หน้าแรก > ผลิตภัณฑ์ และ บริการ > ระบบป้องกันฟ้าผ่าภายในอาคาร (SURGE)

ระบบป้องกันฟ้าผ่าภายในอาคาร (SURGE)

         Power Line Surge
ระบบป้องกันไฟกระโชกภายในอาคาร


ชนิดของ Surge Protector
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระโชกแรงดันสูงชั่วขณะ แบ่งออกเป็น 2 ชนิดหลักๆดังนี้
1.Filter เป็นอุปรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่งขณะที่เป็นลักษณะเป็นตัวกีดขวาง คอยสกัดกั้นพลังไฟฟ้าที่มีแรงดันสูง(มักจะเป็นสัญาณรบกวน)ในขณะเดียวกันก็จะปล่อยพลังงานไฟฟ้าที่มีความถี่ต่ำไหลผ่านได้สะดวก
2.Transients Diverters เป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะที่มีการสร้างแนวซึ่งมีความต้านทานต่ำสำหรับให้แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นขั่วขณะไหลไปตามแนวนั้นลงไปสู่สายดิน
Surge

ระบบป้องกันฟ้าผ่าภายในอาคาร SURGE

ระบบป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายในอาคารจากฟ้าผ่า

โทร : 084-289-1665 LINE : @jrh7097j

Lightning Protection International Pty Ltd

Lightning Protection International Pty Ltd is a fully owned Australian manufacturer and supplier of direct strike lightning,
surge and transient protection equipment and grounding products to a wide range of industries throughout the world.
MORE

Our system design approach includes :

1. Definition and provision of area protection

2. Creation of a bonded earthing system

3. Protection of power lines

4. Protection of signal, data and communication lines

ตัวอย่างการติดตั้ง

 

SURGE PROTECTION SYSTEM

ระบบป้องกันไฟกระโชกจากภายในอาคาร

 

SURGE (เสิร์จ) หมายถึง ลักษณะการเปลี่ยนแปลงทางไฟฟ้าแบบชั่วคราว มีผลทำให้คุณภาพไฟฟ้าของระบบ เช่น ขนาดของแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า หรือความถี่ทางไฟฟ้า เกิดความเปลี่ยนแปลงแบบเฉียบพลันในระบบแรงดัน เสิร์จที่เกิดขึ้นจะมีพลังงานสูงมากพอที่จะทำความเสียหายแก่อุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้า โดยเฉพาะอุปกรณ์ Electronics ที่มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงดันเกินและมีความคงทนต่ำ จึงทำให้เกิดความเสียหายและผิดพลาดได้ง่าย โดยสาเหตุของการเกิดเสิร์จมีได้หลายสาเหตุ เช่น ปรากฏการฟ้าผ่า ความผิดปกติของแหล่งจ่ายไฟฟ้า หรือการปิด-เปิดสวิตช์อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีมอเตอร์ใช้พลังงานไฟฟ้ามาก การรับประกันอุปกรณ์ Surge ปกติไม่มีการรัประกัน เนื่องจากตัวอุปกรณ์จะมีอายุการใช้ตามสภาพหน้างาน หากมีไฟกระโชกแรงและบ่อย อาจทำให้อุปกรณ์เสื่อมสภาพเร็วทั้งนี้เราสามารถใช้การออกแบบที่ถูกต้องเพื่อยืดอายุการใช้งานของ Surge ได้ และควรตรวจสอบอุปกรณ์อย่างสม่ำเสมอ

 

Transient (แรงดันสูงชั่วขณะ) และ Surge (ไฟเกิน) เป็นสภาวะที่แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าสูงขึ้นในระยะเวลาสั้นๆ ซึ่งเกิดขึ้นในวงจรไฟฟ้า โดยมีค่าแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 2,000 โวลต์และกระแสไฟฟ้าสูงกว่า 100 แอมแปร์ เกิดขึ้นในระยะเวลาประมาณ 1-10 ไมโครวินาที Transient และ Surge จัดว่าเป็นปัญหาทางไฟฟ้าที่มักเกิดขึ้นอยู่เสมอ และผลกระทบจากปัญหาทางไฟฟ้าเหล่านี้สร้างความเสียหายได้อย่างมากมาย ไม่ว่าจะเป็น ทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ชำรุดเสียหาย, ระบบหยุดทำงาน, ทำให้สูญเสียข้อมูล, เวลา ตลอดจนโอกาสทางธุรกิจ เป็นต้น 

 

 สาเหตุของการเกิด Transient และ Surge มีได้หลายสาเหตุ เช่น 

ปรากฏการณ์ธรรมชาติ เช่น ฝนตกฟ้าคะนอง, พายุ, ฟ้าผ่า และแผ่นดินไหว ฯลฯ

เกิดความผิดปกติของระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้า

การเปิด-ปิดสวิตช์อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีมอเตอร์ใช้พลังงานไฟฟ้ามาก

ความต้องการพลังงานไฟฟ้าที่มากเกิน

สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า ฯลฯ

ไม่ว่าจะเป็นคำว่า Surge Protection Device (SPD), Surge Suppression Equipment (SSE) หรือ Transient Voltage Surge Suppressor (TVSS) จะหมายถึงอุปกรณ์ชนิดเดียวกันคือ Surge Protector หรือ "อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะ" 

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะ เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยลดแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงเวลาสั้นๆ ได้ ซึ่งพลังงานที่สูงมากเช่นนี้สามารถสร้างความเสียหายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ และเครื่องมือ-เครื่องใช้ในการควบคุมการประมวลผล ฯลฯ

 

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะ มีหน้าที่หลักอยู่ 2 ประการ คือ

 

สร้างบริเวณหนึ่งให้มีความต้านทานต่ำ เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นกลับอยู่ในสภาวะปกติ ได้แก่ สายดิน

ทำการเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงเกินไปยังบริเวณที่สร้างขึ้น (สายดิน) เพื่อป้องกันความเสียหายที่สามารถเกิดขึ้นได้

การเข้ามาของแรงดันไฟฟ้าเกินในอาคาร

 

แรงดันไฟฟ้าเกินที่เข้ามาในอาคารที่เป็นสาเหตุทำให้อุปกรณ์เกิดการชำรุดนั้น ซึ่งเกิดขึ้นจากเหตุการณ์ฟ้าผ่า สามารถเข้ามาในอาคารได้ดังนี้

 

ทางตัวนำสายไฟฟ้า : ที่ใช้สำหรับจ่ายไฟฟ้าให้กับระบบงานคอมพิวเตอร์และสื่อสาร ซึ่งเป็นจุดสำคัญที่เสิร์จจะใช้เป็นทางผ่านเข้ามาในอาคารมากที่สุด โดยมีสาเหตุหลักจากเหตุการณ์ฟ้าผ่า การเกิดฟ้าผ่าอาจเกิดขึ้นโดยตรงหรือใกล้ระบบส่ง-จ่ายหรือจำหน่ายไฟฟ้า ผลทำให้เกิดเสิร์จขนาดใหญ่วิ่งตามสายตัวนำไฟฟ้าเพือ่หาจุดลงดิน หรือมีเหตุการณ์ฟ้าผ่าที่่ตำแหน่งล่อฟ้าใกล้กับตัวอาคาร ซึ่งด้วยผลของสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในบริเวณนั้น ทำให้เกิดการเหนี่ยวนำระหว่างกระแสฟ้าผ่ากับสายตัวนำไฟฟ้า ทำให้เกิดเสิร์จที่สายดังกล่าวขึ้นและผ่านเข้าสู่ภายในอาคาร เป็นผลทำให้อุปกรณ์ชำรุดเนื่องจากได้รับแรงดันไฟฟ้าเกินได้

ทางสายโทรศัพท์ : สายนำสัญญาณและสายสื่อสารข้อมูล เป็นอีกทางหนึ่งที่กระแสเสิร์จเข้ามาโดยเกิดจากการเหนี่ยวนำเข้ามาของกระแสเสิร์จจากเหตุการฟ้าผ่า เช่นเดียวกับสายตัวนำไฟฟ้าจากสนามแม่เหล็กที่เกิดจากฟ้าผ่าเข้าไปเหนี่ยวนำวงรอบ (Loop) ใดๆในอาคาร เช่น วงรอบระบบไฟฟ้าหรือระบบสื่อสาร เป็นผลทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเกินในอาคาร

จากระบบการต่อลงดิน : ในกรณีระบบมีการต่อลงดินหลายจุด เมื่อมีเหตุการณ์ฟ้า่ผ่าและมีกระแสฟ้าผ่าไหลลงระบบรากสายดินจุดหนึ่ง อาจก่อให้เกิดศักย์ไฟฟ้าของจุดลงดินสูงกว่าอีกจุดหนึ่ง เป็นผลทำให้เกิดกระแสไหลวนขึ้นจากระบบดินจุดหนึ่งผ่านอุปกรณ์ต่างๆไปลงดินอีกจุดหนึ่ง เป็นผลทำให้อุปกรณ์ในระบบเกิดการเสียหายได้

 

มาตรฐานที่เกี่ยวข้อง

มาตรฐานที่เกี่ยวข้องสำหรับการป้องกันเสิร์จในอาคารที่ทั่วโลกนิยมใช้อ้างอิง คือมาตรฐาน IEC และ IEEE

มาตรฐาน IEC ที่เกี่ยวข้องคือ

 

IEC 61024-1 : 1990-03 : Protection of structures against lightning part 1 : General principles

IEC 61643-1 : 1998 : Protection against lightning electromagnetic impulse

IEC 61000-4-5 : 1995-02 : Electromagnetic compatibility (EMC) Part 4 : Testing and measurement techniques, Section 5 : Surge immunity test

IEC 60664-1 : 2000-04 : Insulation coordination for equipment within low voltage systems Part 1 : Principles, Requirement and Tests

 

ย่านการป้องกันแรงดันเกินไฟฟ้าจากฟ้าผ่า

ตามมาตรฐาน IEC มีการแบ่งประเภทของอุปกรณ์ป้องกันเสิร์จ ตามลักษณะการทดสอบโดยจำลองคลื่นอิมพัลส์ในรูปกระแสและแรงดันแตกต่างกันออกไป ซึ่งมาตรฐาน IEC 62305-4 (DIN V VDE V 0185 Part 4) ได้กำหนดย่านการป้องกันแรงดันเกินไฟฟ้าจากฟ้าผ่าออกเป็นส่วนต่างๆภายในอาคาร และในแต่ละย่านการป้องกันจะมีการต่อประสานแต่ละย่านการป้องกันเพื่อการลดทอนของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic field) และทำให้ศักย์ไฟฟ้าในแต่ละย่านการป้องกันเท่ากัน  

 

 

 

ซึ่งการกำหนดย่านการป้องกันต่างๆจะเป็นประโยชน์ต่อการออกแบบและการเลือกใช้อุปกรณ์ป้องกันเสิร์จให้เหมาะสมกับขนาดของเสิร์จที่ผ่านเข้ามา การแบ่งโซนดังกล่าวมีรายละเอียดดังนี้ คือ

  • LPZ 1 คือ โซนที่มีการ Switching ของอุปกรณ์ภายใน หรือจากการรับกระแสเสิร์จของการเหนี่ยวนำจากฟ้าผ่าเข้ามาตามสายตัวนำไฟฟ้าและสายสัญญาณต่างๆ และจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเนื่องจากกระแสฟ้าผ่าที่เข้ามาเหนี่ยวนำวงรอบ ที่อยู่ในอาคาร เช่น วงรอบระหว่างระบบไฟฟ้าและระบบสื่อสาร ซึ่งสามารถลดทอนสนามแม่เหล็กดังกล่าวได้ด้วยวิธีการต่อประสาน (Bonding) และการกำบัง (Shielding) ภายในอาคาร
  • LPZ 2 คือ โซนที่มีการลดกระแสและสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามากกว่า 1 โซน
  • LPZ 3 คือ โซนที่มีการลดกระแสและสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามากกว่า 2 โซน โดยจะเป็นลักษณะการป้องกันเฉพาะอุปกรณ์

ชนิดของ Surge Protector
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะ แบ่งออกเป็น 2 ชนิดหลักๆ ดังนี้

  1. Filter เป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะที่มีลักษณะเป็นตัวกีดขวาง คอยสกัดกั้นพลังงานไฟฟ้าที่มีความถี่สูง (มักจะเป็นสัญญาณรบกวน) ในขณะเดียวกันก็จะปล่อยให้พลังงานไฟฟ้าที่มีความถี่ต่ำไหลผ่านได้โดยสะดวก
  2. Transients Diverters เป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะที่มีการสร้างแนวซึ่งมีความต้านทานต่ำสำหรับให้แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นชั่วขณะไหลไปตามแนวนั้นลงสู่สายดิน

หลักการทำงานทั่วไปของ Surge Protector
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะ ได้รับการออกแบบให้สามารถเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นในช่วงเวลาอันสั้นออกจากอุปกรณ์ไฟฟ้า โดยสร้างแนวที่มีความต้านทานต่ำเชื่อมต่อไปสู่ตำแหน่งของสายดิน เพื่อให้แรงดันที่สูงขึ้นชั่วขณะไหลไปตามแนวความต้านทานต่ำไปยังสายดิน

ส่วนประกอบของ Surge Protector
การใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะสำหรับแต่ละลักษณะการใช้งาน จะมีความแตกต่างกัน ดังนั้น ชิ้นส่วนที่ประกอบอยู่ภายในอุปกรณ์ก็จะแตกต่างกันด้วย แต่มีจุดมุ่งหมายเช่นเดียวกัน คือ เพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นในระยะเวลาอันรวดเร็วได้อย่างมีประสิทธิภาพ, เชื่อถือได้ และตอบสนองต่อพลังงานสูงได้อย่างรวดเร็ว ส่วนมากชิ้นส่วนที่ใช้เป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์ฯ ที่พบ จะต้องมีหน้าที่ทำให้เกิดความต้านทานต่ำ เช่น MOV (Metal Oxide Varistor), Gas Discharge Tube (GDT) และ Silicon Avalanche Diode (SAD) ฯลฯ หรือรวมเอาชิ้นส่วนของอุปกรณ์เหล่านี้เข้าไว้ด้วยกัน

ชิ้นส่วนที่ใช้เป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์แต่ละชนิด มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้

  • MOV (Metal Oxide Varistor) จะมีการตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นในช่วงเวลาสั้นได้เร็ว (ประมาณ 20 นาโนวินาที) แต่ถ้ารับกระแสไฟฟ้าสูง (100 A) เข้ามา จะทำให้อายุการใช้งานของอุปกรณ์ลดลง ภายใต้สภาวะปกติ MOV จะมีความต้านทานสูง แต่เมื่อมีการรับแรงดันไฟฟ้าสูงเข้ามา ความต้านทานของ MOV จะลดต่ำลงอย่างรวดเร็ว เพื่อสร้างแนวที่มีความต้านทานต่ำสำหรับให้แรงดันไฟฟ้าสูงไหลไปสู่สายดิน นอกจากนี้ MOV ยังมีความสามารถในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าอีกด้วย
  • Gas Discharge Tube (GDT) มีความสามารถในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่สูงมาก (20 kV) และกระแสไฟฟ้าที่สูงมาก (2500 A) แต่มีการตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นในช่วงเวลาสั้นได้ช้า
  • Silicon Avalanche Diode (SAD) จะมีการตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นในช่วงเวลาสั้นได้เร็วมาก (ประมาณ 5 นาโนวินาที) และสามารถควบคุมกระแสไฟฟ้าในปริมาณมาก (1000 A) แต่มีความไวต่ออัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้า (dv/dt) และสภาวะเกิดข้อผิดพลาดเมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงสุด (Peak Voltage Failure Modes)
  • นอกเหนือไปจากที่กล่าวมาแล้วข้างต้น ก็ได้มีการรวมเอาชิ้นส่วนของอุปกรณ์อื่นๆ เข้าไว้ด้วยกันในอุปกรณ์ป้องกันแรงดันสูงชั่วขณะ เช่น ตัวต้านทาน และตัวเก็บประจุ ฯลฯ

ประโยชน์ของ Surge Protector
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะ ช่วยแก้ไขปัญหาต่างๆ ที่สามารถเกิดขึ้นกับอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ โดยเฉพาะคอมพิวเตอร์ได้ เช่น

  • ปรากฏการณ์ธรรมชาติ เช่น ฟ้าผ่า
  • ปัญหาที่เกิดจากระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้าจากการไฟฟ้า
  • อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีการเหนี่ยวนำไฟฟ้า
  • สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า

การติดตั้ง Surge Protector
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะ สามารถนำไปติดตั้งในจุดต่างๆ ได้ตามลักษณะการใช้งาน โดยจัดแบ่งออกเป็น 3 ลำดับชั้น (Category) ดังนี้

 

 

Category A ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะใกล้กับชิ้นส่วนของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีความไว ต่อคุณภาพไฟฟ้าที่ต้องการป้องกัน เพื่อป้องกันชิ้นส่วนนั้นๆ โดยเฉพาะ เช่น คอมพิวเตอร์, เครื่องชั่ง, เครื่องวัด, อุปกรณ์ควบคุมการประมวลผล และแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้า DC ฯลฯ
Category B ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะที่แผงวงจรควบคุมการจ่าย (Distribution panel board) และแผงสวิตช์ไฟฟ้า (Switchboard) การติดตั้งอุปกรณ์ฯ ที่จุดนี้จะช่วยป้องกันแรงดันไฟฟ้าสูงชั่วขณะจากภายนอก รวมถึงแรงดันไฟฟ้าที่มีการเปลี่ยนแปลงสภาวะตลอดเวลา โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีความไวต่อคุณภาพไฟฟ้าหรือรับพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายจากสถานีไฟฟ้าย่อย
Category C ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะที่หน่วยจ่ายพลังงานไฟฟ้าขาเข้า เพื่อเป็นการป้องกันความเสียหายที่เกิดจากความผิดปกติของพลังงานไฟฟ้า การติดตั้งอุปกรณ์ฯ ที่จุดนี้จะช่วยป้องกันกรณีเกิดฟ้าผ่าซึ่งเข้ามาภายในอาคารโดยผ่านทางสายไฟ

 

SURGE DIAGRAM

 

 

การนำไปใช้งาน
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะ เหมาะสำหรับนำไปใช้ในทุกงานที่ใช้พลังงานไฟฟ้า (ทั้งที่เชื่อมต่อกับสายส่งหรือผลิตพลังงานไฟฟ้าใช้เองเฉพาะสถานที่นั้นๆ), สายโทรศัพท์ (เช่น โมเด็ม, แฟกซ์ และข้อมูล ฯลฯ), สายข้อมูลคอมพิวเตอร์และสายการสื่อสาร เป็นต้น การใช้งานเหล่านี้ล้วนต้องการอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะที่มีประสิทธิภาพและมีความเชื่อถือได้ทั้งสิ้น เช่น

  • ระบบคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ เช่น เครื่องพิมพ์, จอ, ลำโพง และโมเด็ม ฯลฯ
  • PABX และอุปกรณ์สื่อสาร ฯลฯ
  • เครื่องมือแพทย์, เครื่องมือและอุปกรณ์ภายในห้องผ่าตัด และอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ ฯลฯ
  • เครื่องชั่ง, เครื่องวัดและเครื่องมือทดสอบ ฯลฯ
  • อุปกรณ์ไฟฟ้าทุกชนิด
  • ระบบรักษาความปลอดภัย

อุปกรณ์ป้องกันเสิร์จ (SURGE PROTECTION DEVICE :SPD)

อุปกรณ์ป้องกันเสิร์จจะแบ่งเป็น 2 ประเภท ตามลักษณะการใช้งานทางด้าน Power และด้าน Communication และแบ่งตามย่านการติดตั้งใช้งานได้เป็น 2 ชนิด คือ

  1. Lightning Current Arrester : คุณสมบัติมีความสามารถ Discharge กระแสฟ้าผ่าบางส่วนที่มีขนาดพลังงานมาก โดยที่ตัวมันเองหรืออุปกรณ์ป้องกันเสิร์จตัวอื่นๆไมไ่ด้รับความเสียหาย ตำแหน่งติดตั้งอยู่ระหว่างย่าน LPZOB กับ LPZO1 จะถูกทดสอบด้วยกระแสอิมพัลส์ 10/350 µs
  2. Surge Arrester : คุณสมบัติเพื่อจำกัดแรงดันไฟฟ้าเกิน เพื่อไม่ให้เกินค่าที่จะทำความเสียหายกับอุปกรณ์ในอาคาร ตำแหน่งติดตั้งจะอยู่หลังย่าน LPZO1 ]งมา จะถูกทดสอบด้วยกระแสอิมพัลส์ 8/20 µs และแรงดันอิมพัลส์ 1.2/50 µs

อุปกรณ์ป้องกันเสิร์จทางสายตัวนำไฟฟ้าชนิดต่างๆ

  1. AIR SPARK GAP : เป็นอุปกรณ์ป้องกันเสิร์จแบบ Lightning Current Arrest จะติดตั้งที่ตำแหน่งหน้าตู้เมนเซอร์กิตเบรกเกอร์ โดยคุณสมบัติการทำงานของอุปกรณ์เสิร์จดังกล่าวต้องมีความสามารถรับกระแสฟ้าผ่าบางส่วน (Partial Lightning Current) จากย่าน LPZOB และ LPZO1 และมีความสามารถดับ อาร์ค ซึ่งเกิดจาก Main Follow Current ของระบบด้วย และลดแรงดันเกินที่เกิดจากเสิร์จให้เหลือน้อยจนกระทั่งอุปกรณ์ป้องกันเสิร์จตัวถัดไป (Overvoltage Arrester) สามารถทนต่อแรงดันเสิร์จได้ และไม่เกิดความเสียหาย ซึ่งในขณะที่อุปกรณ์ป้องกันเสิร์จดังกล่าวทำงานจะมีกระแสบางส่วนจากระบบไฟฟ้าไหลลงดิน ซึ่งถ้าปล่อยให้ไหลเป็นเวลานานจะทำให้เกิดการลัดวงจรที่มีพลังงานมาก และเซอร์กิตเบรกเกอร์อาจจะทริปได้ ดังนั้นการออกแบบที่ดีจึงจำเป็นต้องควบคุม Spark Gap ให้สามารถดับอาร์คได้ในระดับหนึ่ง หรือต้องติดฟิวส์ป้องกันที่ตำแหน่งหน้าอุปกรณ์ป้องกันเสิร์จดังกล่าว
  2. MOV (Metal Oxide Varistor) : จะติดตั้งที่ตำแหน่งหน้าตู้เมนเซอร์กิตเบรกเกอร์ หรือแผงเมนย่อยไฟฟ้า ป็นอุปกรณ์ป้องกันเสิร์จแบบ Overvoltage Arrester ประกอบด้วย Zinc - Oxide - Varistor (ZnO) ทำหน้าที่จำกัดแรงดันไฟฟ้าเกินไม่ให้เกินค่าที่อุปกรณ์ป้องกันเสิร์จตัวถัดไปทนได้ หรือเกินค่าที่อุปกรณ์ (ประเภทอิเล็กทรอนิกส์) ทนได้ จะติดตั้งในย่าย LPZO1 และ LPZO2 และในกรณีเมื่อมีการเสื่อมของ ZnO จะมีกระแสรั่วไหลผ่านอุปกรณ์ป้องกันเสิร์จดังกล่าวลงสู่สายดิน หรือในกรณีที่ไม่ได้ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันเสิร์จแบบ Lightning Current Arrester เมื่อเกิดเสิร์จเข้ามาจนทำให้เกิดการ Overload ขึ้นที่ ZnO จากทั้งสองกรณีข้างต้น อุปกรณ์ป้องกันเสิร์จดังกล่าวจะต้องมี Thermal Disconnected Switch เพื่อนทำหน้าที่ตัดออกจากระบบ บางครั้งมีการออกแบบให้เป็นชนิด Plug-in Module
  3. Hybrid Solid Stage Device : จะประกอบด้วย Zener Diode, Gas Tube และอาจจะมี Filter รวมอยู่ด้วยโดยจะติดตั้งอยู่ที่หน้าอุปกรณ์ต่างๆ เช่น อุปกรณ์คอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์สื่อสาร

 

ลักษณะของลูกคลื่นที่เกิดจากฟ้าผ่า ที่ส่งผลกระทบต่อระบบไฟฟ้าและทางสายสัญญาณ

 ลักษณะลูกคลื่น

  1. ลูกคลื่นที่ 10/350 µs คือ ลูกคลื่นขนาดใหญ่ ที่เกิดจากการ Discharge ประจุครั้งแรกของฟ้าผ่า โดยมีช่วงเวลาหน้าคลื่นที่ 10 µs และช่วงเวลาที่คายประจุลงไป 50% ที่ 350 µs ลักษณะของลูกคลื่นประเภทนี้จะมีพลังงานสูงมาก
  2. ลูกคลื่นที่ 8/20 µs คือ ลูกคลื่นที่เกิดจากการเหนี่ยวนำทางแม่เหล็กไฟฟ้าจากฟ้าผ่า มีลักษณะลูกคลื่นเล็กกว่าลูกคลื่นแรก เพราะพลังงานถูกลดทอนลงไปบางส่วนแล้ว มีช่วงเวลาหน้าคลื่น 8 µs และช่วงเวลาที่ 50% ของลูกคลื่นที่ 20 µs ลักษณะของลูกคลื่นประเภทนี้จะมีขนาดพลังงานลดลงจากประเภทแรก เนื่องจากการป้องกันมาก่อนจากอุปกรณ์ Lighting Protection zone จึงจะทำให้การป้องกันมีประสิทธิภาพสูงที่สุด

 

แนวคิดหรือหลักเกณฑ์ที่สําคัญในการเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากภายในอาคาร

  • ในสภาวะปกติแล้ว อุปกรณ์ป้องกันจะต้องไม่ก่อให้เกิดผลที่ผิดปกติหรือเลวร้ายต่อระบบไฟฟ้า เช่น ไม่ก่อให้เกิดสภาพไฟตก (จนผิดปกติ) หรือเกิดฮาร์โมนิคที่ไม่พึงประสงค์
  • ในสภาวะวิกฤติที่มีไฟกระชากเกิดขึ้นแล้วอุปกรณ์ป้องกันทํางาน แรงดันที่ไปปรากฏต่อระบบงานต้องไม่สูงเกินกว่าขีดจํากัด (Surge Withstand Rating) ที่ระบบงานหรืออุปกรณ์ในระบบงานจะทนได้ (ผู้ใช้ต้องมีความรู้ต่อระบบงานและอุปกรณ์ในระบบงานว่ามีขีดจํากัดทางไฟฟ้าอย่างไรบ้าง ซึ่งแน่นอนว่าข้อมูลพวกนี้สามารถหาได้จากคู่มือเครื่องหรือจากผู้ผลิตเอง) พารามิเตอร์ของอุปกรณ์ป้องกันที่ช่วยบ่งชี้การผ่านหลักเกณฑ์ในข้อนี้คือ ค่าระดับแรงดันปล่อยผ่าน (Let Through Voltage)หรือที่เรียกว่า แรงดันตกค่า ง (Residual Voltage) หรือแรงดันแคล็มป์ (Clamping Voltage) ซึ่งในกรณีที่พิจารณาอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากภายในอาคารหรือใน Cat B ตามมาตรฐาน IEEE C62.41 แล้ว เมื่อทดสอบด้วยรูปคลื่น 6000V (1.2/50us) 3000A (8/20us) และวัดค่าแรงดันปล่อยผ่านของอุปกรณ์ป้องกัน จะต้องได้ตามค่าที่ต้องการ โดยทั่วไปอุปกรณ์ทาง ไฟฟ้าในอาคารจะถูกออกแบบให้ทนต่อ แรงดันปล่อยผ่านที่เหมาะสมสําหรับการ ป้องกันไฟกระชากในระดับที่ต่างกัน ซึ่งควรมีค่าไม่เกิน 200-300% ของแรงดันปกต ิ หรือ 622-933Vpeak สําหรับระบบไฟฟ้า 220Vrms ที่มีใช้ในบ้านเรา สรุปโดยรวมคืออุปกรณ์ ไฟฟ้าที่ทนค่าแรงดันปล่อยผ่านได้สูง เราสามารถเลือกใช้อุปกรณ์ป้องกันที่มีค่า แรงดันปล่อยผ่านสูง และในทางกลับกัน อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทนค่าแรงดันปล่อยผ่านได้ไม่มากนักเช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อน จะต้องใช้อุปกรณ์ป้องกันที่มีคุณภาพและราคาที่สูงกว่า(ค่าแรงดันปล่อยผ่านที่ต่ํากว่า)หรือมิเช่นนั้นก็ต้องจัดหาอุปกรณ์ป้องกันเพื่อกรองค่าแรงดันปล่อยผ่านในส่วนที่เกินอีกชั้นหนึ่ง 
  • ความเร็วในการตอบสนอง (Response Time) เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่บ่งชี้ถึงการป้องกันที่ทันท้วงทีกับไฟกระชากที่มีรูปคลื่นที่เร็วมาก อุปกรณ์ป้องกันแต่่ละประเภทมีความเร็วในการตอบสนองต่อไฟกระชากที่เข้ามาแตกต่างกัน เช่น MOV อยู่ในระดับของ 25 nsec ในขณะที่ SASD อยู่ในระดับตั้งแต่ 100 psec–5 nsec ส่วนแก๊สดิสชาร์จอยู่ในระดับ 500 nsec ซึ่งในช่วงเวลาที่อุปกรณ์ ป้องกันเหล่านี้ยังไม่ตอบสนองต่อไฟกระชากที่เข้ามา ส่วนของไฟกระชากบางส่วนจะหลุดเข้าไปในระบบงานโดยที่ยังไม่มีการป้องกัน (โดยเฉพาะประเภทแก๊สดิสชาร์จซึ่งตอบสนองได้ช้าเกินไปสําหรับแรงดันรูปคลื่น 1.2/50us)และเ มื่อเกิดไฟกระชากที่มีความรุนแรง เชน ในบางกรณีที่มีฟ้าผ่าตรงในบริเวณที่ใกล้เคียงมาก ๆ รูปคลื่นของไฟกระชากอาจมีหน้าคลื่นที่เร็วมากกว่ารูปคลื่นมาตรฐานที่ใช้ในการทดสอบ ดังนั้น จึงจําเป็นต้องเลือกอุปกรณ์ที่มีความเร็วในการตอบสนองที่เร็วที่สุดเท่าที่จะทําได้ อย่างไรก็ตาม จะเห็นได้ว่าการเลือกความเร็วในการตอบสนองนั้นมีผลกระทบโดยตรงต่อชนิดของอุปกรณ์ป้องกันหลัก (และแน่นอนที่สุด ค่าแรงดันปล่อยผ่าน) 
  • การพิจารณาคุณสมบัติของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากนั้น ผู้พิจารณาจําเป็นที่จะต้องมีความรู้เกี่ยวกับระบบงานที่ต้องการการป้องกันเพื่อเป็นข้อมูลสําคัญในการเลือกระดับค่าแรงดันปล่อยผ่านที่ยอมรับได้ จึงจะสามารถกําหนดคุณสมบัติของอุปกรณ์ป้องกันได้เหมาะกับการลงทุนที่สุด การทดสอบกับรูปคลื่นทดสอบโดยใช้ขั้นตอนการทดสอบของมาตรฐานสากล จะสามารถช่วยสร้างความมั่นใจในการตัดสินใจของผู้พิจารณได้เป็นอย่างดี 

 

 

 

 

ภาพตัวอย่างการติดตั้งระบบ SURGE PROTECTION จากสถานที่จริง

 

"กรมอุทกศาสตร์ กองทัพเรือสัตหีบ"

 

 

 

 

 

 

 

สนใจติดต่อสอบถามเพิ่มเติม

โทร : 084-289-1665 LINE : @jrh7097j