เนื้อหาวันที่ : 2013-05-03 15:32:24 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 5819 views

การป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในระบบไฟฟ้าจากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ

สวัสดีผู้อ่านทุกท่านครับ คำกล่าวที่ว่าโลกของเราไม่เคยหลับเกิดเป็นจริงแล้วในปัจจุบันโดยเฉพาะอย่างยิ่งในโลกออนไลน์ หรือโลกอินเตอร์เน็ตนั่นเองครับ เมื่อท่องอินเตอร์เน็ตเราสามารถติดตามข่าวสารค้นคว้าหาข้อมูลต่าง ๆ เพลิดเพลินกับเกมออนไลน์และพูดคุยกับผู้คนต่าง ๆ ทั่วโลกผ่านระบบอินเตอร์เน็ต สิ่งต่าง ๆ เหล่านี้เกิดขึ้นจากทำงานร่วมกันของระบบคอมพิวเตอร์ ระบบสื่อสาร และระบบบริหารจัดการข้อมูล โดยมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นหัวใจ

การป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในระบบไฟฟ้าจากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ

ขวัญชัย  กุลสันติธำรงค์, วฟก 757
kwanchai2002@hotmail.com


  สวัสดีผู้อ่านทุกท่านครับ คำกล่าวที่ว่าโลกของเราไม่เคยหลับเกิดเป็นจริงแล้วในปัจจุบันโดยเฉพาะอย่างยิ่งในโลกออนไลน์ หรือโลกอินเตอร์เน็ตนั่นเองครับ เมื่อท่องอินเตอร์เน็ตเราสามารถติดตามข่าวสารค้นคว้าหาข้อมูลต่างๆ  เพลิดเพลินกับเกมออนไลน์และพูดคุยกับผู้คนต่าง ๆ ทั่วโลกผ่านระบบอินเตอร์เน็ต สิ่งต่าง ๆ เหล่านี้เกิดขึ้นจากทำงานร่วมกันของระบบคอมพิวเตอร์ ระบบสื่อสาร และระบบบริหารจัดการข้อมูล 

โดยมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นหัวใจหลักของระบบทั้งหมดนี้ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้มีความเสี่ยงที่จะได้รับความเสียหายจากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ (Transient Overvoltage หรือ Surge) เนื่องมาจากโครงสร้างที่เล็กและบอบบางที่ประกอบขึ้นจากชิ้นส่วนของสารกึ่งตัวนำประเภทซิลิคอนจำนวนมา กบ นส่วนต่าง ๆ ของวงจรไฟฟ้าที่มีขนาดเล็ก

   ในการป้องกันความเสียหายจากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ เราต้องเข้าใจถึงแหล่งกำเนิดและการเกิดขึ้นของแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ ขนาดของแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะที่เกิดขึ้น ความคงทนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แนวความคิดในการออกแบบระบบป้องกันตั้งแต่แบบธรรมดาจนถึงแบบที่มีความสลับซับซ้อน ความเข้าใจเหล่านี้จะช่วยให้การประยุกต์ใช้อุปกรณ์ Surge Protector ได้อย่างถูกต้องและเหมาะสม ซึ่งจะช่วยลดความสูญเสียจากปัญหาไฟฟ้าดับและการหยุดทำงานของระบบต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง

แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะเกิดขึ้นได้อย่างไร
ในความเป็นจริงแล้ว แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะเกิดขึ้นได้จาก (1) แหล่งกำเนิดภายนอก (External Source) และ (2) แหล่งกำเนิดภายใน (Internal Source)

1. แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากภายนอก (External Surge) เกิดขึ้นจากฟ้าผ่า (Lightning) และการปลด-สับสวิตซ์อัตโนมัติของสถานีไฟฟ้าย่อย (Utility Switching) สิ่งรบกวนภายนอกทั้งสองประเภทนี้สามารถทำให้เกิดปัญหารบกวนการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ ในระบบไฟฟ้า

ฟ้าผ่าเกิดขึ้นเมื่อมีการสะสมของประจุไฟฟ้าที่ก้อนเมฆ ขณะเดียวกันจะเกิดประจุชนิดตรงกันข้ามที่มีปริมาณเท่ากันสะสมอยู่ที่ผิวดินบริเวณใต้ก้อนเมฆ เมื่อประจุไฟฟ้าสะสมอยู่ที่ก้อนเมฆและผิวดินจนมีความต่างศักย์ทางไฟฟ้าหลายล้านโวลต์ เมื่อเกิดฟ้าผ่าขึ้นกระแสไฟฟ้าขนาดหลายพันแอมแปร์จะไหลจากก้อนเมฆตามฟ้าผ่ามายังพื้นโลก โดยกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (Induced Current) จากฟ้าผ่าสามารถไหลตามสายส่งไฟฟ้าหรือสายเมนไฟฟ้าเข้าอาคารผ่านไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าต่าง ๆ ที่ติดตั้งในอาคารและไหลลงดิน (Ground) ในที่สุด


ดังนั้นแนวความคิดหลักของการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะคือการหาเส้นทางลัดวงจรที่สั้นที่สุดเพื่อที่กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจากฟ้าผ่าจะได้ไหลลงดินโดยไม่ผ่าน (Bypass) อุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญและมีราคาแพงที่ติดตั้งอยู่ในอาคาร จากรูปที่ 1 แสดงกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจากฟ้าผ่าที่ไหลลงดินผ่านอุปกรณ์ Surge Protector ที่ติดตั้งในระบบไฟฟ้า ทำให้กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่ผ่านเข้ามาในระบบไฟฟ้า น้อย ลงตามลำดับ และมีผลทำให้แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะลดลงอีกด้วย

 

รูปที่ 1: (1) กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจากฟ้าผ่าที่มีขนาดสูงสุดที่เคยบันทึกมา 210 kA ซึ่งมีโอกาสจะเกิดขึ้นในพื้นที่ที่ฝนฟ้าคะนองเพียง 0.5 % (2) เกิดฟ้าผ่า Side Flashes บนสายส่งไฟฟ้ากำลัง ทำให้กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำขนาด 70 kA ไหลไปตามสายไฟฟ้าในแต่ละเฟส (3) กระแสไฟฟ้า 70 kA จะไหลไปทั้งสองทิศทางทำให้กระแสไฟฟ้าถูกแบ่งไป 35 kA (4) เมื่อมีการติดตั้ง Surge Protector ที่หม้อแปลงไฟฟ้า จะทำให้กระแสไฟฟ้าไฟฟ้าไหลลงดิน 21 kA (5) Surge Protector ที่ติดตั้งที่แผงเมนสวิตช์จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลลงดิน 10 kA (6) กระแสไฟฟ้า 4 kA จะไหลผ่านไปยังแผงไฟฟ้าย่อย (7) เมื่อมีการติดตั้ง Surge Protector ที่แผงไฟฟ้าย่อย “D” นี้จะช่วยจำกัดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำไว้ไม่ให้เกิน 400 โวลต์ 

ถึงแม้ว่าโอกาสที่จะเกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจากฟ้าผ่าขนาดสูงสุด 210 kA มีเพียง 0.5% เท่านั้นในพื้นที่มีฝนฟ้าคะนองนั่นก็คือว่า กระแสไฟฟ้าจากฟ้าผ่าที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งจะมีขนาด น้อย กว่านั้นมาก แต่อย่างไรก็ตามการติดตั้ง Surge Protector ที่หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังและตู้เมนสวิตช์ของอาคารก็เป็นสิ่งจำเป็น

ในกรณีของแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากภายนอกที่เกิดจากการปลดสับสวิตซ์อัตโนมัติในสถานีไฟฟ้านั้น มีสาเหตุจากการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าในทันทีทันใดนั่นเอง หรืออาจแสดงด้วยสมการคณิตศาสตร์  v = di/dt แต่ขนาด (Amplitude) ของแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะประเภทสวิตชิ่งจะมีขนาด น้อย กว่าแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะที่เกิดจากฟ้าผ่า


2. แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากภายใน (Internal Surge) เกิดขึ้นจากอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ติดตั้งภายในระบบไฟฟ้า เช่น เครื่องปรับอากาศ เครื่องอัดลม เครื่องเชื่อมไฟฟ้า ปั๊มน้ำ ลิฟต์ เครื่องถ่ายเอกสาร รวมถึงโหลดไฟฟ้าประเภทอินดักตีฟ เป็นต้น โดยอุปกรณ์ต่าง ๆ เหล่านี้สามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าในทันทีทันใดซึ่งมีลักษณะเดียวกันกับการปลดสับสวิตซ์อัตโนมัติแต่จะมีขนาด (Amplitude) น้อย กว่า แต่ก็มีผลทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เสียหายได้

ผู้อ่านอาจจะถามว่าในกรณีที่ติดตั้ง Surge Protector ที่ตู้เมนสวิตช์ของอาคารแล้วจะป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากภายในได้หรือไม่ คำตอบก็คือ Surge Protector ที่ติดตั้งที่ตู้เมนสวิตช์จะป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากภายนอกที่มาตามสายเมนไฟฟ้าเข้าอาคารเท่านั้น แต่ไม่สามารถป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากภายในได้ เนื่องจากติดตั้งอยู่ไกลจากแหล่งกำเนิดของแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากภายในนั่นเอง

CLAMP VOLTAGE กับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ
มาตรฐาน Guideline on Electrical Power for Automatic Data Processing Installations (FIPS Pub. DU294) ได้กำหนดรูปกราฟความคงทนต่อแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะสำหรับใช้ออกแบบฮาร์ดแวร์ของระบบคอมพิวเตอร์

รูปที่ 2 รูปกราฟแสดงความคงทนต่อแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ

จากรูปที่ 2 รูปกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง Clamp Voltage แรงดันพิกัด (System Voltage) และช่วงเวลาที่เกิดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ ถ้าจำกัดขนาด (Amplitude) ของแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะไว้ในโซนที่แรเงาไว้ด้านซ้ายของกราฟ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ติดตั้งอยู่ในระบบไฟฟ้าก็จะปลอดภัย เช่น ในระบบไฟฟ้าที่มีแรงดันพิกัด 120 VAC ที่มีช่วงเวลาที่เกิดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ 20 µs มีแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะเกิดขึ้นได้ไม่เกิน 850 V โดยอุปกรณ์  

 

 

แรงดันตก (Voltage Drop) ที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ Surge Protector บวกกับแรงดันไฟฟ้าที่สายไฟฟ้าของ Surge Protector เช่น ที่แรงดันพิกัด 120 VAC มีกระแสไฟฟ้าขนาด 10,000 A ที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะที่มีช่วงเวลา 8/20 µs ผ่าน Surge Protector ลงสู่ดิน Surge Protector จะมีแรงดันตก (Voltage Drop) เท่ากับ 500 V ดังนั้น แรงดันตกที่สายไฟฟ้าคำนวณได้จาก  

V let through - V protector = V wiring

จากกราฟในรูปที่ 2 V let through = 850 V  และ จากข้อกำหนดของ Surge Protector จะได้ V protector = 500 V 

V wiring = 850 – 500 V = 350 Vmax

จากรูปที่ 3 แสดงให้เห็นว่า แรงดันตก (Voltage Drop) ที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทนได้เท่ากับ แรงดันตกที่สายไฟฟ้าบวกกับแรงดันตกที่ Surge Protector โดยแรงดันตกสูงสุดที่อุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์ต้องไม่เกินขนาดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะสูงสุดในรูปที่ 2

รูปที่ 3 แรงดันตกที่สายไฟฟ้าของ Surge Protector รวมกับแรงดันตกที่ Surge Protector เองจะเท่ากับแรงดันตกที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทนได้


ตำแหน่งในการติดตั้ง Surge Protector และการป้องกัน

ในการประเมินผลจากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะที่เกิดขึ้นในระบบไฟฟ้าที่มีแรงดันพิกัด 120 VAC โดยการทดลองใช้สายไฟฟ้าความยาว 100 ฟุต ขนาดพื้นที่หน้าตัด 12 AWG จำนวน 2 เส้น พร้อมสายดิน ปลายข้าง หนึ่ง สมมติให้เป็นสายเมนไฟฟ้าเข้าอาคาร และปลายอีกด้าน หนึ่ง มีตัวต้านทานขนาด 6 โอห์ม ต่ออยู่สมมติให้เป็นโหลดไฟฟ้าที่ติดตั้งห่างจากเมนไฟฟ้าเข้าอาคาร 100 ฟุต ติดตั้ง Surge Generator หรือเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ ต่อเข้ากับสายเส้นไฟ (Phase Conductor) และสายเส้นศูนย์ (Neutral Conductor) เนื่องจากโหลดไฟฟ้าต่อเข้าสายไฟฟ้าทั้งสองเส้นดังกล่าว การทดลองโดยการติดตั้ง Surge Protector ในตำแหน่งต่าง ๆ เพื่อศึกษาผลที่เกิดขึ้น 

กรณีที่ 1 ติดตั้ง Surge Protector ที่ตำแหน่งเมนไฟฟ้าเข้าอาคารเพียงจุดเดียว (Building Entry Protection Only)

ในกรณีที่ไม่มีการติดตั้ง Surge Protector ที่ตำแหน่งเมนไฟฟ้าเข้าอาคาร กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะบางส่วนจะไหลผ่านไปที่โหลดไฟฟ้าและส่วนที่เหลือจะหาเส้นทางเท่าที่จะหาได้เพื่อไหลลงดิน โดยจะมีแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะขนาด 6 kV ถึง 10 kV เกิดขึ้นในระบบไฟฟ้าและทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ติดตั้งอยู่เสียหายได้  

 

 

 รูปที่ 4 แสดงผลการทดสอบโดยจำลองการติดตั้ง Surge Protection ที่เมนไฟฟ้าของอาคารเพียงจุดเดียว

จากรูปที่ 4 เมื่อมีการติดตั้ง Surge Protector ชนิด Heavy Duty ที่ตำแหน่งเมนไฟฟ้าเข้าอาคาร Surge Protector จะเป็นเส้นทางที่กระแสไฟฟ้าปริมาณสูงไหลลงดินได้อย่างมีประสิทธิภาพและจำกัดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะไว้ในระดับที่ปลอดภัย ในเกือบทุกกรณี surge protector ที่ตำแหน่งนี้มีความสำคัญที่สุด

 

เครื่องกำเนิดแรงดันเกินชั่วขณะ (Surge Generator) จะส่งกระแสไฟฟ้า 8416 A เข้าสู่ระบบไฟฟ้าตามสายไฟฟ้า Surge Protector P1 จะทำงานทันทีโดยทำให้กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำส่วน หนึ่ง 8320 A (คิดเป็น 98.9% ของกระแสทั้งหมด) ไหลลงดิน และในขณะเดียวกันก็จำกัดแรงดันไฟฟ้าไว้ไม่ให้เกิน 600 V กระแสไฟฟ้าส่วนที่เหลือ 96 A (ประมาณ 1.1%) จะไหลไปยังโหลดไฟฟ้า และแรงดันตกที่โหลดไฟฟ้า (Let through Voltage at Load) จะถูกจำกัดไว้ที่ 576 V

 

                 จากการทดลองนี้ สรุปได้ว่า Surge Protector P1 จะทำให้กระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่ไหลลงดิน และเมื่อติดตั้ง Surge Protector เพิ่มเติมที่ตำแหน่งที่ห่างออกไป Surge Protector ที่ติดตั้งเพิ่มเติมสามารถรับกระแสไฟฟ้าที่มีค่า น้อย ลงได้ Surge Protector ที่ตำแหน่งเมนไฟฟ้าเข้าอาคารสามารถป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าจากแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ

             กรณีที่ 2 ติดตั้ง Surge Protector ที่ตำแหน่งเมนไฟฟ้าเข้าอาคาร (Building Entry Protection) และที่แผงไฟฟ้า Distribution Board (Mid Building Protection)

 

 

 ในกรณีนี้เป็นการเพิ่ม Surge Protector ที่ตำแหน่งแผงไฟฟ้า Distribution Board ในที่นี้สมมติให้เป็นจุดที่อยู่ห่างจากจุดเมนไฟฟ้าเข้าอาคารเป็นระยะทาง 25 ฟุต และก่อนถึงโหลดไฟฟ้าที่อยู่ที่ปลายสายอีกด้าน หนึ่ง ที่ระยะห่าง 100 ฟุต

 

 

รูปที่ 5 แสดงผลการทดสอบโดยจำลองการติดตั้ง Surge Protector ที่ตำแหน่งเมนไฟฟ้าเข้าอาคาร P1 และที่แผงไฟฟ้า Distribution Board P2

จากรูปที่ 5 เครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจะสร้างกระแสไฟฟ้า 8568 A ผ่านเข้าไปในสายไฟฟ้า Surge Protector P1 จะทำให้กระแสไฟฟ้า 7120 A (หรือคิดเป็น 83% ของกระแสทั้งหมด) ไหลลงดินและจำกัดแรงดันไฟฟ้าไว้ที่ 560 V และ Surge Protector P2 จะทำให้กระแสไฟฟ้า 1380 A (เท่ากับ 16% ของกระแสทั้งหมด) ไหลลงดิน และจำกัดแรงดันไฟฟ้าไว้ไม่เกิน 416 V จากผลที่เกิดขึ้นทำให้มีแรงดันตกที่โหลดไฟฟ้าเท่ากับ 408 V เท่านั้น จากการทดลองพบว่าการติดตั้ง Surge Protector นอกเหนือจากที่เมนไฟฟ้าเข้าอาคาร จะทำให้แรงดันตกที่โหลดไฟฟ้าลดลงได้ โดยอุปกรณ์ไฟฟ้าไม่ต้องรับแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะที่สูงเกินไป

 

กรณีที่ 3 ติดตั้ง Surge Protector ที่ตำแหน่งเมนไฟฟ้าเข้าอาคาร (Building Entry Protection) และที่แผงไฟฟ้าย่อย (Local Protection)

การติดตั้ง Surge Protector ที่มีขนาดเล็กเพิ่มเติมในตำแหน่งที่ห่างจาก Surge Protector ของเมนไฟฟ้าเข้าอาคารจะช่วยลดปริมาณกระแสไฟฟ้าและขนาดแรงดันตกที่อุปกรณ์ไฟฟ้าจะได้รับ

 

 

รูปที่ 6 แสดงผลการทดสอบการจำลองการติดตั้ง Surge Protector ขนาดเล็ก P3 ในตำแหน่งที่เป็นแผงไฟฟ้าย่อย Local Panel  

 

จากรูปที่ 6 Surge Protector P1 จะทำให้กระแสไฟฟ้า 7800 A (คิดเป็น 92% ของกระแสไฟฟ้าทั้งหมด) ไหลลงดิน และ Surge Protector P3 จะทำให้กระแสไฟฟ้า 624 A (เท่ากับ 7%ของกระแสไฟฟ้าทั้งหมด) ไหลลงดินและจำกัดแรงดันตกไว้ไม่เกิน 336 V หรือ น้อย กว่าในกรณีที่ติดตั้ง Surge Protector ที่ตำแหน่งเมนไฟฟ้าเข้าอาคารเพียงจุดเดียวถึง 240 V

กรณีที่ 4 การติดตั้ง Surge Protector เพื่อป้องกันระบบไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ (Complete Zone Protection)

-ในกรณีนี้สามารถติดตั้ง Surge Protector P1 ที่เมนไฟฟ้าเข้าอาคาร Surge Protector P2 ที่ตำแหน่งแผง Distribution Board และ Surge Protector P3 ที่แผงไฟฟ้าย่อย Local Panel ซึ่งจะป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะได้อย่างสมบูรณ์ทั้งจากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากภายนอก และแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากภายใน

 

 

รูปที่ 7 แสดงผลการจำลองการติดตั้ง Surge Protector เพื่อป้องกันแรงดันเกินชั่วขณะจากภายนอกและจากภายใน

 

จากรูปที่ 7 Surge Protector P1 จะทำให้กระแสไฟฟ้า 80% ของกระแสทั้งหมดไหลลงดิน Surge Protector P2 จะทำให้กระแสไฟฟ้าอีก 14% ไหลลงดิน และ Surge Protector P3 จะทำให้กระแสไฟฟ้า 423 A ไหลลงดิน และจำกัดแรงดันตกที่โหลดไฟฟ้าไว้ที่ 320 V

 

กรณีที่ 5 การติดตั้ง Surge Protector เพื่อป้องกันแรงดันเกินชั่วขณะจากภายใน (Lateral Zone Protection for Internal Surge)

แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากภายในเกิดขึ้นจาก ลิฟต์ มอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องปรับอากาศ เครื่องเชื่อมไฟฟ้า เครื่องถ่ายเอกสาร เป็นต้น จากการทดลองนี้ ใช้เครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะที่มีขนาด 6 kV, 3kA, 8/20 µs แทนอุปกรณ์ไฟฟ้าที่สร้างแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะที่กล่าวถึงข้างต้น และใช้ตัวต้านทานขนาด 6 ohm และ 20 ohm แทนอุปกรณ์ในห้องคอมพิวเตอร์ หรือเครื่องคอมพิวเตอร์

 

 

รูปที่ 8 แสดงการเกิดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากภายในและผลที่เกิดกับโหลดไฟฟ้าถึงแม้ว่าได้ติดตั้ง Surge Protector P1 ที่ตำแหน่งเมนไฟฟ้าเข้าอาคารแล้ว

จากรูปที่ 8 จะพบว่าโหลดไฟฟ้า 6 ohm และ 20 ohm ต้องรับแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะถึง 2700 V ทั้งที่ได้มีการติดตั้ง Surge Protector P1ที่ตำแหน่งเมนไฟฟ้าเข้าอาคาร  แล้วจะเห็นได้ว่า Surge Protector P1 ไม่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากตำแหน่งของ Surge Protector  P1 ห่างจากโหลดไฟฟ้าทั้งสองมากเกินไป หากไม่มีการติดตั้ง Surge Protector  P3 เพิ่มเติม อุปกรณ์ไฟฟ้าอาจจะได้รับความเสียหายได้

 

 

รูปที่ 9 แสดงการทดสอบและผลที่เกิดจากการติดตั้ง Surge Protector P3 ที่ตำแหน่งตู้ไฟฟ้าย่อย (Local Panel Board)

 

เมื่อเพิ่ม Surge Protector P3 ที่แผงไฟฟ้าย่อย (Local Panel Board) ตามรูปที่ 9 Surge Protector P3 จะทำให้กระแสไฟฟ้า 2100 A ไหลลงดินและจำกัดแรงดันตกที่ห้องคอมพิวเตอร์ และเครื่องคอมพิวเตอร์ไว้ไม่เกิน 432 V และ 424 V ตามลำดับ

 

จากรูปที่ 8 และ 9 พบว่า Surge Protector P1 ที่ติดตั้งที่ตำแหน่งเมนไฟฟ้าเข้าอาคารสามารถป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ไม่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากภายในได้ ดังนั้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องติดตั้ง Surge Protector P2 ที่แผงไฟฟ้า Distribution Board และ Surge Protector P3 ที่แผงไฟฟ้าย่อย (Local Panel Board) เพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากภายนอกและจากภายใน

 

จากผลการทดลองในกรณีที่ 1 ถึง 4 สามารถสรุปได้ตามตารางที่ 1 ดังนี้

Surge Protector Location

 

Protection

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Service Entrance (Heavy Duty)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mid Building

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Moderate Duty)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Local Panel

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Light Duty)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Load

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Building Entry Only (Fig. 4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

600 V/8320 A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

576 V

 

Building Entry and Mid – building (Fig. 5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

560 V/7120 A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

416 V/1380 A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

408 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Building Entry and Local Protection (Fig. 6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

592 V/7800 A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

336 V/624 A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

336 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Complete Zone Protection (Fig. 7)

568 V/7160 A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

416 V/1260

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

320 V/424 A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

320 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

จากตารางที่ 1 ข้างต้นทำให้มองเห็นแนวความคิดของการติดตั้ง Surge Protector ในตำแหน่งต่าง ๆ ของระบบไฟฟ้า Surge Protector P1 ที่ตำแหน่งเมนไฟฟ้าเข้าอาคารจะทำงานป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ Surge Protector P2 ที่ติดตั้งที่ตำแหน่งแผงไฟฟ้า Distribution Board และ Surge Protector P3 ที่ติดตั้งที่ตำแหน่งแผงไฟฟ้าย่อย Local Panel Board จะทำงานป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะจากภายนอกและจากภายในได้ การเลือกชนิดของ Surge Protector และการกำหนดตำแหน่งในการติดตั้งให้เหมาะสมจะทำให้การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะได้อย่างมีประสิทธิภาพและเกิดความคุ้มค่าในการลงทุน  

 

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