วิธีการเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบเฟสเดียว?

การแนะนำ

ไฟกระชากเป็นหนึ่งในภัยคุกคามในระบบไฟฟ้าที่ถูกประเมินต่ำเกินไป แรงดันไฟฟ้าเกินกะทันหัน ไม่ว่าจะเกิดจากฟ้าผ่า การสลับกริด หรือแม้แต่อุปกรณ์ภายใน อาจทำให้ฉนวนเสื่อมสภาพ เบรกเกอร์ตัดการทำงาน หรือทำลายอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนได้ในทันที อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากไฟกระชากเฟสเดียว (SPD) เป็นแนวป้องกันแรก โดยจะโอนพลังงานส่วนเกินมายังโลกและรับประกันว่าแรงดันไฟฟ้าที่ส่งถึงอุปกรณ์ของคุณจะอยู่ภายในขีดจำกัดที่ปลอดภัย.

สำหรับวิศวกรไฟฟ้าและผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดซื้อ ความท้าทายไม่ได้อยู่ที่ว่าจะใช้ SPD เฟสเดียวหรือไม่ แต่อยู่ที่ว่าจะเลือกอันที่ถูกต้องได้อย่างไร คู่มือนี้ให้แนวทางที่ชัดเจน เทคนิค และการปฏิบัติ ซึ่งผสมผสานมาตรฐานสากล แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดด้านวิศวกรรม และประสบการณ์ในโลกแห่งความเป็นจริง.

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบเฟสเดียวคืออะไร?

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากเฟสเดียวได้รับการติดตั้งในระบบไฟฟ้ากระแสสลับเฟสเดียว 230/240V เพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราว มันทำงานโดยคงอยู่แบบพาสซีฟภายใต้แรงดันไฟฟ้าปกติ แต่ทันทีที่เกิดไฟกระชาก จะกลายเป็นเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำและเปลี่ยนเส้นทางกระแสไฟกระชากลงสู่พื้น.

อุปกรณ์ป้องกันเฟสเดียวถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในแผงจำหน่ายที่อยู่อาศัย อาคารพาณิชย์ ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ และแผงควบคุมอุตสาหกรรม ในแต่ละกรณี จะยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ ลดการหยุดทำงาน และปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยสมัยใหม่.

มาตรฐาน IEC และการจัดประเภท SPD

การเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากเฟสเดียวต้องเป็นไปตามมาตรฐานสากลเป็นหลัก IEC 61643-11 และ IEC 61643-12. - สิ่งเหล่านี้จะกำหนดรูปคลื่นการทดสอบ การจำแนกประเภท และแนวทางการติดตั้ง:

• ประเภทที่ 1 SPD: ทดสอบด้วยรูปคลื่น 10/350 µs ซึ่งออกแบบมาเพื่อทนต่อกระแสฟ้าผ่าโดยตรง ติดตั้งที่ทางเข้าบริการซึ่งมีสายเหนือศีรษะหรือระบบป้องกันฟ้าผ่า.

• ประเภทที่ 2 SPD: ทดสอบด้วยรูปคลื่น 8/20 µs ป้องกันไฟกระชากสลับและฟ้าผ่าทางอ้อม โดยทั่วไปจะติดตั้งในแผงกระจายสินค้า.

• ประเภทที่ 3 SPD: ติดตั้งใกล้กับโหลดที่มีความละเอียดอ่อน ทำให้มั่นใจได้ว่าแรงดันตกค้าง (สูงสุด) ต่ำมาก ใช้เป็นขั้นตอนสุดท้ายของการป้องกัน.

หากคุณต้องการเจาะลึกยิ่งขึ้นในการแบ่งประเภท SPD โดยละเอียด และวิธีการกำหนดแต่ละประเภทในมาตรฐานและการใช้งานจริง คุณสามารถอ่านบทความเฉพาะของเราได้ที่นี่: การจำแนกประเภทของ SPD.

พารามิเตอร์หลักที่ต้องพิจารณา

เมื่อเปรียบเทียบ SPD เฟสเดียวที่แตกต่างกัน พารามิเตอร์หลายตัวมีความสำคัญต่อการเลือกที่เหมาะสม:

• Uc (แรงดันไฟฟ้าใช้งานต่อเนื่องสูงสุด): แรงดันไฟฟ้า RMS สูงสุดที่อุปกรณ์สามารถรองรับได้โดยไม่ลดลง สำหรับระบบ 230/240V ค่ามาตรฐานคือ 275V AC ระหว่างสายและสายกลาง.

• ขึ้น (ระดับป้องกันแรงดันไฟฟ้า): แรงดันไฟฟ้าที่ถูกหนีบระหว่างไฟกระชาก อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนต้องใช้แรงดันต่ำกว่า 1.5–2.5 kV.

• ใน (กระแสไฟที่กำหนด): กระแสไฟที่ SPD สามารถคายประจุซ้ำได้โดยไม่เกิดความล้มเหลว SPD เฟสเดียวที่ดีควรรองรับอย่างน้อย 20 kA (8/20 µs).

• Imax (กระแสคายประจุสูงสุด): กระแสสูงสุดที่ SPD สามารถทนได้ในเหตุการณ์เดียว โดยทั่วไปคือ 40 kA หรือมากกว่า.

• Iimp (กระแสแรงกระตุ้น): เฉพาะสำหรับ SPD ประเภท 1 ทดสอบด้วยรูปคลื่น 10/350 µs ค่าเริ่มต้นที่ 12.5 kA โดยแนะนำให้ใช้ 25 kA ในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูง.

• เวลาตอบสนอง: SPD ทำหน้าที่ในหน่วยนาโนวินาที ยิ่งปฏิกิริยาเร็วเท่าไร การป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนก็จะดีขึ้นเท่านั้น.

พารามิเตอร์เหล่านี้ควรจับคู่กับระดับการสัมผัสของระบบ ประเภทสายดิน และประเภทฉนวนของอุปกรณ์เสมอ.

การกำหนดค่าการต่อสายดินและการเดินสายไฟของระบบ

ประเภทสายดินมักถูกมองข้าม แต่เป็นหนึ่งในปัจจัยชี้ขาดที่สุดในการเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบเฟสเดียว.

• ระบบทีที: ต้องการ 1P+N (หรือที่เรียกว่า 1+1) SPD การกำหนดค่านี้ใช้การป้องกัน MOV ระหว่างเส้นและเส้นกลาง บวกกับช่องว่างประกายไฟหรือองค์ประกอบเฉพาะระหว่างเส้นกลางและ PE ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการควบคุมการปล่อยลงสู่ดิน ซึ่งมีความสำคัญใน TT ซึ่งศักยภาพที่เป็นกลางสามารถเพิ่มขึ้นได้ในระหว่างที่เกิดข้อผิดพลาด.

• ระบบ TN-S หรือ TN-C-S: สามารถใช้ 1P หรือ 1P+N ขึ้นอยู่กับการออกแบบของแผงจ่ายไฟ ทั้งเส้นทางแบบ line-to-neutral และ line-to-earth จะต้องได้รับการปกป้อง.

• ระบบ TN-C: โดยปกติจะใช้ 1P หรือ 2P SPD ขึ้นอยู่กับว่าตัวนำ PEN สามารถเข้าถึงได้หรือไม่.

สำหรับทุกระบบ กฎการเดินสายไฟยังคงเหมือนเดิม: รักษาการเชื่อมต่อของ SPD เข้ากับสายดินให้สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งถ้าจะให้ดีควรน้อยกว่า 0.5 ม. สายยาวจะเพิ่มการเหนี่ยวนำและเพิ่มแรงดันตกค้างที่อุปกรณ์ป้องกันจะเห็น.

คู่มือการเลือกทีละขั้นตอน

นี่คือหัวใจสำคัญของกระบวนการตัดสินใจ วิศวกรและผู้ซื้อจำนวนมากค้นหาวิธีเลือก SPD เฟสเดียวโดยเฉพาะ ดังนั้นในส่วนนี้จึงให้รายละเอียดแผนงานที่เป็นประโยชน์:

ขั้นตอนที่ 1: ประเมินความเสี่ยงและความเสี่ยง

ตรวจสอบว่าอาคารมีระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก (LPS) หรือจ่ายไฟโดยสายเหนือศีรษะ ถ้าใช่ จำเป็นต้องมี SPD ประเภท 1 ที่ทางเข้าบริการ สำหรับการจัดหาใต้ดินในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงต่ำ ประเภทที่ 2 ที่มีความจุสูงอาจเพียงพอ.

ขั้นตอนที่ 2: ระบุระบบสายดิน

ตรวจสอบว่าการติดตั้งของคุณคือ TT, TN-S, TN-C-S หรือ TN-C ซึ่งจะกำหนดว่าคุณต้องการ 1P SPD, 1P+N SPD หรือ 2P SPD การเลือกการกำหนดค่าการเดินสายที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้ SPD ไม่มีประสิทธิภาพ.

ขั้นตอนที่ 3: กำหนดขั้นตอนการป้องกัน

• ที่ทางเข้าบริการ: Type 1 หรือ Type 1+2 SPD รวม.

• ที่แผงจำหน่าย: ประเภท 2 โดยมี In ≥ 20 kA และ Imax ≥ 40 kA.

• ที่โหลดที่ละเอียดอ่อน: ประเภท 3 เพื่อลดความต้านทานฉนวนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่ำกว่า.

ขั้นตอนที่ 4: เลือกการให้คะแนนทางเทคนิค

จับคู่การให้คะแนนของ SPD กับระบบของคุณ:

• Uc: 275V AC สำหรับระบบ 230/240V.

• ขึ้น: ต้องต่ำกว่าหมวดฉนวนของอุปกรณ์ (IEC 60664: Cat II กรรมการ 2.5 kV, Cat III ดาบ 4 4 kV).

• In/Imax/Iimp: ตามระดับการติดตั้งและโซนความเสี่ยง.

ขั้นตอนที่ 5: วางแผนการประสานงานระหว่างขั้นตอนต่างๆ

SPD ต้องทำงานร่วมกัน อุปกรณ์อัปสตรีมจะต้องดูดซับพลังงานโดยไม่ผ่านแรงดันไฟฟ้าทำลายล้างดาวน์สตรีม ในขณะที่การป้องกันการปรับแต่ง SPD ดาวน์สตรีม รักษาระยะห่างระหว่างอุปกรณ์อย่างน้อย 10 เมตร หรือใส่ตัวเหนี่ยวนำแบบแยกส่วนเพื่อให้แน่ใจว่ามีการแบ่งปันพลังงานอย่างเหมาะสม.

ขั้นตอนที่ 6: ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการป้องกันกระแสเกินที่เหมาะสม

SPD ทุกอันต้องมีการป้องกันการสำรองข้อมูล เว้นแต่ SPD จะมีฟิวส์ในตัว ให้ติดตั้ง MCB หรือฟิวส์เป็นอนุกรม ซึ่งจะช่วยป้องกันเหตุการณ์ไฟฟ้าลัดวงจรเมื่อ SPD หมดอายุการใช้งาน.

ขั้นตอนที่ 7: พิจารณาอายุการใช้งานและการบำรุงรักษา

SPD ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป เลือกรุ่นที่มี:

• หน้าต่างแสดงสถานะที่แสดงสภาวะสีเขียว/แดง.

• หน้าสัมผัสการส่งสัญญาณระยะไกลสำหรับการตรวจสอบในระบบควบคุม.

• โมดูลปลั๊กอินแบบถอดเปลี่ยนได้ ดังนั้นการบำรุงรักษาจึงไม่จำเป็นต้องเดินสายไฟใหม่.

การปฏิบัติตามกระบวนการทีละขั้นตอนนี้ช่วยให้แน่ใจว่า SPD เฟสเดียวของคุณไม่เพียงแต่ได้รับการจัดอันดับอย่างถูกต้อง แต่ยังได้รับการติดตั้งและบำรุงรักษาอย่างถูกต้องเพื่อความน่าเชื่อถือในระยะยาว.

เคล็ดลับการติดตั้งที่ใช้งานได้จริงและข้อผิดพลาดทั่วไป

แม้แต่อุปกรณ์ป้องกันเฟสเดียวที่ดีที่สุดก็ยังล้มเหลวหากติดตั้งไม่ถูกต้อง ปฏิบัติตามหลักการทางวิศวกรรมเหล่านี้:

• สายไฟสั้นและตรง ไม่เกิน 0.5 ม.

• แยกสายไฟและสายสัญญาณเพื่อหลีกเลี่ยงไฟกระชากของข้อต่อ.

• อย่ารวมสาย SPD เข้ากับวงจรที่มีการป้องกัน.

• เชื่อมต่อสายดิน SPD เข้ากับแถบพันธะที่ให้ศักย์ไฟฟ้าใกล้เคียงที่สุดเสมอ.

• เคารพระยะห่างในการประสานงานระหว่างระยะ SPD ที่แตกต่างกัน.

ข้อผิดพลาดทั่วไป ได้แก่ การติดตั้งเพียงขั้นตอนเดียว การลืมการป้องกัน N-PE ในระบบ TT หรือการเพิ่ม SPD ขนาดใหญ่โดยไม่จำเป็น แต่ละสิ่งเหล่านี้จะลดประสิทธิภาพการป้องกันและเพิ่มต้นทุนโดยไม่มีผลประโยชน์.

ตัวอย่างการใช้งาน

• การใช้งานที่อยู่อาศัย: SPD ประเภท 2 (ใน 20 kA, Imax 40 kA, สูงสุด < 1.5 kV) ที่ติดตั้งในแผงจ่ายไฟหลักจะช่วยปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในครัวเรือนจากการรบกวนของกริด.

• อาคารพาณิชย์: SPD ประเภท 1+2 ที่แผงสวิตช์หลักรวมกับ SPD ประเภท 2 ที่แผงกระจายสัญญาณแบบตั้งพื้นช่วยให้มั่นใจได้ถึงความต่อเนื่องของการบริการ.

• สิ่งอำนวยความสะดวกทางอุตสาหกรรม: SPD ประเภท 1 ที่พิกัด 25 kA Iimp ที่ทางเข้าบริการ โดยมี SPD ประเภท 2 ที่ประสานงานในศูนย์ควบคุมมอเตอร์และ SPD ประเภท 3 ที่ปกป้อง PLC.

• ระบบพลังงานแสงอาทิตย์: ที่ฝั่ง DC ให้ใช้ SPD พิกัด PV ในด้านไฟฟ้ากระแสสลับ SPD เฟสเดียวประเภท 2 ที่เอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์จะปกป้องทั้งอินเวอร์เตอร์และอินเทอร์เฟซกริด.

บทสรุป

การเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบเฟสเดียวที่เหมาะสมนั้นต้องการมากกว่าการสแกนเอกสารข้อมูล หมายถึงการทำความเข้าใจระบบของคุณ การประเมินความเสี่ยง การใช้มาตรฐาน IEC และการจับคู่พารามิเตอร์อย่างระมัดระวัง.

• บริเวณทางเข้าป้องกันฟ้าผ่าแบบที่ 1.

• ในการจำหน่าย ต้องใช้อุปกรณ์ Type 2 ที่แข็งแกร่ง.

• สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อน ให้เพิ่มประเภท 3 ณ จุดใช้งาน.

• เคารพระบบสายดิน แนวทางปฏิบัติในการเดินสายไฟ และความต้องการในการบำรุงรักษาเสมอ.

ด้วยการใช้หลักการเหล่านี้ วิศวกรไฟฟ้าและผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดซื้อสามารถมั่นใจได้ว่าระบบของพวกเขาไม่เพียงแต่เป็นไปตามข้อกำหนดเท่านั้น แต่ยังมีความยืดหยุ่น คุ้มค่า และพร้อมสำหรับอนาคตอีกด้วย.