เนื้อหาวันที่ : 2006-10-11 11:31:55 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 7203 views

การกราวด์ระบบไฟฟ้ากับแหล่งกำลังไฟฟ้าสำรองอย่างเหมาะสม

ระบบงานด้านบริการ เช่น สถานีทวนสัญญาณโทรทัศน์ สถานีทวนสัญญาณโทรศัพท์ ท่าอากาศยาน หรือแม้แต่ระบบงานด้านการผลิต หัวใจสำคัญอย่างหนึ่งของระบบงานเหล่านี้ นั่นก็คือ กำลังไฟฟ้าสำรองหรือฉุกเฉิน เพราะว่าระบบงานเหล่านี้จะต้องดำเนินงานตลอด 24 ชั่วโมงโดยไม่มีการหยุดขับเคลื่อน

โดย วัฒนา แก้วดุก

          ระบบงานด้านบริการ เช่น สถานีทวนสัญญาณโทรทัศน์ สถานีทวนสัญญาณโทรศัพท์ (เคลื่อนที่ -บ้าน) ท่าอากาศยาน หรือแม้แต่ระบบงานด้านการผลิต หัวใจสำคัญอย่างหนึ่งของระบบงานเหล่านี้ นั่นก็คือ กำลังไฟฟ้าสำรองหรือฉุกเฉิน เพราะว่าระบบงานเหล่านี้จะต้องดำเนินงานตลอด 24 ชั่วโมง/1 วัน, 365 วัน/1 ปี โดยไม่มีการหยุดขับเคลื่อน ทำให้แหล่งกำลังไฟฟ้าสำรอง (Generator หรือ UPS) มีความจำเป็นอย่างยิ่งต่อระบบงาน เพื่อสามารถดำเนินงานได้อย่างต่อเนื่อง

ประเด็นที่จะนำเสนอในบทความฉบับนี้และมีความจำเป็นอย่างยิ่ง นั่นก็คือ การกราวด์ระบบไฟฟ้ากับแหล่งกำลังไฟฟ้าสำรอง เพราะหากดำเนินการกราวด์ที่ไม่เหมาะสม ผลที่ตามมาจะก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนต่อระบบงาน ตลอดถึงความปลอดภัยต่อผู้ปฏิบัติงานและทรัพย์สินโดยตรง ซึ่งเป็นปัญหาที่ผู้เขียนเองก็พบเจออยู่บ่อยครั้งในไซต์งาน

กราวด์เพื่อความปลอดภัยและเสถียรภาพ  
          วัตถุประสงค์แรกในการกราวด์ก็เพื่อความปลอดภัยของบุคคลและระบบงาน และเมื่อในระบบงานต่างก็ประกอบด้วยเครื่องมืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความไวสูง (Sensitive Electronics Equipment) ดังนั้นวัตถุประสงค์ที่สองในการกราวด์ก็เพื่อประสิทธิภาพในการทำงานของระบบงาน หรือเพื่อต้องการจำกัดสัญญาณอันไม่พึ่งประสงค์ในลักษณะ Disturbance ในโหมดการต่อร่วม (Common Mode)

รูปที่ 1 ระบบไฟฟ้าที่แยกอิสระออกจากหม้อแปลงไฟฟ้า

          การปฏิบัติงานเรื่องการกราวด์ในระบบงาน จะดำเนินไปตามการนำเสนอในคู่มือ NEC (อ้างอิง Section 250-5) ซึ่งรวมไปถึงอาคารบ้านเรือน และโดยปกติที่ควรจะเป็น ระบบไฟฟ้าควรจะมีการแยกอิสระ (Isolation) ออกจากหม้อแปลงไฟฟ้า ดังแสดงในรูปที่ 1 ซึ่งจะใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแบบไอโซเลชั่นเข้ามาแยกอิสระระหว่างระบบงานกับหม้อแปลงไฟฟ้า ส่วนวงจรตัวนำกราวด์ (สายนิวตรัล) จะดึงออกมาจากเอาต์พุตของหม้อแปลงไฟฟ้าแบบไอโซเลชั่น โดยที่รูปแบบการต่อทางเอาต์พุตของหม้อแปลงไฟฟ้าแบบไอโซเลชั่นเป็นแบบวาย และจะมีการต่อถึงกันระหว่างกราวด์กับนิวตรัล หรือสามารถเลือกต่อถึงกันที่ตู้ MDB (Circuit Breaker) ก็ได้ แต่ต้องดำเนินการต่อถึงกันเพียงที่ใดที่หนึ่งเพียงจุดเดียว

          ส่วนปัญหาการกราวด์ระบบไฟฟ้ากับเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้า (Generator) ที่สามารถพบเจอได้ในไซต์งาน จะมีการต่อถึงกันระหว่างนิวตรัลกับกราวด์ที่เครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้า (แบบรวมนิวตรัล) จากข้อมูลที่นำเสนอเอาไว้ใน IEEE STD. 446-1995 ผนึกรวมกับกับลักษณะตามไซต์งาน สามารถจำแนกลักษณะการติดตั้งเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้ากับระบบไฟฟ้า (มองจากมิติในเรื่องการกราวด์) ได้ 2 ลักษณะด้วยกัน ได้แก่ แบบรวมนิวตรัลกับแบบแยกนิวตรัล

          ความแตกต่างระหว่างการติดตั้งเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้ากับระบบไฟฟ้าทั้งสองแบบ จะอยู่ที่สายนิวตรัล ถ้าเป็นแบบรวมนิวตรัลก็จะใช้สายตัวนำนิวตรัลเส้นเดียวกัน แต่ถ้าเป็นแบบแยกนิวตรัล สายตัวนำนิวตรัลของระบบไฟฟ้าหลักกับเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้าจะเป็นคนละเส้นกัน

          ด้วยสามัญสำนึกทั่ว ๆ ไป การติดตั้งหม้อแปลงไฟฟ้า ตู้ MDB ตู้จ่ายไฟฟ้าย่อย หรือแม้กระทั่งที่โหลดเอง มักจะมีการต่อถึงกันระหว่างกราวด์กับนิวตรัลเข้าด้วยกันเสมอ ทั้งนี้ทั้งนั้นอาจจะด้วยความจงใจหรือไม่ก็แล้วแต่ การปฏิบัติเช่นนี้ย่อมมีผลกระทบตามมาด้วยเสมอ ในแง่ดีคือคงความมีเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับในระบบงาน (จริง ๆ แล้วต่อถึงกันที่ตู้ MDBเพียงจุดเดียวก็เพียงพอ เว้นแต่กรณีของการแยกอิสระ จะต้องพิจารณาเป็นรายกรณีตามรูปแบบการติดตั้ง) แต่ในแง่ร้ายก่อให้เกิดสัญญาณรบกวน (EMF: สัญญาณรบกวนเป็นสัญญาณที่อยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า มีลักษณะเช่นเดียวกับสัญญาณของคลื่นวิทยุ คลื่นสัญญาณโทรศัพท์ ฯลฯ ) 

รูปที่ 2 ไดอะแกรมการติดตั้งเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้ากับระบบไฟฟ้าแบบรวมนิวตรัล

          ในรูปที่ 2 เป็นไดอะแกรมการติดตั้งเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้ากับระบบไฟฟ้าแบบรวมนิวตรัล กล่าวอย่างง่าย ๆ สายตัวนำนิวตรัลของระบบไฟฟ้าหลักหรือจากหม้อแปลงไฟฟ้า เป็นสายตัวนำเส้นเดียวกับเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้า ข้อปฏิบัติหนึ่งซึ่งผู้ปฏิบัติงานจะต้องถือปฏิบัติในระบบงาน นั่นก็คือ ห้ามเด็ดขาดสำหรับการต่อถึงกันระหว่างกราวด์กับนิวตรัลที่โหลดหรือเครื่องมือ-อุปกรณ์ไฟฟ้า-อิเล็กทรอนิกส์ ที่ตู้จ่ายไฟฟ้าย่อย หรือที่อื่น ๆ ยกเว้นที่ตู้ MDB แต่อย่างไรก็ดีต้องพิจารณาถึงลักษณะเงื่อนไขการติดตั้งในลักษณะแยกอิสระด้วย (Isolation) เพื่อลดทอนสัญญาณรบกวน  

          หากสังเกตดี ๆ ไดอะแกรมการติดตั้งในรูปที่ 2 เครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้าถือว่าเป็นโหลดตัวหนึ่งในระบบงานนั่นเอง และที่ตัวเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้าได้มีการต่อถึงกันระหว่างกราวด์กับนิวตรัล ซึ่งถือว่าเป็นการปฏิบัติการติดตั้งที่ไม่เหมาะสมอย่างยิ่ง (เป็นการฝ่าฝืนข้อกำหนดในคู่มือ NEC Section 250-23(a)) โดยผลเสียของการปฏิบัติเช่นนี้สามารถจำแนกได้ 3 ลักษณะด้วยกัน

          ผลเสียที่ 1 การต่อถึงกัน ระหว่างกราวนด์กับนิวตรัลที่เครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้าหรือที่โหลด หรือตู้จ่ายไฟฟ้าย่อย เป็นต้น จะก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้าค่าหนึ่งในสายนิวตรัล โดยมีจุดการต่อถึงกันระหว่างนิวตรัลกับกราวด์ทำให้เกิดการครบวงจรขึ้นมา เรียกกระแสไฟฟ้าค่านี้ว่า กระแสสเตรย์นิวตรัล (Stray Neutral Current) ผลของการไหลผ่านสายตัวนำซึ่งมีค่าอินดักแตนซ์อยู่ค่าหนึ่งของกระแสสเตรย์นิวตรัล จะก่อให้เกิดศักย์ไฟฟ้าขึ้นที่ระบบกราวด์หรือเรียกว่า Ground Potential Rise ผลของการเกิดขึ้นของศักย์ไฟฟ้าที่ระบบกราวด์นี้เอง จะกลายเป็นสัญญาณรบกวนการทำงานของระบบงานอิเล็กทรอนิกส์ความไวสูง

          บันทึก ในช่วงเวลา 4 ปีที่ผ่านมา ผู้เขียนเริ่มให้ความสำคัญกับค่าระดับของกระแสสเตรย์นิวตรัลที่ส่งผลให้กลายเป็นสัญญาณรบกวนต่อระบบงานเอาไว้หลายไซต์งาน ทั้งที่มีปัญหาและที่ไม่มีปัญหาเพื่อนำมาเปรียบเทียบกัน เพราะเป็นเรื่องยากมากที่เราจะควบคุมไม่ไห้มีค่ากระแสไฟฟ้าไหลในสายตัวนำนิวตรัลได้ จากประสบการณ์ของผู้เขียน กระแสไฟฟ้าที่ไหลอยู่ในสายตัวนำนิวตรัลไม่ควรให้มีค่าเกิน 250 mA โดยที่ระบบกราวด์ที่ใช้รองรับระบบงานอิเล็กทรอนิกส์ความไวสูง จะต้องเป็นระบบกราวด์แบบ SRG (Signal Reference Grid) และจะต้องระวังเรื่องการเกิด Ground Loop ด้วย สำหรับเทคนิคในการวัดค่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลในเหตุการณ์ที่เกิด Ground Loop จะขอนำเสนอในโอกาสต่อ ๆ ไป

          ผลเสียที่ 2 กรณีเมื่อเกิดกราวด์ฟอลต์ในช่วงที่ระบบงานกำลังรับกำลังไฟฟ้าจากระบบไฟฟ้าหลัก (จากหม้อแปลงไฟฟ้าของการไฟฟ้า ฯ) ปกติแล้วหากดำเนินการต่อถึงกันระหว่างกราวด์กับนิวตรัลในจุดใด จุดนั้นสมควรเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีการทำระบบกราวด์อิเล็กโตรดภายในขึ้นมา และจะต้องต่อถึงกับระบบกราวด์ของระบบงานให้ถึงกัน เมื่อเกิดอุบัติเหตุจากสาเหตุประการใดก็แล้วแต่ ที่สามารถทำให้เกิดกราวด์ฟอลต์ขึ้นในระบบงาน กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านระบบกราวด์ในช่วงที่เกิดกราวด์ฟอลต์จะมี 2 เส้นทางด้วยกันได้แก่ เส้นทางแรกไหลผ่านไปลงกราวด์ (ดิน) ที่หม้อแปลงไฟฟ้า ส่วนเส้นทางที่สองจะไหลไปลงกราวด์ (ดิน) ที่เครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้า การแยกไหลของกระแสไฟฟ้าในช่วงเกิดกราวด์ฟอลต์อาจจะมองว่าน่าจะเป็นเรื่องดี เพราะจะไม่ก่อให้เกิด Ground Potential Rise ที่สูงมากเกินไป แต่จริง ๆ แล้วไม่ได้เป็นเรื่องที่ดีเลยแม้แต่น้อย เพราะการแยกไหลในลักษณะ 2 เส้นทางหรืออาจจะมีมากกว่า จะส่งผลให้เบรกเกอร์หรือฟิวส์ซึ่งทำหน้าที่ในเรื่องการป้องกันการเกิดกราวด์ฟอลต์กลับไม่สามารถทำงาน ซึ่งอาจจะส่งผลให้เกิดความเสียหายอย่างใหญ่หลวงต่อผู้ปฏิบัติงานเองและระบบงาน ทั้งนี้ทั้งนั้นก็จะขึ้นอยู่กับระดับความรุนแรงของการเกิดกราวด์ฟอลต์โดยตรง

          ผลเสียที่ 3 กรณีเกิดกราวด์ฟอลต์ในช่วงที่ระบบงานรับกำลังไฟฟ้ามาจากเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้า เป็นไปในลักษณะเดียวกับผลเสียที่ 2 นั่นก็คือ เกิดกระแสไฟฟ้าไหลลงกราวด์ (ดิน) สองทิศทางเมื่อเกิดกราวด์ฟอลต์ ซึ่งขณะที่ระบบงานรับกำลังไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้า ระบบงานที่ไม่ได้เป็นโหลดของเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้าจะต้องไม่ทำงาน (ไม่มีไฟฟ้าเลี้ยง) แต่ในกรณีที่เกิดกราวด์ฟอลต์ สามารถส่งผลให้ระบบงานที่ไม่ใช่โหลดของเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้ากลับทำงานได้ ประเด็นสำคัญจะอยู่ที่เรื่องความเสี่ยงต่อความเสียหายของระบบงานและผู้ปฏิบัติงาน เพราะไม่สามารถควบคุมทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าที่ไหลลงกราวด์ (ดิน)ในช่วงที่เกิดกราวด์ฟอลต์ (ตัวอย่างปัญหาที่สามารถสังเกตเห็นด้วยตาเปล่า โหลดที่ไม่ได้รับไฟเลี้ยงจากเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้า สามารถทำงานได้)

          ถ้าการติดตั้งเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้ากับระบบไฟฟ้าเป็นแบบรวมนิวตรัล ข้อปฏิบัติที่จะต้องถือปฏิบัติ จะเป็นการห้ามโดยเด็ดขาดในเรื่องการต่อถึงกันระหว่างกราวด์กับนิวตรัลที่เครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้า แต่อย่างไรก็ตาม ความไว้วางใจได้ต่อเรื่องเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้า คงไม่สามารถสร้างให้เกิดความพึงพอใจได้ต่อผู้ปฏิบัติงานเป็นแน่ เพราะเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้าก็เป็นแหล่งกำเนิดกำลังไฟฟ้าแหล่งหนึ่ง ซึ่งไม่มีความแตกต่างมากนักกับหม้อแปลงไฟฟ้าที่จ่ายกำลังไฟฟ้าเข้าสู่ระบบงาน ดังนั้นหากต้องการสร้างให้เกิดความไว้วางใจได้ เราจะต้องหันไปติดตั้งเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้ากับระบบไฟฟ้าในลักษณะแบบแยกนิวตรัล

          สำหรับการติดตั้งเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้ากับระบบไฟฟ้าแบบแยกนิวตรัล สามารถแก้ปัญหาผลเสียทั้ง 3 ข้อได้หมด ซึ่งมีรูปแบบดังไดอะแกรมตามรูปที่ 3 แต่มีข้อควรระวังหรือปฏิบัติ 2 ประเด็นด้วยกัน

          - การโอนย้าย (Transfer) ระหว่างแหล่งจ่ายจากระบบไฟฟ้าหลักกับเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้าที่ ATS (Auto Transfer Switch) หน้าสัมผัสของนิวตรัลจะต้องมีการต่อถึงกันก่อนที่หน้าสัมผัสของเฟสจะต่อถึงกัน หรือถ้าเป็นการโอนย้ายด้วยมือก็จะต้องโยกนิวตรัลไปต่อก่อนที่จะโยกเฟสตามไป

          - ในกรณีที่เกิดกราวด์ฟอลต์ทางด้านระบบไฟฟ้าหลัก ผลที่ตามมานั่นก็คือ มีกระแสไฟฟ้าจำนวนมากไหลลงสู่ระบบกราวด์ผ่านจุดที่เกิดกราวด์ฟอลต์ ทำให้มีกระแสไฟฟ้าไปขับโหลดไม่พอ เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในลักษณะนี้ (เบรกเกอร์ที่ตู้ MDB ไม่ทริป) อาจจะทำให้เราเข้าใจผิดว่าไฟฟ้าตกก็ได้ เพราะสถานการณ์คล้ายกัน ดังนั้นผู้ปฏิบัติงานห้ามตัดสินใจโอนย้ายนิวตรัลไปสู่เครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้าโดยทันที แต่จะต้องตัดเบรกเกอร์ที่ตู้ MDB เสียก่อน (แบบโอนย้ายด้วยมือ แต่ถ้าเป็นอัตโนมัติมันจะไม่สามารถจำแนกรายละเอียดของปัญหาได้ เว้นแต่จะมีการติดตั้งระบบตรวจสอบเรื่องกราวด์ฟอลต์ (Ground Fault Current Sensing) แล้วจึงดำเนินการโอนย้ายนิวตรัลและตามด้วยเฟส

ถ้าเราไม่ไปตัดเบรกเกอร์หลักที่ตู้ MDB โดยตัดสินใจโอนย้ายนิวตรัลโดยทันที (ถ้าเป็นปัญหาที่เกิดจากไฟฟ้าตกหรือไฟฟ้าดับสามารถปฏิบัติตามขั้นตอนปกติได้) ในช่วงที่นิวตรัลลอย คือ ไม่สัมผัสทั้งนิวตรัลของแหล่งจ่ายจากระบบไฟฟ้าหลักและนิวตรัลของเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้า ในช่วงที่นิวตรัลลอยนี้ จะก่อให้เกิดศักย์ไฟฟ้าปรากฏที่ระบบกราวด์สูงมาก ส่งผลให้อุปกรณ์ที่มีลักษณะการทำงานแบบแรงดันไฟฟ้าควบคุมค่าความต้านทาน เช่น MOV ภาคอินพุตของสเตบิไลเซอร์ ภาคอินพุตของ UPS เป็นต้น จะได้รับความเสียหาย (ระเบิด) และทำให้ฟิวส์แรงต่ำด้านเอาต์พุตของหม้อแปลงไฟฟ้าขาด (ในเฟสที่เกิดกราวด์ฟอลต์)

รูปที่ 3 การติดตั้งเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้ากับระบบไฟฟ้าแบบแยกนิวตรัล

          ถึงแม้ว่าการติดตั้งในลักษณะแบบแยกนิวตรัลจะสามารถตัดปัญหาในเรื่องผลเสียทั้ง 3 ข้อลงไปได้ก็ตามที แต่ปัญหาในช่วงที่นิวตรัลลอยจะเข้ามาเป็นปัญหาแทน เพราะฉะนั้นผู้ปฏิบัติงานในระบบงานจะต้องตั้งสติ ให้ความระมัดระวังและเพิ่มความรอบขอบเป็นพิเศษ เพราะหากผิดพลาดประการใด ความเสียหายในแต่ละครั้งมีมูลค่าค่อนข้างสูง อีกทั้งยังก่อให้เกิดการหยุดชะงักของการดำเนินของระบบงานได้

          บันทึก ปัญหาในเรื่องกราวด์ฟอลต์เรามักจะผลักภาระหน้าที่ให้กับเบรกเกอร์ ฟิวส์ แต่ความเป็นจริงในระบบงานในเรื่องการกราวด์และเรื่องอื่น ๆ มักจะมีการบำรุงรักษาแก้ไขอยู่เป็นประจำ โดยมีการติดตั้งอุปกรณ์ เครื่องมือต่าง ๆ เข้าเพิ่มเติมในระบบงาน ซึ่งการปฏิบัติงานในแต่ละครั้งมิได้มีการบันทึกเพื่อ Update แบบไฟฟ้าแต่ประการใด เมื่อเกิดปัญหาขึ้นมาในระบบงาน การอ่านระบบงานโดยขั้นต้นจะต้องอาศัยแบบทางไฟฟ้า แต่ทว่าแบบไฟฟ้ากับความเป็นจริงของระบบงานไม่ตรงกันเลย เรื่องนี้เป็นเรื่องที่สำคัญมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบงานในด้านการให้บริการ เช่น ระบบสื่อสารทั้งหลาย เพราะการปฏิบัติงานในแต่ละครั้งจะมีเงื่อนไขทางเวลามาเป็นตัวกำหนด    ตัวอย่างเช่น หยุดปฏิบัติงานได้ไม่เกิน 20 นาที หากเกินนี้ระบบงานจะล่ม เป็นต้น สำหรับปัญหาในเรื่องการกราวด์ ซึ่งเป็นเรื่องที่สำคัญ จำเป็นอย่างยิ่งที่เราจะต้องพิจารณาหลาย ๆ มิติร่วมกัน จึงจะสร้างความไว้วางใจได้ให้เกิดขึ้นกับระบบงาน

การกราวด์ UPS 
          อย่างที่เราทราบ ๆ กันดีอยู่ว่า UPS (Uninterruptible Power Supply) เป็นแหล่งกำลังไฟฟ้าสำรองที่มีคุณภาพสูงมากชนิดหนึ่ง ซึ่งนิยมเอามาจ่ายกำลังไฟฟ้าในกับโหลดวิกฤติ (Critical Load: โหลดวิกฤติ หมายถึงโหลดที่จะต้องดำเนินงานตลอดเวลา หยุดไม่ได้) ด้วยโครงสร้างและเทคโนโลยีของ UPS ตัวของ UPS จะมีการแยกอิสระระหว่างภาคอินพุตและภาคเอาต์พุตออกจากกัน หรือที่เรียกว่า ไอโซเลชั่น (Isolation) ซึ่งการแยกอิสระระหว่างอินพุตกับเอาต์พุตของ UPS จะอาศัยภาคการทำงานของเร็กติไฟเออร์กับอินเวอร์เตอร์ในตัว UPS แต่ทั้งนี้ทั้งนั้นเราจะหยิบเอาประโยชน์ในเรื่องนี้มาใช้งานได้อย่างเหมาะสมหรือไม่ ก็จะขึ้นอยู่กับลักษณะการติดตั้ง UPS โดยตรง

          อย่างที่เราทุกคนทราบกันเป็นอยู่ดีแล้วว่า ระบบกราวด์ในระบบงานไม่ว่าจะเป็นระบบกราวด์ในส่วนงานอิเล็กทรอนิกส์ความไวสูง (Sensitive Electronics Equipment) หรือระบบงานในส่วนกำลังไฟฟ้า (Power System Equipment) จะต้องมีการเชื่อมต่อถึงกันทั้งหมด (ตามข้อกำหนดในคู่มือ NEC) ทั้งนี้ทั้งนั้นก็เพื่อความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานและระบบงานมาเป็นเหตุผลแรก แต่การต่อถึงกันของระบบกราวด์ทั้งหมดเช่นนี้ ส่งผลให้เกิดสัญญาณรบกวนกับระบบงานอิเล็กทรอนิกส์ความไวสูง ซึ่งแหล่งกำเนิดหรือแหล่งจ่ายสัญญาณรบกวนแหล่งใหญ่ คือ ส่วนงานกำลังไฟฟ้านั่นเอง ดังนั้นจึงกลายเป็นเหตุผลสำคัญที่ระบบงานโดยส่วนใหญ่มักนิยมแยกระบบกราวด์ของระบบงานทั้งสองนี้ออกจากกัน และกลายเป็นการหนีเสือปะจระเข้ การแยกระบบกราวด์ออกจากกัน จะทำให้ระบบงานจะต้องประสบกับปัญหาอีกรูปแบบหนึ่ง นั่นก็คือ Ground Potential Rise และเกิด Ground Loop ตามมา รายละเอียดคงไม่สามารถกล่าวได้จบในบทความซึ่งตีกรอบความกะทัดรัดฉบับนี้ได้ ดังนั้นเหตุผลในเรื่องการแยกอิสระจึงกลายเป็นเหตุผลหนึ่งที่มีความสำคัญขึ้นมาโดยทันที

          ในรูปที่ 4 เป็นไดอะแกรมการติดตั้ง UPS กับระบบไฟฟ้า จะพบว่าที่เอาต์พุตของ UPS ได้มีการต่อถึงกันระหว่างนิวตรัลของ UPS กับนิวตรัลของหม้อแปลงไฟฟ้าหรือจากตู้ MDB การติดตั้งในลักษณะนี้ถึงแม้ว่าโครงสร้างของ UPS จะมีความเป็นไอโซเลชั่นระหว่างอินพุตกับเอาต์พุตภายในตัวของ UPS แต่ก็ไม่ได้ช่วยให้เกิดความเป็นไอโซเลชั่นขึ้นระหว่างโหลดของ UPS กับส่วนงานระบบกำลังไฟฟ้าได้เลย หากสรุปง่าย ๆ ความเป็นไอโซเลชั่นของ UPS ไม่ได้ช่วยลดทอนสัญญาณรบกวนจากส่วนงานกำลังไฟฟ้าให้กับโหลดของ UPS ได้เลย (โหมดการต่อร่วม)

รูปที่ 4 ไดอะแกรมการติดตั้ง UPS กับระบบไฟฟ้า

          ส่วนไดอะแกรมการติดตั้งในรูปที่ 5 เป็นรูปแบบการติดตั้งที่สามารถใช้ความเป็นไอโซเลชั่นของโครงสร้าง UPS ให้เกิดประโยชน์ โดยเอาต์พุตของ UPS จะไม่มีการต่อถึงระหว่างนิวตรัลของ UPS กับนิวตรัลของหม้อแปลงไฟฟ้าหรือจากตู้ MDB ซึ่งจะเป็นผลให้เกิดความเป็นไอโซเลชั่นขึ้นระหว่างโหลดของ UPS กับส่วนงานกำลังไฟฟ้า    โดยที่นิวตรัลกับกราวด์ของ UPS จะมีการต่อถึงกันแล้วต่อลงสู่กราวด์อิเล็กโตรด (ติดตั้งกราวด์อิเล็กโตรดใกล้ UPS มากที่สุดเท่าที่จะทำได้)

รูปที่ 5 การแยกต่อนิวตรัล ระหว่างเอาต์พุตของ UPS และหม้อแปลงไฟฟ้า

          การต่อถึงกันระหว่างกราวด์กับนิวตรัลในระบบงาน คำถาม แล้ว ณ จุดใดควรจะมีการต่อถึงกันหรือไม่ อย่างไร ? ผู้เขียนขออนุญาตให้เป็นข้อสังเกตอย่างนี้ว่า ณ จุดที่ตู้ MDB จะต้องต่อถึงกัน และทุกจุดทางเอาต์พุตของการแยกอิสระหรือไอโซเลชั่น เช่นหม้อแปลงไฟฟ้าแบบไอโซเลชั่น หรือ UPS เป็นต้น และเมื่อไหร่ก็ตามที่ดำเนินการต่อถึงกันระหว่างนิวตรัลกับกราวด์แล้ว ให้ดำเนินการทำกราวด์อิเล็กโตรดในบริเวณนั้นด้วย (เหตุผล เพื่อความปลอดภัย) แต่ไม่ใช่แยกติดตั้งอย่างเป็นอิสระจากกันโดยไม่มีการเชื่อมต่อถึงกันแต่ประการใด

          อย่างไรก็ดี รูปแบบกราวด์ติดตั้ง UPS ยังมีอีกหลายรูปแบบ ทั้งนี้ทั้งนั้นก็จะขึ้นอยู่กับเงื่อนไขความต้องการของระบบงานโดยตรง แต่แก่นแท้แห่งการติดตั้ง UPS สามารถจำแนกได้เพียง 2 รูปแบบนี้เท่านั้น

เอกสารอ้างอิง
          - IEEE Std 446-1995 “IEEE Recommended Practice for Emergency and Safety Power System for Industrial and  Commercial Applications”

          - IEEE Std 1100-1992 “IEEE Recommended Practice for Powering and Grounding Sensitive Electronic Equipment”

          - IEEE Std 142-1991 “IEEE Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems”

          - IEEE Std 242-1986 “IEEE Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power System” คู่มือ NEC 1996
 

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