บทที่ 6 การป้องกันระบบ Protection ในตู้ควบคุมมอเตอร์ Motor Control Center Panel

การป้องกันระบบที่สมบูรณ์แบบคืออะไร?

A. ป้องกันความผิดปกติของระบบไฟฟ้า
B. ป้องกันตัวมอเตอร์
C. ตรวจวัดสภาพของอุปกรณ์ป้องกัน

จากบทที่ 1 เรื่องจุดประสงค์หลัก 9 ข้อ ในการควบคุมตัวมอเตอร์นั้น ได้พูดถึงการป้องกันระบบไฟฟ้า หรืออันตรายที่อาจจะเกิดขึ้นต่างๆ ดังนั้นการออกแบบตู้ควบคุมมอเตอร์ ซึ่งเป็น Switchgear control cabinet ชนิดหนึ่ง จำเป็นต้องอ้างอิงตามมาตรฐาน ซึ่งปัจจุบันมีมาตรฐานทางไฟฟ้าที่เกี่ยวกันนั้นก็คือ IEC 61439 ซึ่งเป็นมาตรฐานใหม่ ออกมาเพื่อทดแทน IEC 60439 ซึ่งในมาตรฐานตัวใหม่นี้ มีอยู่ด้วยกันทั้งหมด 6 ส่วน ดังนี้

  1. IEC 61439-1 “General rules“
  2. IEC 61439-2 “Power switchgear and controlgear ASSEMBLIES”
  3. IEC 61439-3 “Distribution boards“
  4. IEC 61439-4 “ASSEMBLIES for construction sites”
  5. IEC 61439-5 “ASSEMBLIES for power distribution”
  6. IEC 61439-6 “Busbar trunking systems”

A. ป้องกันความผิดปกติของระบบไฟฟ้า

สำหรับการป้องกันระบบไฟฟ้าในตู้คอนโทรลมอเตอร์ที่จะแนะนำนั้น ส่วนใหญ่จะอยู่ในส่วนที่ 1 ของมาตรฐาน โดยตัวอย่างของการป้องกันระบบไฟฟ้าที่อยากจะแนะนำสำหรับตู้ควบคุมมอเตอร์มีดังนี้

ไม่มีไฟเลี้ยงในระบบ สาเหตุจากไฟดับ หรือ CB ต้นทางทริป ทำให้มอเตอร์หยุดการทำงานหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าไม่ทำงาน

การป้องกันการลัดวงจรทางไฟฟ้า Short Circuit Protection นั้น ถือว่าเป็นด่านแรกที่จำเป็นต้องออกแบบเพื่อป้องกันระบบไฟฟ้า ปัญหาไฟฟ้าลัดวงจรมักทำให้อุปกรณ์ได้รับความเสียหาย จนร้ายแรงถึงขนาดทำให้เกิดไฟไหม้ได้

การป้องกันเฟสหาย (Phase loss) มีความสำคัญมากสำหรับงานควบคุมมอเตอร์ หากเกิดความผิดปกติ สามารถส่งผลให้ระบบการทำงานหยุดลงและเกิดความเสียหายที่ไม่คาดคิดได้

บางครั้งมอเตอร์เกิดการกลับทางหมุนโดยไม่ตั้งใจขึ้น จนทำให้อุปกรณ์ที่ต่ออยู่กับมอเตอร์เกิดความเสียหาย ปัญหานี้มักเป็นเรื่องใหญ่ที่เราต้องหาวิธีป้องกันไว้

ความถี่ทางไฟฟ้าผิดปกติ อาจจะมาจากคุณภาพแหล่งจ่ายไฟมีปัญหา เช่นไ ฟจากการไฟฟ้าผิดปกติ หรือไฟจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าผิดปกติ จนทำให้มอเตอร์ทำงานสะดุด มีความเร็วรอบเปลี่ยนแปลง ส่งผลต่อระบบกลไกต่างๆ ที่ใช้กับมอเตอร์ที่ความเร็วที่คงที่เกิดความเสียหาย

การเกิดแรงดันไฟฟ้าไม่สมดุล สามารถแก้ไขด้วยการตรวจจับความไม่สมดุลของแรงดันแต่ละเฟสของระบบไฟฟ้าด้วย Asymmetry Protection อุปกรณ์ตรวจเฝ้าติดตามแรงดัน

ปัญหาแรงดันไฟฟ้าในระบบมีค่าต่ำเกินไป เกิดจากความผิดปกติของแหล่งจ่ายไฟฟ้า หรือมีการใช้กระแสไฟฟ้าในขณะนั้นมากเกินไป ทำให้มอเตอร์ได้รับพลังงานไม่เพียงพอ หยุดการทำงานชั่วขณะ หรือทำให้มอเตอร์กินกระแสในขณะ Start หรือออกตัวมากกว่าปกติ และทำให้มอเตอร์เสียหายตามมา

แรงดันไฟฟ้าในระบบมีค่าสูงเกินไป เกิดจากความผิดปกติของแหล่งจ่ายไฟฟ้า หรือมีการปลดโหลดขนาดใหญ่ออกจากระบบ มอเตอร์จึงได้รับพลังงานมากเกินไป จนเกิดความเสียหายได้

ฟังก์ชั่น โอกาสการเกิด ความเสียหายเมื่อเกิดขึ้น อุปกรณ์ป้องกัน
No power line 7 1 -
Phase loss 4 8 Protection Relay รุ่น PMV50
Wrong phase sequence 1 8 Protection Relay รุ่น PMV50
Frequency out of limits 1 5 Protection Relay รุ่น PMV50
Short circuit 5 10 Motor Circuit Breaker รุ่น SM1R
Current asymmetry 3 5 Protection Relay รุ่น PMV50
Under voltage 5 3 Protection Relay รุ่น PMV50
Over voltage 5 3 Protection Relay รุ่น PMV50

B. ป้องกันตัวมอเตอร์

การป้องกันตัวมอเตอร์ เป็นประเด็นที่ 2 ในการป้องกันในตู้ควบคุมมอเตอร์  โดยมีฟังก์ชั่นที่จะพูดถึง ดังต่อไปนี้

ปัญหา Rotor ไม่หมุน เนื่องจากมีโหลดของมอเตอร์มากเกินไป หรือ Rotor ผิดปกติ ส่งผลให้มอเตอร์กินกระแสสูง จนทำให้มอเตอร์พังเสียหาย

มอเตอร์มีโหลดในการใช้งานต่ำเกินไป เพราะว่ามีโหลดของมอเตอร์หายไปในขณะทำงาน จนทำให้มอเตอร์วิ่งตัวเปล่า และทำให้มอเตอร์เสียหาย

อุณหภูมิของมอเตอร์สูงกว่าที่กำหนดไว้ เกิดจากระบบระบายความร้อนไม่ทำงาน หรือ motor ทำงานหนักเกินไป ทำให้มอเตอร์เกิดความร้อนสูง และทำให้มอเตอร์เสียหาย

อุณหภูมิของมอเตอร์สูงกว่าที่กำหนดไว้มากๆ เกิดจาการที่ระบบระบายความร้อนไม่ทำงาน หรือ motor ทำงานหนักเกินไป ทำให้มอเตอร์เกิดความร้อนสูง Soft Start หยุดการทำงาน และตัดวงจรออกจากระบบ

มอเตอร์มีกระแสใช้งานต่ำกว่าพิกัด มีสาเหตุมาจากความผิดปกติของแหล่งจ่ายไฟฟ้า ทำให้มอเตอร์วิ่งตัวเปล่า และทำให้มอเตอร์เสียหาย

ส่วนใหญ่ที่มักพบปัญหากระแสเกินพิกัด เกิดจาก 2 ลักษณะ คือ โหลดเกิน และ การเกิดการลัดวงจรหรือที่เรียกว่าไฟช็อต

การเชื่อมมอเตอร์ขาดหายไป เกิดจากสายไฟในการเชื่อมต่อมอเตอร์หลุด หรือการตรวจจับของ Soft start ทำงานผิดปกติ

Soft Start เกิดความเสียหาย เราจะไม่สามารถระบุสาเหตุได้ การแก้ปัญหาคือให้ติดต่อผู้ขาย

C. ตรวจวัดสภาพของอุปกรณ์ป้องกัน

ปัญหาที่เกี่ยวข้องมีปัญหาจากปัจจัยภายนอกและปัญหาที่เกิดจากตัวมอเตอร์เอง ดังนั้นจึงต้องมีการป้องกันที่อาจเกิดขึ้นในตัวมอตเรอ์ด้วย สำหรับการป้องกันนั้นจะอาศัยฟังก์ชั่นการป้องกัน ERROR ของตัวมอเตอร์ ดังนี้

C01 Starter thermal warning

อุณหภูมิของมอเตอร์สูงกว่าที่กำหนดไว้ สาเหตุมาจากระบบระบายความร้อนไม่ทำงาน อาจทำให้ Soft Start เกิดความร้อนสูง เกิดความเสียหายได้

C02 Starter thermal trip

อุณหภูมิของมอเตอร์สูงกว่าที่กำหนดไว้มากๆ เกิดจากระบบระบายความร้อนไม่ทำงาน ทำให้ Soft Start หยุดการทำงาน ตัดวงจรออกจากระบบ

C03 Bypass relay failure

Bypass relay ไม่ทำงาน เกิดจาก Bypass relay เสียหาย ส่งผลให้มีกระแสที่ไหลผ่านวงจร Soft start (silicon controlled rectifier (SCRs)) ตลอดเวลา ทำให้การเกิดความร้อนที่เกิดขึ้นภายในตัว Soft Starter สูง และอายุการใช้งานของ silicon controlled rectifier (SCRs) สั้นลง

C04 Cooling fan failure

ตรวจหา Cooling fan ไม่พบ เกิดจาก Cooling fan ถูกปลดออกจากระบบ หรือเสียหาย ทำให้ไม่มีการระบายความร้อน ทำให้การเกิดความร้อนภายในตัว Soft Starter สูง

C05 Cooling fan locked

Cooling fan ไม่หมุน เกิดจาก Cooling fan ติดขัด หรือมีวัสดุเข้าไปขัดขวางการหมุน ทำให้ไม่มีการระบายความร้อน ทำให้การเกิดความร้อนภายในตัว Soft Starter สูง

C06 Temperature sensor fault

Temperature sensor ภายใน Soft start ไม่ทำงาน เกิดจาก Temperature sensor ภายใน Soft start ถูกปลดออกจากระบบ หรือเสียหาย จนทำให้ไม่มีการตรวจจับ และส่งสัญญาณเตือนเมื่อเกิดความร้อนสูง

C07 Over current

กระแสไฟฟ้ามีค่าสูงเกินไป เพราะเกิดความผิดปกติของแหล่งจ่ายไฟฟ้า หรือมอเตอร์มีการใช้กระแสไฟฟ้าสูงเกินไป ทำให้ Soft start และมอเตอร์ได้รับพลังงานมากเกินไป เกิดความเสียหายได้

C08 Starting too long

ใช้เวลาในการ Start มอเตอร์ มากเกินที่กำหนด เกิดจากการทำงานของ Soft Start มีความผิดปกติ ทำให้สตาร์ทมอเตอร์ไม่สำเร็จ ส่งผลให้มอเตอร์กินกระแสในขณะ Start หรือออกตัวมากกว่าปกติ และทำให้มอเตอร์เสียหาย