เหตุใดจึงจำเป็นต้องใช้ระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสสลับแบบยืดหยุ่น?

ในระบบส่งไฟฟ้ากระแสสลับแบบดั้งเดิม ความสามารถในการส่งกำลังไฟฟ้ากระแสสลับนั้นถูกจำกัดด้วยปัจจัยหลายประการ เช่น ข้อจำกัดด้านความร้อน ข้อจำกัดด้านเสถียรภาพชั่วขณะ ข้อจำกัดด้านแรงดันไฟฟ้า ข้อจำกัดด้านกระแสลัดวงจร เป็นต้น ข้อจำกัดเหล่านี้กำหนดกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถส่งผ่านสายส่งได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าและสายส่ง ซึ่งโดยปกติแล้วจะทำได้โดยการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างระบบไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่สามารถทำได้จริง และมีวิธีอื่นในการเพิ่มความสามารถในการส่งกำลังไฟฟ้าสูงสุดโดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงโครงสร้างระบบไฟฟ้า คือ การใช้อุปกรณ์ที่มีอิมพีแดนซ์แปรผันได้ เช่น ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ พลังงานหรือกำลังไฟฟ้าทั้งหมดจากแหล่งกำเนิดจะไม่ถูกถ่ายโอนไปยังโหลด แต่ส่วนหนึ่งจะถูกเก็บไว้ในอุปกรณ์เหล่านี้ในรูปของกำลังไฟฟ้าเชิงปฏิกิริยาและส่งกลับไปยังแหล่งกำเนิด ดังนั้นปริมาณกำลังไฟฟ้าจริงที่ถ่ายโอนไปยังโหลดหรือกำลังไฟฟ้าจริงจึงน้อยกว่ากำลังไฟฟ้าปรากฏหรือกำลังไฟฟ้าสุทธิเสมอ สำหรับการส่งกำลังไฟฟ้าในอุดมคติ กำลังไฟฟ้าจริงควรเท่ากับกำลังไฟฟ้าปรากฏ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ตัวประกอบกำลัง (อัตราส่วนของกำลังไฟฟ้าจริงต่อกำลังไฟฟ้าปรากฏ) ควรเป็นหนึ่ง นี่คือบทบาทของระบบส่งไฟฟ้ากระแสสลับแบบยืดหยุ่น

ก่อนที่จะไปดูรายละเอียดเกี่ยวกับ FACTS เรามาทำความเข้าใจเกี่ยวกับตัวประกอบกำลังกันก่อน

ค่าตัวประกอบกำลัง (Power Factor) คืออะไร?

ตัวประกอบกำลังถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของกำลังไฟฟ้าจริงต่อกำลังไฟฟ้าปรากฏในวงจร

ไม่ว่าค่าตัวประกอบกำลังจะเป็นเท่าใด ในทางกลับกัน กำลังการผลิตไฟฟ้าควรทำให้เครื่องจักรผลิตแรงดันและกระแสไฟฟ้าตามที่กำหนด เครื่องกำเนิดไฟฟ้าต้องมีความสามารถในการทนต่อแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่ประเมินได้ของกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ ค่าตัวประกอบกำลัง (PF) อยู่ระหว่าง 0.0 ถึง 1.0

ถ้าตัวประกอบกำลังเป็นศูนย์ กระแสไฟฟ้าที่ไหลทั้งหมดจะเป็นกระแสไฟฟ้าเชิงรีแอคทีฟ และกำลังไฟฟ้าที่เก็บไว้ในโหลดจะไหลกลับสู่แหล่งจ่ายในทุกรอบ ส่วนถ้าตัวประกอบกำลังเป็น 1 กระแสไฟฟ้าทั้งหมดที่จ่ายจากแหล่งจ่ายจะถูกโหลดใช้ไปจนหมด โดยทั่วไป ตัวประกอบกำลังจะแสดงในรูปของค่าที่นำหน้าหรือล้าหลังของแรงดันไฟฟ้า

วงจรทดสอบค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าเท่ากับ 1

วงจรนี้มีแหล่งจ่ายไฟ 230 โวลต์และโช้คที่ต่ออนุกรมกันทั้งหมด จำเป็นต้องต่อตัวเก็บประจุแบบขนานผ่านสวิตช์ SCR เพื่อปรับปรุงค่าตัวประกอบกำลัง ขณะที่สวิตช์บายพาสปิดอยู่ โช้คจะทำหน้าที่เป็นตัวเหนี่ยวนำ และกระแสเดียวกันจะไหลผ่านตัวต้านทาน 10 โอห์ม/10 วัตต์ทั้งสองตัว ใช้หม้อแปลงกระแส (CT) โดยต่อด้านปฐมภูมิเข้ากับจุดร่วมของตัวต้านทาน ปลายอีกด้านของ CT ต่อเข้ากับจุดร่วมจุดใดจุดหนึ่งของสวิตช์ DPDT S1 เมื่อเลื่อนสวิตช์ DPDT ไปทางซ้าย แรงดันตกคร่อมซึ่งเป็นสัดส่วนกับกระแสจะถูกตรวจจับโดยสวิตช์ DPDT เพื่อสร้างแรงดันที่เพิ่มขึ้น แรงดันตกคร่อมเป็นสัดส่วนกับกระแสที่ล้าหลัง ดังนั้นแรงดันปฐมภูมิจาก CT จึงให้กระแสที่ล้าหลัง

หากใช้วงจรควบคุมที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ วงจรจะรับสัญญาณอ้างอิงกระแสเป็นศูนย์และเปรียบเทียบกับสัญญาณอ้างอิงแรงดันเป็นศูนย์เพื่อคำนวณค่าตัวประกอบกำลังโดยอาศัยความแตกต่างของเวลา ดังนั้น จำนวนสวิตช์ SCR จะถูกเปิดใช้งานตามความแตกต่างของเวลาที่ต้องการ ซึ่งจะทำให้ตัวเก็บประจุเพิ่มเติมถูกเปิดใช้งานจนกว่าค่าตัวประกอบกำลังจะเข้าใกล้หนึ่ง

ดังนั้น ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของสวิตช์ เราสามารถตรวจจับกระแสที่ล่าช้าหรือกระแสที่ได้รับการชดเชยได้ และหน้าจอจะแสดงค่าความหน่วงเวลาระหว่างแรงดัน กระแส และค่าตัวประกอบกำลังตามลำดับ

ระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสสลับแบบยืดหยุ่น (FACTS) คืออะไร?

ระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสสลับแบบยืดหยุ่น (Flexible AC Transmission System: FACTS  ) หมายถึงระบบที่ประกอบด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังร่วมกับอุปกรณ์ระบบไฟฟ้า เพื่อเพิ่มความสามารถในการควบคุมและเสถียรภาพของระบบส่งกำลัง และเพิ่มขีดความสามารถในการส่งกำลังไฟฟ้า การประดิษฐ์สวิตช์ไทริสเตอร์ได้เปิดประตูสู่การพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังที่เรียกว่าตัวควบคุมระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสสลับแบบยืดหยุ่น (FACTS) ระบบ FACTS ใช้เพื่อให้สามารถควบคุมด้านแรงดันสูงของเครือข่ายได้โดยการรวมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังเพื่อสร้างกำลังไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำหรือแบบคาปาซิทีฟในเครือข่าย

ตัวควบคุม FACTS มี 4 ประเภท

• ตัวควบคุมแบบอนุกรม: ตัวควบคุมแบบอนุกรมประกอบด้วยตัวเก็บประจุหรือตัวเหนี่ยวนำที่จ่ายแรงดันไฟฟ้าแบบอนุกรมเข้ากับสายส่ง อุปกรณ์เหล่านี้เป็นอุปกรณ์ที่มีอิมพีแดนซ์แปรผันได้ หน้าที่หลักของมันคือการลดค่าความเหนี่ยวนำของสายส่ง และสามารถจ่ายหรือใช้กำลังไฟฟ้าเชิงปฏิกิริยาแปรผันได้ ตัวอย่างของตัวควบคุมแบบอนุกรม ได้แก่ SSSC, TCSC, TSSC เป็นต้น
• ตัวควบคุมแบบขนาน (Shunt Controllers):  ตัวควบคุมแบบขนานประกอบด้วยอุปกรณ์ที่มีอิมพีแดนซ์แปรผันได้ เช่น ตัวเก็บประจุหรือตัวเหนี่ยวนำ ซึ่งจะนำกระแสไฟฟ้าเข้าสู่สายส่งแบบอนุกรม หน้าที่หลักของมันคือการลดค่าความจุของสายส่ง กระแสไฟฟ้าที่ป้อนเข้าไปจะมีเฟสตรงกับแรงดันไฟฟ้าของสายส่ง ตัวอย่างของตัวควบคุมแบบขนาน ได้แก่ STATCOM, TSR, TSC, SVC
• ตัวควบคุมแบบอนุกรม-ขนาน:  ตัวควบคุมเหล่านี้จะป้อนกระแสไฟฟ้าแบบอนุกรมโดยใช้ตัวควบคุมแบบอนุกรม และป้อนแรงดันไฟฟ้าแบบขนานโดยใช้ตัวควบคุมแบบขนาน ตัวอย่างเช่น UPFC
• ตัวควบคุมแบบอนุกรม-อนุกรม : ตัวควบคุมเหล่านี้ประกอบด้วยตัวควบคุมแบบอนุกรมหลายตัว โดยแต่ละตัวควบคุมจะทำหน้าที่ชดเชยแบบอนุกรมและส่งกำลังไฟฟ้าจริงไปตามสายส่ง ตัวอย่างเช่น IPFC

ตัวควบคุมแบบอนุกรมมี 2 ประเภท

• ตัวเก็บประจุแบบอนุกรมควบคุมด้วยไทริสเตอร์ (TCSC): ตัวเก็บประจุแบบอนุกรมควบคุมด้วยไทริสเตอร์ (TCSC) ใช้ตัวเรียงกระแสควบคุมด้วยซิลิคอนในการจัดการชุดตัวเก็บประจุที่ต่ออนุกรมกับสายส่ง ซึ่งช่วยให้บริษัทผู้ให้บริการไฟฟ้าสามารถส่งกำลังไฟฟ้าได้มากขึ้นในสายส่งที่กำหนด โดยทั่วไปประกอบด้วยไทริสเตอร์ที่ต่ออนุกรมกับตัวเหนี่ยวนำและต่อคร่อมตัวเก็บประจุ สามารถทำงานในโหมดบล็อกกิ้งซึ่งไทริสเตอร์จะไม่ทำงานและกระแสจะไหลผ่านตัวเก็บประจุเท่านั้น หรือสามารถทำงานในโหมดบายพาสซึ่งกระแสจะถูกบายพาสไปยังไทริสเตอร์และระบบทั้งหมดจะทำงานเหมือนเครือข่ายอิมพีแดนซ์แบบขนาน
• ตัวชดเชยแรงดัน ตกคร่อมแบบอนุกรมคงที่ (Static Series Synchronous Compensators : SSSC) เป็นเพียงรุ่นอนุกรมของ STATCOM เท่านั้น อุปกรณ์เหล่านี้ไม่ได้ใช้ในงานเชิงพาณิชย์ในฐานะตัวควบคุมอิสระ ประกอบด้วยแหล่งจ่ายแรงดันแบบซิงโครนัสต่ออนุกรมกับสายส่ง เพื่อสร้างแรงดันชดเชยต่ออนุกรมกับสายส่ง สามารถเพิ่มหรือลดแรงดันตกคร่อมสายส่งได้

ตัวควบคุมแบบขนาน 2 ตัว

• ตัวชดเชยค่าความต้านทานแบบคง ที่ (Static Variable Compensators ): ตัวชดเชยค่าความต้านทานแบบคงที่เป็นตัวควบคุม FACTS รุ่นแรกและพื้นฐานที่สุด ตัวชดเชยนี้ประกอบด้วยสวิตช์ไทริสเตอร์ความเร็วสูงที่ควบคุมตัวเหนี่ยวนำและ/หรือชุดตัวเก็บประจุแบบขนาน เพื่อให้การชดเชยค่าความต้านทานแบบไดนามิก โดยทั่วไปแล้วจะประกอบด้วยอุปกรณ์ที่มีอิมพีแดนซ์แปรผันแบบต่อขนาน ซึ่งสามารถปรับเอาต์พุตได้โดยใช้สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง เพื่อเพิ่มค่าความต้านทานเชิงคาปาซิทีฟหรือเชิงเหนี่ยวนำในสายส่ง สามารถวางไว้ตรงกลางสายส่งเพื่อเพิ่มความสามารถในการส่งกำลังสูงสุด และยังสามารถวางไว้ที่ปลายสายส่งเพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากโหลดได้

SVC มี 3 ประเภท ได้แก่

1. TSR (Thyristor Switched Reactor) : ประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำที่ต่อแบบขนาน ซึ่งค่าความต้านทานจะถูกควบคุมอย่างค่อยเป็นค่อยไปโดยใช้สวิตช์ไทริสเตอร์ ไทริสเตอร์จะทำงานที่มุม 90 และ 180 องศาเท่านั้น
2. TSC (Thyristor Switched Capacitor) : ประกอบด้วยตัวเก็บประจุแบบขนานที่มีอิมพีแดนซ์ควบคุมแบบทีละขั้นโดยใช้ไทริสเตอร์ วิธีการควบคุมโดยใช้ SCR นั้นเหมือนกับ TSR
3. TCR (Thyristor Controlled Reactor) : ประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำที่ต่อขนานกัน โดยค่าอิมพีแดนซ์ของตัวเหนี่ยวนำจะถูกควบคุมด้วยวิธีการหน่วงเวลาการจุดระเบิดของ SCR ซึ่งการจุดระเบิดของไทริสเตอร์จะถูกควบคุม ส่งผลให้กระแสที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำเปลี่ยนแปลงไป

• STATCOM (Static Synchronous Compensator) : ประกอบด้วยแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า ซึ่งอาจเป็นแหล่งพลังงาน DC หรือตัวเก็บประจุ หรือตัวเหนี่ยวนำ โดยสามารถควบคุมเอาต์พุตได้โดยใช้ไทริสเตอร์ ใช้สำหรับดูดซับหรือสร้างกำลังไฟฟ้าเชิงปฏิกิริยา

ตัวควบคุมแบบอนุกรม-ขนาน - ตัวควบคุมการไหลของพลังงานแบบรวม:

อุปกรณ์เหล่านี้เป็นการผสมผสานระหว่าง STATCOM และ SSSC โดยใช้แหล่งจ่ายไฟ DC ร่วมกัน และให้การชดเชยสายส่งทั้งแบบแอคทีฟและรีแอคทีฟ ควบคุมพารามิเตอร์ทั้งหมดของการส่งกำลังไฟฟ้ากระแสสลับ

การควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบสภาวะคงที่โดยใช้ SVC สำหรับระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสสลับแบบยืดหยุ่น

ในการสร้างพัลส์แรงดันที่จุดตัดศูนย์ เราจำเป็นต้องใช้สัญญาณแรงดันและกระแสแบบดิจิทัล สัญญาณแรงดันจากแหล่งจ่ายไฟหลักจะถูกแปลงเป็นกระแสตรงแบบพัลส์โดยวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ แล้วส่งไปยังตัวเปรียบเทียบเพื่อสร้างสัญญาณแรงดันดิจิทัล ในทำนองเดียวกัน สัญญาณกระแสจะถูกแปลงเป็นสัญญาณแรงดันโดยการหาค่าแรงดันตกคร่อมของกระแสโหลดที่ไหลผ่านตัวต้านทาน สัญญาณกระแสสลับนี้จะถูกแปลงเป็นสัญญาณดิจิทัลอีกครั้งเป็นสัญญาณแรงดัน จากนั้นสัญญาณแรงดันและกระแสแบบดิจิทัลเหล่านี้จะถูกส่งไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ ไมโครคอนโทรลเลอร์จะคำนวณความแตกต่างของเวลาKระหว่างจุดตัดศูนย์ของแรงดันและกระแส ซึ่งอัตราส่วนของความแตกต่างนี้จะแปรผันโดยตรงกับตัวประกอบกำลังและกำหนดช่วงของกำลังไฟฟ้า ในทำนองเดียวกัน การใช้ตัวเหนี่ยวนำแบบสวิตช์ไทริสเตอร์ (TSR) ก็สามารถสร้างพัลส์แรงดันที่จุดตัดศูนย์เพื่อปรับปรุงเสถียรภาพของแรงดันได้เช่นกัน

ระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสสลับแบบยืดหยุ่น

วงจรข้างต้นสามารถใช้เพื่อปรับปรุงตัวประกอบกำลังของสายส่งโดยใช้ SVC (Power Computing Response) โดยใช้ตัวเก็บประจุแบบสวิตช์ไทริสเตอร์ (TSC) ที่ใช้การชดเชยแบบขนาน (shunt compensation) ซึ่งควบคุมโดยไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ วิธีนี้มีประโยชน์ในการปรับปรุงตัวประกอบกำลัง หากต่อโหลดแบบเหนี่ยวนำ ตัวประกอบกำลังจะล้าหลังเนื่องจากกระแสโหลดล้าหลัง เพื่อชดเชยสิ่งนี้ จึงต่อตัวเก็บประจุแบบขนานซึ่งดึงกระแสที่นำหน้าแรงดันแหล่งจ่าย จากนั้นตัวประกอบกำลังจะดีขึ้น ช่วงเวลาหน่วงระหว่างพัลส์แรงดันศูนย์และกระแสศูนย์ถูกสร้างขึ้นโดยตัวขยายสัญญาณปฏิบัติการในโหมดเปรียบเทียบ ซึ่งป้อนไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ซีรี่ส์ 8051

การใช้ตัวควบคุม FACTS ช่วยให้สามารถควบคุมกำลังไฟฟ้าเชิงปฏิกิริยาได้ ปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ย่อยซิงโครนัส (SSR) เป็นปรากฏการณ์ที่อาจเกิดขึ้นจากการชดเชยแบบอนุกรมภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยบางประการ การกำจัด SSR สามารถทำได้โดยใช้ตัวควบคุม FACTS ประโยชน์ของอุปกรณ์ FACTS มีมากมาย เช่น ประโยชน์ทางการเงิน คุณภาพการจ่ายไฟที่ดีขึ้น ความเสถียรที่เพิ่มขึ้น เป็นต้น

ปัญหาของระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสสลับแบบยืดหยุ่นและแนวทางแก้ไข

สำหรับ การส่งกำลังไฟฟ้ากระแสสลับที่ยืดหยุ่นอุปกรณ์โซลิดสเตทมักถูกนำมาใช้ในวงจรที่ใช้เพื่อปรับปรุงตัวประกอบกำลังและเพิ่มขีดจำกัดของระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสสลับ อย่างไรก็ตาม ข้อเสียเปรียบที่สำคัญคืออุปกรณ์เหล่านี้เป็นแบบไม่เชิงเส้นและทำให้เกิดฮาร์โมนิกในสัญญาณเอาต์พุตของระบบ

เพื่อกำจัดฮาร์โมนิกที่เกิดขึ้นจากการรวมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังในระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสสลับ จำเป็นต้องใช้ตัวกรองแบบแอคทีฟ ซึ่งอาจเป็นตัวกรองกำลังแบบแหล่งจ่ายกระแสหรือตัวกรองกำลังแบบแหล่งจ่ายแรงดัน แบบแรกเกี่ยวข้องกับการทำให้กระแสสลับเป็นรูปคลื่นไซน์ เทคนิคคือการควบคุมกระแสโดยตรงหรือควบคุมแรงดันเอาต์พุตของตัวเก็บประจุตัวกรอง นี่คือวิธีการควบคุมแรงดันหรือการควบคุมกระแสทางอ้อม ตัวกรองกำลังแบบแอคทีฟจะฉีดกระแสที่มีขนาดเท่ากันแต่เฟสตรงข้ามกับกระแสฮาร์โมนิกที่ดึงโดยโหลด เพื่อให้กระแสทั้งสองหักล้างกันและกระแสแหล่งจ่ายเป็นรูปคลื่นไซน์อย่างสมบูรณ์ ตัวกรองกำลังแบบแอคทีฟรวมเอาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังเพื่อสร้างส่วนประกอบกระแสฮาร์โมนิกที่หักล้างส่วนประกอบกระแสฮาร์โมนิกของสัญญาณเอาต์พุตเนื่องจากโหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้น โดยทั่วไป ตัวกรองกำลังแบบแอคทีฟประกอบด้วยทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เกตฉนวนและไดโอดที่จ่ายไฟโดยตัวเก็บประจุบัส DC ตัวกรองแบบแอคทีฟถูกควบคุมโดยใช้วิธีการควบคุมกระแสทางอ้อม IGBT หรือทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ที่มีฉนวนกั้น เป็นอุปกรณ์แอคทีฟแบบไบโพลาร์ที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า ซึ่งรวมเอาคุณสมบัติของทั้ง BJT และ MOSFET เข้าไว้ด้วยกัน สำหรับระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสสลับ ตัวกรองแอคทีฟแบบขนานสามารถกำจัดฮาร์โมนิก ปรับปรุงตัวประกอบกำลัง และปรับสมดุลโหลดได้

การจัดการพลังงานหม้อแปลง

คำชี้แจงปัญหา:

1. แรงดันไฟฟ้าสูงเรื้อรังส่วนใหญ่มักเกิดจากการปรับแก้แรงดันตกในระบบส่งและจำหน่ายไฟฟ้ามากเกินไป แรงดันตกในตัวนำไฟฟ้าเป็นสถานการณ์ที่พบได้ทั่วไป แต่ในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของโหลดไฟฟ้าต่ำ เช่น ชานเมืองและชนบท การเดินสายตัวนำไฟฟ้าระยะยาวจะยิ่งทำให้ปัญหานี้รุนแรงขึ้น

2. อิมพีแดนซ์ทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลงตามความยาวของตัวนำเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลเพิ่มขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการ เพื่อแก้ไขปัญหาแรงดันไฟฟ้าตก ผู้ให้บริการไฟฟ้าจะใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบปรับแท็ปขณะใช้งาน (OLTC) และตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าชดเชยแรงดันตก (LDC) เพื่อเพิ่ม (สูงขึ้น) หรือลด (ต่ำลง) แรงดันไฟฟ้า

3. ลูกค้าที่อยู่ใกล้กับ OLTC หรือ LDC มากที่สุด อาจประสบปัญหาแรงดันไฟฟ้าเกิน เนื่องจากบริษัทผู้ให้บริการไฟฟ้าพยายามแก้ไขปัญหาแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวนำสำหรับลูกค้าที่อยู่ปลายสายอีกด้านหนึ่ง

4. ในหลายพื้นที่ ผลกระทบของการลดลงของแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากภาระการใช้ไฟฟ้า มักปรากฏให้เห็นในรูปแบบของความผันผวนรายวัน ซึ่งส่งผลให้ระดับแรงดันไฟฟ้าสูงที่สุดในช่วงเวลาที่ความต้องการใช้ไฟฟ้าต่ำที่สุด

5. เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของโหลดตามเวลาและความไม่เป็นเชิงเส้นของการแพร่กระจาย ทำให้เกิดการรบกวนอย่างมากในระบบ ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อสายส่งของผู้บริโภค ทำให้ระบบโดยรวมไม่สมบูรณ์

6. สาเหตุที่พบได้ไม่บ่อยนักของปัญหาแรงดันไฟฟ้าสูง คือ หม้อแปลงไฟฟ้าในพื้นที่ที่ถูกตั้งค่าให้เพิ่มแรงดันไฟฟ้าเพื่อชดเชยระดับแรงดันไฟฟ้าที่ลดลง ซึ่งมักเกิดขึ้นในโรงงานที่มีโหลดสูงที่ปลายสายส่ง เมื่อโหลดสูงทำงาน ระดับแรงดันไฟฟ้าปกติจะคงอยู่ แต่เมื่อปิดโหลด ระดับแรงดันไฟฟ้าจะพุ่งสูงขึ้น

7. ในระหว่างเหตุการณ์ผิดปกติ หม้อแปลงอาจไหม้เสียหายเนื่องจากการโอเวอร์โหลดและการลัดวงจรในขดลวด นอกจากนี้ อุณหภูมิของน้ำมันยังเพิ่มสูงขึ้นเนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดภายในเพิ่มขึ้น ส่งผลให้แรงดัน กระแส หรืออุณหภูมิในหม้อแปลงจ่ายไฟเพิ่มสูงขึ้นอย่างไม่คาดคิด

8. อุปกรณ์ไฟฟ้าได้รับการออกแบบให้ทำงานที่แรงดันไฟฟ้ามาตรฐานที่กำหนด เพื่อให้ผลิตภัณฑ์มีประสิทธิภาพ ประสิทธิผล ความปลอดภัย และความน่าเชื่อถือตามที่ระบุ การใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้าสูงกว่าช่วงที่กำหนดอาจนำไปสู่ปัญหาต่างๆ เช่น การทำงานผิดปกติ การหยุดทำงาน ความร้อนสูงเกินไป การชำรุดก่อนกำหนด เป็นต้น ตัวอย่างเช่น แผงวงจรพิมพ์จะมีอายุการใช้งานสั้นลงเมื่อใช้งานที่แรงดันไฟฟ้าสูงกว่าระดับที่กำหนดเป็นเวลานาน

สารละลาย:

1. ระบบที่ออกแบบโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์นี้มีจุดประสงค์เพื่อตรวจสอบความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าที่ด้านขาเข้า/ขาออกของหม้อแปลง และเก็บรวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์
2. การพัฒนาอุปกรณ์เปลี่ยนแท็ปหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติโดยใช้มอเตอร์เซอร์โว/สเต็ปเปอร์
3. ระบบควรส่งสัญญาณเตือนเมื่อถึงระดับแรงดันไฟฟ้าเกินเกณฑ์ หรือเมื่อเกิดเหตุฉุกเฉิน
4. ระบบควรมีความน่าเชื่อถือและทนทาน
5. ระบบนี้สามารถติดตั้งกับหม้อแปลงไฟฟ้าภายนอกอาคารได้
6. การออกแบบระบบตรวจสอบอุณหภูมิน้ำมันของหม้อแปลงไฟฟ้าแบบต่อเนื่องจะนำมาเปรียบเทียบกับค่าที่กำหนดไว้ และจะดำเนินการแก้ไขตามความเหมาะสม
7.  การใช้งานอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ (AVR), เครื่องรักษาเสถียรภาพระบบไฟฟ้า, FACTS เป็นต้น ในระบบเครือข่ายไฟฟ้า

ความเป็นไปได้ทางเทคนิค:

ระบบบันทึกข้อมูลแบบใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ (MDLS):

MDLS ไม่ต้องการฮาร์ดแวร์เพิ่มเติม และช่วยให้สามารถเลือกปริมาณข้อมูลและช่วงเวลาระหว่างข้อมูลได้ ข้อมูลที่รวบรวมได้สามารถส่งออกไปยังพีซีผ่านพอร์ตอนุกรมได้อย่างง่ายดาย MDLS มีขนาดกะทัดรัดมากเนื่องจากใช้ไอซีเพียงไม่กี่ตัว การออกแบบ MDLS ที่เลือกควรเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้

1. ควรตั้งโปรแกรมได้ง่าย
2. ผู้ใช้ต้องสามารถเลือกอัตราการวัดได้
3. ควรสำรองข้อมูลเมื่อไฟฟ้าระบบถูกตัดหรือดับลงชั่วขณะ
4. ควรจะสามารถส่งออกข้อมูลไปยังพีซีผ่านพอร์ตอนุกรมได้
5. ควรจะเรียบง่ายและราคาไม่แพง

หวังว่าจากบทความข้างต้น คุณจะเข้าใจแนวคิดเรื่องการส่งกำลังไฟฟ้ากระแสสลับแบบยืดหยุ่นได้แล้ว