เนื้อหาวันที่ : 2013-04-26 15:28:22 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 4861 views

มารู้จักระบบต่อลงดินชนิด Isolated Ground (IG) กันเถอะ

สวัสดีครับ ท่านผู้อ่านทุกท่าน ในปัจจุบัน เครื่องใช้ไฟฟ้าเกือบทั้งหมดประกอบด้วยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์

มารู้จักระบบต่อลงดินชนิด Isolated Ground (IG) กันเถอะ

ขวัญชัย กุลสันติธำรงค์
kwanchai2002@hotmail.com

 
    สวัสดีครับ ท่านผู้อ่านทุกท่าน ในปัจจุบัน เครื่องใช้ไฟฟ้าเกือบทั้งหมดประกอบด้วยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ก็จะมีชุดควบคุมมอเตอร์ชนิด Variable Speed Drive (VSD) เป็นส่วนประกอบอยู่ หรือหลอดไฟฟ้าแสงสว่างชนิดแก๊สดิสชาร์จ (Gas Discharge Lighting) ก็จะมีบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Ballast) เป็นอุปกรณ์ควบคุมรวมอยู่ด้วยหรือแม้กระทั่งสวิตซ์อัตโนมัติ (Circuit Breaker) หรือรีเลย์ป้องกันยังต้องมีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เป็นส่วนประกอบอยู่ภายใน (Electronic Based Design) การใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์อย่างแพร่หลายทำให้ระบบไฟฟ้ากำลังเกิดความไวต่อความแปรปรวน (Power Disturbance) และเกิดการรบกวนของสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Interference EMI) และนำไปสู่ปัญหาของการใช้งานของอุปกรณ์ไฟฟ้าในที่สุด
    

   เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าเทียบกับดินของอุปกรณ์ไฟฟ้า (Equipment Grounding Potentials) มีผลต่อการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ จึงทำให้จำเป็นต้องมีระบบต่อลงดินเฉพาะเพื่อลดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า (Electrical Noise) สำหรับติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ดังกล่าวขึ้น โดยระบบต่อลงดินที่มาตรฐาน NEC รับรองให้สามารถติดตั้งได้โดยมีความปลอดภัยก็คือ ระบบต่อลงดินชนิด Isolated Ground (IG) ในบทความฉบับนี้ต้องการนำเสนอรายละเอียดที่น่าสนใจถึงหลักการ การประยุกต์ใช้งานในสถานการณ์ต่าง ๆ ติดตามรายละเอียดได้เลยครับ

 

ระบบต่อลงดินชนิด Isolated Ground (IG)
     ระบบต่อลงดินชนิด Isolated Ground (IG) ใช้กับระบบไฟฟ้ากระแสสลับ โดยมาตรฐาน NEC Section 250.96 (B) อนุญาตให้ใช้ระบบต่อลงดินชนิดนี้เพื่อลดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าในตัวนำที่การต่อลงดิน (Grounding Conductor)


รูปที่ 1 รูปแบบมาตรฐานของระบบไฟฟ้ากำลังที่มีการต่อลงดินชนิด Isolated Ground (IG)


     จากรูปที่ 1 เป็นตัวอย่างของระบบไฟฟ้ากำลังที่ใช้เต้ารับไฟฟ้าชนิด IG ตามที่มาตรฐาน NEC อนุญาตให้ใช้ได้ โดยขั้วดินของเต้ารับไฟฟ้า IG นี้จะไม่ต่อกับสายดินของท่อสายหรือบริภัณฑ์ไฟฟ้า (Equipment Grounding) แต่สายดิน IG นี้จะเป็นตัวนำหุ้มฉนวน (Isolated Conductor) ต่อเนื่องจากเต้ารับไฟฟ้า IG Receptacle ต่อเชื่อมโดยตรงเข้ากับระบบต่อลงดินของระบบไฟฟ้ากำลังที่เมนสวิตซ์เท่านั้น

 

สายดินชนิด IG Wiring และกระแสรั่วลงดิน
     ระบบต่อลงดินชนิด Isolated Ground (IG) นี้จะมีสายดิน IG Wire ที่เป็นเส้นทางที่มีประสิทธิภาพ เมื่อเกิดกระแสรั่วลงดินที่อุปกรณ์ไฟฟ้าตามรูปที่ 2 สายดิน IG Wire จะมีการคำนวณขนาดตามที่มาตรฐาน NEC กำหนดไว้จึงมีค่าอิมพีแดนซ์ที่ต่ำเพียงพอที่จะทำให้กระแสรั่วลงดิน (Ground Fault Current) มีขนาดเพียงพอที่จะทำให้สวิตซ์ทำงานเปิดวงจรได้อย่างปลอดภัย






รูปที่ 2 แสดงเส้นทางที่กระแสรั่วลงดินไหลผ่านไปตามสายดินของระบบต่อลงดินชนิด Isolated Ground (IG) กลับไปยังแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้า

 

     มาตรฐาน NEC Section 250.96 (B) ได้กำหนดรูปแบบอี่นของระบบต่อลงดินชนิด Isolated Ground (IG) ขึ้นตามที่แสดงในรูปที่ 3 โดยสามารถจะกั้นแยก (Isolate) สิ่งห่อหุ้มของอุปกรณ์ (Equipment Enclosure) จากท่อสาย (Raceway) ชนิดโลหะที่มีตัวนำของวงจรย่อยที่จ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าเดินสายอยู่ภายใน โดยใช้อุปกรณ์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะ (Non–metallic Fitting) ที่จุดที่ท่อสายสัมผัสกับสิ่งห่อหุ้มของอุปกรณ์ไฟฟ้า ในลักษณะนี้สายดินของอุปกรณ์ไฟฟ้าก็จะถูกกั้นแยก (Isolated) จากท่อสายชนิดโลหะ เกิดเป็นระบบต่อลงดินชนิด Isolated Ground (IG) ขึ้น  โดยให้ผลเช่นเดียวกับการใช้เต้ารับไฟฟ้าชนิด IG (IG Receptacle)




รูปที่ 3 แสดงระบบไฟฟ้ากำลังชนิด Isolated Ground (IG) ที่มีการต่ออุปกรณ์ไฟฟ้ากับแหล่งจ่ายไฟฟ้าโดยตรง (Direct Connected)



การต่อลงดินชนิด Isolated Ground (IG) ที่ไม่ถูกต้อง
     มีการตีความอย่างผิด ๆ ว่าขั้วดินหรือสายดินของอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ต้องลงดินเฉพาะแยกต่างหากจากระบบดินของแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้า (Power Ground) ตามที่แสดงในรูปที่ 4 โดยขั้วดินของเต้ารับไฟฟ้า Isolated Ground ต่อเข้ากับ Isolated Ground Busbar ที่แผง Distribution Board โดยมีการต่อลงดินเฉพาะ (Separate Earth Grounding Electrode) ที่แผงไฟฟ้านี้




รูปที่ 4 แสดงระบบต่อลงดินชนิด Isolated Ground (IG) ที่ไม่ถูกต้องและไม่ปลอดภัย


     การต่อลงดินเฉพาะ (Separate Earth Grounding Electrode) ที่แผงไฟฟ้านี้ขาดความปลอดภัยเนื่องจากเส้นทางที่กระแสรั่วลงดินจะไหลกลับไปที่แหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้านั้นจะมีค่าอิมพีแดนซ์ที่สูงทำให้กระแสรั่วลงดินที่เกิดขึ้นจะมีค่าน้อยจนสวิตซ์อัตโนมัติไม่สามารถเปิดวงจรได้



รูปที่ 5 การต่อลงดินเฉพาะ (Separate Earth Grounding Electrode) ที่แผงไฟฟ้าจะทำให้เส้นทางของกระแสรั่วลงดินไม่มีประสิทธิภาพ

 

     จากรูปที่ 5 เมื่อเกิดกระแสรั่วลงดินที่อุปกรณ์ไฟฟ้า กระแสรั่วลงดินจะไหลกลับไปที่แหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้า แต่เนื่องจากไม่มีเส้นทางที่นำกระแสรั่วลงดินที่ต่ออย่างดี (Permanent Ground–fault Path) ระหว่างตัวนำที่ต่อลงดินที่แผงไฟฟ้าย่อยกับตัวนำที่ต่อลงดินที่เมนสวิตซ์ กระแสรั่วลงดินก็จะไหลกลับอย่างอิสระไปที่แหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้าซึ่งจะมีค่าความต้านทานหลายพันมิลลิโอห์มซึ่งจะมีค่าสูงมากเมื่อเทียบกับสายดินที่ต่ออย่างดีซึ่งมีค่าความต้านทานเพียงไม่กี่มิลลิโอห์มเท่านั้น ทำให้กระแสรั่วลงดินมีค่าน้อยจนสวิตซ์อัตโนมัติไม่สามารถเปิดวงจรได้อย่างรวดเร็วในเวลาที่กำหนด

      นอกจากนี้ความต่างศักย์ระหว่างระบบดินทั้งสองทำให้เกิด Common–mode (N–G) Voltage ขึ้น ทำให้เกิดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้ามากขึ้นมีผลต่อการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งการต่อระบบต่อลงดินตามรูปที่ 4 นี้ขัดต่อวัตถุประสงค์ของระบบต่อลงดินชนิด Isolated Ground (IG) ที่กำหนดโดยมาตรฐาน NEC

 สรุป
     บางทีการใช้คำว่า Isolated Ground อาจจะไม่เหมาะสมก็ได้ เพราะทำให้เกิดการตีความที่ผิด ดังนั้นควรใช้คำว่า “Insulated Ground” เพราะวัตถุประสงค์ของระบบต่อลงดินชนิด Isolated Ground นั้นไม่ได้ต้องการแยกระบบต่อลงดินของอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ออกจากระบบต่อลงดินของระบบไฟฟ้ากำลัง แต่ต้องการที่จะใช้ “วิธีหุ้มฉนวน หรือ Insulate” สายดินของอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ และควบคุมตำแหน่งของการต่อลงดินที่เมนสวิตซ์ของระบบไฟฟ้า ระบบไฟฟ้ากำลังที่มีการต่อลงดินชนิด Isolated Ground (IG) ที่ต่ออย่างถูกต้องจะสามารถลดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าและไม่ทำให้ความปลอดภัยทางไฟฟ้า (Electrical Safety) ลดลงแต่อย่างใด

 
เอกสารอ้างอิง
1. The How’s and Why’s of IG Wiring–PQ Corner EC&M August 2008 page 24–32

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