คุณภาพไฟฟ้าในโรงงาน

ฮาร์มอนิก (ไฟสกปรก) ในโรงงาน คืออะไร ทำให้เสียหายอย่างไร และแก้อย่างไร

โรงงานที่ใช้อินเวอร์เตอร์และเครื่องจักรอิเล็กทรอนิกส์มาก มักเจอหม้อแปลงร้อน ตู้คาปาซิเตอร์เสียบ่อย หรือเบรกเกอร์ทริปโดยหาสาเหตุไม่เจอ ต้นเหตุร่วมของอาการเหล่านี้คือฮาร์มอนิก หน้านี้อธิบายว่ามันคืออะไร มาจากไหน วัดอย่างไร และแก้ได้กี่แบบ

อ่านราว 8 นาทีอัปเดต 10 ต.ค. 2569

สรุปใน 3 บรรทัด

ฮาร์มอนิกคือ ไฟที่รูปคลื่นผิดไป เพราะอินเวอร์เตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดึงกระแสเป็นช่วง ๆ
ผลที่เห็นบ่อยคือ หม้อแปลงร้อน ตู้คาปาซิเตอร์เสีย และเบรกเกอร์ทริป ทั้งที่โหลดดูไม่เกิน
ต้อง วัดก่อนแก้ เพราะวิธีแก้มีหลายแบบ และขนาดอุปกรณ์คำนวณจากผลวัด

ฮาร์มอนิกคืออะไร (แบบไม่ต้องเป็นวิศวกร)

ไฟจากการไฟฟ้าเป็นคลื่นรูปโค้งเรียบ สลับขึ้นลง 50 รอบต่อวินาที (50 Hz) เครื่องใช้ไฟฟ้าแบบเดิม เช่น มอเตอร์ที่ต่อตรง หรือฮีตเตอร์ ดึงกระแสตามรูปคลื่นนั้น แต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างอินเวอร์เตอร์ดึงกระแสเป็นช่วงสั้น ๆ รูปคลื่นของกระแสจึงผิดไปจากเดิม

คลื่นที่ผิดรูปนี้แยกออกได้เป็นคลื่นหลัก 50 Hz บวกกับคลื่นความถี่ทวีคูณ เช่น 150 Hz (ลำดับที่ 3) 250 Hz (ลำดับที่ 5) และ 350 Hz (ลำดับที่ 7) คลื่นทวีคูณเหล่านี้คือ ฮาร์มอนิก และค่าที่ใช้บอกว่ามีมากแค่ไหนคือ THD (Total Harmonic Distortion) เป็นร้อยละเทียบกับคลื่นหลัก

THD ของกระแส (THDi) เกิดที่ตัวเครื่องจักร บอกว่าเครื่องไหนปล่อยฮาร์มอนิกออกมา
THD ของแรงดัน (THDv) เกิดเมื่อกระแสที่ผิดรูปไหลผ่านหม้อแปลงและสายไฟ ทำให้แรงดันของทั้งโรงงานผิดรูปตาม เครื่องอื่นที่ไม่ได้ปล่อยฮาร์มอนิกก็ได้รับผลด้วย

ฮาร์มอนิกในโรงงานมาจากไหน

แหล่งที่มา	ลักษณะ	ลำดับที่เด่น
อินเวอร์เตอร์ปรับรอบมอเตอร์ (VFD)	ปั๊ม พัดลม คอมเพรสเซอร์ สายพาน · แหล่งใหญ่ที่สุดในโรงงานส่วนใหญ่	ลำดับที่ 5 และ 7
UPS เครื่องชาร์จ และวงจรเรียงกระแส	แปลงไฟสลับเป็นไฟตรง ดึงกระแสเป็นช่วง ๆ	ลำดับที่ 5 และ 7
เครื่องเชื่อม และเตาหลอมแบบเหนี่ยวนำ	กระแสกระชากและเปลี่ยนเร็วตามงาน	หลายลำดับ เปลี่ยนตลอด
หลอด LED คอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์สำนักงาน	ตัวละไม่มาก แต่รวมกันหลายร้อยตัวในอาคารเดียว	ลำดับที่ 3 (สะสมในสายนิวทรัล)
แอร์และเครื่องจักรแบบอินเวอร์เตอร์	ประหยัดไฟ แต่ก็เป็นโหลดอิเล็กทรอนิกส์เช่นกัน	ลำดับที่ 3, 5 และ 7

ลำดับของฮาร์มอนิกช่วยบอกที่มา และใช้เลือกวิธีแก้ เช่น ลำดับที่ 3 ที่สูงมักมาจากโหลดเฟสเดียวจำนวนมาก ส่วนลำดับที่ 5 และ 7 มักมาจากอินเวอร์เตอร์สามเฟส

อินเวอร์เตอร์ (VFD)
UPS และวงจรเรียงกระแส
เครื่องเชื่อม เตาเหนี่ยวนำ
LED และคอมพิวเตอร์

กระแสผิดรูปTHD ของกระแส

แรงดันผิดรูปทั้งโรงงานTHD ของแรงดัน

หม้อแปลงร้อน · คาปาซิเตอร์เสีย · เบรกเกอร์ทริป

เครื่องไม่กี่ตัวปล่อยฮาร์มอนิก แต่เครื่องอื่นในโรงงานได้รับผลด้วย ผ่านแรงดันที่ผิดรูป

ฮาร์มอนิกทำให้เสียหายอย่างไร

อาการ	เกิดเพราะอะไร
หม้อแปลงร้อน	กระแสความถี่สูงทำให้เกิดความสูญเสียในขดลวดและแกนเหล็กมากกว่ากระแสปกติ หม้อแปลงจึงร้อนขึ้นทั้งที่โหลดรวมดูไม่เกิน
สายนิวทรัลร้อน	ฮาร์มอนิกลำดับที่ 3 ของทั้งสามเฟสไม่หักล้างกัน แต่บวกกันในสายนิวทรัล สายนิวทรัลอาจมีกระแสมากกว่าสายเฟส
ตู้คาปาซิเตอร์เสีย บวม ฟิวส์ขาด	คาปาซิเตอร์ยอมให้กระแสความถี่สูงไหลผ่านง่าย จึงรับกระแสเกิน และอาจเกิดการสั่นพ้อง (เรโซแนนซ์) กับระบบจนฮาร์มอนิกขยายตัว
เบรกเกอร์ทริปโดยหาสาเหตุไม่เจอ	กระแสจริงสูงกว่าที่แอมป์มิเตอร์ธรรมดาอ่านได้ และรูปคลื่นที่ผิดรูปทำให้อุปกรณ์ป้องกันทำงานผิดจังหวะ
มอเตอร์ร้อนและสั่น	แรงดันที่ผิดรูปทำให้มอเตอร์มีความสูญเสียเพิ่ม และเกิดแรงบิดที่ไม่ต้องการ
อุปกรณ์ควบคุมทำงานผิดพลาด	PLC เซนเซอร์ และระบบสื่อสาร รับสัญญาณรบกวนจากไฟที่ผิดรูป

อ่านสาเหตุอื่นที่ทำให้หม้อแปลงร้อน →

ฮาร์มอนิกกับตู้คาปาซิเตอร์แก้ Power Factor

โรงงานที่ติดตู้คาปาซิเตอร์แบบธรรมดาเพื่อลดค่าปรับ Power Factor ในขณะที่มีฮาร์มอนิกสูง เสี่ยงต่อการสั่นพ้องระหว่างคาปาซิเตอร์กับหม้อแปลง ฮาร์มอนิกจะขยายตัวและคาปาซิเตอร์เสียเร็ว กรณีนี้มักใช้ตู้คาปาซิเตอร์แบบมีรีแอคเตอร์ต่ออนุกรม (detuned) แทน อ่านเรื่องค่าปรับ Power Factor →

เกณฑ์ THD ที่ใช้อ้างอิง

เกณฑ์	THD ของแรงดัน	หมายเหตุ
IEEE 519 ระบบไม่เกิน 1 kV	ไม่เกิน 8%	วัดที่จุดเชื่อมต่อกับการไฟฟ้า
IEEE 519 ระบบ 1–69 kV	ไม่เกิน 5%	เช่น ด้านแรงสูง 22 kV หรือ 33 kV
EN 50160	ไม่เกิน 8%	ประเมินจากค่าเฉลี่ย 10 นาที ตลอด 1 สัปดาห์
PowerIQ (ค่าตั้งต้น)	เตือนเกิน 5% · วิกฤตเกิน 8%	ปรับแยกแต่ละเครื่องได้

IEEE 519 ≤ 1 kV8%

IEEE 519 1–69 kV5%

EN 501608%

PowerIQ เตือน5%

PowerIQ วิกฤต8%

เพดาน THD ของแรงดันตามแต่ละเกณฑ์ (ยิ่งสั้นยิ่งเข้มงวด) · ค่าของ PowerIQ เป็นค่าตั้งต้น ปรับแยกแต่ละเครื่องได้

สำหรับ THD ของกระแส IEEE 519 ไม่ได้มีค่าเดียว แต่ขึ้นกับขนาดของโรงงานเทียบกับความแข็งแรงของระบบไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อ ค่าตั้งต้นที่ PowerIQ ใช้เตือนคือ THD กระแสฝั่งเครื่องจักรเกิน 10% (วิกฤตเกิน 30%) และฝั่งการไฟฟ้าเกิน 5%

วัดฮาร์มอนิกอย่างไร

เลือกจุดวัดเริ่มที่ตู้เมนด้านแรงต่ำหลังหม้อแปลง แล้วไล่ไปที่ตู้ย่อยของเครื่องที่สงสัย
วัดทั้งกระแสและแรงดันTHDi และ THDv แยกทุกเฟส รวมกระแสในสายนิวทรัล
ดูแยกลำดับลำดับที่ 3, 5, 7 บอกที่มาและใช้เลือกวิธีแก้
วัดให้นานพอฮาร์มอนิกเปลี่ยนตามเครื่องที่เดินอยู่ ควรวัดต่อเนื่องอย่างน้อย 1 สัปดาห์ ให้ครอบคลุมทุกกะ

การวัดครั้งเดียวด้วยเครื่องวิเคราะห์คุณภาพไฟฟ้าเห็นแค่ช่วงที่วัด ถ้าเครื่องที่ปล่อยฮาร์มอนิกมากเดินเฉพาะบางกะ ผลวัดอาจดูปกติทั้งที่ปัญหายังอยู่

วิธีแก้ฮาร์มอนิก

ใส่รีแอคเตอร์ที่อินเวอร์เตอร์ ด้านไฟเข้า (AC reactor) หรือด้านไฟตรง (DC choke) ลดฮาร์มอนิกที่ต้นทาง เหมาะเมื่อมีอินเวอร์เตอร์ไม่กี่ตัวที่เป็นตัวการหลัก
เปลี่ยนตู้คาปาซิเตอร์เป็นแบบมีรีแอคเตอร์ (detuned) แก้ Power Factor ได้โดยไม่สั่นพ้องกับฮาร์มอนิก
ตู้กรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟ ปรับให้ดูดฮาร์มอนิกลำดับที่ตั้งไว้ เช่น ลำดับที่ 5 เหมาะกับโหลดที่ค่อนข้างคงที่
ตู้กรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟ วัดกระแสแล้วจ่ายกระแสหักล้างตามจริงทุกขณะ รับมือโหลดที่เปลี่ยนตลอดวันได้ดี
ออกแบบระบบรองรับ เช่น เลือกหม้อแปลงที่ออกแบบให้รับฮาร์มอนิกได้ และเพิ่มขนาดสายนิวทรัลเมื่อมีฮาร์มอนิกลำดับที่ 3 สูง

ทุกวิธีต้องเลือกและคำนวณขนาดจากผลการวัด และหลังติดตั้งควรวัดซ้ำเพื่อยืนยันว่าฮาร์มอนิกลดลงจริง

1วัดต่อเนื่องอย่างน้อย 1 สัปดาห์
2หาที่มาดูลำดับ 3, 5, 7 และช่วงเวลา
3เลือกวิธีรีแอคเตอร์ · ตู้ detuned · ตู้กรอง
4ติดตั้งขนาดคำนวณจากผลวัด
5วัดซ้ำยืนยันว่าลดลงจริง

ลำดับการแก้ฮาร์มอนิก เริ่มจากวัด และจบที่วัดซ้ำ

PowerIQ ช่วยตรงไหน

วัด THD ของแรงดันและกระแส ทุก 1 นาที ต่อเนื่องทุกวัน จึงเห็นว่าฮาร์มอนิกขึ้นช่วงไหน ตรงกับเครื่องที่เดินในกะไหน
แจ้งเตือนทาง LINE เมื่อเกินเกณฑ์ เช่น THD แรงดันเกิน 5% หรือ THD กระแสฝั่งเครื่องจักรเกิน 10%
เมื่อต่อกับตู้กรองฮาร์มอนิกจาก MegaMax จะเห็นกราฟฝั่งเครื่องจักรเทียบฝั่งการไฟฟ้าทุกนาที รู้เป็นตัวเลขว่าตู้ช่วยได้จริงแค่ไหน
ทีมงานทำรายงานคุณภาพไฟรายสัปดาห์เทียบเกณฑ์ IEEE 519 และ EN 50160 ให้ได้ ใช้ประกอบการตัดสินใจ ไม่ใช่ใบรับรอง

PowerIQ อ่านค่าอย่างเดียว ไม่ได้กรองฮาร์มอนิกเอง การแก้ต้องใช้อุปกรณ์ตามหัวข้อก่อนหน้า

ดูภาพรวม PowerIQ →

คำถามที่พบบ่อย

THD เท่าไรถือว่าสูง

มาตรฐาน IEEE 519 กำหนด THD ของแรงดันที่จุดเชื่อมต่อกับการไฟฟ้า ไม่เกิน 8% สำหรับระบบไม่เกิน 1 kV และไม่เกิน 5% สำหรับระบบ 1–69 kV ส่วน THD ของกระแสขึ้นกับขนาดโรงงานเทียบกับระบบไฟฟ้า ค่าตั้งต้นที่ PowerIQ ใช้เตือนคือ THD แรงดันเกิน 5% (วิกฤตเกิน 8%) และ THD กระแสฝั่งเครื่องจักรเกิน 10% (วิกฤตเกิน 30%)

ฮาร์มอนิกทำให้ค่าไฟแพงขึ้นไหม

ไม่มีบรรทัดค่าฮาร์มอนิกในบิล แต่ฮาร์มอนิกทำให้เกิดความสูญเสียเป็นความร้อนในหม้อแปลงและสายไฟ และทำให้หม้อแปลง คาปาซิเตอร์ และมอเตอร์อายุสั้นลง ต้นทุนส่วนนี้มักมากกว่าค่าไฟที่เพิ่มขึ้น

ทุกโรงงานต้องติดตู้กรองฮาร์มอนิกไหม

ไม่จำเป็น ต้องวัดก่อนว่าฮาร์มอนิกสูงแค่ไหน เกิดช่วงไหน และมาจากเครื่องไหน บางโรงงานแก้ได้ด้วยรีแอคเตอร์ที่อินเวอร์เตอร์ หรือเปลี่ยนตู้คาปาซิเตอร์เป็นแบบมีรีแอคเตอร์ โดยไม่ต้องติดตู้กรอง

ตู้กรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟกับแบบแอคทีฟต่างกันอย่างไร

แบบพาสซีฟใช้ตัวเหนี่ยวนำกับคาปาซิเตอร์ปรับให้ดูดฮาร์มอนิกลำดับที่ตั้งไว้ ราคาต่ำกว่าแต่ปรับตามโหลดไม่ได้ แบบแอคทีฟวัดกระแสแล้วจ่ายกระแสหักล้างตามจริงทุกขณะ รับมือโหลดที่เปลี่ยนตลอดได้ดีกว่า การเลือกขึ้นกับผลการวัด