การออกแบบระบบไฟฟ้า

การออกแบบระบบไฟฟ้า

การออกแบบระบบไฟฟ้าที่ดีนั้นจะต้องได้ตามข้อกำหนด ดังต่อไปนี้
1. ความปลอดภัย ( safety)
    ระบบไฟฟ้ากำลังที่ออกแบบต้องให้ความปลอยภัยอย่างสูงได้นั้น ผู้ออกแบบจะต้องปฏิบัติตามมาตรฐานต่างๆ ที่่เกี่ยวข้อง มาตรฐานที่ใช้กันมากคือ National Electrical Code ( NEC ) ของประเทศสหรัฐอเมริกา และต้องปฏิบัติตามมาตรฐานและการจัดอปกรณ์ป้องกัน วิศวกรไฟฟ้าท้องถิ่นด้วย ในด้านการออกแบบ การติดตั้งวัสดุ การเลือกอุปกรณ์ที่ใช้ และการจัดอุปกรณ์ป้องกัน วิศวกรไฟฟ้าผู้ออกแบบจะต้องเข้าใจในรายละเอียดของข้อกำหนดต่างๆ เป็นอย่างดี และรู้ถึง สถานประกอบการที่จะออกแบบ กระบวนการผลิต ขั้นตอนการปฏิบัติงาน เพื่อที่จะสามารถออกแบบไฟฟ้าให้มีความปลอดภัยได้
2. ค๋าลงทุนเริ่มแรกที่ต่ำที่สุด ( Mininmum initial lnvestment )
   งบประมาณของเจ้าของโครงการจะเป็นตัวกำหนดที่สำคัญของโครงการว่าผู้ออกแบบควรจะเลือกระบบใด อย่างไรก็ดีจะต้องคำนึงถึงความปลอดภัยเป็นความสำคํญ การที่จะสามารถลดค่าการลงทุนเริ่มแรกได้นั้นจะต้องพิจารณาถึง อุปกรณ์ไฟฟ้า การติดตั้ง พื้นที่ว่างที่ต้องใช้จ่ายต่างๆและอื่นๆ
3. ระบบไฟฟ้าต้องสามารถจ่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง ( Maximum Service Continuity )
    ระดับของความต้องกา่รไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องและความเชื่อถือได้ ( Reliability ) ของระบบนั้นขึ้นอยู่กับชนิด ของโหลด สถานประกอบการ และกระบวนการผลิต เช่น สำนักงานขนาดเล็กอาจจะยอมให้ไฟฟ้าดับได้หลายชั่วโมง ส่วนสำนักงานใหญ่หรือโรงงานขนาดใหญ่อาจจะยอมให้ไฟดับได้ในช่วงระยะเวลาสั้นๆ เท่านั้น แต่โรงพยาบาลมีโหลดสำคัญอยุ๋มากยอมให้ไฟฟ้าดับได้เพียงแค่ไม่เกิน 10 วินาที สำหรับโหลดคอมพิวเตอร์นั้ืนไม่ยอมให้ไฟฟ้าขาดหายไปเลย
เป็นต้น
                     เราสามารถทำให้มีการจ่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่่องได้ดีขึ้นและมีความเชือ่ถือได้สูงขึ้นโดย
                     .  จัดให้มีแหล่งจ่ายไฟฟ้ากำลังจากหลายแหล่ง
                     .  จัดให้มัเส้นทางการต่อไปยังโหลดไฟฟ้าได้หลายเส้นทางมากขึ้น
                     .  จัดหาแหล่งที่มีแหล่งกำเนิดไฟฟ้าของตนเอง เช่น มีชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง, แบตเตอรี่สำหรับจ่ายระบบไฟฟ้า,ระบบ UPS
                     .  เลือกอุปกรณ์ไฟฟ้าและตัวนำไฟฟ้าและตัวนำไฟฟ้าที่มีคุณภาพสูง
                     .  เลือกใช้วิธ๊ีการติดตั้งที่ดีที่สุด เช่น สายไฟควรอยู่ในท่อ ( Raaceway )
      4.  ระบบไฟฟ้าจะต้องมีความคล่องตัวสูงและสามารถขยายโหลดได้ ( Maximum Flexibility and Expandability )
          เนื่องจากสถานประกอบการส่วนมากจะมีการเปลี่ยนแปลงการใช้โหลดไฟฟ้าไปเรี่อยๆ  ระบบการจ่ายไฟฟ้า จะต้องสามารถรองรับการเปลี่ยนแปลงนี้ได้ 
นอกจากนี้ผู้ออกแบบระบบไฟฟ้าจะต้องเผื่อระบบจ่ายกำลังไฟฟ้าสำหรับการขยายโหลดใน อนาคต โดยอาจจะเพิ่มขนาดของหม่้อแปลงและสายป้อนต่างๆ 
รวมทั้งเพิ่มอุปกรณ์ป้องกันด้วย
     5. ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสูงสุด( ค่าปฏิบัติการทางไฟฟ้าต่ำสุด )
       Maximum Electrical Efficiency( Minimum Operating Costs )
      ระบบไฟฟ้าที่จะทำงานอย่างมีประสิทธิภาพนั้นอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ในระบบจะต้องมีกำลังสูญเสียน้อย ดังนั้น  วิศวกรผู้ออกแบบจะต้องพิจารณาเลือกใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ในระบบจะติ้องมีกำลังสูญเสียน้อย ดังนั้นวิศวกรผู้ออกแบบจะต้องพิจารณาเลือกอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ดี เช่น หม้อแปลงกำลังสูญเสียต่ำ มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงบัลลัสต์กำลังสูญเสียต่ำ เป็นต้น แม้ว่าอุปกรณ์ดังกล่าวจะมีค่าสูง แต่ค่าปฏิบัติการจะต่ำซิ่งจะคุ้มทุนเมื่อวานเวลาผ่านไปช่วงหนึ่ง นอกจากนี้ระบบไฟฟ้าจะต้องจะไฟฟ้าจะต้องสามารถปฏิบัติงานอย่างมีประสิทธิภาพ เช่น มีตัวประกอบกำลังสูงเป็นต้น
    6. ค่าบำรุงรักษาที่ต่ำสุด ( Minimum Maintenance Cost )
        ระบบไฟฟ้านั้นยิ่งระบบมีการจ่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง และสามารถปรับสภาพต่างๆ ได้มากเท่าไร ราคาในการบำรุงรักษาก็จะยิ่งมากตามไปด้วย ดังนั้นในระบบไฟฟ้าจึงควรออกแบบให้มีวงจรไฟฟ้าหมุนเวียนกันที่จะจ่ายกำลัง ให้กับอุปกรณ์ ไฟฟ้าต่างๆ เพื่อที่จะสามารถทำการบำรุงรักษาเครื่องฟหนึ่งในขณะที่ใช้งานอีกเครื่องได้ ทั้งนี้ควรเลือกระบบที่ต้องใช้ค่าการบำรุงรักษาน้อย แต่ถ้าระบบซับซ้อนขึ้นก็อาจจะมีค่าบำรุงรักษามากขึ้นตามไปด้วย 
    7. คุณภาพกำลังไฟฟ้าสูงสุด( Maximum Power Quality)
       อดีตการมีไฟฟ้าใช้อย่างต่อเนื่องเป็นเรื่องสำคัญที่สุด ปัจจุนบันการมีไฟฟ้าใช้อย่างต่อเนื่องก็ยังสำคัญอยุ่ แต่ไฟฟ้าที่มีใช้นั้นจะต้องมีคุณภาพที่ดี เช่น แรงดันไฟฟ้าต้องมีค่าสม่ำเสมอ  กระแสและแรงดันไฟฟ้าฮาร์โมนิกน้อย เป็นต้น วิศวไฟฟ้าจะต้องคำนึงถึงข้อนี้อยู่เสมอในระหว่างการออกแบบระบบไฟฟ้า วัตถุประสงค์ต่างๆ เหล่านี้อาจจะมีความสัมพันธ์กันหรืออาจจะมีความขัดแย้งกันในบางหัวข้อ ยิ่งเราออกแบบ ให้มีอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีคุณภาพ การจ่ายโหลดอย่างต่อเนื่องสามารถปรับสภาพต่างๆ หรือการเผื่อการขยายได้มารกเท่าไหร่ค่าการลงทุนเริ่มแรกหรือค่าการบำรุงรักษาก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย  ดังนั้นผู้ออกแบบจึงควรพิจารณาถึงปัจจัยพื้นฐาน ชนิดอุปกรณ์ที่ใช้และโหลดต่างๆ ว่าควรจะใช้ขนาดเท่าไหร่ ชนิดใดจึงจะเหมาะสม

อ้างอิง หนังสือ "การออกแบบระบบไฟฟ้า" ฉบับบปรับปรุง ครั้งที่ 9 ตามมาตรฐาน วสท.2564 โดย ประสิทธิ์ พิทยพัฒน์