การออกแบบ capacitor bank ติดต่อ CSK 082-338-3810

การออกแบบ Capacitor Bank หรือ แผงตัวเก็บประจุ เป็นกระบวนการที่สำคัญในการปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้าและเพิ่มประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้าในอาคารหรือโรงงาน โดยการใช้แผงตัวเก็บประจุ (Capacitor Bank) สามารถช่วยลดการสูญเสียพลังงานในระบบไฟฟ้า ปรับปรุงปัจจัยกำลังไฟฟ้า (Power Factor) และลดค่าไฟฟ้าที่เกิดจากการใช้พลังงานไม่เต็มที่ (Reactive Power)

จุดประสงค์ของการใช้ Capacitor Bank

1. ปรับปรุงปัจจัยกำลังไฟฟ้า (Power Factor Improvement):
   • ปัจจัยกำลังไฟฟ้า (Power Factor) คืออัตราส่วนระหว่างกำลังไฟฟ้าที่ใช้งานจริง (Active Power) กับกำลังไฟฟ้าที่ไหลทั้งหมด (Apparent Power) โดยการเพิ่มตัวเก็บประจุในระบบไฟฟ้า จะช่วยให้ Power Factor สูงขึ้น ส่งผลให้การใช้พลังงานมีประสิทธิภาพมากขึ้นและช่วยลดค่าไฟฟ้า
2. ลดการสูญเสียพลังงาน (Reduce Losses):
   • เมื่อระบบมี Power Factor ต่ำ จะทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานมากขึ้น โดยเฉพาะในส่วนของกำลังไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ (Reactive Power) ซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยการเพิ่มแผงตัวเก็บประจุ
3. การเพิ่มประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้า:
   • การเพิ่ม Capacitor Bank ช่วยให้กำลังไฟฟ้าที่มีอยู่ในระบบสามารถถูกใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดและลดการสูญเสียพลังงานที่ไม่จำเป็น
4. ลดภาระของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Generator):
   • ช่วยลดภาระการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือหม้อแปลง) เพราะ Power Factor ที่ดีช่วยให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือหม้อแปลงทำงานได้มีประสิทธิภาพ

การออกแบบ Capacitor Bank

การออกแบบ Capacitor Bank ต้องพิจารณาหลายปัจจัย เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดในการใช้งานระบบไฟฟ้า

1. การคำนวณขนาดของ Capacitor Bank

• ขนาดของ Capacitor Bank จะต้องสอดคล้องกับการคำนวณ Power Factor Correction ที่ต้องการ โดยปกติแล้วการคำนวณขนาดจะใช้สูตรดังนี้:Qc=P×(tan(cos⁡−1(pf1))−tan(cos⁡−1(pf2)))Q_c = P \times (tan(\cos^{-1}(pf_1)) – tan(\cos^{-1}(pf_2)))Qc​=P×(tan(cos−1(pf1​))−tan(cos−1(pf2​)))
  • QcQ_cQc​ คือ ขนาดของแคปาซิเตอร์ (KVAR) ที่ต้องการ
  • $P$ คือ กำลังไฟฟ้าจริง (KW)
  • pf1pf_1pf1​ คือ Power Factor ก่อนการติดตั้ง
  • pf2pf_2pf2​ คือ Power Factor ที่ต้องการหลังการติดตั้ง
• ตัวอย่าง: หากต้องการปรับปรุง Power Factor จาก 0.7 เป็น 0.95 สำหรับการใช้พลังงาน 500 kWQc=500×(tan(cos⁡−1(0.7))−tan(cos⁡−1(0.95)))Q_c = 500 \times (tan(\cos^{-1}(0.7)) – tan(\cos^{-1}(0.95)))Qc​=500×(tan(cos−1(0.7))−tan(cos−1(0.95)))ซึ่งจะได้ขนาดของ Capacitor Bank ที่ต้องการ

2. เลือกประเภทของ Capacitor

• Fixed Capacitor: แผงตัวเก็บประจุที่มีขนาดคงที่ ซึ่งเหมาะกับการใช้งานในกรณีที่โหลดไฟฟ้าไม่เปลี่ยนแปลงมาก
• Automatic Capacitor Bank: ใช้ตัวควบคุมอัตโนมัติในการเปิด-ปิด Capacitor Bank ตามโหลดไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลง ทำให้ระบบทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดในทุกสภาวะ
• Tuned Capacitor Bank: ใช้กับการกรองฮาร์มอนิกหรือการกรองคลื่นความถี่ที่ไม่ต้องการในระบบไฟฟ้า

3. ตำแหน่งติดตั้ง Capacitor Bank

• ติดตั้งที่ต้นทาง (Upstream): การติดตั้ง Capacitor Bank ใกล้กับแหล่งจ่ายไฟ (หม้อแปลงหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) จะช่วยปรับปรุง Power Factor ของระบบโดยรวม
• ติดตั้งที่ปลายทาง (Downstream): การติดตั้ง Capacitor Bank ใกล้กับอุปกรณ์ที่มีการใช้ไฟฟ้า (เช่น มอเตอร์หรือเครื่องจักร) จะช่วยลดการสูญเสียพลังงานในวงจรที่มีโหลดไฟฟ้าสูง

4. การคำนวณและการเลือกระดับแรงดัน (Voltage Rating)

• Capacitor Bank ต้องเลือกแรงดันที่ตรงกับแรงดันของระบบไฟฟ้า (เช่น 380V, 480V หรือ 600V)
• การเลือกระดับแรงดันให้ถูกต้องช่วยให้ Capacitor Bank ทำงานได้เต็มประสิทธิภาพและลดความเสี่ยงจากการเสียหายของอุปกรณ์

5. การจัดการฮาร์มอนิก (Harmonics)

• การใช้ Capacitor Bank อาจเกิดการขยายสัญญาณฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้า โดยเฉพาะในระบบที่มีเครื่องมือไฟฟ้าที่สร้างฮาร์มอนิกสูง เช่น อินเวอร์เตอร์ มอเตอร์ไฟฟ้า หรือแหล่งจ่ายไฟที่ไม่สมบูรณ์
• การเลือก Tuned Capacitor Bank สามารถช่วยลดการขยายฮาร์มอนิกและปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้า

6. การติดตั้งการป้องกันและการควบคุม

• ใช้ อุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้า เช่น ฟิวส์, เบรกเกอร์, อุปกรณ์ป้องกันการเกิดกระแสเกิน เพื่อป้องกันการเกิดความเสียหายจากกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติ
• ตัวควบคุมอัตโนมัติ (Automatic Power Factor Controller) ควบคุมการทำงานของ Capacitor Bank โดยอัตโนมัติ โดยจะเปิดหรือปิดตามโหลดที่ต้องการ

ข้อดีของการใช้ Capacitor Bank

1. เพิ่ม Power Factor:
   การติดตั้ง Capacitor Bank จะช่วยปรับปรุง Power Factor ของระบบไฟฟ้า ทำให้การใช้พลังงานมีประสิทธิภาพสูงขึ้น
2. ลดการสูญเสียพลังงาน:
   ลดการสูญเสียที่เกิดจากการไหลของกระแสไฟฟ้าสำรอง (Reactive Power) ที่ไม่สามารถทำงานได้
3. ประหยัดค่าไฟฟ้า:
   ระบบที่มี Power Factor สูงจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในส่วนของค่าปรับที่เกิดจาก Power Factor ต่ำ
4. ช่วยลดภาระของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลง:
   เมื่อ Power Factor ดีขึ้น จะช่วยลดภาระการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลง ทำให้เครื่องจักรทำงานได้มีประสิทธิภาพสูงสุด
5. ปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้า:
   ช่วยลดการเกิดฮาร์มอนิกที่ไม่พึงประสงค์และช่วยให้ระบบไฟฟ้ามีความเสถียร

ข้อเสียของ Capacitor Bank

1. ต้องการการบำรุงรักษา:
   Capacitor Bank ต้องได้รับการบำรุงรักษาและตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอ
2. สามารถเกิดการ over-correction:
   การใช้ Capacitor Bank มากเกินไปอาจทำให้ระบบเกิดการ “over-correction” ซึ่งจะทำให้ Power Factor กลายเป็นค่ามากเกินไปและอาจเกิดปัญหากับระบบไฟฟ้า
3. ค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง:
   ค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง Capacitor Bank และอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องอาจสูง

การออกแบบ Capacitor Bank เป็นกระบวนการที่สำคัญในการปรับปรุง Power Factor และประสิทธิภาพการใช้พลังงานในระบบไฟฟ้า การคำนวณขนาดที่เหมาะสม การเลือกประเภทของ Capacitor และการติดตั้งอย่างถูกต้องจะช่วยให้ระบบไฟฟ้ามีความเสถียรและประหยัดพลังงานมากขึ้น