไหม้ได้ เนื่องจากถ้าเกิดการลัดวงจรภายในท่อ ประกายไฟ หรือความร้อนจะถูกจากัดอยู่ภายในท่อ ท่อสายอาจทามาจากวัสดุที่เป็นโลหะห เช่น เหล็ก และอะลูมิเนียม หรือ วัสดุที่เป็นอโลหะ เช่น พลาสติก หรือแอสเบสโตส

ชนิดของท่อร้อยสาย ท่อโลหะหนา (Rigid Metal Conduit) - เป็นท่อที่มีความ แข็งแรงที่สุด - สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมต่างๆได้ดี - ถ้าทาจากเหล็กกล้าเรียกว่า ท่อ RSC (Rigid Steel Conduit) - ผ่านการชุบด้วยสังกะสี (Galvanized) ป้องกันสนิม

สถานที่ใช้งาน ใช้งานได้ทุกสถานที่ และสภาวะอากาศ สามารถใช้ได้ ทั้งภายใน และภายนอกอาคาร และสามารถฝังใต้ดินได้ ขนาดมาตรฐาน มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 mm (1/2”) - 150 mm (6”) ความยาวท่อนละ 3 m การติดตั้ง ในสถานที่เปียก (Wet Location) ส่วนประกอบที่ใช้ยึดท่อ เช่น Bolt, Strap และ Screw เป็นต้น ต้องเป็นชนิดที่ทนต่อการผุกร่อน ในที่ที่มีการผุกร่อน (Cinder Fill) ท่อต้องเป็นชนิดที่ทนต่อ การผุกร่อนได้ หรือ หุ้มด้วยคอนกรีตหนาอย่างน้อย 2 นิ้ว

บริเวณทีม ่ กี ำรผุกร่อน

ท่อรอ้ ยสำย

คอนกรีตหนำอย่ำงน้อย 2 นิ้ว

การติดตั้งท่อในที่มีการกัดกร่อน - การต่อท่อเข้ากับเครื่องประกอบ ต้องใช้บุชชิ่ง (Bushing) เพื่อป้องกันฉนวนของ สายไฟฟ้าเสียหาย

บุชชิ่ง

- มุมดัดโค้งของท่อระหว่างจุดดึงสาย รวมกันต้องไม่เกิน 360 องศา 90

กล่องไฟฟ้ ำ

อนุญำต รวมได้ 90+90+90+90 = 360

45 90

กล่องไฟฟ้ ำ

90 45 ไม่อนุญำต รวมได้ 90+90+45+45+90+90 = 450

มุมดัดโค้งท่อระหว่างจุดดึงสาย - การเดินท่อต้องมีการจับยึดให้แข็งแรง ระยะห่าง 3 m ห่างจากกล่องไฟฟ้าไม่เกิน 0.9 m กล่องไฟฟ้ ำ 90 cm

3m จุดจับยึด

การติดตั้งท่อ RMC

การต่อสายและการต่อแยก - ต้องทาภายในกล่องไฟฟ้า (Boxes) - ปริมาณของสาย, ฉนวน, หัวต่อสาย ต้องไม่เกิน 75 % ของกล่องไฟฟ้า

กล่องต่อสำย สำยไฟฟ้ ำ ท่อร้อยสำย

การต่อท่อ -

Threaded Coupling To Join Lengths

ทาเกลียวที่ปลายท่อ ขันด้วยข้อต่อ (Coupling)

Smooth Interior

Pipe Thread Locknut Outside Box or Cabinet "LB" Fitting to Make o 90 Turns In Conduit Run

Bushing Inside Box Removable Cover Goes Over Opening After Conductors Are Pulled Into Conduit

ท่อโลหะหนาปานกลาง (IMC) - มีความหนาแน่นน้อยกว่าท่อ RMC - ใช้แทนท่อ RMC ได้ สถานทีใ่ ช้งาน ทุกสถานที่เช่นเดียวกับท่อ RMC ขนาดมาตรฐาน ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 mm (1/2”) - 100 mm (4”) ความยาวท่อนละ 3 m การติดตั้ง - เช่นเดียวกับท่อ RMC การต่อสาย และการต่อแยก - เช่นเดียวกับท่อ RMC การต่อท่อ - เช่นเดียวกับท่อ RMC

ท่อโลหะบาง (EMT) - ท่อที่มีผนังบางกว่าท่อ RMC และ IMC - มีความแข็งแรงน้อยกว่า - ราคาถูกกว่า สถานทีใ่ ช้งาน ใช้ได้เฉพาะภายในอาคารเท่านั้น ในที่เปิดโลง (Exposed) และ ที่ซ่อน (Conceal) ไม่ควรใช้ท่อ EMT ในที่ที่มีการกระทบทางกล ไม่ใช้ฝังใต้ดิน ไม่ใช้ในระบบแรงสูง ขนาดมาตรฐาน ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 mm (1/2”) - 50 mm (2”) ความยาวท่อนละ 3 m การติดตั้ง เช่นเดียวกับท่อ RMC ไม่อนุญาตให้ใช้ท่อ EMT เป็นตัวนา สาหรับต่อลงดิน วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

การต่อสาย และการต่อแยก เช่นเดียวกับท่อ RMC การต่อท่อ ท่อ EMT ห้ามทาเกลียว การต่อท่อจะใช้ข้อติอชนิดไม่มี เกลียว เช่น แบบใช้สกรูไข Setscrew-Type Connector Coupling-Setscrew Type Thin Wall-No Threads Slip-On Connector For Joining EMT To Boxes , ETC. Shoulder On Fitting Sets Up Against Outside of Box Bushed Edge To Protect Insulation Locking Inside Box

ท่อโลหะอ่อน (FMC) - ทาจากเหล็กชุบสังกะสี - มีความอ่อนตัวสูง - สามารถโค้งงอได้

ท่อ FMC

ดวงโคม

ฝ้ ำเพดำน

การใช้งานท่อ FMC จุดจับยึด

300 mm

1.35 m

กล่องไฟฟ้ ำ

การติดตั้งท่อ FMC

ท่อโลหะแข็ง -

ท่อ และอุปกรณ์ทามาจาก อโลหะ, ไฟเบอร์, ใยหิน, ซีเมนต์, PVC อย่างแข็ง อีพอคซี่เสริมใยแก้ว โพลีเอทธิลีนความหนาแน่นสูง - มีความทนต่อการกัดกร่อน และกระทบกระแทกได้ดี - ทนทานต่อความชื้น และการกัดกร่อนของสารเคมี

สถานที่ใช้งาน - ในที่เปิดโล่ง (Exposed) ที่ป้องกันการเสียหายทางกายภาพ - ในที่ซ่อน (Conceal) เช่น เดินซ่อนในผนัง พื้น และเพดาน - สามารถฝังใต้ดิน เพราะมีความทนต่อความชื้นและการผุกร่อน เพื่อความ แข็งแรงจะหุ้มด้วยคอนกรีต เรียกว่า Duct Bank

2x1 DUCT BANK 2x2 DUCT BANK 2x3 DUCT BANK

Duct Bank

จานวนสายไฟฟ้าสูงสุดในท่อร้อยสาย 1. เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสายไฟฟ้าในท่อร้อยสายทาให้เกิดความ ร้อน จึงต้องมีที่ว่างเพื่อการระบายความร้อน 2. พื้นที่หน้าตัดรวมของสายไฟฟ้าต้องเล็กกว่าพื้นที่หน้าตัดภายในของ ท่อร้อยสาย เพื่อให้การดึงสายไฟฟ้าทาได้สะดวกและไม่ทาลายฉนวนของสายไฟฟ้า

พื้นที่หน้าตัดรวมของสายไฟฟ้าทุกเส้นคิดเป็นร้อยละเทียบกับพื้นที่หน้าตัดของท่อ ส ส

นวนส น ว น ี

น ส วนส น ว

1 53

2 31

3 40

4 40

ว 4 40

ขนาดพื้นที่หน้าตัดของท่อร้อยสาย ขนาด mm. ( นิ้ว ) 15 ( 1/2 ) 20 ( 3/4 ) 25 ( 1 ) 32 ( 1 1/4 ) 40 ( 1 1/2 ) 50 ( 2 ) 65 ( 2 1/2 ) 80 ( 3 ) 90 ( 3 1/2 ) 100 ( 4 ) 125 ( 5 ) 150 ( 6 )

พ.ท.หน้าตัด 100 % ( mm2 ) 177 314 491 804 1257 1963 3318 5027 6362 7854 12272 17671

สาย 1 เส้น 53 % ( mm2 ) 94 166 260 426 666 1041 1759 2664 3372 4163 6504 9366

สาย 2 เส้น 31 % ( mm2 ) 55 97 152 249 390 609 1029 1558 1972 2435 3804 5478

สาย 3 เส้นขึ้นไป 40 % ( mm2 ) 71 126 196 322 503 785 1327 2011 2545 3142 4909 7069

* หมายเหตุ- ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ เป็น mm หมายถึง ขนาดเส้นผ่านกลางภายใน

พื้นที่หน้าตัดท่อร้อยสาย คิดจากสูตร A

= (  / 4 ) d2

= พื้นที่หน้าตัด (mm2) = เส้นผ่านศูนย์กลาง (mm)

โดย A d

ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง และพื้นที่หน้าตัดของสายไฟฟ้า ขนาด สาย

สาย IEC 01

สาย NYY 1/C

สาย NYY 3/C

ขนาด สาย ( mm2)

เส้นผ่าน ศูนย์กลาง ( mm )

พื้นที่ หน้าตัด (mm2)

เส้นผ่าน ศูนย์กลาง mm)

พื้นที่ หน้าตัด ( mm2)

8.8

60.8

1.5 2.5 4

3.3 4.0 4.6

8.6 12.6 16.6

9.2 9.8 10.5

66.5 75.4 86.6

6 10 16 25

5.2 6.7 7.8 9.7

21.2 35.2 47.7 73.8

11.0 12.0 13.0 14.5

95.0 113 133 165

35 50 70 95

10.9 12.8 14.6 17.1

93.3 129 167 230

16.0 17.0 19.0 21.5

120 150 185

18.8 20.9 23.3

278 343 426

240 300 400 500

26.6 29.6 33.2 -

556 688 866 -

สาย NYY 4 / C

เส้นผ่าน พื้นที่ เส้นผ่าน ศูนย์กลาง หน้าตัด ศูนย์กลาง (mm) ( mm2) ( mm )

สาย XLPE 1/C

พื้นที่ หน้าตัด ( mm2)

เส้นผ่าน ศูนย์กลาง ( mm )

พื้นที่ หน้าตัด (mm2)

6.5 7.0 7.5

33.1 38.4 44.1

8.0 8.5 9.5 11.5

50.2 56.7 70.8 104

201 227 284 363

36.0 40.5 46.0

1018 1288 1662

39.5 44.5 51.5

1225 1555 2083

12.5 14.0 15.5 17.5

123 154 189 241

23.0 26.0 28.0

416 531 616

50.5 56.0 61.5

2003 2463 2971

56.0 62.0 68.0

2463 3019 3632

19.5 21.5 23.8

299 363 434

31.5 35.0 38.5 43.0

779 962 1164 1452

69.0 76.0 -

3739 4537 -

76.5 85.0 -

4596 5675 -

26.5 29.0 32.5 36.5

552 661 830 1046

จานวนสายสูงสุดของสายไฟฟ้าขนาดเดียวกัน มอก. 11 – 2553 รหัสชนิด 60227 IEC 01 ที่ให้ใช้ในท่อโลหะตาม มอก. 770 - 2533 ขนาด สายไฟ ( mm2 ) 1.5 8 2.5 5 4 4 6 3 10 2 16 1 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 เส้นผ่าน ศูนย์กลาง 15 ของท่อ 1/2 ร้อยสาย mm (นิ้ว)

จานวนสายสูงสุดของสายไฟฟ้า ( IEC 01 ) ในท่อร้อยสาย

14 10 7 5 3 2 1 1 -

22 15 11 9 5 4 2 2 1 1 -

20 3/4

25 1

37 25 19 15 9 6 4 3 2 1 1 1 -

39 30 23 14 10 6 5 3 3 1 1 1 1 1 -

32 40 1 1/4 1 1/2

37 22 16 10 8 6 4 3 2 1 1 1 1 1

37 27 17 14 10 7 5 4 3 2 1 1 1

42 27 21 15 12 8 7 5 4 3 2 1

50 2

65 2 1/2

80 3

34 27 19 15 11 9 7 5 4 3 2

33 24 18 13 11 9 7 5 4 3

38 29 21 17 14 11 8 7 5

42 30 25 20 16 12 10 8

90 100 3 1/2 4

125 5

150 6

จานวนสายสูงสุดของสายไฟฟ้าขนาดเดียวกัน มอก. 11 – 2553 รหัสชนิด 60227 NYY 1/C ที่ให้ใช้ในท่อโลหะตาม มอก. 770 – 2533 ขนาดสายไฟ จานวนสายสูงสุดของสายไฟฟ้า ( NYY ) ในท่อร้อยสาย ( mm2 ) 1 1 1 3 5 8 12 21 33 1.5 1 1 2 4 7 11 19 30 2.5 1 1 2 4 7 10 17 26 33 4 1 1 1 3 6 9 15 23 29 36 6 1 1 3 5 8 13 21 26 33 10 1 1 2 4 6 11 17 22 27 16 1 1 1 3 5 10 15 19 23 25 1 1 1 3 4 8 12 15 19 35 1 1 1 3 6 10 12 15 50 1 1 1 3 5 8 11 13 70 1 1 2 4 7 8 11 95 1 1 1 3 5 7 8 120 1 1 1 3 4 6 7 150 1 1 1 3 4 5 185 1 1 1 3 4 5 240 1 1 2 3 4 300 1 1 1 2 3 400 1 1 1 2 500 1 1 1 1 เส้นผ่านศูนย์กลาง ของท่อร้อยสาย 15 20 25 32 40 50 65 80 90 100 mm 1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 3 3 1/2 4 ( นิ้ว )

36 29 24 21 17 13 11 9 7 6 5 4 3

35 31 24 19 17 13 11 9 7 6 4

125 5

150 6

จานวนสายสูงสุดของสายไฟฟ้า XLPE ในท่อร้อยสาย ขนาด สายไฟ ( mm2 ) 1.5 2 2.5 1 4 1 6 1 10 1 16 1 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500 เส้นผ่าน ศูนย์กลาง 15 ของท่อร้อย 1/2 สาย mm (นิ้ว)

จานวนสายสูงสุดของสายไฟฟ้า ( XLPE ) ในท่อร้อยสาย

3 3 2 2 2 1 1 1 -

5 5 4 3 3 2 1 1 1 1 -

20 3/4

25 1

9 8 7 6 5 4 3 2 2 1 1 1 -

15 13 11 10 8 7 4 4 3 2 2 1 1 1 -

32 40 1 1/4 1 1/2

23 20 17 15 13 11 7 6 5 4 3 2 2 1 1 1 -

34 30 26 23 18 12 10 8 7 5 4 3 3 2 2 1 1

40 35 28 19 16 13 10 8 6 5 4 3 3 2 1

50 2

65 2 1/2

80 3

35 24 20 16 13 10 8 7 5 4 3 3 2

30 25 20 16 13 10 8 7 5 4 3 3

39 31 25 20 16 13 11 8 7 5 4

37 29 23 19 16 12 10 8 6

90 100 3 1/2 4

125 5

150 6

รางเดินสาย (Wireways) - เป็นรางที่ใช้ เดินสายไฟฟ้า - ทาจากเหล็กแผ่นพับเป็นสี่เหลีย่ ม - มีฝาเปิดปิด เป็นแบบบานพับ หรือแบบถอดออกได้ที่นิยมใช้มีดังนี้ 1) วิธีพ้นสีฝุ่น (Epoxy/Polyester) 2) เคลือบด้วยฟอสเฟตหรือสังกะสี (Galvanized Steel) 3) วิธเี คลือบอลูซิ่ง (Aluzinc)

Hinged Cover (Shown Open) 90 o Elbow

(cover Closed) Straigth Section Tee Fitting

Conduit Run

Conductors

รางประกอบการเดินสาย - ลักษณะเช่นเดียวกับรางเดินสาย (Wireways) - เป็นที่ต่อสายรวมก่อนที่จะเข้าแผงมิเตอร์ แผงจ่ายไฟย่อย แผงสวิตช์ - ช่วยให้การต่อสาย และการบารุงรักษาทาได้สะดวก รำงเดินสำยประกอบ (Auxiliary Gutters)

มิเตอร์ เครื่องปลดวงจร แผงจ่ำยไฟ

รางเคเบิล (Cable Trays) -

เป็นโครงสร้างสาหรับรองรับสายเคเบิล ไม่ถือว่าเป็นท่อสาย (Raceways) นิยมใช้กันมากในโรงงานอุตสาหกรรม สามารถติดตั้งง่าย ราคาถูก

รางเคเบิลแบบบันได

รางเคเบิลแบบระบายอากาศ

รางเคเบิลแบบด้านล่างทึบ

เครื่องประกอบ (Fittings) อุปกรณ์ที่ใช้ประกอบในการเดินสายใช้ร่วมกับท่อสายต่างๆ วัตถุประสงค์ - เพื่อทางงานกลมากกว่าทางไฟฟ้า - เพื่อช่วยในการจับยึดท่อสายให้มีความมั่นคงแข็งแรง - เพื่อเปลี่ยนทิศทางในการเดินสาย - เพื่อความสะดวกในการดึงสาย - เพื่อการตัดต่อสาย

กล่องไฟฟ้า ( Boxes ) -

มีหน้าที่ต่างๆ กัน กล่องสาหรับจุดต่อไฟฟ้าของสวิตช์ กล่องสาหรับต่อสาย กล่องต่อแยก

กล่องดึงสาย (Pull Boxes) 1. แบบดึงตรง (Straight Pull) - ความยาวไม่น้อยกว่า 8 เท่า ของเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อที่ใหญ่ที่สดุ

8d d

2. แบบดึงเป็นมุม (Angle Pull) - ระยะระหว่างท่อไปยังผนังฝัง่ ตรงข้ามของกล่องดึงสาย ไม่น้อยกว่า 6 เท่า ของเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อที่ใหญ่ทสี่ ุด - ระยะที่สั้นที่สุดระหว่างท่อทางด้านเข้าและท่อทางด้านออก ต้องไม่น้อย กว่า 6 เท่า ของเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อที่ใหญ่ที่สดุ

อุปกรณ์ประกอบท่อร้อยสาย (Conduit Fittings) 1) อุปกรณ์ที่ใช้ร่วมกับท่อสาย - ข้อต่อ (Couplings) - ข้อต่อยึด (Connectors) - บุชชิ่ง (Bushing) - ข้องอ (Elbows) - ตัวจับยึด (Supports)

แบบมีเกลียว

(Steel Coupling)

แบบอัดแน่น

แบบกันฝน

(Compression)

(Raintight)

เครื่องประกอบท่อ RMC

แบบขันสกรู

แบบอัดแน่น

(Setscrew)

(Compression)

เครื่องประกอบท่อ EMT

ชนิดทำจำกอโลหะ

ชนิดทำจำกโลหะ

ชนิดมีกำรต่อลงดิน

(Polypropylene)

(Steel / Malleable Iron)

(Grounding Lug)

บุชชิ่ง

45 ข้องอ

ตัวจับยึด

4 คาถามท้ายบทที่ 4 ท่อสาย 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

ท่อสาย ( Raceways ) ต่างจากท่อน้าอย่างไร จงอธิบาย ท่อสายมีประโยชน์อย่างไร ท่อสายที่นิยมใช้มีอะไรบ้าง จงอธิบายถึงท่อโลหะหนา ( Rigid Metal Conduit : RMC ) จงอธิบายถึงท่อโลหะหนาปานกลาง ( Intermediate Metal Conduit : IMC ) จงอธิบายถึงท่อโลหะบาง ( Electrical Metallic Tubing : EMT ) รางเดินสาย ( Wireways ) คืออะไร กฎเกณฑ์ของการเดินสายในรางเดินสาย เป็นอย่างไร รางเคเบิลคืออะไร จงอธิบาย กล่องดึงสาย ( Pull Boxes ) มีหลักเกณฑ์ในการคิดขนาดอย่างไร จงอธิบาย

87 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

4 คาถามท้ายบทที่ 4 ท่อสาย (ต่อ) 10. หากต้องการทาการร้อยสาย IEC 01 จานวน 5 เส้น โดยมีรายละเอียดดังนี้ 3 x 300 mm2 , 1 x 240 mm2, G-25 mm2 จะต้องใช้ท่อขนาดเท่าไร 11. ต้องการร้อยสายไฟฟ้า XLPE, 3 x95 mm2 ในท่อร้อยสาย จะใช้ท่อขนาดใด 12. ต้องการร้อยสายไฟฟ้า NYY, 2 x35 mm2 ในท่อร้อยสาย จะใช้ท่อขนาดใด 13. สาย CV ขนาด 240 mm2 หากต้องการเดินในท่อ 100 mm จะได้มากที่สุดกี่เส้น 14. รางเดินสายขนาด 100 x 150 mm2 จะสามารถบรรจุสายไฟฟ้า CV ขนาด 35 mm2 ได้กี่สายโดยที่พิกัดเหมือนร้อยในท่อโลหะไม่เกิน 3 เส้น

88 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

4 คาถามท้ายบทที่ 4 ท่อสาย (ต่อ) 15. ต้องการเดินสายไฟฟ้า NYY 8 ( 3/C , 185 mm2 ) ในรางเคเบิล จะใช้รางเคเบิลขนาดใด 16. โรงงานอุตสาหกรรมแห่งหนึ่งอยู่ในเขตการไฟฟ้านครหลวงใช้หม้อแปลงขนาด 1600 kVA 24 kV/240-416 V ถ้าใช้สาย CV ( 90oC ) เป็นสายประธานให้หา ขนาดสายไฟฟ้าและขนาดรางเคเบิล

89 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

บริภัณฑ์ไฟฟ้า

ในการออกแบบระบบไฟฟ้านั้น วิศวกรผู้ออกแบบจะต้องทราบ คุณสมบัติต่างๆ ของบริภัณฑ์ไฟฟ้า เพื่อให้สามารถเลือกบริภัณฑ์เหล่านั้นได้ ถูกต้องและเหมาะสมต่อการใช้งาน การศึกษาข้อมูลต่างๆ จากแคตตาล็อกที่มีอยู่ มากมายของบริษัทผู้ผลิตจะช่วยให้เข้าใจถึงคุณสมบัติและการใช้งานของ บริภัณฑ์ต่างๆได้อย่างดี บริภัณฑ์ไฟฟ้าที่ใช้สาหรับการนา การจ่าย และการป้องกันในระบบ ไฟฟ้าของสถานประกอบการต่างๆ มีอยู่มากมายหลายชนิด อาจแบ่งตามระดับ แรงดันไฟฟ้าได้เป็น 1.

บริภัณฑ์ไฟฟ้าแรงดันสูง ( HV Equipment ) แรงดันสูงกว่า 36 kV

บริภัณฑ์ไฟฟ้าแรงดันปานกลาง ( MV Equipment ) แรงดัน 1 kV ถึง 36 kV

บริภัณฑ์ไฟฟ้าแรงดันต่า ( LV Equipment ) แรงดันน้อยกว่า 1 kV ในบทนี้จะกล่าวถึงคุณสมบัติบางประการของบริภัณฑ์ไฟฟ้าที่สาคัญที่ใช้ ในระดับแรงดันปานกลางและแรงดันต่า

Single Line Diagram ของ ระบบ MV

M.E.A. or P.E.A.

CT Wh VT LA Isolator or Disconnecting Switch ES MV CB CT Metal Enclosed Switchgear Switch Disconnector HRC Fuse

HRC Fuse

50 51

50N 51N

Protective Relay

Metal Enclosed Switchgear Switch Disconnector Ring Main Unit

Metal Enclosed Switchgear Switch Disconnector HRC Fuse

Motor Control Circuits

Distribution Transformer

M HV Motor

Under Ground XLPE Cable

Cast Resin Transformer

กับดักฟ้าผ่า - บริภัณฑ์สาหรับป้องกันแรงดันเกิน ( Overvoltage ) ซึ่งอาจเกิดจากฟ้าผ่า ( Lightning ) หรือการปิดเปิดวงจร ( Switching Surge ) - ที่แรงดันปกติ LA จะมีอิมพีแดนซ์สูงมาก ดังนั้นกระแสรั่วไหล ( Leakage Current ) จึงมีค่าน้อย - เมื่อเกิดแรงดันเกินอิมพีแดนซ์ของ LA จะมีค่าต่ากระแสฟ้าผ่า ( Lightning Current ) ไหลลงดิน - บริภัณฑ์ที่ต่ออยู่หลัง LA จะไม่ได้รับอันตราย 1. Spark Gap Arrester ตัวต้านทานที่ขึ้นกับแรงดันแบบไม่เป็นเชิงเส้น ( Varistor ) ต่ออนุกรมกับ Spark Gap Varistor มักทาจากสารซิลิคอนคาร์ไบด์ ( SiC ) เรียกว่า SiC-Arrester LA แบบนี้เป็นแบบเก่าจึงนิยมใช้น้อยลง

2. Arrester Without Spark Gap ตัวต้านทานโลหะออกไซด์ที่มีลักษณะขึ้นกับแรงดันแบบไม่เป็นเชิงเส้นอย่างมาก ( Strongly Non-linear Voltage-dependent ) วัสดุโลหะออกไซด์ที่ใช้โดยทั่วไปคือออกไซด์ของสังกะสี ( Zinc Oxide ; ZnO ) LA แบบนี้จึงนิยมเรียกว่า MO-Arrester หรือ ZnO Arrester LA แบบนี้เป็นแบบใหม่ และกาลังได้รับความนิยมมากขึ้น

การเลือกใช้งาน โดยพิจารณาค่า 1. ระดับแรงดันและลักษณะการต่อลงดิน 2. พิกัดกระแส Discharge สาหรับระบบไฟฟ้าในประเทศไทยการต่อลงดินโดยตรง ( Solidly Ground ) เลือกพิกัดดังข้อมูลด้านล่าง - แรงดันระบบ 11-12 kV ใช้พิกัดแรงดันของ LA 9 kV - แรงดันระบบ 22-24 kV ใช้พิกัดแรงดันของ LA 21 kV - แรงดันระบบ 33 kV ใช้พิกัดแรงดันของ LA 30 kV - แรงดันระบบ 69 kV ใช้พิกัดแรงดันของ LA 60 kV พิกัดกระแส Discharge ของ LA ทั่วไปมี 2 แบบ คือ 1. LA ที่ใช้กับ ระบบจาหน่ายทั่วไป ( Distribution Type ) ใช้พิกัด 5 kA 2. LA ที่ใช้กับ สถานีไฟฟ้าย่อย ( Substation Type ) ใช้พิกัด 10 kA

สวิตช์ปลดวงจร Disconnectors หรือ Disconnecting Switches ( DS ) คือ บริภัณฑ์ที่ใช้ในการตัดวงจรไฟแรงสูงขณะไม่มีโหลด 1. เปิดหรือปิดวงจรไฟฟ้าแรงสูง ขณะที่กระแสไฟมีคา่ น้อยมาก กระแสดังกล่าวอาจเป็นกระแสของหม้อแปลงกระแส ( CT) หรือ กระแสคาปาซิตีฟ ( Capacitive Current ) ของบุสชิ่งบัสบาร์ ( Bushing Busbar ) เป็นต้น

2. เมื่อเปิดวงจรแล้วจะทาให้เกิดระยะห่าง ( Isolating Distance ) ระหว่างแต่ละขั้ว ซึ่งให้ความปลอดภัยสาหรับป้องกันบุคคลและบริภัณฑ์ต่างๆ DS มีกลไกการทางาน ( Operating Mechanism ) ได้หลายแบบ คือ 1. ใช้มือหมุน ( Manually Operated ) 2. ใช้มอเตอร์ ( Motor Operated ) 3. ใช้ลม ( Pneumatic Drive ) เพื่อความปลอดภัยและป้องกันความผิดพลาดในการทางาน DS จะต้อง มี Interlock กับบริภัณฑ์อื่นๆ เช่น เซอร์กิตเบรกเกอร์ สวิตช์ต่อลงดิน เป็นต้น การเลือกใช้งาน ในการเลือก DS จะต้องคานึงถึงพิกัดต่างๆ ดังต่อไปนี้ 1. พิกัดแรงดัน ( Rated Voltage ) 2. ค่า BIL ( Basic Impulse Insulation Level ) 3. พิกัดกระแส ( Rated Normal Current ) 4. พิกัดกระแสลัดวงจร ( Short Circuit Current )

สวิตช์ต่อลงดิน - สาหรับต่อส่วนโลหะของบริภัณฑ์ไฟฟ้าลงดิน เพื่อความปลอดภัยในการบารุงรักษา - ES สามารถทนกระแสขณะเกิดลัดวงจรได้ - จะต้องทางานร่วมกับ DS และมี Interlock ระหว่างกัน การเลือกใช้งาน พิกัดที่ต้องคานึงถึงในการเลือก ES ได้แก่ 1. พิกัดแรงดัน ( Rated Voltage ) 2. ค่า BIL ( Basic Impulse Level ) 3. พิกัดกระแสลัดวงจร ( Short Circuit Current ) วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

ฟิวส์แรงดันสูง สาหรับป้องกันบริภัณฑ์และระบบไฟฟ้าใช้ป้องกันบริภัณฑ์ต่างๆ เช่น - หม้อแปลงไฟฟ้า - คาปาซิเตอร์ - มอเตอร์ - หม้อแปลงแรงดัน - สายเคเบิล HV HRC Fuses ประกอบด้วย - ฟิวส์ลิงค์หลายเส้นต่อขนานกันภายในสารที่ใช้ดับอาร์ก - ภายนอกทาด้วย Porcelain - ฟิวส์บางรุ่นจะมี Striker Pin ซึ่ง Striker Pin เป็นกลไกนี้สามารถใช้ ขับเคลื่อน เมื่อฟิวส์ทางานหรือขาด จะทาให้สวิตช์สาหรับตัดโหลด ( Switch Disconnector ) เปิดวงจรโดยอัตโนมัติได้ การเลือกใช้งาน พิกัดที่สาคัญสาหรับเลือก HV HRC Fuses ก็คือ 1. พิกัดแรงดันใช้งานสูงสุด ( Maximum Operating Voltage Rating ) 2. พิกัดกระแสต่อเนื่อง ( Continuous Current Rating ) 3. พิกัดกระแสลัดวงจร ( Short Circuit Current Rating ) 4. การทางานประสานกัน ( Selectivity ) 5. กระแสเริ่มเดินเครื่อง ( Starting Current , Starting Time ) ในกรณีใช้กับมอเตอร์ วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

ขนาดของฟิวส์ตามพิกัดกระแสมีดังนี้ แรงดันพิกัด 22 - 24 kV กระแสพิกัด 6 , 10 , 16 , 20 , 25 , 32 , 40 , 50 , 63 80 , 100 , 125 , 160A ฟิวส์ขนาด 442 mm กระแสพิกัด 100 , 125 , 160 , 200 A ฟิวส์ขนาด 537 mm พิกัดกระแสลัดวงจร 31.5 kA

สวิตช์สาหรับตัดโหลด - Switch Disconnectors ( SD ) เป็น On Load Switches คือ เป็นบริภัณฑ์ซึ่งสามารถตัดกระแสโหลดได้ - สามารถทาให้เกิดระยะห่าง ( Isolating Distance ) ในขณะเปิดวงจรได้ SD สามารถนาไปใช้งานในการตัดต่อวงจรต่อไปนีข้ ณะปกติ 1. กระแสโหลดจนถึงกระแสพิกัดได้ ( ตัวประกอบกาลัง = 0.7 ) 2. หม้อแปลงขณะมีโหลดเต็มที่ หรือ ไม่มีโหลด 3. คาปาซิเตอร์ 4. สายส่งขณะมีโหลดและไม่มโี หลด 5. วงจรมอเตอร์ ขณะเกิดลัดวงจร SD 1. สามารถปิดวงจร ( Make ) ขณะลัดวงจรได้ 2. สามารถตัดวงจรเมื่อเกิดการผิดพร่องลงดิน ( Earthing Fault ) ได้ 3. สามารถตัดวงจรออกได้หลังจากที่ HV HRC Fuses ทางานเมื่อมี Skriker Pin วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

โครงสร้าง SD จะต้องมีวิธีการดับอาร์ก เพราะต้องตัดกระแสสูง การดับอาร์ก อาจทางานได้โดยมีตัวกลางหลายแบบ เช่น 1. อากาศ ( Air ) 2. สูญญากาศ ( Vacuum ) 3. ก๊าซ ( SF6 ) การเลือกใช้งาน การเลือก SD ต้องคานึงถึงพิกัดต่างๆ ดังต่อไปนี้ 1. การฉนวน โดยดูจากค่า BIL และการทนแรงดันที่ความถี่กาหนด 2. พิกัดแรงดัน 3. พิกัดกระแสใช้งานต่อเนื่อง ( Rated Operating Current ) 4. พิกัดกระแสตัดวงจร ( Rated Breaking Current ) 5. พิกัดกระแสลัดวงจรตอนปิดวงจร ( Rated Short Circuit Making Current )

หม้อแปลงเครื่องวัด หม้อแปลงเครื่องวัดใช้สาหรับแปลงแรงดันสูงหรือกระแสสูง ให้เป็นค่า มาตรฐานของแรงดันต่าและกระแสต่าเพื่อใช้ในการวัดและการป้องกัน 1. หม้อแปลงแรงดัน ( Voltage Transformers ) เป็นหม้อแปลงซึง่ แปลงแรงดันสูงเป็นแรงดันต่า เพื่อใช้ในการวัดและการป้องกัน การเลือกใช้งาน พิกัดที่ต้องพิจารณามีดังนี้ 1. พิกัดกาลังไฟฟ้า หรือ Burden คิดเป็น VA 2. พิกัดแรงดันทางด้านปฐมภูมิ ( Primary ) 3. พิกัดแรงดันทางด้านทุติยภูมิ ( Secondary ) มีค่ามาตรฐานคือ 100 , 110 , 120 V 4. Permissible Voltage Stress 5. Limit of Error VT สาหรับการวัด 1. Class 0.1 Error ไม่เกิน 0.1 % 2. Class 0.2 Error ไม่เกิน 0.2 % 3. Class 0.5 Error ไม่เกิน 0.5 % 4. Class 1 Error ไม่เกิน 1 % VT สาหรับการป้องกัน 1. Class 3P Error ไม่เกิน 3 % 2. Class 6P Error ไม่เกิน 6 % วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

หม้อแปลงกระแส ( Current Transformers ) 1. Bar Type ด้านปฐมภูมิ ( Primary ) มีขดลวดผ่านเพียง 1 รอบ 2. Wound Type ด้านปฐมภูมิ ( Primary ) มีขดลวดจานวนหลายรอบ Measuring Core - ค่าแฟคเตอร์การอิ่มตัว ( Saturation Factor ) น้อยๆ ( n < 5 หรือ n < 10 ) เพื่อป้องกันบริภัณฑ์ - Class ต่างๆ ซึ่งบอกถึงค่าเปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลือ่ น โดยจะแบ่งเป็น Class 0.1 , 0.2 , 0.5 , 1 , 3 Protection Core - มี Saturation Factor ( n ) มากกว่า 5 หรือมากกว่า 10 - กระแสทางด้านทุติยภูมิ จะเพิ่มขึ้นอย่างเป็นสัดส่วนกับกระแส ทางด้านปฐมภูมิ - Class บอกถึงค่าเปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อน โดยจะแบ่งเป็น Class 5P, 10P - Class 5P10 จะหมายถึงว่าที่กระแส 10 เท่าของค่ากระแสพิกัดความ คลาดเคลื่อนจะไม่เกิน 5 % การเลือกใช้งาน พิกัดที่ต้องพิจารณามีดังนี้ 1. พิกัดกาลังไฟฟ้า หรือ Burden คิดเป็น 2. พิกัดกระแสทางด้านปฐมภูมิ 3. พิกัดกระแสทางด้านทุติยภูมิ ( 1 A หรือ 5 A ) 4. พิกัดกระแสลัดวงจร Thermal Short Time Current Ith = ( 40 - 60 ) In Dynamic Current Idyn = 2.5 Ith 5. พิกัดแรงดัน

รีเลย์ป้องกัน - บริภัณฑ์ป้องกันของระบบแรงดันปานกลางและ ระบบแรงดันสูง - ทาหน้าที่ตรวจสอบสภาวะต่างๆ ของระบบไฟฟ้า เมื่อพบว่าเกิดการผิด พร่องขึ้น มันจะให้สัญญาณแก่เซอร์กิตเบรกเกอร์เพื่อตัดวงจรส่วนนั้นออก - รีเลย์จะทางานที่ระดับกระแสและแรงดันต่าอาศัย CT และ VT ในการแปลงระดับกระแสและแรงดัน

7 6

8 1

3 4 a

1. CB 2. Relay 3. Trip Coil 4. Trip Circuit 5. Batteries 6. Relay Contacts 7. VT 8. CT a. Auxiliary Contacts

5 Relay ที่มีใช้อยู่ในปัจจุบันสามารถแบ่งเป็น 1. Electromechanical Relays - อาศัยกระแสไฟฟ้าสร้างแรงดึงดูดหรือแรงบิดทางแม่เหล็ก ทาให้เกิดการเคลื่อนที่ทางกลของหน้าสัมผัส - รีเลย์แบบนี้เป็นแบบเก่าแต่ยังคงมีใช้อยู่ วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

100

2. Solid State Relays - นาบริภัณฑ์ทางอิเล็กทรอนิกส์มาใช้สร้างวงจร จาลองการทางานของ Electromechanical Relays ทาให้ไม่มีส่วนเคลื่อนที่ - เรียกว่า Static Relays รีเลย์ชนิดนีม้ ีความเชื่อถือได้สูง 3. Digital Relays - มีการพัฒนา Microprocessor มาใช้ในการทางานของรีเลย์ เรียกว่า Digital Relays - รีเลย์แบบใหม่นี้ทางานได้หลายแบบ เช่น การป้องกัน ตรวจวัด ควบคุม ติดต่อสื่อสาร และบันทึก Relays ที่นิยมใช้กันมาก 1. รีเลย์กระแสเกิน ( Overcurrent Relay ) Device No. 50 , 51 2. รีเลย์ป้องกันกระแสผิดพร่องลงดิน ( Ground Fault Relay , Device No. 50N , 51N ) 3. รีเลย์กระแสเกินแบบมีทิศทาง ( Directional Overcurrent Relay , Device No. 67 ) 4. รีเลย์ป้องกันกระแสผิดพร่องลงดินแบบมีทิศทาง ( Directional Ground Fault Relay , Device No. 67N ) 5. รีเลย์กาลังแบบมีทิศทาง ( Directional Power Relay Device No. 32 ) 6. รีเลย์ระยะทาง ( Distance Relay , Device No. 21 ) 7. รีเลย์ผลต่าง ( Differential Relay , Device No. 87 ) 8. รีเลย์แรงดันต่า ( Under Voltage Relay Device No. 27 )

101

MVCB - ใช้สาหรับการต่อ นา และ ตัดกระแสไฟฟ้าในการทางานตามปกติ และสามารถตัดกระแสไฟฟ้าในสภาพไม่ปกติ เช่น เมื่อเกิดลัดวงจร - MVCB ทางานเมื่อได้รับสัญญาณจากผู้ปฏิบัติงาน หรือจากรีเลย์ป้องกันผ่าน หม้อแปลงเครื่องวัด เช่น CT หรือ VT MVCB ที่ใช้ในปัจจุบัน - ไม่ใช้น้ามัน ( Oil Free Type ) - Vacuum - ก๊าซ SF6 Vacuum CB - หน้าสัมผัสอยู่ใน Vacuum Interrupter ซึ่งมีความดันต่ามาก - ระยะเคลือ่ นที่ของหน้าสัมผัสเคลือ่ นที่ ( Moving Contact ) น้อยมาก มีข้อดีหลายประการคือ 1. หน้าสัมผัสสึกกร่อนช้า ทาให้อายุใช้งานยาว 2. มีขนาดเล็ก 3. สามารถติดตั้งได้ทุกตาแหน่ง ข้อเสียคือ - Vacuum CB ตัดกระแสด้วยเวลาสั้นมาก ทาให้เกิด Switching Overvoltage ที่สูง - ในการใช้งาน Vacuum CB บริษัทผู้ผลิตจะ แนะนาให้ติด Surge Absorber ซึ่งเป็นวงจร R-C วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

102

SF6 CB - ก๊าซ SF6 ได้ถูกนามาใช้เป็นฉนวนและตัวดับอาร์กในใช้ใน HV CB อย่าง ได้ผลมานานแล้ว - ขณะนี้ได้มีการนามาใช้ในระดับแรงดัน MV - ใน MVCB CB แบบนี้ การตัดกระแสทาใน Chamber ซึ่งบรรจุก๊าซ SF6 การตัดกระแสจะเป็นแบบ Soft Switching ทาให้ได้ Overvoltage ต่ามาก จึง เหมาะสาหรับการตัดต่อวงจรมอเตอร์ หม้อแปลง เป็นต้น การเลือกใช้งาน - MVCB ต้องใช้ร่วมกับรีเลย์ป้องกัน - ให้การป้องกันได้หลากหลาย ขึ้นอยู่กับ Relay ที่ใช้ไม่เหมือน HV HRC Fuses ซึ่งป้องกันได้อย่างเดียวคือ กระแสเกิน ( Overcurrent ) และลัดวงจร ( Short Circuit ) เท่านั้น - CB มี ราคาแพงใช้กับระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่ เช่น อาคารขนาดใหญ่ โรงงาน อุตสาหกรรมและสถานีไฟฟ้าย่อย ( Substation ) เป็นต้น พิกัดที่ต้องพิจารณามีดังต่อไปนี้ 1. พิกัดแรงดัน 2. ค่า BIL 3. พิกัดกระแสปกติ 4. พิกัดกระแสลัดวงจร MV CB ที่นิยมใช้ในปัจจุบัน คือ Vacuum CB

103

คอนแทกเตอร์แรงดันปานกลาง - บริภัณฑ์ตัดต่อไฟฟ้าแรงดันปานกลาง - เหมาะสาหรับงาน ที่มีการตัดต่อบ่อยๆ เป็นสวิตช์ตัดตอนสาหรับ มอเตอร์แรงดัน ปานกลาง เตาไฟฟ้า และ คาปาซิเตอร์ เป็นต้น คอนแทกเตอร์แรงดันปานกลาง ในปัจจุบันมี 2 แบบ - แบบ SF6 - Vacuum แบบ Vacuum นิยมใช้มากที่สุด

สวิตช์เกียร์แรงดันปานกลาง - บริภัณฑ์ซึ่งทาหน้าที่รับและจ่ายพลังงานไฟฟ้าที่แรงดันปานกลาง โดยจะรับไฟจากแหล่งจ่ายไฟเพื่อนาไปจ่ายโหลดต่างๆ ตามต้องการ - ประกอบไปด้วยบริภัณฑ์ซึ่งเกี่ยวข้องกับการรับและจ่ายไฟฟ้า การวัด การป้องกัน - จัดไว้ภายในกล่องโลหะอย่างมิดชิด โครงสร้าง สวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางโดยทั่วๆ ไป จะประกอบด้วย 1. กล่องห่อหุ้ม ( Enclosure ) 2. บัสบาร์ ( Busbar ) 3. บริภัณฑ์อื่นๆ ที่ใช้ในการป้องกัน ( Protection ) 4. บริภัณฑ์อื่นๆ ที่ใช้ในการวัด ( Measurement ) วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

104

ชนิดของ Medium Voltage Switchgear มาตรฐาน IEC ได้แบ่งตู้สวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางออกเป็น 3 แบบ 1. Cubicle Switchgear 2. Compartmented Switchgear 3. Metal - Clad Switchgear

Cubicle Switchgear

Compartmented Switchgear

Metal-Clad Switchgear

Cubicle Switchgear มีรูปแบบโดยทั่วไปดังข้อกาหนดต่อไปนี้คือ 1. มีน้อยกว่า 3 Compartments 2. ถ้ามี Partition อาจเป็นโลหะ ( Metallic ) หรือฉนวน ( Insulated ) 3. Switching Device อาจเป็นแบบติดถาวร ( Fixed ) หรือถอดออกได้ ( Withdrawable ) Compartmented Switchgear สวิตช์เกียร์แรงสูงแบบนี้มีข้อกาหนดคือ 1. มี 3 Compartment สาหรับ Switching Device , Busbar , Connectors และ CTS 2. Partition และ Shutters ระหว่าง Compartment โดยทั่วไปจะ Insulated 3. ไม่มี Insulated Bushing สาหรับผ่านจาก Compartment หนึ่ง ไปยังอีก Compartment หนึ่ง วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

105

Metal - Clad Switchgear สวิตช์เกียร์แบบนี้มีข้อกาหนดคือ 1. มีอย่างน้อย 3 Compartments สาหรับ Switching Device , Busbar , Connectors และ CTS 2. Partition ระหว่าง Compartment จะต้องเป็นโลหะ 3. ช่องผ่านจาก Compartment หนึ่ง ไปยังอีก Compartment หนึ่ง จะต้องมี Insulated Bushing

ริงเมนยูนิต เป็นบริภัณฑ์ไฟฟ้าระดับแรงดันปานกลางสาหรับใช้จ่ายไฟฟ้า ให้กับ ระบบไฟฟ้าแบบ Open Ring

RM6 RM6

RM6

106

RMU โดยทั่วไปประกอบด้วย 1. Switch Disconnector 400 A หรือ 630 A แรงดัน 24 kV 2. Fuses สาหรับป้องกันหม้อแปลง 3. CB พร้อม Protective Relay ( ไม่มีก็ได้ ) 4. Earthing Switch สวิตช์เกียร์และ Busbar บรรจุอยู่ภายใน Housing ซึ่งบรรจุ SF6 และปิดผนึกเพื่อใช้ตลอดอายุการใช้งาน ( Sealed For Life ) การเลือกใช้งาน การเลือก RMU นั้น จะต้องพิจารณาดังนี้ 1. จานวนช่องบริภัณฑ์ ( Bays ) ซึ่ง RMU ตามปกติจะมี 3 ช่อง 2. พิกัดแรงดัน 24 kV , BIL 125 kV 3. พิกัดกระแส Switch 400 A , 630 A 4. พิกัดกระแสลัดวงจร 16 kA หรือ 24 kA ที่ 24 kV

หม้อแปลง - หม้อแปลงที่ใช้ในระบบจาหน่ายไฟฟ้า เรียกว่า หม้อแปลง จาหน่าย ( Distribution Transformers ) แปลงแรงดันไฟฟ้า จากระบบแรงดัน MV เป็น LV - หม้อแปลงชนิดนี้จะมีพิกัดถึง 2000 kVA แต่ในบางกรณีอาจมี พิกัดสูงถึง 3150 kVA

107

ชนิดของหม้อแปลง หม้อแปลงจาหน่ายที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน มี 2 แบบ คือ 1. หม้อแปลงแบบใช้ของเหลว ( Liquid-immersed Transformers ) - น้ามันหม้อแปลง ( Mineral Oil ) - ของเหลวที่ติดไฟยาก ( Less Flammable Liquid ) 2. หม้อแปลงแห้ง ( Dry-Type Transformers ) - ฉนวนเป็นของแข็ง - ทั่วไปนิยมใช้สารเรซิน ( Resin ) - Cast Resin Transformers - สารเรซินมีจุดติดไฟที่ 350 oC - มีความแข็งแรงทนทาน - ใช้ติดตั้งภายในอาคาร หม้อแปลงน้ามัน ( Oil-type Transformers ) - มีการใช้กันมากที่สุด - ใช้งานได้ดี และ มีราคาถูก - เหมาะสาหรับการติดตั้งนอกอาคาร หม้อแปลงที่มีตัวถังปิดผนึก ( Hermetically Sealed Tank ) - ตัวถังปิดผนึก - ไม่มีถังพัก - ไม่ต้องมี Silica Gel - ไม่ต้องการการบารุงรักษา - กาลังได้รับการนิยมใช้มากขึ้น

108

หม้อแปลงปิดผนึกมี 2 แบบคือ 1. หม้อแปลงปิดผนึกแบบใช้ก๊าซไนโตรเจน หม้อแปลงแบบนี้จะอัด ก๊าซไนโตรเจนเข้าเหนือน้ามันเพื่อให้มีที่ว่างสาหรับการขยายตัวของน้ามัน 2. หม้อแปลงปิดผนึกแบบผนังเป็นลอนคลืน่ ( Corrugated ) หม้อแปลง แบบนี้ออกแบบให้ผนังสามารถระบายความร้อน ด้วยลอนคลื่น ขณะเดียวกันตัวถังสามารถยืดหยุ่นได้ เพื่อรองรับการขยายตัวของน้ามัน หม้อแปลง Cast Resin ( Cast Resin Transformers ) นิยมใช้หม้อแปลงแห้ง ติดตั้งภายในอาคาร การป้องกันความร้อน ระบบป้องกันความร้อนประกอบด้วย 1. ตัวรับสัญญาณ ( Sensors ) - ทาด้วย PTC ( Positive Temperature Coefficient ) - อาจมี 2 หรือ 3 ตัวต่อเฟส โดยแต่ละตัวมีหน้าที่ดังนี้ ตัวที่หนึ่ง สาหรับพัดลม ( Fan ) ตัวที่สอง สาหรับเตือน ( Alarm ) ตัวที่สาม สาหรับตัดวงจร ( Trip ) 2. รีเลย์ความร้อน ( Temperature Relay ) สาหรับ - การเตือน ( Alarm ) - ตัดวงจร ( Trip ) อุณหภูมิที่ปรับตั้งของตัวรับสัญญาณ มีดังนี้ พัดลมทางาน อุณหภูมิ 90C - 110oC เตือน อุณหภูมิ 130C - 140oC ตัดวงจร อุณหภูมิ 150oC

109

เครื่องห่อหุ้ม ( Protective Enclosure ) - ส่วนที่เป็น Resin ของหม้อแปลง Cast Resin จะแตะต้องไม่ได้ ทาให้เกิด ไฟช๊อตจากแรงดันเหนี่ยวนา - หม้อแปลงชนิดนี้จึงสมควรติดตั้งไว้ในเครื่องห่อหุ้ม - เครื่องห่อหุ้ม ที่ใช้มีระดับการป้องกันอย่างน้อย IP 21 - สาหรับเครื่องห่อหุ้มที่ ใช้ภายนอกอาคารนั้นต้องมีค่าระดับการป้องกัน อย่างน้อย IP 33 การเพิ่มพิกัดของหม้อแปลง Cast Resin ด้วยการใช้พัดลม - การติดตั้งพัดลมช่วยในการระบายความร้อน ( AF ) - ทาให้จ่ายโหลดเพิ่มขึ้น 30 - 40 % พัดลมระบายความร้อนที่ใช้นี้ อาจติดตั้งเป็น 2 แบบคือ 1. ติดตั้งไว้ด้านบน ( Cover Mounted Fan , CMF ) 2. ติดตั้งไว้ด้านล่าง ( Cross Flow Fan , CFF )

บริภัณฑ์ไฟฟ้าแรงดันต่า 1. 2. 3. 4. 5.

เซอร์กิตเบรกเกอร์ ( Circuit Breakers ) ฟิวส์แรงดันต่า ( LV Fuses ) แผงจ่ายไฟ ( Panelboards ) บริภัณฑ์เครื่องวัด ( Measuring Instruments ) คอนแทกเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้า และ สตาร์ทเตอร์ ( Magnetic Contactors And Starters ) 6. แผงสวิตช์ ( Switchboards ) 7. บัสเวย์ ( Busways ) วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

110

Transformer MDB V 0-500V

3P 5A R 3xCT CT

Automatic Capacitor Bank 4x25 kVAR

PFC

DB DB DB DB DB DB

Generator

Generator Control

EDB DB

Spare ATS

MCC Busduct CB

DOL

Spare

เซอร์กิตเบรกเกอร์แรงดันต่า เป็นบริภัณฑ์ไฟฟ้าสาหรับเปิดปิดวงจรไฟฟ้าแรงดันต่าในภาวะปกติ และจะเปิดวงจรโดยอัตโนมัติ เมื่อเกิดภาวะผิดปกติการใช้กาลังเกิน ( Overload ) และการลัดวงจร ( Short Circuit ) หลังจากทาการแก้ไขสิ่งผิดปกติบกพร่องเรียบร้อยแล้ว ก็สามารถสับ ไฟเข้าให้ใช้งานต่ออีกได้

111

มาตรฐานของ CB ที่สาคัญคือ - IEC 60947-2 “Low Voltage Swichgear and Controlgear, Part 2 Circuit Breaker” - IEC 60898 “Circuit Breakers for Overcurrent Protection for Household and Similar Installations” พิกัดกระแสต่อเนื่อง ค่ากระแส RMS ที่ CB สามารถทนได้ที่อุณหภูมไิ ม่เพิ่มเกินค่าที่ กาหนดให้ของอุณหภูมิโดยรอบ ( Ambient Temperature ) พิกัดที่สาคัญ พิกัดที่สาคัญตามมาตรฐาน IEC 60947-2 มีดังต่อไปนี้ พิกัดกระแสต่อเนื่อง ค่ากระแส RMS ที่ CB สามารถทนได้ที่อุณหภูมิไม่เพิ่มเกินค่าที่ กาหนดให้ของอุณหภูมิโดยรอบ ( Ambient Temperature ) บริษัทผู้ผลิตส่วนมาก จะทา CB ที่มีขนาดโครงเป็นช่วงกว้างแล้วปรับตั้งกระแสพิกัดใน ระหว่างช่วงให้ละเอียดขึ้น Ampere Frame ( AF ) และ Ampere Trip ( AT ) 1. Ampere Frame ( AF ) คือ ขนาดพิกัดกระแสสูงสุดที่สามารถใช้ได้ กับขนาดโครงของ CB 2. Ampere Trip ( AT ) คือ ขนาดพิกัดกระแสที่ปรับตั้งให้ CB ใช้งาน พิกัดการตัดกระแสลัดวงจร ( Interrupting Capacity = IC , Breaking Capacity ) - กระแสลัดวงจรสูงสุดที่ CB สามารถตัดได้ - ค่า IC ของ CB ต้องได้จากการทดสอบ และขึ้นกับตัวแปรหลายตัว เช่น แรงดัน ตัวประกอบกาลัง เป็นต้น

112

IEC 60947-2 ได้ให้นิยาม พิกัดการตัดกระแสลัดวงจรไวัดังนี้ Icu = Rated Ultimate Short-Circuit Breaking Capacity ( Switching Sequence O-t-CO ) Ics = Rated Service Short-Circuit Breaking Capacity(Switching Sequence O-t-CO-t-CO ) Icw = Rated Short-time Current Withstand ค่า AF ขนาดมาตรฐานและ AT มาตรฐาน IEC ได้กาหนด AF ไว้ดังนี้คือ 63, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3200 , 4000, 5000, 6300 บริษัทบางแห่งอาจจะไม่ผลิตค่า AF บางค่าได้ค่า AT ที่บริษัทต่างๆ จะผลิต ออกมานั้นมีหลายค่า แล้วแต่ความต้องการของบริษัทนั้นๆ เช่น บริษัทผลิต CB ประเภทของ CB CB แบ่งตามลักษณะภายนอก และ การใช้งานได้เป็น 2 ชนิด คือ 1. Molded Case Circuit Breaker ( MCCB ) บริภัณฑ์ตรวจจับและบริภัณฑ์ตัดต่ออยู่ภายใน วัสดุฉนวนซึง่ ทาด้วยสารประเภทพลาสติกแข็ง มีตั้งแต่ขนาดเล็กจนถึงขนาดใหญ่ใช้สาหรับป้องกันระบบไฟฟ้า ตั้งแต่วงจรย่อย สายป้อนถึงสายประธาน และบริภัณฑ์ไฟฟ้า 2. Air Circuit Breaker ( ACB ) เป็น CB ขนาดใหญ่ มีพิกัดกระแสต่อเนื่องสูง คืออาจมีตั้งแต่ 800 A ถึง 6300 A เป็นแบบเปิดโล่ง ( Open Frame ) คือมีบริภัณฑ์และกลไกอยู่ เป็นจานวนมาก และติดตั้งอย่างเปิดโล่งเห็นได้ชัดเจน วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

113

หน่วยการทริพ ( Tripping Unit ) 1. Thermal – Magnetic เมื่อ Overload มีค่าน้อย ( ประมาณ 125 % ) จะใช้ Bimetal Device เป็นตัว Trip แต่ถ้า Overload มีค่ามาก ( ประมาณ 10 เท่าของกระแสพิกัด ) จะใช้ Electromagnetic Device เป็นตัว Trip หน่วยการ Trip แบบ Thermal - Magnetic มีเส้นโค้งความสัมพันธ์ กระแสและเวลาเป็น 2 ส่วน คือ Long Time Delay Instantaneous

t (s)

Instantaneous Operation

Long Time Delay Operation

Thermal Trip

Magnetic Trip

I cu

I (A)

114

2. Solid State ใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์เข้ามาช่วยโดยจะใช้หม้อแปลงกระแสและวงจร อิเล็กทรอนิกส์เพื่อเปรียบเทียบค่ากระแสในวงจรกับค่าที่ตั้งไว้เมื่อกระแส ในวงจรมี ค่าสูงกว่าค่าที่ตั้งไว้ก็จะเกิดการตัดวงจรขึ้น หน่วยการทริพแบบข้อดีบางอย่างของ หน่วยการทริพแบบนี้คือ สามารถเลือกใช้งานได้หลากหลายรูปแบบกว่า เช่น - Long Time Trip - Short Time Trip - Ground Fault Trip - Instantaneous Trip Long-time Pickup Standard-function Trip Unit Trip Curve Long-time Delay

1000

Time In Seconds

100 10

Short-time Pickup

1.0

Short-time Delay (l 2 t IN) Instantaneous

0.1 0.01 1

5 10 100

Current (A)

Multiples of Ampere Rating

115

ฟิวส์แรงดันต่า ตามมาตรฐาน IEC ฟิวส์แรงต่า มี 3 แบบคือ 1. D-fuse Link ( Diazed ) 2. Do-fuse Link ( Neozed ) 3. NH ( HRC ) Fuse Fuses แบบ D และ DO ออกแบบให้ใช้ทั้งในอาคารและอุตสาหกรรม และมีขนาดให้เลือกมาก ส่วน HRC Fuses ออกแบบไว้สาหรับใช้งานในอุตสาหกรรม

แผงย่อย บริภัณฑ์ไฟฟ้าที่รับไฟจากสายป้อนหรือสายประธาน แล้วจัดการแยก ไฟฟ้าที่ได้รับออกเป็นวงจรย่อยหลายวงจรย่อย เพื่อจ่ายไฟฟ้าให้โหลดต่อไป ตัวนำประธำนหรือสำยป้ อน A

Branch CB 1 3 5 7 9 11

2 4 6 8 10 12

Ground Bar

S/N

116

แผงย่อยสาหรับที่อยู่อาศัย ( Consumer Units ) - ใช้กับไฟ 1 เฟส 2 สาย - มีขนาด 7, 10, 14, 16, 20 วงจรย่อย - ค่า IC ของ Main CB จะมีค่า 10 kA แผงย่อยที่ใช้สาหรับงานทั่วๆ ไป ( Panelboards ) นิยมเรียกว่า Load Centers แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ 1. แบบ Main Lugs - มีแต่เฉพาะขั้วต่อสาย - ไม่มี Main CB อยู่ด้วย ภายในเครื่องห่อหุ้ม - ต้องต่อ Main CB ไว้ภายนอกเครื่องห่อหุ้ม

2. แบบ Main Circuit Breaker - มี Main CB อยู่ภายในเครื่องห่อหุ้ม - บัสบาร์ 200 และ 250 A - ค่า IC ของ Main CB มีให้เลือกใช้หลายค่า เช่น 16 kA , 25 kA , 35 kA, 50kA และ 65 kA - จานวนวงจรย่อยของ Load Center จะมีให้เลือกใช้ ตั้งแต่ 12 , 24 , 36 จนถึง 42 วงจร

117

ตัวนำประธำนหรือสำยป้ อน A

Main CB Branch CB 1 3 5 7 9 11

2 4 6 8 10 12

Ground Bar

S/N

บริภัณฑ์เครื่องวัด -

ค่าต่างๆทางไฟฟ้าจะทาให้เราทราบสภาพการทางานของ ระบบไฟฟ้า บริภัณฑ์เครื่องวัดส่วนใหญ่มักติดตั้งทีแ่ ผงสวิตช์ วัดค่าทางไฟฟ้าสาคัญต่างๆ กระแส ( A ) แรงดัน ( V ) กาลังทางไฟฟ้า ( W ) ตัวประกอบกาลัง ( P.F. )

118

3 4W SWB VS

Fuse R

CB F

3xCT

LP1

LP2

kWhr

LP3

Spare

Magnetic Contactors -

เป็นบริภัณฑ์ตัดต่อวงจรไฟฟ้า ควบคุมด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า ใช้กับงานที่มีการตัดต่อบ่อยๆ มาตรฐาน IEC 60947-4

119

แผงสวิตช์ - แผงจ่ายไฟขนาดใหญ่ที่รับไฟจากการไฟฟ้าหรือจากด้านแรงดันต่าของหม้อแปลง เพื่อไปจ่ายโหลดต่างๆ เช่น แผงย่อย ( Panelboard ) MCC เป็นต้น - มีชื่อเรียกดังนี้ Main Distribution Board ( MDB ) Main Distribution Panel ( MDP ) การทดสอบประจา ( Routine Test ) เป็นการทดสอบที่ต้องทากับแผงสวิตช์ทุกตัว เมื่อผลิตเรียบร้อยแล้วเพื่อ แน่ใจว่าแผงสวิตช์นี้ไม่ชารุดเสีย หาย และสามารถนาไปใช้งานได้ ซึ่งมีการทดสอบ 4 อย่างคือ 1. การตรวจพินิจพิจารณา Wiring และ Electrical Operation ( Inspection ) 2. การทดสอบไดอิเล็กตริก ( Dielectric Test ) 3. ตรวจสอบความต่อเนื่องของวงจรป้องกัน ( Protective Circuit ) 4. ทดสอบค่าความต้านทานฉนวน การทดสอบเฉพาะแบบ ( Type Test ) ตามมาตรฐาน IEC 60439-1 มีการ ทดสอบ 7 อย่าง คือ 1. การทดสอบอุณหภูมิเพิ่ม ( Temperature Rise ) 2. การทดสอบคุณสมบัติทางไดอิเล็กทริก ( Dielectric Property ) 3. การทดสอบความทนทานต่อกระแสลัดวงจร ( Short Circuit Withstand ) 4. การทดสอบประสิทธิภาพของวงจรป้องกัน ( Protective Circuit ) 5. การทดสอบระยะ ( Clearance & Creepage ) 6. การทดสอบการทางานทางกล ( Mechanical Operation ) 7. การทดสอบ Degree of Protection ( Degree of Protection ) วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

120

Busways - บริภัณฑ์ไฟฟ้าที่ใช้ในการนาพลังงานไฟฟ้าปริมาณมากๆ จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง - บัสเวย์ประกอบด้วยตัวนาบัสบาร์บรรจุภายในกล่องหุ้มพร้อมบริภัณฑ์ช่วยอีกหลาย อย่าง เพื่อให้สามารถส่งพลังงานไฟฟ้าไปยังจุดที่ต้องการได้ - บัสเวย์ทาหน้าที่คล้ายสายไฟฟ้าแต่มีความคล่องตัวสูงกว่า เพราะสามารถต่อแยก (Tap) ออกไปใช้งานได้ตลอด Feeder Busway ใช้ในการส่งพลังงานไฟฟ้าปริมาณมากๆ จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง โดยระหว่างทางวิ่งจะไม่มีการต่อแยกไฟไปใช้ บัสเวย์แบบนี้อิมพีแดนซ์ต่าและสมดุล เพื่อควบคุมแรงดันที่จุด ใช้ไฟฟ้า Plug-in Busway ใช้ในการส่งพลังงานไฟฟ้าปริมาณมากๆเหมือน Feeder Busway ต่างกันที่มีจุดแยกตลอดความยาวสามารถต่อไปยังโหลดได้ Feeder Busway และ Plug-in Busway การเลือกแบบและพิกัดบัสเวย์ ในการเลือกใช้บัสเวย์ของแต่ละงานต้องพิจารณาความ ต้องการต่อไปนี้ 1. ใช้ภายในหรือภายนอกอาคาร 2. พิกัดกระแส 3. แรงดันตก 4. พิกัดกระแสลัดวงจร

121

5 คาถามท้ายบทที่ 5 บริภัณฑ์ไฟฟ้า

122 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

5 คาถามท้ายบทที่ 5 บริภัณฑ์ไฟฟ้า (ต่อ)

123 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

5 คาถามท้ายบทที่ 5 บริภัณฑ์ไฟฟ้า (ต่อ)

124 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

การต่อลงดิน

ข้อกาหนดที่สาคัญที่สุดอย่างหนึ่งในการออกแบบ และติดตั้งระบบไฟฟ้า คือ การต่อลงดิน ( Grounding หรือ Earthing ) มาตรฐานการติดตั้งระบบไฟฟ้า ที่สาคัญๆ ของโลก เช่น NEC และ IEC ต่างก็ให้ความสาคัญในเรื่องนี้เป็น อย่างมาก เช่น NEC Article 250 “ Grounding and Bonding ) ” IEC 364-5-54 “Earthing Arrangement and Protective Conductors” สาหรับประเทศไทยนัน้ วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ( วสท.) ได้ จัดทาข้อกาหนดเกี่ยวกับการต่อท่อลงดินไว้ในบทที่ 4 “ การต่อท่อลงดิน ” ในมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้าสาหรับประเทศไทย ข้อกาหนดในการต่อท่อลงดินของ วสท. ส่วนมากแปลและเรียบเรียง จาก MEC Article 250 การต่อท่อลงดินมีประโยชน์อยู่ 2 ประการ คือ 1. เพื่อป้องกันอันตรายที่จะเกิดกับบุคคลที่บังเอิญไปสัมผัสกับส่วนที่ เป็นโลหะของเครื่องบริภัณฑ์ไฟฟ้า และส่วนประกอบอื่นๆ ที่มีแรงดันไฟฟ้า เนื่องจากการรั่วไหล หรือการเหนี่ยวนาทางไฟฟ้า 2. เพื่อป้องกันความเสียหายที่จะเกิดกับอุปกรณ์ หรือ ระบบไฟฟ้า เมื่อเกิดการลัดวงจรลงดิน

125

ชนิดการต่อลงดินและส่วนประกอบต่างๆ สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ 1. การต่อลงดินของระบบไฟฟ้า ( System Grounding ) 2. การต่อลงดินของบริภัณฑ์ไฟฟ้า ( Equipment Grounding )

การต่อลงดินของระบบไฟฟ้า - หมายถึง การต่อส่วนใดส่วนหนึ่งของระบบไฟฟ้า ที่มีกระแสไหลผ่านลงดิน เช่น การต่อจุดนิวทรัล ( Neutral Point ) ลงดิน

การต่อลงดินของบริภัณฑ์ไฟฟ้า - หมายถึง การต่อส่วนที่เป็นโลหะ ที่ไม่มีกระแสไหลผ่านของ อุปกรณ์ต่างๆ ลงดิน

การต่อลงดินมีส่วนประกอบที่สาคัญ คือ 1. หลักดิน หรือ ระบบหลักดิน ( Grounding Electrode or Grounding Electrode System ) 2. สายต่อหลักดิน ( Grounding Electrode Conductor ) 3. สายที่มีการต่อลงดิน ( Grounded Conductor ) 4. สายต่อฝากหลัก ( Main Bonding Jumper )

5. สายดินของบริภัณฑ์ไฟฟ้า ( Equipment Grounding Conductor )

126

3 2 1 4

2 5 1

อุปกรณ์ไฟฟ้ ำ

อุปกรณ์ป้องกัน กระแสรัวลงดิ ่ น

การต่อลงดินของระบบไฟฟ้า จุดประสงค์ของการต่อลงดินของระบบไฟฟ้ามีดังต่อไปนี้ คือ

1. เพื่อจากัดแรงดันเกิน ( Over Voltage ) ที่ส่วนต่างๆ ของระบบไฟฟ้า ซึ่ง อาจเกิดจากฟ้าผ่า ( Lightning ) Surge ในสาย ( Line Surge ) หรือ สัมผัสกับ สายแรงสูง ( H.V. Lines ) โดยบังเอิญ 2. เพื่อให้ค่า แรงดันเทียบกับดินขณะระบบทางานปกติมีค่าอยู่ตัว

3. เพื่อช่วยให้อุปกรณ์ป้องกัน กระแสเกินทางานได้รวดเร็วขึ้น เมื่อเกิดการ ลัดวงจรลงดิน

127

การต่อลงดินของระบบไฟฟ้ากระแสสลับ ( AC System Grounding ) การต่อลงดินของระบบไฟฟ้ากระแสสลับแบ่งออกเป็น 3 กลุ่มคือ 1. ระบบซึ่งทางานที่ระดับแรงดันต่ากว่า 50 V 2. ระบบซึ่งทางานที่ระดับแรงดันตั้งแต่ 50 - 1000 V 3. ระบบซึ่งทางานที่ระดับแรงดันตั้งแต่ 1 kV ขึ้นไป การต่อลงดินของระบบไฟฟ้ากระแสสลับที่มีระดับแรงดันต่ากว่า 50 V ( NEC ) - ไม่มีในมาตรฐาน วสท. แต่มีใน มาตรฐาน NEC ระดับแรงดันต่ากว่า 50 V จะต้องทาการต่อลงดินเมื่อ - แรงดันที่ได้รับไฟจากหม้อแปลง ซึ่งมีแหล่งจ่ายไฟแรงดันเกิน 150 V - หม้อแปลงได้รับจากไฟแหล่งจ่ายไฟที่ไม่มีการต่อลงดิน ( Ungrounded System ) - ตัวนาแรงดันต่า ติดตั้งแบบสายเหนือดินนอกอาคาร การต่อลงดินของระบบไฟฟ้ากระแสสลับที่มีระดับแรงดันตั้งแต่ 50 -1000 V

การต่อลงดินของระบบไฟฟ้าแบบนี้ มีลักษณะดังรูป 6.2 ซึ่งเป็นตัวอย่างการต่อลงดินของระบบไฟฟ้า ชนิด

1 เฟส 2 สาย 1 เฟส 3 สาย 3 เฟส 3 สาย

และ 3 เฟส 4 สาย

128

การต่อลงดินของระบบไฟฟ้ากระแสสลับที่มีระดับแรงดันตั้งแต่ 50 V-1 kV

129

การต่อลงดินของระบบไฟฟ้ากระแสสลับที่มีระดับแรงดันตั้งแต่ 1 kV ขึ้นไป บริภัณฑ์ไฟฟ้าที่เคลื่อนย้ายได้ ( Mobile Portable Equipment ) ซึ่งได้รับไฟฟ้าจากระบบไฟฟ้าที่มีแรงดัน ตั้งแต่ 1 kV ขึ้นไป ต้องต่อลงดิน

แหล่งจ่ำยไฟฟ้ ำ จะต้องมีกำรต่อลงดิน

3300 V

บริภณั ฑ์ไฟฟ้ ำทีเ่ คลือ่ นทีไ่ ด้ สาหรับระบบไฟฟ้าที่มีแรงดันตั้งแต่ 1 kV ขึ้นไป ซึ่งจ่ายไฟให้กับบริภัณฑ์ ทั่วไปอาจต่อลงดินได้ตามต้องการ

130

แหล่งจ่ำยไฟฟ้ ำ อำจมีกำรต่อลงดินหรือไม่ก็ได้

6600 V

บริภณั ฑ์ไฟฟ้ ำทัว่ ไป

การต่อลงดินของบริภัณฑ์ไฟฟ้าทั่วไป ซึ่งรับไฟฟ้าจากระบบไฟฟ้าแรงสูง

สายต่อหลักดิน ( Grounding Electrode Conductor ) สายต่อหลักดิน หมายถึง ตัวนาที่ใช้ต่อระหว่างหลักดินกับส่วนทั้งสามต่อไปนี้ คือ 1. สายที่มีการต่อลงดิน ( Grounded Conductor ) 2. สายดินของบริภัณฑ์ไฟฟ้า ( Equipment Grounding Conductor ) 3. สายต่อฝากที่บริภัณฑ์ประธาน ( Main Bonding Jumper ) สำยทีม่ กี ำรต่อลงดิน (สำยนิวทรัล) สำยต่อฝำก

บริภณั ฑ์ประธำน สำยนิวทรัล

สำยต่อหลักดิน

สำยดินของบริภณั ฑ์ไฟฟ้ ำ

หลักดิน

จ่ำยโหลด

131

ชนิดของสายต่อหลักดิน มีคุณสมบัติดังนี้

เป็นตัวนาทองแดง ตัวนาเดี่ยว หรือ ตีเกลียวหุ้มฉนวน ต้องมีฉนวนหุ้ม ต้องเป็น สายเส้นเดียวยาวต่อเนือ่ งตลอด ไม่มีการตัดต่อ แต่ถ้าเป็นบัสบาร์

การติดตั้งและป้องกัน ( NEC ) มีการป้องกันทางกายภาพ ดังนี้ - ถ้าสายต่อหลักดิน ไม่ได้เดินในสิ่งห่อหุ้ม จะต้องเดินสายให้ยึดติดกับพื้นผิว - ถ้าสายต่อหลักดินเดิน ในสิ่งห่อหุ้มจะต้องยึดสิ่งห่อหุ้มนั้นติดกับพื้นผิว

- ท่อสายที่ใช้สาหรับ ป้องกันทางกายภาพ ได้แก่ ท่อ RMC , IMC , PVC , EMT หรือเกราะสายเคเบิล การป้องกันสายดินจากสนามแม่เหล็ก เมื่อใช้สิ่งห่อหุ้มสายต่อหลักดินแล้ว เพื่อป้องกันสายดิน จากสนามแม่เหล็กต้องคานึงถึง

ต้องมีความต่อเนื่องทางไฟฟ้าจากบริภัณฑ์ไฟฟ้าไปยัง หลักดิน สิ่งห่อหุ้มต้องยึดติดกับระบบหลักดิน ดังแสดงในรูปที่ 6.6 ถ้าสายต่อหลักดินไม่ได้มีสิ่งห่อหุ้มตลอดความยาว ปลายทั้งสองของสิ่งห่อหุ้มจะต้อง

ต่อเชื่อมเข้ากับสายต่อ หลักดิน ทั้งนี้เพื่อป้องกันการเกิดความร้อนมากเกินไปขณะเกิด การลัดวงจรลงดิน

132

บริภณั ฑ์ ประธำน

ท่อสำยโลหะ

สำยต่อหลักดิน หลักดิน การต่อท่อสาย ( Raceway ) และสายต่อหลักดินเข้ากับหลักดิน การต่อสายต่อหลักดินเข้ากับหลักดิน - สายต่อหลักดินจะต้อง ไม่มีการตัดต่อใดๆ ทั้งสิ้น - การต่อสายต่อหลักดินเข้ากับหลักดินจะต้องเป็น การต่อที่เข้าถึงได้ - แต่ถ้าระบบ หลักดินเป็นแบบฝังใต้ดิน การต่อก็ไม่จาเป็นต้องเป็นแบบเข้าถึงได้ เช่น ระบบหลักดินที่ตอกลึกเข้าไปในดิน และระบบหลักดิน ที่ฝังตัวอยู่ในคอนกรีต

- เพื่อการวัดความต้านทานดิน และบารุงรักษา ควรต่อหลักดินเข้ากับ Grounding Pit

133

การต่อสายต่อหลักดินเข้ากับหลักดินอาจทาได้โดย -

การเชื่อมติดด้วยความร้อน ( Exothermic Welding ) หูสาย , หัวต่อแบบบีบอัด ประกับต่อสาย สิ่งอื่นที่ระบุให้ใช้เพื่อการนี้ ห้ามต่อโดยใช้การบัดกรีเป็นหลัก

การต่อสายต่อหลักดินเข้ากับหลักดิน วิธีที่ดีที่สุด คือ วิธี Exothermic Welding ชนิดของสายต่อหลักดิน สายต่อหลักดินต้องมีคุณสมบัติดังนี้ - เป็นตัวนาทองแดง เดี่ยวหรือตีเกลียว - ต้องหุ้มฉนวน - ต้องเป็น สายเดียวยาวตลอด ไม่มีการตัดต่อ แต่ถ้าเป็นบัสบาร์อนุญาตให้มีการต่อได้ ขนาดสายต่อหลักดินของระบบไฟฟ้ากระแสสลับ - ใช้ตามตารางที่ 6.1 เป็นเกณฑ์ - เลือกตาม ขนาดสายประธานของระบบ สายประธานของแต่ละเฟสที่ต่อขนานกัน ให้คิดขนาดรวมกัน แล้วนามาหาขนาดสายต่อหลักดิน

134

ตารางที่ 6.1 ขนาดต่าสุดของสายต่อหลักดินของระบบไฟฟ้ากระแสสลับ ขน ( วน น 35 แ ” 50 ” 95 ” 185 ” 300

วน ร ธ น งแ ง ) ( mm2 ) น 35 น 50 ” 95 ” 185 ” 300 ” 500 น 500

ขน

ส ข งส น 2 ( วน งแ ง ) ( mm ) 10 ( ) 16 25 35 50 70 95

หมายเหตุ แนะนาให้ติดตั้งในท่อโลหะหนา ท่อโลหะหนาปานกลาง ท่อโลหะบาง หรือ ท่ออโลหะ

สายที่มีการต่อลงดิน ( Grounded Conductor )

คือ สายของวงจรไฟฟ้าที่มีส่วนหนึ่งส่วนใดต่อถึงดินอย่างจงใจ ในกรณีที่เกิดกระแสลัดวงจรลงดิน

สายที่มีการต่อลงดิน จะทาหน้าที่เป็นสายดินของอุปกรณ์ด้วย เพื่อนากระแสลัดวงจรกลับไปยังแหล่งจ่ายไฟ

ในระบบไฟฟ้าโดยทั่วไป สายที่มี การต่อลงดินคือ สาย Neutral แต่ไม่จาเป็นต้องเป็นสาย Neutral เสมอไป ดังแสดงในรูปที่ 6.9

135

สำยทีม่ กี ำรต่อลงดิน (สำยนิวทรัล) สำยต่อฝำก

บริภณั ฑ์ประธำน สำยนิวทรัล

สำยต่อหลักดิน

สำยต่อลงดิน บริภณั ฑ์ไฟฟ้ ำ

หลักดิน

จ่ำยโหลด

สายที่มีการต่อลงดิน ( สายนิวทรัล ) สาหรับระบบไฟฟ้ากระแสสลับทีม่ ีแรงดันกว่า 1 kV และ เป็นระบบที่มีการต่อลงดิน จะต้องเดินสายที่มีการต่อลงดินจากหม้อแปลงมายังบริภัณฑ์ ประธานเสมอ

บริภณ ั ฑ์ประธำน

จ่ำยโหลด

หม้อแปลงที่มีการต่อลงดินต้องเดินสายที่มีการต่อลงดินมายังบริภัณฑ์ประธานด้วย

136

ขนาดสายที่มีการต่อลงดิน

สายที่มีการต่อลงดินที่เดินจากหม้อแปลงจ่ายมายังบริภัณฑ์ประธานต้องมีขนาด 1. ถ้าสายที่มีการต่อลงดิน ใช้เป็นสายดินอย่างเดียว ไม่ได้ใช้เป็นสายของวงจร ( สายนิวทรัล ) ให้คิดขนาดสายตาม ตารางที่ 6.1 ถ้าสายเฟสรวมกันมากกว่า 500 mm2 ให้คิด 12.5% ของสายประธาน 2. ถ้าสายที่มีการต่อลงดินนี้ใช้เป็น สายของวงจร ( สายนิวทรัล ) ให้คิดขนาดสายตามวิธีการเลือกสายนิวทรัล

สำยทีม่ กี ำรต่อลงดิน 240 mm 2

บริภณั ฑ์ประธำน

โหลด 3 เฟส

การใช้สายขนาด 12.5% ของสายประธานเป็นสายที่มีการต่อลงดิน เมื่อสายที่มีการต่อลงดินไม่ได้ใช้เป็นสายของวงจร

137

การหาขนาดสายที่มีการต่อลงดินที่ใช้เป็น สายวงจร ในระบบไฟฟ้า 3 เฟส 4 สาย

- คือ สาย Neutral นั่นเอง - ต้องทาตามข้อกาหนดสาย Neutral สาหรับสาย Neutral ของหม้อแปลง - โดยทั่วไปใช้ขนาดประมาณ 50 % ของสายเฟส - จากตัวอย่างที่ 6.3 หม้อแปลง 1000 kVA LV 230/400 V 3 เฟส 4 สาย ใช้สาย 6 ( 3 x 150 , 1 x 95 mm2 ) - สายที่มีการต่อลงดินคือ สาย Neutral ขนาด 6 ( 1 x 150 mm2 )

การต่อลงดินของบริภัณฑ์ประธาน - หมายถึง การต่อสิ่งห่อหุ้มโลหะต่างๆ และสาย Neutral ที่บริภัณฑ์ประธานลงดิน บริภัณฑ์ประธานจะเป็น จุดต่อรวม ของสายดินดังต่อไปนี้ 1.

สายดินของบริภัณฑ์ไฟฟ้า ( Equipment Grounding Conductors )

สายที่มีการต่อลงดิน ( Grounded Conductors )

สายต่อฝากหลัก ( Main Bonding Jumper )

สายต่อหลักดิน ( Grounding Electrode Conductors )

138

การต่อลงดินของบริภัณฑ์ประธาน จะต้องกระทาทางด้านไฟเข้าเสมอ ( Supply Side ) สำยทีม่ กี ำรต่อลงดิน (สำยนิวทรัล) สำยต่อฝำก

บริภณั ฑ์ประธำน สำยนิวทรัล

สำยต่อหลักดิน

สำยดินของบริภณั ฑ์ไฟฟ้ ำ

หลักดิน

จ่ำยโหลด

สถานประกอบการที่รับไฟฟ้า ผ่านหม้อแปลงที่ติดตั้งนอกอาคาร จะต้องมีการ ต่อลงดิน 2 จุด คือ ที่ใกล้หม้อแปลงหนึ่งจุด และที่บริภัณฑ์ประธานอีกหนึ่งจุด

139

จะต้องมีกำรต่อลงดิน ทีบ่ ริภณ ั ฑ์ประธำนอีกหนึ่งจุด

บริภณ ั ฑ์ประธำน

กำแพงของอำคำร

กำรต่อลงดินทีห่ ม ้อแปลง

การต่อลงดินที่หม้อแปลงนอกอาคารและที่บริภัณฑ์ประธาน

การต่อฝากหลัก ( Main Bonding Jumper ) การต่อฝากหลัก ( Main Bonding Jumper ) ซึ่งหมายถึง การต่อโครงโลหะของ บริภัณฑ์ประธานเข้ากับตัวนาที่มีการ ต่อลงดิน สำยทีม่ กี ำรต่อลงดิน (สำยนิวทรัล)

โครงโลหะ กำรต่อฝำกหลัก บัสบำร์สำยนิวทรัล

ความหมายของการต่อฝากหลัก

140

ขนาดสายต่อฝากหลัก

- สายต่อฝากจะต้องเป็นตัวนาทองแดง

ขนาดคิดตาม ตารางที่ 6.1 ถ้าสายเฟสรวมเกิน 500 mm2 ให้คิด 12.5 % ของสายเฟสรวม

การต่อลงดินของวงจรที่มีบริภัณฑ์ประธานชุดเดียว จ่ายไฟให้อาคาร 2 หลังหรือมากกว่า แหล่งจ่ำยไฟฟ้ ำ สำยประธำน

สำยป้ อน

อำคำรหลังที่ 2

สำยป้ อน

อำคำรหลังที่ 3

สำยป้ อน

อำคำรหลังที่ 4

อำคำรหลังที่ 1

การจ่ายไฟฟ้าของอาคารประธานให้กับอาคารหลังอื่นๆ

141

การต่อลงดินของสถานประกอบการแบบนี้ มีข้อกาหนดดังนี้

- อาคารประธาน ( อาคารหลังที่ 1 ) การต่อลงดินให้เป็นไปตามข้อกาหนดของ การต่อลงดินที่บริภัณฑ์ประธาน - อาคารหลังอื่น จะต้องมีหลักดินเป็นของตนเอง และมีการต่อลงดินเช่นเดียวกับ บริภัณฑ์ประธาน คือ สายที่มีการต่อลงดิน สายต่อฝาก สายต่อหลักดิน และ โครงโลหะของบริภัณฑ์ประธาน จะต้องต่อร่วมกัน และต่อเข้ากับหลักดิน แหล่งจ่ำยไฟฟ้ ำ

บริภณั ฑ์ประธำน

สำยนิวทรัล

บริภณั ฑ์ประธำน หลักดิน อำคำรหลังที่ 2 อำคำรหลังที่ 1

อาคารแต่ละหลังต้องมีหลักดินเป็นของตัวเอง

142

สำยดินของเครื่องบริภณ ั ฑ์ไฟฟ้ ำ สำยนิวทรัล

จำกอำคำรหลังที่ 1

บัสบำร์สำยนิวทรัล อำคำรหลังที่ 2 บัสบำร์ลงดินของเครื่องบริภณ ั ฑ์ไฟฟ้ ำ สำย ท่อโลหะ

ดินของเครื่องบริภณ ั ฑ์

บริภณ ั ฑ์ไฟฟ้ ำ

ไฟฟ้ ำ

โครงสร้ำงของอำคำร

โครงโลหะ

การเดินสายดินของเครื่องบริภัณฑ์ไฟฟ้าจากอาคารประธานไปยังอาคารหลังอื่นๆ

การต่อลงดินของระบบไฟฟ้าที่มี ตัวจ่ายแยกต่างหาก คือระบบไฟฟ้าที่จ่ายไฟโดย - เครื่องกาเนิดไฟฟ้า - หม้อแปลงไฟฟ้า - ขดลวดคอนเวอร์เตอร์ ไม่มีการต่อถึงทางไฟฟ้ากับระบบของการไฟฟัาแม้สาย Neutral ก็ต้องแยกกัน

143

การต่อลงดินของเครื่องบริภัณฑ์ไฟฟ้า - คือ การต่อส่วนที่เป็นโลหะที่ไม่มีกระแสไหลผ่านของสถานประกอบการให้ถึงกันตลอด แล้วต่อลงดิน

จุดประสงค์เพื่อ 1. เพื่อให้ส่วนโลหะที่ต่อถึงกันตลอดมีศักดาไฟฟ้าเท่ากับดิน ทาให้ปลอดภัย จากการโดนไฟดูด 2. เพื่อให้อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินทางานได้รวดเร็วขึ้น เมื่อตัวนาไฟฟ้าแตะ เข้ากับส่วนโลหะใดๆ เนื่องจากฉนวนของสายไฟฟ้าชารุด หรือเกิดอุบัติเหตุ 3. เป็นทางผ่านให้กระแสรั่วไหล และ กระแสเนื่องมาจากไฟฟ้าสถิตลงดิน

เครื่องบริภัณฑ์ไฟฟ้าที่ต้องต่อลงดิน ประเภทของบริภัณฑ์ไฟฟ้าที่จะต้องต่อลงดินมีดังต่อไปนี้ 1. เครื่องห่อหุ้มที่เป็นโลหะของสายไฟฟ้า แผงบริภัณฑ์ประธานโครง และ รางปั้นจั่นที่ใช้ไฟฟ้า โครงของตู้ลิฟต์ และลวดสลิงยกของที่ใช้ไฟฟ้า 2. สิ่งกั้นที่เป็นโลหะ รวมทั้งเครื่องห่อหุ้มของเครื่องบริภัณฑ์ไฟฟ้าในระบบแรงสูง 3. เครื่องบริภัณฑ์ไฟฟ้าที่ยึดติดอยู่กับที่ ( Fixed Equipment ) และชนิดที่มีการเดินสายถาวร ( Hard Wires ) ส่วนที่เป็นโลหะเปิดโล่งซึ่งปกติ ไม่มีไฟฟ้า แต่อาจมีไฟฟ้ารั่วถึงได้ ต้องต่อลงดิน

144

4. เครื่องบริภัณฑ์ไฟฟ้าสาหรับยึดติดกับที่ต่อไปนี้ ต้องต่อส่วนที่เป็นโลหะเปิดโล่ง และ ปกติไม่มีกระแสไฟฟ้าลงดิน โครงของแผงสวิตช์ โครงของมอเตอร์ชนิดยึดอยู่กับที่ กล่องของเครื่องควบคุมมอเตอร์ ถ้าใช้เป็นสวิตช์ธรรมดา และ มีฉนวนรองที่ฝาสวิตช์ด้านในก็ไม่ ต้องต่อลงดิน เครื่องบริภัณฑ์ไฟฟ้าของลิฟต์ และ ปั้นจั่น ป้ายโฆษณา เครื่องฉายภาพยนต์ เครื่องสูบน้า 5. เครื่องบริภัณฑ์ไฟฟ้าที่ใช้เต้าเสียบ ส่วนที่เป็นโลหะเปิดโล่งของเครื่อง บริภัณฑ์ไฟฟ้า ต้องต่อลงดินเมื่อมีสภาพตามข้อใดข้อหนึ่งดังนี้ แรงดันเทียบกับดินเกิน 150 V ยกเว้นมีการป้องกันอย่างอื่น หรือ มีฉนวนอย่างดี

สายดินของบริภัณฑ์ไฟฟ้า ( Equipment Grounding Conductor ) ตัวนาที่ใช้ต่อส่วนโลหะ ที่ไม่นากระแสของบริภัณฑ์ลงดิน สำยทีม่ กี ำรต่อลงดิน (สำยนิวทรัล) แผงจ่ำยไฟ บริภณั ฑ์ประธำน

สำยต่อหลักดิน

M กล่องไฟฟ้ ำ

โครงโลหะ

ดวงโคมไฟฟ้ ำ

สายดินของบริภัณฑ์ไฟฟ้า

145

ทางเดินสู่ดินที่ใช้ได้ผลดี ( Effective Grounding ) การต่อลงดินให้ได้ผลดีต้องทาให้ได้ตามข้อกาหนด ดังต่อไปนี้ คือ - ความต่อเนื่อง ( Continuity ) ส่วนโลหะทั้งหมดจะต้องต่อถึงกันตลอด - อิมพีแดนซ์ต่า ( Low Impedance ) เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้สะดวก - ทนต่อกระแสค่าสูงได้ ( Ampacity ) ขนาดพื้นที่หน้าตัดจะต้องใหญ่พอ เพื่อให้ทนต่อกระแสสูงๆ ได้เมื่อเกิดการลัดวงจรขึ้น

ชนิดของสายดินของบริภัณฑ์ไฟฟ้า สายดินของบริภัณฑ์ไฟฟ้า ที่เดินสายร่วมไปกับสายของวงจร จะต้องเป็นดังนี้ - ตัวนาทองแดงจะหุ้มฉนวน หรือไม่หุ้มฉนวนก็ได้ - เปลือกโลหะของสายเคเบิลชนิด AC , MI และ MC - บัสเวย์ที่ได้ระบุให้ใช้แทนสายสาหรับต่อลงดินได้

ขนาดสายดินของบริภัณฑ์ไฟฟ้า ขนาดสายดินของบริภัณฑ์ไฟฟ้าทาตามข้อต่างๆ ต่อไปนี้ - เลือกขนาดสายดินตามขนาดของเครื่องป้องกันกระแสเกินตามตารางที่ 6.2 - เมื่อเดินสายควบ ถ้ามีสายดินของบริภัณฑ์ไฟฟ้าให้เดินขนานกันไป ในแต่ละท่อสาย - ขนาดสายดินให้คิดตามพิกัดของเครื่องป้องกันกระแสเกิน - เมื่อมีวงจรมากกว่าหนึ่งวงจรเดินในท่อสายอาจใช้สายดินของบริภัณฑ์ไฟฟ้าร่วมกันได้ และให้ คานวณขนาดสายดินตามพิกัดของเครื่องป้องกันกระแสเกินตัวโตที่สุด

146

- ขนาดสายดินของมอเตอร์ให้เลือกตามพิกัดของเครื่องป้องกัน เกินกาลังของมอเตอร์ พิกัดของเครื่องป้องกันเกินกาลัง = 1.15 In โดยที่ In คือ พิกัดกระแสของมอเตอร์ - สายดินของบริภัณฑ์ไฟฟ้าไม่จาเป็นต้องโตกว่าสายเฟส ตารางที่ 6.2 ขนาดต่าสุดของสายดินของบริภัณฑ์ไฟฟ้า ร ขน

ร งข ง

ร ง ง น ร แส น (A) 20 40 70 100 200 400 500 800 1,000 1,250 2,000 2,500 4,000 6,000

ขน น

ส ข งส

นข ง ร

( วน งแ ง ) ( mm2 ) 2.5 * 4* 6 10 16 25 35 50 70 95 120 185 240 400

147

ระบบหลักดิน ดิน ( Earth ) - เป็นจุดอ้างอิงรองรับกระแสต่างๆ ที่รั่วไหลลงดิน - เป็นที่ต่อของส่วนที่เป็นโลหะของสถานประกอบการต่างๆ - ศักดาไฟฟ้า ของส่วนที่เป็นโลหะทั้งหมดเท่ากับดินคือเป็นศูนย์

สภาพการนาไฟฟ้าของดิน ( ρ ) ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบต่างๆ ดังต่อไปนี้ - สัดส่วนของเกลือแร่ที่ละลายในดิน ( Saline Water ) - องค์ประกอบของดิน ( Compositions ) - ขนาดของอนุภาคดิน ( Size of Particles ) - ความหนาแน่นของดิน ( Compactness ) - อุณหภูมิ ( Temperature ) - ความชื้น ( Moisture ) - เงื่อนไขของสภาพภูมอิ ากาศ ( Weather Conditions ) ในการศึกษาสภาพการนาไฟฟ้าของดิน เราจะทาการศึกษาความต้านทานจาเพาะ ของดิน ( ρ) แทน โดยที่. ρ = 1/σ ρ คือ ความต้านทานจาเพาะของดิน ( Ω-m ) σ คือ สภาพการนาไฟฟ้าของดิน ( Mho/m ) ดินที่มีความต้านทานจาเพาะต่า (10-100 Ω - m ) แสดงว่ามีสภาพการนา ไฟฟ้าดี

148

ชนิดของดิน ดินผสมวัชพืชเปียก ดินชื้น ดินแห้ง ทราย หินแข็ง

ความต้านทานจาเพาะเฉลี่ย ( -m ) 10 100 1000 500 - 1000 10000

หน้าที่ของระบบหลักดิน ระบบหลักดิน - ประกอบด้วยหลักดินหลายแบบซึ่งต่อถึงกัน ในสถานประกอบการหนึ่งๆ อาจมี หลักดินแบบเดียวหรือหลายแบบก็ได้ ถ้าหลักดินมีหลายแบบ จะต้องต่อหลักดินนั้นๆ ให้ต่อเนื่องถึงกันตลอดเป็นระบบหลักดิน ระบบหลักดินมีหน้าที่ดังต่อไปนี้ 1. ทาให้เกิดการต่อถึงกันอย่างดีระหว่างดิน และส่วนที่เป็นโลหะที่ไม่มี กระแสไหลผ่านของสถานประกอบการ เพื่อให้ส่วนโลหะเหล่านี้มีศกั ดาไฟฟ้า เป็นศูนย์ คือที่ระดับดิน 2. เพื่อให้เป็นทางผ่านเข้าสู่ดินอย่างสะดวกสาหรับอิเล็กตรอน จานวนมาก ในกรณีที่เกิดฟ้าผ่าหรือแรงดันเกิน 3. เพื่อถ่ายทอดกระแสรั่วไหล หรือกระแสที่เกิดจากไฟฟ้าสถิตลงสู่ดิน

149

ชนิดของหลักดิน หลักดินอาจแบ่งเป็น 2 กลุ่ม คือ 1.

หลักดินที่มีอยู่แล้ว ( Existing Electrode )

หลักดินที่ทาขึ้น ( Made Electrode )

หลักดินที่มีอยู่แล้ว - ทาขึ้น เพื่อจุดประสงค์อย่างอื่น ซึ่งไม่ใช่เพื่อการต่อลงดิน - ท่อโลหะใต้ดิน - โครงโลหะของอาคาร

- เสาเข็มเหล็ก - โครงสร้างโลหะใต้ดิน หลักดินที่ทาขึ้น จัดหาและติดตั้งสาหรับงานระบบการต่อลงดินโดยเฉพาะ - แท่งดิน ( Ground Rods ) - หลักดินที่หุ้มด้วยคอนกรีต ( Concrete Encased Electrode ) - แผ่นผัง ( Buried Plate ) - ระบบหลักดินแบบวงแหวน ( Ring ) - กริด ( Grid )

150

จัดหาและติดตั้งสาหรับงานระบบการต่อลงดินโดยเฉพาะและ หลักดินที่นิยมใช้ มี 4 แบบ คือ - หลักดินแบบแนวดิ่งหรือแท่งดิน ( Ground Rod ) - หลักดินแบบรัศมี ( Radial Electrode ) - หลักดินแบบวงแหวน ( Ring Electrode ) - หลักดินแบบฐานราก หรือหลักดินที่หุ้มด้วยคอนกรีต ( Foundation Electrode or Concrete Encased Electrode )

ระบบหลักดิน 1. หลักดินแบบแนวดิ่งหรือแท่งดิน ( Ground Rod ) เป็นหลักดินที่ใช้แท่งตัวนาตอกเข้าไปในดิน หลักดินแบบนี้ นิยมใช้มากที่สุด เพราะราคาถูกและ ติดตั้งง่าย แท่งดินต้องมีคุณสมบัติอย่างต่าดังนี้ - ยาวไม่น้อยกว่า 2.4 m - เส้นผ่านศูนย์กลางไม่น้อยกว่า 16 mm แท่งดินแบบแนวดิ่งที่นิยมใช้เป็นแบบ - แท่งเหล็กหุ้มด้วยทองแดง ( Copper Clad or Copper Bonded Steel ) - แท่งเหล็กอาบสังกะสี ( Hot Dip Galvanized Steel ) - เหล็กกล้า ( Stainless Steel )

151

แท่งเหล็กหุ้มด้วยทองแดง ( Copper - clad Steel ) - เส้นผ่านศูนย์กลางไม่น้อยกว่า 5/8 นิ้ว ( 16 mm ) - ยาวไม่น้อยกว่า 2.40 m - แกนเป็น Low Carbon Steel Tensile Strength ไม่น้อยกว่า 600 N / mm2 - ทองแดงที่ใช้หุ้มมีความบริสุทธิ์ 99.9 % - ความหนาทองแดงที่หุ้มที่จุดใดๆ ไม่น้อยกว่า 250 μm - ได้ตามมาตรฐาน UL - 467 แท่งเหล็กอาบสังกะสี ( Hot-dip Galvanized Steel ) - เส้นผ่านศูนย์กลางไม่น้อยกว่า 5/8 นิ้ว ( 16 mm ) - ยาวไม่น้อยกว่า 2.40 m - ความหนาเฉลี่ยของสังกะสีไม่น้อยกว่า 85 μm แท่งเหล็กกล้า ( Stainless Steel ) - เส้นผ่านศูนย์กลางไม่น้อยกว่า 5/8 นิ้ว ( 16 mm ) - ยาวไม่น้อยกว่า 2.40 m - ทาด้วย Solid Stainless Steel - ใช้ในที่ดินมีการกัดกร่อนสูง Highly Corrosive Soils - อายุการใช้งานยาวถึง 50 ปี

152

0.3 m

Ground Rod

หลักดินแบบแนวดิ่ง 2. หลักดินแบบรัศมี ( Radial Electrode ) เป็นหลักดินที่ตัวนาวางในแนวราบ ฝังใต้ดินและมีคุณสมบัติดังนี้ - ฝังอยู่ในดินลึกประมาณ

0.5 - 1.0 m

- ตัวนาทองแดงยาวไม่น้อยกว่า

6 m

- ตัวนาทองแดงขนาดไม่เล็กกว่า

35 mm2

153

0.50 m

สำยทองแดง

2r L

หลักดินแบบรัศมี 3. หลักดินแบบวงแหวน ( Ring Electrode ) หลักดินแบบนี้จะ ฝังอยู่รอบอาคารและมีคณ ุ สมบัติเหมือนหลักดิน แบบรัศมี คือ - ฝังอยู่ในดินลึกประมาณ

0.5 - 1.0 m

- ตัวนาทองแดงยาวไม่น้อยกว่า

6 m

- ตัวนาทองแดงขนาดไม่เล็กกว่า

35 mm2 ตัวอำคำร

บริภณ ั ฑ์ประธำน

บัสลงดิน

ตัวนำทองแดงขดเป็ นวงแหวน

หลักดินแบบวงแหวน วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

154

4. หลักดินแบบฐานราก หรือหลักดินที่หุ้มด้วยคอนกรีต ( Foundation Electrode or Concrete Encased Electrode ) หลักดินแบบนี้ใช้ตัวนาผังอยู่ในฐานรากคอนกรีตของ อาคารหรือสิ่งปลูกสร้างที่มี

เหล็กเสริม ( Reinforcing Bar )อยู่ด้วย หลักดินแบบนี้มีคุณสมบัติ คือ - ตัวนาต้องหุ้มด้วยคอนกรีตหนาไม่น้อยกว่า 50 mm. ใกล้ส่วนล่าง ของฐานรากซึ่งสัมผัสอย่างดีกับดิน หลักดินแบบฐานราก ตาม NEC มีมิติดังนี้ -

ถ้าใช้ ตัวนาแบบเหล็กเสริม หรือ แท่งเหล็กต้องยาว ไม่น้อยกว่า 6 m. และเส้นผ่านศูนย์กลางไม่นอ้ ยกว่า 13 mm.

- ถ้าใช้ ตัวนาทองแดง ขนาดไม่เล็กกว่า 25 mm2 ยาวไม่น้อยกว่า 6 m.

ไปต่อกับบัสสำยนิวทรัล ตัวนำโลหะ

6m ไม่นอ้ ยกว่ำ 5 cm

หลักดินแบบฐานราก

155

5. กริด ( Grid ) - ใช้กับ สถานีไฟฟ้าย่อย - ครอบคลุมไปทั่วสถานีไฟฟ้า อาจเลยรั่วออกไป - ตัวนาฝังลึกประมาณ 0.5 ฟุต ( 0.15 m ) - จัดเป็นรูปตาข่ายสี่เหลี่ยมขนาด 10-12 ฟุต ( 3.0-3.7m ) - ใช้หินกรวดโรยทั่วบริเวณ เพื่อลดแรงดันช่วงก้าว ( Step Voltage )

การคานวณความต้านทานดิน 1. หลักดินแบบแท่งดินตามแนวลึก ( Deep Rod Earthing ) ความต้านทานดินของแท่งดินทีฝ่ ังตามแนวลึกในเนือ้ ดินที่มีความสม่าเสมอ คานวณได้จาก สูตร R

โดยที่ R L

คือ ความต้านทานดิน ( Ω ) คือ ความยาวของแท่งดิน ( m )

คือ รัศมีสมมูลของหลักดิน ( m )

คือ ความต้านทานเฉพาะของดิน ( Ω -m ) คือ Natural Logarithm

156

สูตรโดยประมาณ

หรือ

2. หลักดินแบบรัศมี ( Radial Electrode ) หลักดินแบบนี้มีสูตรการคานวณดังนี้

สูตรโดยประมาณ

157

3. หลักดินแบบวงแหวน ( Ring Electrode ) หลักดินแบบวงแหวนมี สูตรการคานวณ ดังนี้

โดยที่ D = เส้นผ่านศูนย์กลางของวงแหวน L = πD

สูตรโดยประมาณ

4. หลักดินแบบฐานราก หรือหลักดินที่หุ้มด้วยคอนกรีต หลักดินแบบฐานรากมี สูตรการคานวณ ดังนี้

โดยที่

V = ปริมาตรของฐานราก ( m3 ) ρ = ความต้านทานจาเพาะของคอนกรีต ( Ω - m )

158

ดินตามมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้า สาหรับประเทศไทยของ วสท.หลักดินตามมาตรฐานของ วสท. 1.

แท่งดิน ( Ground Rod )

แผ่นตัวนา ( Buried Plate

อาคารที่เป็นโครงโลหะ และการต่อลงดินอย่างถูกต้อง โดยมีค่าต้านทานของการต่อลงดินไม่เกิน 5 โอห์ม หลักดินชนิดอื่นๆ ต้องได้รับความเห็นชอบจากการไฟฟ้า

- ถ้าหลักดินแบบแนวดิ่งวัดแล้วมีความต้านดินมากเกินไป อาจลดความต้านดินได้ โดยการตอกหลักดินเพิ่มการตอกเพิ่มต้องจัดให้ระยะห่างระหว่างแท่งหลักดิน ต้องไม่น้อยกว่าความยาวหลักดิน - นิยมตอกเป็นรูปสามเหลี่ยมด้านเท่า - ในการตอกหลักดินเพิ่มแล้วต่อขนานกันจะทาให้ความต้านทานดินลดลงดังนี้ ตามมาตรฐาน BS 7430 - 1998

จานวนหลักดิน ตัวคูณ 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0.58 0.42 0.34 0.28 0.24 0.22 0.19 0.18 0.16

159

การวัดความต้านทานจาเพาะของดิน ( Measurement of Soil Resistivity ) - ใช้วิธีของ เวนเนอร์ ( Wenner ) โดยอาศัยหลักการ การปรับเทียบแรงดันของ Bridge Meter - เครื่องวัดชนิดนี้เรียกว่า " Earth Resistance Meter " ประกอบด้วยขั้วออก 4 ขั้ว พร้อมกับ อิเล็กโตรดช่วยอีก 4 ตัว อิเล็กโตรดจะถูกตอกลงดินในแนวดิ่งด้วยระยะห่าง " a " เท่าๆ กัน ลึกประมาณ 0.3 m-0.5 m ρ = 2πaR

(Ω-m)

ระยะห่าง " a " เพิ่มขึ้น กระแสทดสอบจะไหลทะลุไปตามชั้นของ ดินที่ อยู่ลึกกว่า ดังนั้นค่าความต้านทานจาเพาะที่วัดได้ อาจจะเพิ่มขึ้นหรือ ลดลงก็ได้ ขึ้นอยู่กับค่าความ ต้านทานจาเพาะของดินของชั้นที่กระแสนั้น ไหลผ่าน Earth Resistance Meter

C P P C

Test Electrodes L

a = 0.75 L

Earth Electrode

รูปแสดงวิธีการวัดความต้านทานจาเพาะของดิน โดยใช้ Earth Resistance Meter ในดินที่ ไม่มีการแบ่งเป็นชั้น ความต้านทานจาเพาะของดินจะไม่ขึ้นอยู่กับระยะห่าง " a ” ดังนั้นถ้า ต้องการวัดทีค่ วามลึก 1 ระยะห่างระหว่างโพรบ ( Probe ) ควรเป็น a = 0.75L

160

การวัดความต้านทานดินของหลักดิน ( Measurement of Earth Resistance ) - เครื่องวัดความต้านทานดินจะเป็นชนิดเดียวกันกับเครื่องวัดความต้านทานจาเพาะของดิน - ความถูกต้องขึ้นอยู่กับความสามารถในการไหลของกระแสทดสอบและ ลักษณะการวาง Current Electrode - เมื่อทาการวัดในดินที่มีความต้านทานจาเพาะสูง ( มากกว่า 100 Ω-m ) ต้องลดความต้านทานที่ Current Electrode ลงเพื่อเพิ่มกระแสทดสอบ โดยการนา

Current Electrode หลายๆ ตัวมาต่อขนานกัน ทาให้ดินบริเวณ Current Electrode เปียกชื้นขณะที่กาลังทาการวัดได้ เมื่อทาให้การไหลของกระแสทดสอบเป็นไปด้วยดีแล้ว เราก็สามารถอ่านค่าความต้านทานได้จากมิเตอร์โดยตรง Earth Resistance Meter

C P P C

i a Current Electrode Probe

Earth Electrode

แสดงตาแหน่งการวาง Current Electrode และ Probe เพื่อทาการวัดความต้านทานดินของหลักดิน

161

ข้อพิจารณาในการวัดความต้านทานดิน - Current Electrode และ Probe ต้องตอกในแนวดิ่ง และอยู่ในแนวเดียวกันกับ Earth Electrode

- ถ้าดินมีลักษณะการแบ่งเป็นชั้น จะต้องทาการวัดซ้า โดยเปลี่ยนระยะห่างของ Electrode แล้วเลือกใช้ค่าที่มากกว่า - ความเชื่อถือได้ของเครื่องมือวัดจะขึ้นอยูก่ ับตาแหน่งของ External Current Probe และ Probe - ค่าระยะห่างที่ให้ไว้ข้างล่างนี้ ตามปกติแล้วจะให้ผลการวัดที่ถูกต้อง เป็นที่ยอมรับได้ Earth Electrode - Current Electrode =

Earth Electrode - Probe = 0.6 a I) a ≥ 40 m ถ้า L ≤ 4 m ii ) a ≥ 10L m ถ้า L > 4 m หรือ a ต้องไม่น้อยกว่า 40 m นั่นเอง

ความต้านทานระหว่างหลักดินกับดิน - ค่าความต้านทานของ หลักดินต้องไม่เกิน 5 Ω - สาหรับพื้นที่ที่ยากในการปฏิบัติ ถ้าความต้านทานของหลักดิน เกิน 5 Ω

และทางการไฟฟ้าเห็นชอบ อาจกาหนดให้มีค่าไม่เกิน 25 Ω

ได้

- ถ้าในการวัดได้ค่าความต้านทานดิน สูงกว่า 25 Ω ทางแก้คือให้ ปักหลักดินเพิ่มอีก 1 แท่ง

162

6 คาถามท้ายบทที่ 6 การต่อลงดิน

163 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

6 คาถามท้ายบทที่ 6 การต่อลงดิน (ต่อ)

วงจรย่อยและสายป้อน

Main Lug CB

1 3 5 7 9 11

2 4 6 8 10 12

บัสลงดิน

บัสบำร์ บัสสำยนิวทรัล

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

7 คาถามท้ายบทที่ 7 วงจรย่อยและสายป้อน

180 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

7 คาถามท้ายบทที่ 7 วงจรย่อยและสายป้อน (ต่อ)

181 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

วงจรย่อยและ สายป้อนมอเตอร์

มอเตอร์เป็นโหลดท่ีสาคัญในระบบไฟฟ้า โหลดไฟฟ้าส่วนใหญ่จะมี มอเตอร์เป็นองค์ประกอบ เช่น เครื่องจักรในโรงงาน ปั๊มน้า เครื่องปรับอากาศ เป็น ต้น มอเตอร์ที่ใช้งานทั่วไปมีตั้งแต่ ขนาดเล็กพิกัดไม่กี่วัตต์ ไปจนถึงขนาดใหญ่มีพิกัด เป็นเมกกะวัตต์ และ จะมีทั้งมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ในการออกแบบวงจรมอเตอร์ เพื่อให้การใช้งานมอเตอร์เป็นไปได้อย่างปลอดภัย และ เชื่อถือได้ จึงได้มีมาตรฐานที่ควบคุมการออกแบบ และติดตั้งวงจรมอเตอร์ เช่น

- NEC Article 430 “ Motor Circuits, and Controllers” - มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้าสาหรับประเทศไทย วสท. บทที่ 6 บริภัณฑ์ ไฟฟ้า “ มอเตอร์ วงจรมอเตอร์ และเครื่องควบคุม ”

182

ส่วนประกอบของวงจรมอเตอร์ 1. สายไฟฟ้าวงจรย่อยมอเตอร์ ( Motor Branch Circuit Conductors ) 2. การป้องกันการลัดวงจรของวงจรย่อยมอเตอร์ ( Motor Branch Circuit Short Circuit Protection) 3.การป้องกันโหลดเกิน ( Overload Protection ) 4. เครื่องควบคุมมอเตอร์ ( Motor Controller ) 5. เครื่องปลดวงจรมอเตอร์ ( Motor Disconnect ) 6. วงจรควบคุมมอเตอร์ ( Motor Control Circuits )

สำยไฟฟ้ ำวงจรมอเตอร์ ( 1 ) เครื่องปลดวงจรมอเตอร์ ( 5 )

เครื่องป้ องกันกำรลัดวงจร ( 2 ) เครื่องป้ องกันโหลดเกิน ( 3 ) เครื่องควบคุมมอเตอร์ ( 4 ) และวงจรควบคุมมอเตอร์ ( 6 )

M วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

183

ชนิดของมอเตอร์ มอเตอร์ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน สามารถแบ่ง ตามหลัก การทางาน ได้เป็น 3 ชนิด ด้วยกันคือ 1.

มอเตอร์เหนี่ยวนา ( Induction Motor )

มอเตอร์ซิงโครนัส ( Synchronous Motor )

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ( DC Motor )

มอเตอร์เหนี่ยวนา ( Induction Motor ) - เป็นมอเตอร์ที่นิยมใช้มากที่สุด - มีความทนทาน ราคาถูก และไม่ต้องการการบารุงรักษา - มอเตอร์เหนี่ยวนา มีทั้งชนิด 1 เฟสและชนิด 3 เฟส - แบ่งได้เป็น 2 ชนิดตามลักษณะของโรเตอร์ โรเตอร์แบบกรงกระรอก ( Squirrel Cage Rotor ) โรเตอร์แบบวาวด์โรเตอร์ ( Wound Rotor )

184

มอเตอร์ซิงโครนัส ( Synchronous Motor ) - เป็นมอเตอร์ชนิด 3 เฟส - หมุนที่ความเร็วจากัด ค่าหนึ่งเรียกว่าความเร็ว ซิงโครนัส ( Synchronous Speed ) - ประกอบไปด้วย ขดลวดอาร์เมเจอร์ ( Armature )และ ขดลวดสนาม ( Field ) - โดยจะต้องจ่ายไฟ AC ให้กับขดลวดอาร์เมเจอร์ เพื่อให้เกิดสนามแม่เหล็กหมุน ( Rotating Field ) - ส่วนขดลวดสนามจะต้องจ่ายไฟ DC เพื่อสร้าง สนามแม่เหล็กตัดกับ สนามแม่เหล็กหมุนทาให้เกิดแรงบิดขึ้น

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ( DC Motor ) - เป็นมอเตอร์ที่ใช้กับไฟฟ้ากระแสตรง - ขดลวดสนามที่อยู่บน สเตเตอร์ ( Stator ) และขดลวดอาร์เมเจอร์ ที่อยู่บนโรเตอร์ ( Rotor ) - มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงมีข้อดีที่ สามารถควบคุมความเร็วได้ดี และ แรงบิดเริ่มเดินเครื่องสูง

185

แบ่ง Motor ตามระดับแรงดัน - มอเตอร์แรงดันต่า ( LV Motor ) 1 เฟส 230 V 3 เฟส 230 V , 400 V , 690 V - มอเตอร์แรงดันสูง ( HV Motor ) 3 kV Class ( 3.6 kV ) 6 kV Class ( 7.2 kV ) 10 kV Class ( 12 kV )

พิกัดกระแสของมอเตอร์ -

ในการออกแบบหาขนาดสายวงจรมอเตอร์ จาเป็นจะต้องทราบ พิกัดกระแสของมอเตอร์ ขนาดของ มอเตอร์ควรจะใช้เป็น kW มากกว่า HP ( แรงม้า ) พิกัดกระแสมอเตอร์หาได้จาก Name Plate

186

พิกัดกระแสมอเตอร์เหนี่ยวนา 1 เฟส และ 3 เฟส kW 0.37 0.55 0.75 1.1 1.5 1.8 2.2 3 4 4.4 5.2 5.5 6 7 7.5

มอเตอร์ 1 เฟส 230V HP A 0.5 3.9 0.75 5.2 1.0 6.6 1.5 9.6 2 13 2.5 16 3 19 4 24 5.5 30 6 35 7 40 7.5 42 8 44 9 49 10 54

240V A 3.6 4.8 6.1 8.8 12 14 17 22 27 32 36 39 41 45 50

kW 0.37 0.55 0.75 1.1 1.5 2.2 3 3.7 4 5.5 7.5 9 11 15 18.5 22 30 37 45 55 75 90 110 132 147 160 185 200

มอเตอร์ 3 เฟส 4 ขั้ว , 50 Hz 230V 380V HP A A 0.5 2 1.0 0.75 2.8 1.6 1 3.6 2 1.5 5.2 2.6 2 6.8 3.5 3 9.6 5 4 11 6.6 5 15 7.7 5.5 12 8.5 7.5 22 11 10 28 15 12 33 18 15 42 22 20 54 30 25 68 37 30 80 44 40 104 59 50 130 72 60 154 85 75 192 104 100 248 138 125 312 170 150 360 205 180 430 245 200 480 273 220 522 300 250 600 342 270 648 370

400V A 1.0 1.5 1.9 2.5 3.4 4.8 6.3 7.4 8.1 11 15 17 21 28 35 42 57 69 81 100 131 162 195 233 259 285 325 352

187

พิกัดกระแสมอเตอร์กระแสตรง kW ( HP ) 0.19 ( 1/4 ) 0.25 ( 1/3 ) 0.37 ( 1/2 ) 0.55 ( 3/4 ) 0.75 ( 1 ) 1.1 (1 1/2 ) 1.5 ( 2 ) 2.2 ( 3 ) 3.7 ( 5 ) 5.5 (7 1/2 ) 7.5 ( 10 ) 11 ( 15 ) 15 ( 20 ) 18.5 ( 25 ) 22 ( 30 ) 30 ( 40 ) 37 ( 50 ) 45 ( 60 ) 55 ( 75 ) 75 ( 100 ) 90 ( 125 ) 110 ( 150 ) 147 ( 200 )

พิกัดกระแส ( A ) 90 V 4.0 5.2 6.8 9.6 12.2 -

120 V 3.1 4.1 5.4 7.6 9.5 13.2 17 25 40 5.8 76 -

180 V 2.0 2.6 3.4 4.8 6.1 8.3 11 16 27 -

240 V 1.6 2.0 2.7 3.8 4.7 6.6 8.8 12 20 29 38 55 72 89 106 140 173 206 255 341 425 506 675

500 V 14 18 27 34 43 51 67 83 99 123 164 205 246 330

550 V 12 16 24 31 38 46 61 75 90 111 148 185 222 294

188

วงจรย่อยมอเตอร์

- ขนาดของสายไฟฟ้าสาหรับวงจรย่อยมอเตอร์จะต้องมีขนาดพิกัดเพียงพอ ที่จะจ่ายโหลดมอเตอร์ได้ - ขนาดสายเล็กที่สุดคือ 1.5 mm2 - เนื่องจากโหลดมอเตอร์มีการใช้งาน ในลักษณะต่างๆกัน ดังนั้น พิกัดกระแสของสายไฟ จึงต้องเลือกใช้ที่เหมาะสม กับลักษณะการใช้งานของมอเตอร์ด้วยซึ่งได้แบ่งเป็นกรณีด มอเตอร์ใช้งานทั่วไป - โดยทั่วไปโหลดมอเตอร์ จะถือว่าเป็นแบบต่อเนื่อง - ดังนั้นสายวงจรมอเตอร์จะต้องมีขนาดไม่น้อยกว่า 125 % ของพิกัดกระแสมอเตอร์ IC ≥ 1.25 x In

โดยที่ IC = พิกัดกระแสวงจรย่อยมอเตอร์ ( A ) In = พิกัดกระแสของมอเตอร์ ( A )

189

การป้องกันการลัดวงจร - วงจรย่อยมอเตอร์จะต้องมีการป้องกันการลัดวงจร สาหรับสายไฟฟ้า บริภัณฑ์ควบคุม และ ตัวมอเตอร์เอง - บริภัณฑ์สาหรับการป้องกันการลัดวงจรของวงจรย่อยนี้ จะต้องสามารถนากระแส เริ่มเดินเครื่องของมอเตอร์ได้ โดยไม่เปิดวงจร - บริภัณฑ์ป้องกันการลัดวงจรที่นิยมใช้กัน

ฟิวส์ ( Fuse ) และ Circuit Breaker ( CB ) ฟิวส์ - ฟิวส์ที่ใช้ในการป้องกันการลัดวงจรของวงจร มอเตอร์มี 2 ประเภท คือ 1. ฟิวส์ทางานไว ( Non time-Delay Fuse ) 2. ฟิวส์หน่วงเวลา ( Time-Delay Fuse ) - ฟิวส์ทางานไว คือ ฟิวส์ที่ใช้ในวงจรจาหน่าย ทั่วไป เช่น gL Fuse - ฟิวส์หน่วงเวลา คือ ฟิวส์ที่ออกแบบไว้เพื่อใช้งานกับวงจรมอเตอร์โดยเฉพาะ เช่น aM Fuse

190

Circuit Breaker - CB ที่ใช้ในวงจรมอเตอร์ มี 2 ประเภท คือ 1. CB แบบเวลาผกผัน ( Inverse Time CB ) 2. CB แบบปลดทันที ( Instantaneous CB ) CB แบบเวลาผกผัน คือ - CB ที่ใช้ทั่วไปในวงจรจาหน่าย - CB แบบนี้มีเส้นโค้งลักษณะสมบัติ 2 ช่วง คือ ช่วงกระแสเกินโหลดเป็นแบบเวลาผกผัน ( Inverse Time )

และช่วงกระแสปลดวงจรทันที ( Instantaneous Trip ) CB แบบนี้จะต้องปรับตั้งช่วงกระแสปลดวงจรทันที ให้มากกว่ากระแสเริ่มต้นของมอเตอร์CB แบบปลดทันที คือ - CB ที่ออกแบบสาหรับใช้กับวงจรมอเตอร์โดยเฉพาะ - ต้องปรับตั้งค่าให้ สูงกว่าค่า Starting Current ( Locked Rotor Current ) ของ มอเตอร์

191

พิกัดหรือขนาดปรับตั้งสูงสุดของเครื่องป้องกันการลัดวงจรระหว่างสาย ชนิดของมอเตอร์ มอเตอร์ 1 เฟส ไม่มีรหัสอักษร มอเตอร์กระแสสลับ 1 เฟส ทั้งหมด และมอเตอร์ 3 เฟส แบบกรงกระรอก และแบบซิงโครนัส ซึ่งเริ่มเดินโดย รับแรงดันไฟฟ้าเต็มที่หรือเริ่มเดิน ผ่านตัวต้านทานหรือรีแอ็กเตอร์ · ไม่มีรหัสอักษร

ฟิวส์ ทางานไว 300

ร้อยละของกระแสโหลดเต็มที่ ฟิวส์ เซอร์กิตเบรกเกอร์ หน่วงเวลา ปลดทันที 175 700

เซอร์กิตเบรกเกอร์ เวลาผกผัน 250

300

175

700

250

· รหัสอักษร F ถึง V

300

175

700

250

· รหัสอักษร B ถึง E

250

175

700

200

· รหัสอักษร A มอเตอร์กระแสสลับทั้งหมด แบบกรงกระรอก และแบบซิงโครนัส ซึ่งเริ่มเดิน โดยผ่านหม้อแปลงออโต้ กระแสไม่เกิน 30 แอมแปร์ · ไม่มีรหัสอักษร กระแสเกิน 30 แอมแปร์ · ไม่มีรหัสอักษร

150

700

150

250

175

700

200

175

700

200

· รหัสอักษร F ถึง V

250

175

700

200

· รหัสอักษร B ถึง E

200

175

700

200

· รหัสอักษร A มอเตอร์แบบกรงกระรอก กระแสไม่เกิน 30 แอมแปร์ · ไม่มีรหัสอักษร กระแสเกิน 30 แอมแปร์ · ไม่มีรหัสอักษร

150

700

150

250

175

700

250

200

175

700

200

192

พิกัดหรือขนาดปรับตั้งสูงสุดของเครื่องป้องกันการลัดวงจรระหว่างสาย ร้อยละของกระแสโหลดเต็มที่ ชนิดของมอเตอร์

ฟิวส์

ทางานไว หน่วงเวลา มอเตอร์แบบวาวด์โรเตอร์ ไม่มีรหัสอักษร

เซอร์กิตเบรกเกอร์ เซอร์กิตเบรกเกอร์ ปลดทันที

เวลาผกผัน

150

700

150

250

150

175

150

มอเตอร์กระแสตรง ( แรงดันคงที่ ) ขนาดไม่เกิน 50 แรงม้า • ไม่มีรหัสอักษร ขนาดเกิน 50 แรงม้า • ไม่มีรหัสอักษร

193

พิกัด Fuses and CBs - ค่าพิกัดของ Fuses and CBs ที่ให้ไว้ตามตารางเป็นค่าสูงสุด - ค่าที่ใช้ในทางปฏิบัติจะต่ากว่าค่าที่แสดงไว้ในตาราง ซึ่งจะทาให้การป้องกันดีขึ้น อย่างไรก็ตามค่าที่ใช้นี้ จะต้องไม่ทาให้เปิดวงจรขณะที่มอเตอร์เริ่มเดินเครื่อง - ต้องคานึงถึงกระแสลัดวงจรสูงสุดที่จุดติดตั้งด้วย - Fuses and CBs ที่ใช้ในการป้องกัน วงจรนั้น ต้องมีค่ากระแสขณะตัดวงจร ( Interrupting Current, IC ) ไม่น้อยกว่าค่ากระแสลัดวงจรสูงสุดที่จุดติดตั้ง รหัสอักษร

เควีเอต่อแรงม้า ขณะล็อคโรเตอร์

0 – 3.14

3.15 – 3.54

3.55 – 3.99

4.0 – 4.49

4.5 – 4.99

5.0 – 5.59

5.6 – 6.29

6.3 – 7.09

7.1 – 7.99

194

ฟิวส์ทางานไว ตามกฎการเดินสายยอมให้ใช้ขนาดถัดขึ้นไป คือใช้ขนาด 160 A แต่เพื่อให้การป้องกัน ดีขึ้นควรเลือกใช้ขนาด เล็กลง เช่น 125 A , 100 A หรือ 80 A ทั้งนี้ฟิวส์ จะต้องไม่ขาดขณะเริ่มเดินเครื่อง

ฟิวส์หน่วงเวลา ด้วยเหตุผลเดียวกัน อาจเลือกขนาดถัดขึ้นไปได้ คือ 80 A หรือถัดลงมาคือ 63 A หรือ 50 A

CB แบบปลดทันที ถ้าใช้ CB นี้ เป็นตัวปลดวงจรด้วย จะต้องมีขนาดไม่น้อยกว่า 115% ของกระแสพิกัดมอเตอร์ CB ≥

1.15 In = 1.15 x 138 = 158.7 A

CB ขนาด 160 A. หรือ 200 A และปรับตั้งค่าปลดวงจรไว้ที่ 900 A

สายดินวงจรย่อยมอเตอร์ - ขนาดสายดินให้คิดตามพิกัดของเครื่องป้องกันการใช้งานเกินกาลังของมอเตอร์ - พิกัดของเครือ่ งป้องกันการใช้งานเกินกาลังให้คิดไม่เกิน 115 % พิกัดกระแสของมอเตอร์ IOL = 1.15 In

195

การป้องกันโหลดเกิน - ในการใช้งานมอเตอร์นั้น บ่อยครั้งที่มีการใช้งานเกินขนาด จนทาให้มอเตอร์มีความร้อนสูง ซึ่งจะทาความเสียหายต่อมอเตอร์ และบริภัณฑ์ที่ต่ออยู่ได้ - ฟิวส์ หรือ CB ไม่สามารถที่จะให้การป้องกันการใช้งานเกินขนาด - บริภัณฑ์เพิ่มเติม คือ รีเลย์โหลดเกิน ( Overload Relay )

รีเลย์โหลดเกิน ( Overload Relay ) 1. 2. 3.

แบบโลหะคู่ ( Bimetal Thermal Overload Relay) แบบอิเล็กทรอนิกส์ ( Electronic Overload Relay ) แบบเทอร์มิสเตอร์ ( Thermistor Protective Relay )

- สามารถปรับตั้งค่ากระแสได้ โดยจะปรับให้มีค่าใกล้เคียง กับกระแสพิกัดของมอเตอร์ - มาตรฐาน แนะนาให้ปรับไว้ ไม่เกิน 115% กระแสพิกัดมอเตอร์รีเลย์ - โหลดเกิน จะต้องสามารถปรับตั้งใหม่ ( Reset ) เพื่อ - สาหรับมอเตอร์ 3 เฟสนั้น ควรจะใช้รีเลย์โหลดเกิน ซึ่ง สามารถป้องกัน การเหลือเฟสเดียว ( Single Phasing ) ได้ด้วย

196

่ เครืองควบคุ มมอเตอร ์ ( Motor Controller )

เครื่องควบคุมมอเตอร์ ลงดินและ - ชนิ เครืด่อการต่ งควบคุมอมอเตอร์ ( Motor Controller ) ส่วนประกอบต่างๆ คือ ชุดบริภัณฑ์ที่ใช้สาหรับการเริ่ม หรือหยุดเดินเครื่อง มอเตอร์ ในบางกรณี ใช้ใน การปรับความเร็วรอบของมอเตอร์ได้ด้วย - ส่วนมากมักจะใช้ในการเริ่มเดินเครื่องมอเตอร์ - ดังนั้นบางครั้งจึงเรียกตัวควบคุมมอเตอร์ว่า ตัวเริ่มเดินเครื่องมอเตอร์ ( Motor Starter )

ชนิดของเครื่องควบคุมมอเตอร์ ตัวเริ่มเดินเครื่องมอเตอร์ ที่ใช้กันโดยทั่วไปอาจแบ่งออกได้เป็น 2 แบบ คือ 1. ตัวเริ่มเดินเครื่องมอเตอร์ ที่ใช้โดยการต่อไฟเข้าโดยตรง ( Direct on Line Starter หรือ DOL ) 2. ตัวเริ่มเดินเครื่องมอเตอร์ แบบลดแรงดัน ( Reduced Voltage Starter )

พิกัดของเครื่องควบคุมมอเตอร์ - ขนาดพิกัดของคอนแทกเตอร์ ที่ทาหน้าที่เป็นเครื่องควบคุมมอเตอร์จะต้องสามารถ ทนกาลังความร้อนที่ เกิดขึ้นโดยหน้าสัมผัสไม่เชื่อมติดกัน

- ขนาดพิกัด กาลังของคอนแทกเตอร์จะต้องไม่น้อยกว่าขนาดกาลังมอเตอร์ คือ kW ( Contactor ) ≥

kW ( Motor )

197

ชั้นการใช้งาน ( Utilization Category ) ของคอนแทกเตอร์ใน IEC 60947- 4 ( Contactors and Motor-starters ) มีดังนี้ AC-2 - สาหรับขดลวดแบบวาวด์โรเตอร์ ซึ่งขณะปิด และ เปิด จะมีกระแส 2-5 เท่า ของกระแสพิกัดมอเตอร์ AC-3 - สาหรับมอเตอร์แบบกรงกระรอก ซึ่งขณะเดินเครื่องจะมีกระแส 5-7 เท่า ของกระแสพิกัด ส่วนในขณะหยุดเครื่องจะมีกระแสเท่ากับกระแสพิกัด มอเตอร์ AC-4 - สาหรับมอเตอร์ที่มีการใช้งานเป็นช่วงสั้นๆ ติดต่อกันมีการเดิน และ หยุดเครื่องบ่อยครั้ง AC-1

AC-3 กระแส

AC-2,AC-4 กระแส ตัด

กระแส ID

ตัด In

ตัด

เวลำ

เวลำ ช่วงเวลำ เริ่มเดินเครื่อง

198

การติดตั้ง - ต้องติดตั้งในที่ที่มองเห็นได้ ( Within Sight ) - อยู่ห่าง จากมอเตอร์ ไม่เกิน 15 m เพื่อความปลอดภัยขณะทาการบารุงรักษา หรือ ซ่อมแซมมอเตอร์ มอเตอร์และเครื่องจักรทีม่ อเตอร์ขบั ติดตัง้ ในทีท่ ม่ี องเห็นจำกเครื่องควบคุม และห่ำงไม่เกิน 15 m

จำกเครื่องควบคุม

เครื่องจักร ทีม่ อเตอร์ขบั

เครื่องปลดวงจรมอเตอร์ - ใช้ปลดวงจรมอเตอร์ในกรณี ฉุกเฉินหรือทาการซ่อมแซมบารุงรักษามอเตอร์ ต้องมีลักษณะดังนี้ 1. สามารถตัดวงจรขณะมีโหลดได้ 2. เป็นชนิดใช้กับโหลดตัวเหนี่ยวนาเนื่องจากมอเตอร์เป็นโหลดประเภทตัวเหนี่ยวนา 3. สามารถทนกระแสลัดวงจรสูงสุด ณ จุดติดตั้งได้ 4. นิยมใช้ CB หรือ สวิตช์ตัดตอนขณะมีโหลด

199

พิกัดเครื่องปลดวงจรมอเตอร์ พิกัดกระแสเครื่องปลดวงจรมอเตอร์ไม่ต่ากว่า 115% ของพิกัดกระแสมอเตอร์ คือ IDM ≥

1.15 In

โดยที่

IDM

= พิกัดกระแสเครื่องปลดวงจร ( A )

= พิกัดกระแสมอเตอร์ ( A )

การติดตั้ง - ต้องติดตั้งในที่ที่สามารถมองเห็นได้ ( Within Sight ) - ระยะห่าง ไม่เกิน 15 m ทั้งจากเครื่องควบคุมมอเตอร์และตัวมอเตอร์ หรือเครื่องจักรที่มอเตอร์ขับ - แต่ถ้าติดตั้งในที่ที่ไม่ สามารถมองเห็นได้ หรือ ระยะเกิน 15 m

จะต้องล็อคเครื่องปลดวงจรในตาแหน่งปลดด้วย

200

M เครื่องปลดวงจรมอเตอร์จะต ้อง มองเห็นได ้จำกทัง้ เครื่องควบคุม และตัวมอเตอร์และมีระยะห่ำง ไม่เกิน 15 m

เครื่องปลดวงจรมอเตอร์

เครื่องควบคุมมอเตอร์

M เครื่องปลดวงจรจะต ้องล็อค ในตำแหน่งปลด ในกรณีทไ่ี ม่สำมำรถ มองเห็นได ้จำกเครื่องควบคุม หรือ มีระยะห่ำงไม่เกิน 15 m

การติดตั้งเครื่องปลดวงจร

วงจรควบคุมมอเตอร์ 1. วงจรกาลัง ( Power Circuit ) AB CN วงจรเข้ำเครื่องควบคุม มีจำนวน 4 เส้น เครื่องควบคุมมอเตอร์ วงจรจำกเครื่องควบคุมถึงตัวมอเตอร์ มีจำนวน 3 เส้น

มอเตอร์ 3 เฟส

วงจรมอเตอร์ 3 เฟส ในกรณีวงจรควบคุม 1 เฟส

201

วงจรกำลัง

วงจรควบคุม 1

1/L1 3/L2 5/L3

-Q2 95

-Q1

1 3 5

2 4 6

95 96

-F1

-K1M

M 3

U V W

2 4 6

-K1M

-F1

1 3 5

2 4 6

-K1M

การเริ่มเดินเครื่องแบบ DOL ( Direct On Line Starting ) วงจรกำลัง

วงจรควบคุม 1

1/L1 3/L2 5/L3

95 2

-Q2 -Q1

2 4 6

-F1

5 6

1 3 2 4

1 3

-S0

-K1M 67

A1 22

-K3M A2

-K2M A2

-K1M N

U2 V2 W2

-K1M

A1 22

-K3M

21 56

U1 V1 W1

-K2M

-F1 2 4

2 4 6

1 3

U2 V2

-K2M 53 14

-S1 14

-K1M 2 4

W2 6

-K3M U2 2 V2 4

-K2M

การเริ่มเดินเครื่องแบบสตาร์-เดลตา ( Star-Delta Starting )

202

วงจรกำลัง

วงจรควบคุม 1

5/L3

-Q2

95 2

1/L1

3/L2

-Q1

95 96

-F1 -F2

21 96

-F2

13 22

-K3M

-S0

V1 4

-S1

W1 6

U1 2

-K2M

14 13 -K1T

6/T3 A1

A2 A1 14

-K2M

A2 A1 62 61

14 13 A2 A1 62

-K3M

-K1M -K1T

-K1M

-K2M

-K3M

A1 52

6 W2

4 V2

2 U2

-K1M

-K3M

-K1M

14 13

-K1T U3 V3 W3

14 13

-T1

-F2

การเริ่มเดินเครื่องด้วยหม้อแปลงออโต (Auto-Transformer Starting ) วงจรควบคุม L 1

5/L3

1/L1

3/L2

วงจรกำลัง

-Q2

4-pole coupling

-K12M

-K11T

-K1T

-F3 A2

-K12M

6/T3

-K11T A2

-K1M

-K1T

-K11M

5 6

-R2C

5 6

-K1M

-K12M A1 B1 C1

-R1C

-S1

-R2B

21 96

-S0

3-pole coupling A2 B2 C2

-R2A

96 95

-F2

-R1B

5 7

-K11M -K12M

6 W

4 V

-F1

-R1A

-K1T

6 8

-F1

A B C

-K1M

3 4 5 6

1 2

-Q1

การเริ่มเดินเครื่องของมอเตอร์วงแหวนลื่น ( Resistance Starting )

203

ขนาดสาย และ บริภัณฑ์ป้องกันสาหรับมอเตอร์ 1 เฟส , 230 V พิกัดมอเตอร์

ขนาดของสายไฟฟ้า ในท่อโลหะ

กระแสพิกัด

In (A)

1.15 In (A)

1.25 In (A)

ขนาดสาย ( mm2 )

0.37

0.5

3.9

4.5

4.9

0.55

0.75

5.2

6.0

0.75

1.0

6.6

1.1

1.5

บริภัณฑ์ ป้องกัน

ขนาดท่อ IEC 01

NYY

CB ( AT )

2 x 2.5 G – 2.5

6.5

2 x 2.5 G – 2.5

7.6

8.3

2 x 2.5 G – 2.5

9.6

2 x 2.5 G – 2.5

2.0

2 x 2.5 G – 2.5

2.2

3.0

2x4 G-4

3.0

4.0

2x6 G-4

4.0

5.0

2 x 10 G-4

4.4

6.0

2 x 10 G-4

5.5

7.5

2 x 16 G-6

6.0

8.0

2 x 16 G-6

7.0

9.0

2 x 16 G-6

7.5

10.0

2 x 25 G-6

204

ขนาดสาย และ บริภัณฑ์ป้องกันสาหรับมอเตอร์ 3 เฟส , 400 V พิกัดมอเตอร์

ขนาดของสายไฟฟ้า ในท่อโลหะ

กระแสพิกัด

In (A)

1.15 In (A)

1.25 In (A)

0.37

0.5

1.0

1.1

1.2

0.55

0.75

1.5

1.7

1.9

0.75

1.0

1.9

2.2

2.4

1.1

1.5

2.5

2.9

3.1

1.5

2.0

3.4

3.9

4.2

2.2

3.0

4.8

5.5

6.0

3.7

5.0

7.4

8.5

9.2

5.5

7.5

18.5

ขนาดสาย ( mm2) 3 x 2.5 G-2.5 3 x 2.5 G-2.5 3 x 2.5 G-2.5 3 x 2.5 G-2.5 3 x 2.5 G-2.5 3 x 2.5 G-2.5 3 x 2.5 G-2.5 3 x 2.5 G-2.5 3x4 G-2.5 3x6 G-4 3 x 10 G-4 3 x 10 G-6 3 x 16 G-6 3 x 25 G-6

บริภัณฑ์ ป้องกัน

ขนาดท่อ IEC 01

NYY

CB ( AT )

205

ขนาดสาย และ บริภัณฑ์ป้องกันสาหรับมอเตอร์ 3 เฟส , 400 V ( ต่อ ) พิกัดมอเตอร์

ขนาดของสายไฟฟ้า ในท่อโลหะ

กระแสพิกัด

บริภัณฑ์ ป้องกัน

ขนาดท่อ IEC 01 NYY

In (A)

1.15 In (A)

1.25 In (A)

ขนาดสาย ( mm2)

3 x 35 G - 10

110

101

3 x 50 G - 10

125

100

115

125

3 x 70 G – 10

160

100

131

151

164

3 x 95 G - 16

225

125

162

186

202

3 x 120 G - 16

250

110

150

195

224

244

3 x 185 G - 25

320

132

175

233

268

291

3 x 240 G – 25

100

400

160

220

285

328

356

2 (3 x 95 G – 25 )

2 x 65

2 x 80

400

200

270

352

405

440

2 ( 3 x 150 G – 50 )

2 x 80

2 x 90

630

CB ( AT )

206

ขนาดสาย และ บริภัณฑ์ป้องกันสาหรับมอเตอร์ 3 เฟส , 400 V ต่อแบบสตาร์-เดลตา พิกัดมอเตอร์

กระแสพิกัด

In (A)

1.15 In (A)

0.91 In (A)

7.5

18.5

101

100

115

100

131

151

119

125

162

186

147

110

150

195

224

177

132

175

233

268

212

160

220

285

328

259

200

270

352

405

320

ขนาดของสายไฟฟ้า ในท่อโลหะ ขนาดท่อ ( mm ) ขนาดสาย 2 ( mm ) IEC 01 NYY 6 x 2.5 20 40 G–4 6x4 20 50 G–6 6x6 25 50 G–6 6 x 10 32 65 G – 10 6 x 10 32 65 G – 10 6 x 16 40 65 G – 10 6 x 25 50 65 G – 16 6 x 25 50 65 G – 16 6 x 35 50 80 G – 16 6 x 70 65 80 G – 25 6 x 70 65 80 G – 25 6 x 95 80 90 G – 25 6 x 150 90 125 G - 25 6 x 240 125 125 G - 25 6 x 300 125 150 G – 50

บริภัณฑ์ ป้องกัน CB ( AT ) 32 50 63 80 80 90 110 125 160 225 250 320 400 400 630

207

วงจรสายป้อนมอเตอร์ - การออกแบบวงจรสานป้อนที่จ่ายไฟให้กับมอเตอร์ หลายตัว หรือ มอเตอร์รวมกับโหลดชนิดอื่น เช่นไฟฟ้า แสงสว่าง โหลดเต้ารับ จะต้องคานึงถึงเรื่องต่อไปนี้ 1. ขนาดสายป้อน 2. การป้องกันสายป้อน

3. แรงดันตก

ขนาดพิกัดสายป้อน และ การป้องกันสายป้อน กรณีมอเตอร์หลายตัว

พิกัดกระแสสายป้อน ≥ 1.25 พิกัดกระแสมอเตอร์ตัวโตสุด + ผลรวมพิกัดกระแดสมอเตอร์ตัวที่เหลือ IF ≥ 1.25 In,MAX + Σ IR ขนาดบริภัณฑ์ป้องกัน ≤ พิกัดบริภัณฑ์ป้องกันตัวโตสุด + ผลรวมพิกัดกระแสมอเตอร์ CBF ≤ CBMAX + Σ IR

208

กรณีมอเตอร์กับโหลดอื่น - โหลดอื่นชนิดต่อเนื่อง พิกัดกระแสสายป้อน. ≥. 1.25 พิกัดกระแสมอเตอร์ตัวโตสุด + ผลรวมพิกัดกระแสมอเตอร์ที่เหลือ + 1.25 พิกัดกระแสโหลดต่อเนื่อง

IF ≥. 1.25 In,MAX + Σ IR + 1.25 IL1 ขนาดบริภัณฑ์ป้องกัน ≤. พิกัดบริภัณฑ์ตัวโตสุด + ผลรวม พิกัดกระแสมอเตอร์ตัวที่เหลือ + 1.25พิกัดกระแสโหลดต่อเนื่อง CBF

≤

CBMAX + Σ IR + 1.25 IL1

- โหลดอื่นชนิดไม่ต่อเนื่อง พิกัดกระแสสายป้อน ≥ พิกัดกระแสมอเตอร์ตัวโตสุด + ผลรวมพิกัดกระแสมอเตอร์ที่เหลือ + พิกัดกระแสโหลดต่อเนื่อง IF ≥ ขนาดบริภัณฑ์ป้องกัน ≤

CBF

In,MAX + Σ IR + IL2 พิกัดบริภัณฑ์ตัวโตสุด + ผลรวม พิกัดกระแสมอเตอร์ตัวที่เหลือ + พิกัดกระแสโหลดต่อเนื่อง ≤

CBMAX + Σ IR + IL2

209

ขนาดสายนิวทรัลและสายดิน - มอเตอร์หลายตัวส่วนมากจะรับไฟฟ้าจาก Motor Control Center ( MCC ) - ที่ MCC จะมีคอนแทกเตอร์ติดตั้งอยู่มากมายแรงดันของวงจรควบคุมของ

คอนแทกเตอร์เหล่านี้ เป็น 220-230 V - ดังนั้นสายป้อนที่จ่ายไฟให้ MCC จึงต้องมีสาย Neutral - ขนาดสาย Neutral ที่ต้องการนั้นจะขนาดเล็ก เนื่องจาก - กระแสที่ใช้มีค่าน้อยมาก แต่ต้องไม่เล็กกว่าสายดิน

โดยทั่วไปจะใช้สาย Neutral เท่ากับประมาณ 50% ของสายเฟส สาหรับสายดินนั้นให้ใช้ตามตารางสายดินของเครื่องบริภัณฑ์ไฟฟ้า

- คิดตามขนาดพิกัดของ CB ของสายป้อน

แรงดันตก - ในการการหาขนาดของสายป้อน นอกจากจะต้องคานึงถึงพิกัด นากระแสแล้ว ยังจะต้องคานึงถึงแรงดันตกอีกด้วย - แรงดันตกที่ยอมรับได้นั้น จะต้องมีค่าไม่เกิน 5 % - โดยจากแหล่งจ่ายไฟไปถึง Motor Control Center แรงดันตกได้ไม่เกิน 3 % - จาก Motor Control Centerไปจนถึงตัวมอเตอร์แรงดันตกไม่เกิน 2 %

210

8 คาถามท้ายบทที่ 8 วงจรย่อยและสายป้อนมอเตอร์

211 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

8 คาถามท้ายบทที่ 8 วงจรย่อยและสายป้อนมอเตอร์ (ต่อ)

212 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

การคานวณโหลด

ขั้นตอนที่มีความสาคัญมากในการออกแบบระบบไฟฟ้า คือ การ คานวณโหลดรวมของสถานประกอบการ ค่าโหลดรวมจะเป็นตัวกาหนดขนาด ของบริภัณฑ์ประธาน มิเตอร์ไฟฟ้า ถ้าโหลดรวมมากพอก็กาหนดพิกัดของ หม้อแปลงไฟฟ้าด้วย ในมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้าสาหรับประเทศไทยของ วสท. ได้ให้ ข้อกาหนดเกี่ยวกับ การคานวณโหลด ไว้ในเรื่อง 1. การคานวณวงจรย่อย 2. การคานวณสายป้อน 3. การคานวณตัวนาประธาน 4. การคานวณโหลดของอาคารชุด ในการออกแบบจะต้องระลึกอยู่เสมอ ว่าเป็นค่าโหลดที่ได้จากการ คานวณตามมาตรฐาน วสท. ถือว่าเป็น “ ค่าขั้นต่า ” โดยทั่วไปแล้ว ผู้ออกแบบจะต้องออกแบบให้มีขนาดมาก กว่านั้นเพื่อเป็นการเผื่อการขยาย โหลดในอนาคต

213

การคานวณโหลดตามมาตรฐาน วสท. 1. โหลดแสงสว่างอนุญาตให้ใช้ดีมานด์แฟกเตอร์ ชนิดของอาคาร

ขนาดของไฟแสงสว่าง ( VA )

ที่พักอาศัย

ไม่เกิน 2,000 ส่วนเกิน 2,000

โรงพยาบาล *

ไม่เกิน 50,000 ส่วนเกิน 50,000

ดีมานด์แฟกเตอร์ ( % ) 100 35 40

20 50

โรงแรมรวมถึงห้องชุดที่ไม่มีส่วนให้ผู้ อยู่อาศัยประกอบอาหารได้ *

ไม่เกิน 20,000 20,001 – 100,000 ส่วนเกิน 100,000

โรงเก็บพัสดุ

ไม่เกิน 12,500 ส่วนเกิน 12,500

100

อาคารประเภทอื่น

ทุกขนาด

100

40 30 50

2. โหลดเต้ารับของสถานที่ที่ไม่ใช่ที่อยู่อาศัยให้ใช้ดีมานด์แฟกเตอร์ โหลดของเต้ารับรวม ( คานวณโหลดเต้ารับละ 180 VA )

ดีมานด์แฟกเตอร์ ( ร้อยละ )

10 kVA

100

แรกส่วนที่เกิน 10 kVA

214

3. โหลดเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไป อนุญาตให้ใช้ดีมานด์แฟกเตอร์ ชนิดของอาคาร

1. อาคารที่อยู่อาศัย

2. อาคารสานักงานร้านค้า รวมถึง ห้างสรรพสินค้า

ประเภทของโหลด

ดีมานด์แฟกเตอร์

เครื่องหุงต้มอาหาร

10 A + 30% ของส่วนที่เกิน 10 A

เครื่องทาน้าร้อน

กระแสใช้งานจริงของสองตัวแรก ที่ใช้งาน + 25% ของตัวที่เหลือทั้งหมด

เครื่องปรับอากาศ

100%

เครื่องหุงต้มอาหาร

กระแสใช้งานจริงของตัวที่ใหญ่ที่สุด + 80% และของตัวใหญ่รองลงมา + 60% ของตัวที่ เหลือทั้งหมด

เครื่องทาน้าร้อน

100% ของสองตัวแรกที่ใหญ่ที่สุด+ 25% ของ ตัวที่เหลือทั้งหมด

เครื่องปรับอากาศ

3. โรงแรม และอาคาร ประเภทอื่น

100%

เครื่องหุงต้มอาหาร

เหมือนข้อ 2

เครื่องทาน้าร้อน

เหมือนข้อ 2

เครื่องปรับอากาศ ประเภทแยกแต่ละห้อง

75%

215

4. เต้ารับในอาคารทีอ่ ยู่อาศัยที่ต่อเครือ่ งใช้ทราบโหลดแน่นอน ให้คานวณโหลด L = Lmax + 0.4 Lr โดยที่ L

โหลดรวม ( A , VA )

Lmax

โหลดเต้ารับที่มีขนาดสูงสุด ( A , VA )

โหลดเต้ารับที่เหลือ ( A , VA )

สาหรับโหลดของระบบเมนไม่ได้ให้ข้อกาหนดไว้ ดังนั้น การคานวณโหลด รวมก็ใช้วิธีของการคานวณโหลดสายป้อน

การคานวณโหลดโดยการรวมวงจร - การรวมวงจรย่อยทั้งหมดเข้าด้วยกัน - แล้วใช้ค่า Demand Factor ( D.F. ) ที่เหมาะสมคูณเข้าไป - วิธีนี้ได้รับความนิยมมากเนื่องจากวิธีนี้เป็นผลโดย ตรงจากการออกแบบระบบไฟฟ้า และค่าโหลดที่คานวณ ได้ ก็ใกล้เคียงกับโหลดไฟฟ้าที่ผู้ออกแบบคาดว่าจะใช้จริง

216

ขั้นตอนการคานวณ - ขั้นตอนของการคานวณโหลดโดยการรวมวงจรย่อย มีดังต่อไปนี้

1. กาหนดโหลดไฟฟ้าของสถานประกอบการ เช่น โหลดแสงสว่าง , เต้ารับ , อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ติดตั้งถาวร และอุปกรณ์พิเศษ 2. รวมโหลดที่มีขนาดเล็กเป็นวงจรย่อย - วงจรย่อยแสงสว่าง - วงจรย่อยเต้ารับ - วงจรย่อยพิเศษ 3. ให้เขียนเลขที่วงจรย่อยไปยังแผงจ่ายไปที่กาหนดให้แล้ว โดยพยายาม ให้โหลดสามเฟส เป็นแบบสมดุลที่สุด เท่าที่ทาได้ 4. ทารายการโหลด ( Load Schedule ) ของแผงจ่ายไฟซึ่งก็คือ การรวมวงจรย่อยที่อยู่ในเฟสเดียวกันเข้าด้วยกันแล้วรวม โหลดของทั้ง 3 เฟส เข้าด้วยกัน คือโหลดรวมทั้งหมดที่ต่ออยู่ Total Connected Load 5. ถ้าสถานประกอบการที่มีขนาดใหญ่ มีโหลดไฟฟ้าจานวนมาก และจาเป็นต้องมี แผงจ่ายไฟจานวนมากก็ให้ทา Load Schedule ของ ทุกแผงจ่ายไฟจนครบ

217

6. สาหรับโหลดไฟฟ้าขนาดใหญ่ เช่น ลิฟต์ ปั๊มของระบบประปา และน้าเสีย , ระบบปรับอากาศเป็นต้น อาจจ่ายไฟให้เป็นสายป้อน โหลดไฟฟ้าของสายป้อน เหล่านี้ ต้องคิดไว้เพื่อนาไปรวมกับโหลดของแผงจ่ายไฟ 7. นาโหลดรวมของแผงจ่ายไฟมารวมกัน โดยทาเป็นตารางโหลดสายป้อน Feeder Schedule 8. การทา Feeder Schedule นั้น เนือ่ งจากโหลดไฟฟ้าของแต่ละแผงจ่ายไฟ มีจานวนมาก และ มีแผงจ่ายไฟหลายแผง ดังนั้นโอกาสที่ใช้ไม่พร้อมกันมีอยู่ สูง จึงอาจใช้ D.F. เข้ามาช่วยเพือ่ ให้สายป้อนเมน ( Main Feeder ) มี ขนาดเหมาะสม ค่า D.F. นี้ ต้องเป็นค่าที่เหมาะสม ซึ่งจะกาหนดค่าให้ต่อไป 9. ค่าโหลดที่ได้จากข้อ 8 เมื่อรวมกับโหลดสายป้อนขนาดใหญ่อื่นๆ คือ ค่าโหลดรวมทั้งหมดของสถานประกอบการ

ค่า Demand Factor - ค่า D.F. สาหรับใช้กับแผงจ่ายไฟ หรือ สายป้อนยังไม่มกี ฎข้อบังคับที่แน่นอน ผู้ออกแบบระบบไฟฟ้าส่วนมากใช้ค่า D.F. ตามประสบการณ์ของตนเอง - ค่า D.F. ที่ได้จากประสบการณ์ในประเทศ สหรัฐอเมริกา และตามมาตรฐาน IEC 61439 - 2 สาหรับแผงจ่ายไฟที่จ่ายโหลดลักษณะคล้ายกันหรือ สายป้อนหลายชุด

218

ค่า Demand Factor จานวนแผงจ่ายไฟ

D.F.

1.00

2-3

0.90

4-6

0.80

7 - 10

0.70

มากกว่า 10

0.60

การเผื่อโหลด - สาหรับระบบไฟฟ้าซึ่งผู้ออกแบบทราบว่าต้องมีการขยายโหลดในอนาคตก็ต้อง เผื่อโหลดไว้ได้และสาหรับระบบไฟฟ้า - ทั่วไปนั้นการขยายโหลดในอนาคตจะมีอยู่เสมอ - ดังนั้น ผู้ออกแบบระบบไฟฟ้าควรเผือ่ โหลดสาหรับอนาคตไว้ด้วย - การเผื่อโหลดในอนาคตขึ้นอยู่กับผู้ออกแบบระบบไฟฟ้า โดยทั่วไป จะเผื่อไว้ประมาณ 20 - 30 %

219

การทารายการสายป้อน และสายประธาน - ในการออกแบบระบบไฟฟ้านั้น หลังจากที่ออกแบบแผงจ่ายไฟย่อย และทารายการโหลด ( Load Schedule ) เรียบร้อยแล้ว - ต้องนาโหลดของแผงจ่ายไฟย่อย ซึ่งมีอยู่จานวนมากมาทารายการสายป้อน ( Feeder Schedule)เพื่อหาขนาดของ CB และสายป้อน - สามารถใช้ดีมานด์แฟกเตอร์ที่เหมาะสมได้ - การทารายการตัวนาประธาน ( Main Schedule ) การคานวณเหมือนกับการทารายการ สายป้อนแต่ต้องคานึงถึงขนาดมิเตอร์ตามการไฟฟ้าและขนาดหม้อแปลง

การคานวณโหลดของอาคารชุด

ตาม พ.ร.บ. อาคารชุด พ.ศ. 2522 มีกรรมสิทธิ์เช่นเดียวกับบ้านที่อยู่อาศัยหรือร้านค้าทั่วไป ดังนั้นการไฟฟ้าฯ จะต้องบริการไฟฟ้าให้แก่ผู้ใช้ไฟฟ้าโดยตรง เนื่องจากอาคารชุดส่วนมากเป็นอาคารสูงซึ่งต้องการระบบไฟฟ้าที่มาตรฐานสูง ดังนั้น จึงมีกฎเกณฑ์ ข้อกาหนดของระบบไฟฟ้าสาหรับอาคารชุดโดยเฉพาะ ในหัวข้อนี้ เกี่ยวกับการออกแบบระบบไฟฟ้า ในอาคารชุดโดยยึด มาตรฐานการติดตั้งทาง ไฟฟ้า สาหรับ ประเทศไทย ของ วสท. เป็นหลัก

220

CT Wh VT 12 kV

24 kV

240/416 V

(MDB)

220/380 V

Load

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231

232

233

234

235

236

237

238

239

240

241

9 คาถามท้ายบทที่ 9 การคานวณโหลด

242 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

9 คาถามท้ายบทที่ 9 การคานวณโหลด (ต่อ)

243 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

วงจรประธาน

ตัวนำประธำนอำกำศ

ตัวนำประธำนใตด้ นิ

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

257

258

10 คาถามท้ายบทที่ 10 วงจรประธาน

259 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

การคานวณ กระแสลักวงจร

Current

2 2 I k = 2 2 I"k

2 2 I"k ip

Top Envelope Decaying (Aperiodic) Component i DC

Time

Bottom Envelope

260

261

262

263

11 คาถามท้ายบทที่ 11 การคานวณกระแสลัดวงจร

264 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

11 คาถามท้ายบทที่ 11 การคานวณกระแสลัดวงจร (ต่อ)

265 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

การป้องกัน ระบบไฟฟ้า

ระบบการจ่ายกาลังไฟฟ้ามี หน้าที่จ่ายพลังงานไฟฟ้า ให้กับโหลดไฟฟ้าอย่างเพียงพอและเชื่อถือได้ ระบบไฟฟ้าบ่อยครั้ง จะมีความผิดพร่อง ( Fault ) เกิดขึ้น จึงจาเป็นต้องมี ระบบ ป้องกันไฟฟ้า เพื่อตัดส่วนของวงจรไฟฟ้าที่เกิดความผิดพร่องออก จาก ระบบไฟฟ้าที่เหลือสามารถจ่ายกาลังไฟฟ้าต่อไปได้ ระบบป้ อ งกั น ระบบป้ อ งกั น จะมี บ ริ ภั ณ ฑ์ ป้ อ งกั น ( Protective Devices ) ต่ออนุกรมกันอยู่หลายชุด ระบบป้องกัน เหล่านีจ้ ะต้องทางานประสานกัน ( Coordinate ) อย่างดี เพื่อให้ ระบบป้องกันสามารถทางานได้อย่างมีประสิทธิภาพ การทางานประสานกัน ( Coordination ) เป็นการจัด และตั้งค่ าบริภัณ ฑ์ ป้ องกันอย่างมี ระบบโดยอาศั ยการจัดกราฟ สมบัติของเวลากับกระแสของบริภัณฑ์ป้องกันอย่างเหมาะสม

266

12 คาถามท้ายบทที่ 12 การป้องกันระบบไฟฟ้า

267 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

เครื่องกาเนิดไฟฟ้า สารอง

พลังงานไฟฟ้ามีใช้มากมายในสถานประกอบการต่างๆ เมื่อไฟฟ้าจาก การไฟฟ้าเกิดขัดข้อง จาเป็นต้องมีชุดเครื่องกาเนิดไฟฟ้า เพื่อจ่ายไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ ที่สาคัญ เช่น แสงสว่างทางเดิน บันไดหนีไฟ ลิฟต์ เป็นต้น เครื่องกาเนิดไฟฟ้า สารองสามารถขนานเข้ากับระบบของการไฟฟ้า ลด Peak ได้

268

ชุดเครื่องกาเนิดไฟฟ้า มีส่วนประกอบที่สาคัญคือ - เครื่องต้นกาลัง ( Engine Prime Mover ) - เครื่องกาเนิดไฟฟ้า ( Alternator ) - แผงควบคุม ( Control Panel ) - สวิตช์สับเปลี่ยน ( Transfer Switch ) เครื่องต้นกาลัง - เครื่องยนต์ดีเซล ( Diesel Engine ) - เครื่องกังหันแก๊ส ( Gas Turbine ) - เครื่องกังหันไอน้า ( Steam Turbine ) - เครื่องกังหันน้า ( Water Turbine )

เครื่องกาเนิดไฟฟ้า มีส่วนประกอบที่สาคัญคือ - ส่วนที่หมุน ( Rotor ) - ส่วนที่อยู่กับที่ ( Stator ) - ส่วน Brushless Rotating Exciter a Rotating Rectifier - ส่วนควบคุมแรงดัน ( Voltage Regulator )

โรเตอร์ ( Rotor ) คือส่วนที่หมุนมีขั้วแม่เหล็กพร้อมขดลวดพันรอบ จะสร้าง สนามแม่เหล็กหมุน

สเตเตอร์ ( Stator ) คือส่วนที่อยู่กับที่มีขดลวด Armature สนามแม่เหล็กจะตัดขดลวด Armature เพื่อสร้างแรงดันเหนี่ยวนาขึ้น และจ่ายกาลังไฟฟ้าให้โหลด ความเร็วรอบหาได้จาก n = 120f/p วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

269

การสตาร์ทมอเตอร์จากชุดเครื่องกาเนิดไฟฟ้า เมื่อสตาร์ท Induction Motor กระแสจะสูงขึ้นประมาณ 5 - 7 เท่า กระแสพิกัดทาให้เกิด Voltage Dip Starting kVA ของการ Start มอเตอร์แบบต่างๆ 1 ) การสตาร์ทแบบ DOL Is = 6 In Ss = 6 Sn 2 ) การสตาร์ทแบบ Star - Delta Is = 2 In Ss = 2 Sn 3 ) การสตาร์ทแบบ Autotransformer กระแสสตาร์ทขึ้นอยู่กับ TAP TAP 50 % 65 % 80 % IST 25 % 42 % 64 % kVA (start) 25 % 42 % 64 %

การหาขนาดของชุดเครื่องกาเนิดไฟฟ้า 1. โหลดสภาวะอยู่ตัว ( Steady State Loading ) kW และ kVA ของชุดเครื่อง กาเนิดไฟฟ้า > โหลดทั้งหมด - P.F. > 80% ให้ใช้ค่า kW - P.F. < 80% ให้ใช้ค่า kVA 2. โหลดสภาวะชั่วครู่ ( Transient Loading ) หา Starting kVA ( SkVA ) ของ โหลดทั้งหมดแล้วนาไปหา kVAG สาหรับ Voltage Dip ที่ต้องการโหลด คอมพิวเตอร์ 10 % โหลดในโรงงานอุตสาหกรรม 15 - 25 % โหลดไฟฟ้า+โหลด ทั่วไป 30 %

270

13 คาถามท้ายบทที่ 13 เครื่องกาเนิดไฟฟ้าสารอง

271 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

การปรับปรุง ตัวประกอบกาลัง

โหลดของระบบไฟฟ้ า ต้ อ งการใช้ ก าลั ง ไฟฟ้ า จริ ง ( kW) และ กาลังไฟฟ้า Reactive ( kVAR ) ในการทางาน โดยทั่วไป P.F. ของระบบค่อนข้าง ต่าซึ่ง P.F. ต่ามีผลเสียหลายอย่าง เช่น กาลังสูญเสียเพิ่ม เป็นต้น ระบบไฟฟ้าจึง ต้องมีการปรับปรุง P.F. ให้สูงขึ้น ทาได้โดยการติดตั้ง Capacitors ขนานเข้ากับ ระบบไฟฟ้า ระบบไฟฟ้าปัจจุบันมี Non- linear Loads เพิ่มขึ้น การมี Harmonic อาจทาความเสียหายกับ Capacitors จาเป็นต้องพิจารณาเรื่องนี้ในการปรับปรุง P.F. ด้วย

kVA

kW 2 + kVAR 2

272

Leading และ lagging Power Factor กระแสนาหน้าแรงดัน P.F. Leading กระแสตามหลังแรงดัน P.F. Lagging โหลดของอุปกรณ์ส่วนมากและระบบไฟฟ้าจะมี P.F. Lagging พื้นฐานการปรับปรุง Power Factor a ) มอเตอร์รับ Active และ Reactive current จากแหล่งจ่ายไฟรวม 100 A b ) มอเตอร์รับ Active current 80A จากแหล่งจ่ายไฟ Reactive current 60A จาก Capacitor

การคานวณหาขนาด Capacitors เพื่อปรับปรุง P.F. การคานวณหา kVAr ของ Capacitors P.F. .ก่อนปรับปรุง = cos(zeta1) P.F. หลังปรับปรุง = cos(zeta2) kVAR = kW x tan(zeta) kVAR ที่ P.F. ก่อนปรับปรุง = kW x tan(zeta1) kVAR ที่ P.F. หลังปรับปรุง = kW x tan(zeta2) ดังนั้น kVAR of Capacitors = kW x ( tan(zeta1) – tan(zeta2))

273

ประโยชน์ของการปรับปรุง P.F. การปรับปรุง P.F. ของระบบไฟฟ้าสูงขึ้นจะให้ประโยชน์ดังต่อไปนี้ 1. ระบบไฟฟ้าสามารถรับโหลดได้เพิ่มขึน้ P.F. สูงขึ้น kVA ของโหลดลดลงทาให้ระบบสามารถจ่ายโหลดได้มากขึ้น เครื่องกาเนิดไฟฟ้า หม้อแปลง และสายไฟฟ้าจ่ายโหลดได้เพิ่มขึน้ 2. ระดับแรงดันเพิ่มขึ้น แรงดันตกระหว่างสายหาได้จาก Delta V = sqrt(3) I ( R cos(zeta) + X sin(zeta) ) เมื่อปรับปรุง P.F. ให้สูงขึ้น I จะลดลง f จะมีค่าเล็กลงทาให้ Delta V มีค่าลดลง 3. กาลังสูญเสียของระบบลดลง 4. ลดค่า kVAR Charge

พิกัด LV Capacitors Capacitors พิกัดขึ้นอยู่กับค่า Capacitance ของ Capacitors มีหน่วย เป็น F ( Farad ) หรือ Micro Farad Xc = 1/2(Pi)fC

274

แหล่งกาเนิด Harmonic คือ โหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้น ( Non-linear Loads ) Harmonic Non-linear Loads อาจแบ่งได้ 3 แบบ - Power Electronics - Ferromagnetic Devices - Arcing Devices

ผลของ Harmonic ต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า Harmonic ในระบบไฟฟ้า จะส่งผลต่อระบบและอุปกรณ์ไฟฟ้าดังนี้ 1. Rectifiers ทาให้ Misfiring ของ Thyristers 2. Motors กาลังสูญเสียจะเพิ่มขึน้ และเกิด Hamonic Torque 3. Transformers กาลังสูญเสียจะเพิ่มขึน้ และเกิด Stress ต่อฉนวน 4. Control Equipment มีการรบกวนต่อการทางานของระบบควบคุม อาจทา ให้ระบบควบคุมทางานผิดพลาด 5. สาย Neutral

275

14 คาถามท้ายบทที่ 14 การปรับปรุงตัวประกอบกาลัง

276 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

หลักการออกแบบ

ในการออกแบบระบบไฟฟ้ า ก าลั ง ของอาคารต่ า งๆ วิ ศ วกรไฟฟ้ า ต้ อ ง พิจารณาลั กษณะเฉพาะของแต่ล ะอาคารข้อ กาหนดในการออกแบบระบบไฟฟ้ า ของ ทางการไฟฟ้ า และ มาตรฐานการออกแบบ และต้อ งประสานงานกั บที ม ผู้ อ อกแบบ ระบบอื่นฯ ผลงานขั้นสุดท้ายของกระบวนการออกแบบคือ แบบแปลนอาคาร ( Building Plans ) ของทุกระบบ รายละเอียดข้อกาหนด ( Specifications ) และBill of Quantities ( BOQ )

แบบแปลนอาคาร การกาหนดแบบตามลาดับและนาหน้าแบบตามตัวอักษรดังนี้ A สาหรับงานสถาปัตยกรรม ( Architecture ) C สาหรับงานวิศวกรโยธา ( Civil Engineering ) EE สาหรับงานวิศวกรไฟฟ้า ( Electrical Engineering ) M สาหรับงานวิศวกรเครื่องกล ( Mechanical Engineering ) A/C สาหรับงานวิศวกรรมปรับอากาศ ( Air Condition Engineering ) EN วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม ( Environmental Engineering )

277

การแบ่งขั้นตอนการออกแบบ อาจแบ่งขั้นตอนการออกแบบเป็น 3 ขั้นตอนคือ 1. การออกแบบขั้นหลักการ ( Conceptual Design ) วิศวกรไฟฟ้าต้องทาความเข้าใจความต้องการ การใช้งานของอาคารความต้องการของ เจ้าของโครงการ และความต้องการเฉพาะของอาคารนาข้อมูลเหล่านี้มาทาการศึกษา และเสนอหลักการต่างๆและ ระบบต่างๆแล้วค่อยทา Single Line Diagrams และ Riser Diagrams พร้อมทั้งประมาณราคาอย่างคร่าวๆ ของระบบต่างๆ 2. การออกแบบขั้นต้น ( Preliminary Design ) เมื่อเจ้าของโครงการได้ศึกษา Conceptual Design อย่างละเอียดแล้ว อาจมีความ คิดเห็นหรือ ข้อเสนอแนะต่างๆ เช่น 2.1) แก้ไขหลักการบางอย่าง 2.2) ตัดงานบางระบบออก เนื่องจากราคาแพงเกินไป 2.3) เพิ่มเติมงานบางอย่าง เมื่อได้ข้อยุติเบื้อง วิศวกรไฟฟ้าจะต้องนาข้อมูลใหม่ทั้งหมดมาออกแบบเบื้องต้นและ จะต้องประมาณราคาใหม่ 3. การออกแบบขั้นรายละเอียด ( Detailed Design ) หลังจากที่ได้อนุมัติการออกแบบเบื้องต้นแล้ว ในหลักการไม่ควรมีการแก้ไขใดๆ อีก วิศวกรไฟฟ้าจึงทาการออกแบบรายละเอียดต่างๆ ของ ระบบต่างๆ ให้ครบ แบบที่เสร็จ นี้จะเป็นแบบสาหรับประมูลมีรายละเอียดข้อกาหนด ( Specification ) การทา BOQ List ( Bill Of Quantity List ) เพื่อให้ผู้รับเหมากรอกรายละเอียด แล้วมีการทาราคา กลางให้เจ้าของด้วย

278

ขั้นตอนการออกแบบระบบไฟฟ้ากาลัง การออกแบบระบบไฟฟ้ากาลังอาจแบ่งเป็นขั้นตอนดังต่อไปนี้ 1. ศึกษาแบบทางด้านสถาปัตยกรรมอย่างละเอียด - จานวนชั้น ความสูงของแต่ละชั้น และความสูงทั้งหมด - การใช้งานส่วนต่างๆ ของอาคาร เช่น สานักงานห้อง พักทางเดิน ฯลฯ - แบบฝ้า เป็นฝ้าแบบ T-BAR หรือ ฝ้าเรียบ - ห้องที่ใช้เป็นห้องไฟฟ้า - บริเวณที่เหมาะที่จะเป็นช่องเดินสายไฟฟ้า ( Electrical Shaft ) เป็นต้น 2. ออกแบบไฟฟ้าแสงสว่างตามความต้องการการใช้งานส่วนต่างๆ ของอาคาร เช่น ห้องทางาน ต้องการความสว่าง 500 lux เป็นต้น และเลือกชนิดของดวงโคมตามความเหมาะสม 3. ให้ตาแหน่งดวงโคมตามแบบดวงโคมและจานวนที่ได้จาก Lighting Design ลงบนแปลนพื้น 4. ให้ตาแหน่งเต้ารับตามความเหมาะสม ซึ่งส่วนมากจะวางตามเสาหรือตามผนังบนแปลนพื้น 5. ให้ตาแหน่งและชนิดของอุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้าที่ได้จากเจ้าของโครง การหรือตามกระบวนการ ผลิต 6. กาหนดตาแหน่งของแผงจ่ายไฟฟ้าที่จะจ่ายไฟฟ้าให้โหลดเหล่านี้ 7. ออกแบบวงจรย่อยสาหรับโหลดต่างๆ ให้ครบโดยต้องคานึงว่าแผงจ่ายไฟฟ้ามีวงจรย่อย สูงสุด 42 วงจร และวงจรใช้งานไม่ควรเกิน 32 วงจร ส่วนที่เหลือเป็นวงจรย่อยสารองและ วงจรย่อยว่าง ถ้าวงจรใช้งานมีมากกว่า 32 วงจร หรือ อาคารใหญ่มากหรือยาวมาก ควร เพิ่มจานวนแผงจ่ายไฟฟ้า 8. ให้ครบทุกแผงทา Load Schedule ของแผงจ่ายไฟฟ้า

279

9. ถ้ามีแผงจ่ายไฟฟ้าหลายแผงอยูใ่ กล้กัน แผงเหล่านี้อาจได้ไฟฟ้าจากแผงสวิตช์จ่ายไฟ ( Distribution Board , DB ) 10. ทา Feeder Schedule ของแผง DB 11. รวบรวมโหลดของระบบอื่นๆ ที่ใช้ไฟฟ้าจากวิศวกรสาขา ที่เกี่ยวข้อง เช่น - ระบบปรับอากาศและระบายอากาศ - ระบบสุขาภิบาล - ระบบลิฟต์ 12. ทา Main Schedule เพื่อหาขนาดของ Main Distribution Board ( MDB ) 13. หาขนาดมิเตอร์หรือขนาดหม้อแปลง 14. หาขนาด Standby Generator Set ถ้ามีจากแผงจ่ายไฟฟ้าฉุกเฉิน ( Emergency Main Distribution Board , EMDB ) 15. ออกแบบระบบประธาน 16. จาก Panelboard และ Distribution Board ออกแบบระบบ การจ่ายไฟฟ้า 17. ออกแบบ Single Line Diagrams 18. ออกแบบ Riser Diagrams

ข้อมูลของระบบไฟฟ้าที่จะให้สถาปนิก ตอนเริ่มต้นการออกแบบนั้น สถาปนิกซึ่งเป็นหัวหน้าโครงการต้องการ การใช้พื้นที่ของ อุปกรณ์ในระบบต่างๆ เพื่อจัดสรรการใช้พื้นที่ ให้มีประสิทธิภาพสูงสุด ดังนั้นวิศวกรที่เกี่ยวข้องจาเป็น จะต้องแจ้งความต้องการการใช้พื้นที่ให้สถาปนิกทราบ สาหรับระบบไฟฟ้านั้น อุปกรณ์และระบบต่างๆ ที่ต้องแจ้งให้สถาปนิกทราบ

280

15 คาถามท้ายบทที่ 15 หลักการออกแบบ

281 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

ตัวอย่างการออกแบบ

บทนี้ จ ะเป็ น ตั ว อย่ า งการค านวณส าหรั บ การออกแบบระบบไฟฟ้ า เพื่อให้เข้าใจถึงขั้นตอนและรายละเอียดมากขึ้น โดยจะแสดงการออกแบบระบบ ไฟฟ้าของโรงงานอุตสาหกรรม กระบวนการออกแบบระบบไฟฟ้า พัฒนาตามความ ต้อ งการของขบวนการผลิ ตทางด้า นสถาปัตยกรรมทางด้า นเครื่อ งกล จากข้อ มู ล เหล่านี้เราสามารถหาตาแหน่งของ Panelboard ,Distribution System บริภัณฑ์ ไฟฟ้าต่างๆ สามารถนาข้อมูลที่ได้ไปทา Single Line Diagram และ Riser Diagram

ข้อกาหนดในการออกแบบระบบไฟฟ้า • โครงการนี้เกี่ยวกับการออกแบบโรงงานแห่งใหม่ของบริษัท Siam Plastic Company ( S.P.C. ) • บริษัท S.P.C. นี้ได้ว่าจ้างบริษัท Siam Architect ( S.A. ) มาเพื่อออกแบบ • สถาปนิกของบริษัท S.A. ได้ปรึกษากับเจ้าหน้าที่ บริษัท S.P.C. ทาให้ทราบว่า ต้องใช้พื้นที่ประมาณ 3,000 m2 • บริษัท S.A. ได้ติดต่อให้บริษัท PPT มาออกแบบระบบเครื่องกล ,ระบบ สุขาภิบาล ,ระบบไฟฟ้า

282

แบบทางสถาปัตยกรรม การออกแบบเบื้องต้นของสถาปนิก ได้แสดงในแบบ • แบบ A-1 พื้นที่สานักงานและพื้นที่การผลิต พื้นที่ทั้งหมดประมาณ 3,000 m2 และพื้นที่ ทางด้านหลังสาหรับ การนาวัตถุดิบ , การขนส่งผลิตภัณฑ์และที่จอดรถบรรทุกด้วย • แบบA-2 แสดงพื้นที่สานักงานซึ่งมีพื้นที่ประมาณ 400 m2 โดยแบ่งเป็น 2 ส่วน • แบบ A-3 แสดงพื้นที่การผลิตซึ่งประกอบด้วย พื้นที่เก็บวัตถุดิบ , การผลิต , การเก็บ อะไหล่ , การประกอบชิ้นส่วนต่างๆ , โกดังและพื้นที่การขนส่ง

อุปกรณ์ใช้ไฟฟ้าที่กาหนดโดยเจ้าของ แสดงในแบบงาน T-1 และ T-2 • แบบงาน T-1 แสดงข้อมูลของการใช้ไฟฟ้ารวม ที่ตาแหน่งของอุปกรณ์ในพื้นที่สานักงาน • แบบงาน T-2 แสดงข้อมูลของการใช้ไฟฟ้ารวมทั้งตาแหน่งของอุปกรณ์ในพื้นที่การผลิต

อุปกรณ์ไฟฟ้าจากระบบเครื่องกลและระบบสุขาภิบาล • •

แบบงาน M-1 แสดงระบบภายในสานักงาน แบบงาน M-2 แสดงระบบพื้นที่การผลิต

283

OFFICE BUILDING

MAIN ROAD

MUNUFACTURING BUILDING

ENTRANCE WALKWAY

TRUCK LOADING AREA

TRUCK PARKING AREA SIAM PLASTIC COMPANY ARCHITECT ELECTRICAL ENGINEER MECHINICAL ENGINEER SANITARRY ENGINEER

SITE PLAN

PPT. TITLE SITE PLAN

SHEET

SAIM ARCHITECT

A1 of 3

CEILING GRID PLAN G

7 SIAM PLASTIC COMPANY

ARCHITECT ELECTRICAL ENGINEER MECHINICAL ENGINEER SANITARRY ENGINEER

OFFICE AREA PLAN

SAIM ARCHITECT

PPT. -

TITLE OFFICE PLAN AND REFLECTED CEILING PLAN SHEET A2 of 3

284

9.50

7.30

A EE.ROOM

7.30

B SHIPPING

WAREHOUSE

ASSEMBLY

7.30

E TRUCK PARKING AREA

MANUFACTURING

PARTS STORAGE

SIAM PLASTIC COMPANY

7.30

ARCHITECT ELECTRICAL ENGINEER MECHINICAL ENGINEER SANITARRY ENGINEER

SHEET

2 COPIERS

EXEC.OFFICE

CONFERENCE

RECEPTION/LOBBY

CORRIDOR # 1 EXEC.OFFICE

A3 of 3

UPS SYSTEM

MENS

XEROX ROOM

WOMENS

ACCOUNTING

PPT. -

TITLE MANUFACTURING AREA

MANUFACTURING AREA

SAIM ARCHITECT

ORDER DEPARTMENT CORRIDOR # 2 OFFICE

OFFICE

8 OWNER FURNISHED EQUIPMENT

OWNER FURNISHED EQUIPMENT

MANUFACTURING

OFFICE AREA CONVEYOR SYSTEM

OFFICE COPIERS TWO(2) MACHINES EACH 6.82 A 230 V. UPS BATTERRY SYSTEM 3600VA 230 V.

CONVEYOR SYSTEM

CONVEYOR SYSTEM BATTERRY CHARGERS SIX (6) CHARGERS , EACH 1200VA , 230V. FOUR(4) MOLDING MACHINES,EACH,33kW 400V. 3PHASE MOLDING EQUIPMENT FOUR(4) PLASTIC EXTRUDERS EACH,1.5kW 400V. 3PHASE TWO(2) ADDITION MOLDING MAUAINES FUTURE MOLDING EQUIPMENT TWO(2) ADDITION EXTRUDERS

SIAM PLASTIC COMPANY ARCHITECT ELECTRICAL ENGINEER MECHINICAL ENGINEER SANITARRY ENGINEER

SAIM ARCHITECT

SHEET

T1 of 2

TITLE OFFICE AREA

OFFICE AREA

PPT. -

285

9.50

A 7.30

EE.ROOM STORAGE RACKS ( TYPICAL ) WORK RECEPTACLE ( TYPICAL )

B 7.30

SHIPPING

ASSEMBLY WAREHOUSE

( PRODUCT INSPECTION. PACKAGING & SHIPPING )

CONVEYOR MOTOR ( TYPICAL )

7.30

C SIX BATTERY CHARGERS ALONG THIS WALL

D 7.30

EXTRUDER MOLDING MACHINE ( TYPICAL )

7.30

E RAW MATERIAL STORAGE

PARTS STORAGE

( STORAGE OF BULK MATERIAL MAXIMUM STACK )

MANUFACTURING

PARTS STORAGE

7.30

FUTURE MOLDING MACHINES AND EXTRUDERS

SIAM PLASTIC COMPANY ARCHITECT ELECTRICAL ENGINEER MECHINICAL ENGINEER SANITARRY ENGINEER

2 COPIERS

RECEPTION/LOBBY

CORRIDOR # 1 EXEC.OFFICE

EXEC.OFFICE

WH-1

UPS SYSTEM

MENS

XEROX ROOM

WOMENS

ACCOUNTING A/C 2

CONFERENCE

PPT. -

TITLE MANUFACTURING AREA OWNER FURNISHED EQUIPMENT SHEET T2 of 2

MANUFACTURING AREA OWNER FURNISHED EQUIPMENT

SAIM ARCHITECT

ORDER DEPARTMENT A/C 1 CORRIDOR # 2 OFFICE

OFFICE

OFFICE LAYOUT MECHANICAL EQUIPMENT SCHEDULE OFFICE AREA A/C 1

A/C 2

OWNER FURNISHED EQUIPMENT MANUFACTURING AREA

15T ( 20kVA )

FUTURE A/C 15 kW 400V 3PHASE 10 UNIT EXHAUST FAN ( EF ) 7.5kW 400V 3PHASE 3 UNIT WATER HEATER WH-2 36kW 400V 3PHASE

15T ( 20kVA )

SIAM PLASTIC COMPANY ARCHITECT ELECTRICAL ENGINEER MECHINICAL ENGINEER SANITARRY ENGINEER

SAIM ARCHITECT

PPT. -

TITLE OFFICE PLAN MECHANICAL COORDINATION SHEET M1 of 2

1 A

WATER HEATER WH-2

EE.ROOM

B SHIPPING

WAREHOUSE

ASSEMBLY

C D NOTE : SEE SHEET M-1 FOR SPECIFITIONS ON MECHANICAL AND PLUMBING EQUIPMENT

E RAW MATERIAL STORAGE

MANUFACTURING

PARTS STORAGE

SIAM PLASTIC COMPANY EF-1

EF-1

ARCHITECT ELECTRICAL ENGINEER MECHINICAL ENGINEER SANITARRY ENGINEER

MANUFACTURING AREA MECHANICAL COORDINATION

SAIM ARCHITECT

PPT. -

TITLE MANUFACTURING AREA MECHANICAL COORDINATION SHEET M2 of 2

286

การประมาณโหลด ( Load Estimating ) จากข้อมูลแบบทางสถาปัตยกรรมความต้องการของเจ้าของโครงการสามารถทาการ ประมาณโหลดรวมของทั้งโรงงาน โหลดโดยประมาณใช้หาระบบไฟฟ้าขนาดหม้อแปลง การประมาณโหลดของโรงงานนี้เป็น 3 ส่วนคือ 1. ส่วนของสานักงาน 2. ส่วนของการผลิต 3. ส่วนบริเวณรอบโรงงาน เช่น ลานจอดรถ ทางเดินเข้าสานักงาน

การวางแผนการออกแบบระบบไฟฟ้า การออกแบบระบบไฟฟ้าอาจแบ่งเป็น 2 ส่วนคือ 1 ) ส่วนของพื้นที่สานักงาน ( Office ) 2 ) ส่วนของพื้นที่การผลิต ( Manufacturing )

287

16 คาถามท้ายบทที่ 16 ตัวอย่างการออกแบบ

288 วฟ.364 (LE364) การออกแบบระบบไฟฟ้า อาจารย์ที่ปรึกษา : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. นพพร ลีปรีชานนท์

รายการอ้างอิง