1.1 บทนำ

     การออกแบบระบบไฟฟ้า หมายถึง การพัฒนาแบบแปลน หรือวิธีการจ่ายกำลังไฟฟ้า จากจุดจ่ายไฟไปยังอุปกรณ์ใช้กำลังไฟฟ้าต่างๆ หรือจ่ายสัญญาณไฟฟ้า ไปจุดรับสัญญาณไฟฟ้าไปยังอุปกรณ์การใช้งาน
     การออกแยยระบบไฟฟ้าเป็นงานที่กว้างขวางต้องการข้อมูลมากมาย ผู้ออกแบบระบบไฟฟ้า จะต้องเป็นผู้ใฝ่รู้ สนใจในวิชาการต่างๆ

1.2 งานของผู้ออกแบบระบบไฟฟ้า

     มี 2 กลุ่มคือ 
              1. ระบบไฟฟ้ากำลัง
              2. ระบบไฟฟ้าสื่อสาร

ระบบไฟฟากำลัง

  1. ระบบการจ่ายกำลังไฟฟ้า (Power Distribution System)
  2. ระบบไฟฟ้าแสงสว่าง (Lighting System)
  3. ระบบไฟฟ้าสำรอง (Standby Power System)
  4. ระบบป้องกัยฟ้าผ่า (Lighting Protection System)

ระบบไฟฟ้าสื่อสาร

  1. ระบบโทรศัพท์ (Telephone System)
  2. ระบบสัญญาณเตือนอัคคีภัย (Fire Alarm System)
  3. ระบบเสาอากาศโทรทัศน์รวม (Master Antenna TV System)
  4. ระบบรักษาความปลอดภัย (Security System)
  5. ระบบโทรทัศน์วงจรปิด (Closed Circuit TV System)
  6. ระบบเสียง (Sound System)
  7. ระบบควบคุมอาคารอัตโนมัติ (Building Automation System)

หน้าที่ของผู้ออกแบบระบบไฟฟ้า

  1. พัฒนาแบบระบบไฟฟ้าเพื่อให้สามารถจ่ายไฟฟ้าได้เพียงพอ และมีความปลอดภัยในการใช้งาน
  2. ออกแบบระบบไฟฟ้าให้เป้นไปตามข้อกำหนดหรือกฎเกณฑ์มาตรฐานต่างๆ
  3. ทำการออกแบบตามความต้องการของเจ้าของ
  4. ติดต่อประสานงาน และให้ความร่วมมือกับผู้ออกแบบงานระบบอื่นๆ เพื่อให้อาคารสามารถทำงานได้ตามวัตถุประสงค์
  5. เขียนรายละเอียดตามข้อกำหนดต่างๆของระบบไฟฟ้า
  6. ทำการประมาณราคา

1.3 แบบระบบไฟฟ้าที่ดี

  1. ความปลอดภัย (Safety) ระบบไฟฟ้ากำลังที่ออกแบบต้องมีความปลอดภัยอย่างสูงต่อ ผู้ปฏิบัติงาน อุปการณ์ไฟฟ้า สถานที่
  2. ค่าลงทุนเริ่มแรกที่ต่ำที่สุด (Minimum Initial Investment ) สิ่งที่ต้องพิจารณาในการกำหนดงบประมาณได้แก่
         – อุปกรณ์ไฟฟ้า
         – การติดตั้ง
         – พื้นที่ว่างต้องใช้
         – ค่าเริ่มต้นของการใช้จ่าย
  3. ระบบไฟฟ้าต้องสามารถจ่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง (Maximum Service Continuity) การจ่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องและมีความน่าเชื่อถือได้สูงขึ้นโดย
         – จัดให้มีแหล่งจ่ายไฟฟ้ากำลังจากหลายแหล่ง ให้มีเส้นทางการต่อไปยังโหลดไฟฟ้าได้หลายเส้นทางมากขึ้น
         – จัดหาแหลางที่มี แหล่งกำเนิดไฟฟ้าของตนเอง เช่น มีชุดเครื่องกำเนิดฟฟ้าสำรอง , แบตเตอรี่สำหรับจ่ายระบบไฟฟ้า , ระบบ UPS ควรเลือกอุปกรณ์ไฟฟ้าและตัวนำไฟฟ้าที่มีคุณภาพสูง เลือกใช้วิธีการติดตั้งที่ดีที่สุด เช่น สายไฟควรอยู่ในท่อสาย (Raceway)
  4. ระบบไฟฟ้าจะต้องมีความคล่องตัวสูง สามารถขยายโหลดได้ (Maximum Flexibility and Expandability) ระบบไฟฟ้าต้องสามารถรับรองการเปลี่ยนแปลงได้
  5. ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสูง (ค่าปฏิบัติการทางไฟฟ้าต่ำสุด) Maximum Electrical Efficiency (Minimum Operating Costs) อุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ในระบบมีกำลังสูญเสียน้อย 
         – หม้อแปลงมีกำลังสูญเสียต่ำ
         – มอเตอร์ประสิทธิภาพสูง
         – บัลลัสต์ กำลังสูญเสียต่ำ
  6. ค่าบำรุงรักษาต่ำที่สุด (Minimum Maintenance Cost) ควรเลือกระบบที่ต้องใช้ค่าบำรุงรักษาน้อย
  7. คุณภาพกำลังไฟฟ้าสูงสุด (Maximum Power Quality) ไฟฟ้าที่ใช้ควรมีคุณภาพดี แรงดันตกมีค่าน้อย กระแสและแรงดัน มีฮาร์โมนิกน้อย
1.4 มาตรฐาน
    มาตรฐานและข้อกำหนดต่างๆ แบ่งเป็น 2 อย่างคือ
                – มาตรฐานอุปกรณ์ไฟฟ้า
                   ใช้มาตรฐาน IEC 

                   เช่น เซอร์กิตเบรกเกอร์ จะอ้างมาตรฐาน
                           IEC 60947-2 “Low Voltage Switchgear and Control Gear Part 2”
                  การเขียนรายละเอียดข้อกำหนด (Specification)
                  – ใช้ มาตรฐานไทย (มอก.) และ IEC เป็นหลัก
                  – ไม่ควรใช้มาตรฐานประจำชาติของประเทศอื่น  ยกเว้น อุปกรณ์ดังกล่าวไม่มีมาตรฐานไทย และ มาตรฐาน IEC
                – มาตรฐานการติดตั้งระบบและอุปกรณ์ไฟฟ้า
                   -มาตรฐานต่างประเทศ
                   -มาตรฐานสากล
                   -มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้า สำหรับประเทศไทย ของ วสท.

    มาตรฐานแต่ละอย่างอาจแบ่งออกเป็น 2 อย่าง คือ
                – มาตรฐานประจำชาติ (National Standards) ที่แต่ละประเทศ ร่างขึ้นภายในประเทศ ที่ตรงกับอุตสาหกรรม ภายในประเทศ ต้องตรงสภาวะภูมิอากาศ และ สภาพแวดล้อม
                   ANSI (American National Standard  Institute) ของประเทศสหรัฐอเมริกา
                   BS (British Standard) ของประเทศสหราชอณาจักร
                   DIN (German Industrial Standard) ของระเทศเยอรมันนี
                   VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker ) ของประเทศเยอรมันนี
                   JIS (Japanese Industrial Standard) ของประเทศญี่ปุ่น
                   มอก. (มาตรฐานการผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม) ของประเทศไทย

                – มาตรฐานสากล (International Standards)
                   ISO (International Organization for Standardization)
                   – กำหนดมาตรฐานทางวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี
                   – ใช้หน่วย SI
                   – ISO 9000 , 9001 , 9002 , 14000
                   IEC (International Electrotechnical Commission)
                   – มาตรฐานทางด้าน ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์
                   – ร่วมมือกับ ISO อย่างใกล้ชิด
                   – มาตรฐาน IEC ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ

                   EN (European Standard)
                   – มาตรฐานของกลุ่มประเทศในยุโรป
                   – คณะกรรมการ CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization)
                   – มาตรฐาน EN เป็นมาตรฐานบังคับ จุดประสงค์ของมาตรฐานนี้คือ ทำให้เกิดการค้าเสรี

     NEC เป็นมาตรฐานการออกแบบ และติดตั้งระบบไฟฟ้า ที่ดีมาก แต่ เนื่องจากส่วนมากจะเกี่ยวกับระบบไฟฟ้า ของ สหรัฐอเมริกา ดังนั้น ต่อไปคงมีใช้เฉพาะใน USA เท่านั้น

มาตรฐานต่างประเทศในการติดตั้งระบบและอุปกรณ์ไฟฟ้า

NEC  ( National Electrical Code )  ของประเทศสหรัฐอเมริกา
            –  มีครั้งแรก ตั้งแต่ปี 1897 และ มีแก้ไขปรับปรุงทุกๆ 3 ปี  
            –  มีความสมบูรณ์มาก
            –  NEC ได้แพร่เข้าประเทศไทยในช่วงสหรัฐอเมริกา มีฐานทัพในประเทศไทย
            –  NEC ทำจากประสบการณ์ในประเทศ สหรัฐอเมริกา

มีข้อแตกต่างจากระบบที่ใช้ภายในประเทศ

 

ประเทศสหรัฐอเมริกา

ประเทศไทย
ความถี่

60  Hz.

50 Hz.

ระบบไฟฟ้า120 /208V,277/480V

220/380V,230/400V

สายไฟฟ้าAWG

mm²

มิติinch , feet 

m. , mm.

น้ำหนัก

pound

kg.

มาตรฐานสากลในการติดตั้วระบบและอุปกรณ์ไฟฟ้า

     มาตรฐาน IEC 60364 ( Electrical Installation of Buildings ) มีหลายฉบับ คาดว่าประเทศต่างๆคงจะใช้มาตรฐานนี้ในอนาคต ประเทศสหราชอาณาจักร ( United Kingdom )  ก็ใช้มาตรฐานนี้แล้ว

มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้าสำหรับประเทศไทย

     ในอดีต กฟน และ กฟภ ต่างมีมาตรฐานของตนเอง วสท. ได้ร่าง “มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้าสำหรับประเทศไทย” ฉบับล่าสุดปี 2556 ผู้สนใจด้านการออกแบบระบบไฟฟ้าจะต้องมีมาตรฐานฉบับนี้ และต้องศึกษาให้เข้าใจเพื่อนำไปปฏิบัติได้

1.5 มาตรฐานแรงดันต่ำ
        ประเทศสหราชอาณาจักร  ใช้ระบบแรงดัน  240/415V 3เฟส 4สาย
       ประเทศเยอรมันนี              ใช้ระบบแรงดัน  230/400V 3เฟส 4สาย
       ประเทศฝรั่งเศส                 ใช้ระบบแรงดัน  220/380V 3เฟส 4สาย
       IEC 60038 Standard Voltages                230/400V 3เฟส 4สาย

สำหรับแรงดันต่ำของประเทศไทย
     การไฟฟ้านครหลวง   
               – ใช้พิกัดแรงดันต่ำของหม้อแปลงจำหน่ายคือ 240/416V 3เฟส 4สาย
               – ใช้แรงดันพิกัดของด้านแรงดันต่ำ เป็น 220/380V 3เฟส 4สาย
     การไฟฟ้านครหลวง   
               – ใช้พิกัดแรงดันต่ำของหม้อแปลงจำหน่ายคือ 230/400V 3เฟส 4สาย
               – ใช้แรงดันพิกัดของด้านแรงดันต่ำ เป็น 230/400V 3เฟส 4สาย
ตามมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้า สำหรับประเทศไทย พ.ศ. 2556 ของ วสท. ได้กำหนดให้ แรงดันไฟฟ้าระบุเป็น 230/400V  เพื่อใช้อ้างอิงในการออกแบบ และคำนวณค่าต่างๆ ทางไฟฟ้า


ผศ.ประสิทธิ์  พิทยพัฒน์