แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ใน ประเทศไทย คือ

ความรู้พื้นฐานเรื่องระบบไฟฟ้า

ความรู้พื้นฐานเรื่องระบบไฟฟ้า
     ระบบการจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้แก่ผู้ใช้ไฟในปัจจุบันของการไฟฟ้าฯ มีอยู่ 2 ระบบ คือ
     1. ระบบแรงดันไฟฟ้าแบบ 1 เฟส 2 สาย ( Single phase )ระบบแรงดันไฟฟ้าแบบ 1 เฟส 2 สาย ( Single phase )
คือ การจ่ายแรงดันไฟฟ้าขนาดพิกัด 220 -240 โวลท์ ระบบนี้เหมาะสำหรับบ้านพักอาศัยที่ต้องการใช้กระแสไฟจำนวน
ไม่มาก(แต่ไม่เกิน 100 แอมป์) ระบบนี้มีการติดตั้งสายไฟสำหรับการใช้งานเพียง 2 เส้น คือ สายเส้นที่มีกระแสไฟ
(สาย Line หรือ " L “)และสายเส้นที่ไม่มีกระแสไฟ หรือสายศูนย์ ( สาย Nuetron หรือ " N“ )    

      2.ระบบแรงดันไฟฟ้าแบบ 3 เฟส 4 สาย ( Three phase ) คือ การจ่ายแรงดันไฟฟ้าขนาดพิกัด 380 - 400 โวลท์ ระบบนี้
เหมาะสำหรับบ้านพักอาศัยขนาดใหญ่ หรือพวกโรงงานอุตสาหกรรมที่ต้องการใช้กระแสไฟจำนวนมากตั้งแต่100 แอมป์
ขึ้นไป และมีเครื่องใช้ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องต่อการสายไฟใช้งาน 4 เส้น ระบบนี้มีการติดตั้งสายไฟสำหรับใช้งาน 4 เส้น(ในขนาดที่เท่ากัน)โดยมีสายไฟที่มีกระแสไฟ 3 เส้น คือ สาย Line 1, สาย Line 2 และ สาย Line 3 สายเส้นที่ 4 เป็นสายเส้นที่ไม่มีกระแสไฟ หรือสายศูนย์(สาย Neutron " N “)

     รูปภาพการต่อสายไฟไปใช้งานทั้ง 2 รูปแบบ จะเห็นได้ว่าในระบบ 3 เฟส 4 สายนั้นเราสามารถต่อไฟใช้งานให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าได้ทั้ง 2 ประเภท คือทั้งประเภทที่ต้องการใช้แรงดันไฟฟ้าขนาด 380 โวลท์ และ 220 โวลท์ได้ในเวลาเดียวกัน(ตามรูปภาพที่สอง)แต่ในระบบ 1 เฟส 2 สายนั้น เราต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าใช้งานได้เพียงขนาดแรงดันไฟฟ้า 220 โวลท์เพียงอย่างเดียวเท่านั้น
     เมื่อเราได้ทราบถึงพื้นฐานของระบบแรงดันไฟฟ้าเพื่อการต่อใช้งานไปพอสังเขปแล้ว คราวนี้เราก็มารู้จักขั้นตอนการติดตั้งระบบไฟฟ้าใช้งานภายในบ้านพักอาศัยกันบ้าง (จะขอกล่าวถึงเฉพาะระบบ 1 เฟส 2 สายที่แรงดันไฟฟ้า 220 โวลท์เท่านั้น)
     สมมติว่าเรากำลังคิดจะปลูกบ้านขึ้นมา สิ่งที่เราควรคำนึงถึงเกี่ยวกับระบบไฟฟ้าที่จะติดตั้งภายในบ้านของเราตามความสำคัญลำดับก่อนหลังมีดังนี้
     1. ขนาดมิเตอร์ไฟฟ้าที่จะขอใช้ไฟ
     2. ลักษณะ และรูปแบบของการติดตั้งสายไฟ
     3. จำนวนวงจรย่อยของอุปกรณ์ไฟฟ้า
     4. แผงรวมไฟ หรือ ตู้รวมไฟ และเมนสวิทช์ตัดตอน
     5. อุปกรณ์ป้องกันความปลอดภัย และอุปกรณ์เสริมความปลอดภัย (หลักดิน, สายดิน และเครื่องตัดกระแสไฟรั่ว)
     ขนาดมิเตอร์ไฟฟ้าที่ขอใช้ไฟ ส่วนใหญ่จะพิจารณาจากพื้นที่ใช้ส้อยของตัวบ้าน และจำนวนเครื่องใช้ไฟฟ้าที่กิน
กระแสไฟมากๆ ที่จะติดตั้งภายในบ้าน เช่น เครื่องปรับอากาศ, เครื่องทำน้ำอุ่น, เครื่องทำน้ำร้อน, ตู้แช่หรือตู้เย็นขนาดใหญ่ เป็นต้นรวมไปถึงจำนวนจุดติดตั้งดวงโคมไฟแสงสว่างขนาดต่างๆ และเต้ารับไฟฟ้าที่ใช้งาน ซึ่งเราต้องรู้ว่าหากเราใช้งานเครื่องใช้ไฟฟ้า และอุปกรณ์ไฟฟ้าเหล่านั้นพร้อมกัน มันจะกินกระแสไฟเป็นปริมาณเท่าใด เราก็ไปติดต่อขอใช้มิเตอร์ไฟฟ้า
ที่การไฟฟ้าฯ เช่น
     ถ้าใช้กระแสไฟรวมกันไม่เกิน 10 แอมป์ ก็ขอติดตั้งมิเตอร์ไฟฟ้า ขนาด 5 (15) แอมป์
     ถ้าใช้กระแสไฟรวมกันมากกว่า 10 แอมป์ แต่ไม่เกิน 50 แอมป์ ก็ขอติดตั้งมิเตอร์ไฟฟ้า ขนาด 15 (45) แอมป์
     ถ้าใช้กระแสไฟรวมกันมากกว่า 50 แอมป์ แต่ไม่เกิน 100 แอมป์ ก็ขอติดตั้งมิเตอร์ไฟฟ้า ขนาด 30 (100) แอมป์

 

ไฟฟ้าในประเทศไทยเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ ความถี่ 50 เฮิร์ตซ์ มีทั้งระบบ 1 เฟส แรงดัน 220 โวลต์ ซึ่งใช้ในบ้านอยู่อาศัย และระบบ 3 เฟส แรงดัน 380 โวลต์ ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม และแรงดันขนาด 11, 22, 33, 69, 115, 230 และ 500 กิโลโวลต์ สำหรับการส่งจ่ายไฟฟ้าภายในประเทศ

ความ ถี่ 50 เฮิร์ตซ์ คือ ใน 1 วินาที ขั้วแม่เหล็กเหนือและขั้วแม่เหล็กใต้ จะหมุนครบรอบตัดผ่านขดลวดตัวนำบนสเตเตอร์ครบ 50 ครั้ง ในกรณีที่โรเตอร์มีขั้วแม่เหล็ก 2 ขั้ว ความเร็วรอบของโรเตอร์จะหมุน 3,000 รอบต่อนาที แต่ถ้ามีขั้วแม่เหล็ก 4 ขั้ว ความเร็วรอบจะลดลงเหลือ 1,500 รอบต่อนาที โดยมีความถี่คงที่

แหล่งผลิตไฟฟ้า ไฟฟ้า ไม่ใช่แหล่งพลังงาน แต่เป็นเพีงพลังงานแปรรูปที่สะอาด และใช้ได้สะดวกรูปหนึ่งเท่านั้น สามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานอื่นๆได้ง่าย เช่น แสงสว่าง เสียง ความร้อน พลังงานกล เป็นต้น ทั้งยังสามารถส่งไปยังระยะทางไกลได้อย่างรวดเร็ว กล่าวคือ ไฟฟ้ามีความเร็วใกล้เคียงกับแสง ในระยะทาง 100 กิโลเมตร ใช้เวลาเพียง 1 ใน 3,000 วินาที ดังนั้นจึงส่งไปถึงผู้ใช้งานได้ตลอดเวลา

สำหรับ แหล่งพลังงานไฟฟ้า ที่แท้จริง ก็คือ พลังที่นำมาใช้ทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนตลอดเวลาหากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หยุดหมุน การผลิตไฟฟ้าจะหยุดไปด้วย

การผลิตไฟฟ้าของประเทศไทยที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ

1. ประเภทไม่ใช้เชื้อเพลิง

• โรงไฟฟ้าพลังน้ำจากน้ำในอ่างเก็บน้ำ หรือจากลำห้วยที่อยู่ในระดับสูงๆ

• โรงไฟฟ้าพลังงานธรรมชาติจากต้นพลังงานที่ไม่หมดสิ้น เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ ลม ความร้อนใต้พิภพ

2. ประเภทใช้เชื้อเพลิง

• โรง ไฟฟ้าพลังไอน้ำ ใช้ก๊าซธรรมชาติ ถ่านลิกไนต์ หรือน้ำมันเตา เป็นเชื้อเพลิงให้ความร้อนแก่น้ำจนเดือดเป็นไอน้ำ นำแรงดันจากไอน้ำมาใช้ในการผลิตไฟฟ้า

• โรงไฟฟ้าพลังความร้อน ใช้ก๊าซธรรมชาติหรือน้ำมันดีเซลมาสันดาป ทำให้เกิดพลังงานกลต่อไป โรงไฟฟ้าประเภทนี้ได้แก่
  – โรงไฟฟ้ากังหันแก๊ส ใช้ก๊าสธรรมชาติหรือน้ำมันดีเซ
  – โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม ใช้ก๊าซธรรมชาติหรือน้ำมันดีเซล
  – โรงไฟฟ้าดีเซล ใช้น้ำมันดีเซล

การทำงานของโรงไฟฟ้าประเภทต่างๆ

โรงไฟฟ้าพลังน้ำ (Hydro Power Plant)

โรงไฟฟ้าพลังน้ำ เป็นการนำทรัพยากรน้ำมาใช้ให้เกิดประโยชน์ในการผลิตไฟฟ้าโดยอาศัยความเร็ว และแรงดันสูงมาหมุนกังหันน้ำ มีขั้นตอนดังนี้

• น้ำในอ่างเก็บน้ำอยู่ในระดับสูงกว่าโรงไฟฟ้าทำให้มีแรงดันน้ำสูง

• ปล่อยน้ำในปริมาณที่ต้องการเข้ามาตามท่อส่งน้ำ เพื่อส่งไปยังอาคารโรงไฟฟ้าที่อยู่ต่ำกว่า

• น้ำในอ่างเก็บน้ำอยู่ในระดับสูงกว่าโรงไฟฟ้าทำให้มีแรงดันน้ำสูง

• เพลา ของเครื่องกังหันน้ำต่อกับเพลา ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำให้โรเตอร์หมุน เกิดการเหนี่ยวนำขึ้นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ได้พลังงานไฟฟ้าออกมาใช้งาน

โรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ (Steam Power Plant)

เป็นการแปรสภาพพลังงาน เชื้อเพลิงไปเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยใช้ไอน้ำเป็นตัวกลาง ปัจจุบัน ประเทศไทยใช้น้ำมันเตา ถ่านลิกไนต์ และก๊าซธรรมชาติ เป็นเชื้อเพลิง ซึ่งมีลำดับการทำงานดังนี้

• เผาไหม้เชื้อเพลิง ทำให้เกิดการเผาไหม้ทางเคมีได้พลังงานความร้อน

• นำความร้อนที่ได้ไปต้มน้ำ เพื่อให้กลายเป็นไอน้ำที่อุณหภูมิและความดันที่ต้องการ

• ส่ง ไอน้ำเข้าไปหมุนเครื่องกังหันไอน้ำ ซึ่งมีเพลาต่ออยู่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำให้โรเตอร์หมุนเกิดการเหนี่ยวนำขึ้นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้พลังงานไฟฟ้าออกมาใช้งาน

สำหรับในต่างประเทศ นอกจากเชื้อเพลิงที่ประเทศไทยใช้อยู่ ยังมีการใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ถ่านหินคุณภาพดี เช่น แอนทราไซต์ และบิทูมินัส เป็นต้น

โรงไฟฟ้ากังหันแก๊ส (GasTurbine Power Plant) เครื่องกังหันแก๊สเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายใน เปลี่ยนสภาพพลังงานเชื้อเพลิงเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยมีขั้นตอนการทำงานดังนี้

• อัดอากาศให้มีความดันสูง 8-10 เท่า

• ส่งอากาศนี้เข้าห้องเผาไหม้ โดยมีเชื้อเพลิงทำการเผาไหม้

• อากาศในห้องเผาไหม้เกิดการขยายตัว ทำหให้มีแรงดันและอุณหภูมิสูง

• ส่งอากาศนี้ไปหมุนเครื่องกังหันแก๊ส

• เพลา ของเครื่องกังหันแก๊สจะต่อผ่าน ชุดเกียร์ เพื่อทดรอบก่อนต่อเข้ากับเพลาของเครื่องกังหันไฟฟ้า ทั้งนี้เพื่อให้ความเร็วรอบของมอเตอร์ หมุนในพิกัดที่กำหนด เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนจึงเกิดการเหนี่ยวนำ ผลิตแรงดันและกระแสไฟฟ้าออกมาใช้งาน

โรงไฟฟ้าระบบความร้อนร่วม เป็นโรงไฟฟ้าที่ประกอบด้วยโรงไฟฟ้า 2 ระบบร่วมกัน คือ โรงไฟฟ้ากังหันแก๊สและโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำ โดยนำความร้อนจากไอเสียที่ออกจากเครื่องกังหันแก๊สซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง ประมาณ 550 องศาเซลเซียส มาใช้แทนเชื้อเพลิงในการต้มน้ำของโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำ เพื่อใช้ไอเสียให้เกิดประโยชน์ โดยมีหลักการทำงานดังนี้

• นำไอเสียจากเครื่องกังหันแก๊สหลายๆ เครื่องมาใช้ต้มน้ำในโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำ

• ไอน้ำได้จากการต้มน้ำและไปดัน เครื่องกังหันไอน้ำ ทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุน ผลิตไฟฟ้าออกมาได้เช่นเดียวกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมทั่วไป

• กำลังผลิตที่ได้จากโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำ จะเป็นครึ่งหนึ่งของกำลังผลิตรวมของโรงไฟฟ้ากังหันแก๊สที่เดินเครื่องอยู่

การผลิตไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้า ระบบความร้อนร่วมนี้จะทำการผลิตร่วมกัน หากเกิดเหตุขัดข้องที่โรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำก้ยังคงเดินเครื่องกังหันแก๊สได้ ตามปกติ โดยการเปิดให้ไอเสียออกสู่อากาศโดยตรง แต่หากเกิดเหตุขัดข้องกับเครื่องกังหันแก๊สเครื่องใดเครื่องหนึ่ง กำลังผลิตที่ได้ก็จะลดลงตามส่วน และถ้าเครื่องกังหันแก๊สทุกตัวหยุดเดินเครื่องโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำที่ใช้ ร่วมกันก็จะต้องหยุดเดินเครื่องด้วย

Multi-Shaft Combined Cycle Plant, steam turbine and generator are on the left side of the diagram

โรงไฟฟ้าดีเซล (Diesel Power Plant) เป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนอีกประเภทหนึ่ง ซึ่งใช้น้ำมันเป็นเชื้อเพลิง มีหลักการทำงานเหมือนกับเครื่องยนต์ในรถยนต์ทั่วไป โดยอาศัยหลักการสันดาปของน้ำมันดีเซลที่ถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ที่ถูกอัดอากาศจนมีอุณหภูมิสูง ซึ่งเราเรียกว่าจังหวะอัด ในขณะเดียวกัน น้ำมันดีเซลที่ถูกฉีดเข้าไปจะเกิดการสันดาปกับความร้อนและเกิดระเบิด ดันให้ลูกสูบเคลื่อนที่ลงไปหมุนเพลาข้อเหวี่ยงซึ่งต่อกับเพลาของเครื่องยนต์ ทำให้เพลาของเครื่องยนต์หมุน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งเชื่อมต่อกับเพลาของเครื่องยนต์ก็จะหมุนตาม

ที่มา: http://std.kku.ac.th/4630400448/thermo2/assign.html