เนื้อหาวันที่ : 2012-02-14 16:03:34 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 8987 views

การตรวจหากระแสรั่วลงดินในระบบไฟฟ้า

มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้าสำหรับประเทศไทย พ.ศ. 2545 กำหนดว่าการป้องกันกระแสรั่วลงดินของบริภัณฑ์ เป็นระบบที่มุ่งหมายเพื่อป้องกันบริภัณฑ์ไม่ให้เสียหายเนื่องจากกระแสรั่วลงดิน

ขวัญชัย กุลสันติธำรงค์

มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้าสำหรับประเทศไทย พ.ศ. 2545 กำหนดว่าการป้องกันกระแสรั่วลงดินของบริภัณฑ์ (Ground Fault Protection of Equipment) เป็นระบบที่มุ่งหมายเพื่อป้องกันบริภัณฑ์ไม่ให้เสียหายเนื่องจากกระแสรั่วลงดิน โดยทำให้เครื่องปลดวงจรตัดตัวนำที่ไม่ถูกต่อลงดินในวงจรที่กระแสรั่วลงดิน การป้องกันนี้ต้องมีระดับกระแสน้อยกว่าค่าที่อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินของวงจรแหล่งจ่ายไฟทำงาน

เมื่อเกิดกระแสรั่วลงดินเกินค่าที่กำหนดไว้ เครื่องตัดวงจรไฟฟ้าเมื่อกระแสรั่วลงดิน (Ground Fault Circuit Interrupter) ก็จะทำงานเปิดวงจรภายในเวลาที่กำหนด ในกรณีนี้เจ้าหน้าที่ที่รับผิดชอบก็จะรู้ว่าเกิดกระแสรั่วลงดินขึ้นในวงจรไฟฟ้า แต่ปัญหาที่พบบ่อย ๆ ก็คือว่าเกิดกระแสรั่วลงดินที่มีค่าน้อยจนเครื่องตัดวงจรไฟฟ้าไม่ทำงาน ก่อให้เกิดปัญหาอื่น ๆ ตามมาในระบบไฟฟ้า วิธีการที่เหมาะสมก็คือการบำรุงรักษาแบบ Preventive Maintenance โดยการตรวจหาจุดกำเนิดกระแสรั่วลงดิน เพื่อที่เจ้าหน้าที่รับผิดชอบจะได้แก้ไขความผิดพร่องเหล่านี้ให้หมดไปติดตามรายละเอียดได้ในบทความฉบับนี้ครับ
 
สิ่งที่ควรทำ (Here’s what to do)
สิ่งที่ควรทำก็คือต้องหาจุดกำเนิดของกระแสรั่วลงดิน (Source of Ground Current) โดยการใช้หม้อแปลงกระแส (Current Transformer) และสาย Flexible Current Probe หม้อแปลงกระแสจะตรวจจับกระแสชนิด Common Mode Current กระแสไฟฟ้าชนิดนี้จะสร้างสนามแม่เหล็กรอบสายเคเบิลที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน โดยที่ความเข้มสนามแม่เหล็กเป็นสัดส่วนกับขนาดกระแสไฟฟ้า ขณะที่กระแสไฟฟ้าชนิด Differential Mode จะไม่สร้างสนามแม่เหล็กมาก เนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลอยู่ภายในสายเคเบิลทั้งสองเส้นสวนทางกันเกิดเป็นสนามแม่เหล็กที่หักล้างกันขึ้น

ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า Zero–sum Magnetic Field เราใช้ปรากฏการณ์นี้ในการวัดกระแสไฟฟ้าด้วย Clamp–on Ammeter โดยการรวบตัวนำไฟฟ้าที่ประกอบด้วยสายเฟส และสายเส้นศูนย์ (ไม่รวมสายดิน) ผ่าน Clamp–on Aperture กระแสไฟฟ้าที่อ่านได้จากการวัดนี้จะเป็นกระแสไม่สมดุล (Unbalanced Current) หรือกระแสรั่วลงดิน (Ground Leakage Current) อย่างใดอย่างหนึ่งขึ้นอยู่กับสถานการณ์

รูปที่ 1 ไดอะแกรมแสดงหม้อแปลงกระแสที่มีกระแสสมดุล

จากรูปที่ 1 เป็นการวัดขั้นพื้นฐาน โดยมีสายเฟสและสายเส้นศูนย์ของวงจรไฟฟ้าผ่านหม้อแปลงกระแสหนึ่งตัว ในกรณีที่กระแสไหลเข้าและกระแสไหลออกสมดุล ผลการวัดที่ได้จะมีค่าเป็นศูนย์ (Zero Output) แต่ในกรณีที่เกิดกระแสไม่สมดุล ผลการวัดที่ได้จะไม่เป็นศูนย์ (Non–zero Output) ซึ่งเป็นตัวชี้วัดว่าเกิดสภาวะไม่พึงประสงค์ขึ้นในตำแหน่ง Downstream ที่อยู่ถัดลงไป เช่นเกิด สายเส้นศูนย์ต่อลงดิน (Neutral to Ground Bond) ขึ้นในระบบไฟฟ้า เรียกการตรวจวัดประเภทนี้ว่า Zero Sum Measurement

รูปที่ 2 การตรวจจัดผลรวมของกระแสไฟฟ้าที่ไหลในตัวนำเฟสที่ตำแหน่งเมนสวิตซ์ของระบบไฟฟ้า

รูปที่ 2 แสดงการวัดแบบ Zero–sum Measurement ที่เมนบัสบาร์ของเมนสวิตซ์ โดยที่สายวัด Flexible Current Probe สีน้ำเงินจะวัดกระแสเฟส ในขณะที่สาย Flexible Current Probe สีแดงจะเป็นการวัดแบบ Zero–sum Measurement ที่บัสบาร์ ถึงแม้ว่าระบบไฟฟ้าดังกล่าวจะเป็นระบบ 3 เฟส แต่ก็ไม่มีปัญหาในการวัดเพราะหลักการของกระแสสมดุลของกระแสไฟฟ้าไหลเข้าและกระแสไฟฟ้าไหลกลับยังคงอยู่ จึงสามารถติดตั้งหม้อแปลงกระแสชนิด Zero CT (ในรูปเป็นสีแดง) โดยรอบบัสบาร์เฟสทั้งสามเฟสและบัสบาร์นิวตรอล

รูปที่ 3 แสดงการวัดแบบ Zero–sum Measurement ที่แผงเมนไฟฟ้า

จากรูปที่ 3 สามารถใช้หม้อแปลงกระแสแต่ละตัวในการวัดกระแสเฟสและวัดแบบ Zero–sum Measurement ตามรูปที่ 2 และ 3 สามารถต่อสายวัด Flexible Current Probe เข้ากับระบบ Power Monitoring System เพื่อตรวจติดตามกระแสไฟฟ้าชั่วขณะที่ไหลในตัวนำเฟสและตัวนำนิวตรอลได้ตลอดเวลาในกรณีโหลดไฟฟ้าที่เป็นปัญหาทำงาน

รูปที่ 4 แสดงการวัดแบบ Zero–sum Measurement ที่แผงไฟฟ้าย่อย

รูปที่ 5 แสดงการวัดสายดิน (Grounding Conductor) โดยใช้สายวัด Flexible Current Probe

รูปที่ 6 แสดงการวัดสายดินเทียบกับการวัดแบบ Zero–sum Measurement

รูปที่ 4 จะเห็นการวัดแบบ Zero–sum Measurement อย่างชัดเจน ซึ่งสามารถทำการวัดได้อย่างรวดเร็ว ในรูปที่ 5 และ รูปที่ 6 เป็นการวัดสายดินเทียบกับการวัดแบบ Zero–sum Measurement ข้อจำกัดในการวัดกระแสในสายดินโดยตรง คือ กรณีที่หนึ่ง ในบางระบบไม่มีสายดิน กรณีที่สอง กระแสที่วัดได้อาจจะเกิดจากการเหนี่ยวนำ ไม่ใช่กระแสที่เกิดจากการลงดินของสายเส้นศูนย์ (Neutral–ground Bond)

สรุป
การตรวจวัดหาจุดกำเนิดกระแสรั่วลงดินเป็นวิธีการหนึ่งในการบำรุงรักษาแบบ Preventive Maintenance ซึ่งจะช่วยลดปัญหาที่เกิดจากคุณภาพพลังงานไฟฟ้า (Power Quality: PQ) ลงได้ ก่อนที่ปัญหาอื่น ๆ จะตามมา

อ้างอิง
1. Simplifying the search for unwanted ground current: EC&M April 2008 page 18–21

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด