1

บทท 10วงจรประธาน ( Service Circuit )

2

10.1 บทนาในการออกแบบระบบไฟฟานน หลงจากททราบโหลดรวม ทงหมดของ

อาคารหนงๆ แลวกจะทาการออกแบบวงจร ประธานใหเหมาะสมได

วงจรประธาน หมายถง ตวนา และอปกรณไฟฟาตางๆ ในสวนของวงจรไฟฟาทรบไฟจากการไฟฟาฯ ไปจนถงสายปอน

วงจรประธาน ประกอบดวยสวนสาคญ 2 สวนดวยกน คอ1. ตวนาประธาน ( Service Conductors ) 2. บรภณฑประธาน ( Service Equipment )

3

10.2 ตวนาประธาน ( Service Conductors )ตวนาประธานหมายถงสายไฟฟาในระบบมหนาทสงกาลงไฟฟา จากระบบไฟฟา

ของการไฟฟาฯสวงจรสายปอน ตวนาประธานจะตองม ขนาดเพยงพอทจะจายโหลดตางๆ ได และโดยทวไปตวนาประธาน ทจะ จายไฟฟาใหกบอาคารหลงหนงๆ ตองม 1 ชดเทานนตวนาประธานอาจแบงตามวธการตดตงไดเปน

1. ตวนาประธานอากาศ ( Overhead Service Conductors )2. ตวนาประธานใตดน ( Underground Service Conductors )

4

รปท 10.1 ตวนาประธานอากาศ และตวนาประธานใตดน

ตวนาประธานอาจแบงตามระดบแรงดนทใชเปน- ตวนาประธานแรงตา ( Low Voltage Service Conductors )- ตวนาประธานแรงสง ( High Voltage Service Conductors )

ตวนาประธานอากาศ

ตวนาประธานใตดน

5

10.3 บรภณฑประธาน ( Service Equipment )

บรภณฑประธาน หมายถง อปกรณไฟฟาททาหนาทปลดวงจร บรภณฑประธานจะประกอบดวยสวนสาคญ 2 สวน คอ

1. เครองปลดวงจร2. เครองปองกนกระแสเกน

6

เครองปลดวงจร ( Disconnecting Means )หมายถง อปกรณททาหนาทปลดตวนาออกจากวงจรไฟฟาไดทกขณะทตองการคอสามารถปลดวงจรขณะไมไดจายโหลด หรอจายโหลดกได แบงเปน 2 ชนด คอ

1. สวตชสาหรบตดโหลด ( Load Break Switch หรอ Switch Disconnector ) คอ สวตชทปลดวงจรไดขณะทมโหลด โดยทตวสวตชไมเสยหาย คอ มการปองกนประกายไฟ ทเกดขนเปนอยางด

2. สวตชแยกวงจร ( Isolating Switch หรอ Disconnector ) คอ สวตชทปลดวงจรไดเฉพาะขณะทไมมโหลด

7

เครองปองกนกระแสเกน ( Overcurrent Protection Equipment )หมายถงอปกรณททาหนาทปองกนกระแสเกนจากการ ทางานเกน

โหลด ( Overload )หรอลดวงจร (Short Circuit ) อปกรณปองกนกระแสเกนทใชคอ ฟวส หรอเซอรกตเบรกเกอร

เครองปลดวงจรและเครองปองกนกระแสเกนอาจจะเปน อปกรณตวเดยว กนกได เชน เซอรกตเบรกเกอร

8

รปท 10.2 บรภณฑประธาน

9

10.4 ตวนาประธานในระบบแรงตาตวนาประธานแรงตา ไดแก ตวนาประธานในระบบไฟฟา

ดงตอไปน1. ระบบ 1 เฟส 2 สาย 220 V, 230 V 2. ระบบ 3 เฟส 4 สาย 380/220 V ,

400/230 V

10

การไฟฟาไดใหขอกาหนดโดยทวไปสาหรบตวนาประธาน ทงตวนาประธาน และตวนาประธานใตดน ดงน

• อาคารหลงหนงจะมตวนาประธานไดเพยง 1 ชด เทานน ยกเวนกรณตอไปน ทสามารถมไดมากกวา 1 ชด

- กรณทแยกตวนาประธานสาหรบระบบไฟฟาฉกเฉน หรอ ระบบทมความสาคญ เชน ระบบสญญาณเตอนภย , ระบบปมนาปองกนไฟไหม เปนตน

- กรณทมหมอแปลงไฟฟามากกวา 1 ลก - กรณทตวนาประธานมระดบแรงดนตางกน - กรณทการไฟฟาเหนชอบ เชน มโหลดขนาดใหญ

11

รปท 10.3 อาคารแตละหลงมตวนาประธาน 1 ชด

รปท 10.4 อาคารทมตวนาประธานมากกวา 1 ชด

ตวนาประธานเขาอาคาร

มเตอรการไฟฟา

บรภณฑประธาน

ตวนาประธานมากกวาหนงชด ในกรณดงน- โหลดฉกเฉน- หมอแปลงมากกวาหนงลก- ตวนาประธานมระดบแรงดนตางกน- การไฟฟาฯเหนชอบ

บรภณฑประธาน

12

สาหรบกรณผใชไฟมอาคารหลายหลง ตวนาประธานทแยกไฟเขาอาคารแตละหลงจะตองม บรภณฑประธานของตว และจดแยกสายจะตอง อยในบรเวณของผใชไฟดวย

รปท 10.5 กรณผใชไฟมอาคารหลายหลง

ตวนาประธานใหญ

บรภณฑประธาน

บรภณฑประธาน

อาคาร 1 อาคาร 2

บรเวณผใชไฟ

อาคาร 1 อาคาร 2บรภณฑประธาน

13

• การเดนตวนาประธาน สามารถทาไดหลายวธ ดงน- เดนสายเปด หรอ เดนลอย ( Open Wiring )- เดนในทอรอยสาย ( Conduit )- รางเดนสาย ( Wireways )- รางเคเบล ( Cable Tray )- บสเวย ( Busways )

- วธอนทการไฟฟาเหนชอบ

14

การคานวณวงจรประธาน1. การหาขนาดตวนาประธาน

ตวนาประธานตองมขนาดเพยงพอทจะรบโหลดทงหมดได โหลดของตวนาประธานกคอ ผลรวมของโหลดสายปอนการหาพกดกระแสของตวนาประธานมหลกการเชนเดยวกบพกด

กระแสของสายปอน คอIM ILmax

โดยทIM = พกดกระแสตวนาประธาน ( A )ILmax= พกดกระแสโหลดสงสด ( A )

15

ตวนานวทรลตองมขนาดดงน- เพยงพอทจะรบกระแสไมสมดลสงสด ซงการคานวณเหมอนตวนานวทรลของสายปอน

- ไมเลกกวาสายตอหลกดนของระบบไฟฟา- ไมเลกกวา 12.5% ของตวนาประธานใหญทสด

16

2. การหาขนาดบรภณฑประธานการหาขนาดของเครองปองกนกระแสเกน และเครองปลดวงจร

สามารถทาไดดงนเครองปองกนกระแสเกน

เครองปองกนกระแสเกนมหนาทปองกนตวนาประธานเพราะฉะนน

CBS IMโดยท

CBS = พกดเครองปองกนกระแสเกน ( A )IM = พกดกระแสของตวนาประธาน ( A )

17

เครองปลดวงจรขนาดของเครองปลดวงจรจะตองไมนอยกวาขนาดทโตทสด ของเครอง

ปองกนกระแสเกนทใสได

LBS CBmax

โดยทLBS = พกดเครองปลดวงจร ( A )CBmax = พกดทมากทสดของเครองปองกน

กระแสเกนทใสได ( A )

18

ตวนาประธานอากาศระบบแรงตาตวนาประธานอากาศในระบบแรงตา หมายถง ตวนาประธานทเดนจากเสาทตดตงมเตอรแรงตา ของการไฟฟาเขาอาคารหรอบรเวณของผใชไฟ

สวนประกอบตวนาประธานอากาศจะประกอบดวยสวนสาคญ 2 สวน ซง

ขอกาหนดจะครอบคลมทง 2 สวนน สวนประกอบของตวนาประธานอากาศ มดงน

- Service Drop- Service Entrance Conductors

19

รปท 10.6 แสดงสวนประกอบตวนาประธานอากาศ

20

21

สายไฟฟาสายไฟฟาทใชเปนตวนาประธานอากาศ นอกจากจะตองมขนาดเพยง

พอทจะรบโหลดแลว ยงจะตองมความทนทานตอสภาพแวดลอมภายนอกได เชน สามารถทนแดดทนฝนได

ขอกาหนดสาหรบตวนาประธานอากาศ1. ตองเปนสายทองแดงหมฉนวนเทานน โดยทวไปจะใชสายตามตารางท 4 มอก.11-2531 ( THW ) ซงสามารถทนแดด ทนฝน ได

2. ขนาดเลกทสดทใชคอ 4 mm2

การตดตงในการตดตงตวนาประธานอากาศ เพอความปลอดภย ระยะหางของสายไฟกบ

สงกอสรางตองไดตามขอกาหนดในมาตรฐาน ว.ส.ท

22

ตวนาประธานใตดนระบบแรงตาการเดนตวนาประธานแรงตาใตดน ตองพจารณา ถงสายไฟท

ใชและการตดตงสายไฟฟา

สายไฟฟาทใชสาหรบฝงใตดน จะตองมความแขงแรง ทนตอการกระแทกไดด สามารถปองกนนาและความชนได การไฟฟามขอกาหนดสาหรบตวนาประธานใตดน ดงน

- ตองเปนสายตวนาทองแดงชนดทฝงใตดนได โดยทวไปใชสายตามตาราง 6 , 7 , 8 และ 14 ( NYY ) หรอ XLPE ( CV )

- ขนาดเลกสดทใชคอ 10 mm2

- ขนาดตองสอดคลองกบขนาดมเตอรในตารางท 10.2 และ 10.3

23

10.5 บรภณฑประธานในระบบแรงตาบรภณฑประธานจะประกอบไปดวยเครองปองกนกระแสเกน และเครองปลดวงจร อปกรณไฟฟาทนยมใชเปนบรภณฑ ประธานในระบบแรงตา มอย 2 ชนด ดงน

1. เซอรกตเบรกเกอร 2. ฟวส และสวตชสาหรบตดโหลดเซอรกตเบรกเกอรจะทาหนาทเปนเครองปลดวงจร และเครองปองกน

กระแสเกนในตว สวนการใชฟวส และสวตชสาหรบตดโหลด ฟวสจะทาหนาทเปนเครองปองกนกระแสเกน และสวตชสาหรบตดโหลด จะทาหนาทเปนเครองปลดวงจร

24

ขอกาหนดทวไปสาหรบการตดตงบรภณฑประธาน 1. บรภณฑประธานตดตงไดทงภายนอก และภายในอาคาร แตจะตอง

ตดตงอยในกลอง หรอเครองหอหม ทงนเพอปองกนไมใหสมผสสวนทมไฟฟา และปองกนประกายไฟสภายนอก

2. บรภณฑประธานควรมปายแสดงวาเปนบรภณฑ ประธานทจายโหลดสวนใดใหชดเจน

3. ตาแหนงทตดตงบรภณฑประธาน จะตองใกลกบตวนาประธานใหมากทสด

25

4. อปกรณทอนญาตตอทางดานไฟเขาของบรภณฑ ประธาน มดงน

– ระบบฉกเฉนตางๆ เชน เครองแจงเหตเพลงไหม , ระบบสญญาณปองกนอนตราย , เครองสบนา, ดบเพลง , ระบบเตอนอคคภย เปนตน

– เครองปองกนฟาผา ( Lightning Arrester )– คาปาซเตอร ( Capacitor )– เครองวด และอปกรณตอเขาเครองวด เชน CT, VT– วงจรควบคม และจายไฟฉกเฉนใหบรภณฑประธาน

26

รปท 10.7 อปกรณทตอดานไฟเขาของบรภณฑประธาน

5. บรภณฑประธานจะตองสามารถเขาถงไดสะดวก ( Readily Accessible ) หมายความวาเมอเกดภาวะฉก

เฉนจะไดสามารถตดวงจรไดทนทวงท6. จะตองมทวางปฏบตงาน และแสงสวางทเพยงพอ

27

เครองปลดวงจร ( Disconnecting Means )ขอกาหนดสาหรบเครองปลดวงจร

1. เครองปลดวงจรจะตองเปนชนดสบ-ปลดไดขณะมโหลด ( Load Break Switch ) สาหรบกรณดงน

– เครองปลดวงจร 1 เฟส ขนาด 50 A ขนไป– เครองปลดวงจร 3 เฟส ทกชนด

2. ในระบบ 3 เฟส ตองใชเครองปลดวงจรชนด 3 ขว ( 3P ) หรอ 4 ขว ( 4P ) เพอใหสามารถปลดตวนาทงสามไดพรอมกนหมด3. เครองปลดวงจรจะตองมเครองหมายบอกตาแหนงปลด-สบ ชด เจน4. กรณทเครองปลดวงจร เปนสวตชสบเปลยน ( Transfer Switch ) จะตองมการ Interlock

28

รปท 10.8 การ Interlock ของสวตชสบเปลยน

จะปดวงจรเมอบรภณฑประธานตวใดตวหนง เปดวงจรเทานน

บรภณฑประธาน 1 บรภณฑประธาน 2

29

เครองปองกนกระแสเกน ( Overcurrent Protection )

โดยทวไปจะนยมใชฟวส หรอเซอรกตเบรกเกอร ทาหนาทเปนเครองปองกนกระแสเกน ในกรณเซอรกตเบรกเกอรจะทาหนาทเปนเครองปลด วงจรในตวดวย

30

ขอกาหนดสาหรบเครองปองกนกระแสเกน1. จะตองตดตงอยใกล หรอ รวมในตเดยวกนกบเครองปลดวงจร2. ตวนาทออกจากเครองปลดวงจรทกเสน จะตองมเครอง ปองกนกระแสเกน3. ตวนาทมการตอลงดนไมตองตดตงเครองปองกนกระแส เกน ยกเวน เครองปองกนกระแสเกนเปนชนด 4 ขว ( 4P ) ซงสามารถตดตวนาทกเสนไดพรอมกนหมด4. เครองปองกนกระแสเกนทมขนาดตงแต 1000 A ขนไป

จะตองมเครองปองกนกระแสรวลงดน ( Ground Fault Protection ) ดวย เนองจากการเกดกระแสรวลง

31

รปท 10.9 เครองปองกนกระแสรวลงดน

32

5. เครองปองกนกระแสเกนตองสามารถตดกระแสลดวง จรคามากทสดทจดตดตงได และตองไมนอยกวา 10 kA

สาหรบ CB สามารถเขยนไดICU IS

โดยทICU = พกดตดกระแสลดวงจร(Interrupting Capacity )

ของเครองปองกกระแสเกน ( kA )IS = กระแสลดวงจรสงสด ณ จดตดตง ( kA )

33

ขนาดเครองวดหนวยไฟฟาระบบแรงตาการไฟฟานครหลวงและการไฟฟาสวนภมภาค ไดกาหนด

ขนาดเครองวดหนวยไฟฟาและขนาดโหลดตามตารางท 10.1 และ 10.2

34

ตารางท 10.1 พกดสงสดของเครองปองกนกระแสเกน และโหลดสงสดตามขนาดเครองวดหนวยไฟฟา

( สาหรบการไฟฟานครหลวง ) ขนาดเครองวด พกดสงสดของ โหลดสงสด หนวยไฟฟา เครองปองกนกระแสเกน ( A )

( A ) ( A )5 ( 15 ) 16 10

15 ( 45 ) 50 3030 ( 100 ) 100 7550 ( 150 ) 125 100

200 200 150250 200300 250

400 400 300

500 400

35

ตารางท 10.2 ขนาดสายไฟฟา Safety Switch , Cutout และ Catridge Fuse สาหรบตวนาประธานภายในอาคาร

( การไฟฟาสวนภมภาค ) ขนาดเครองวด ขนาดของ ขนาดตวนาประธาน บรภณฑประธาน หนวยไฟฟา โหลด เลกทสดทยอมใหใช Safety Switch Cutout CB

( A ) ( A ) ( mm2 ) LBS Catridgeสาย สาย ขนาด ขนาด ขนาด Fuse ขนาด

อะลมเนยม ทองแดง Switch Fuse Cutout สงสด ปรบตงสงตาสด สงสด ตาสด ( A )( A ) ( A ) ( A )

5 ( 15 ) 12 10 4 30 15 20 16 15-16

15 ( 45 ) 36 25 10 60 40-50 60 35-50 40-5030 ( 100 ) 80 50 35 100 100 - - 100

36

ตวอยางท 10.1 บานหลงหนงอยในเขตการไฟฟานครหลวง คานวณโหลดสงสดได 20A , 220 V จงหา- ตวนาประธานอากาศ โดยใชสายตารางท 4- ตวนาประธานใตดน โดยใชสายตารางท 6 ในทอรอยสายโลหะ- ขนาดเซอรกตเบรกเกอร ( CB )- ขนาดมเตอร

วธทา กระแสโหลดสงสด = 20 Aจากตารางท 10.1ตองใชขนาดเครองวด 15 ( 45 ) , 220 V และพกดสงสดเครอง

ปองกนกระแสเกน 50 A

37

ตวนาประธานอากาศใชสายตารางท 4 ขนาด 2 x 10 mm2 ( 60 A )

สายตอหลกดน 10 mm2

ขนาดทอสายตอหลกดน 32 mm ( 1 1/4” )ตวนาประธานใตดนในทอรอยสายโลหะใชสายตารางท 6 ขนาด 2 x 10 mm2 ( 58 A )

ขนาดทอรอยสาย 32 mm ( 1 1/4” )สายตอหลกดน 10 mm2

ขนาดทอสายตอหลกดน 32 mm ( 1 1/4” )

ตวอยางท 10.1(ตอ)

38

ตวอยางท 10.2 อาคารหลงหนงอยในเขตการไฟฟาสวนภมภาค คานวณโหลดสงสดได 70 A , 3 เฟส 400 V ใหหา- ขนาดตวนาประธานอากาศ- บรภณฑประธาน

วธทาโหลดสงสด = 70 A , 3 เฟส 400 Vจากตารางท 10.2เครองวดหนวยไฟฟา ใชขนาด 30 ( 100 A ) , 400 V

39

ขนาดตวนาประธานใชสายตารางท 4 ขนาด 4 x 35 mm2

บรภณฑประธานใช CB พกด 100 ATม Interrupting Capacity 10 kA

หลกการขางตนเพอความสะดวกกบผออกแบบ ผเขยนจงไดคานวณหา- ขนาดตวนาประธาน- พกดเครองปองกนกระแสเกน- ขนาดสายตอหลกดน- ขนาดทอรอยสาย

ไวในตารางท 10.3 และ 10.4

ตวอยางท 10.1(ตอ)

40

เดนในอากาศ เดนในทอโลหะในอากาศขนาดของ

เครองวดหนวยไฟฟา( A )

ขนาดสายเฟสT-4

( mm2 )

ขนาดสายตอหลกดน( mm2 )

ขนาดสายเฟสT-4

( mm2 )

ขนาดสายตอหลกดน( mm2 )

ขนาดทอ( mm )

พกดสงสดของเครองปองกนกระแสเกน

( AT )

5 ( 15 A ) 1P 2 x 4 10 2 x 4 10 15 mm ( 1/2 ) 16

15 ( 45 A ) 1P 2 x 10 10 2 x 16 10 25 mm ( 1 ) 50

30 ( 100 A ) 1P 2 x 25 10 2 x 50 16 40 mm ( 1 1/2 ) 100

50 ( 150 A ) 1P 2 x 50 16 2 x 70 25 40 mm ( 1 1/2 ) 125

15 ( 45 A ) 3P 4 x 10 10 4 x 16 10 32 mm ( 1 1/4 ) 50

30 ( 100 A ) 3P 4 x 25 10 4 x 50 16 50 mm ( 2 ) 100

50 ( 150 A ) 3P 4 x 50 16 4 x 70 25 50 mm ( 2 ) 125

200 A 3P 4 x 95 25 4 x 150 35 80 mm ( 3 ) 250

400 A 3P 4 x 240 50 2 ( 4 x 150 ) 50 2 x 80 mm ( 3 ) 500

ตารางท 10.3 ขนาดสายไฟฟาสาหรบการเดนสายในอากาศและเดนในทอโลหะในอากาศตามขนาดของเครองวดหนวยไฟฟาระบบการจายไฟฟา 380/220 V ของ ก.ฟ.น

41

ตารางท 10.4 ขนาดสายไฟฟาสาหรบการเดนสายฝงดนและเดนในทอโลหะฝงดน ตามขนาดของเครองวดหนวยไฟฟาระบบการจายไฟฟา 380/220 V ของ ก.ฟ.น.

เดนฝงดน เดนในทอโลหะฝงดนขนาดของ

เครองวดหนวยไฟฟา( A )

ขนาดสายเฟสT-6

( mm2 )

ขนาดสายตอหลกดน( mm2 )

ขนาดสายเฟสT-6

( mm2 )

ขนาดสายตอหลกดน( mm2 )

ขนาดทอ( mm )

พกดสงสดของเครองปองกนกระแสเกน

( AT )

5 ( 15 A ) 1P 2 x 10 10 2 x 10 10 32 mm ( 1 1/4 ) 16

15 ( 45 A ) 1P 2 x 10 10 2 x 10 10 32 mm ( 1 1/4 ) 50

30 ( 100 A ) 1P 2 x 25 10 2 x 25 10 40 mm ( 1 1/2 ) 100

50 ( 150 A ) 1P 2 x 35 16 2 x 50 16 50 mm ( 2 ) 125

15 ( 45 A ) 3P 4 x 10 10 4 x 10 10 40 mm ( 1 1/2 ) 50

30 ( 100 A ) 3P 4 x 25 10 4 x 25 10 50 mm ( 2 ) 100

50 ( 150 A ) 3P 4 x 35 16 4 x 50 16 65 mm ( 2 1/2 ) 125

200 A 3P 4 x 95 25 4 x 120 35 80 mm ( 3 ) 250

400 A 3P 4 x 400 70 2 ( 4 x 120 ) 502 x 80 mm(2 x 3 )

500

42

10.6 การปองกนการลดวงจรลงดน ( Ground Fault Protection )

การลดวงจรทเกดบอยทสดสาหรบระบบไฟฟาแรงดนตาทตอลงดน โดยตรง ( Solidly Grounded LV System ) คอการลดวงจรลงดน เนองจากสถานประกอบการทระบบไฟฟามการตอลงดนโดยตรงจะมสวนโลหะซงมศกดาเทากบดนอยทวไปและใกลกบสวนทมไฟฟา

กระแสลดวงจรลงดน มขนาดตงแตกระแสนอยๆจนถงกระแสมากๆ ( ในบางครงอาจมขนาดมากกวากระแสผดพรอง 3 เฟส ดวยซา ) แบงออกไดเปน 2 ชนด คอ

43

1. Bolted Ground Faultเปนการลดวงจรลงดนทตาแหนงซงเกดกระแสผดพรองตอกนสนท

แนน ทาใหคาอมพแดนซของการผดพรอง มคานอย และคงท ซงโดยปกตการผดพรองประเภทนมคามาก จงสามารถ ตรวจวดและปองกนไดโดยอปกรณปองกนเฟสกระแสเกน ( Phase Overcurrent Device ) เชน เซอรกตเบรกเกอรทวๆ ไป เปนตน ซงเราสามารถคานวณคากระแสผดพรองลงดนชนดนไดดงน

44

IGF = โดยท

IGF = กระแสลดวงจรลงดน ( A )VL = แรงดนระหวางสาย ( V )Z1 = อมพแดนซลาดบบวก ( )Z2 = อมพแดนซลาดบลบ ( )Z0 = อมพแดนซลาดบศนย ( ) Zg = อมพแดนซทตอลงดน ( )

g3Z0Z2Z1ZL V 3

45

2. Arcing Ground Faultเปนการลดวงจรลงดนททาความเสยหายมากทสด โดยจะลดวงจร ลงดนทตาแหนง ซงเกดกระแสผดพรองลงดนตอกนไมสนท จงเกดอารก ( Arc ) เกดขนซงจะมอมพแดนซของอารกอยคาหนง ทาใหกระแสผดพรองทเกดขนมคานอยและมคาไมคงทเปลยนแปลงตลอดเวลา ( เนองจากประกายอารกไฟ ) ดงนนเซอรกตเบรกเกอรธรรมดา ซงวดคากระแสเกนดวยคากระแส RMS จงไมสามารถตรวจจบและปองกนการลดวงจรแบบนไดอยาง มประสทธภาพ หรอตรวจจบไดแตใชเวลานานเกนไปจนเกดพลงงาน ความรอนเนองจากอารกมคาสง ทาใหเกดความเสยหายกบ แผงสวตชหรออปกรณตางๆ ทอยใกลได

โดยทวไปสามารถประมาณคากระแสลดวงจรแบบมอารก ไดคราวๆ ดงนIArc = 0.38 IGF ทระดบแรงดน 400 V

46

วธการตรวจจบกระแสผดพรองลงดน

1. Zero Sequence Sensing Method ใชรเลย ( 50GS / 51GS )วธนจะใชหมอแปลงกระแสแบบ Window Type ลอมรอบสายไฟทง 3 เฟส

และหากมสายนวทรลในระบบ 3 เฟส 4 สาย กตองคลองรอบ ดวยเชนกน ยกเวนสายดน เพอวดกระแสรวมทเกดจากผลรวม ฟลกซแมเหลกของกระแสทง 3 เฟส ดงนนเมอมกระแสผดพรองลง ดนเกดขนจะมกระแสไหลกลบลงดน ทาใหผลรวมกระแสท CT วดไดไมเทากบศนย ซงหากเกนคาทตงไว กจะสงใหเซอรกตเบรกเกอร ตดวงจรออกจากระบบได ดงรปท 10.10

47

GFR

Typical4W Load

TypicalFeeder

N

Alternate SensorLocationZero SequenceSensor

Main CB

CB

A

รปท 10.10 การตรวจจบกระแสผดพรองลงดนดวยวธ Zero Sequence Sensing

48

2. Residual Sensing Method ใชรเลย ( 50N / 51N )

วธนจะใชหมอแปลงกระแสแตละตวคลองผานสาย เฟส แตละสายรวมทงสายนวทรลดวย ( เฟส A , B , C และ N ) ซงถาไมมกระแสผดพรองลงดน จะรวมไดเทากบศนย แตเมอเกดกระแสผดพรองลงดนจะมคาผลรวมไมเทากบศนยทาใหมกระแสไหลผานรเลยและหากเกนคาทตงไว กจะสงใหเซอรกตเบรกเกอรตดวงจร ดงรปท 10.11

49

GFR

Typical4W Load

TypicalFeeder

Residual SensorSensor PolarityMarks

Main CB

NC

B

A

รปท 10.11 การตรวจจบกระแสผดพรองลงดนดวยวธ Residual Sensing

50

3. Ground Return Sensing Method ใชรเลย ( 51G )วธนจะวดกระแสผดพรองลงดน ซงไหลกลบไปทจด Neutral

ของแหลงจายไฟ ดงรปท 10.12

GFR

Typical4W Load

TypicalFeeder

Neutral

Main CB

ElectrodeConductorGrounding

GroundingElectrode

GroundingConductorEquipment

ServiceTransformer

รปท 10.12 การตรวจจบกระแสผดพรองลงดนดวยวธ Ground Return Sensing

51

4. Integral Sensing Methodวธนมหลกการเดยวกบ วธ Residual Sensing แตใชกบ

Electronic CB ทมการปองกนกระแสผดพรอง ลงดน แต ECB สวนใหญจะม 3 ขวเทานน ดงนนจงจาเปนตองตอหมอแปลงกระแสสาหรบสายนวทรล เพม เรยกวา Neutral CT ( NCT ) ซงจะตอกบElectronic Trip Unit ของเซอรกตเบรกเกอรอกท เพอเปรยบเทยบกบผล รวมของกระแสเฟส ดงรปท 10.13

52

TransformerPower

Breaker MountedCurrent Sensors

CircuitBreaker

Neutral BusGround Bus

Neutral Bus TrippingTransformer

Phase & Neutralto LoadConnections

GND

Electronic Trip Unit

NCT

รปท 10.13 การตรวจจบกระแสผดพรองลงดนแบบ Integral Sensing

53

ระดบของการปองกนการปองกนการลดวงจรลงดนอาจทาได 3 ระดบตาม

ความสาคญของสถานประกอบการคอ1. ม GFP ท Main อยางเดยว2. ม GFP ท Main และ Feeders3. ม GFP ท Main , Feeders และ Branch Circuitsจากขอกาหนดของ ว.ส.ท. กาหนดใหตองม GFP ทบรภณฑ

ประธานแรงตาขนาดเกน 1000 A การปองกนการลดวงจรลงดนทดขนควรม GFP อยางนอยทวงจรประธาน และ สายปอน

54

คาปรบตง ( Settings ) ของ GFP1. วงจรยอย

- กระแส ตง 5-15 A- เวลา ตงใหทางานทนท ( Instantaneous )

2. วงจรสายปอน- กระแส ตง 200-800 A- เวลาตงให Coordinate กบ GFP ของ BC หรอประมาณ

0.1-0.2 s3. วงจรประธาน

- กระแส ตง 400-1200 A - เวลา ตงให Coordinate กบ GFP ของ Feeders

หรอ 0.2-0.5 s

55

10.7 ตวนาประธานในระบบแรงสงตวนาประธานแรงสง ไดแก ตวนาประธานในระบบแรงสง

ตามระบบการไฟฟา การไฟฟานครหลวงจะมระดบแรงดน 12 kV , 24 kV , 69 kV และ 115 kV แตสาหรบการไฟฟาสวนภมภาคมระดบแรงดน 22 kV , 33 kV และ 115 kV

ระบบตวนาประธาน จะประกอบไปดวย 2 สวน ดงนคอ

1. ตวนาประธานแรงสง ซงอยดานแรงสงของหมอแปลง2. ตวนาประธานแรงตา ซงอยดานแรงตาของหมอแปลง

56

CTWh

VT

แผงบรภณฑประธานบรภณฑประธานแรงตา

ตวนาประธานแรงตา

หมอแปลงไฟฟากาลง

บรภณฑประธานแรงสง

สวนของการไฟฟา

สวนของผใชไฟฟาตวนาประธานแรงสง

รปท 10.14 ตวนาประธานแรงสง และตวนาประธานแรงตา

57

ตวนาประธานอากาศระบบแรงสงการเดนตวนาประธานอากาศในระบบแรงสง ใหม

ประสทธภาพและเชอถอได จะตองคานงถงเรองสายไฟฟาทใช และระยะหางในการตดตงสายไฟฟา

สายไฟฟาสายไฟทนยมใชเปนตวนาประธานอากาศแรงสง มดงน- สายเปลอย ไดแก สาย AAC ( All Aluminium Conductor )- สายหมฉนวน ไดแก สาย PIC (Partial Insulated Cable ) ,

สาย SAC ( Space Aerial Cable ) และ สาย Preassembly Aerial Cable

58

สาย PIC จะใชเดนลอยบนลกถวย แทนสายเปลอย เนองจากมฉนวน XLPE หม 1 ชน มขอดกวาสายเปลอย ตรงทสามารถลดการลดวงจรลงดนได

• สาย SAC จะมฉนวน XLPE หม 2 ชน จงสามารถลดระยะหางระหวางสายลงได โดยใช Spacer

• สาย PIC และ SAC ไมมชลดหม จงไมสามารถแตะตองได สวนสาย Preassembly Aerial Cable จดเปนสายประเภท Fully Insulated มชลดหม สามารถเดนในทแคบมากๆ ได แตสายประเภทนมนาหนกมาก จงตองใช Messenger Wire ชวยในการเดนสาย

59

ตวนาประธานใตดนระบบแรงสงการเดนตวนาประธานแรงสงใตดน ตองพจารณาถง สายไฟท

ใช และการตดตงสายไฟฟา

สายไฟฟาทใชเปนตวนาประธานแรงสงใตดน จะเปนสายไฟตวนาทองแดงหมดวยฉนวน XLPE แบบ Fully Insulated เนองจากมความทนทานตอแรง กระแทกสง และสามารถปองกนความชนไดอยางด

60

10.8 บรภณฑประธานระบบแรงสงอปกรณทนยมใชเปนบรภณฑประธานในระบบแรงสงม 3

ชนด ดงน1. เซอรกตเบรกเกอร และสวตชแยกวงจร

( Isolating Switch , Disconnector )2. ฟวส และสวตชสาหรบตดโหลด

( Load Break Switch , Switch Disconnector )3. ฟวสชนดขาดตก ( Dropout Fuse )

61

เซอรกตเบรกเกอร และสวตชแยกวงจรเซอรกตเบรกเกอร จะทาหนาทเปนเครองปองกน กระแสเกน

และเครองปลดวงจร โดยจะตองใชรวมกบ สวตชแยกวงจรเนองจากสวตชแยกวงจรจะทาหนาทปลดวงจร เพอนาเซอรกตเบรกเกอรออกไปซอมแซม หรอบารงรกษา

62

HVCB

สวตชตอลงดน

สวตชแยกวงจร

รปท 10.15 เซอรกตเบรกเกอรแรงสง ( HVCB ) และสวตชแยกวงจร โดยมการใชสวตชตอลงดน เพอความปลอดภยขณะปลดวงจร

63

ขอกาหนดสาหรบเซอรกตเบรกเกอร 1. เซอรกตเบรกเกอรตองเปนแบบปลดวงจรไดโดย อสระ ( Trip Free )2. จะตองมเครองหมายบอกตาแหนงปลด-สบ ชดเจน3. จะตองมคาพกดตดกระแสลดวงจร ไมนอยกวาคา กระแสลดวงจรสงสดทตาแหนงตดตง

IC ISโดยท

IC = Interrupting Capacity ( kA )IS = กระแสลดวงจรสงสด ณ จดตดตง ( kA )

64

4. การใชงานรวมกบรเลยปองกนกระแสเกน ( Overcurrent Relay ) จะตองตอวงจรดงในรป

5051

5150

5150

51N50N

5150

5051

50N51N

CT CT

รปท 10.16 การใชงาน Overcurrent Relay กบ HVCB

65

คอ รเลยปองกนกระแสเกนของเฟส50 คอ ลกษณะททางานทนท ( Instantaneous )51 คอ ลกษณะททางานแบบมการหนวงเวลา

( Time Delay )คอ รเลยปองกนกระแสเกนของการผดพรองลงดน

( Ground Fault )50N คอ ลกษณะททางานทนท ( Instantaneous )51N คอ ลกษณะททางานแบบมการหนวงเวลา

( Time Delay )

5150

51N50N

66

ขอกาหนดสาหรบสวตชแยกวงจร1. ทางดานโหลดของสวตชแยกวงจร จะตองมสวตชตอลงดน ซงขณะสวตชแยกวงจรปลดวงจรจะตอลงดนทนท ทงนเพอชวยถายเทประจ ทสะสมทโครงโลหะของอปกรณตางๆ

2. สวตชแยกวงจรจะตองทา Interlock กบเซอรกตเบรกเกอร โดยจะสามารถสบ-ปลดได ตอเมอเซอรกตเบรกเกอรอยในตาแหนงปลดเทานน

67

3. จะตองมปายเตอนไมใหมการสบ-ปลด ขณะท เซอรกตเบรกเกอรยงอยในตาแหนงสบ4. ในกรณทใช Gas Insulated Switchgear ( GIS ) หรอเซอรกต

เบรกเกอรเปนชนด Draw-Out ไมจาเปนตองใชสวตชแยกวงจร

68

สามารถถอดออกมา บารง,ซอมแซมได

รปท 10.17 Draw-Out CB

69

ฟวสและสวตชสาหรบตดโหลดการใชฟวส และสวตชสาหรบตดโหลด แสดงในรปท

10.18 ก. โดยใชสวตชตอลงดน เพอความปลอดภยขณะปลดวงจร สวนในรป 10.18 ข. เปน Current Limiting Fuse ซงเมอฟวสเสนใดเสนหนงขาด จะทาใหสวตชสาหรบตดโหลดปลดวงจรทนท

(ก) (ข)

ฟวส

สวตชลงดน

สวตชสาหรบตดโหลด

สวตชลงดน

สวตชสาหรบตดโหลด

ฟวส

รปท 10.18 ฟวส และสวตชสาหรบตดโหลด70

71

ขอกาหนดของสวตชสาหรบตดโหลด1. จะตองปลดไดทง 3 เสน พรอมกน2. ตองมการตอ Earthing Switch เพอถายประจจากโครงโลหะของอปกรณ

3. คา Making Current ของสวตชสาหรบตดโหลด จะตองไมนอยกวาคากระแสลดวงจรสงสด ณ ตาแหนงตดตงเนองจากอาจจะเกดฟอลทไดขณะสบวงจร

4. คา Breaking Current จะตองไมนอยกวาพกดกระแสตอเนองของฟวส ยกเวนกรณ Current Limiting Fuse ทไดกลาวตอนตน

72

ฟวสชนดขาดตกฟวสชนดขาดตก ( Dropout Fuse ) จะทาหนาทเปนเครองปลดวงจร

และเครองปองกนกระแสเกนดวยในตวโดยจะตดตงภายนอก อาคาร ซงอาจอยบนเสาไฟฟา หรอ โครงสรางอนทอยสงจากพน การปลดวงจรทาได โดยการดงออกจากวงจรโดยตรง แตจะตองทาโดยผทเกยวของเทานน

ฟวสชนดขาดตก

รปท 10.19 ฟวสชนดขาดตก ( Dropout Fuse )

73

การเลอกขนาดมเตอรในระบบไฟฟาแรงดนสงในการออกแบบการจายไฟฟาของสถานประกอบการซงใชไฟฟาปรมาณมาก เมอคานวณโหลดไดแลวจะตองเลอกขนาด หมอแปลงมาตรฐาน ทเหมาะสมสาหรบโหลด สาหรบหมอแปลงจาหนายมขนาดมาตรฐานดงน50 , 100 , 160 , 200 , 250 , 315 , 400 , 500 , 630 , 800 , 1000 , 1250 , 1600 , 2000 , 2500 kVA

เมอไดขนาดหมอแปลงแลวกตองตดตอการไฟฟาเพอหา ขนาดมเตอรแรงสงทเหมาะสมกบโหลดตอไป

74

สวนการคานวณวงจรประธานแรงสงและแรงตา จะคานวณตามขนาดหมอแปลงทเลอกไวแลว โดยพกดกระแสทางดานแรงสงและแรงตา หาไดจากสตรดงน

In ( HV ) =

In ( LV ) =

)kV ( นสงพกดแรงด 3)kVA ( มอแปลงขนาดพกดห

)kV ( นตาพกดแรงด 3)kVA ( มอแปลงขนาดพกดห

75

เครองปองกนกระแสเกนทางดานแรงตา ตองมคณสมบตดงตอไปน

1. เซอรกตเบรกเกอรทางดานแรงตา ตองใช Utilization Category B ตาม IEC 60947-2 คอ ม Short Time Current Withstand ( ICW ) เพอใหสามารถทา Coordination กบเซอรกตเบรกเกอรของสายปอนได

2. โดยทวไปจะตองเปนแบบ Open Frame CB หรอ ACB3. พกดกระแสปรบตงไมเกน 1.25 In ของหมอแปลง4. มคาพกดตดกระแสลดวงจร ( ICU ) ไมนอยกวาคากระแสลดวงจรสงสดทจดตดตง

76

คากระแสลดวงจรสงสดทขวทางดานแรงตาของ หมอแปลง ( 400/230 V ) ขนอยกบ

- ขนาดหมอแปลง- คา Impedance Voltage ของหมอแปลง- ความจลดวงจร ( Short-circuit Capacity ) ทางดานแรงสง และแสดงในตารางท 10.5

77

คากระแสลดวงจร ( kA )ขนาดพกดหมอแปลง

ความจลดวงจร ( MVA )

( kVA ) 350 500 Infinite Bus315 11.1 11.2 11.4400 14.0 14.1 14.4500 17.4 17.6 18.0630 21.7 22.0 22.7800 18.5 18.7 19.3

1000 22.9 23.2 24.11250 28.2 28.8 30.11600 35.5 36.4 38.52000 43.6 44.8 48.12500 53.2 55.1 60.1

ตารางท 10.5 คากระแสลดวงจรทขวแรงตาของหมอแปลง ( 400/230 V )

หมายเหต - คา % Impedance ของหมอแปลง

315 – 630 kVA = 4%800 – 2500 kVA = 6% 78

ตวอยางท 10.3 โรงงานอตสาหกรรมแหงหนงอยในเขตการไฟฟาสวน ภมภาค ใชหมอแปลงขนาด 1600 kVA ,

22 kV/400-230 Vใหหาเมนเซอรกตเบรกเกอรทางดานแรงดนตา ถา

ความจลดวงจรทางดาน 22 kV เปน 500 MVAวธทา

In( LV ) = = 2309 A125% In = 1.25 x 2309 = 2886 A4003

10001600

79

CB ทางดานแรงตาตองปรบตงไวไมเกน 2886 A ซงสามารถปรบตงไดท 2400 AT, 2500 AT, 2600 AT, 2700 AT,2800 AT

CB ทใชตองเปน ACB ซงม AF630, 800, 1000, 1280, 1600, 2000, 2500, 3200, 4000

ในทนจะเลอก 3200 AFสาหรบคา Interrupting Capacity จากตารางท 10.5 ICU

36.4 kA

ตวอยางท 10.3(ตอ)

80

การเลอกพกด ICU ของ CB ควรเผอไวสาหรบ- คาความคลาดเคลอนของ % Impedance ของหมอแปลง- คา Motor Contribution ของกระแสลดวงจร- Safety Factor

ในทนจะเผอไว 25%ICU 1.25 x 36.4 45.3 kA

50 kAเพอความสะดวก ผเขยนไดคานวณตามหลกการทกลาวมาแลว และ

แสดงในตารางท 10.6

ตวอยางท 10.3(ตอ)

81

ขนาดพกด กระแส 125% คาปรบต ง AF คาพกดหมอแปลง พกด กระแสพกด CB ( A ) กระแสลดวงจร( kVA ) ( A ) ( A ) ( AT ) ( kA )

315 454 568 500 - 550 630 18400 577 721 600 – 700 800 18500 722 903 800 – 900 1000 22630 909 1136 1000 – 1100 1250 30800 1155 1443 1250 – 1400 1600 251000 1443 1804 1500 – 1800 2000 301250 1804 2255 1900 – 2200 2500 421600 2309 2886 2400 – 2800 3200 502000 2889 3609 2900 – 3600 4000 652500 3608 4510 3700 – 4500 5000 80

ตารางท 10.6 ขนาด CB ทใชกบหมอแปลงทดานแรงดนตา ( 400/230 V )

82

ตวอยางท 10.4 สถานประกอบการแหงหนงซงอยในเขตการดแลของการ ไฟฟาสวนภมภาค ซงจายไฟฟาระบบ 22 kV/400-230 V 3 เฟส 4 สาย วศวกรไฟฟาผออกแบบคานวณโหลดสงสดได 820 kVA ให คานวณหาสายไฟฟาและการปองกนทางดาน HV และLV

วธทาโหลดมขนาด 820 kVA หมอแปลงจาหนายมขนาด ใกลเคยง

800 , 1000 , 1250 kVA แมวาโหลดสงสดคานวณได 820 kVA แตวาเลอกใชหมอแปลงอยางนอยขนาดถดไปคอ 1000 kVA ดงนนตวนาประธานทงดาน HV และ LV จงควรเลอกตาม ขนาดหมอแปลงและใหถอวาหมอแปลงจายโหลดแบบตอ เนองทงหมด

83

In ( HV ) = = 26.2 AIn ( LV ) = = 1443 A

ดาน HVIC 1.25 x In ( HV )

= 1.25 x 26.2= 32.8 A

2231000

0.431000

ตวอยางท 10.4(ตอ)

84

สายไฟฟาสายเหนอดน Overhead ( OH )

ปจจบนสาย OH ในระบบแรงดนปานกลางนยมใชสาย Partial Insulated Cable ( PIC )

ดงนนใชสาย PIC 3 x 35 mm2 ( 148 A )สายใตดน Underground ( UG )

สาย HV ทเดนฝงดนโดยตรง รอยในทอรอยสาย หรอเดนใน Duct Bank ตองเปนแบบ Fully Insulated ซงนยมใชกนมากคอสาย XLPE

ดงนนใชสาย XLPE 3 x 35 mm2 ( 176 A )

ตวอยางท 10.4(ตอ)

85

บรภณฑประธานหมอแปลงจาหนายทมพกดถงประมาณ 2500 kVA โดยทวไป

จะใช HV HRC Fuse เปนอปกรณปองกนลดวงจร การเลอกขนาดพกดของ Fuse จะตองคานงถง Inrush Current ของหมอแปลง และตองสามารถ Coordinate กบอปกรณทางดาน LV ดวย ตามกฎการเดนสายยอมใหใชขนาดฟวสถง 3 เทาของกระแสพกด แตในทางปฏบตสามารถใชพกดฟวส 1.5-2 เทากระแสพกด ซงจะทาใหการปองกนดขน

ตวอยางท 10.4(ตอ)

86

IC = 2 x In= 2 x 26.2 = 52.4 A

HRC Fuse มขนาด 40 , 63 , 80 ดงนนเลอกใช Fuse 63 Aดาน LV

IC 1.25 x In( LV )= 1.25 x 1443 =1803 A

ตวอยางท 10.4(ตอ)

87

สายไฟฟาสายเหนอดน Overhead ( OH )สาย OH ของหมอแปลงสวนใหญนยมเดนในรางเคเบล1) ใชสายไฟฟาตารางท 6 ( NYY )สายควบ 5 ชด = = 361 A , 5 x 444

= 2220 A2)ใชสาย XLPE ( CV , 90oC )สายควบ 4 ชด = = 451 A , 4 x 586

= 2344 A

"

2mm15013003

5

"

2mm15013003

4

51803

41803

ตวอยางท 10.4(ตอ)

88

สายใตดน Underground ( UG )1)ใชสายตารางท 6 ( NYY , 1/C ) เดนในทอฝงดนสายควบ 4 ชด = = 361 A , 4 x 599

= 2396 A2)ใชสาย XLPE ( 90oC ) เดนในทอฝงดนสายควบ 3 ชด = = 601 A , 3 x 615

= 1845 A

41803

31803

"

2mm24014003

4

"

2mm15013003

3

ตวอยางท 10.4(ตอ)

89

บรภณฑประธานทางดาน LV ของหมอแปลง กตองมการปองกนกระแสลดวงจร และ

กระแสเกนโหลด เชนเดยวกน อปกรณปองกนทนยมใชกนมากคอ เซอรกตเบรกเกอร

พกดของเซอรกตเบรกเกอรทใชเปนดงน1. คาปรบตงกระแสไมเกน 125% ของกระแสพกดหมอแปลง2. มคา IC เพยงพอกบกระแสลดวงจร ณ. จดตดตง

ตวอยางท 10.4(ตอ)

90

IC = 1.25 x 1443 = 1803 Aขนาด AT. ของ CB = 1700 ATขนาด AF. ของ CB = 1700/0.8 =

2125 Aเลอก CB = 2500 AF

ดงนน เลอก CB = 1700 AT / 2500 AFหมอแปลง 1000 kVA มคา IS = 23.2 kAโดยทวไปจะเผออก 25 %

CB มคา IC 1.25 x 23.2 29kA

ดงนน CB ในต MDB IC 30 kA ท 400 V

ตวอยางท 10.4(ตอ)

91

Single Line Diagram อาจเปนดงน

CTWh

VT

1700 AT

4 T-4

1000 kVA

สวนของ กฟน.

สวนของผใชไฟฟา

3x35 mm PIC

24 kV 3 3 W

Fuse 63 A2

24 kV/416-240 V

3x300 mm1x150 mm

22MDB

2500 AF

ตวอยางท 10.4(ตอ)

92