Surge Book 2

คณภาพกำลงไฟฟา เลมท 2 การกราวนดระบบไฟฟาและสอสาร หนา 1

http://www.oppo.co.th

ระบบกราาวด คอ ฐานรองรบสญญาณแหงปญหา และรกษาเสถยรภาพของแรงดนไฟฟาในระบบ การกราวนดทไมเหมาะสม สามารถกอใหเกดสญญาณรบกวนตอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงได

อนกรมหนงสอคณภาพกำลงไฟฟาสำหรบงานภาคสนาม

คณภาพกำลงไฟฟา เลมท 2การกราวนดในระบบไฟฟาและสอสาร

วฒนา สนทรานรกษ

surgePRO LC FILTER : Plug-in - Low Let through Voltage - dv/dt reduction - Fast Response - Thermal Sensing - Multi-Color LED Protective

surgePRO FILTER : Signal, Telephone - Low Let through Voltage - dv/dt reduction - Fast Response - AC Inductive Protection

Model : SPF105-25PN



แด.....พอแมและคร-อาจารย



วฒนา สนทรานรกษTechnical Director

Email Address : [email protected]

คณภาพกำลงไฟฟา

เลมท 2

การกราวนดในระบบไฟฟาและสอสารElectric and Communication Systems Grounding

Power Quality

OPPO Company Limited



คณภาพกำลงไฟฟา เลมท 2 การกราวนดระบบไฟฟาและสอสารโดย วฒนา สนทรานรกษ

ขอมลทางบรรณานกรมของหอสมดแหงชาตวฒนา สนทรานรกษ

การกราวนดระบบไฟฟาและสอสาร. กรงเทพฯ 2546 : บรษท ออปโป จำกด1. การวเคราะหระบบไฟฟา 2. การวเคราะหคณภาพกำลงไฟฟา 3. การตอลงดน

ลขสทธตามพระราชบญญต พ.ศ. 2537 โดย วฒนา สนทรานรกษหามลอกเลยน เปลยนแปลง ไมวาสวนหนงสวนใดของสอการสอนชดน ไมวารปแบบใดๆ ทงสนนอกจากจะไดรบอนญาตเปนลายลกษณอกษรเทานน

เผยแพรครงแรก : //> เดอนเมษายน พ.ศ. 2548ออกแบบรปเลมและปกโดย : // > วฒนา สนทรานรกษเขยนแบบและรปประกอบใน eBook : // > ฝาย Technical Supportจดทำตนฉบบโดย : // > ฝาย Technical Support



เกรนนำ

องคความรทางดานคณภาพกำลงไฟฟาโดยสวนใหญ กอรวมตวอยตามระบบงาน และเปนเรองทผเขยนเอง รสกเสยดายอยางสดซง ทองคความรของครสนาม มไดประสานเชอมโยงไปสการศกษาในระบบ ตลอดระยะเวลาเกอบ 13 ป ทผเขยนมโอกาสไดเดนทางไปทวประเทศ เพอปฎบตงานในภาคสนาม และไดรบแนวคด องคความรจากครสนาม รวมถงประสบการณในการแกปญหา ปรบปรงระบบงาน ประสานกบองคความรทผเขยนไดศกษามาจากแหลงวชาการตางๆ อยตลอดเวลา จงพยายามรวบรวมเอาองคความรเหลาน มานำเสนอตอผอาน เพอเปนประโยชนตอการจดการระบบงานของผทเกยวของ

การดำเนนชวตในโลกปจจบน หลกหนไมพนทจะตองพงพาเทคโนโลยสมยใหม แหละเทค-โนโลยสมยใหมกมทศทางในการพฒนาตวเองไปในทางของมน ในอดตความสำคญในเรองคณภาพกำ ลงไฟฟาอาจจะไมมนำหนกทจะพจารณาถงในลำดบตนๆ แตเมอวถทางแหงการพฒนาของเทคโน-โลย สมยใหมปรากฏใหเราเหนเปนประจกษแลว ดงนนเรองคณภาพกำลงไฟฟา กเปนเรองทเราจะละเลยไมไดอกตอไป

องคความรในคณภาพกำลงไฟฟา สามารถจำแนกออกมาไดอยางหลากหลายดวยกน โดยผเขยนและทมงานของบรษทฯ จะแยกนำเสนอในรายละเอยดของแตละเรองไป ทำใหการนำเสนอองค-ความรทางดานคณภาพกำลงไฟฟา ออกมาในรปของอนกรมหนงสอ

การเตรยมความพรอมเพอเสรมสรางศกยภาพของทรพยากรบคคล สภาคการทำงานจรงนนถอเปนเรองทสำคญเปนอยางมาก ทำใหบรษทฯ ไดเลงเหนความสำคญในสวนการอบรมใหกบชางเทคนค วศวกร ทรพยากรบคคลในองคกรตางๆ เพอเพมศกยภาพในการปฏบตงานใหเกดประสทธภาพสงสด

ผเขยนขอบคณบรษท ออปโป จำกด และเจาหนาทคณะผจดทำ ทใหความสำคญตอการนำเสนอองคความรทางดานคณภาพกำลงไฟฟา และขอขอบคณในความมานะพยายาม ทมเททงแรงกายแรง ใจ เพอสรางสรรคสอการสอนออกมา...เพอเปนทนทางสงคมไทย

( วฒนา สนทรานรกษ ) Technical Director : : iTCOS Co.,Ltd.



กตตกรรมประกาศ

ขอกราบขอบพระคณคณาครอาจารยเหลาน ทไดประสทธประสาทความรใหแกผเขยน ซงไมมทางทจะหาไดจากการศกษาภายในหองเรยน

1. คณ(คร)สมพร เรณางกล ในความคดของผเขยน ทานเปนประหนงดงเสาหลกทางดาน SurgeProtections ในประเทศไทยมาโดยตลอดอยางแทจรง

2. คณ(คร)สวช จตรเกษมสข ทานเปนครคนแรกของผเขยน ทางดานการปองกนแรงดนไฟฟาเกนชวขณะ (Surge Protections) และการกราวนด (Grounding)

3. คณ(คร)บญโปรด งามนคม ทานเปนผชแนะแนวทางในการนำเสนอความร-ประสบการณซงผเขยนไดยดเปนหลกปฏบตมาจวบจนปจจบน

4. อาจารย(คร)นพรตน สงหโตโรจน อดตหวหนาภาคคณะวศวกรรมไฟฟา สาขาระบบการวดและควบคม มหาวทยาลยเทคโนโลยมหานคร ทานไดจดประกายใหผเขยนเกดความคลงไคลในการศกษาเรองสญญาณและระบบ

5. อาจารย(คร)สรญญา รจเรศเรองรอง ผอำนวยการหอสมดมหาวทยาลยเทคโนโลยมหานครทานสอนใหผเขยน เขยนหนงสอเปน

6. ขอขอบคณ Dr. A. J. (Tony) Surtees ผถายทอดความรดาน Surge Protection, Mr. RickGumley ผถายทอดความรดาน Air Terminal ณ. ประเทศออสเตรเลย

7. ขอขอบคณพเศษสด Mr. Molcolm Crosse ณ. ประเทศออสเตรเลย กบวย 60 กวาปและประสบการณทไดเดนทางไปทวโลก ทำใหเปนประโยชนตอผเขยนเปนอยางมาก

ทกๆ ครงทผเขยนบรรยายเรองกราวนด และเขยนหนงสอทเกยวกบเรองกราวนด ทำใหรำลกถงเพอนรก คณฤช วารศรสกล ขนทกครงมวางวาย เพอนรกทพบเจอไดเพยงทความทรงจำ จงขอรำลกถงเพอนรก ดวยคณความดอนจะเกดจากหนงสอเลมน แหละยงคงอยในความทรงจำมเสอมคลาย

สดทายขอขอบคณเปนพเศษสำหรบหนวยงานทงภาครฐและเอกชน ทเปดโอกาสใหผเขยนไดเขาไปมสวนรวมในการแกไขปญหาดานคณภาพกำลงไฟฟาอยางทสด หากการนำเสนอความรประ-สบการณผานหนงสอเลมน เกดขอบกพรองในสวนหนงสวนใด ผเขยนขอนอมรบไวแตเพยงผเดยวและจะดำเนนการแกไขใหสมบรณในโอกาสตอไป

ขอกราบขอบพระคณครทกทานไว ณ โอกาสน วฒนา สนทรานรกษ



บรษท ออปโป จำกด โทรศพท 0-2918-7912 โทรสาร 0-2918-9798

- ไวตอการตอบสนองไฟกระโชก- แรงดนปลอยผานและคา dv/dt ตำ- ภาคปองกนไฟกระโชก 3 ระดบชน- ตรวจจบระดบอณหภมจากภายในตว MOV- แสดงผลการปองกนแบบ Multi-Color LED- รองรบกระแสไฟกระโชกแบบกระบวนพลซ- งายสำหรบการตดตง

Model : SPF110-20PN

surgePRO LC FILTER

การปองกนไฟกระโชก (Surge) โดยทไมคำนงถงคา dv/dtคณมนใจแคไหนวาระบบงาน...

จะไมไดรบความเสยหายจากไฟกระโชก? - By surgePRO LC FILTER is Breakthrough Solutions.

คณสมบตและความสามารถทวไป

เครองปองกนไฟกระโชก surgePRO LC FILTER : Panel เหมาะสำหรบนำไปใชในการปองกนไฟกระโชกใหกบอเลกทรอนกสความไวสงทงในโรงงานอตสาหกรรมระบบสอสาร ตลอดถงอปกรณอเลกทรอกนกสในบานเรอน เพราะสามารถลดทอนไดทงคาขนาด (Amplitude) และคา dv/dt ของไฟกระโชก



สารบญ

บทนำ 7บทท 1 ทฤษฎไฟฟาเชงประยกตสการกราวนด 12

1.1 ทำไมตองดำเนนการกราวนด 121.2 องคประกอบในระบบงาน 161.3 ลกษณะการฟอลต (Fault) 201.4 แรงดนไฟฟาเกนชวขณะ 251.5 บทสรปทายบท 27

บทท 2 กราวนดอเลกโตรดและการตอถงกน (Bonding) 292.1 ลกษณะของระบบกราวนดอเลกโตรด 292.2 ตวนำกราวนดอเลกโตรด 392.3 การตอถงกน (Bonding) และ การเชอมแบบเอกโซเธอรมค (Exothermic) 422.4 คาความตานทานจำเพาะของดน 572.5 การวดคาความตานทานตามหลกการ Fall of Potential 662.6 บทสรปทายบท 71

บทท 3 การวเคราะหระบบกราวนด 733.1 บทนำ 733.2 การวเคราะหระบบกราวนดอยางงาย 763.3 แรงดนสมผสกบแรงดนชวงกาว 793.4 การวเคราะหกราวนด MAT 853.5 บทสรปทายบท 89



บทท 4 การกราวนดในระบบสอสาร 904.1 เสารบ-สงสญญาณ 904.2 การกราวนดแบบ UFER 934.3 การกราวนดสมอบกของเสากาย 944.4 การกราวนดระบบงานสอสาร 954.5 การกราวนดบนภเขา (กราวนดเคม) 964.6 บทสรปทายบท 101

บทท 5 การกราวนดระบบไฟฟาและแหลงกำลงไฟฟาสำรอง 1035.1 บทนำ 1035.2 การกราวนดระบบไฟฟากบเครองกำเนดกำลงไฟฟา 1065.3 การกราวนดระบบไฟฟากบ UPS 1165.4 บทสรปทายบท 124

บทท 6 การกราวนดระบบงานอเลกทรอนกส 1256.1 ลกษณะการกราวนด 1256.2 กราวนดลบ 1336.3 การกราวนดระบบงานคอมพวเตอร 1346.4 บทสรปทายบท 139

ภาคผนวก สตรคำนวณหาคาความตานทาน 140อางองและบรรณานกรม 141



บทนำ

กอนอนผเขยนเองขอยอมรบตรงๆ วา ยงไมมความแตกฉานอยางเตมทนกสำหรบเรองการกราวนด ทำใหกรอบการนำเสนอความรทำไดดทสด คอ พยายามนำฐานความรทผเขยนมและใชปฏบตอยในภาคสนามมาเสนอ ซงถอวานำมาเลาสกนฟง ดกวาการนำเสนอในรปแบบงานวชาการอยางเตมตว

ศาสตรความรในเรองกราวนด หากมองกนในมตจากภาคทฤษฎ บางครงกสามารถนำไปใชงานแลวเกดผลทพงพอใจ แตบางทกไมเปนไปตามสตรสมการทไดอางถงในภาคทฤษฎ สวนการปฏบตงานในภาคสนาม ถงแมวาเราจะอานหนงสอมาสกกเลมกตาม สไมไดเลยกบการทเราลงมอฝงแทงทองแดงดวยมอของเราเอง ขดรองวางสายทองแดงเปลอย ลงมอเชอมสายตวนำกราวนด(exothermic welding) ดวยมอของเราเอง ลงมอวดคาความตานทานของระบบกราวนดดวยมอของเราเอง ฯลฯ

บางครงไมมความจำเปนเสมอไปหรอกวา เราจะตองแตกฉานในทฤษฎกอนจงจะกาวเดนไปสภาคสนาม แตบางทแคเรารโดยภาพรวมของทฤษฎแลวเดนไปสภาคสนาม เพอใหความรซงเปนขอเทจจรงในภาคสนามสอนเรา (งานภาคสนาม คอ การศกษาทฤษฎทละเอยดออน) แลวเราจงคอยยอยกลบมาศกษา จำแนก ทฤษฎใดเหมาะสมกบเนองานใด สภาพแวดลอมเชนไร ปจจยตางๆแบบใดจงจะเหมาะสม

จากความรและประสบการณของผเขยนตองานคณภาพกำลงไฟฟา ซงสวนใหญจะเปนการศกษาดวยตวแลวผสานกบคำสงสอนจากครสนามผานรนตอรน ทำใหผเขยนจำแนกลกษณะความเขาใจออกมา 2 ลกษณะ คอ ความเขาใจเชงความร และ ความเขาใจเชงสมผส เพอไมใหหลดกรอบมากนกผเขยนขออนญาตตงคำถามเพอถามคณผอานทรกและเคารพทกทาน เพอนำไปสความแตกตางในความหมายของคำวา เขาใจเชงความร กบ เขาใจเชงสมผส วา “ ไฟรอนอยางไร...สามารถอธบายใหเขาใจไดอยางไร...ในฐานะผถามไมเคยรจกความรอนมาเลย”



เหตทผเขยนออกนอกเรองมาทงหมด เพอตองการใหเราทานหนมาใหความสำคญในเรองการสะสมความชำนาญ ยอมดกวาการสะสมความรเพยงมตเดยว

จากหนงสอคณภาพกำลงไฟฟาเลมท 1 ผเขยนไดอางถงเรองของกราวนดเอาไวบาง ซงการนำเสนอนนไดแยกสวนระหวางการกราวนด (Grounding) และระบบดน (Earthing) ออกจากกน เพอตองการใหเกดภาพแหงความเขาใจไดงายยงขน แหละเมอผเขยนไดเขยนหนงสอคณภาพกำลงไฟฟาเลมท 2 เรองการกราวนดในระบบไฟฟาและสอสาร ซงจำเพาะเจาะจงแคเนอเรองของระบบกราวนดจำ เปนอยางยงทผเขยนจะตองใหความสำคญในเรองนยามของคำตางๆ ทนำเสนอ เพอใหเกดความสอดคลองกบมาตรฐานสากล ซงมาตรฐานสากลหลกๆ ทระบบไฟฟาของหนวยตางๆ ในประเทศไทยใชอางอง ไดแก มาตรฐานของทางยโรป (IEC) กบ มาตรฐานของประเทศสหรฐ (ANSI) ตองยอมรบวาระบบไฟฟาของหนวยงานตางๆ ในประเทศไทย ตางกไดนำพาเอามาตรฐานเหลานมาเปนบรรทดฐานของแตละหนวยงานแตกตางกน ทำใหการอางองความถกตองจงยดตามมาตรฐานทหนวยงาน นนๆใชกนหรอบางครงกคละกน

โดยแกนแทของมาตรฐานตางๆ ในระบบงานไมไดมความแตกตางกนนก แตปญหาหนงซงคงตองทำความเขาใจ กอนทเราจะเขาไปศกษาเนอหาความรทนำเสนอในหนงสอเลมน นนกคอเรองนยามระหวางคำวา ดน (Earth) กบ กราวนด (Ground) เพราะวามาตรฐานสองมาตรฐานนเลอกใชคำทไมเหมอนกน สำหรบคำวา “กราวนด (Ground)” เปนคำทใชในมาตรฐานของประเทศสหรฐ สวนคำวา“ดน (Earth)” ใชในมาตรฐาน IEC (ประเทศองกฤษ) โดยความหมายของคำทงสองนสอความหมายถงสงเดยวกน คอ การตอลงดน

จากสาเหตเลกๆ นอยๆ ทมาตรฐานทงสองใชคำทแตกตางกน สงผลใหหนงสอหรอบทความทเขยนขนจากคนทใชมาตรฐานคนละอยางมความแตกตางกนไปดวย ซงคำบางคำทเราจะตองพบเจอเมอไดศกษาเรองการกราวนดจากหนงสอตางประเทศ ตวอยางเชน คำวา Ground Potential Rise กบEarth Potential Rise ซงโดยแทจรงแลวคำสองคำนสอความหมายอยางเดยวกน หรอคำวา GroundLoop กบ Earth Loop ทงสองคำนกสอความหมายเหมอนกน เปนตน

หนงสอเลมนถกเรยบเรยงขนจากประสบการณ และอาศยแหลงความรจากมาตรฐานของประเทศสหรฐในการอางองเปนหลก ดงนนจะใชคำวา “กราวนด” จงนำเรยนใหคณผอานทราบโดยทวถงกน

กอนทเราจะดำเนนการกราวนดระบบงานของเรานน เราจะตองเกดความเขาใจกนเสยกอนวา การกราวนดมประโยชนตอระบบงานอยางไร มขอจำกดในเรองใดบาง เพอนำมาเปนเกณฑ



ในการดำเนนงานการกราวนดใหเปนไปตามความตองการ และยอมรบไดในขอจำกดทเกดขนเกยวกบการกราวนดระบบงาน

ความเขาใจโดยทวไปเกยวกบเรองการกราวนด มกจะถกมองแคเพยงเรองความปลอดภยตอบคคลและทรพยสน แตคณประโยชนสำคญของการกราวนดตองานดานคณภาพกำลงไฟฟา คอการรกษาเสถยรภาพของแรงดนไฟฟาในระบบงาน โดยเราจะพบวามความจำเปนอยางยงทนวทรลจะตองตอถง (Bonding) กราวนด สำหรบความรในสวนนเราจะไดไปศกษากนอกครงในรายละเอยด

การดำเนนการกราวนดในระบบงานทแตกตางกน เชน การกราวนดระบบงานในสวนกำลงไฟฟา สวนงานสอสาร สวนงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสทมความไวสง เปนตนยอมมความแตกตางกนออกไป ทงนทงนนกจะขนอยกบสญญาณทปรากฏอยในสวนงานนนๆตวอยางเชน ถาเปนสวนงานในระบบกำลงไฟฟา คอ แรงดนไฟฟากระแสสลบความถ 50 Hz เปนตนหรอถาเปนสวนงานดานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสทมความไวสง เชน ระบบ PLC(Programmable Logic Controller) คณสมบตของสญญาณในระบบงานเหลาน จะมคาขนาด(Amplitude) ทตำและมคาความถทสง ทำไมเราจะตองคำนงถงเรองสญญาณทปรากฏอยในระบบงานสวนตางๆ ดวย เหตผลเพราะวาการกราวนดทไมมความเหมาะสม โดยเฉพาะในระบบงานคอมพวเตอรหรออเลกทรอนกสความไวสง ยอมสงผลใหเกดสญญาณรบกวนตอการทำงานของระบบงานเหลานได ซงเราจะไดศกษาเรองการกราวดระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงในบทท6 นอกเหนอจากเรองสญญาณทปรากฏอยในสวนงานตางๆ ความสามารถในความทนทานของเครองมอ-อปกรณในสวนงานตางๆ ยอมมผลตอการออกแบบระบบกราวนดดวย

ถงแมวาระบบกราวนดจะมประโยชนเปนอยางมากตอระบบงาน แตเรองหนงทเราจะตองทำความเขาใจ นนคอ ระบบกราวนดมไดมหนาทปองกนไมใหปญหาตางๆ เกดขนกบระบบงานแตประการใด ระบบกราวนดมประโยชนในเชงเปนระบบสนบสนนการทำงานของระบบงานสวนอนเชน ระบบกราวนดถกใชเปนจดหรอตำแหนงในการระบายเพอใหกระแสฟาผาสญสลายไปในดนแตการทจะกำหนดใหกระแสฟาผาสามารถไหลลงมา เพอสญสลายไปในดนโดยผานระบบกราวนดทเราตดตงเอาไวไดนน จะตองมการตดตงหวลอฟาเพอนำกระแสฟาผาลงมา หรอทฐานเสาสงกำลงไฟฟา (Transmission Line) ถงแมวาเราจะดำเนนการกราวนดอยางเหมาะสมแลว แตหากไมมการตดตงสายลอฟา (หวลอฟา หรอ OHGW) เอาไว ระบบกราวนดทดำเนนการตดตงเอาไวจะตองไรประโยชนหรอระบบกราวนดทถกตดตงขนมาเพอระบายกระแสไฟกระโชก (Surge) ใหสญสลายไปในดน การทกระแสไฟกระโชกซงไหลเขามาทางสายจายกำลงไฟฟา (AC Line) สามารถไหลลงสระบบกราวนดไดนน ทตำแหนงของสายจายกำลงไฟฟาจะตองมการตดตงวสดประเภท TVSS เอาไว เพอเบยงเบน



ทศทางการไหลของกระแสไฟกระโชกใหไหลผานตวมนลงสระบบกราวนด หรอในกรณของปญหาทเกดฟอลต (Fault) ขนในระบบงาน ระบบกราวนดไมมความสามารถปองกนไมใหเกดฟอลต (Fault)ขนในระบบงาน แตระบบกราวนดจะเปนเสนทางการไหลของกระแสไฟฟาในชวงทเกดฟอลต (Fault)ในระบบงาน เพอไมใหเปนอนตรายตอผปฏบตงานหรอทรพยสน ตวอยางเหลานทยกขนมานำเสนอเพอตองการใหมองเหนถงหนาทของระบบกราวนด ถงแมวาในหนงสอเลมนจะไมไดจำเพาะเจาะจงลงไปในสวนงานแตละดาน แตทฤษฎและฐานความรของการกราวนด โดยทวไปจะไมมความแตกตางกนในเชงหลกการ ดงนนสามารถประยกตนำไปใชไดในลกษณะเดยวกนตามแตสภาพของหนางาน

ระบบกราวนดซงเปนจดหรอตำแหนงทจะตองสมผสกบดน เพอระบายกระแสไฟฟา(กระแสฟาผา กระแสไฟกระโชก กระแสไฟฟาในชวงเกดฟอลต เปนตน) ใหสญสลายไปในดนซงเปนหนาทหนงของระบบกราวนด โดยธรรมชาตของระบบกราวนดซงประกอบดวยวสดตวนำทมการเชอมตอถงกน รวมไปถงผวสมผสกบเนอดน ยอมมคาอมพแดนซ (พจารณาภายใตเงอนไขความถสง) หรอคาความตานทาน (พจารณาภายใตเงอนไขความถตำ) อยคาหนงเสมอ เปาหมายของการกราวนดจะตองทำใหคาอมพแดนซหรอคาความตานทานมคาตำทสด ซงจะนำไปสการศกษาถงการตรวจวดคาความตานทานของระบบกราวนดอยางไรจงจะถอวาถกตองทสด แหละถงแมวาเราจะดำเนนการกราวนดเสรจสน แตกไมไดหมายความวาจะจบสนกระบวนการเสยทเดยว เราจะตองดำเนนการตรวจสอบคาความตานทานหรออมพแดนซของระบบกราวนดอยเปนระยะ เพราะฤดกาลทเปลยนแปลงไปยอมสงผลในระบบกราวนดมการเปลยนแปลงไปดวย สำหรบระบบงานในสวนงานกำลงไฟฟาไมนาเปนหวงสกเทาไหร แตระบบงานในสวนงานดานอเลกทรอนกสทมความไวสงในการทำงาน อาจจะปรากฏสญญาณรบกวนเกดขนได โดยเฉพาะระบบงานดานสอสารคงไมนาพอใจแน หากเกดสญญาณรบกวนขนกบสญญาณตางๆ ในระบบงาน

เนอหาทนำเสนอในหนงสอเลมน ในบททหนงจะนำไปสการทำความเขาใจถงเหตผลวาทำไมเราจะตองดำเนนการกราวนดระบบงาน โดยจะอาศยทฤษฎไฟฟามาทำความเขาใจ ตลอดถงการทำความเขาใจลกษณะของการเกดฟอลต (Fault) และองคประกอบอนๆ โดยเบองตนทเราจะตองทราบ

บททสองถอวาเปนเนอหาทมความสำคญเปนอยางยง เพราะจะทำใหเราไดเกดความเขาใจถงคณลกษณะของระบบกราวนดอเลกโตรด ตลอดถงการประสานหรอการตอถงกน (Bonding) อกทงในบทน ไดนำเสนอถงธรรมชาตของดนในมมมองการพจารณาบนเงอนไขของคาความตานทานจำเพาะของดนและการวดคาความตานทานจำเพาะของดน รวมไปถงการวดคาความตานทานของระบบกราวนดตามหลกการ Fall of Potential ซงเสมอนเปนการวดคาความตานทานของระบบกราวนดโดยเทยบจากจดทวดไปยงรโมทเอรธ ( Remote Earth )



เนอหาหลกในบททสามทตองการนำเสนอ จะเปนการทำความเขาใจคาแรงดนชวงกาว (StepVoltage) และแรงดนสมผส (Touch Voltage) เพอนำไปสการคำนวณโดยเบองตน คาแรงดนทงสองนถอวาเปนอนตรายตอบคคลหรอผปฏบตงานใน Site งานโดยตรง โดยเฉพาะระบบงานของสถานจายกำลงไฟฟาและระบบสอสาร (บรเวณฐานเสารบ-สงสญญาณ) จะตองใหความสำคญเปนพเศษสวนกราวนด MAT ซงถอเปนทางแกในเรองคาแรงดนทงสองทเกดขน เราจะมาวเคราะหถงคณสมบตของกราวนด MAT ผานตวอยาง เพอนำไปสความเขาใจถงลกษณะของกราวนด MAT

การกราวนดระบบสอสารทนำเสนอเอาไวในบททส เปนเนอหาทเลอกสมเอามาเฉพาะสวนสำคญทจะตองใชกนในระบบงาน โดยสวนใหญจะเปนการกราวนดภายนอกตวอาคาร (Outdoor)เพอตองการชใหเหนถงเหตผลในการปฏบตงานควบคไปกบองคความร

สำหรบเนอหาในบททหา จรงๆ แลวเดมทไมตงใจจะนำเสนอ แตพอนกขนไดตอนทเขาไปตรวจสอบความเสยหายของสถานทวนสญญาณโทรทศนแหงหนง ทำใหเหนความจำเปนทจะตองนำเสนอ ซงจะวาดวยเรองการกราวนดระบบไฟฟากบแหลงจายกำลงไฟฟาสำรองหรอฉกเฉน โดยเนอหาทงหมดจะอางองจากประสบการณ รวมกบฐานความรทนำเสนอเอาไวโดย IEEE และดำเนนตามขอกำหนดในคมอ NEC ในมมมองทสอดรบกบลกษณะระบบไฟฟาตามระบบงานในประเทศไทยเปาหมายหลกของเนอหาในบทน จะมงสการกราวนดทเหมาะสมเพอใชรองรบกบกระแสไฟฟาทเกดขนในชวงระบบงานเกดการฟอลต (Fault) และถาหากเราดำเนนการกราวนดทไมเหมาะสม สามารถกอใหเกดสญญาณรบกวน (EMI, EMC) กบระบบงานอเลกทรอนกสของเราได ซงจะมลกษณะเดยวกบสถานทวนสญญาณโทรทศนทเคยเขาไปสำรวจพบและอกหลาย Site งาน

บททหกซงเปนบทสดทาย จะนำเสนอเนอหาในเรองการกราวนดระบบงานอเลกทรอนกสทมความไวสง และจดประสงคอกอยาง เพอเปนแนวทางในการศกษาเรองการปองกนสญญาณรบกวนทเกดขนกบระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง การทำความเขาใจการกราวนดระบบงานอเลก-ทรอนกสความไวสง จะอาศยตวอยางการกราวนดระบบงานคอมพวเตอร ซงฐานความรในเรองการกราวนดระบบงานคอมพวเตอร เราสามารถนำไปประยกตใชกบการกราวนดระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงประเภทอนๆ ได เชน ระบบควบคมในโรงงานอตสาหกรรม (PLC) ระบบการตรวจวด(Sensor System) ระบบเครองมอสอสาร เปนตน

ดวยขอบเขตของการนำเสนอเนอหาเรองการกราวนดในหนงสอเลมน จะอยในกรอบของเนองานดานคณภาพกำลงไฟฟา ซงจำเพาะเจาะจงไปทสวนระบบงานโดยมการทำงานทความถตำสวนปญหาในเรองของสญญาณรบกวนทเกดขน ซงสญญาณรบกวนจะอยในรปของคลนสนามแมเหลกไฟฟา ( EMI , EMC ) ตลอดถงวธการปองกนหรอลดทอน จะไมอยในกรอบของเนอหา



ทนำเสนอ ดงนนเพอกอใหเกดประสทธภาพสงสดตอระบบงาน ผปฏบตจะตองศกษาเพมเตมในฐานความรเรองสญญาณรบกวนผนกรวมดวย

ปองกนไฟกระโชกใหกบระบบโฮมเธยเตอร- By surgePRO LC FILTER : Plug-in model

Note Tip

การปองกนไฟกระโชกใหกบระบบโฮมเธยเตอร จะตองปองกนทงคาขนาดและคา dv/dtของไฟกระโชกไปพรอมๆ กน จงจะทำใหระบบโฮมเธยเตอรปลอดภยจากอนตรายของไฟกระโชก เพราะระบบโฮมเธยเตอรเปนอเลกทรอนกสนนเอง

แคเสยบปลกตอเขากบเครอง surgePRO LC FILTER กใชงานไดแลว

มาปองกนไฟกระโชกใหกบระบบโฮมเธยเตอรกนเถอะครบ

เพราะหากโดนไฟกระโชกจากฟาผา...เพยงครงเดยว

...อาจจะตองนงเศรากนไปเลยนะครบ

ตอไปยงโฮมเธยเตอร



การปองกนไฟกระโชก (Surge) โดยทไมคำนงถงคา dv/dt คณมนใจแคไหนวาระบบงานจะไมไดรบความเสยหายจากไฟกระโชก สบเนองจากตวแปรของไฟกระโชกทสามารถสรางความเสยหายใหกบอปกรณอเลกทรนกสมไดมเฉพาะคาขนาดของไฟกระโชกเทานน แตยงคงมคาความชนหนาคลน หรอ dv/dt อกคาหนง ทสรางความเสยหายแกอปกรณอเลกทรอนกส

Model : SPF105-20DIN

ใชงานงายเพราะมรปแบบเปน DIN Railเพอความสะดวกตอการใชงาน รปแบบ DIN Railจงมความเหมาะสมเปนอยางยงสำหรบการใชงานทงการนำไปใชงานเพอปองกนไฟกระโชกทงในโรงงานอตสาหกรรม ระบบสอสาร เปนตน

- ไวตอการตอบสนองไฟกระโชก- แรงดนปลอยผานตำและคา dv/dt ตำ- ภาคปองกนไฟกระโชก 3 ระดบชน- ตรวจจบระดบอณหภมจากภายในตว MOV- แสดงผลการภาคปองกนโดย LED- รองรบกระแสไฟกระโชกแบบกระบวนพลซ- งายสำหรบการตดตง


รน surgePRO LC FILTER : DIN Rail มใหเลอกใชงาน 3 รน เพอกอเกดความสอดคลองกบความตองการของระบบงานหรออปกรณอเลกทรอนกส ไดแก

- SPF101-20DIN รองรบกระแสไฟฟาโหลด 1 แอมป- SPF103-20DIN รองรบกระแสไฟฟาโหลด 3 แอมป- SPF105-20DIN รองรบกระแสไฟฟาโหลด 5 แอมป


surgePRO LC FILTER



- ไวตอการตอบสนองไฟกระโชก- แรงดนปลอยผานและคา dv/dt ตำ- ภาคปองกนไฟกระโชก 3 ระดบชน- ตรวจจบระดบอณหภมจากภายในตว MOV- แสดงผลการปองกนโดย 2 ×Color LED- รองรบกระแสไฟกระโชกแบบกระบวนพลซ- งายสำหรบการใชงาน แคเสยบปลกตอ

เครองปองกนไฟกระโชก surgePRO FILTER : Plug-in เหมาะสำหรบนำไปใชในการปองกนไฟกระโชกใหกบอเลกทรอนกสความไวสงทงในโรงงานอตสาหกรรมระบบสอสาร ตลอดถงอปกรณอเลกทรอกนกสในบานเรอน เพราะสามารถลดทอนไดทงคาขนาด (Amplitude) และคา dv/dt ของไฟกระโชก


surgePRO LC FILTER


จะไมไดรบความเสยหายจากไฟกระโชก?- By surgePRO LC FILTER is Breakthrough Solutions.


Model : SPF105-20PG



บททหนงการประยกตทฤษฎไฟฟาสการกราวนด

1.1 ทำไมตองดำเนนการกราวนดเพอตอบคำถาม “ทำไมเราตองดำเนนการกราวนด” เนองดวยวตถประสงคหลกของการ

กราวนด เพอตองการรกษาความปลอดภยใหกบบคคลและทรพยสน เมอระบบงานหรอเครองมอ-อปกรณไฟฟามการทำงานทผดปกตไป เพอตกรอบการทำความเขาใจใหแคบหรอชดเจนยงขนความผดปกตในทนจะอางองถงไฟฟาชอต

ปกตแลวเมอกระแสไฟฟาไหลผานตวตานทานบรสทธ (Pure Resistor) จะสงผลใหเกดความรอนขนทตวตานทานออกมาคาหนง ในลกษณะเดยวกนโครงสรางทางสรระรางกายของมนษยกเปรยบไดดงตวตานทานบรสทธคาหนง แหละหากพจารณาเขาไปถงโครงสรางภายในรางกายของ

1707-1783 Leonhard Euler

การประยกตใชกฏของ Kirchhoff สการวเคราะหวงจรไฟฟาทมหลายโนดหลายลบ ยอมเปนทยงยากมาก แตถาใชทฤษฏทเกยวกบเรองกราฟ (Graph Theory) จะทำใหการวเคราะหเปนไปไดอยางงายดาย ซงบดาแหงทฤษฏเรองกราฟ คอ นกคณตศาสตรผยงใหญชาวสวทเซอร-แลนด นามวา Leonhard Euler ซงมชอเสยงในป 1736

“ การคำนวณตาม Euler ปราศจากความพยายาม หรอ ความอดอดใจ หรอ ความพยายามทยงยากคดเคยว” วาทะของทาน Dominique Arago



มนษยแลว จะมลกษณะเกอบเหมอนนำทะเล ซงสงนสะทอนใหเราไดเหนเปนอยางดวา โครงสรางทางสรระของมนษยมความสามารถเปนตวนำทดชนดหนงนนเอง

เมอกระแสไฟฟาไหลผานรางกายของมนษย จะยงผลใหเกดความรอนขนมา แหละความรอนทเกดขนนเองทจะทำใหเนอเยอถกเผาไหม สงผลใหเนอเยออาจตาย อมพาธ หรอเสยชวตอนตรายอนเกดขนเมอกระแสไฟฟาไดไหลผานรางกายของมนษย ระดบใดจงสงผลใหเกดอนตรายเพยงไรนน ขนอยกบ 3 องคประกอบดวยกน ไดแก

เสนทางของรางกายทกระแสไฟฟาไหลผาน ชวงระยะเวลาทกระแสไฟฟาไดไหลผานรางกาย คาขนาดของกระแสไฟฟาทไหลผานรางกาย

สวนปจจยทใชบงคบคาขนาดกระแสไฟฟาทไหลผานรางกายของมนษย จะเปนเทาไหรนนไดแก คาขนาดของแรงดนไฟฟากบคาความตานทานของมนษย (human ‘s resistance) สำหรบนยามของแรงดนไฟฟา (Voltage) หากตความหมายเพอใหงายทสดตอการทำความเขาใจ จะหมายถงแรงทพลกดนใหกระแสไฟฟาไหลในวงจรไฟฟาหรอไหลผานตวนำตางๆ สวนการทำความเขาใจเพอใหเหนความสมพนธระหวางคาแรงดนไฟฟา (V) กระแสไฟฟา (I) และคาความตานทาน (R) เราสามารถใชกฎของโอหม (Ohm ‘s Law) เขามาใหความกระจางได

สำหรบการทำความเขาใจแนวคดตงตนในการกราวนด เราจะใชรปท 1.1 ซงเปนวงจรอนกรมทประกอบดวยแหลงจายแรงดนไฟฟา 1 แหลงจาย มโหลด 3 ตว โดยจะถกแทนดวยสญลกษณของตวตานทาน และกำหนดใหโหลดทงสามตวมคาความตานทานเทากน

รปท 1.1 วงจรอนกรมอธบายคาความตางศกยไฟฟา (Potential) ในวงจรไฟฟา

A BR1

R2

R3 CD



วงจรอนกรมในรปท 1.1 ถาเราใชโวลทมเตอร (Voltmeter) วดคาแรงดนไฟฟาระหวางโนดA-B โนด B-C และ โนด C-D สงทเราจะไดทราบนนกคอมคาแรงดนไฟฟาปรากฏตกครอมอยทโหลดแตละตว หรอระหวางโนดเกดขน คาแรงดนไฟฟาทปรากฏอยระหวางโนดตางๆ เราสามารถเรยกอกชอหนงไดวาคาความตางศกยไฟฟา (Potential Deference) หากเราไดกำหนดใหโหลดแตละตวมคาความตานทานเทากน จะยงผลใหเกดแรงดนไฟฟาตกครอมระหวางโนด A-B โนด B-C และโนด C-D มคาประมาณ 73.33 V

(ก)

(ข)รปท 1.2 ศกยไฟฟาทปรากฏในวงจรอนกรมและการตอสายตวนำเขาระหวางโนด B-C

แตเมอเราดำเนนการใชสายตวนำตอเขาระหวางโนด B กบ C ผลทเกดขน นนกคอ คาแรงดนไฟฟาทปรากฏตกครอมระหวางโนด B กบ C จะมคาเทากบศนยโวลท ซงทศทางการไหลของกระแสไฟฟาจากโนด B ไป C จะไหลผานทางสายตวนำหรอสายทเราตอเขาระหวางโนดทงสองแทนการไหลผานโหลด R2 เพราะเสนทางของสายตวนำจะมคาความตานทานทตำกวาโหลด R2 มาก

A BR1

R2

R3 CD

73.33 V220 V

A BR1

R2

R3 CD

ศนยโวลท220 V สาย Jump



จากรปท 1.2(ข) คงพอทจะทำใหเราหวนคดขนมาไดแลววา หากเราไมตองการใหเกดแรงดนไฟฟาหรอความตางศกยไฟฟาปรากฏตกครอมอยทโหลดตวใด เรากสามารถกระทำไดอยางงายๆโดยการใชสายตวนำตอครอมโหลดตวนน คราวนเราจะเชอมโยงความเขาใจจากรปท 1.2 ไปสการทำความเขาใจรปท 1.3, 1.4, 1.5 และ 1.6

รปท 1.3 แผนผงระบบงานอยางงายทไมมการกราวนดมอเตอรไฟฟา

แผนผงอยางงายดงแสดงใหเหนอยในรปท 1.3 มอเตอรไฟฟาทใชงานอยในระบบงานไมมการกราวนดเอาไว สวนตวอกษรภาษาองกฤษ (A, B, C) ทแสดงในรป หมายถงโนดตางๆ ซงจะเปนการทำความเขาใจในลกษณะเชอมโยงกบรปท 1.2 กระบวนการทำงานของระบบงานดงรปท 1.3ถาหากระบบงานทำงานอยางปกตกจะไมเกดปญหาใดๆ ทรนแรงขนมา แตในกรณทมอเตอรไฟฟาเกดฟอลต (Fault) ขนมา จะอนเนองมาสาเหตประการใดกแลวแต ทสามารถสงผลใหเกดความตางศกยไฟฟาปรากฏขนทตวถง (Frame) ของมอเตอรไฟฟาได แหละหากมบคคลไปสมผสทตวถงของมอเตอรไฟฟา สงทเกดขนตามมานนกคอ ทำใหเกดการครบวงจรไฟฟาขนมา โดยสวนประกอบหนงในวงจร กคอ บคคลทเขาไปสมผสกบมอเตอรไฟฟา ใหพจารณารปท 1.4

การทเราเขาไปสมผสตวถงมอเตอรไฟฟา ในชวงทมคาความตางศกยไฟฟาอยทตวถงของมอเตอรไฟฟา มลกษณะเดยวกบการทเราไดนำตวของเราเองเขาไปตอระหวางโนด A กบ D ตามวงจรในรปท 1.2 โดยกระแสไฟฟาจะไหลจากแหลงทมศกยไฟฟาสงกวา (ตวถงของมอเตอรไฟฟา)ผานรางกายของบคคลซงมคาความตานทานทตำไปสแหลงทมศกยไฟฟาทตำกวา ซงในทนกคอพนดนทบคคลยนอย สำหรบกรณดงรปท 1.4 ตวบคคลจะไมถกไฟฟาชอตถาสวมรองเทาฉนวนไฟฟา

MDBLineN

AB

C

กราวนดบารMotor

3 Phase



(นคอเหตผลหนงทตองสวมรองเทาฉนวนไฟฟา เพราะมนสามารถปองกนอนตรายจากไฟฟาชอตหรอผอนหนกใหเปนเบา และจากสาเหตของคา Ground Potential Rise หรอคา Earth Potential Rise บนพนคาแรงดนสมผส คาแรงดนชวงกาว ฯลฯ )

รปท 1.4 ไฟฟาชอตจากการสมผสตวถงมอเตอรไฟฟา

แตทวาการใสรองเทาฉนวนไฟฟามนจะไรประโยชน ถาขณะทเราจบหรอสมผสตวถงของมอเตอรไฟฟาอย แตสวนอนของรางกาย เชนมออกขางหนงไปสมผสเขากบตวนำอนซงมศกยไฟฟาทแตกตางไปจากศกยไฟฟาทปรากฏอยทตวถงของมอเตอรไฟฟา ใหพจารณารปท 1.5 ประกอบความเขาใจ

ปญหาตางๆ มนจะไมเกดขนเลย ถาเครองมอ-อปกรณไฟฟาในระบบงานทำงานไปตามทเราไดออกแบบเอาไว นแหละคอปญหา เพราะปญหาคอสงทไมไดเปนไปตามทเราคด ตวอยางทไดยกขนมาทำความเขาใจ ประเดนเดยวทมความสำคญ นนกคอ เรองคาความตางศกยไฟฟาทเกดขน เพราะฉะนนทางออกแหงความปลอดภย คอ จดการทำใหศกยไฟฟามคาเทากน โดยการตอสายตวนำจากตวถงของมอเตอรไฟฟาเขากบกราวนดบาร หรอเปนการลดวงจรระหวางโนดนนนเอง แหละนคอเหตผลตอคำถามทวา “ทำไมเราจะตองดำเนนการกราวนด”

MDBLineN

AB

C


3 Phase

D



รปท 1.5 ไฟฟาชอตจากการสมผสตวถงของมอเตอรไฟฟากบโครงสรางตวนำอน

รปท 1.6 การจำกดไฟฟาชอตโดยการตอสายตวนำลงกราวนด

1.2 องคประกอบในระบบงานกฎของโอหม (Ohm ‘s Law) จะใชแสดงความสมพนธระหวางคาแรงดนไฟฟา (Voltage , V)

คากระแสไฟฟา (Current , I) และคาความตานทาน (Resistance , R) แรงดนไฟฟามหนวยวดเปนโวลท(Volt) สวนกระแสไฟฟามหนวยวดเปนแอมแปร (Ampere) สำหรบคาความตานทาน หมายถง

MDBLineN

AB

C


3 Phase

MDBLineN

AB

C


3 Phase D E



ความสามารถในการตอตานการไหลของกระแสไฟฟาทไหลผานตวของมนเอง มหนวยวดเปนโอหม(Ohm)

สมการกฎของโอหม คอ I = V/R โดยแรงดนไฟฟาเปนคาคงทใดๆ ดงนนการทกระแสไฟฟาจะมคามากหรอนอยกจะขนอยกบคาความตานทาน โดยสามารถกลาวอกนยหนงไดวา คาความตานทานกคอการจำกดการไหลของกระแสไฟฟา

ในระบบงานจะใชกระแสไฟฟาอย 2 ลกษณะ คอ ไฟฟากระแสตรง (Direct Current ; DC)กบไฟฟากระแสสลบ (Alternating Current ; AC) ไฟฟากระแสตรงจะมเพยงหนงทศทาง สวนไฟฟากระแสสลบจะมการเปลยนแปลงคาขนาดและทศทางอยางตอเนองอยตลอดเวลา สำหรบวงจรไฟฟากระแสตรง (DC Circuit) เราสามารถประยกตใชกฎของโอหมได สวนวงจรไฟฟากระแสสลบ (ACCircuit) สามารถประยกตใชกฎของโอหมไดเฉพาะเมอวงจรไฟฟากระแสสลบประกอบดวยหรอเปนสวนทประกอบดวยตวตานทาน

(ก) วงจรอนกรม

(ข) วงจรขนานรปท 1.7 ลกษณะของวงจรไฟฟา

ลกษณะการตอโหลดภายในระบบไฟฟา หรอ ลกษณะของวงจรไฟฟาจะมอย 2 ลกษณะหลกคอ วงจรอนกรม (Series Circuit) กบวงจรขนาน (Parallel Circuit) ลกษณะเดนของวงจรอนกรม คอคาขนาดของกระแสไฟฟาทไหลผานโหลดแตละตวจะมคาขนาดเทากน สวนคาแรงดนไฟฟาหรอ

V R1 R2 Rn

I1 I2 I3 In

R3

V

R1 R2

Rn

Rn+1

V1 V2Vn

Vn+1



ศกยไฟฟาทปรากฏอยทโหลดแตละตวอาจจะมคาทแตกตางกนไป ขนอยกบคาความตานทานของโหลดแตละตว สวนลกษณะเดนของวงจรขนาน แรงดนไฟฟาทปรากฏตกครอมอยทโหลดแตละตวจะมคาเทากน สวนคากระแสไฟฟาทไหลผานโหลดแตละตวอาจจะมคาเทากนหรอไม ขนอยกบคาความตานทานของโหลดตวนนๆ ไป

สำหรบระบบงานคงไมมรปแบบการตอวงจรไฟฟาลกษณะใดลกษณะหนงทเปนเอกเทศไปเพราะระบบไฟฟาในระบบงานจะมการตอโหลดในลกษณะอนกรมผสมอยกบลกษณะขนาน ดงนนการพจารณา เราจะนำลกษณะเดนของวงจรทงสองมาผสมผสานในการวเคราะหหรอพจารณาระบบงาน

คาความตานทานบรสทธ ( Pure resistance)องคประกอบหนงในวงจรไฟฟากระแสตรงและวงจรไฟฟากระแสสลบ คอ คาความตานทาน

ตามทเราไดทำความเขาใจไปกอนหนา คาความตานทานจะเปนตวตอตานการไหลของกระแสไฟฟา และเมอกระแสไฟฟาไดไหลผานตวมนจะยงผลกอใหเกดความรอนขนมา หากเรามองไปทคาความตานทานของดน (Earth) ปจจยในเรองความแหง เปยกชมของดน สามารถเขามาเปนตวแปรสำคญในการบงคบคาความตานทานของดนได

คาอนดกแตนซและคาอนดกทฟ รแอคแตนซคาอนดกทฟ รแอคแตนซ (Inductive Reactance) เปนคาจำเพาะของวสดประเภทอนดกเตอร

ซงไดแก ขดลวด หมอแปลงไฟฟา รวมไปถงสายตวนำตางๆ คาอนดกทฟ รแอคแตนซจะเกดขนในวงจรไฟฟากระแสสลบ อนเปนผลสบเนองมาจากคาอนดกแตนซของวงจร และคาอนดกแตนซจะทำใหเกดสนามแมเหลก (Magnetic Field) ขนในวงจรไฟฟากระแสสลบ

เมอกระแสไฟฟาสลบไดไหลผานตวอนดกเตอรสนามแมเหลกกจะถกสรางขน คาอนดกแตนซของวสดประเภทอนดกเตอรนเอง ทเปนผลใหทศทางของไฟฟากระแสสลบมการเปลยนแปลง ซงสบเนองมาจากการยบตวและพองตวของเสนแรงแมเหลกในสนามแมเหลกเมอเสนแรงแมเหลกไปตดผานเขากบตวนำ จะทำใหเกดแรงดนไฟฟากระแสสลบปรากฏขนทวสดอนดกเตอร โดยแรงดนไฟฟากระแสสลบทปรากฏขนน จะมทศทางในลกษณะตอตานหรอตรงกนขามกบแรงดนไฟฟาทเราใชงาน โดยจะเรยกคาแรงดนไฟฟากระแสสลบทปรากฏขนนวาElectroMotive Force หรอ EMF

สำหรบการตดผานตวนำของเสนแรงแมเหลกเพยงตวนำเดยว จะเรยกวา เซลฟ อนดกชน (Self-Induction) หากเราพนจพเคราะหไปทกราวนดอเลกโตรด ซงเปนแทงตวนำทเราไดดำเนนการฝงลงไปในดน และเมอกระแสไฟฟาไหลผานแทงตวนำ (Copper Rod) ยอมทำใหเกดคาเซลฟ



อนดกชน (Self-Induction) ขนมา เรองของกราวนดอเลกโตรดนำเสนอไวในบทท 2 สวนการตดผานตวนำของเสนแรงแมเหลกตงแต 2 ตวนำขนไป จะเรยกวา มวชวลอนดกชน (MutualInduction)

เมอกระแสไฟฟาสลบไหลผานวสดประเภทอนดกเตอร จะกอใหเกดสนามแมเหลกขนมานอกเหนอไปจากน การไหลของกระแสไฟฟาสลบผานวสดประเภทอนดกเตอร กจะคงไดรบการตอตานดวยเชนกน ซงเปนไปในทำนองเดยวกบคาความตานทาน เรยกการตอตานการไหลของกระแสไฟฟาสลบผานตวอนดกเตอรนวา คาอนดกทฟ รแอคแตนซ (Inductive Reactance ซงคาอน-ดกทฟ รแอคแตนซจะมหนวยเปนโอหม หรอทเรามกจะคนเคยกน คอ คาอมพแดนซของวสดประเภทอนดกเตอรนนเอง

(ก) สญลกษณของอนดกเตอร (ข) ลกษณะของอนดกเตอร

(ค) สญลกษณของหมอแปลงไฟฟา

รปท 1.8 สญลกษณและลกษณะทวไปของวสดประเภทอนดกเตอร

คาคาปาซแตนซ และคาคาปาซทฟ รแอคแตนซคาคาปาซทฟ รแอคแตนซ (Capacitance Reactance) เปนคาจำเพาะของวสดประเภทคาปา-

ซเตอร โดยมหนวยวดเปนโอหม คาคาปาซทฟ รแอคแตนซมพฤตกรรมในการตอตานการไหลของ

ปฐมภม(Primary)

ทตยภม(Secondary)



กระแสไฟฟาสลบเชนเดยวกบคาอนดกทฟ รแอคแตนซ โดยโครงสรางของคาปาซเตอรตอการวเคราะหและการจดการคณภาพกำลงไฟฟา เราจะไมไปยดตดวาจะตองมลกษณะเปนตวคาปาซเตอรจรงๆ เชนเดยวกบทมการผลตออกมาจำหนาย แตเราจะตองมองไปทโครงสรางการประกอบขนมาของคาปาซเตอรเปนหลก ซงโครงสรางของคาปาซเตอรนน จะประกอบขนมาจากตวนำสองตวนำทถกคนเอาไวดวยฉนวนไฟฟา ตวอยางเชน ระบบสายจายกำลงไฟฟา รวมไปถงสายตวนำในระบบกราวนด เปนตน

(ก) สญลกษณของคาปาซเตอร

(ข) โครงสรางของสายตวนำสญญาณทวไป (ค) ระบบสายจายกำลงไฟฟารปท 1.9 สญลกษณและลกษณะโดยทวไปของคาปาซเตอร

อมพแดนซคาความตานทาน คาอนดกทฟ รแอคแตนซ และคาคาปาซทฟ รแอคแตนซ ทงสามคานม

ลกษณะตอตานการไหลของกระแสไฟฟาเชนเดยวกน และสามารถปรากฏอยในวงจรหรอระบบงานเดยวกน สวนหนวยวดเปนโอหมเหมอนกน การหาผลรวมของคาทงสามน เราไมสามารถนำคาทงสามมารวมกนไดโดยตรงทางพชคณต แตจะสามารถรวมกนไดทางเวกเตอรเทานน ซงเราจะเรยกผลรวมนวาคาอมพแดนซ (Impedance) โดยจะใชตวอกษร Z แทนคาอมพแดนซ

การศกษาเรองกราวนดของวงจรอเลกทรอนกสทมการทำงานทความถสง ตลอดถงการพจารณาในมตทเปนทรานเซยนตความถสง ความสำคญในการพจารณาระบบกราวนดในแงมมท

คาปาซแตนซแอบแฝงฉนวนตวนำฉนวนชลด

AC Line (แรงสง)

จากการไฟฟาฝายผลต



เปนคาอมพแดนซ จะมความสำคญขนมาโดยทนท รายละเอยดการพจารณาเรองอมพแดนซของระบบกราวนดตอการปองกนทรานเซยนตความถสง ในหนงสอเลมนจะไมมการนำเสนอเอาไว(จะขอนำเสนอในโอกาสตอไป) สวนความรเพมเตมในเรองของอมพแดนซเราจะไดศกษาเพมเตมในหวขอตอๆ ไป

1.3 ลกษณะการฟอลต (FAULT)จากทไดนำเสนอไปในขางตนแลววา คณประโยชนของกราวนดนนมไดมความสามารถใน

การปองกนการฟอลต (Fault) ไมใหเกดขนในระบบงาน ระบบกราวนดมความสามารถในเชงสนบสนนการตดตงระบบกราวนดอยางเหมาะสม จะชวยจำกดเวลาในชวงเวลาทเกดฟอลต ตลอดถงอนตรายในชวงเวลาทเกดฟอลต ตวอยางทนำมาใชอธบายถงคณประโยชนของระบบกราวนดเพอใหเหนภาพมากทสด กคอ การทำความเขาใจหวขอท 1.1 ซงสามารถสรปไดวา ระบบกราวนดมไดมความสามารถในการปองกนไมใหเกดฟอลตทมอเตอรไฟฟาได แตระบบกราวนดจะชวยรกษาความปลอดภยใหกบบคคลทเขาไปสมผสตวถงของมอเตอรไฟฟา

ประเภทของการฟอลตทเกดขนในระบบงาน สามารถจำแนกออกได 2 ลกษณะดวยกน คอการชอตตรง (Direct Short) กบกราวนดฟอลต (Ground Fault)

การฟอลตในลกษณะการชอตตรง (Direct Short) จะหมายถง การตอถงกนระหวางเฟสถงเฟสและการตอถงกนระหวางเฟสกบนวทรล อบตเหตททำใหเกดการตอถงกนระหวางเฟสกบเฟส และเฟสกบนวทรล สามารถเกดขนไดเสมอ แหละการตอถงกนในลกษณะน จะเปนผลใหมกระแสไฟฟาจำนวนมากไหลผานจดทเกดการฟอลต ดงเชนตวอยางกรณศกษาทเคยเกดขนกบสถานทวนสญญาณโทรศพทเคลอนท โดยงเปนสาเหตททำใหเกดการชอตขนระหวางเฟสกบเฟสบนเสาสงจายกำลงไฟฟากอนจายเขาสสถานฯ สงผลใหเครองมอ-อปกรณในสวนงานกำลงไฟฟาไดรบความเสยหาย (PowerConditioner) เปนตน

การฟอลตในลกษณะกราวนดฟอลต (Ground Fault) จะหมายถง การตอถงกนระหวางเฟสกบกราวนด อบตเหตในลกษณะนสามารถเกดขนไดบอยครง ตวอยางงายๆ เชน ตเครองมอ-อปกรณไฟฟาตางๆ ทมโครงสรางเปนโลหะ สาเหตททำใหเกดการตอถงกนระหวางเฟสกบกราวนด ตวอยางเชนเกดจากการเสอมสภาพของฉนวนไฟฟา เปนตน

เมอเกดการฟอลตขนในระบบงาน ไมวาจะเปนการฟอลตในลกษณะชอตตรง (Direct Short)หรอ กราวนดฟอลต (Ground Fault) ยอมทำใหเกดกระแสไฟฟาจำนวนมาก (high current short circuit)ไหลผานจดทเกดฟอลต วสดทมหนาทปองกนกระแสไฟฟาไหลเกน (overcurrent) ไดแก ฟวสเบรกเกอร จะทำหนาทของมนเพอตดวงจรไฟฟา ระบบกราวนดจะมบทบาทสำคญสำหรบปญหาการฟอลตในลกษณะกราวนดฟอลต (Ground Fault) ซงอยในชวงกอนทฟวสหรอเบรกเกอรจะเรมตน



ตดวงจร (open circuit) และผลของการทรปของเบรกเกอรหรอการขาดลงของฟวส ยอมกอใหเกดแรงดนไฟฟาเกนชวขณะปรากฏขนในระบบงาน (Transient Recovery Voltage) ซงสามารถสงผลใหเกดความเสยหายตอระบบงานตามมาอก เพอปองกนปญหาทอาจจะเกดขนในลกษณะทเกยวเนองกนในลกษณะเชนน จำเปนอยางยงทเราจะตองวางมาตรการปองกนในเชงบรณาการ

(ก) การฟอลตในลกษณะซอตตรง (Direct Short)

(ข) การฟอลตในลกษณะกราวนดฟอลต (Ground Fault)รปท 1.10 ลกษณะของการฟอลต

ตวอยางการเกดฟอลตอกรปแบบหนงทจะกลาวถง นนกคอ การอารก (Arc) ผานระหวางตวนำสตวนำโดยมฉนวนไฟฟาทคนกลางเปนอากาศ โดยปกตแลวเรามกจะคดวาอากาศมคณสมบตของความเปนฉนวนไฟฟาทด และไดรบความไววางใจใหเปนฉนวนของบารตวนำตางๆ ตวอยางเชนในต MDB แตทวาเมอเกดฟอลตขนในระบบไฟฟา หรอสบเนองมาจากกระแสฟาผา กระแส

L1 L2

N

L3

เฟส 1เฟส 2

เฟส 3

นวทรล

กราวนดบาร

L1 L2

N

L3

เฟส 1เฟส 2

เฟส 3

นวทรล




ไฟกระโชก (Surge) ไหลผาน สามารถสงผลใหเกดการอารกระหวางบารตวนำตางๆ ขนได ผลของความรอนซงสบเนองมาจากกระแสไฟฟาคาสงทไหลผานบารตวนำ จะทำใหอากาศรอบๆ เกดกระบวนการไอโอไนเซชน แลวกลายเปนเสนทางทกระแสไฟฟาสามารถไหลผานอากาศในชวงเวลานนได

เพราะฉะนนการระวงเหตโดยเบองตน เราไมควรจะพงพาอากาศในการทำหนาทเปนฉนวนไฟฟาเพยงลำพง แตควรอยางยงทบารตวนำตางๆ จะตองมการหมฉนวนไฟฟาเอาไว (พจารณาเรองความรอนและความสามารถในการนำกระแสไฟฟาของบารตวนำดวย)

(ก) สภาวะปกต (ข) สภาวะทเกดฟอลตรปท 1.11 การเกดไอโอเซชนอนสบผลมาจากความรอนระหวางบารตวนำ

การเกดฟอลตในลกษณะกราวนดฟอลต (Ground Fault)เราจะใชรปท 1.10 มาดดแปลงใหมเพอสามารถทำความเขาใจการเกดกราวนดฟอลต ดง

แสดงใหเหนอยรปท 1.12 แตกอนทเราจะมาทำความเขาใจการเกดกราวนดฟอลต เราจะตองทราบสภาพความสมดล (Balance) ของระบบไฟฟา 3 เฟสกอน โดยจะพจารณาไปทแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟา

สงทจะตองพจารณาในเรองของแรงดนไฟฟา ไดแก- แรงดนไฟฟาจะตองเปนสญญาณซายน (Sinusoidal) ตลอดเวลา- คาขนาดแรงดนไฟฟาทงสามเฟสจะตองเทากน- มมเฟสของแรงดนไฟฟาแตละเฟสมความแตกตางเทากบ 120 องศาตวอยางสมการความสมดลของแรงดนไฟฟาในระบบไฟฟา 3 เฟส

บารตวนำ

อากาศ

บารกราวนด

บารตวนำ

ไอโอไนเซชนในอากาศ

บารกราวนด

VL1(t) = √2 Vcos(ωt + φ)

VL2(t) = √2 Vcos(ωt - 120๐ + φ)

VL3(t) = √2 Vcos(ωt - 240๐ + φ)



สงทจะตองพจารณาในเรองของกระแสไฟฟา ไดแก- กระแสไฟฟาจะตองเปนสญญาณซายน (Sinusoidal) ตลอดเวลา- คาขนาดของกระแสไฟฟาทงสามเฟสจะตองเทากน- มมเฟสของกระแสไฟฟาแตละเฟสมความแตกตางเทากบ 120 องศาตวอยางสมการความสมดลของกระแสไฟฟา 3 เฟส

หากเรานำกระแสไฟฟาของแตละเฟสมารวมกนทางเวกเตอร ถาหากกระแสไฟฟาในระบบไฟฟา 3 เฟสมความสมดล ผลรวมของกระแสไฟฟาทงสามเฟสจะตองมคาเทากบศนย สงทสะทอนใหเหน นนกคอ จะไมมกระแสไฟฟาไหลในสายนวทรล

(ก) การกราวนดฟอลต (Ground Fault) :: ไมตอถงกนระหวางกราวนดบารกบนวทรลบารรปท 1.12 ลกษณะการเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault)

L1L2

L3

N

สโหลด


Zt

IL1(t) = √2 I cos(ωt + φ)

IL2(t) = √2 I cos(ωt - 120๐ + φ)

IL3(t) = √2 I cos(ωt - 240๐ + φ)



(ข) การกราวนดฟอลต (Ground Fault) :: ตอถงกนระหวางกราวนดบารกบนวทรลบารรปท 1.12 (ตอ)

จากรปท 1.12 จะขอสมมตกรณศกษาขนมาวาเกดกราวนดฟอลตขน สบเนองมาจากสาเหตทไฟฟาในเฟสท 3 การเกดกราวนดฟอลตในลกษณะน มไดหมายความวาเฟสท 3 จะมสวนใดสวนหนงตอถงกบกราวนดโดยตรงแตประการใด แตอาจจะเกดจากสาเหตของกระแสไฟฟารวไหลผานโหลดทตออยในเฟส 3 กบกราวนด กระแสไฟฟาทเกดขนในชวงกราวนดฟอลตไมมความจำเปนเสมอไป ทจะสงผลใหเบรกเกอรทรปหรอฟวสขาด เพราะกระแสไฟฟาทเกดขนจากกราวนดฟอลต อาจจะมคาตำกวาระดบการทำงานของทงเบรกเกอรหรอฟวส และอกตวแปรหรอปจจยหนงทมผลตอการกำหนดคาขนาดของกระแสไฟฟาทเกดขนจากกราวนดฟอลต คอ คาความตานทานหรอคาอมพแดนซ (Zt) ของระบบกราวนดทกระแสไฟฟาอนเกดจากกราวนดฟอลตไหลผาน เพอจะไปครบวงจรทกราวนดของหมอแปลงไฟฟา

คาความตานทานหรออมพแดนซของระบบกราวนดทมคาสง จะเกดประโยชนในเรองการตอตานไมใหกระแสไฟฟาทเกดจากกราวนดฟอลตมคาสง แตในทางกลบกนคาความตานทานหรออมพแดนซของระบบกราวนดทมคาสง จะทำใหมาตรการปองกนกระแสฟาผา กระโชก ฯลฯไมเกดประสทธภาพทดพอ

L1L2

L3

N

สโหลด


Zt



จากตวอยางกรณศกษา 1 ในหนงสอคณภาพกำลงไฟฟาเลมท 1 ทำใหเราไดรบทราบถงแรงดนไฟฟาทปรากฏอยระหวางนวทรลกบกราวนด สำหรบสาเหตนนเกดขนจากปญหากราวนดฟอลตโดยมกระแสไฟฟาจากเฟสท 3 รวลงสระบบกราวนดผานทางโครงสรางของเสารบ-สงสญญาณคากระแสไฟฟาทรวจากเฟสท 3 ลงสระบบกราวนด มคาไมสงพอทจะทำใหเบรกเกอรทรปไดแหละคากระแสไฟฟาทรวลงกราวนดคาน เปนสาเหตททำใหเกดแรงดนไฟฟาปรากฏตกครอมอยระหวางระบบกราวนดกบนวทรลคาหนง

โดยปกตแลวแรงดนไฟฟาระหวางนวทรลกบระบบกราวนดจะตองมคาเทากบศนย แตหากเกดปญหาในเรองกราวนดฟอลต จะสงผลใหเกดแรงดนไฟฟาปรากฏตกครอมระหวางนวทรลกบระบบกราวนด การแกปญหาโดยสวนใหญเรามกจะดำเนนการตอถงกน (Bonding) ระหวางระบบกราวนดกบนวทรลเขาดวยกน โดยไมมองไปทปญหาตนเหตจรงๆ ถงแมวาการตอถงกนระหวางระบบกราวนดกบนวทรล จะทำใหแรงดนไฟฟาทตกครอมระหวางระบบกราวนดกบนวทรลหายไป แตปญหาทเปนตนเหตกอใหเกดกราวนดฟอลตยงคงอย ซงเราสามารถตรวจสอบไดอยางงายๆ จะพบวา คากระแสไฟฟาทไหลอยในสายนวทรลจะมคาทสงขน (เบรกเกอรอาจทรป)

ดงนนในระบบไฟฟา 3 เฟส ทมความสมดลทงในเรองแรงดนไฟฟากระแสไฟฟา การตอถงกน (Bonding) ระหวางกราวนดบารกบนวทรลบาร จะตองไมกอใหเกดกระแสไฟฟาไหลในสายนวทรล และกอนการตอถงกน (Bonding) จะตองแนใจวาไมมแรงดนไฟฟาปรากฏตกครอมระหวางระบบกราวนดกบนวทรลสงผดปกต ถามเราจะตองสบคนหาตนเหตกอนทจะดำเนนการตอถงกน(Bonding)

1.4 แรงดนไฟฟาเกนชวขณะตนเหตททำใหเกดแรงดนไฟฟาเกนชวขณะสามารถจำแนกออกไดอยางหลากหลาย รวมไป

ถงฤดกาลทผนเปลยนแปลงไปในแตละป แรงดนไฟฟาเกนชวขณะสามารถไหลเขามาจากภายนอกระบบงาน ตวอยางเชน ปรากฏการณฟาผา ไฟกระโชก เปนตน และสามารถกำเนดเกดขนเองภายในระบบงาน ซงเปนผลสบเนองมาจากการฟอลต สงผลใหมการปลดปลอยกำลงไฟฟาออกมาจากวสดเกบกำลงไฟฟาจายสระบบงาน

สำหรบปรากฏการณฟาผาซงถอวาเปนแหลงกำเนดแรงดนไฟฟาเกนชวขณะทมความรนแรงซงผลกระทบจากฟาผาตอระบบงานเปนไดทงทางตรงและทางออม [สำหรบรายละเอยดสามารถศกษาเพมเตมไดจากหนงสอคณภาพกำลงไฟฟาเลมท 1] ถาหากกระแสฟาผาไดดสชารจลงสสายตวนำเชน สายจายกำลงไฟฟา สายตวนำทางดานสญญาณ ซงสายตวนำตางๆ เหลานถอเปนระบบๆ หนงเมอสายตวนำเหลานไดรบการดสชารจเขามาของกระแสฟาผาซงเปนสญญาณในลกษณะอมพลซ จะ



กอใหเกดผลการตอบสนองตามมา สงผลใหคาขนาดแรงดนไฟฟา กระแสไฟฟาและคาความถในชวงเวลาทสายตวนำมการตอบสนอง เปลยนแปลงไปจากเดมทควรจะเปน นนคอ มคาขนาดของแรงดนสงขน คาขนาดกระแสสงขน คาความถมสงขน ตลอดถงลกษณะของรปคลนมความผดแปลกไปจากทควรจะเปน

กระบวนการลดทอนคาแรงดนไฟกระโชก (Surge Voltage) เราสามารถนำวสดประเภทSurge Suppression (TVSS) เขามาใชงานได โดยการทำงานของวสดเหลานจำเปนจะตองอาศยคาความตานทานหรออมพแดนซของระบบกราวนดทมคาตำ เพอสามารถระบายกระแสไฟกระโชกใหสญสลายไปในดนไดเรวทสด และไมกอใหเกดคาศกยไฟฟาปรากฏตกครอมทระบบกราวนด (ผวดน)มากเกนไป แตถาเปนตรงกนขามหากคาความตานทานหรออมพแดนซของระบบกราวนดมคาสงนนยอมหมายถงการสญสลายไปของกระแสไฟกระโชกตองใชเวลาทมากขน ผลทตามมาคออะไร?จะกอใหเกดแรงดนไฟฟาชวขณะหรอศกยไฟฟาคาหนงปรากฏขนทระบบกราวนด หรอทเรยกวา EarthPotential Rise หรอ Ground Potential Rise ซงเกดจากผลคณระหวางคากระแสไฟกระโชกทไหลลงสระบบกราวนดกบคาความตานทานหรออมพแดนซของระบบกราวนด

รปท 1.13 วงจรจำลองเสมอนระบบงานเพอทำความเขาใจผลทเกดจากการลดวงจรไฟฟา (Short Circuit)

สำหรบแรงดนไฟฟาเกนชวขณะทเกดขนภายในระบบงาน ซงสวนใหญจะเกดจากตนเหตของการเกดฟอลตในลกษณะลดวงจรไฟฟา (Short Circuit) หรอกราวนดฟอลตภายในระบบงาน รวมไปถงการสวตชงของวสดอเลกทรอนกสกำลง โดยปกตแลวหากระบบงานมการทำงานตามปกต สดสวนในเรองของแรงดนไฟฟา กระแสไฟฟาในระบบงานจะมความสมดลกน แตหากเมอไหรทเกดอบตเหตอนจะสงผลใหสวนหนงสวนใดในระบบงานเกดการลดวงจรไฟฟาขนมา ความสมดลในเรองสดสวนของแรงดนไฟฟา กระแสไฟฟา และคาความถ จะสญเสยไปชวระยะเวลาหนง ซงเปนชวงเวลาทอาจจะสรางความเสยหายใหเกดกบระบบงาน กอนทจะกลบมาอยในสภาวะปกตอกครงหนง

L1L2

L3

L เบรกเกอร

C โหลด



ปจจยหลกทกอใหเกดแรงดนไฟฟาเกนชวขณะขนในระบบงานเมอมการลดวงไฟฟาเกดขนนนกคอ การปลดปลอยกำลงไฟฟาออกมาจากวสดเกบกำลงไฟฟาทงหลาย ซงไดแก คาปาซเตอรกบ อนดกเตอร สำหรบการทำความเขาใจการเกดแรงดนไฟฟาเกนชวขณะทเกดจากการลดวงจรไฟฟาแลวทำใหวสดเกบกำลงไฟฟามการปลดปลอยกำลงไฟฟาออกมาอยางรวดเรว เราจะใชรปท 1.13 ซงเปนวงจรจำลองระบบงานในการทำความเขาใจ

เมอมการลดวงจรไฟฟาเกดขน จะทำใหมกระแสไฟฟาไหลผานจดทเกดการลดวงจรไฟฟาเปนจำนวนมาก จงเปนตนเหตใหเบรกเกอรทรป (แยกหนาสมผสออกจากกน) เพอเปดวงจร (OpenCircuit) การแยกออกของหนาสมผสเบรกเกอร กอใหเกดการอารกขนระหวางหนาสมผสทงสองของเบรกเกอร ซงชวงเวลาทเกดการอารกยงคงมกระแสไฟฟาคาหนงไหลผานเบรกเกอรไปสจดทเกดการลดวงจรไฟฟา การขดจงหวะการไหลของกระแสไฟฟาในชวงทเกดการลดวงจรไฟฟาของเบรกเกอร จะสามารถขดจงหวะการไหลของกระแสไฟฟาไดสำเรจอยางสมบรณทจดเวลา CurrentZero และ ณ จดเวลาท Current Zero นเองทเปนผลใหเกดแรงดนไฟฟาเกนชวขณะเกดขน ซงเปนผลสบเนองมาจากการปลดปลอยกำลงไฟฟาออกมาของคาปาซเตอร เรยกแรงดนไฟฟาเกนชวขณะนวาแรงดนทรานเซยนตเรคโคเวอรร (Transient Recovery Voltage) ดงแสดงใหเหนอยในรปท 1.14

รปท 1.14 แรงดนไฟฟาเกนชวขณะทจดเวลา Current Zero

1.5 บทสรปทายบทระบบกราวนดไมมความสามารถในการปองกนการเกดขนของฟอลต หรอการเกดขนของ

แรงดนไฟฟาเกนชวขณะ เปนตน แตระบบกราวนดเปนระบบงานสวนหนงทจะเขามาลดผลกระทบจากปญหาตางๆ ตอความปลอดภยของบคคลและทรพยสน อกทงเปนระบบสนบสนนใหการทำงาน

แรงดนไฟฟา

Isc

Transient RecoveryVoltage

แรงดนไฟฟาอารก



ของระบบงานการจดการคณภาพกำลงไฟฟา เชน Surge Protection Voltage Regulation UPS เปนตนตลอดถงการรกษาความมเสถยรภาพของแรงดนไฟฟาในระบบงาน

ฟอลตทเกดขนในระบบงานสามารถจำแนกออกได 2 ลกษณะ คอ ชอตตรง (Direct Short)กบกราวนดฟอลต (Ground Fault) สำหรบการฟอลตในลกษณะกราวนดฟอลต ระบบกราวนดจะเปนเสนทางการไหลของกระแสไฟฟาในชวงเวลาทเกดกราวนดฟอลต เพอลดผลกระทบตอทงตวบคคลและเครองมอ-อปกรณไฟฟาในระบบงาน

ปญหาในเรองกราวนดฟอลตโดยสวนใหญทเจอในระบบงาน มกจะเกดขนจากการทมกระแสไฟฟารวไหลลงสระบบกราวนด แหละเนองจากคาขนาดของกระแสไฟฟาทไหลลงสกราวนดมคาไมสงมากนก จงไมสงผลใหเบรกเกอรทรปได แตผลการรวไหลของกระแสไฟฟาลงสระบบกราวนดน สะทอนใหเหนไดวามเสนทางทอยในวสยเรยกวาการตอถงกนระหวางเฟสกบกราวนด ในระยะยาวอาจจะกอใหเกดความเสยหายใหญหลวงขนได และประเดนสำคญอนเนองมาจากกระแสไฟฟารวลงกราวนด จะสงผลไปสการเกดสญญาณรบกวนในระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง

การตอถงกน (Bonding) ระหวางกราวนดบารกบนวทรลบารนน เปนเรองทระบบไฟฟาในระบบงานทกแหงจะตองปฏบต เพอทำใหเสถยรภาพของแรงดนไฟฟามจดอางองทใกลเคยงศนยโวลทมากทสด เราจะไปศกษากนตอในบทท 2




- ไวตอการตอบสนองไฟกระโชก- แรงดนปลอยผานและคา dv/dt ตำ- ภาคปองกนไฟกระโชก 3 ระดบชน- ปองกนปญหา AC Induction- รองรบกระแสไฟกระโชกแบบกระบวนพลซ- งายสำหรบการตดตง

Model : SL6-10

surgePRO FILTER


จะไมไดรบความเสยหายจากไฟกระโชก? - By surgePRO FILTER is Breakthrough Solutions.


เครองปองกนไฟกระโชก surgePRO FILTER : Panel เหมาะสำหรบนำไปใชในการปองกนไฟกระโชกใหกบอเลกทรอนกสความไวสงทางดานการรบสงสญญาณทงในโรงงานอตสาหกรรม ระบบสอสาร ตลอดถงอปกรณอเลกทรอกนกสในบานเรอนเพราะสามารถลดทอน ไดทงคาขนาด (Amplitude) และคา dv/dt ของไฟกระโชก



º··ÕèÊÍ§กราวนดอเลกโตรดและการตอถงกน (Bonding)

ในบทท 2 เราจะพงประเดนไปทำความเขาใจเกยวกบระบบกราวนดอเลกโตรด ซงถกนำมาใชกนอยางแพรหลาย ท งดานการกราวนดในสวนงานกำลงไฟฟา สอสาร เปนตน รวมไปถงการตอถงกน (Bonding) ในระบบไฟฟา การนำเสนอเนอหาในบทท 2 จะอางองตามคมอ NEC (1996) เปนหลก

2.1 ลกษณะระบบกราวนดอเลกโตรดในทฤษฎการกราวนด (Grounding Theory) เราจะตองพบกบคำวา “อเลกโตรด (electrode)”

ซงความหมายของคำวา “อเลกโตรด” หากอางองตามพจนานกรม องกฤษ-ไทย (ดร. วทย เทยงบรณ-ธรรม) คอ “ขวไฟฟา” ซงสามารถขยายความใหกวางขน จะไดวา จดไหลเขา-ออกของกระแสไฟฟา

1818 - 1889 James Prescott Joule

การสญเสยของกำลงงานในตวตานทาน I2R ถกอธบายใหรบรโดยนกฟสกสผยงใหญชาวองกฤษ นามวา James Prescott Joule ซงถกเผยออกออกมาในกฏของจล ( Joule ,s Law ) เมอป ค.ศ. 1841 ทาน Joule ยงไดมสวนรวมกบการคนพบทยงใหญในการเปลยนรปพลงงาน

“ ความรอนทเกดขนกบตวนำนน ขนอยกบคาความ ตานทานของตวมนและขนาดพนททกระแสไฟฟา ไหลผาน” วาทะของทาน James P. Joule



คำวาอเลกโตรดจะถกใชนยามเปนขวของแบตเตอร ซงเปนจดทมการเคลอนทเขาออกของกระแสไฟฟาในแบตเตอร ฉนใดกฉนนน ดนหรอโลกกเปรยบประหนงดงแบตเตอรกอนหนง อเลกโตรดทถกฝงลงไปในดน กเพอตองการเปนขวทจะนำกระแสไฟฟาอนไมพงประสงคทงหลายลงไปกระจายสญสลายในดน แหละเปนทประจกษวาแบตเตอรม 2 ขว และกระแสไฟฟาสามารถไหลเขาออกระหวางแบตเตอรกบโหลดทตออยได ฉนใดกฉนนนอก หากเราฝงอเลกโตรดมากกวา 1 แทงขนไปโดยไมมการเชอมตอใหถงกน ระบบงานทตออยกบอเลกโตรดเหลาน ยอมจะกลายเปนเสนทางของกระแสไฟฟาทสามารถไหลยอนขนมาทางอเลกโตรดได (Ground Loop Current) อนเปนผลสบเนองมาจากคาความตางศกยไฟฟา (Earth Potential Rise หรอ Ground Potential Rise) ทแทงอเลกโตรดทงสองมไมเทากน เราจะไปศกษารายละเอยดในลำดบตอๆ ไป

สำหรบการตดตงกราวนดอเลกโตรดในระบบไฟฟานน มความมงหมายไปในทศทางเดยวกบนยามทไดทำความเขาใจผานมา นนกคอ เพอตองการเปนเสนทางระบายกระแสฟาผา กระแสไฟกระโชก เปนตน ใหสญสลายไปในดน ลกษณะการตดตงกราวนดอเลกโตรด จะดำเนนการฝงแทงตวนำซงกคอแทงอเลกโตรดลงไปในดน (แนวดง) แทงอเลกโตรดในระบบกราวนดอเลกโตรด ไมมความจำเปนเสมอไปวาจะตองเปนแทงทองแดงหรอแทงเหลกเคลอบทองแดง แตแทงอเลกโตรดหมายถงแทงตวนำใดๆ เชน ทอโลหะเปปนำ เปนตน

รปท 2.1 แผงผงอยางงายของระบบกราวนดอเลกโตรดทต MBD

สตจายไฟฟายอยสโหลดสายตวนำนวทรล

ต MDB

ตวนำกราวนด


Bonding

กราวนดอเลกโตรด



ระบบกราวนดอเลกโตรดจะมสวนประกอบหลก 2 สวนดวยกน ไดแก กราวนดอเลกโตรดและตวนำกราวนด (Ground Conductor) รปท 2.1 เปนแผนผงอยางงายของระบบกราวนดอเลกโตรดของตMDB สวนทเปนกราวนดอเลกโตรดหรอแทงตวนำ ไดแก แทงทองแดง แทงเหลกเคลอบทองแดงทอโลหะเปปนำ เปนตน ซงกราวนดอเลกโตรดในสวนนจะสมผสกบดน และจะเปนสวนทใชระบายกระแสไฟฟาใหสญสลายไปในดน สำหรบอกสวนหนงของระบบกราวนดอเลกโตรด คอ ตวนำกราวนด ซงจะหมายถงตวนำทงหมดทมการตอถงกบกราวนดอเลกโตรด โดยจะรวมไปถงกราวนดบารตางๆ ทอเดนสาย ตวถงของเครองมอ-อปกรณไฟฟา เปนตน

ในทางอดมคตนน ระบบกราวนด คอ ตำแหนงทใชอางองในเรองของแรงดนไฟฟาของระบบไฟฟาในระบบงาน โดยระบบกราวนดจะตองมศกยไฟฟาเปนศนย (Zero Potential) แตทวาในภาคสนามนนไมมความเปนไปไดเลย เพราะระบบกราวนดจะเกดศกยไฟฟาปรากฏอยคาหนงเสมอ อนเปนผลสบเนองมาจากระบบกราวนดและดนทกราวนดอเลกโตรดสมผสอย จะมคาความตานทานหรออมพแดนซอยคาหนงเสมอ และในระบบกราวนดจะมคากระแสไฟฟาไหลผานอยคาหนงเสมอในชวงเวลาทระบบงานกำลงดำเนนอย

จากขางตนเราไดทราบไปแลววา ระบบกราวนดอเลกโตรดมสวนประกอบหลก 2 สวนใหญคอ สายตวนำกราวนด กบ กราวนดอเลกโตรด ปกตแลวระบบกราวนดอเลกโตรดอาจจะประกอบดวยแทงอเลกโตรดมากกวาหนงแทง ดงนนในการตดตงระบบกราวนดอเลกโตรด สงทเราจะตองคำนงถงเสมอมอยดวยกน 3 เรอง

1. เมอดำเนนการตดตงระบบกราวนดอเลกโตรด จะตองไมกอใหเกดกระแสไฟฟารวไหลตามตวถงของเครองมอ-อปกรณไฟฟา เพราะอาจจะเปนอนตรายตอผปฏบตงาน และคาศกยไฟฟาทระบบกราวนด จะตองมคาเปนศนยหรอใกลเคยงศนยทสด

2. วตถประสงคในการตดตงระบบกราวนดอเลกโตรด เพอเปนจดหรอตำแหนงในการระบายกระแสฟาผา กระแสไฟกระโชก กระแสไฟฟาทเกดขนในชวงเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault)ใหสญสลายไปในดนใหเรวทสดเทาทจะเปนไปได วตถประสงคในขอนมความเกยวพนโดยตรงกบคาความตานทานหรออมพแดนซของระบบกราวนด และดนทอยโดยรอบบรเวณของระบบกราวนดถาหากคาความตานทานหรออมพแดนซของระบบกราวนดตำ จะเปนผลใหการระบายเพอใหกระแสไฟฟาสญสลายไปในดนไดเรวยงขน สำหรบปจจยทมอทธพลทำใหคาความตานทานของระบบกราวนดสงหรอตำ ไดแก คาความชนของดน อณหภมของดน และคาความตานทานจำเพาะของดนเราจะไปศกษารายละเอยดในหวขอท 2.4

3. ในระบบงานหนงๆ อาจจะมสวนงานตางๆ หลายสวนงาน แตทกสวนงานจะอาศยกำลงไฟฟาจากแหลงเดยวกน ดงแผงผงอยางงายทแสดงใหเหนอยในรปท 2.2 จากรปเราจะเหนวาสวนงานดานกำลงไฟฟา (Power System Equipment) จะมการตดตงระบบกราวนดอเลกโตรดโดยแยกอสระจาก



สวนงานสอสาร (Communication System Equipment) สงทปรากฏชด นนคอ คาความตานทานหรออมพแดนซของระบบกราวนดอเลกโตรดทงสองจะตองไมเทากน

รปท 2.2 ตวอยางแผนผงระบบงานทมการตดตงระบบกราวนดอเลกโตรดมากกวา 1 จด

หวใจสำคญในการตดตงระบบกราวนดอเลกโตรดนน ไมวาระบบงานของเราจะเลกหรอใหญเพยงใด ระบบงานทงระบบจะตองมกราวนดเพยงระบบเดยวเทานน หรอมการตอระบบกราวนดลงดนเพยงจดเดยวเทานน ไมวาเราจะดำเนนการฝงแทงอเลกโตรดไวสกกแทงกตาม จะตองดำเนนการเชอมตอแทงอเลกโตรดทงหมดใหตอถงกน

เพอกอใหเกดความกระจางมากทสดตอการทำความเขาใจระบบงานในรปท 2.2 จำเปนจะตองสอดแทรกสภาพแวดลอมบางอยางของระบบงานนกอน (เปนปญหาทเคยเกดขนกบสถานโทรทศนบอกรบสมาชก) จากรปเราจะพบวาภายในต MBD จะไมมการตอถงกน (Bonding) ระหวางกราวนดกบนวทรล คำถามกจะเกดขนตามมาวา “ทำไม” คำตอบตอคำถามน คอ จะกอใหเกดสญญาณรบกวน(Noise) สงไปสเครองสงสญญาณ เปนเหตใหสญญาณภาพและเสยงไมมความสมบรณ คำถามกจะเกดตอมาวา “แลวสญญาณรบกวนมาจากไหน” แหลงกำเนดสญญาณรบกวนเกดขนจากสวนงานกำลงไฟฟา (Power System Equipment) อนไดแก ตวเรคตไฟเออรกำลง (Power Rectifier) และ UPS(Uninterruptible Power System) โดยสญญาณรบกวนทเกดขนจะถกบายพาส (bypass) ลงสระบบกราวดอเลกโตรดทางดานสวนงานกำลงไฟฟา หรอผานทางสายตวนำกราวนดในต MBD และเมอมการตอถงกน (Bonding) ระหวางระบบกราวนดกบนวทรลเขาดวยกน เทากบวาไดมการตอแหลงกำเนด

PhaseN

สวนงานกำลงไฟฟา( Power System Equipments )

สวนงานระบบสอสาร( CmmunicationSystem Equipments )

NL G

ต MDB

NG

V

Rec. UPS Mixer

Rx



สญญาณรบกวน (Noise Source) ไปสสวนงานสอสาร (Communication System Equipment) ดวยเหตผลดงกลาวจงไมสามารถดำเนนการตอถงกน (Bonding) ระหวางระบบกราวนดกบนวทรลได

การทระบบงานมระบบกราวนดอเลกโตรดมากกวา 1 ระบบ ในสภาวะการทำงานปกตของระบบงานอาจจะไมสงผลกระทบใดๆ ใหเกดขนกบระบบงานหรอผปฏบตงาน ซงการดำเนนงานของระบบงานจะใหผลเปนไปตามความตองการ แตความเสยหายจะเกดขนกบระบบงานเมอมฟาผาไดดสชารจเขาสระบบงาน หรอกระแสไฟกระโชกทางสายจายกำลงไฟฟา สายสญญาณทางดานสอสารและรวมไปถงกระแสไฟฟาทเกดขนในชวงทระบบงานเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault) ขนมา ในรปท 2.3 ไดสมมตคาตวเลขขนมา เพอใหงายตอการทำความเขาใจถงการตดตงระบบกราวนดอเลกโตรดมากกวา 1 ระบบ

รปท 2.3 ผลกระทบจากการตดตงระบบกราวนดอเลกโตรดมากกวา 1 ระบบ

กระแสฟาผาซงกำหนดใหมคาเทากบ 20 kA จะแพรกระจายไปทวระบบงาน และกอใหเกดศกยไฟฟาปรากฏขนทระบบกราวนดอเลกโตรดทงสอง จากตนเหตทคาความตานทานของระบบกราวนดอเลกโตรดทงสองมไมเทากน สงผลใหเกดความตางศกยไฟฟาขนระหวางระบบกราวนดอเลกโตรดทงสอง และเปนผลใหเกดกระแสไฟฟาไหลจากตำแหนงทมศกยไฟฟาสงกวาไปสตำแหนงทมศกยไฟฟาตำกวา (Ground Loop Current หรอ Earth Loop Current) โดยการไหลของกระแสไฟฟาทเกดจากความตางศกยไฟฟาของระบบกราวนดอเลกโตรดทงสอง จะมเสนทางผานตวระบบงานโดยตรง แหละจะกอใหเกดการเฟลทชง (Flashing) ระหวางตวนำกราวนดกบตวนำภายในระบบงาน

PhaseN



NL G

ต MDB

NG

20 kA

Rec. UPS Mixer

Rx

1.5 Ω30 kV

0.5 Ω10 kV



ตตวถงกบแผงวงจรอเลกทรอนกส เปนตน ความรนแรงจะเกดขนมากนอยเพยงไรแคไหนขนอยกบคาขนาดของกระแสฟาผา คาขนาดของกระแสไฟฟาในชวงลดวงจรไฟฟาในกรณทเกดกราวนดฟอลต ( Ground Fault ) คาขนาดของกระแสไฟกระโชก คาความตานทานหรออมพแดนซของระบบกราวนด เปนตน

ปญหาการเกดความตางศกยไฟฟาของระบบกราวนดอเลกโตรดทมมากกวา 1 ระบบ สามารถนำมาตอบคำถามวา ทำไมเมอตดตงเครองสเตบไลเซอร (Stabilizer) หรอ Surge Protection แลวระบบงานยงคงไดรบความเสยหายอยอก ตวอยางปญหานสามารถสะทอนใหเรามองเหนไดเปนอยางดตอการแกไข ปรบปรงระบบงาน จะตองมองในเชงบรณาการเพยงเทานน จงจะสามารถอดรรวไดทกชองของปญหา

รปท 2.4 การแกปญหาความตางศกยไฟฟาระหวางระบบกราวนดอเลกโตรดมากกวา 1 ระบบ

หากระบบงานไมมอปสรรคใดๆ การแกปญหาในเรองความตางศกยไฟฟาระหวางระบบกราวนดอเลกโตรด สามารถกระทำไดโดยงายเพยงดำเนนการเชอมตอระบบกราวนดอเลกโตรดทกระบบงานใหตอถงกน ดงแสดงใหเหนตามรปท 2.4 ซงเปนการประยกตมาจากรปท 1.2(ข)แตสำหรบระบบงานทไมสามารถดำเนนการเชอมตอระบบกราวนดอเลกโตรดในระบบงานเขาดวยกนไดอนสบเนองมาจากเกดสญญาณรบกวนตามตวอยางทนำเสนอเปนกรณศกษาน สำหรบการแกปญหาทตรงประเดนทสด คอ การแกปญหาทตวการกอกำเนดสญญาณรบกวน แตบางครงการแกปญหาทตนตออาจจะตองใชงบประมาณสง ทางออกสำหรบการแกปญหาทเกดขนน เราสามารถดำเนนการ

PhaseN



NL G

ต MDB

NG

Rec. UPS Mixer

Rx



เชอมตอระบบกราวนดอเลกโตรดโดยผานตว Gas Tube Surge Arressor ดงแสดงในรปท 2.5 (ไมเปนไปตามความตองการในคมอ NEC ทปรารถนาใหมการตอถงกนโดยตรงทงหมด)

รปท 2.5 การเชอมตอระบบกราวนดอเลกโตรดผานตว Gas Tube Surge Arressor

สำหรบพฤตกรรมการทำงานของ Gas Tube Surge Arressor สามารถศกษาไดจากหนงสอคณภาพกำลงไฟฟาเลมท 1 สวนการทำความเขาใจพฤตกรรมการทำงานของระบบงานในรปท 2.5ในสภาวะปกตระบบงานมการดำเนนงานไดตามปกต โดยระบบกราวนดอเลกโตรดจะไมตอถงกนแตเมอไหรกตามทเกดความตางศกยไฟฟาเกดขน ตว Gas Tube Surge Arressor กจะทำหนาทในการตอระบบกราวนดอเลกโตรดทงสองเขาดวยกน ทำใหดประหนงวาระบบงานมระบบกราวนดอเลกโตรดเพยงระบบเดยว

คณลกษณะของกราวนดอเลกโตรดกราวนดอเลกโตรดหรอทเรามกจะเรยกกนตดปากวา Ground Rod สำหรบเนอหาในหวขอ

ยอยหวขอน เราจะมาทำความเขาใจคณลกษณะของกราวนดอเลกโตรด หากอางองตามคมอNEC (1996) ใน Section 250-83 (C) ไดกำหนดคาขนาดของ Copper Ground Rod โดยมความยาวตำสด 8 ฟต ( 2.44 เมตร ) เสนผาศนยกลางตำสด 1/2 นว

จากงานในภาคสนามและผลการทดลอง ไดพสจนชดถงเงอนไขในการเพมความยาวของกราวนดอเลกโตรด จะสงผลใหมสวนสมผสเนอดนไดมากกวาการเพมขนาดเสนผาศนยกลางของกราวนดอเลกโตรด การทกราวนดอเลกโตรดมสวนสมผสกบดนมากขน จะเปนผลใหคาความ

PhaseN



NL G

ต MDB

NG

Rec. UPS Mixer

Rx



ตานทานดนในบรเวณโดยรอบกราวนดอเลกโตรดจะมคาตำลง เหตผลทสามารถนำมาอธบายในเรองนแสดงดงรปท 2.6

แงมมในการพจารณาเรองคาความตานทานของระบบกราวนดอเลกโตรด จะประกอบไปดวยดงตอไปน

- คาความตานทานของแทงอเลกโตรด หรอ Ground Rod และลกษณะการเชอมตอสายตวนำกราวนด (Grounding Conductor Welding)

- คาความตานทานทเกดขนระหวางรอยสมผสระหวางแทงอเลกโตรดกบเนอดน- คาความตานทานของดนในบรเวณรอบๆ แทงอเลกโตรด หรอ คาความตานทานจำเพาะ

ของดน (Soil Resistivity) คาความตานทานจำเพาะของดนถอวาเปนแฟคเตอรทมความสำคญมากในการตดตงระบบกราวนด

เมอดำเนนการฝงแทงอเลกโตรดหรอ Ground Rod ลงในดน สามารถสงผลตอการตานทานการไหลของกระแสไฟฟาหรอการเคลอนทของอเลกตรอนไดอยางไร ในการทำความเขาใจสามารถนำทฤษฎเกยวกบเปลอกชน (Earth Shells) ของดนในบรเวณรอบแทงอเลกโตรดมาชวยอธบายได ดงแสดงใหเหนอยในรปท 2.6(ก)

(ก) ลกษณะ Shell ของดนและทศทางการกระจายของกระแส (ข) Shell ทเกดรอบๆ แทง Ground Rod

(ค) ลกษณะการสญสลายของกระแสสดน (ดานขาง) (ง) ลกษณะการสญสลายของกระแสสดน (มมบน)รปท 2.6 การฝงแทงกราวนดอเลกโตรดหรอ Ground Rod ลงไปในดน

Earth Shell

Ground Rod



ดนเนอเดยวกนทอยรอบๆ แทงอเลกโตรด จะชวยทำใหกระแสไฟฟาสามารถไหลผาน และสญสลายไปได เสนทางการเคลอนทของกระแสไฟฟาหรอการเคลอนทของอเลกตรอน จะเพมขนเปนสองเทาเมอเคลอนผานวงชนถดไปหรอคาความตานทานลดลงเปน 2 เทาของลำดบเปลอกดนการเพมขนของชนเปลอก (Earth Shells) ซงมแทงอเลกโตรด (Ground Rod) เปนศนยกลาง จะขนอยกบความลกหรอความยาว (แนวดง) ของแทงอเลกโตรดโดยตรง ยงรศมของชนเปลอก (EarthShells) มมากขน จะสงผลใหการตานทานการไหลของกระแสไฟฟาของดนตำลง

(ก) เพมขนาดเสนผาศนยกลางของ Ground Rod

(ข) เพมขนาดความยาวของ Ground Rodรปท 2.7 กราฟแสดงความสมพนธระหวางเปอรเซนตคาความตานทานกบขนาดของ Ground Rod ทเปลยนแปลง (อางองจากเอกสาร Terra Dyne)

คาคว

ามตานท

าน (%

โอหม

)

100755025

01/2 5/8 3/4 1 1 1/4 1 1/2 1 3/4

ขนาด Ground Rod ( นว )

ความลก (ฟต)

คาคว

ามตานท

าน ( โอหม

)

200

1008060403020

1086432

1 5 15 25 35 40 50 60 70

1/2 นว1 นว



การปรบเปลยนขนาดของแทงอเลกโตรดเพอลดคาความตานทานของดนในบรเวณโดยรอบสามารถกระทำได 2 ลกษณะ ไดแก การเพมขนาดพนทหนาตดของแทงอเลกโตรดหรอเสนผาศนยกลาง กบการเพมความยาวของแทงอเลกโตรด ใหพจารณารปท 2.6 (ค,ง) การเพมขนของความยาวของแทงอเลกโตรด จะทำใหแทงอเลกโตรดมสวนสมผสกบเนอดนมากกวาการเพมขนาดเสนผาศนยกลาง จากขอมลในเอกสาร Terra Dyne ไดนำเสนอเอาไววา การเพมขนาดเสนผาศนยกลางของ Ground Rod เปน 2 เทา จะเปนผลใหคาความตานทานดนมคาลดลงนอยกวา 10%ดงกราฟในรปท 2.7(ก) แตการเพมความยาวของแทง Ground Rod (ความลก) เปนสองเทา สามารถทำใหคาความตานทานดนลงลด 40 % ดงแสดงในรปท 2.7(ข)

“การฝงแทงอเลกโตรดใหมความลกเทาไหร จงจะไดคาความตานทานดนทเราตองการ” วธการใหดำเนนการวดคาความตานทานจำเพาะของดน (Soil Resistivity) แลวนำมาคำนวณหาคาความตานทานดนโดยอาศยสมการท 2.1 ซงเปนสมการทถกพฒนาขนโดยศาสตราจารย H. B. Dwightแหงสถาบนเทคโนโลยเมสซาชเซส (MIT) สมการนสามารถใชไดกบการฝงแทงอเลกโตรดเพยงแทงเดยวเทานน (Single Ground Rod) แตทวาในภาคสนามจรง การใชสมการนจะตองคำนงถงปจจยทางธรรมชาตอนๆ ประกอบดวย เชน ความเปนเนอเดยวกนของดน เปนตน

————— ( 2.1 )

R คอ คาความตานทานของดนรอบแทง Ground Rod มหนวยเปน โอหมL คอ ความยาวของแทงอเลกโตรด (Ground Rod)a คอ รศมของแทงอเลกโตรด (ทำความเขาใจเพมในหวขอท 3.2)ρ คอ คาความตานทานจำเพาะของดน มหนวย โอหม-เมตร

ในทางปฏบตเกยวกบการฝงแทงอเลกโตรดเพอใหไดมาซงคาความตานทานดนทตำลง เรามกจะดำเนนการฝงแทงอเลกโตรด (Ground Rod) มากกวา 1 แทงเสมอ ขอควรระวงในเรองการฝงแทงอเลกโตรดมากกวา 1 แทง จะอยทเรองของระยะหางระหวางแทงอเลกโตรด ถาการฝงแทงอเลก-โตรดมระยะทใกลกนจนเกนไป จะไมสงผลใหคาความตานทานดนมคาลดลงตามสดสวนทควรจะเปน ซงปกตแลวการฝงแทงอเลกโตรดแทงทสอง จะตองมระยะหางจากอเลกโตรดแทงแรกมากกวาความยาวของแทงอเลกโตรดทงสองรวมกน หลงจากไดดำเนนการฝงอเลกโตรดแทงทสอง

R = { }2πLρ

In - 1a4L



และมการเชอมตอ (exothermic welding) เขากบแทงแรกเรยบรอยแลว จะสงผลใหคาความตานทานดนทวดไดจะมคาลดลงประมาณ 40-50% (แทงท 3 และแทงตอๆ ไปเปอรเซนการลดจะตำลง)

(ก) ระยะหางระหวางแทงอเลกโตรดไมเหมาะสม

(ข) ระยะหางระหวางแทงอเลกโตรดทเหมาะสมรปท 2.8 ลกษณะการฝงแทงอเลกโตรดมากกวา 1 แทง

การฝงแทงอเลกโตรดทมระยะใกลจนเกนไป จะกอใหเกดผล Common Mutual Resistanceแหละเมอกระแสไฟฟาทไหลลงสแทงอเลกโตรดมทศทางเดยวกน จะกอใหเกดแรงดนไฟฟาหรอศกยไฟฟามากขน ซงเปนผลสบเนองมาจากคามวชวลรซสแตนซ (Mutual Resistance) เพราะฉะนนระยะหางระหวางแทงอเลกโตรดจะตองมคามากกวาความยาวของแทงอเลกโตรดรวมกน (อางองจากเอกสาร The Ground for Lightning and EMP Protections โดย Roger R. Block)

โดยนยามของกราวนดอเลกโตรด ไมไดจำกดความหมายอยแคแทงอเลกโตรดทเราจำเพาะจงเจาะฝงลงไปในดน แตกราวนดอเลกโตรดยงหมายรวมถงตวนำตางๆ ทถกฝงอยในดน โดยเฉพาะทอโลหะเปปนำในระบบงานทฝงอยใตดน ในการดำเนนการตดตงระบบกราวนด เราสามารถดำเนนการเชอมทอเหลานเขากบระบบกราวนดได

แตทวาการดงเอาทอโลหะเปปนำเขามาเปนสวนประกอบหนงของระบบกราวนด เราจะตองดำเนนการเชอมตอขอตอของทอเขาดวยกน หรอตรงมเตอรวดนำ ตลอดถงปมนำ ทเครองมอ-



อปกรณเหลานเราจะตองดำเนนการเชอมตอใหถงกนใหหมด ดงแสดงใหเหนตวอยางในรปท 2.9(ถงแมวาในขอกำหนดของ NEC อนญาตใหเชอมตอทอโลหะเปปนำเขากบระบบกราวนดได แตผเขยนไมขอแนะนำ เพราะจะมความยงยากในการดำเนนงานและอาจจะสงผลเสยมากกวาผลด)

(ก) การเชอมตอครอมขอตอ (ข) การเชอมตอครอมมเตอรวดนำรปท 2.9 ลกษณะการเชอมตอทอโลหะเปปนำในระบบงาน

2.2 ตวนำกราวนดอเลกโตรดตวนำกราวนดอเลกโตรด (Grounding Electrode Conductor) โดยนยามแลวจะหมายถงตวนำ

ตางๆ ทตอถงกราวนดอเลกโตรด ไดแก สายตวนำทตอกบตวถง (Enclosure) ของเครองมอ-อปกรณไฟฟาในระบบงาน ทอเดนสายตวนำ EMT (Electrical Metallic Tubing) กราวนดบาร เปนตน ตำราตางประเทศบางเลมอาจจะแยกตงชอใหกบตวนำกราวนดในสวนตางๆ แตโดยนยยะแลวสงเหลาน กคอตวนำกราวนดอเลกโตรด แตหนงสอเลมนจะใชคำวาตวนำกราวนดอเลกโตรดรวมไปในคราเดยว

รปท 2.10 แผนผงอยางงายแสดงใหเหนตวนำกราวนด

สโหลดหรอโหลดเซนเตอร

MDB

สายตวนำกราวนด


Bonding


Rectifier



ต MDBสโหลดหรอโหลดเซนเตอร

Presure Clip หรอ U-Clamp

Bonding


การตดตงสายตวนำกราวนดอเลกโตรด ซงสามารถเปนไดทงสายทองแดงเปลอย สายทองแดงหมฉนวน หรอสายตวนำอลมเนยม เราสามารถดำเนนการตดตงไดโดยไมจะเปนตองใชทอเดนสาย เพยงแตดำเนนการตดตงในตำแหนงทเหมาะสม และมการยดสายตวนำกราวนดอเลกโตรดใหมความแขงแรงมนคง

ในกรณทมความจำเปนตองดำเนนการตดตงสายตวนำกราวนดอเลกโตรดในทอเดนสาย ดงแสดงตามแผนผงในรปท 2.11 ขอปฏบตหนงทเราไมสามารถละเลยได (สวนใหญมองขามกนหมด)นนคอ จะตองดำเนนการเชอมตอทอเดนสายเขากบตวนำกราวนดอเลกโตรด ทงทเปนจดเขาและจดออกจากทอเดนสาย แตหากไมดำเนนการเชอมตอสายตวนำกราวนดอเลกโตรดเขากบทอเดนสายใหเปลยนแปลงทอเดนสายเปนทอเปนประเภทฉนวนไฟฟา เชนทอ PVC (สเหลอง) เปนตน

รปท 2.10 ลกษณะการตดตงสายตวนำกราวนดอเลกโตรด

รปท 2.11 ลกษณะการเดนสายตวนำกราวนดอเลกโตรดในทอทเปนตวนำไฟฟา (เชน ทอ EMT)

ปญหาในรปท 2.11 เราไมสามารถมองขามไปได โดยเฉพาะโรงงานอตสาหกรรมทมการเดนสายตวนำกราวนดอเลกโตรดระหวางระบบงานยอยตางๆ ในโรงงาน ซงการเดนสายตวนำกราวนด

สายตวนำกราวนดอเลกโตรด


ทอ EMT



อเลกโตรดสวนใหญจะใชทอ EMT เสมอ และไมมการเชอมตอจดเขาออกของสายตวนำกราวนดอเลกโตรดเขากบทอ EMT

ปกตแลวเมอกระแสไฟฟาสลบไดไหลผานตวนำ สงหนงทเกดขนคอสนามแมเหลก (Mag-netic Flied) ทอยรอบสายตวนำ รปท 2.12 แสดงใหเหนการเดนสายเฟสกบสายนวทรลอยในทอ EMTเดยวกน ในทอ EMT ดงรปท 2.12 จะไมเกดสนามแมเหลกขนมา เพราะทศทางการไหลของกระแสไฟฟาสลบในสายเฟสกบสายนวทรลมทศทางตรงกนขามกน จงมการหกลางกนไปจนหมดสน (พจาร-ณาในอดมคต) แตในกรณการเดนสายดงรปท 2.13 ซงเปนการเดนสายเฟสหรอสายนวทรลหรอสายกราวนด (เดนสายใดสายหนงในทอ EMT) สนามแมเหลกจะถกสรางขนมาอนเนองจากกระแสไฟฟาทไหลในสายตวนำ การยบตวพองตวของเสนแรงแมเหลกจะเกดขนตามการเปลยนแปลงของคาขนาดกระแสไฟฟาสลบทขนลง ผลทจะตามมาคอเกดความรอนขนททอ EMT

รปท 2.12 การเดนสายตวนำในทอทเปนตวนำไฟฟา (EMT) ทไมกอใหเกดสนามแมเหลก

รปท 2.13 การเดนสายตวนำในทอทเปนตวนำไฟฟา (EMT) ซงกอใหเกดสนามแมเหลก

จากรปท 2.11 ถาการเดนสายตวนำกราวนดอเลกโตรดไวในทอ EMT โดยไมมการเชอมตอสายตวนำกราวนดอเลกโตรดเขากบทอ EMT ตรงจดเขาและออก หากเกดปญหาในเรองกราวนดฟอลต(Ground Fault) ขนในระบบงาน จะสงผลใหมกระแสไฟฟาคาสงไหลผานสายตวนำกราวนดอเลกโตรดระดบความเขมขนของสนามแมเหลกทถกสรางขน จะแปรตามคาขนาดของกระแสไฟฟาทไหลผานใน

เฟสหรอนวทรลหรอกราวนด

ต MDB ทอ EMTเฟสนวทรล

ต MDB ทอ EMT



ชวงทเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault) ความเขมขนของสนามแมเหลกทสงมากๆ สามารถทำใหเกดความรอน (รอนจด : extremely hot) ขนททอ EMT ในชวงเวลาอนสน เสนแรงแมเหลกทเกดขนจะพยามไหลจากทอ EMT สสายตวนำกราวนดอเลกโตรด ซงอาจจะเลยเถดไปถงจดอมตว (Saturation Point)ของทอ EMT ความหมายจดอมตวของทอ EMT คอ ทอ EMT สามารถนำกระแสไฟฟาไดทงพนทหนาตด โดยปราศจากผลเสยใดๆ อนเนองมาจากความรอนทสงเกน และปรมาณกระแสไฟฟาทเกดขนในชวงเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault) มากกวา 90% จะไหลผานทางผวของทอ EMT ซงเปนผลสบเนองจาก Skin effect

ดงนนการระวงปองกนในเรองการเดนสายตวนำกราวนด เราจะตองดำเนนการเชอมตอสายตวนำกราวนดอเลกโตรดเขากบทอ EMT หรอเปลยนจากทอ EMT ซงเปนทอตวนำไฟฟามาเปนทอประเภททเปนฉนวนไฟฟา เชน ทอ PVC สเหลอง เพอปองกนไมใหมกระแสไฟฟาไหลผานทอเดนสายในชวงทเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault) ขนมา

2.3 การตอถงกน (Bonding) และการเชอมแบบเอกโซเธอรมค (Exothermic)สำหรบการ Bonding หรอการตอถงกนในทน มไดหมายความจำเพาะเจาะจงวาเปนการ

ตอถงกน (Bonding) ระหวางระบบกราวนดกบนวทรลแตประการใด แตการตอถงกน (Bonding)ในระบบกราวนดจะหมายถงการตอตวนำกราวนดใหมความสมบรณมากขน เพอมงไปสวตถประสงคหลก คอ ไมกอใหเกดความตางศกยไฟฟาขนในระบบกราวนด

(ก) ไมมกราวนดบารรปท 2.14 วงจรระบบกราวนด

ต MDBL1L2L3

N

3PN

Bonding นวทรลบารหรอกราวนดบาร

กราวนดอเลกโตรดกราวนดหมอแปลง



(ข) มกราวนดบารและมการตอถงกนระหวางนวทรลบารกบกราวนดบาร ( N-G Bonding)รปท 2.14 ( ตอ )

จะกลาวไปแลวการตอถงกน (Bonding) ในหวขอน เปนประหนงดงการกราวนดระบบงานทงระบบนนเอง แตเหตทใชชอวาการตอถงกน (Bonding) แทนการกราวนดระบบงาน เพราะระบบกราวนดจะถกแบงออกเปนสองสวนใหญ คอ การกราวนดระบบงานหรอการตอถงกน (Bonding) กบกราวนดอเลกโตรด กอนทำความเขาใจการตอถงกน (Bonding) เราจะตองรบทราบถงลกษณะการเดนสายหรอวงจรกราวนดกนกอน จากรปท 2.14 เปนวงจรกราวนดทางดานระบบกำลงไฟฟา ซงลกษณะการเดนสาย (wiring) ของแตละระบบงาน อาจจะเปนไปไดในลกษณะใดลกษณะหนงดงรปทแสดง

หากอางองตามขอกำหนดทนำเสนออยในคมอ NEC รปแบบหลกๆ ของวงจรระบบกราวนดจะเปนไปตามรปท 2.14(ก) สายนวทรลจากหมอแปลงไฟฟาทเดนมาสต MDB จะถกเรยกขานวาตวนำกราวนด (Ground Conductor) ทนวทรลบารจะมการตอถงกน (Bonding) กบตวถง (Enclosure)ของต MDB ตลอดถงตอเขากบกราวนดอเลกโตรด ระบบงานทมลกษณะการเดนสายหรอใชวงจรกราวนดดงรปท 2.14(ก) จะมการดงสายจากต MDB เพอจายใหกบเครองมอ-อปกรณไฟฟาเพยง 2 สวนคอ สายเฟส กบ สายนวทรล ซงสายนวทรลจะเปนประหนงดงสายกราวนดไปในตว สำหรบการตอถงกนของกราวนดตวถงของเครองมอ-อปกรณไฟฟาตางๆ ในระบบงาน จะอาศยวสดทใชเดนสาย

ต MDB

L1L2L3

N

3PN

Bondingนวทรลบาร


กราวนดหมอแปลง

G




อยในระบบงาน เชน ทอ EMT หรอทอตวนำทงหลาย รางโลหะเดนสาย เชน Ladder Cable Trayเปนตน ถาเราลองจนตนาการภาพตามไป คงเปนเรองทวนวายอยพอสมควรในการตอถงกน(Bonding) ในจดหรอตำแหนงทไมสามารถดำเนนการตอถงกน (Bonding) ได ซงในคมอ NECเองกไดนำเสนอในสวนของการตอถงกน (Bonding) เอาไวมากพอสมควร ขอดสำหรบการเดนสายตามระบบกราวนดในรปท 2.14(ก) จะทำใหเราประหยดสายตวนำกราวนดไปไดเสนทางหนง (แยกตางหากจากสายนวทรล)

บนทกในคมอ NEC นนไดใชชอ Service Equipment แตสำหรบหนงสอเลมนจะใช MDB (Main

Distribution Board) แทน เพอปรบใหเขากบฐานความรทใชกนอยโดยทวไป แหละถงแมวาหนงสอเลมนจะยดแนวทางขอมลทนำเสนออยในคมอ NEC แตทงนทงนนการนำเสนอจะยนอยบนพนฐานของระบบกราวนดทเปนจรงในภาคสนาม ซงความเปนอยจรงของระบบไฟฟาในภาคสนาม จะออกมาในลกษณะลกผสมระหวางฐานความรและมาตรฐานจากสองคายใหญ คอ ANSI/IEEE ของสหรฐ กบIEC ของยโรป และคำนงถงการทำงานไดจรงของระบบงานมาเปนลำดบแรก

สวนวงจรกราวนดในรปท 2.14(ข) ไดมการแยกสวนระหวางนวทรลบารกบกราวนดบารออกจากกน แตจะมการตอถงกน (Bonding) ระหวางบารตวนำทงสอง ซงเปนไปตาม Section 250-23 (a)Exception No. 5 ในคมอ NEC โดยกราวนดอเลกโตรดจะตอเขากบกราวนดบาร และกราวนดบารจะมการตอเขากบนวทรลบาร ตวถงต MDB สวนการดงสายจากต MDB ไปจายใหกบเครองมอ-อปกรณไฟฟา หรอจายไปสตจายไฟฟายอยตวอนๆ (Load Center) จะมการดงสายออกไป 3 สวนดวยกนไดแก สายเฟส สายนวทรล และสายกราวนด

วตถประสงคของการทำระบบกราวนด หากตดเหตผลในเรองความปลอดภยแกชวตออกไปเหตผลในการทำระบบกราวนดสามารถแจกแจงไดดงน

• เพอจำกด (Limit) ความรนแรงอนเกดขนจากฟาผา• เพอจำกด (Limit) ความรนแรงอนเกดขนจากไฟกระโชก• เพอจำกด (Limit) ความรนแรงอนเกดจากคาแรงดนไฟฟาทมคาสงเกนกวาปกต (long duration time)• เพอคงความมเสถยรภาพของแรงดนไฟฟาในชวงททำงานปกต• เพอใชเปนเสนทางไหลของกระแสไฟฟา (overcurrent) อนเกดขนจากกราวนดฟอลต (Ground Fault)



จากเหตผลในขอท 4 การคงไวซงเสถยรภาพของแรงดนไฟฟา จำเปนอยางยงทระบบไฟฟาจะตองมจดอางองทมแรงดนไฟฟาเปนศนย แหละจดอางองในทนกคอ กราวนดนนเอง ดงนนไมวารปแบบของการเดนสายในระบบไฟฟาหรอวงจรกราวนดในระบบงานของเราจะเปนอยางไร สวนสำคญจะตองอาศยกราวนดเปนจดอางองแรงดนไฟฟาเสมอ โดยในรปท 2.14(ก) จะมการตอนวทรลบารลงสกราวนดอเลกโตรด สวนรปท 2.14(ข) จะมการตอถงกน (Bonding) ระหวางนวทรลบารกบกราวนดบาร โดยทกราวนดบารจะตอถงกบกราวนดอเลกโตรด

สวนเหตผลในขอท 5 เพอเปนเสนทางการไหลของกระแสไฟฟาเกน อนเกดขนจากกราวนดฟอลต (Ground Fault) เหตผลในขอท 5 น จะนำไปสเรองของการตอถงกน (Bonding) โดยตรงหากระบบงานมการเดนสายหรอวงจรกราวนดเปนไปในลกษณะรปท 2.14(ข) การตอถงกน (Bonding)ระหวางวสดตดตง เชน ทอ EMT รางเดนสาย ( Ladder, เคเบลเทย (Cable Tray)) เปนตน สามารถอนโลมใหมความยดหยดไดในระดบหนง เพราะในระบบงานจะอาศยสายตวนำกราวนดทำหนาทในการตอถงกนในทกสวนอยแลว สวนการเลอกใชขนาดของสายตวนำกราวนด ในคมอ NEC ไดแนะนำเอาไวอยางละเอยด แตพอจะสรปไดเพยงวา ใหเลอกใชสายตวนำกราวนดทมขนาดพนทหนาตดสอดคลองกบพกดของวสดปองกน (ฟวส เบรกเกอร) ตามจดนนๆ หรอเทากบสายตวนำเฟสในสวนงานนนๆ เพอสามารถรองรบกบกระแสไฟฟาไหลผานในชวงทเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault)หรอพจารณาจากตารางท 2.1

แตหากระบบงานใดมการเดนสายหรอใชวงจรกราวนดตามรปท 2.14(ก) เรองการตอถงกน(Bonding) ของวสดตดตงทงหลายจะตองเพมความรอบคอบเปนพเศษ เพราะเสนทางการตอถงกนเหลาน จะถกใชเปนเสนทางการไหลของกระแสไฟฟาเมอเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault)หากการตอถงกนไมมความสมบรณอยางเพยงพอ สามารถทำใหเกดการอารกขนบรเวณรอยตอของตวถงเครองมอหรออปกรณไฟฟาได ซงปญหาเหลานมกพบเจอไดบอยครงในระบบงาน

การตอถงกน (Bonding) เราจะใหความสำคญตงแตจดทสายตวนำออกมาจากหมอแปลงไฟฟาแลวมาพกอยทต MDB ต MBD คอจดแรกหรอดานแรกของระบบงานในเสนทางของกำลงไฟฟา แรง-ดนไฟฟาในแตละเฟสจะมระบบกราวนดเปนจดอางอง เพอจายไปใหกบเครองมอ-อปกรณไฟฟาในระบบงาน หรอสงตอสตจายไฟฟายอย (Load Center) อนๆ สงสำคญในการพจารณาเรองระบบกราวนดในต MDB นนกคอ ไดมการตอถงกนระหวางนวทรลกบระบบกราวนดแลวหรอไม ซงจะเปนไปตามรปท 2.14(ก,ข)



ตารางท 2.1 ขนาดของสายกราวนดทเดนในระบบไฟฟา (อางองจากคมอ NEC)

ใหพจารณารปท 2.15 และรปท 2.16 ระบบกราวนดอเลกโตรดจะมการตดตงหรอสรางขนเพยงจดเดยวเทานน หรอหากในกรณทระบบงานใดมการทำระบบกราวนดอเลกโตรดมากกวา 1 ระบบจะตองมการเชอมตอใหเปนจดเดยวกนเทานน



(ก) การตดตงทเหมาะสม

(ข) การตดตงทไมเหมาะสมรปท 2.15 การเดนสายจายไปสตจายไฟฟายอยและเครองมอ-อปกรณไฟฟาในรปแบบวงจรกราวนด ตามรปท 2.14 (ก)

L1L2L3

ต MDB โหลดเซนเตอร โหลด

L1L2L3

N

นวทรลบาร

กราวนดอเลกโตรดกราวนดหมอแปลงไฟฟา

L1L2L3


L1L2L3

N


กราวนดอเลกโตรดกราวนดหมอแปลงไฟฟา



(ก) การตดตงทเหมาะสม

(ข) การตดตงทไมเหมาะสมรปท 2.16 การเดนสายจายไปสตจายไฟฟายอยและเครองมอ-อปกรณไฟฟาในรปแบบวงจร กราวนด ตามรปท 2.14 (ข)

L1L2L3


L1L2L3



กราวนดหมอแปลงไฟฟากราวนดบาร

NNG

L1L2L3


L1L2L3



กราวนดหมอแปลงไฟฟากราวนดบาร

NNG



ถาระบบไฟฟาในระบบงานมการเดนสายหรอใชวงจรกราวนดตามรปท 2.14(ก) ใหพจารณาทำความเขาใจรปท 2.15 ซงเปนไดอะแกรมแสดงการเดนสายตวนำทมการตอถงกนระหวางต MDBตจายไฟฟายอย (Load Center) และเครองมอ-อปกรณไฟฟา โดยเครองมอ-อปกรณไฟฟาในทนอาจจะหมายความถงเครองเรคตไฟเออร เครองจายกำลงไฟฟาสำรอง (UPS) หรอระบบงานควบคมเครองจกรอนๆ เปนตน ในรปท 2.15(ก) ไดมการตอถงกน (Bonding) เพยงจดเดยวทต MDB เพยงเทานนหมายความวาระบบไฟฟาทงระบบจะมการตอถงกนระหวางนวทรลกบระบบกราวนดทต MDB เพยงเทานน จากไดอะแกรมสามารถสงเกตเหนไดวา ตจายไฟฟายอย (Load Center) กบเครองมอ-อปกรณไฟฟา จะไมมการตอถงกน (No Bonding) ของสายนวทรลหรอสายตวนำกราวนดเขากบตวถงหรอกราวนดของตจายไฟฟายอยและตวถงของเครองมอ-อปกรณไฟฟาเลย คราวนกเกดคำถามขนมาวา“แลวตจายไฟฟายอยกบตเครองมอ-อปกรณไฟฟาจะมการตอลงกราวนดอยางไร” การตอลงกราวนดของตจายไฟฟายอยและตวถงของเครองมอ-อปกรณไฟฟาเหลาน จะกระทำผานทางวสดตดตงตามทไดยกตวอยางขนมาในขางตนแลว ซงปกตการเดนสายตางๆ ในระบบงาน เราจะตองใชวสดตดตงตางๆ เหลาน โดยจะมการตอถงระหวางตวถงของตจายไฟฟายอยหรอตวถงของเครองมอ-อปกรณไฟฟากบต MDB แตในกรณทไมมการตอถงกนอนสบเนองมาจากวสดตดตงไมไดเปนตวนำทางไฟฟาเชน รางพลาสตก เรากจะตองดำเนนการตอถงกน (Bonding) ใหถงกนดวยสายตวนำไฟฟา

แตในกรณทการเดนสายตวนำกราวนดหรอสายนวทรลเปนไปตามรปท 2.15(ข) คำถามอะไรจะเกดขนกบระบบงาน กระแสไฟฟาจะไหลตามสายตวนำเฟสสเครองมอ-อปกรณไฟฟา แลวไหลกลบมาตามสายนวทรลไปครบวงจรทหมอแปลงไฟฟา ในกรณดงไดอะแกรมในรปท 2.15(ข) ไดมการตอถงกน (Bonding) ระหวางสายนวทรลเขากบตวถงของตจายไฟฟายอย ตวถงหรอกราวนดของเครองมอ-อปกรณไฟฟา ผลทเกดขนกคอ ไมสามารถควบคมทศทางการไหลของกระแสไฟฟาไดซงสามารถพจารณาไดตามทศทางของลกศรทแสดงใหเหน ปญหาในเรองกระแสไฟฟาทไหลอยางไรทศทางทแนนอนไมใชประเดนปญหา เพราะสดทายแลวกระแสไฟฟาเหลานจะไหลกบไปครบวงจรทหมอแปลงไฟฟา แตประเดนปญหาทสำคญจะอยตรงทเครองมอ-อปกรณไฟฟาในระบบงานมเปนจำนวนมาก แตกตางชนดกน มหนาทการทำงานทตางกน ซงเครองมอ-อปกรณไฟฟาตางกตออยในลกษณะทขนานกนโดยทงสน ถาเครองมอ-อปกรณไฟฟาตวใดกอปญหา เชน UPS สรางสญญาณรบกวนออกมา แทนทกระแสสญญาณรบกวนจะถกดงลงกราวนด แตกลบถกจายใหกบเครองมอ-อปกรณไฟฟาตวอนๆ ผานทางสายนวทรล เพราะฉะนนเพอไมตองการใหเกดขยะทางไฟฟา (dirtyelectricity) การตอถงกน (Bonding) สามารถกระทำไดทต MDB เพยงเทานน หามมใหมการตอถงกน(Bonding) ทตจายไฟฟายอยหรอเครองมอ-อปกรณไฟฟาโดยเดดขาด

นอกเหนอไปจากการหามตอถงกนดงกลาวแลว อกเรองหนงซงถอวาไมควรจะปฏบตเปนอยางยง นนกคอ หามตดตงกราวนดอเลกโตรดขนมารองรบเครองมอ-อปกรณไฟฟาตางหาก โดยไม



ไดเชอมตอเขากบระบบกราวนดของระบบงาน เพอปองกนไมใหเกดปญหาในเรองความตางศกยไฟฟาปรากฏทระบบกราวนด (Ground Potential Rise หรอ Earth Potential Rise)

รปท 2.17 ลกษณะวงจรการตอเครองมอ-อปกรณไฟฟาในระบบงานทางดานระบบไฟฟา

สำหรบการทำความเขาใจไดอะแกรมในรปท 2.16 มลกษณะการทำความเขาใจไปในทศทางเดยวกนกบไดอะแกรมในรปท 2.15 จดแตกตางระหวางไดอะแกรมในรปท 2.15(ก) กบรปท 2.16(ก)ซงมการตดตงถกตองทงสองไดอะแกรม จะอยตรงทการแยกหรอไมแยกระหวางนวทรลบารกบกราวนดบาร การแยกนวทรลบารกบกราวนดบารออกจากกน ทำใหเราสามารถตอถงกน (Bonding)ระหวางสายตวนำกราวนดกบตวถงตจายไฟฟายอยหรอตวถงตเครองมอ-อปกรณไฟฟาไดโดยตรง สวนการตอถงกน (Bonding) ระหวางนวทรลกบระบบกราวนด สามารถกระทำไดเฉพาะทต MDBเพยงเทานน หากมการตอถงกน (Bonding) ระหวางนวทรลกบระบบกราวนดทตวถงตจายไฟฟายอยหรอตวถงตเครองมอ-อปกรณไฟฟาทไมใชต MDB ปญหาทเกดขนกจะเปนไปในลกษณะเดยวกบทเราไดทำความเขาใจผานมาในรปท 2.15(ข)

ในสวนของวสดตดตง ไดแก ทอเดนสายซงเปนทงทอทนำกระแสไฟฟา เชน ทอ EMT สวนรางเดนสาย เชน Ladder เคเบลเทย (Cable Tray) และทอทไมสามารถนำกระแสไฟฟาได เชน ทอPVC ทอเดนสายแบบออนหรอทอ Flexible ตวอยางวสดตดตงเหลานจะถกนำมาใชในงานการตดตงระบบไฟฟา สำหรบการตอถงกนสามารถใชวธการเชอม เชน เชอมแบบ Exothermic หรอการยดดวยนอต การใชขอตอตางๆ (Connectors) เปนตน

L1L2L3N

L1L2L3NL1L2L3N

L1L2L3N



หวใจในการตอถงกน (Bonding) ระหวางวสดตดตงเหลาน คอ ความสามารถในการนำกระแสไฟฟาเมอเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault) ซงคากระแสไฟฟาทเกดจากกราวนดฟอลตอาจจะมไมเทากน ดงนนคากระแสไฟฟาทเราจะใชยดเปนคาหลกในการพจารณาการตอถงกนของวสดตดตงเปนคากระแสไฟฟาในสายตวนำเฟสตามจดตางๆ หรอพจารณาจากพกดกระแสไฟฟาของฟวสหรอเบรกเกอร เชนตวอยางการตอถงกนดงรปท 2.18 ซงเปนแผนผงการตดตงมอเตอรไฟฟาเขากบตจายไฟฟายอย โดยระหวางตจายไฟฟายอยกบมอเตอรไฟฟา การเดนสายจะใชทอ EMT รวมกบทอออน (ทอ Flexible) ซงปกตแลวทอออนจะรองรบกระแสไฟฟาไดไมเกน 20 A และการตดตงทอออนไมควรมความยาวเกน 6 ฟต (1.83 เมตร) แผนผงการตดตงดงรปท 2.18(ก) เราจะพบวาคากระแสไฟฟาทจายใหกบมอเตอรไฟฟามคาไมเกน 20 A เพราะฉะนนชวงทเปนทอแบบออนไมมความจำเปนทจะตองตอถงกน (Bonding) ระหวางหวทายของทอ แตสำหรบกรณการตดตงดงแผนผงในรปท2.18(ข) คากระแสไฟฟาทไหลผานเบรกเกอรสงสด 40 A นนกหมายความวา หากเกดกราวนดฟอลต(Ground Fault) สามารถสรางโอกาสใหกระแสไฟฟาไหลผานเสนทางของตวนำกราวนด (ทอเดนสาย)ได 40 A จากรปท 2.18(ข) ทอแบบออนสามารถรบรองกระแสไฟฟาไดไมเกน 20 A ดงนนจะตองดำเนนการตอถงกน (Bonding) ระหวางหวทายตรงขอตอของทอออน เพอเพมความสามารถในการนำกระแสไฟฟาใหสงขน

(ก) พกดของเบรกเกอรเทากบ 20 A

(ข) พกดของเบรกเกอรเทากบ 40 Aรปท 2.18 ลกษณะการตอถงกน (Bonding) ของทอออน

40A

N

ทอ EMT

< 6ฟต( 1.83 m)

มอเตอร

ทอออน ( flexible )

20A

N

ทอ EMT

< 6ฟต( 1.83 m) มอเตอร

ทอออน ( flexible )



วสดตดตงทถกนำมาใชกนมากในงานการตดตงอกชนดหนง คอ รางเดนสาย ซงรางเดนสายทจะทำความเขาใจตอไปน จะเจาะจงไปทเคเบลเทย (Cable Tray) รางเคเบลเทย (Cable Tray)ทถกนำมาใชในงานการตดตง สามารถจำแนกออกได 2 แบบ คอ เคเบลเทย (Cable Tray) แบบเหลกกบ เคเบลเทย (Cable Tray) แบบอลมเนยม การพจารณาเรองความสามารถในการนำกระแสไฟฟาเมอระบบงานเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault) ของรางเคเบลเทย (Cable Tray) จะพจารณาไปทพนทหนาตดของเคเบลเทย (Cable Tray) แสดงดงรปท 2.19

(ก) ลกษณะราง Cable Tray

(ข) มมมองทางดานหนาเพอพจารณาพนทหนาตดรปท 2.19 รางเดนเคเบลเทย (Cable Tray)

จากตาราง 318-7(b)(2) ในคมอ NEC ซงไดนำมาแสดงอยในตารางท 2.2 ในตารางไดแสดงใหเหนความสมพนธระหวางพนทหนาตดของเคเบลเทย (Cable Tray) กบความสามารถในการนำกระแสไฟฟา จากตารางหากเราเลอกเคเบลเทย (Cable Tray) แบบเหลกทมพนทหนาตดเทากบ 1 ตารางนว(645.1 ตารางมลลเมตร) จะสามารถนำกระแสไฟฟาอนเกดจากกราวนดฟอลต (Ground Fault)ไดประมาณ 400 A แตถาเลอกใชเคเบลเทย (Cable Tray) แบบอลมเนยมทมความสามารถในการนำกระแสไฟฟาอนเนองจากกราวนดฟอลต (Ground Fault) ประมาณ 400 A จะตองเลอกใชพนทหนาตดเทากบ 0.40 ตารางนว ( 260 ตารางมลลเมตร) ในตารางทงเคเบลเทย (Cable Tray) แบบเหลกและเคเบลเทย (Cable Tray) แบบอลมเนยมซงมเครองหมายดอกจนกำกบอย มความหมายวา ถงแมวาเคเบลเทย (Cable Tray) แบบเหลกจะมความสามารถในการนำกระแสไฟฟาอนเนองจากกราวนดฟอลต(Ground Fault) ไดประมาณ 600 A สวนเคเบลเทย (Cable Tray) แบบอลมเนยมสามารถนำกระแสไฟฟาไดประมาณ 2,000 A แตในทางปฏบตงานจรง จะไมมการนำมาใชงานในระดบทมเครองหมายดอกจนกำกบอย

ความจำเปนทเราจะตองใหความสำคญในเรองการตอถงกน (Bonding) เพอใหสวนทจะใชเปนเสนทางของตวนำกราวนดมการตอถงกนอยางสมบรณ ดวยจดประสงคเพอใชเปนเสนทางการไหลของกระแสไฟฟาทเกดจากกราวนดฟอลต (Ground Fault) แหละไมใหสงผลความเสยหายใหเกด



ขนกบเครองมอ-อปกรณไฟฟาในระบบงาน แตอยางไรกดการปองกนความเสยหายในเรองกราวนดฟอลต (Ground Fault) ตอระบบงานนน ระบบกราวนดเปนเพยงเสนทางการลำเลยงกระแสไฟฟาเหลานลงสระบบกราวนดอเลกโตรดเพยงเทานน แตการปองกนในเรองกราวนดฟอลต (Ground Fault)จรงๆ นน จะตองใชอปกรณปองกน ซงไดแก ฟวส เบรกเกอร เปนตน ในการทำหนาทปองกนปญหาในเรองกราวนดฟอลต (Ground Fault)

ตารางท 2.2 Table 318-7(b)(2) ในคมอ NEC พกดการนำกระแสไฟฟาของเคเบลเทย (Cable Tray)

บนทกสำหรบเรองการปองกนปญหากราวนดฟอลต (Ground Fault) ในระบบไฟฟา จำเปนอยางทยง

เราจะตองมความเขาใจในเรองการทำงานของฟวสและเบรกเกอรกอน ดงนนเรองการปองกนกราวนดฟอลต (Ground Fault Protection) จงนำเสนอเอาไวในหนงสอคณภาพกำลงไฟฟา เลมท 6 เรองฟวส เบรกเกอร และการปองกนกราวนดฟอลต



(ก) ลกษณะการตดตงรวมระหวางรางเคเบลเทยกบทอ EMT

(ข) การตอถงกน (Bonding) ทฝาตและการตอถงกน (Bonding) ระหวางตกบรางเคเบลเทยรปท 2.20 ตวอยางการตอถงกน (Bonding) ของวสดตดตง

การเชอมแบบเอกโซเธอรมค (Exothermic)การตอถงกน (Bonding) ระหวางต MBD หรอตจายไฟฟายอย ตวถงตของเครองมอ-อปกรณ

ไฟฟาในระบบงาน เราสามารถกระทำผานขอตอ (Connectors) ทผลตออกมาใชงาน แตหากระบบกราวนดในสวนใดทถกตดตงขนมาเพอใชในรองรบกบปรมาณกระแสไฟฟาทสง เชน กระแสฟาผากระแสไฟกระโชก กระแสไฟฟาทเกดจากกราวนดฟอลต (Ground Fault) คาสง เปนตน การตอถงกนเพอรองรบคากระแสไฟฟาดงกลาว จำเปนจะตองดำเนนการเชอมตอใหมประสทธภาพ เชนการเชอมไฟฟา การเชอมแกส การเชอมแบบเอกโซเธอรมค (Exothermic) แตสำหรบระบบกราวนดการเชอมทไดรบความนยม คอ การเชอมแบบเอกโซเธอรมค (Exothermic) เพราะเปนการเชอมทถอวามประสทธภาพ สะดวก งาย ใชเวลาในการเชอมนอย

การเชอมแบบเอกโซเธอรมค (Exothermic) จะถกอธบายในเชงเคมสาร โดยเปนปฏกรยาทางเคมสารททำใหเกดความรอน ซงมลกษณะเดยวกบการเผาไหมนำมนในเครองจกรหรอรถยนตสำหรบขอดในการเชอมแบบเอกโซเธอรมค (Exothermic) สามารถจำแนกไดดงน (เปนขอโฆษณาจากบรษทผผลต)

เคเบลเทย

Bonding Bonding

เคเบลเทย

Bonding

Bonding200A



• จดหรอตำแหนงทเชอมตอมความสามารถในการนำกระแสไฟฟาไดดเทากบตวนำ• จดหรอตำแหนงทเชอมตอจะไมเสอมสภาพการใชงานตามอายการใชงานของสายตวนำ เนองจดทเชอมตอมความมนคงแขงแรง• การเชอมตอจะไมทำใหเกดการสญเสยดานโมเลกลสาร• การเชอมตอจะไมทำใหเกดการกดกรอนตวนำ เชน สายทองแดงเปลอย แทง Copper Rodหมายเหต จะตองเลอกความเขมขนของผงเชอมใหเหมาะสมกบขนาดของพนทหนาตดของ สายตวนำ ชนดของตวนำ และรปแบบการเชอมตอ• จดหรอตำแหนงทเชอมตอมความสามารถรองรบกระแสไฟกระโชกแบบซำๆ (Multi Surge) ไดด• ไมมความซบซอนในวธการเชอม ทำใหสามารถปฏบตงานไดงาย เรยนรไดงาย• สามารถปฏบตงานไดสะดวก เพราะอปกรณตางๆ ทใชในการเชอมสามารถพกพาได โดยงาย• ใชเวลาในการปฏบตงานนอย• สามารถเชอมตอตวนำทแตกตางกนเขาดวยกนไดโดยงาย เชน สายทองแดงเปลอย แทง เหลกเคลอบทองแดง (Ground Rod) แทงเหลก ทอเหลก Lug เปนตน

ปจจบนเทคโนโลยทางดานการเชอมแบบเอกโซเธอรมค (Exothermic) ไดมผผลตตางประเทศหลายรายพฒนาผลตภณฑทางดานนออกมาอยางหลากหลาย เพอใหเกดความเหมาะสม เกดความสอดคลองกบรปแบบการเชอม แตอยางไรกด อปกรณและวสดทใชในการเชอมเอกโซเธอรมค(Exothermic) ทดำเนนการเชอมมดงตอไปน

• ผงเชอม (weld powders) : ผงเชอมจะแยกออกเปนเบอรๆ โดยแตละเบอรจะใชเชอมกบ งานทแตกตางกน สามารถพจารณาขอมลเหลานไดจากคมอของผผลต• โมลด (Moulds) : โมลดหรอเบาทใชในการเชอม โมลดจะมรปแบบทหลากหลายออกไป ตามรปแบบการเชอมตอ• แผนเหลก (Steel Disk) : จะใชสำหรบรองรบผงเชอมในตวโมลด• ปนหนไฟ (Flint Gun) : ใชในการจดเชอปะท• คนดามจบ (Handle Clamp) : เนองจากหลงเสรจสนการเชอม ตวโมลดจะมความรอนท สงมาก ไมสามารถหยบจบดวยมอได คนดามจบจะเขามาชวยในเรองน• แปรงโมลด (Mould Brush) : ใชทำความสะอาดโมลดหลงเสรจสนการเชอม• อปกรณเสรม (Accessories Tools) : เปนอปกรณทจะอำนวยความสะดวกในการเชอม สำหรบสภาพหนางานทแตกตางกน เชน ดามยดสาย เปนตน



รปท 2.21 วสดและอปกรณทใชในการเชอมแบบเอกโซเธอรมค (Exothermic)

ขนตอนในการเชอมแบบเอกโซเธอรมค (Exothermic) ไมวาเราจะใชผลตภณฑของผผลตรายใด สำหรบขนตอนการเชอมนนไมไดมความแตกตางกนมากนก ซงสามารถสรปขนตอนการปฏบตงานได 6 ขนตอนดวยกน (ใชตวอยางการเชอมสายทองแดงเปลอย 3 ทาง)

ขนตอนท 1 จดการวางสายทองแดงเปลอยเขาสตวโมลด ตามรปท 2.22

รปท 2.22 จดวางสายทองแดงเปลอยเขาสตวโมลด

ขนตอนท 2 ใชคนดามจบตวโมลดเพอยดสายทองแดงเปลอย แลวใหใสแผนเหลกลงไปในโมลด ดงแสดงในรปท 2.23

รปท 2.23 ยดตวโมลดแลวใสแผนเหลกหมายเหต การใสแผนเหลกลงไปในตวโมลด เพอใชรองผงเชอมทจะใสลงไปในตวโมลดตาม

ขนตอนตอไป แตเพอใหเกดภาพแหงความเขาใจไดมากขน ใหพจารณารปท 2.24 ซงไดแสดงใหเหนโครงสรางภาย ในตวโมลดและระดบชนของวสดทเราใสลงไปในตวโมลด



รปท 2.24 โครงสรางภายในของตวโมลดและระดบชนของวสดทใสลงไป

ขนตอนท 3 ใหใสผงเชอมลงไปในตวโมลด ผงเชอมจะถกบรรจอยในหลอดพลาสตกออนในหลอดจะ บรรจผงเชอมเอาไว สวนกนหลอดจะเปนเชอปะทหรอผงเรมตน (Starting Powder)ลกษณะของเนอสารทงสองจะมความแตกตางกน ตอนทเราเทผงเชอมเรมตนจะตองราดออกมาใหถงขอบบนของตวโมลด

รปท 2.25 เทผงเชอมและผงเรมตน

ขนตอนท 4 เปนขนตอนการเชอมโดยการยงดวยปนหนไฟ ใหเราสงเกตรปท 2.26 จะพบวาผงเรมตนถกราดขนมาทขอบบนโมลด เมอเรายงปนหนไฟจะเกดประกายไฟ สงผลใหผงเชอมเรมตนเกดการลกไหม ผงเรมตนจะไมมการเผาไหมหากเราใชไฟทตดอยางคงท เชน ใชเทยน ไมขดหรอไฟเชค เปนตน



รปท 2.26 ดำเนนการยงปนหนไฟ

ขนตอนท 5 เปนผลสบเนองมาจากขนตอนท 4 นนกคอ จะเกดการหลอมละลายของผงเชอมภายในตวโมลดและเกดเปนเปลวไฟขนมา

รปท 2.27 เปลวไฟทเกดจากการหลอมละลาย

ขนตอนท 6 เปดตวโมลดออกโดยใชคนดามจบ ทำความสะอาดตวโมลดและจดทเชอมดวยแปลงลวดเพราะจะมเศษทเกดจากการเผาไหมเกาะตดอย แหละเรากจะไดผลงานการเชอมสายทองแดงเปลอย 3 ทางแบบเอกโซเธอรมค (Exothermic) ดงรปท 2.28

รปท 2.28 ผลงานการเชอมสายทองแดงเปลอย 3 ทาง



ขนตอนการเชอมแบบเอกโซเธอรมค (Exothermic) ทง 6 ขนตอนทไดกลาวมา ถอเปนขนสามญทเราจะตองปฏบตตาม แตเมอตองปฏบตงานจรงในภาคสนาม จำเปนจะตองมการพลกแพลงไปตามสภาพของหนางาน และอกปญหาหนงทอาจจะทำใหผลงานการเชอมออกมาไมดนนกคอ ผงเชอมทเกดจากการหลอมละลายเปนของเหลว ไหลออกมาตามรอยสมผสของตวโมลดการแกปญหาในเรองนใหเราดำเนนการเพมขนตอนหลงจากจดวางสายเขาตวโมลดเรยบรอยแลวโดยใชดนเหนยวหรอดนนำมนปดขอบรอยสมผสของตวโมลดใหสนท แลวจงปฏบตตามขนตอนท2 ตอไป แตในบางครงเรามความจำเปนทจะตองเชอมในจดอนอก รอไมไหวทจะใหตวโมลดเยนลงกอน โดยการเชอมจดตอไปจะตองใชโมลดตวเดมทยงคงรอนอย ทำใหเราไมสามารถปดขอบรอยสมผสของตวโมลดดวยดนเหนยวหรอดนนำมนได เพราะดนเหลานจะแขงตวอยางรวดเรวอนเนองจากความรอนของตวโมลด ดงนนขอแนะนำใหเราใชเบนโทไนซ (Bentonize) ผสมนำคนใหพอหนด เพอนำมาปดขอบรอยสมผส เบนโทไนซ (Bentonize) คออะไรเราจะไปทำความรจกเพมเตมในเรองการกราวนดบนภเขาอกครงหนง

2.4 คาความตานทานจำเพาะของดน (Soil Resistivity)ขอใชคำถามวา “เราวดคาความตานทานจำเพาะของดน (Soil Resistivity) ไปทำไม?” เพอนำ

ไปสการทำความเขาใจเกยวกบคาความตานทานจำเพาะของดน สำหรบเหตผลทจะตองทราบคาความตานทานจำเพาะของดน สามารถจำแนกออกมาได 3 เหตผลใหญดวยกน

• เพอใหทราบถงคณลกษณะของดนในบรเวณนน ซงสามารถเปรยบไดกบตารางท 2.3โดยปกตแลวชนดนจะมความหลากหลายเปนอยางมาก ถงแมวาชนดนดานบนจะเปนดนเหนยว แตชนดนดานลางอาจจะเปนชนหน หรอเปนเสนทางนำกได การไดทราบถงคณลกษณะของดนสามารถทำใหเรากะเกณฑงบประมาณในการทำกราวนดอเลกโตรดแบบเจาะลก (Deep Ground) ตลอดถงการเตรยมแผนในการปฏบตงานไดอยางเหมาะสม

• คาความตานทานจำเพาะของดนจะสงผลหรอมอทธผลโดยตรงตอการกดกรอนตวนำตางๆทฝงอยใตดนใหเสอมสภาพ เชน สายทองแดงเปลอย ทอโลหะเปปนำ เปนตน ซงจะสงผลโดยตรงตออายการใชงานของระบบกราวนด ตวแปรหรอแฟคเตอรสำคญททำใหตวนำกราวนดซงถกฝงอยใตดนถกกดกรอน นนกคอ ธาตเกลอ สำหรบเหตผลในขอนสามารถมองไดทงในแงดและแงราย ในแงดนน การทดนในบรเวณนนมสวนผสมของธาตเกลอสง ยอมสงผลใหคาความตานทานจำเพาะของดนตำ และเมอคาความตานทานจำเพาะของดนตำ ยอมสงผลใหคาความตานทานของระบบกราวนดมคาตำลงไปดวย ซงเปนไปตามวตถประสงคในการตดตงระบบกราวนด แตในแงราย นนกคออายการใชงานของระบบกราวนดจะสนมาก เพราะตวนำตางๆ จะถกกดกรอนสญเสยสภาพของความเปนตวนำทางไฟฟาทด (ไมคมคาตอการลงทน)



• คาความตานทานจำเพาะของดน จะมผลโดยตรงตอการออกแบบระบบกราวนด ซงการตดตงระบบกราวนดทครอบคลมพนทกวาง (ใหมองเปนภาพ 3 มต) จะยงสงผลใหคาความตานทานจำเพาะของดนมคาตำลง และเมอคาความตานทานจำเพาะของดนตำลง จะสงผลใหคาความตานทานของระบบกราวนดตำลงไปดวย สามารถพจารณาไดจากสตรการคำนวณคาความตานทานในภาคผนวกสมการตางๆ ในภาคผนวก เราจะเหนวา คาความตานทานจำเพาะของดนซงถกแทนดวยตวแปร r (โร)จะประกอบรวมอยในสมการทกสมการ

รปท 2.29 แบบจำลองของโลก

คาความตานทานจำเพาะของดน เปนตวแปรหรอแฟคเตอรทสำคญตอคาความตานทานของระบบกราวนดอเลกโตรด ซงการวดคาความตานทานของระบบกราวนดอเลกโตรดนน จะหมายถงการวดคาความตานทานดนโดยเทยบจากแทงอเลกโตรดหรอจดททำการวดไปยงรโมทเอรธ (RemoteEarth) กอนทเราจะไปทำความรจกกบคำวา รโมทเอรธ (Remote Earth) ใหมาพจารณาการประกอบขนของโลกตามรปท 2.29 กนกอน โลกประกอบขนดวยมวลทมขนาดใหญมาก โดยมลกษณะแตกตางกนอยางหลากหลาย และไมมความเปนเนอเดยวกน ทำใหการพจารณาจงเปนไปในลกษณะของลกบาศกมวลขนาดเลกจำนวนมากมายทประกอบขนกนเปนโลก ซงแนนอนวาแตละลกบาศกมวลกยอมมความสามารถในการนำกระแสไฟฟาไดคาหนง หรอหมายถงคาความตานทานประจำตวหรอจำเพาะอย โดยเราจะเรยกคาความตานทานนวา คาความตานทานจำเพาะ (Resistivity) ซงมหนวยเปนโอหม-เมตร หรอ โอหม-เซนตเมตร หรอ โอหม-นว เปนตน สำหรบคาความตานทานจำเพาะของดนสามารถดำเนนการวดไดประหนงดงใชโอหมมเตอรประกบเขาทผวหนาทงสองดานของลกบาศกมวลซงโลกจะประกอบขนดวยคาความตานทานจำเพาะจำนวนมหาศาล อาจจะตอยในลกษณะขนานบางอนกรมบาง ซงไมมความแตกตางกบลกบาศกมวลทดงแยกออกมาพจารณาดงรปท 2.29

โอหมมเตอร

โลกจำลอง

ลกบาศกโลก



อทธผลทระบบกราวนดอเลกโตรดมตอคาความตานทานจำเพาะของดน ซงแทงอเลกโตรดกหมายถงแทงตวนำโดยทวไปทถกฝงลงไปในดนตามแนวดง เราจะใชรปท 2.6(ก) มาปรบปรงเสยใหมเพอใชอธบายอทธผลทระบบกราวนดอเลกโตรดมตอคาความตานทานจำเพาะของดน ใหพจารณารปท2.29 เนอดนทอยลอมรอบแทงอเลกโตรดจะถกจำลองใหมลกษณะเปนเปลอกหรอเปนวงชน (Shells)โดยความสามารถของวงชนทสมผสกบแทงอเลกโตรด จะมความสามารถในการตอตานการไหลของกระแสไฟฟาไดสงสด แหละเมอผานวงชนตอๆ ไป ความสามารถในการตอตานทานการไหลของกระแสไฟฟาจะลดตำลง หรออกนยหนงกคอคาความตานทานจำเพาะของดนมคาทลดตำลง ซงเปนไปตามหลกการตอขนานกนของคาความตานทานตามรปท 2.29(ข)

(ก) รปแบบจำลองของแทงอเลกโตรด (ข) วงจรสมมลของวงชนของดนรปท 2.29 อทธผลของแทงอเลกโตรดทมตอคาความตานทานจำเพาะของดน

จากรปท 2.29(ข) เราจะเหนวาความสามารถในการตอตานการไหลของกระแสไฟฟายงมคาตำลงเรอยๆ อนเนองมาจากรปแบบของการตอขนานกนของคาความตานทานจำเพาะของดน แหละเมอถงวงชนอนนต (ฅ) ซงไมรวาอยทไหน คาความตานทานจำเพาะของดนกจะมคาเทากบศนยแหละจดทมคาความตานทานจำเพาะของดนเทากบศนย กคอรโมทเอรธ (Remote Earth) ดงนนการวดคาความตานทานโดยเทยบจากแทงอเลกโตรดหรอจดกราวนดทตองการวดเทยบไปยงรโมทเอรธ (RemoteEarth) กคอ การวดคาความตานทานรวมตามรปแบบจำลองดงรปท 2.29(ข) นนเอง

ตวแปรหรอแฟคเตอรทมผลตอคาความตานทานจำเพาะของดนจะมคาสงหรอตำ สามารถจำแนกออกมาได 4 ตวแปรดวยกน ไดแก

• ชนดของเนอดน • คาความชน• คาอณหภม • สวนผสมของแรธาต เชน ธาตเกลอ

ผวดน

แทงอเลกโตรด

แทงอเลกโตรด รโมทเอรธ

1ลำดบวงชน

2 3 ∞



ตารางท 2.3 ความตานทานจำเพาะของลกษณะดน ความตานทานแทง Ground Rod 5/8 นว 3 เมตร (อางองจาก Table 10 Resistivity of Soils and Resistance of Single Rod IEEE Std. 142- 1991)

สองตวอยางดนดงแสดงในตารางท 2.4 เปนการแสดงใหเหนถงความสมพนธระหวางความชน(Moisture) กบคาความตานทานจำเพาะของดน จากตารางเราจะเหนวาดนทไมมความชนกสามารถเปนฉนวนไฟฟาดๆ นเอง แหละคาความตานทานจำเพาะของดนจะลดตำลง เมอความชนของดนมคาสงขน



ตารางท 2.4 ความชนกบคาความตานทานจำเพาะของดน (อางองจากเอกสาร Terra Dyne)

สวนตารางท 2.5 แสดงใหเหนถงอทธพลทอณหภมมผลตอคาความตานทานจำเพาะของดนโดยในตารางท 2.5 เปนลกษณะดนแบบ Sandy Loam (ดนทสามารถนำมาปนขนรปโดยมทรายเปนสวนผสมรวมอยดวย) ซงคงความชนเอาไวท 15.2% อณหภมจะมการเปลยนแปลงจาก 20 °C ถง -15 °Cสงผลใหคาความตานทานจำเพาะของดนมการเปลยนแปลงคาจาก 7,200 ถง 330,000 Ω-cm

ตารางท 2.5 อณหภมกบคาความตานทานจำเพาะของดน Sandy Loam ควบคมความชนไวท 15.2% (อางองจากเอกสาร Terra Dyne)



จากตารางท 2.4 กบตารางท 2.5 ไดสะทอนใหเราเหนเปนอยางดวา คาความตานทานจำเพาะของดนจะมคาสงหรอตำ ความชนและอณหภมจะเปนตวแปรสำคญ ดงนนการวดคาความตานทานดนของระบบกราวนดในแตละเดอนในหนงรอบป อาจจะใหคาความตานทานทไมเทากน

ตารางท 2.6 เปอรเซนตของธาตเกลอกบคาความตานทานจำเพาะของดน Sandy Loam (อางองจาก เอกสาร Terra Dyne)

สำหรบบางพนทบางบรเวณทมขอจำกดในหลายๆ เรอง ตอการทำใหคาความตานทานของระบบกราวนดตำลงได จงมความจำเปนทจะตองใชสารเคมเขามาชวยใหคาความตานทานจำเพาะของดนมคาตำลง ตวอยาง เชนการใสสารผสมธาตเกลอ ดงแสดงใหเหนอยในตารางท 2.6 โดยเปนดนลกษณะ Sandy Loam มความชนเทากบ 15% ของนำหนกดน และอณหภมควบคมใหอยท 17 °Cจากตารางเราจะเหนวา ยงเปอรเซนตของธาตเกลอมสงขน จะสงผลใหคาความตานทานจำเพาะของดนมคาทตำลง ขอควรระวงในการทำระบบกราวนดโดยใชสารเคมเขามาชวยหรอเรยกวาระบบกราวนดเคมนน จะอยทเรองอายการใชงานของระบบกราวนด ซงอาจจะตำกวาปกต สบเนองมาจากตวนำจะถกกดกรอนดวยสารเคม (ธาตเกลอ) ดงนนการเลอกใชสารเคมเพอชวยในการลดคาความตานทานจำเพาะของดนลง จะตองคำนงถงคณลกษณะของสารเคมทนำมาใชดวย สวนตารางท 2.7 เปนการแสดงใหเหนความสมพนธ ระหวางอณหภมกบคาความตานทานจำเพาะของดนทมสวนผสมของธาตเกลอ



ตารางท 2.7 ธาตเกลอ 15% กบอณหภมและคาความตานทานจำเพาะของดน Sandy Loam (อางองจาก เอกสาร Terra Dyne)

วธการวดคาความตานทานจำเพาะของดน สามารถดำเนนการวดได 2 แบบ คอ การวดแบบ2 จด กบ การวดแบบ 4 จด การวดแบบ 2 จดจะใชในการวดตวอยางของดนทเกบมาจากหนางานสวนการวดแบบ 4 จดเปนการวดคาความตานทานจำเพาะของดนทหนางาน โดยการวดทนำเสนอตอไปน เปนการวดตามวธการของทาน Dr. Frank Wenner ( 1915 US. Bureau of Standards, publishedin Report No. 258, Bullelin of Bureau of Standard , Vol. 12 No.3 October 11, 1995 “A Method ofMeasuring Earth Resistivity) ซงถอเปนวธการวดทยดเปนมาตรฐานมากทสดในปจจบน แหละกอนทเราจะไปทำความเขาใจในวธการวดคาความตานทานจำเพาะของดน จำเปนอยางยงทจะตองเกดความเขาใจในกระบวนการทำงานของเครองมอทใชในการวดกนเสยกอน

เครองมอวดคาความตานทานดนทสามารถวดไดตามวธการ Wenner จะมขวทตอสายออกมาใชงาน 4 ขวดวยกน ไดแก C1 C2 P1 และ P2 (ชอเรยกขานขวตอสายเหลานอาจจะมความแตกตางกนออกไป ขนอยกบโรงงานผผลตเครองมอวดจะเปนผกำหนด แตโดยทวไปจะตงชอในลกษณะดงกลาว)

โครงสรางเชงการทำงานของเครองมอวดสามารถอธบายไดตามรปท 2.30 สวนประกอบหลกของภาคการทำงานในเครองมอวด จะประกอบดวยแหลงกำเนดไฟฟากระแสสลบ (ไมใชไฟฟากระแสตรงเพราะคาความตานทานจำเพาะของดนและคาความตานทานของระบบกราวนดมโอกาสผดพลาดไดสง) สวนความถของกระแสไฟฟาสลบในแตละเครองอาจจะไมเทากน แตอยางไรกด จะตองมคาความถไมเทากบ 50 Hz (ความถของระบบไฟฟา) สวนทสอง คอ ภาคการทำงานตรวจวดคากระแสไฟฟาหรอ



แอมมเตอร (Ammeter) และสวนการทำงานทสาม คอ ภาคการทำงานตรวจวดคาแรงดนไฟฟา หรอโวลทมเตอร (Voltmeter)

รปท 2.30 โครงสรางเชงการทำงานของเครองมอวดคาความตานทานของดน

แหลงจายกระแสไฟฟา (Current Supply) จะถกตอเขาระหวางขว C1 กบ C2 สวนโวลทมเตอรจะถกตอเขาระหวางขว P1 กบ P2 เมอเราดำเนนการตรวจวดคาความตานทานของดน แหลงจายกระแสไฟฟาจะจายกระแสไฟฟาออกมาทางขว C1 ผานดนไปครบวงจรทขว C2 แอมมเตอรจะทำหนาทวดคากระแสไฟฟาทไหลผานไวคาหนง ในชวงทกระแสไฟฟาไหลผานดนซงมคาความตานทานอยคาหนงนน จะสงผลใหเกดแรงดนไฟฟาปรากฏขน ซงคาแรงดนไฟฟาทเกดขนจะถกตรวจวดดวยโวลทมเตอรผานทางขว P1 กบ P2 สดทายเครองมอวดจะดำเนนการนำคากระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟาทตรวจวดได มาคำนวณตามกฎของโอหมแลวแสดงผลคาความตานทานออกมาใหเราทราบ

การวดคาความตานทานจำเพาะของดน ซงจรงๆ แลวนนมไดหมายความวา เครองมอวดคาความตานทานดนจะแสดงผลคาความตานทานจำเพาะของดนออกมาใหเราทราบแตประการใด การไดมาซงคาความตานทานจำเพาะของดน เราจะตองนำคาความตานทานดนทวดได (แบบ 4 จด) ซงถอวาเปนคาความตานทานเฉลยมาแทนลงในสมการท 2.2 เพอคำนวณหาคาความตานทานจำเพาะของดนออกมา

ρ = 2πaR -—-------—— ( 2.2 )

ρ คอ คาความตานทานจำเพาะของดน (Ω-m, Ω-cm, Ω-in)

เครองมอวดคาความตานทานดนCurrent Supply Ammeter

Voltmeter

C1 P1 P2 C2 ผวดน

หลกทดสอบ( Test Electrod )



a คอ ระยะหางระหวางหลกทดสอบ (เมตร, เซนตเมตร, นว)R คอ คาความตานทานเฉลยของดนทวดได ( Ω )π คอ คาคงทเทากบ 3.141592654 ≈ 3.14

ใหเราพจารณาลกษณะการตอสายเพอทำการวดคาความตานทานจำเพาะของดนในรปท 2.31ตวแปร b จะใชแทนความลกของหลกทดสอบทปกลงไปในดน ซงจะมความสมพนธกบระยะหางระหวางหลกทดสอบ (a) โดยระยะหางของ a จะตองมคามากกวาหรอเทากบ 20 เทาของระยะ b (a ≥20b ; แตในทางปฏบตใหใชคาทมากกวาเปนสำคญ) คาระยะ a บงบอกอะไรใหเราทราบ? คาระยะa จะหมายถงระดบความลกของดนทเราจะดำเนนการตรวจวดนนเอง เมอเราเพมระยะ a ใหมากขนกเทากบวา เราไดเพมระดบความลกทจะตรวจวดใหมากขนนนเอง สวน R คอคาความตานทานเฉลยทเครองมอวดแสดงผลการวดออกมาใหเราทราบ โดยเราจะนำคา R นไปแทนลงในสมการท 2.2เพอคำนวณหาคาความตานทานจำเพาะของดนตอไป แลวทำไมเราจงเรยก R เปนคาความตานทานเฉลย? เหตผลเพราะวาเนองจากคณลกษณะของชนดนทเราดำเนนการตรวจวด อาจจะไมมคณลกษณะเดยวกน หรอ ไมมความเปนเนอเดยวกน ทำใหคาความตานทานทวดออกมาได จงอยในลกษณะการเฉลยของลกษณะเนอดนทตางชนดกน ตวอยางเชน ทระดบความลกประมาณ 13 เมตรเปนเสนทางนำใตดน แตคาความตานทานของดนทวดไดกลบมคาไมตำเทาทควรจะเปน ซงทงนทงนนกเกดขนจากสาเหตทระดบความลกประมาณ 7-12 เมตร เปนชนดนชนดกรวดทราย ทำใหคาความตานทานเฉลยทวดได ณ ความประมาณ 13 เมตร ไมตำเทาทควรจะเปน เนองจากเปนการเฉลยของชนทเปนกรวดทรายเขาไปดวยนนเอง

รปท 2.31 ลกษณะการตอสายเพอวดคาความตานทานจำเพาะของดน

C1P1P2C2

C1 P1 P2 C2a a a

b

R

ผวดน



สวนขอปฏบตในการวดคาความตานทานจำเพาะของดนไมมอะไรทซบซอนมากนก โดยสามารถสรปขนตอนการวดไดดงตอไปน

1. ดำเนนการตอสายเขาระหวางขววดกบหลกทดสอบตามรปท 2.31 โดยหลกทดสอบจะตองมระยะหางเทากน และอยในแนวเดยวกนตามรปท 2.32 ระยะหางระหวางหลกทดสอบหรอ aจะตองมคามากกวาระยะ b เกน 20 เทา

2. กดปมทดสอบ (ตวอยางเชน เครองมอวดรน TERCA2)3. เครองมอวดคาความตานทานดนจะแสดงผลตวเลขคาความตานทานออกมา4. นำคาความตานทานทอานไดไปแทนลงในสมการท 2.2 เพอคำนวณหาคาความตานทาน

จำเพาะของดนหมายเหต การวดคาความตานทานจำเพาะของดนในระบบงานทมพนกวางๆ ควรดำเนนการตรวจวดในหลายๆ แนว เพอนำมาเปนขอมลเปรยบเทยบความแตกตางของเนอดนในระบบงาน เพอประกอบการตดสนใจในการออกแบบเพอตดตงระบบกราวนด

2.5 การวดคาความตานทานดนตามหลกการ Fall of Potentialคาความตานทาน (Resistance) กบคาอมพแดนซ (Impedance) มความแตกตางกนอยางไร

และเราควรจะยดคาใดในการวดระบบกราวนด คำตอบททำใหคาความตานทานกบคาอมพแดนซมความแตกตางกน คอ คาความถ ในดานการวดระบบกราวนดนน เราควรยดคาอมพแดนซในการวเคราะหและออกแบบระบบกราวนด เพราะวสดหรอสสารทกชนดบนโลกน ไมมชนดใดเลยทเปนตวตานทานบรสทธ (Pure Resistance) ซงนนจะตองมสวนประกอบทเปนคาคาปาซแตนซ (Capacitance)และคาอนดกแตนซ (Inductance) อยดวยเสมอ

รปท 2.32 การวดคาความตานทานจำเพาะของดน (Wenner)



รปท 2.33 เปนวงจรสมมลยของระบบกราวนด (ตวนำ) ซงสามารถสะทอนภาพใหเราไดเหนเปนอยางดวา ในความเปนจรงนนโครงขายตวนำตางๆ จะสงผลใหเกดคาความตานทาน คาคาปา-ซแตนซ และคาอนดกแตนซ แหละถาระบบกราวนดยงมคาอมพแดนซทสง ยอมสงผลใหความตางศกยไฟฟายอมสงขนตามไปดวย

รปท 2.33 วงจรสมมลของตวนำกราวนด (อางองจากคมอ ESA1000)

เพอใหสามารถมองเหนความแตกตางระหวางคาความตานทานกบอมพแดนซไดมากขน จะดำเนนการปรบปรงรปท 2.33 เสยใหมเพอใหงายตอการทำความเขาใจ แสดงดงรปท 2.34

รปท 2.34 วงจรสมมลของตวนำกราวนด (ปรบปรงจากรปท 2.33)

การตรวจวดระบบกราวนดนน จะอาศยการสงกระแสไฟฟาลงไปในดนโดยผานระบบกราวนดทตองการตรวจวด ซงสามารถแบงออกได 2 ลกษณะ ไดแก การวดคาความตานทาน หรอ DCTest Mode กบการวดคาอมพแดนซ หรอ Impulse Test Mode

สำหรบการวดคาความตานทานของระบบกราวนด เครองมอวดจะสงกระแสไฟฟากระแสสลบคาความถตำลงไปในดนโดยผานระบบกราวนดทตองการวด (EST 201, EST301, Fuso , Meggerและ Terca2 ใชความถ 128 Hz สวน ESA 1000 ใชความถ 310 Hz เปนตน ) แตสำหรบการทำความเขาใจในหลกการวดคาความตานทานดน เราจะกำหนดใหคาความถของกระแสไฟฟามคาเปนศนยหรอไฟฟากระแสตรง ใหพจารณาวงจรสมมลในรปท 2.34 เมอกระแสไฟฟาไหลผานระบบกราวนด

VinRg Lg

Cg

VoutIg

VR L

G CR L

G CR L

ดน

VI



ยอมสงผลใหคาอนดกทฟ รแอคแตนซของ Lg มคาเทากบศนย (2πfL) หรอ Lg อยในสภาวะทลดวงจรสวนคาคาปาซทฟ รแอคแตนซของ Cg จะมคาสงเปนอนนต (1/2πfC) หรอ Cg อยในสภาวะทเปดวงจรเมอ Lg ลดวงจรสวน Cg เปดวงจร คาอมพแดนซของระบบกราวนด หรอ Zg กจะมคาเทากบ Rg

สวนการวดคาอมพแดนซของระบบกราวนด เครองมอวดจะสง Impulse Current ผานลงระบบกราวนดลงไปในดน ซง Impulse Current ไดมาจากการเปรยบเคยงกระแสฟาผา ตวอยางขอมลทางเทคนคทระบไวในคมอ ESA1000 จะมคา Rise Time ของแรงดนเปดวงจร (Open Circuit VoltageRise Time) นอยกวา 250 nS สวนคา Rise Time ของกระแสลดวงจร (Short Circuit Current RiseTime) นอยกวา 500 nS สำหรบคาแรงดนสงสดทจายออกมาจะมคา 900 V สวนการตรวจจบแรงดนทปรากฏเพอนำไปคำนวณคาอมพแดนซ จะอาศยหลกการ Capacitive Coupling

แตอยางไรกดในแงมมการปองกนตามขอบเขตงาน Power Quality ซงจำเพาะเจาะจงไปในกลมเนองานดานความถตำ (ยกเวนระบบกราวนดทใชรองรบระบบงานอเลกทรอนกสทความไวสงเชน ระบบคอมพวเตอร ระบบ PLC เปนตน เราจะไปศกษารายละเอยดเพมเตมในบทท 6 )ฟาผาและไฟกระโชกเองกถอวามคาความถทไมสงนก (50 kHz - 1 MHz) ดงนนการพจารณาระบบกราวนดจะยดคาความตานทานเปนหลก ซงเราจะเหนวา ขอมลวชาการโดยสวนใหญทถกนำเสนอออกมา มกจะใชคาความตานทานเปนเกณฑอางองเสมอ แตสำหรบระบบงานอเลกทรอนกสททำงานณ ความถสง การออกแบบระบบกราวนดจำเปนจะตองคำนงถงคาอมพแดนซ เพราะจะมตวแปรแหงปญหาอกตวทเพมเขามา ตวอยางเชน สญญาณรบกวน (Noise Signals)

การวดคาความตานทานระบบกราวนดรปแบบการวดคาความตานทานระบบกราวนดทถอเปนสากล มอยดวยกน 3 รปแบบการวด

ไดแก การวดแบบ Triangulation การวดแบบ Direct (2 ขว) และการวดแบบ Fall of Potential (3ขว) ทงสามรปแบบการวดน การวดแบบ Fall of Potential ถอวาเปนวธการวดทไดรบความนยมมากทสด และเชอกนวามความถกตองมากทสด (ถาวดถกวธ) ดงนนการวดคาความตานทานของระบบกราวนด จะนำเสนอเฉพาะการวดแบบ Fall of Potential

หลกการวดคาความตานทานระบบกราวนด ไมไดมอะไรทแตกตางไปจากการวดคาความตานทานจำเพาะของดนมากนก โดยการวดคาความตานทานของระบบกราวนด จะดำเนนการตอขวC1 กบ P1 เขาดวยกนแลวดำเนนตอเขากบระบบกราวนดทตองการวดคาความตานทาน กระแสไฟฟาสลบจะถกจายออกจากขว C1 ไหลผานระบบกราวนด - ดน - ครบวงจรทขว C2 คากระแสไฟฟาทไหลผานระบบกราวนดจะถกวดดวยแอมมเตอร สวนแรงดนไฟฟาจะถกวดดวยโวลทมเตอร



ทตออยระหวางขว P1 กบ P2 สดทายเครองมอวดกจะแสดงผลคาความตานทานใหเราทราบทางจอแสดงผล (เครองมอวดสมยใหม)

รปท 2.35 ลกษณะโครงสรางของเครองมอวดคาความตานทานระบบกราวนด

วธปฏบตในการวดคาความตานทานของระบบกราวนด โดยจดวางใหระยะหางระหวางC1+P1 กบ C2 มมากทสดเทาทจะทำได ตอไปกใหดำเนนการปกหลกทดสอบทตอกบ P2โดยเรมตนทระยะใกลๆ กบ C1P1 กอน กดปมทดสอบเพอวดคาตานทานและบนทกผลไว จากนนเลอนหลกทดสอบ P2 เพอทำการวดตอไปจนหลกทดสอบทตออยกบขว P2 ใกลหลกทดสอบทตออยกบขว C2 เมอเราดำเนนการวดคาความตานทานเสรจ นำคาความตานทานทวดไดในระยะตางๆ ซงบนทกไวมาเขยนเปนกราฟ จะมลกษณะดงรปท 2.36 โดยกราฟแสดงความสมพนธระหวางคาความตานทานกบระยะหางระหวาง C1+P1 กบ P2 จะมลกษณะคลายตวอกษร S ดงนนจงเรยกกราฟในรปท 2.36 วา S-Curve จากกราฟเราจะเหนวาระยะหางระหวาง C1+P1 กบ P2 ท62% จะใหคาความตานทานของระบบกราวนดทไดระดบ (คงท)

แตทวาในภาคสนามผปฏบตการวดมกจะไมคำนงถงเรอง S-Curve โดยจะดำเนนการทดสอบทระยะ 62% เพยงเทานน ซงวธการปฏบตเชนนถอเปนวธการวดทไมถกนก (โอกาสไดคาความตานทานทผดพลาดสง) ใหเราพจารณารปท 2.37(ก) ถงแมวาเราจะดำเนนการวางหลกทดสอบ P2 ไวท62% แตทวาระยะหางระหวาง C1+P1 กบ C2 มไมมากพอ สงผลใหเกดการตดกน (Overlap)ระหวางอทธผล ของชนเปลอกดน (Earth Shells)

เครองมอวดคาความตานทานดน

ผวดน

Current Supply Ammeter

Voltmeter

C1+P1 P2 C2

R



รปท 2.36 ตวอยางกราฟ S-Curve

ระยะหางระหวาง C1+P1 กบ C2 เราไมสามารถยดตามความยาวของสายตวนำทใชในการวดซงใหมากบเครองมอวดได เพราะระยะหางจะตองพจารณาในเรองลกษณะของระบบกราวนดดวยเชน ระบบกราวนดอเลกโตรด หรอระบบกราวนดประกอบดวยแทงอเลกโตรดจำนวนหลายแทงเปนตน สำหรบเอกสารประกอบการใชงานของเครองมอวด จะนำเสนอเฉพาะขอมลเพยงพนตนในการวดเทานน แตการวดคาความตานทานของระบบกราวนดตามหลกการ Fall of Potentialทถกตอง จะตองพจารณาผานทาง S-Curve เพยงเทานน

ใหเราพจารณารปท 2.37(ข) เปน S-Curve ทไดจากการวดคาความตานทานของระบบกราวนดทมการวางหลกทดสอบอยางถกตองทสด โดยปกตแลวการวดคาความตานทานของระบบกราวนดจะเทยบไปยงรโมทเอรธ (Remote Earth) ซงหลกการ 2 หลกการในการวดแบบ Fall of Potentialทเราจะตองทำความเขาใจเพมเตม ไดแก

• กระแสไฟฟาตรวจสอบทจายออกมาจากเครองมอวด โดยสวนใหญจะไหลไปทรโมท- เอรธ (Remote Earth) หมายถงตำแหนงทไกลออกไปจากจดทตรวจวดหรอระบบกราวนด ทตรวจวด

• กระแสไฟฟาเพยงสวนนอยเทานนทมการไหลผานตามพนผวดนจาก C1+P1 ไปส C2

คาคว

ามตานท

านกราวนด

(โอห

ม) 50

40

30

20

10

0ฟต 0 20 40 60 80 100เมตร 0 6.1 12.2 18.3 24.4 30.5

ระยะการวด

62%



(ก) การวางตำแหนงหลกทดสอบไมถกตอง

(ข) การวางตำแหนงหลกทดสอบทถกตองรปท 2.37 ตำแหนงการวางหลกทดสอบกบ S-Curve

ระยะ 100% ระหวาง C1+P1 กบ C2

ผลการตดกน (Overlap)

C1+P1 P2 C2

คาคลาดเคลอน

คาคว

ามตานท

าน

ระยะ 100% ระหวาง C1+P1 กบ C2

52%C1+P1 P2 C2

คาคลาดเคลอน

คาคว

ามตานท

าน

72%

62%

I คงท I คงท I คงทV นอย V คงท V มากR นอย R คงท R มากLOWMode

FLAT Mode

HIGHMode



จาก S-Curve ในรปท 2.37(ข) และหลกการวดแบบ Fall of Potential เราจะพบวา หากระยะหางระหวาง C1+P1 กบหลกทดสอบ C2 มคานอย คาความตานทานทวดไดจะมคานอยกวาความเปนจรง ซงผดวตถประสงฃในหลกการวดแบบ Fall of Potential และจากหลกการในขอทสองเปนสาเหตสำคญทไมสามารถดำเนนการวดคาความตานทานแบบ Fall of Potential หลงฝนตกใหมๆเพราะดนหรอผวหนาดนทเปยกชน จะทำใหกระแสไฟฟาตรวจสอบโดยสวนใหญ จะไหลจากC1+P1 ไปสหลกทดสอบ C2 ผานตามผวดน ซงผดหลกการวดแบบ Fall of Potential

ลกษณะการเปลยนแปลงคาความตานทานใน S-Curve สามารถแบงออกได 3 ชวงดวยกนซงแตละชวงจะเหนวากระแสไฟฟาจะมคาคงทเหมอนกนทงสามชวง โดยสอความหมายใหเราทราบวา กระแสไฟฟาตรวจสอบทถกจายออกมาจากเครองมอวดมคาเทาไหร กสามารถเกบกลบมาครบถวนเทานน ใหเราพจารณากราฟ S-Curve ในรปท 2.37(ข) อกครงหนง คาความชนหรอ dv/ds ( s คอ ระยะหาง) ในชวง Low mode กบ High mode จะมคาสง สวนชวง Flat modeจะมคาใกลเคยงศนยหรอศนย ในชวง Flat mode ของกราฟ S-Curve สอฃวามหมายใหเราทราบวาการทชวงนของ S-Curve ไมมความชนหรอมคาความชน (dv/ds) ทนอยมาก (V คงท I คงท R คงท)ซงการวดคาความตานทานตามหลกการ Fall of Potential ไดอนมานเอาวา เปนภาวะของรโมทเอรธ(Remote Earth) โดยจะเปนไปตามทฤษฎการวดคาความตานระบบกราวนดทเทยบไปยงรโมทเอรธ(Remote Earth)

2.6 บทสรปทายบทลกษณะการทำหรอตดตงระบบกราวนด สำหรบในสวนทถกฝงหรอสมผสดน สวนใหญ

จะเปนการฝงแทงอเลกโตรดหรอ Ground Rod ดวยคณสมบตของความเปนตวนำทางไฟฟาของแทงอเลกโตรด จงสรางอทธพลสงผลใหคาความตานทานของดนในบรเวณโดยรอบแทงอเลกโตรดมคาตำลง

การตดตงระบบกราวนดอเลกโตรดโดยสวนใหญ มกจะดำเนนการฝงแทงอเลกโตรดมากกวาหนงแทง ปจจยสำคญทตองคำนงถงเมอดำเนนการฝงแทงอเลกโตรด คอระยะหางระหวางแทงอเลกโตรด ซงการฝงแทงอเลกโตรดไมควรมระยะหางทใกลเกนไป เพราะจะกอใหเกดผลเสยในเรองOverlap ของชนเปลอกดน (Earth Shells) ทเกดจากอทธพลของแทงอเลกโตรดทงสอง

เหตผลในการตอนวทรลลงสระบบกราวนดหรอการ Bonding กราวนดกบนวทรลนน เพอตองการใชกราวนดเปนจดอางองแรงดนไฟฟาในระบบงานเพอกอใหเกดเสถยรภาพ โดยการตอถงกน(Bonding) ระหวางกราวนดกบนวทรล จะตองกระทำทตจายกำลงไฟฟาหลก (MDB) เทานน หามตอถงกน (Bonding) ระหวางกราวนดกบนวทรลในตจายไฟฟายอย (Load Center) หรอทตวถงของเครองมอ-



อปกรณไฟฟาโดยเดดขาด (พจารณาเงอนไขลกษณะการตดตงแหลงกำเนดกำลงไฟฟาสำรองเพมเตมดวย: บทท 5)

การวดคาความตานทานระบบกราวนดไปยงรโมทเอรธ (Remote Earth) ไมวาเครองมอวดจะมความละเอยดในการวดสกเพยงไหร หากดำเนนการวดตามหลกการ Fall of Potential เพอใหไดคาความตานทานทถกตองทสด จะตองดำเนนการวดเพอนำไปสการเขยนกราฟ S-Curve เพยงเทานน แลวพจารณาความตานทานระบบกราวนดจากกราฟ S-Curve

เนอหาความรทนำเสนอในบทน อาจจะเกดชองวางอยบาง เพราะไดนำเสนอใหรบรไดแคเชงความร แตหากตองการเพมความเขาใจในเชงสมผส ซงจะนำไปสความเขาใจจรงๆ ทางออกเดยวคอ ตองลงมอปฏบตจรง

Note Tip ธรรมชาตของฟาผาทเกดในประเทศไทย จากผลการสำรวจการเกดฟาผาทเสนออยในบทความเรอง “The First year of lightning locationdata in THAILAND” โดย EGAT ซงไดตดตงระบบ Lightning Detection Network บรเวญภาคกลางในป 2538-2539 สามารถสรปผลไดดงน ความสมพนธระหวาง Thunderstormdays (Td) กบ ความเขมของฟาผา (Ground Flash Density: Ng) คอ

Ng = 6.5 × 10-5Td2.277 (1)Ng = 0.04Td1.25 (2)

หมายเหต หากจำนวน Td ตอปอยในชวง 100-200 ใชสมการท 1 หากตำกวา 100 ใชสมการท 2

- จำนวน Thunderstormdays ในชวง 1 กนยายน 2538 - 31 สงหาคม 2539 มคามากกวา 160(คา ตวเลขทถกตองไมสามารถระบได เนองจากมปญหาทางดานระบบสอสาร สวนจำนวน Thunder-stormdays เดมทรายงานโดยกรมอตนยมวทยา ...จากผลสงเกตการณมใชตรวจวดจรงอยในชวง 50-120)

- คา Highest Lightning Activity ของวนอยในชวง 14.00-18.00 ยกเวนเดอนพฤศจกายน- มากกวา 95% เปนฟาผาลบหรอ Negative Flash (ยกเวนเดอนพฤศจกายน จะเกดฟาผาบวก

หรอ Positive Flash มากกวาเดอนอนๆ 5%)- ในกรณเปนฟาผาบวก (Positive Flash) มากกวา 93% จะมลกษณะเปน Single Stroke- ลกษณะของภมประเทศและฤดกาลมอทธพลตอการเกดฟาผา




- ไวตอการตอบสนองไฟกระโชก- แรงดนปลอยผานและคา dv/dt ตำ- ภาคปองกนไฟกระโชก 3 ระดบชน- ปองกนปญหา AC Induction- รองรบกระแสไฟกระโชกแบบกระบวนพลซ- งายสำหรบการตดตง

Model : ST250-10

surgePRO FILTER


จะไมไดรบความเสยหายจากไฟกระโชก? - By surgePRO FILTER is Breakthrough Solutions.


เครองปองกนไฟกระโชก surgePRO FILTER : Panel เหมาะสำหรบนำไปใชในการปองกนไฟกระโชกทางสายโทรศพทบาน อนเตอรเนตความไวสง surgePROTEL Line มความสามารถลดทอนไฟกระโชกไดทงคาขนาด (Amplitude) และคาdv/dt ของไฟกระโชก



บททสามการวเคราะหระบบกราวนด

3.1 บทนำการวเคราะหระบบกราวนดเพอนำไปสการทราบคาตางๆ ทเราควรรตามทนำเสนอในบทน

จำเปนอยางยงจะตองอาศยความรคณตศาสตรทยงยากมากพอสมควร ดงนนกรอบการนำเสนอในสวนการวเคราะหระบบกราวนด จะพงประเดนไปทฐานความรทวไป ทผปฏบตงานจำเปนจะตองทราบ

วตถประสงคของการทำระบบกราวนดตามทเราไดทราบมาแลวในบททผานมา ประกอบดวยเหตผลหลายๆ ขอดวยกน เชน เพอตองการใหเกดความมเสถยรภาพของแรงดนไฟฟาทงภายใตเงอนไขการทำงานปกตของระบบงาน รวมไปถงภายใตเงอนไขทเกดทรานเซยนต การเกดกราวนดฟอลต

1874 - 1931 Thomas Alva Edison

นกประดษฐผยงใหญชาวอเมรกนในประวตศาสตร นามวา Thomas Alva Edison ทานไดเปลยนแปลงการดำรงอยของมนษยทกหนแหง ดวยการประดษฐแสงสวางจากไฟฟาและหบเสยง ทานไดสรางสรรสงประดษฐขนมามากกวา 1100 อยาง เชน โทรศพท เครองพมพดด เครองกำเนดไฟฟา เปนตน

“ ความอจฉรยแคหนงเปอรเซนตของแรงดลใจ และ อกเกาสบเกาเปอรเซนต คอ หยาดเหงอ ” วาทะของทาน Thomas Alva Edison



(Ground Fault) ในระบบงาน เพอรกษาความปลอดภยใหกบบคคลในการปฏบตงาน เพอตองการระบายใหกระแสฟาผาไดสญสลาย เปนตน

ในระบบงานทมความหลากหลายในกระบวนการดำเนนงาน ระบบกราวนดมกจะถกตดตงขนมาอยางหลากหลายรปแบบ เชน การตดตงระบบกราวนดรง (Ground Ring) ซงมลกษณะการเดนสายตวนำฝงใตดนลก 0.5-0.7 เมตรรอบตวอาคารและเชอมตอกบแทงอเลกโตรด การตดตงกราวนด MATซงมการวางสายตวนำเชอมตอกนเปนตะแกรง การตดตงกราวนด MAT (SRG) เพอใชงานกบระบบงานอเลกทรอนกสทมความไวสง ออนไหวงายตอสญญาณรบกวน การตดตงกราวนดอเลกโตรดตลอดถงการเชอมตอเขากบทอโลหะเปปนำ เพอชวยลดคาความตานทานของระบบกราวนด เปนตน

ทงหมดทงสนของรปแบบการตดตงระบบกราวนด เพอตองการใหคาความตานทาน (อมพ-แดนซ) มคาตำทสด (เรองสญญาณรบกวน) และเมอดำเนนการตอนวทรลเขากบระบบกราวนด จะนำไปสจดอางองของแรงดนไฟฟาในระบบงานมคาใกลเคยงศนยมากทสด ในทางอดมคตนนจดอางองจะตองมคาแรงดนไฟฟาเทากบศนย แตในทางปฏบตจรงทำไมได เพราะเราไมสามารถทำใหคาความตานทานของระบบกราวนดมคาเทากบศนยได และไมสามารถควบคมเรองกระแสไฟฟารวไหลลงสระบบกราวนดไดรอยเปอรเซนต จงหนไมพนทระบบกราวนดจะตองมคาศกยไฟฟาปรากฏอยคาหนงเสมอ ซงในสภาวะการทำงานปกตของระบบงานอาจจะไมมปญหาใดๆ เกดขน แตหากเมอเกดอบตเหตขน เชน เกดกราวนดฟอลต (Ground Fault) ฟาผา ไฟกระโชก แรงดนไฟฟาเกน เปนตนปญหาตางๆ เหลานลวนแลวแตสามารถทำใหคาศกยไฟฟาทระบบกราวนดมคาสงขโดยทงสน และสามารถสงผลกระทบใหระบบงานไดรบความเสยหายในลำดบตอไป

• แรงดนสมผส (Touch Voltage) เกดจากการทบคคลไดสมผสกบโครงสรางหรอตวถงของเครองมอ-อปกรณไฟฟา ซงมคาความตางศกยไฟฟาแตกตางไปจากจดทบคคลนนยนอยบนพน โดยจะกอใหเกดความตางศกยไฟฟาปรากฏตกครอมทตวบคคลและมกระแสไฟฟาไหลผานบคคล ซงอาจจะเปนอนตรายถงแกชวตได ทงนทงนนขนอยกบความรนแรงของกระแสไฟฟาทไหลผานรางกาย เวลา และทศทางการไหลผานรางกายของกระแสไฟฟา

• แรงดนชวงกาว (Step Voltage) เกดขนจากความตางศกยไฟฟาระหวางเทาทงสอง ในชวงทเดนหรอยนอยบนพนบรเวณทมความตางศกยไฟฟา กระแสไฟฟาจะไหลผานรางกายโดยมจดเขา-ออกเปนเทาทงสองของบคคล



รปท 3.1 แรงดนสมผสในกรณทบคคลยนจบโครงสรางของเสารบ-สงสญญาณ

รปท 3.2 แรงดนชวงกาวในกรณทบคคลเดนอยใกลเสารบ-สงสญญาณ

การเกดขนของแรงดนสมผสและแรงดนชวงกาวนน แสดงวาระบบงานอาจจะมการทำงานอยในสภาวะไมปกต เชน เกดปญหาในเรองกราวนดฟอลต (Ground Fault) มความเขมขนของสนามไฟฟาในอากาศสง (กอนเกดฟาผา) เปนตน ปญหาเหลานยอมกอใหเกดความตางศกยไฟฟาปรากฏขนทระบบกราวนดและโครงสรางตวนำในระบบงานอยางหลกหนไมพน สวนอกสาเหตหนงทกอใหเกดแรงดนสมผสและแรงดนชวงกาวทรนแรง นนกคอ ปรากฏการณฟาผา ในชวงทเกดปรากฏการณฟาผา กระแสฟาผาซงมคาสงมากไดไหลผานสายตวนำหรอโครงสรางทเปนตวนำไฟฟาลงสระบบกราวนด ยงคาขนาดของกระแสฟาผาสงมากเทาไหร คาศกยไฟฟาปรากฏขนทระบบกราวนดจะยงมคาสงตามขนไปดวย



การเกดแรงดนสมผสกบแรงดนชวงกาวอนสบเนองมาจากฟาผา ไมมความจำเปนเสมอไปหรอกวา คาแรงดนทงสองจะเกดขนไดกตอเมอมลำแสงกระแสฟาผา (Return Stroke Current)ไดดสชารจลงมาแลวเทานน แตจะขนอยกบคาระดบความเขมขนของสนามไฟฟาในอากาศ ณบรเวณนน ซงปญหาในเรองของแรงดนสมผสกบแรงดนชวงกาวอนเกดจากฟาผา (กอนเกดฟาผา)สามารถพบเจอไดมากทสด จะเกดกบระบบงานหรอสถานทตงอยบนภเขาสง อยางเชน สถานทวนสญญาณโทรทศน สถานทวนสญญาณโทรศพท เสาสงกำลงไฟฟาแรงสงทตดตงอยบนภเขาเปนตน

ตวอยางปญหาในเรองแรงดนสมผสกบแรงดนชวงกาว ทเคยเกดขนกบสถานทวนสญญาณโทรทศนซงตงอยบนภเขาสง ในชวงทมเมฆดำเคลอนเขามาปกคลม จะสงผลใหคาระดบความเขมขนสนามไฟฟาในชนบรรยากาศเหนอบรเวณนนมสงขน และจะมการดสชารจกระแสไฟฟาผานโครงสรางของเสารบ-สงสญญาณลงสระบบกราวนดอยตลอดเวลา คาขนาดความรนแรงของกระแสไฟฟาทดสชารจลงมา จะขนอยกบคาระดบความเขมขนของสนามไฟฟา และสภาพความเปนตวนำไฟฟาของเสารบ-สงสญญาณตลอดถงระบบกราวนด ทกๆ ครงทมเมฆดำเคลอนเขามาปกคลมเหนอบรเวณระบบงาน เจาหนาททเดนผานเขาไปใกลฐานเสารบ-สงสญญาณมกจะถกไฟฟาชอต บางกลมทงยน สวนสนขทชอบนงอยตามฐานเสารบ-สงสญญาณ กจะวงสงเสยงรองออกมาดวยความเจบปวด (ดวยประสบการณทเคยเกดขนทกครง เจาหนาทละเวนทจะเดนผานฐานเสารบ-สงสญญาณเมอเหนเมฆดำเคลอนเขามาปกคลม สวนสนขกเรยนรทจะเดนขนไปนงอยบนโตะไมใตถนบานพกแทนทจะนงอยบรเวณฐานเสารบ-สงสญญาณ)

ตวอยางปญหา ในเรองแรงดนสมผสทเคยเกดขนกบเจาหนาทในสถานทวนสญญาณโทรทศนซงตงอยบนภเขาสงมาก เจาหนาทไดเดนเขาไปสมผสกบเสารบ-สงสญญาณ เพอพดคยกบเจาหนาทอกสถานหนงทตงอยอกฝากของถนน ปรากฏวาคราวนเจาหนาทสถานโทรทศนทสมผสกบเสารบ-สงสญญาณกลบตองถกไฟฟาชอตกระเดนออกจากฐานเสารบ-สงสญญาณ (เดชะบญทไมไดรบอนตรายมากนก) โดยปกตแลวเสารบ-สงสญญาณซงสงมากกวา 100 เมตร สามารถจบตองไดโดยไมถกไฟฟาชอตแตประการใด เหตการณเหลานไดสะทอนใหเราไดมองเหนถงปญหาทเกดขนอยางไมสมำเสมอ เพราะองคประกอบทเปนตนเหตกอใหเกดปญหา จะแปรเปลยนแปลงไปตามสภาพแวดลอมทรายรอบระบบงาน จงกลายเปนเหตผลสำคญทเราจะตองวางมาตรการปองกน เพอบรรเทาความรนแรงทอาจจะกอเกดขนกบบคคล ตลอดถงระบบงานดานสอสารซงอาจจะไดรบความเสยหาย

จากตวอยางเหตการณทไดยกขนมาประกอบความเขาใจ เรอง แรงดนสมผสกบแรงดนชวงกาวอาจจะทำใหเราเกดความเขาใจวา ปญหาในเรองแรงดนทงสองนไมมโอกาสเกดขนกบสถานทตงอยบนพนราบ ซงในความเปนจรงแลวไมใช แรงดนสมผสกบแรงดนชวงกาวสามารถเกด



ขนไดทกหนทกแหง ตราบใด ณ ทตรงนนมความตางศกยทางไฟฟาเกดขน แหละการเกดขนของแรงดนสมผสกบแรงดนชวงกาว มไดเกดขนจากฟาผาเพยงเทานน แตสามารถเกดขนจากหลายๆ เหตการณทกอใหมกระแสไฟฟาคาสงไหลลงสระบบกราวนด เชน สถานจายไฟฟา หากเกดปญหาในเรองกราวนดฟอลต (Ground Fault) ขนมาเมอไหร เมอนนกจะสงผลใหเกดความตางศกยไฟฟาเกดขนทระบบกราวนดสงมาก และจะเปนอนตรายตอเจาหนาทและทรพยสนในลำดบตอไป

3.2 การวเคราะหระบบกราวนดอยางงายระบบกราวนดอยางงายทจะนำมาวเคราะหกนในหวขอน ถอเปนแนวความคดตงตนในเรอง

กราวนด นนกคอ การฝงแทงตวนำ (แทงอเลกโตรด) ลงไปในดน สามารถสงผลใหคาความตานทานดนในบรเวณโดยรอบแทงตวนำมคาทตำลง เปรยบไดดงการฝงตวนำกราวนดในลกษณะครงวงกลม (Hemispherical Electrode) ลงไปในดน ดงแสดงใหเหนอยในรปท 3.3(ก) จดศนยกลางของครงวงกลมกคอแทงตวนำซงเปนจดทสมผสกบดน หากสมมตใหศกยไฟฟาทปรากฏอยทแทงตวนำเสมอนครงวงกลมเปน V เพอการวเคราะหพจารณาเฉพาะเพยงครงเดยวของโลก และการไหลของกระแสไฟฟาจะมความสมมาตรกน กระแสไฟฟาจะไหลจากแทงตวนำ (แทงอเลกโตรด หรอ GroundRod) สดน กอใหเกดศกยไฟฟาปรากฏขนในลกษณะเปนเปลอกของชนดน (Earth Shells) ดงแสดงใหเหนในรปท 3.3(ข)

(ก) ลกษณะเสมอนของการฝงแทงอเลกโตรดลงในดน

(ข) ระบบสมมลยสำหรบการวเคราะหแทงอเลกโตรดทฝงลงในดนรปท 3.3 ตวนำกราวนดเสมอนตวนำกราวนดครงวงกลมทฝงลงในดน

อากาศดน

Resistivity = ρ

V

a

rr

V1V2

ดนResistivity = ρ

Resistivity = ρ



ถากระแสไฟฟาทไหลออกจากผวตวนำเสมอนครงวงกลมทฝงอยใตดนออกสดนมคาเทากบ Iนนกแสดงวา กระแสไฟฟาทไหลออกจากตวนำเสมอนวงกลมทฝงอยใตดนสดนมคาเทากบ 2Iและสามารถคำนวณหาคาความเขมของกระแสไฟฟาทไหลออกจากจดศนยกลางของอเลกโตรดเปนระยะทาง r ไดตามสมการท 3.1

————— ( 3.1 )

เราสามารถหาความเขมของสนามไฟฟา ณ จดทมระยะเทากบ r จากจดศนยกลางของตวนำเสมอนกราวนดครงวงกลม จะได

-------——— ( 3.2 )

r คอ Unit Vectora คอ รศมของตวนำเสมอนกราวนดครงวงกลม

สำหรบการหาคาศกยไฟฟาทจดใดๆ จากจดศนยกลางของตวนำเสมอนกราวนดครงวงกลมกระทำไดโดยการอนทเกรชนสมการท 3.2 จะได

----———— ( 3.3 )

จากสมการท 3.3 ซงเปนการหาคาศกยไฟฟาทระยะ r1 จากจดศนยกลางของตวนำเสมอนกราวนดครงวงกลม และเราสามารถแทนคาจากผลการอนทเกรชนในสมการท 3.3 จะไดดงสมการท3.4

-————— ( 3.4 )

การหาศกยไฟฟาทวงกลม (ตวนำเสมอนกราวนดครงวงกลม) จะเปนการเทยบไปสรโมทเอรธ(Remote Earth ) ซงเราสามารถกระทำไดโดยการแทนคา r1 ดวย ∞ ลงในสมการท 3.4 จะไดผลดงสมการท 3.5

J(r) = . r [ A/m2]2I4πr2

E(r) = ρJ(r) r เมอ r >> a

J(r) = ( - )ρI2π

1a

1r1

V(r1) = J(r) ρdrr1

r=a∫



-————— ( 3.5 )

คาศกยไฟฟาทปรากฏตามพนผวดน อนเกดจากกระแสไฟฟา I ทไหลลงสดน จะมลกษณะเปนไปดงรปท 3.4 คาศกยไฟฟาทปรากฏขนตามผวดนจะมคาทลดลง เมอระยะจากจดศนยกลางของตวนำเสมอนกราวนดครงกลมมมากขน และสามารถคำนวณหาคาความตานทานของตวนำเสมอนกราวนดครงวงกลมโดยเทยบไปยงรโมทเอรธ (Remote Earth) จะไดตามสมการท 3.6

————— ( 3.6 )

รปท 3.4 ลกษณะของศกยไฟฟาทปรากฏขนตามพนผวดน

สมการท 3.6 เปนสมการเดยวกบสมการท 2.1 ในบทท 2 ดงนนทำใหเราไดทราบขอสรปหนงวาระยะหางระหวางหลกทดสอบ (a) ทใชในการวดคาความตานทานจำเพาะของดน (r) กคอรศมของตวนำเสมอนกราวนดครงวงกลมนนเอง

การวเคราะหคาความตานทานของระบบกราวนด โดยอาศยตวนำเสมอนกราวนดครงวงกลมจะเปนพนฐานในการคำนวณทางคณตศาสตร เพอหาคาความตานทานของกราวนดเทยบไปยงรโมทเอรธ (Remote Earth) รปท 3.5 เปนตวอยางการฝงกราวนดทมความแตกตางกนออกไป พรอมกบสตรการคำนวณหาคาความตานทาน

V∞ = ρI2πa

R = =VI

ρ2πa

I

a



(ก) แทง Ground Rod (ข) ฝงสายตวนำ

(ค) การฝงแทงตวนำ (ง) การฝงแผนตวนำใตผวดนรปท 3.5 ลกษณะการฝงกราวนดและสตรคำนวณหาคาความตานทานเทยบไปยง Remote Earth

3.3 แรงดนสมผสและแรงดนชวงกาวจากหวขอท 3.1 ทำใหเราไดเขาใจความหมายของแรงดนสมผสและแรงดนชวงกาวกนไปแลว

ในหวขอนเราจะมาจำลองรปแบบการเกดขนของแรงดนสมผสและแรงดนชวงกาว เพอนำไปสการประมาณคาโดยการคำนวณหาคากระแสไฟฟาทไหลผานรางกายของมนษย เมอเกดแรงดนสมผสและแรงดนชวงกาวขน

รปท 3.6(ข) และรปท 3.7(ข) ไดแสดงใหเหนถงลกษณะการเกดแรงดนชวงกาวและแรงดน สมผสซงเกดขนกบบคคลทยนอยใกลฐานหรอโครงสรางของเสารบ-สงสญญาณทมการตอลงกราวนดในกรณของแรงดนชวงกาวจะเกดกบบคคลทยนหรอเดนอยใกลฐานเสารบ-สงสญญาณ คาความตางศกยไฟฟาจะเกดขนระหวางเทาทงสอง (A,B) ทยนสมผสอยกบพนดน สวนในกรณของแรงดนสมผสจะเกดศกยไฟฟาปรากฏขนทรางกายของบคคล ระหวางจดทสมผสโครงสรางของเสารบ-สงสญญาณ (B) กบเทาทงสองทยนอยบนพน (A) การเกดแรงดนชวงกาวและแรงดนสมผสทนำมาอธบาย จะยดสาเหตจากการเกดปรากฏการณฟาผา แตนนไมไดหมายความวาแรงดนชวงกาวและแรงดนสมผสจะเกดขนไดในกรณนกรณเพยงเทานน แตสามารถเกดขนกบทกแหงพนททมกระแส

R = Inρ

2πlsla

R = ( In + In ) ; z > 6aρ

2πlla

l2z

R = ( In + In ) ; z > 3wρ

2πl2lw

l2z

R = ρ4b

z

b

2al

l

l2w

z

2a z



ไฟฟาขนาดทมากพอตอการทำใหเกดความตางศกยไฟฟาขนมาได ตวอยางบรเวณทเกดแรงดนสมผสและแรงดนชวงกาวทรนแรง เชน พนบรเวณสถานจายไฟฟา (สบเนองมาจากการเกดกราวนดฟอลต(Ground Fault) ซงจะทำใหมกระแสไฟฟาไหลลงดนจำนวนมาก) ฐานเสาสงจายกำลงไฟฟา พนบรเวณใกลจดลงของสายตวนำลงดน (Down Lead) เปนตน

(ก) (ข)รปท 3.6 ลกษณะการเกดแรงดนชวงกาว

(ก) (ข)รปท 3.7 ลกษณะการเกดแรงดนสมผส

A B

Veq Req

A

B

VeqReq



การวเคราะหหาคากระแสไฟฟาทไหลผานรางกายของบคคล ทเกดจากแรงดนชวงกาวและแรงดนสมผส จะตองอาศยการคำนวณตามหลกการวงจรสมมลเธวนน (Thevinin Equivalent Circuit)ซงการคำนวณจะออกมาอยในรปแบบของการประมาณคา เพราะพารามเตอรตางๆ เชน คาความตานทานของเทาทสมผสอยกบพนดน เราไมสามารถหาคาทถกตองตายตวลงไปไดวามคาเทาไหรเปนตน การคำนวณโดยอาศยวงจรสมมลเธวนน จะประกอบดวย 2 คาหลกดวยกน คอ แหลงจายแรงดนสมมล (Veq) กบคาความตานทานสมมล (Req) สำหรบแหลงจายแรงดนสมมลจะเปนแหลงจายแรงดนไฟฟาแบบเปดวงจร (Open Circuit) ซงหมายความวา คาแรงดนสมมลยจะพจารณาระหวางจดA กบ B โดยทบคคลยงไมไดไปสมผส สวนคาความตานทานสมมล (Req) เราสามารถคำนวณใหถกตองไดโดยอาศยคณตศาสตรดาน Numerical Method แตเพอใหสามารถคำนวณไดงายขนและเรวขนเราจะอาศยการประมาณคา โดยเทาของบคคลทสมผสอยกบพนดน เปรยบไดดงแผนตวนำทสมผสอยกบพนผวดน ซงคาความตานทานของแผนตวนำเทยบไปยงรโมทเอรธ (Remote Earth) จะเปนไปตามสมการดงรปท 3.5(ง)

โดย ρ คอคาความตานทานจำเพาะของดน สวน b คอรศมของแผนตวนำ เนองจากรปท3.5(ง) แผนตวนำเปนวงกลม แตเทาของมนษยไมสามารถนยามใหเปนแผนวงกลมได ดงนนการหาขนาดพนทของเทาทสมผสกบดนทถกตอง เราจะตองคำนงถงขนาดของเทาและอาศยคณตศาสตรดานNumerical Method มาคำนวณหาคาตางๆ ซงสามารถประมาณคา b ได คอ

เมอ A หมายถงขนาดพนทของเทาทสมผสอยกบพนดน บคคลทมเทาเลกใหญกจะใชขนาดของพนทแตกตางกนออกไป แตตวเลขทใชในการคำนวณมคาประมาณ 200 cm2 ดงนนเราจะสามารถคำนวณหาคา b ไดคอ

เมอเราไดคา b มาเรยบรอยแลว ตอไปกดำเนนการหาคาความตานทานของเทา ซงเปนเพยงเทาขางเดยว จะได

R =ρ4b

b = (10,000 cm2 = 1 m2)√ 0.02

π≈ 0.08 เมตร

Aπb = √



ตอไปเราจะพจารณาเพอคำนวณหาคาความตานทานของเทาทงสองขาง แตทวาจะตองคำนงถงลกษณะของวงจรสมมลเธวนนดวย ในกรณคาความตานทานเทาทงสองตามรปท 3.6(ข)จด A กบ B เปนจดทสมผสดน เทาทงสองจะตออยในลกษณะอนกรมกน ดงนนจะไดวา

Req = 3ρ + 3ρ = 6ρ

สวนเทาทงสองของจดสมผสดนดงรปท 3.7(ข) กระแสไฟฟาจะไหลเขาสรางกายทจด B และไหลออกทจด A ทำใหเราพบวา เทาทงสองของบคคลจะตออยในลกษณะขนานกน ดงนนผลการคำนวณจะไดวา

= 1.5ρ

คาความตานทานของเทาทงสองทสมผสกบพนดน (Req) เปนคาความตานทานทเทยบไปยงรโมทเอรธ (Remote Earth) แตการพจารณาคำนวณกระแสไฟฟาทไหลผานรางกายของบคคล เราจะตองนำเอาคาความตานทานของบคคลในสวนทเปนเสนทางการไหลของกระแสไฟฟามาคำนวณดวยโดยจะไดวา

————— ( 3.7 )

เมอ ib คอ กระแสไฟฟาทไหลผานรางกายของบคคลระหวางจดทสมผส สวน rb คอ คาความตานทานในเสนทางทกระแสไฟฟาไหลผานรางกายของบคคล แนนอนทสดวา การพจารณาเพอหาคาความตานทานของบคคล จำเปนอยางยงทจะตองนำตวแปรอนๆ เขามารวมพจารณาดวย เชน ขนาดของรางกาย ลกษณะของผวหนง ความดนทจดสมผส เปนตน แตอยางไรกดคาความตานทานโดยประมาณระหวางเทาถงเทาจะใชคา 2,000 Ω สวนคาความตานทานโดยประมาณระหวางแขนถงเทาจะใชคา

R =ρ

4 × 0.08

= 3ρ Ω

Req =3ρ × 3ρ3ρ + 3ρ

ib =Veq

Req + rb



1,000 Ω มาตรฐานตางๆ อาจจะใชคาความตานทานทงสองนแตกตางกนออกไปบาง แตลกษณะการคำนวณหรอวเคราะหจะเปนไปตามแนวทางน

รปท 3.8 ตวอยางการเกดแรงดนสมผสกบบคคล

เพอใหเกดภาพแหงความเขาใจไดมากขน เราจะมาจำลองสถานการณการเกดแรงดนสมผสกนด เพอทำใหเขาใจวธการคำนวณไดมากขน โดยจะใชรปท 3.8 เปนระบบงานจำลอง ซงจะขอกำหนดคาขนาดของตวนำเสมอนกราวดครงวงกลมของอเลกโตรด (Hemispherical Electrode) มรศมประมาณ 3 เมตร สวนบคคลยนหางจากจดศนยกลางของตวนำเสมอนกราวนดครงวงกลมประมาณ4 เมตร กระแสไฟฟาทไหลผานเสารบ-สงสญญาณจะกำหนดใหมฃาประมาณ 10 kA (กระแสฟาผา)และกำหนดใหคาความตานทานจำเพาะของดนมคา 200 Ω-m

การคำนวณทนำเสนอนเปนไปตามมาตรฐาน IEEE Std. 80 โดยการคำนวณจะเรมตนดวยการหาคาความตานทานของตวนำเสมอนกราวนดครงวงกลมอเลกโตรด จะไดคอ

คำนวณหาคาศกยไฟฟา (Earth Potential Rise : EPR หรออกชอ คอ Ground Potential Rise :GPR) ทปรากฏบรเวณพนผวตวนำเสมอนกราวนดครงวงกลมอเลกโตรด โดยอาศยกฎของโอหมจะไดวา

10kA

A B

3 m 1 m

R = = ≈ 10.6 Ωρ

2πa200

2π × 3



EPR หรอ GPR = I × R= 10 kA × 10.6 W= 106 kV

ขนตอนตอไปคำนวณหาคากระแสไฟฟาทไหลผานรางกายของบคคล (ib) โดยอาศยสมการท3.7 จะไดวา

โดย Req มคาเทากบ 1.5 ρrb มคาเทากบ 1,000 Ω

จากสมการของ ib เรายงไมทราบคา Veq เพราะฉะนนเราจะตองคำนวณหาคา Veq เสยกอนในขางตนเราไดคำนวณหาคา EPR ซงเปนศกยไฟฟาทปรากฏบรเวณพนผวตวนำเสมอนกราวนดครงวงกลมอเลกโตรด หรอเปนศกยไฟฟาทมระยะหางจากจดศนยกลางของตวนำเสมอนกราวนดครงวงกลมอเลกโตรดกบจด A สวน Veq ทเราจะนำไปแทนลงในสมการของ ib หมายถงศกยไฟฟาทปรากฏอยบรเวณเทาของบคคล ซงมระยะหางจากจดศนยกลางตวนำเสมอนกราวนดครงวงกลมอเลกโตรดเทากบ 4 เมตร ดงนนเราสามารถหาคา Veq โดยอาศยสมการท 3.4 จะได คอ

สดทายใหเราดำเนนการแทนคา Veq, req และ rb ลงในสมการเพอหาคา ib จะได คอ

ib =Veq

Req + rb

Veq = V(r1) = ( - )ρI2π

1a

1r1

= -ρI2πa

ρI2πr1

= 106 kV - (200 Ω.m)(10 kA)2π × 4 m

= 106 kV - 79.6 kV

= 26.4 kV



เพราะฉะนนกระแสไฟฟาทไหลเขาทจดสมผสผานรางกายของบคคลมคาประมาณ 20.3 Aสวนการคำนวณหาคาแรงดนชวงกาวและกระแสไฟฟาทไหลผานรางกาย สามารถดำเนนการไดในลกษณะเดยวกน โดยเปลยนแปลงคา Req เปน 6ρ และ rb เทากบ 2,000 Ω

3.4 การวเคราะหกราวนด MATทางออกสำหรบการแกปญหาในเรองแรงดนสมผสกบแรงดนชวงกาวทกอเกดอนตรายแก

บคคล โดยการทำใหพนดนในบรเวณนนเกดความสมดลทางศกยไฟฟาหรอ Equipotential ซงระบบกราวนดทชวยใหพนดนเกดความสมดลทางศกยไฟฟา หรอ Equipotential นนกคอ กราวนด MAT

การตดตงระบบกราวนด MAT ในระบบงาน มจดประสงคเพอทำใหกระแสไฟฟาไหลผานรางกายของบคคลตำทสด โดยกราวนดจะรกษาใหคาศกยไฟฟาของระบบกราวนดมความเปนEquipotential หรอศกยไฟฟาใกลเคยงกนทกจดหรอเกอบเทากนทกจด

เนองจากการวเคราะหและออกแบบกราวนด MAT จะตองใชคณตศาสตรทยงยากมาก ดง-นนจงขอนำเสนอเฉพาะแนวทางในการวเคราะหกราวนด MAT เพอในไปสความเขาใจในคณลกษณะเพยงเทานน โดยจะยกตวอยางกราวนด MAT ทออกแบบเสรจแลวมาทำความเขาใจ ซงมคณลกษณะดงตอไปนและแสดงดงรปท 3.9

# จำนวนของ Mesh ใน 1 ทศทาง : 6# ขนาดของ Mesh : 4 m. × 4 m.# ขนาดของสายตวนำ : สายทองแดงเปลอยเบอร 2/0

หรอ ≈ 70 mm2

# คาความตานทานจำเพาะของดน : 200 Ω . m# ฝงลงดนลก : 0.76 m.# คาความตานทานทคำนวณได : 3.86 Ω

ib =26.4 kV

1.5 ×200 Ω.m + 1,000 Ω



รปท 3.9 ลกษณะของกราวนด MAT เพอเปนกรณวเคราะห

Mesh ของกราวนดหมายถง เซลสเหลยมทประกอบอยในกราวนด MAT ซงกราวนด MATในรปท 3.9 ในแตละทศทางจะประกอบดวย Mesh เทากบ 6 โดยแตละ Mesh จะมขนาดเทากบ 4 เมตร× 4 เมตร พนทของกราวนด MAT ทงหมดเทากบ 576 ตารางเมตร สวนคาความตานทานของกราวนดMAT ทไดจากการคำนวณโดยเทยบไปยงรโมทเอรธ (Remote Earth) มคาประมาณ 3.86 Ω จากกราวนด MAT ในรปท 3.9 ตำแหนงทเกดแรงดน Mesh สงสดจะอยใกลกบจดกงกลางของ Meshตรงมมของกราวนด MAT และในทศทางเดยวกบเสนทแยงมมของกราวนด MAT ซงอยดานนอกจะเปนตำแหนงทเกดแรงดนชวงกาวสงสด จากผลการคำนวณคาแรงดน Mesh สงสดจะมคาเทากบ19.2% ของ Earth Potential Rise หรอ Ground Potential Rise สวนคาแรงดนชวงกาวสงสดจะมคาเทากบ9.8% ของ Earth Potential Rise หรอ Ground Potential Rise

คราวนเราจะมาปรบเปลยนพารามเตอรตางๆ ของกราวนด MAT แลวพจารณาผลของคาความตานทาน คาแรงดน Mesh สงสด และคาแรงดนชวงกาวสงสดทเปลยนแปลงไป โดยรปท 3.10ไดดำเนนการปรบเปลยนจำนวนของ Mesh ใน 1 ทศทาง สวนขนาดของ Mesh ยงคงมคาเทากบ 4เมตร ด 4 เมตร เชนเดม เสนกราฟทแสดงถงคาความตานทานของกราวนด MAT เทยบไปยงรโมทเอรธ(Remote Earth) จะมลกษณะแปรผกผนกบคาขนาดของพนของกราวนด MAT ในขณะทกราฟแสดงถงคาแรงดน Mesh สงสด กบ แรงดนชวงกาวสงสด จะมคาลดลงตามจำนวน Mesh ใน 1 ทศทางทเพมขน

กราฟในรปท 3.11 แสดงผลการเปลยนแปลงของคาความตานทาน แรงดน Mesh สงสดและคาแรงดนชวงกาวสงสด เมอมการปรบเปลยนขนาดของ Mesh ใหมความแตกตางกนออกไป โดยการเปลยนแปลงของเสนกราฟคาความตานทานจะมลกษณะลดลงตามคารากทสองของพนทกราวนด

4m4m

ตำแหนงแรงดนชวงกาวสงสด

3 ฟตตำแหนงแรงดน Mesh สงสด



MAT สวนคาแรงดนชวงกาวสงสดจะมคาลดลงตามขนาดของ Mesh ทเพมขน แตในทางกลบกนเมอขนาดของ Mesh เพมขน คาแรงดน Mesh สงสดจะเพมขนตามไปดวย

รปท 3.10 กราฟแสดงการเปลยนแปลงจำนวนของ Mesh ใน 1 ทศทางของกราวนด MAT

รปท 3.11 กราฟแสดงการเปลยนแปลงเมอไดมการปรบเปลยนขนาดของ Mesh ทแตกตางกน

ความตานท

าน (โอห

ม)

2

3

4

5

คาแรงดนช

วงกาวและ

แรงดน

Mesh

สงส

ด

5%

10%

15%

20%

4 6 8 10จำนวนของ Mesh ใน 1 ทศทาง

256 576 1024 1600พนทของกราวนด MAT (ตร.ม.)

ความตานทานแรงดน Meshแรงดนชวงกาว


าน (โอห

ม)

1

2

3

4



แรงดน

Mesh

สงส

ด

5%

10%

15%

20%

2 4 6 8ชองหางของตวนำ (เมตร)

144 576 1296 2304พนทของกราวนด MAT (ตร.ม.)

10

3600




กราฟในรปท 3.12 แสดงใหเหนถงอทธพลการเปลยนแปลงไป เมอกราวนด MAT ถกฝงในระดบความลกทแตกตางกน โดยคาแรงดนชวงกาวสงสดจะมคาทลดลงเปนอยางมาก เมอคาระดบความลกทฝงกราวนด MAT มมากขน สวนการลดลงของคาความตานทานจะอยในระดบปานกลางเมอความลกเพมสงขน ในขณะทแรงดน Mesh สงสดจะลดตำทสดทระดบความลก 1 เมตรแตเมอระดบความลกมากขน คาแรงดน Mesh สงสดจะคอยๆ มคาเพมมากขนอกครง

รปท 3.12 กราฟแสดงการเปลยนแปลงเมอกราวนด MAT ถกฝงดนทระดบความลกแตกตางกน

กราฟในรปท 3.13 แสดงใหเหนถงผลทเปลยนแปลง เมอกราวนด MAT มการเลอกใชสายตวนำทมความแตกตางกนออกไป ในสวนของคาความตานทานจะมคาลดลงเมอสายตวนำกราวนดMAT มขนาดพนทหนาตดใหญขน เปนไปในทศทางเดยวกน นนกคอ แรงดน Mesh สงสดจะมคาลดตำลง เมอขนาดพนทหนาตดของสายตวนำใหญขน แตทวาคาแรงดนชวงกาวสงสดกลบมคาเพมขนเมอขนาดพนทหนาตดของสายตวนำใหญขน

ตวอยางการวเคราะหกราวนด MAT ทนำเสนอผานไป ไดมาจากการคำนวณดวยคอมพวเตอรซงเมออยในสภาวะการใชงานจรง ยอมมความคลาดเคลอนไปจากทไดอธบายมาบาง แตทศทางการเปลยนแปลงของคาตางๆ จะยงคงอยในแนวทางการวเคราะหโดยคอมพวเตอร แนนอนทสดวา เราไมควรไววางใจในประสทธภาพของกราวด MAT ใหมากนก เพราะคาแรงดนชวงกาวยงคงปรากฏอยบางในบางจด ซงทงนทงกจะขนอยกบคา Earth Potential Rise หรอ Ground Potential Rise สำหรบในทางปฏบตนน เมอเราดำเนนการตดตงและฝงกลบกราวนด MAT เรยบรอยแลว ขนตอนตอไปทเรา


าน (โอห

ม)

1.0

2.0

3.0

4.0



แรงดน

Mesh

สงส

ด

5%

10%

15%

20%

0.50 1.0 1.5ฝงตวนำลก (เมตร)

2.0




จะตองปฏบต (สำคญมาก) นนกคอ การปรบหนาดนดวยหนแกรนตอกครงหนง เพอชวยปองกนกระแสไฟฟาไหลผานรางกายของบคคล เพราะหนแกรนตจะมคาความตานทานจำเพาะสงมาก ถาอยในสภาพทเปยกจะมคาเทากบ 4.5 ×105 Ω.m และถาอยในสภาพทแหงจะมคาเทากบ 1.3×108 Ω.m

รปท 3.13 กราฟแสดงการเปลยนแปลงเมอขนาดพนทหนาตดของสายตวนำกราวนด MAT ทมความ แตกตางกน

3.5 บทสรปทายบทคาความตานทานจำเพาะของดน ถอเปนปจจยสำคญตอคาความตานทานของระบบกราวนด

เทยบไปยง รโมทเอรธ (Remote Earth) เปนอยางมาก วตถประสงคสำคญในการตดตงระบบกราวนดเพอความปลอดภยตอบคคลทกำลงปฏบตงานหรอกำลงเดนอยในบรเวณระบบงาน เพราะในชวงเวลาทบคคลปฏบตงานอยในระบบงานหรอกำลงเดนอยในระบบงาน อาจจะเกดกระแสไฟฟาไหลผานรางกายถงแกชวตได อนสบเนองมาจากคาความตางศกยไฟฟาทปรากฏอยตามพนดนหรอระบบกราวนดแหละสาเหตมมากมายทจะทำใหเกดความตางศกยทางไฟฟาเกดขนทพนดน เชน ปรากฏการฟาผา การเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault) กระแสไฟกระโชก เปนตน ดงนนการทำใหเกดความสมดลของศกยไฟฟาทปรากฏขน หรอ Equipotential จงมความสำคญทจะตองหยบยกขนมาพจารณาเปนลำดบแรกกราวนด MAT มคณสมบตในการรกษาใหเกดความสมดลของศกยไฟฟาทพนดน แตกยงคงปรากฏแรงดนชวงกาวปรากฏอย ดงนนหลงดำเนนตดตงกราวนด MAT เรยบรอยแลว ใหดำเนนการปรบหนาดนดวยหนแกรนตอกครงหนง (จะตองถอปฏบตทกระบบงาน)


าน (โอห

ม)

2.5

3.0

3.5

4.0



แรงดน

Mesh

สงส

ด

5%

10%

15%

20%

54 70 85ขนาดตวนำ (ตร.ม.)

107




สำหรบการวเคราะหระบบกราวนดทไดนำเสนอในบทท 3 จะยดการวเคราะหระบบกราวนดในระบบกำลงไฟฟาเปนหลก หรอกลาวอกนยหนงคอระบบกราวนดทใชงานในระดบคาความถทไมสง(DC - 1 MHz) แตการพจารณาเพอวเคราะหระบบกราวนดในแงมมทใชรองรบกบระบบงานททำงานณ ความถสง จะขอนำเนอในโอกาสตอไป

Note Tip การตรวจจบอณหภมของ surgePRO LC FILTER

เมอ MOV ทำหนาทในการปองกน จะกอใหเกดความรอนทตวมน เมออณหภมทตว MOV สง เกน85 องศาเซลเซยล ประสทธภาพในการปองกนไฟกระโชก (Surge) ของ MOV จะเรมลดลงพจารณารปท 5.6 และ 5.7 ความรอนทปรากฏอยท MOV คอ ตวแปรทสงผลให MOV ไดรบความเสยหาย หากความรอนนนสงเกนท MOV จะทนทานได และตวแปรอนกอเกดความรอนขนทตว MOVประกอบดวยแรงดนไฟฟา กระแสไฟฟาและเวลาแรงดนไฟฟาเกน หรอ Abnormal OverVoltage สามารถทำให MOV เกดความเสยหายไดเชนกน ซงลกษณะความเสยหายของ MOV ทเกดจากปญหา Abnornal Over Volt-age น จะสงผลใหสภาวะความเสยหายของ MOV อยในลกษณะลดวงจรไฟฟา (Short Circuit)

surgePRO LC FILTER นอกจากการตรวจจบอณหภมแลว ยงสามารถตรวจจบคากระแสไฟฟาผดปกตทไหลผาน MOV ในชวงเกดแรงดนไฟฟาเกน หรอ Abnormal Over Voltage และจะตดวงจรออก เพอมไหเกดความหยดชะงกในการไหลของกระแสไฟฟาทไปเลยงระบบงาน ซงอยทางดานเอาทพทของตวเครอง ซงเปนไปตามมาตรฐาน UL1449 Section 37.4 Abnormal overvoltage limited current requirements สามารถพจารณากราฟความสมพนธระหวางคาระดบกระแสไฟฟาทไหลผาน MOV ภายใน surgePRO LC FILTER ในชวงเกดแรงดนไฟฟาเกน (Ab-normal over voltage) เทยบกบเวลาไดจากกราฟทแสดง



คณสมบตทางเทคนคของ surgePRO LC FILTER- surgePRO LC FILTER : Panel model

Note Tip

Electrical SystemsNormal Line Voltage 220 Vrms ± 15%Rate Current 10 ANo. Of Phase 1 phase 3 wireLine Frequency 47 - 53 HzProtection ConfigurationInstallation SeriseProtection Mode All mode (L-N, L-G, N-G)Response time < 25 nanosec.Isolation Resistance 1000 MΩLeakage current <10 mA at AC 230 VrmsSurge Performance

Reference StandardANSI C62.41-1991, UL-1449 (2nd edition 1996)AS/NZS 1768-1991, BS-6651, IEC61643-1

Specifications subject to change without notice.

RFI/EMI Filter Noise Filter by LC Filter@ 2KHz

1st Surge Current Rating 20kA for 8/20uS2nd Surge Current Rating 13kA for 8/20uSN-G Surge Current Rating 16kA for 8/20uSEnergy Absorption > 380 J @ 2mSLet through voltage < 320 Vp at Cat. C1Max Clamping Voltage (@ac 50 Hz) 320 Vrms

Monitoring & DisplayProtective Sensing Thermal Fuse Inside MOVProtective Display Multi-Color LED Status

Model : SPF110-20PN



บททสการกราวนดในระบบสอสาร

4.1 เสารบ-สงสญญาณเสารบ-สงสญญาณเปนองคประกอบสำคญในระบบสอสาร ปญหาทระบบงานสอสารจะตอง

เผชญมากปญหาหนง นนกคอ ปรากฏการณฟาผา เสารบ-สงสญญาณเปนจดลงดนของกระแสฟาผาเปนอนดบแรก และสงผลกระทบไปสระบบงาน ซงโดยสวนใหญเปนเครองมอ-อปกรณอเลกทรอ-นกสจะไดรบเสยหาย อางองหวขอท 1.3 ในหนงสอคณภาพกำลงไฟฟาเลมท 1 แสดงใหเราไดเหนอยางชดเจนแลววา กระแสฟาผาสามารถไหลผานตวนำเขาสระบบงานไดมากกวา 1 เสนทาง เชน

1797 - 1878 Joseph Henry

การคนพบทยงใหญของทาน Michael Faraday ในป ค.ศ.1831 เกยวกบการเหนยวนำของแมเหลกไฟฟา ซงในชวงเวลาเดยวกนนน นกฟสกสผยงใหญชาวอเมรกนกไดคนพบการเหนยวนำดวยตวเองของขดลวด (Self-Inductance)และไดคนพบความสามารถของพลงแมเหลกไฟฟา ทานFaraday ใหความเลอมไสในผลงานของทาน Henry ทเผยแพรในครงแรก สงผลใหทาน Henry กลายมามชอเสยง

“ ชอทงสองน ( Joseph Henry กบ Michael Faraday ) ทำใหความมดดำไดหายไป และนำความเจรญมาส โลกปจจบนจากสงทไมสามารถเปนไปได ” วาทะของทาน H. S. Carhart



ไหลผานทางโครงสรางของเสารบ-สงสญญาณ ไหลผานทางชลดของสายสญญาณ Coax เปนตนสำหรบแรงดนไฟฟาชวขณะทปรากฏขนประมาณ 7.3 kV ระหวางสายตวนำ Coax กบระบบกราวนดจะตองอาศยวสดประเภท TVSS เขามาชวยในการลดทอนแรงดนไฟฟาเกนชวขณะทเกดขน เพอเบยงเบนทศทางการไหลของกระแสไฟกระโชกผานตวนำลงสระบบกราวนด

(ก) การเดนสายกราวนดทไมเหมาะสม

(ข) การเดนสายกราวนดทเหมาะสมรปท 4.1 รปแบบจำลองการเดนสายกราวนดของตวถงเครองมอ-อปกรณในระบบงานสอสาร

Bulk head

T/R equipmentcurrent

Coax

Bulk head

T/RCoax



สำหรบการกราวนดระบบสอสาร หลกปฏบตสำคญทจะตองดำเนนการ นนกคอ ระบบกราวนดจะตองเปนจดเดยว (Single Point Grounding) ซงหมายความวา ตวนำกราวนดไมวาจะเปนสวนงานดานกำลงไฟฟาหรอสวนงานดานระบบสอสาร จะตองมการตอถงกนครบทกจด หากละเลยจะนำไปสการเกดความตางศกยไฟฟาทระบบกราวนด นำไปสการเกดกระแสไฟฟาไหลวนรอบในระบบกราวนดระบบงานหรอทเรยกวากราวนดลบ (Ground Loop) โดยจดทไมมการเชอมตอหรอมการตอถงกนไมสมบรณ หรอรอยสมผสของตวถงเครองมอ-อปกรณไฟฟา จะปรากฏการอารกเกดขนและสามารถสงผลใหระบบงานสวนใดสวนหนงไดรบความเสยหายได

ถงแมวาระบบกราวนดในระบบงานไดมการเชอมตอถงกนอยางสมบรณแลว อกเรองหนงซงเราไมสามารถมองขามไปได คอ การอาศยตวถงทเปนโลหะของเครองมอ-อปกรณไฟฟาตางๆ เปนตวนำกราวนด การดำเนนการในลกษณะนถอวาไมมความเหมาะสมเปนอยางยง หากภายในตวถงนนๆประกอบดวยวงจรอเลกทรอนกสทมความออนไหวงาย ใหพจารณาระบบงานจำลองประกอบการทำความเขาใจในรปท 4.1 เมอกระแสฟาผาไดดสชารจลงสเสารบ-สงสญญาณ กระแสฟาผาจะไหลผานตวนำตางๆ ลงสระบบกราวนด รปท 4.1(ก) เครอง T/R จะมการเดนสายกราวนดแตกตางกบรปท4.1(ข) ในกรณทกระแสฟาผาไดไหลผานตวถงเครอง T/R เพอลงสระบบกราวนด หากความรนแรงของกระแสฟาผามสง สามารถสงผลกระทบใหเครอง T/R ไดรบความเสยหายได สวนการเดนสายกราวนดในรปท 4.1(ข) จะมการควบคมทศทางการไหลของกระแสฟาผาผานทาง Bulkhead ลงสระบบกราวนด ซงสามารถลดความเสยงตอความเสยหายทสามารถจะเกดขนไดเหมอนรปท 4.1(ก)

จากองคความรในหวขอท 1.3 ตามหนงสอคณภาพกำลงไฟฟาเลมท 1 ขอสรปหนงทไดนนกคอ เสารบ-สงสญญาณมคาอนดกแตนซอยคาหนงเสมอ และคาแรงดนไฟฟาเกนชวขณะ 7.3kV ทปรากฏระหวางสาย Coax กบระบบกราวนด เกดขนจากความเปนอนดกแตนซของเสารบ-สงสญญาณทมกระแสไฟฟาไหลผาน ประเดนกจะอยทวาถาเราสมมตใหคากระแสฟาผาลดลง แนนอนทสดวาคาแรงดนไฟฟาเกนชวขณะทเกดขนระหวางสาย Coax กบระบบกราวนดจะลดลงดวย

สงทกลาวในยอหนาทผานมา จะนำไปสขอกำหนดทางเทคนคสำหรบการตดตงระบบปองกนฟาผาทเสารบ-สงสญญาณขององคการโทรศพทแหงประเทศไทย (ปจจบนไดแปรรปเปนบรษท)ซงจะไมใชโครงสรางของเสารบ-สงสญญาณเพอเปนตวนำกระแสฟาผาลงสดน เหตผลเปนไปตามทเราไดทำความเขาใจผานมา นนกคอ เพอไมตองการใหเกดแรงดนไฟฟาเกนชวขณะระหวางสาย Coaxหรอสายตวนำสญญาณอนๆ กบระบบกราวนด หรอถาเกดขนกจะมคาไมสงมากนกอนเนองมาจากการเหนยวนำผานสายตวนำลงดน (Down Lead) สโครงสรางของเสารบ-สงสญญาณ ดงนนการตดตงระบบปองกนฟาผาทเสารบ-สงสญญาณ ไมมความเหมาะสมเปนอยางยง สำหรบการใชโครงสรางเสารบ-สงสญญาณเปนตวนำกระแสฟาผาลงสระบบกราวนด



(ก) ลกษณะหวลอฟา (ข) ลกษณะการตดตงหวลอฟาบนเสารบสงสญญาณ

(ค) ลกษณะการกราวนดฐานเสารบ-สงสญญาณรปท 4.2 ลกษณะไดอะแกรมการตดตงอยางยอตามขอกำหนดของบรษท ทศท คอรปอเรชน จำกด (มหาชน)

แตอยางไรกตาม ถงแมวาเราจะดำเนนการตดตงสายตวนำลงดน (Down Lead) เพอเปนเสนทางนำกระแสฟาผาลงสระบบกราวนด แตเราจะละเลยการวางมาตรการปองกนแรงดนไฟฟาเกนชวขณะทางดานสายสญญาณไมได เพราะผลกระทบจากปรากฏการณฟาผา มไดมเพยงการดสชารจของกระแสไฟฟาลงสหวลอฟาผาเพยงเทานน แตยงมผลกระทบอนกอใหเกดแรงดนไฟฟาเกนชวขณะปรากฏขนทสายตวนำสญญาณ (ศกษาเรองผลกระทบจากปรากฏฟาผาไดจากหนงสอคณภาพกำลงไฟฟาเลมท 1)

หวลอฟา

ลกถวยฉนวนไฟฟาเซรามคกานหวลอฟาทเชอมตอกบสายนำลงดนสายนำลงดน

ทอเหลกอาบสงกะส

สายทองแดงเปลอยเสารบสงสญญาณ

Ground Rod

ตอดวย Lug



4.2 การกราวนดแบบ UFERเรองการกราวนดจำเปนอยางยงทจะตองใหความสำคญ และคำนงถงตงแตวนแรกในการตด

ตงระบบงาน หากละเลยอาจจะทำใหเราตองสญเสยโอกาส ทจะทำใหคาความตานทานของระบบกราวนดตำลงกวาหลงกอสรางระบบงานเสรจแลวกได

สงทกลาวในยอหนาแรกของหวขอน เพอตองการนำไปสการทำความรจกกบการกราวนดแบบ UFER การตดตงกราวนดแบบ UFER เปนวธการตดตงกราวนดของทาน Herb Ufer เพอเปนเกยรตแดทานจงเรยกขานวา “UFER” Grounding ทาน UFER เปนทปรกษาของกองทพบกสหรฐอเมรกาในชวงสงครามโลกครงทสอง ซงทางกองทพมความตองการใหทำกราวนดหองนรภยเกบวตถระเบด รฐอรโซนา การทำกราวนดแบบ UFER จะดำเนนการฝงแทงตวนำเอาไวในคอนกรต(โครงสรางของเหลกในคอนกรต) เพอตองการใหคอนกรตทำหนาทสมผสกบเนอดน แหละดวยคณ-สมบตของคอนกรตทเกบความชนไดดและระบายความชนออกชา ทำใหคาความตานทานกราวนดวดไดมคาตำ

รปท 4.3 ลกษณะการกราวนดแบบ UFER ทฐานเสารบ-สงสญญาณ

เทคนคการทำกราวนดแบบ UFER เรานำมาประยกตใชกบฐาน (คอนกรต) เสารบ-สงสญญาณฐานสมอบกของเสากาย เปนตน โดยสามารถเชอมตอสายตวนำเขากบโครงสรางโลหะในคอนกรตเพอดงไปเชอมตอกบระบบกราวนดในสวนอนๆ เชน กราวนดรงทฝงอยรอบฐานเสารบ-สงสญญาณ

ขาเสารบสงสญญาณ

สกราวนดระบบงานสายตอขนาด 70 sq.mm.



ระบบกราวนด MAT เปนตน สวนขนาดพนทหนาตดของสายทเลอกใชไมควรเลกกวา 21 mm2

(ขอแนะนำใหเลอกใช 70 mm2 ขนไป)ขอควรระวงสำหรบการทำกราวนดโดยอาศยเทคนคแบบ UFER นนคอ โครงสรางของเหลก

ในคอนกรตควรใชการเชอมแทนการผกดวยลวดเหลก เพราะการผกทไมมนคงพอ จะเปนสาเหตกอใหเกดการอารกขนมา และการอารกจะกอใหเกดความรอนสง สงผลใหคอนกรตเสอมสภาพหรอแตกราวได

4.3 การกราวนดสมอบกของเสาแบบกายในเรองการกำหนดทศทางการนำกระแสฟาผาลงดน เสารบ-สงสญญาณแบบกาย (Guy) ถอวาม

ความสะดวกมากกวาเสารบ-สงสญญาณแบบเซลฟ (Self) เพราะเสารบ-สงสญญาณแบบกาย (Guy)จะมสายสะรงทสามารถเปนตวนำกระแสฟาผาลงสดนได แตทวาการตอของสายสะรงกบฐานคอนกรตจะกระทำผานทางสมอบก จงไมสามารถไววางใจทจะเปนเสนทางนำกระแสฟาผาลงดนทดพอ เพราะจะเกดการอารกขนทสมอบก ดงนนจงจำเปนทจะตองดำเนนการตอสายตอนำจากสายสะรงลงสดนโดยตรงดงรปท 4.4

รปท 4.4 ลกษณะการกราวนดสมอบกของเสารบ-สงสญญาณแบบกาย (Guy)

วสดทเลอกใชในการกราวนดสมอบกของเสารบ-สงสญญาณแบบกาย (Guy) จะตองไมเปนสนทอนเนองมาจากนำฝนหรอสภาพแวดลอมอนทรายรอบ สายตวนำทนำมาใชตอสายสะรงลงสระบบกราวด ไมควรเลอกใชสายตวนำทองแดงเปลอย เพราะสายทองแดงเปลอยจะเกดคราบขน

U-Clamp

สายเคลอบกลวาไนซ

เหลกเคลอบกลวาไนซ

Ground Rod



ไดเมอตดตงอยในอากาศ ควรทจะเลอกใชสายตวนำทเคลอบ(ชบ) กลวาไนซ (Galvanized) สวนแทงตวนำ (Ground Rod) ททำหนากระจายกระแสฟาผาสดน ไมควรฝงลกเกน 6 เมตร เพอบงคบใหกระแสฟาผาโดยสวนใหญ ไมใหไหลผานทางสายสะรงลงสระบบกราวนดมากกวาเสนทางหลกทเราตองการ

4.4 การกราวนดระบบงานสอสารการปองกนความเสยหายจากเหตการณฟาผาตอระบบงาน โดยอาศยระบบกราวนดเปน

สวนระบายกระแสฟาผาใหสญสลายไปในดน เพอตองการใหกระแสฟาผาสามารถกระจายลงดนและสามารถลดคาความตานทานของระบบกราวนดใหตำลงเมอวดเทยบไปยงรโมทเอรธ (Remote Earth)จะดำเนนการฝงแทง Ground Rod จำนวนหลายแทง ดงแสดงใหเหนตวอยางรปแบบจำลองตามรปท4.5

รปท 4.5 ลกษณะการกราวนดระบบสอสาร

เสนทางของตวนำกราวนดทเชอมตออยกบฐานเสารบ-สงสญญาณ จะชวยแบงคากระแสฟาผาใหไหลผานในแตละเสนทางใหนอยลง โดยการแพรกระจายของกระแสฟาผาจะเปนไปในลกษณะวงกลม สำหรบการตดตงสายตวนำฝงดนรอบตวอาคาร (Ground Ring) จะทำใหลดคาแรงดนชวงกาวภายในวงรอบของ Ground Ring ขอปฏบตทควรยดเปนหลกสำหรบการกราวนดเสารบ-สงสญญาณเสนทางทเชอมตอกบ Ground Rod จะตองมความยาวทเทากน เพอบงคบใหกระแสฟาผาไหลกระจายเทากนในแตละเสนทาง

Bulkhead

สาย CoaxTower

Ground Rod



การวางมาตรการปองกนไฟกระโชก (Surge) อนเกดจากฟาผาทางดานสาย Coax ไมไดจำกดขอบเขตอยแคการตดตงวสดประเภท TVSS และการตดตงระบบกราวนดเพยงเทานน แตจะขนอยกบลกษณะการตดตงสาย Coax ดวย จากหวขอท 1.3 ในหนงสอคณภาพกำลงไฟฟาเลมท 1 เราจะพบวาแรงดนไฟกระโชกทปรากฏขนระหวางสาย Coax กบระบบกราวนดนน เปนผลสบเนองมาจากคาแรงดนไฟกระโชกหรอแรงดนไฟฟาเกนชวขณะทปรากฏตรงเสารบ-สงสญญาณในระดบความสง 15 ฟตคาขนาดแรงดนไฟกระโชกจะมากหรอนอย จะขนอยกบคากระแสฟาผาทดสชารจลงสเสารบ-สงสญญาณ และคาอนดกแตนซของเสารบ-สงสญญาณทระดบ 15 ฟต เปนตวแปรหลก คากระแสไฟกระโชกเราไมสามารถควบคมขนาดทเกดขนได แตคาอนดกแตนซของเสารบ-สงสญญาณเราสามารถปรบลดได โดยการลดระดบความสงของการเดนสาย Coax ใหมระดบทตำทสด ดงแสดงใหเหนตามรปท 4.6(ข) (การพจารณาในเรองนจะตองดไปทเรองความเหมาะสมในการตดตงและสภาพของระบบงานดวย)

(ก) การตดตงสาย coax ทมคา dI/dt สง

(ข) การตดตงสาย coax ทมคา dI/dt ตำรปท 4.6 ลกษณะการตดตงสาย Coax เพอลดคา LdI/dt

4.5 การกราวนดบนภเขา (การกราวนดเคม)ถาดนมความเปนตวนำทางไฟฟาเชนเดยวกบโลหะ เมอกระแสฟาผาไดดสชารจลงมาถงดน

จะทำใหเกดการแพรกระจายหายไปในลกษณะวงกลมเกรเดยนท แตทวาดนมไดเปนตวนำทางไฟฟาทดเลศเชนเดยวกบโลหะ โดยดนจะมคาความตานทานในการจำกดการไหลของกระแสไฟฟาอยคาหนง

Bulkhead

CoaxT/R

Bulkhead

CoaxT/R



หรอบางครงการสญสลายของกระแสฟาผาในดนเปนไปไดตำ เพราะเนอดนประกอบไปดวยกรวด หนเปนตน ดงนนจงมความพยายามทจะปรบปรงใหดนมคาความตานทานทตำทสดเทาทจะเปนไปได

สถานโทรทศน สถานวทย สถานโทรศพท หรอหนวยงานอนๆ ทจำเปนจะตองอาศยการสงกระจายสญญาณ สวนใหญจะกอตงสถานอยบนภเขาสงโดยทงสน เหตผลสำคญคอคมคาตอการลงทน หรอรวมไปถงเสาสงจายกำลงไฟฟาทจะตองตดตงผานภเขา แนนอนทสดวาเรองการกราวนดของระบบงานเหลานยอมมความสำคญเปนอยางมาก แตอยางไรกด กอนทจะทำความรจกกบแนวทางการทำกราวนดบนภเขา จะขอนำเสนอองคความรเพมเตมเกยวกบการกราวนดในมตการวเคราะหเชงไดนามค (Dynamic) เพอจะไดนำมาเปนองคความรประกอบเมอจะตองตดตงระบบกราวนดบนภเขา

เมอกระแสฟาผาไดไหลผานมาถง Ground Rod โดยทแทง Ground Rod ถกฝงอยในดนซงดนมคณสมบตของการเปนตวนำทางไฟฟาทเลว กระแสฟาผา (ประจไฟฟา) จะไหลผานทางผวของแทง Ground Rod เปนสวนใหญ อนเนองมาจากผลของ Skin Effect กอใหเกดความเขมขนของเสนแรงสนามไฟฟา (Electric Field Lines) ขนมาตามผวของแทง Ground Rod และสงผลใหเกดการเบรคดาวน (Break Down) ของดนทแทง Ground Rod ในขณะเดยวกนจะมศกยไฟฟาปรากฏตกครอมทแทง Ground Rod อนเนองจากสนามแมเหลก (V = Ldi/dt) การเบรคดาวนจะเกดขนเพยงชวขณะทแทงGround Rod แลวจะมการแพรกระจายประจไฟฟาจากผวของแทง Ground Rod หายไปในดนทสมผสอยกบผวของแทง Ground Rod

บนทก การไหลผานตวนำใดๆ ของกระแสฟาผา จะมการเคลอนทผานพนผวของตวนำนนๆ อนเนองมาจากผลของ Skin Effect ซงมใชเปนการเคลอนทผานตวนำทงพนทหนาตดอยางไฟฟากระแส-สลบความถ 50 Hz การทำความเขาใจการเคลอนทผานตวนำของกระแสฟาผาอนเนองมาจากผลของSkin Effect สามารถเปรยบเทยบเหมอนกบการเทนำลงบนกอนหนกอนหนง นำทเทลงบนกอนหนจะไหลผานทางผวของกอนหนไปสดานลางของกอนหน จากนนเรากจะผากอนหนด จะพบวาพนผวดานนอกของกอนหนเทานนทเปยก แตพนทดานในจะไมเปยก แหละนคอลกษณะการเคลอนทของกระแสฟาผาผานตวนำอนเนองมาจากผลของ Skin Effect

การนำแทง Ground Rod มาตอขนานกน นอกจากจะลดคาความตานทานของระบบกราวนดวดเทยบไปยงรโมทเอรธ (Remote Earth) แลว การนำเอาแทง Ground Rod มาตอขนานกนยงจะชวยลดคาอนดกแตนซของแทง Ground Rod ลงไปไดอกดวย แตเรองสำคญทจะตองคำนงถง คอ ระยะหางระหวางแทง Ground Rod โดยระยะหางระหวางแทง Ground Rod จะตองมไมนอยกวาความยาวของแทง Ground Rod ทงสองรวมกน



การตอขนานกนของแทง Ground Rod จำนวน 2 แทงในดนทมสภาพความเปนตวนำไฟฟาทเลวจะกอใหเกดคาคาปาซแตนซแอบแฝงขนระหวางแทง Ground Rod ทงสอง ดงแสดงใหเหนวงจรเทยบเคยงในรปท 4.7 คาคาปาซแตนซแอบแฝงทเกดขนระหวางแทง Ground Rod ทงสองน กระแสไฟฟาสามารถไหลผานได (Leaky Capacitor)

รปท 4.7 วงจรเทยบเคยงการฝงแทง Ground Rod (อางองจากเอกสาร The Ground for Lightning and EMP Protection by Roger R. Block)

จากรปท 4.7 เราจะพบวาการฝงแทง Ground Rod ในดนจะทำใหเกดพฤตกรรมเสมอนวสด 3ชนดดวยกน ไดแก คาอนดกแตนซ คาคาปาซแตนซและคาความตานทาน หากนำลกษณะการตอกนของสวนประกอบทงสามในรปท 4.7 มาเขยนใหม จะไดวงจรสมมลยดงรปท 4.8

รปท 4.8 วงจรสมมลของแทง Ground Rod ขนานกน 2 แทง (อางองจากเอกสาร The Ground for Lightning and EMP Protection by Roger R. Block)

Ground Rod

L L

R R

C

R

L

R R

R

L

C C



วงจรสมมลในรปท 4.8 เราจะเหนวาคาความตานทานจะถกตอขนานอยกบวสดทกตว ดงนนหากเราสามารถดำเนนการปรบปรงระบบกราวนดใหคาความตานทานมคาเขาใกลศนยมากเทาไหร คาอนดกแตนซและคาปาซแตนซจะสงผลใหคาอมพแดนซรวมมคาลดลงตามไปดวย (ขนานอยกบคาความตานทาน)

สำหรบการกราวนดระบบงานทตงอยบนภเขา ซงเนอดนจะประกอบดวยหนทมคาความตานทานจำเพาะสงเปนสวนใหญ อกทงเมอดำเนนการฝงแทง Ground Rod หรอสายตวนำกราวนด(สายทองแดงเปลอย) จะทำใหการสมผสกนระหวางพนทผวของแทง Ground Rod หรอสายตวนำกราวนดกบเนอดนไมมความแนบชดอยางเพยงพอ ดงนนทางออกทเหมาะสมทสดสำหรบการกราวนดระบบงานบนภเขา จะตองนำเอาสารเคมเขามาเปนสวนประกอบในการทำระบบกราวนดหรอทเรยกวา กราวนดเคม (Chemical Grounding)

ปจจบนมโรงงานหลายโรงงานทผลตสารเคมมาใชในการกราวนดระบบงาน โดยมวตถประสงคทไมแตกตางกน นนคอ เพอลดคาความตานทานจำเพาะของดน หรอลดคาความตานทานของระบบกราวนดเทยบไปยงรโมทเอรธ (Remote Earth) และเปนการเชอมผสานระหวางเนอดนกบผวของสายตวนำกราวนด แทง Ground Rod ใหแนบชดเนอดนมากยงขน สำหรบวธการตดตงระบบกราวนดเคมของผผลตแตละรายไมไดมขนตอนทแตกตางกนนก โดยสามารถศกษารายละเอยดผลตภณฑของผผลตแตละรายไป ซงจะไมขอนำเสนอในหนงสอเลมน สวนการทำความเขาใจการตดตงกราวนดเคม จะยกตวอยางการใชเบนโทไนซ (Bentonize) ซงเปนสารเคมทรจกกนโดยทวไป สารเคมเบนโทไนซจะมคาความตานทานจำเพาะเทากบ 250 Ω -cm เบนโทไนซเปนสารเคมทมความสามารถในการเกบความชนไดด สารเคมทนำมาใชในการทำระบบกราวนดเคม จะตองมคาความตานทานจำเพาะนอยทสด สวนคอนกรตจะมคาความตานทานจำเพาะเทากบ 3000 ถง 9000 Ω -cm หากเปรยบเทยบระหวางสารเคมเบนโทไนซกบคอนกรต จะพบวาสารเคมเบนโทไนซมความเหมาะสมทจะนำมาทำกราวนดเคมมากกวาคอนกรต เพราะมคาความตานทานจำเพาะทตำกวา

การตดตงระบบกราวนดเคมมไดมความแตกตางไปจากการทำกราวนดปกตมากนก เวนแตสวนทตองสมผสกบดน จะตองใชสารเคมเขาไปเปนตวกลางผสานระหวางผวของสายตวนำกราวนดแทง Ground Rod หรอ Copper Tape กบเนอดน



ขนตอนปฏบตการตดตงสายตวนำกราวนดหรอ Copper Tape

ขนตอนท 1 ขดรองเพอเตรยมวางสายตวนำกราวนด โดยมความลกประมาณ 0.5 - 0.75 เมตร

ขนตอนท 2 ผสมนำกบเบนโทไนซคนใหหนดแลวเท ใสลงกนรองทเตรยมไวหนาประมาณ 5 ซ.ม. หากเปนสารเคมประเภทอนอาจจะ หนาประมาณ 2.5 ซ.ม.

ขนตอนท 3 วางสานตวนำกราวนดหรอ Copper Tape ลงกนรอง

20-25 ซ.ม.

50 ซ.ม.

20-25 ซ.ม.

50 ซ.ม.

5 ซ.ม.

20-25 ซ.ม.

50 ซ.ม.

5 ซ.ม.

20-25 ซ.ม.

50 ซ.ม.

5 ซ.ม.

ขนตอนท 4 เทเบนโทไนซทผสมนำคนจนหนดทบ สายตวนำกราวนดหรอ Copper Tape หนาประมาณ 5 ซ.ม.



ขนตอนปฏบตการเพอตดตงแทงอเลกโตรดหรอ แทง Ground Rod

ขนตอนท 5 ถมดนจนเตมรอง (ใหสงขนมาเลกนอย)

20-25 ซ.ม.

50 ซ.ม.

5 ซ.ม.

กวาง

ลก

ขนตอนท 1 เตรยมหลมสำหรบฝงแทง Ground Rod โดยความกวางของหลมจะตองมากกวา ขนาดของแทง Ground Rod สวนความ ลกจะตองลกกวาความยาวของแทง Ground Rod

ขนตอนท 2 ใสแทง Ground Rod ลงไปในหลม โดย แทง Ground Rod จะตองถกฝงลกลงไป ในเนอดนประมาณ 30-60 ซ.ม.

25-40 ซ.ม.

ลก

30-60 ซ.ม.



จากทงขนตอนการตดตงสายตวนำกราวนดและแทง Ground Rod เมอถงเวลาทจะตองลงภาคสนามจรงๆ คงไมสามารถปฏบตตามขนตอนทนำเสนอไดอยางเครงครด เพราะการตดตงระบบกราวนดเคมจะตองมกระบวน การเชอมตอสายตวนำเพมเขามาอก ดงนนขนตอนปฏบตทนำเสนอจงเปนแนวทางปฏบตในการตดตงระบบกราวนดเคมเพยงเทานน ซงเมอดำเนนการตดตงระบบกราวนดในภาคสนามจรง เราจะตองบรณาการขนตอนการปฏบตเหลานเขากบสภาพหนางานอกครงหนง

4.6 บทสรปทายบทการกราวนดในระบบระบบงานสอสารจำเปนจะตองแยกมองหลายๆ มตพรอมกนไป ทงใน

เรองความปลอดภยตอผปฏบตงาน เครองมอ-อปกรณในสวนงานสอสาร เรองคาความตางศกยไฟฟาทระบบกราวนด การกราวนดเพอรองรบการสญสลายของกระแสฟาผาไปในดน การกราวนดเพอลดคาแรงดนสมผส (Touch Voltage) และคาแรงดนชวงกาว (Step Voltage) ซงทกๆ มตเราจะตองพจารณาไปในลกษณะคขนานกน

ปญหาทสรางความเสยหายในกบระบบงานดานสอสารมากทสด คอ ปรากฏการณฟาผา นอกเหนอจากการตดตงระบบกราวนดใหเกดความเหมาะสมแลว การวางมาตรการปองกนแรงดนไฟฟาเกนชวขณะทเกดจากผลกระทบทางออมจากปรากฏการณฟาผา หรอการสวตชงของระบบงาน หรอเกดจากสาเหตการลดวงจรไฟฟา สงผลใหวสดเกบกำลงไฟฟาจายกำลงไฟฟาออกมาสระบบงาน เปนตนแรงดนไฟฟาเกนชวขณะเหลาน สามารถไหลเขามาทางสายตวนำไฟฟาและตวนำสายสญญาณ และสามารถสรางความเสยหายใหกบอปกรณในสวนงานสอสารได ดงนนเราจะตองมการปองกนแรงดนไฟฟาเกนชวขณะเหลาน ใหครบทกเสนทางของสายตวนำสญญาณสายจายกำลงไฟฟา

อกปญหาหนงทระบบงานสวนสอสารมกประสบปญหา นนกคอ มสญญาณรบกวนเขามาแทรกแซงการทำงานของระบบงานสวนสอสาร ซงสาเหตโดยสวนใหญเกดจากการตอระบบกราวนด

ขนตอนท 3 เทเบนโทไนซทผสมนำคนจนหนดลงไป ในหลม แลวดำเนนการฝงกลบดวยดน

25-40 ซ.ม.

ลก

30-60 ซ.ม.



สอสารเขากบกราวนดกำลงไฟฟา ทงนทงนนกเพอปฏบตใหเปนไปตามขอกำหนดตามคมอ NECแตทวาสวนงานกำลงไฟฟามกจะกลายเปนแหลงจายสญญาณรบกวน สงผลใหระบบงานทางดานสอสารทำไดไมเตมประสทธภาพ สำหรบแนวทางทเหมาะสมทสดในการกราวนดระบบสอสารซงระบบสอสารเองกคอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง จงควรดำเนนการกราวนดโดย Signalreference Grid (SRG) ศกษารายละเอยดเพมเตมในบทท 6

Note Tip surgePRO Signal Line กบการปองกนระบบควบคม

ในกระบวนการผลตของโรงงานอตสาหกรรม หรอรวมไป

ถงกระบวนการควบคมตางๆ ยอมจะประกอบขนดวย 2 สวน

การทำงานดวยกน ไดแก สวนควบคม และ สวนทถกควบคม

การเชอมตอระหวางทง 2 สวน สวนใหญจะใชสายตวนำ

เพอทำหนาทสงสญญาณจากสวนควบคมไปยงสวนถก

ควบคม ซงอาจจะเปนการควบคมระหวางอาคารตออาคาร

หรอหองควบคมสเครองจกร หรอมอเตอร สะพานชนนำหนก ซงอยภายนอกตวอาคาร

หากเกดฟาผาในบรเวณใกลเคยง จะสงผลใหเกดไฟกระโชกปรากฏขนตามสายตวนำ และ

ไหลไปสปลายสายซงมสวนควบคมและถกควบคมตดตงอย สดทายอาจจะไปสความเสย

ตามมา ดงนนจำเปนจะตองตดตงเครองปองกนไฟกระโชกทางสายสญญาณทงหวทาย

เพอปองกนความเสยหายทจะเกดขนกบชดควบ

คมทอยภายในหองควบคมและทเครองจกร

.........นะครบ

หองควบคมอาคารเครองจกร

สายสญญาณ

surgePRO Signal Line



คณสมบตทางเทคนคของ surgePRO LC FILTER- surgePRO LC FILTER : Plug-in model

Note Tip






Monitoring & DisplayProtective Sensing Thermal Fuse Inside MOVProtective Display Multi-Color LED Status

Model : SPF110-20PG



บททหาการกราวนดระบบไฟฟาและแหลงกำลงไฟฟาสำรอง

5.1 บทนำปจจบนความกาวหนาทางดานเทคโนโลยสามารถเขามารองรบความตองการใหกบเราไดเปนอยาง

ด การแขงขนทางดานการบรการเพอชวงชงกลมเปาหมายของผประกอบการเพมขนสงตามไปดวยโดยเฉพาะงานบรการทางดานการสอสาร สามารถตอบสนองใหกบกลมเปาหมายไดตลอด 24 ชวโมงนสะทอนใหเหนไดอยางชดเชนวา ระบบงานจะตองใหบรการกลมเปาหมายได 24 ชวโมงตอ 1 วน

1856 - 1943 Nikola Tesla

ถาทาน Thomas A. Edison จะมคปรบทมองขามไมไดในการเปนนกประดษฐผยงใหญของโลกแลวละก ทานผนนกคอ ทาน Nikola Tesla ซงเปนชาวโครเอเชย-อเมรกนทาน Tesla เดนทางมาถงประเทศอเมรกาในป ค.ศ. 1884ซงเปนประเทศทดำรงความเปนกลางในการตอสระหวางทาน Thomas A. Edison ผสนบสนนไฟฟากระแสตรงกบทาน George Westinghouse ผนำไฟฟากระแสสลบ ทานTesla ไดสงเคราะหสรางสรรสงประดษฐ ซงใชกบไฟฟากระแสสลบ ตวอยางเชน ระบบไฟฟาหลายเฟส มอเตอรแบบอนดกชน ขดลวด Tesla และหลอดฟลออเรสเซนท

“ Tesla คอ นกประดษฐผยงใหญในวงการวศวกรรมไฟฟา ” วาทะของทาน W. H. Eccles



365 วนตอ 1 ป มความจำเปนทจะตองเตรยมความพรอมในเรองกำลงไฟฟาสำรองเอาไวเมอเกดสภาวะฉกเฉน (ไฟดบ) เพอตองการใหเกดความตอเนองในการดำเนนงาน

(ก) สภาวะปกต

(ข) สภาวะทเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault)รปท 5.1 การตอลงกราวนดของระบบงานในกรณไมมกราวนดบาร

ในระบบงานตางกประกอบไปดวยลกษณะสวนงานทมความแตกตางกน โดยวตถประสงคตงตนในเรองการกราวนด เพอสรางความปลอดภยใหกบผปฏบตงาน ตลอดถงความปลอดภยตอ

กราวนด MAT หรอ SRGหรอโครงสรางของอาคาร

หมอแปลงไฟฟา ต MBD โหลด

N บาร

ทอ EMT

ตอนวทรลลงกราวนด


เสนทางการไหลของกระแสไฟฟาในชวงทเกดกราวนดฟอลต

L1 L2

L3

N

L

N


N บาร

ทอ EMT

ตอนวทรลลงกราวนดกราวนด MAT หรอ SRGหรอโครงสรางของอาคาร


L1 L2

L3

N

L

N



เครองมอ-อปกรณไฟฟา-อเลกทรอนกสในระบบงาน กอนทเราจะไปทำความเขาใจลกษณะการกราวนดระบบไฟฟากบแหลงกำลงไฟฟาสำรองหรอฉกเฉน จะขอนำองคความรทนำเสนอเอาไวในบทท 1 และ 2 มาขยายความเพมเตม เพอใหสามารถมองเหนถงลกษณะการกราวนดเพอความปลอดภยตอผปฏบตงาน

จากรปท 5.1(ก) เปนลกษณะของระบบงานโดยทวไป ตามทไดนำเสนอไปแลวในบททผานๆมา ปญหาตางๆ คงจะไมเกดขนหากระบบงานทำงานอยในสภาวะปกต แตถาเกดปญหาในเรองกราวนดฟอลต (Ground Fault) ขนมา แนนอนวายอมเปนอนตรายตอผปฏบตงานทเขาไปสมผสกบจดทปรากฏศกยไฟฟาขนอยางแนนอน ซงโครงสรางของตวถง (Enclosure) ของเครองมอ-อปกรณไฟฟา-อเลกทรอนกสในระบบงาน สวนใหญเปนโลหะโดยทงสน ซงสามารถนำกระแสไฟฟาไดเปนอยางดในรปท 5.1(ก) เราจะเหนวาการตอลงกราวนดของเครองมอ-อปกรณไฟฟา-อเลกทรอนกส จะกระทำผานตเซอรกทเบรกเกอรหรอต MBD ถาหากต MDB กบเครองมอ-อปกรณไฟฟา-อเลกทรอนกสอยหางกนมากๆ ยอมทำใหความยาวของสายตวนำกราวนดจะตองมขนาดทยาวเพมขนดวยเชนกน สงผลใหคาอมพแดนซของสายตวนำกราวนดมคาสงขน เมอเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault) ขนกบเครองมอ-อปกรณไฟฟา-อเลกทรอนกส จะสงผลใหมกระแสไฟฟาสวนหนงสามารถไหลผานรางกายของผปฏบตงานได ดงแสดงใหเหนอยในรปท 5.1(ข)

(ก) สภาวะปกต ( ระบบไฟฟาไมมกราวนดบาร )รปท 5.2 การตอลงกราวนดของเครองมอ-อปกรณไฟฟา-อเลกทรอนกสทเหมาะสม



N บาร

ทอ EMT



L1 L2

L3

N

L

N

ตอลงกราวนด



(ข) สภาวะทเกดกราวนดฟอลต (ระบบไฟฟาไมมกราวนดบาร)

(ค) สภาวะปกต (ระบบไฟฟามกราวนดบาร)รปท 5.2 (ตอ)




N บาร

ทอ EMT



L1 L2

L3

N

L

N




N บาร

ทอ EMT



L1 L2

L3

N

L

N


G บาร G



(ง) สภาวะทเกดกราวนดฟอลต (ระบบไฟฟามกราวนดบาร)รปท 5.2 (ตอ)

ความไมเหมาะสมสำหรบการกราวนดในรปท 5.1 นนคอ สายตวนำกราวนดจะมขนาดความยาวมากเกนไป ดงนนเพอความปลอดภย เราจะตองดำเนนการกราวนดโดยใชสายตวนำกราวนดทสนทสด ดงแสดงในรปท 5.2 สายตวนำกราวนดจะตองตอจากตวถงของเครองมอ-อปกรณไฟฟา-อเลกทรอนกสในระบบงาน ลงสตวนำกราวนดทเชอมตอถงกบระบบกราวนดทงหมดของระบบงานซงกราวนดของระบบงานอาจจะเปนสายตวนำกราวนดทเชอมตอถงกน หรอเปนระบบกราวนด MATหรอ SRG กได แหละเปนขอหามโดยเดดขาดทจะดำเนนการตอนำกราวนดระหวางตวถงของเครองมอ-อปกรณไฟฟา-อเลกทรอนกส ลงสกราวนดอเลกโตรดทฝงเพมขนมาใหมโดยไมมการเชอมตอเขากบระบบกราวนดของระบบงาน

5.2 การกราวนดระบบไฟฟากบเครองกำเนดกำลงไฟฟาเครองกำเนดกำลงไฟฟาหรอเจนเนอเรเตอร (Generator) เปนเครองจกรกลทใหกำเนดกำลง

ไฟฟาหรอผลตกำลงไฟฟาปอนใหกบระบบงาน ในยามทแหลงจายไฟฟาหลกจากการไฟฟาฯ ไมสามารถปอนเลยงระบบงานได โดยเครองกำเนดกำลงไฟฟาจะทำหนาทจายกำลงไฟฟาแทน ซงอาจจะจายเลยงระบบงานทงระบบหรอจายใหเฉพาะระบบงานบางสวน ทงนทงนนขนอยการออกแบบระบบไฟฟาในแตละระบบงาน




N บาร

ทอ EMT



L1 L2

L3

N

L

N


G บาร G



ทำไมเราจะตองใหความสำคญในเรองการกราวนดระบบไฟฟากบเครองกำเนดกำลงไฟฟา ดวยเหตผลนนกเพราะวา ถาเราดำเนนการกราวนดระบบไฟฟากบเครองกำเนดกำลงไฟฟาทไม เหมาะสมจะกอใหเกดกระแสไฟฟาแอบแฝงไหลอยในสายตวนำนวทรล หรอทเรยกวากระแสสเตรย นวทรล(Stray Neutral Current) แตทวาการเกดขนของกระแสสเตรยนวทรลน มไดจำกดอยวาจะเกดขนจากสาเหตการกราวนดระบบไฟฟากบเครองกำเนดกำลงไฟฟาทไมเหมาะสมเพยงอยางเดยวเทานน กระแสสเตรยนวทรลสามารถเกดขนไดจากหลายๆ สาเหตดวยกน ตวอยางเชนการเกดกราวนด-ฟอลต (Ground Fault) ซงการเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault) ไมจำเปนเสมอไปวาระบบปองกนกราวนดฟอลต (Ground Fault) เชน ฟวส หรอเบรกเกอรจะตดวงจรทกครงไป แตการเกดกราวนด-ฟอลต (Ground Fault) ทมคากระแสไฟฟาไหลในปรมาณทไมมาก ซงสาเหตททำใหเกดกรณกระแสไฟฟารวไหลลงกราวนดหรอกราวนดฟอลต (Ground Fault) นน อาจจะเกดจากการเสอมสภาพของฉนวนไฟฟา การเสอมสภาพของฉนวนสายตวนำไฟฟา หรออาจจะเกดจากอบตเหตทไมคาดคดอนๆเชน แมลงสาบ หรอ หน หรอ นก หรอ ง หรอ แมว เปนตน

แลวกระแสสเตรยนวทรลสรางปญหาใหกบระบบงานของเราอยางไร เมอกระแสสเตรยนวทรลไหลในสายตวนำนวทรล (ทำความเขาใจในลกษณะเดยวกบรปท 2.15-2.16) หรอไหลผานสายตวนำไฟฟาใดๆ ทมคาอนดกทฟ รแอคแตนซ (Inductive Reactance) สง ยอมกอใหเกดสนามแมเหลกไฟฟาขนมา แหละคลนแมเหลกไฟฟาทเกดจากสนามแมเหลกไฟฟาอนสบเนองมาจากกระแสสเตรยนวทรล จะเขาไปรบกวนการทำงานของระบบงานคอมพวเตอรหรออเลกทรอนกสความไวสงทงหลาย ไมใหสามารถทำงานไดหรอสามารถทำงานไดไมเตมศกยภาพ ลกษณะของปญหาเหลานจงกลายเปนปญหาใหญของสถานทวนสญญาณโทรทศน เพราะไมสามารถกระจายสญญาณออกอากาศได หรอระบบสอสารมสญญาณรบกวน ระบบควบคมในโรงงานอตสาหกรรม (PLC) จดการหรอประมวลผลสญญาณขอมลทผดพลาด ระบบคอมพวเตอรทรบสญญาณจากอปกรณเซนเซอรในระบบการวด ไมสามารถจำแนกชนดของสญญาณทสงมาจากอปกรณเซนเซอรหรอเปนสญญาณรบกวนกนแน เปนตน

จากองคความรทเราไดศกษาไปในบทท 2 ซงอางองตามรปท 2.15 กบ 2.16 ไดขอสรปสำคญตอการปฏบตงานในภาคสนาม คอ หามโดยเดดขาดทจะดำเนนการตอถงกนระหวางนวทรลกบกราวนดยกเวนทต MDB เพยงเทานน (พจารณาเงอนไขลกษณะการตดตงระบบไฟฟากบแหลงกำลงไฟฟาสำรองอกครงหนงประกอบเขามาดวย) ทตจายไฟฟายอยหรอโหลดเซนเตอรหากไมมการตดตงหมอแปลงไฟฟาแบบไอโซเลชน หามตอถงกนระหวางนวทรลกบกราวนดโดยเดดขาด หรอทเครองมอ-อปกรณไฟฟา-อเลกทรอนกสกเชนเดยวกน ซงสามารถสรปไดงายๆ วา หามดำเนนการตอถงกนระหวางกราวนดกบนวทรลหลงต MDB ซงหมายถงทโหลดนนเอง เครองกำเนดกำลงไฟฟาถอวาเปนโหลดตว



หนงในระบบงาน (ตดตงแบบรวมนวทรล) ดงนนการกราวนดระบบไฟฟากบเครองกำเนดกำลงไฟฟาจำเปนทเราจะตองใหความสำคญขนมา

สำหรบเนอหาทนำเสนอในเรองการกราวนดระบบไฟฟากบเครองกำเนดกำลงไฟฟา จะอางองตามของกำหนดในคมอ NEC และบรณาการเขากบสภาพความเปนจรงของหนางานเปนหลก โดยจะอยในกรอบความรในเรองการกราวนดระบบไฟฟา 380Y/220V (สวนใหญในภาคสนามจะมคาประมาณ 415Y/225-240V) เทานน แตถาเปนกรณทมแรงดนไฟฟาสงกวา 600V หรอลกษณะระบบไฟฟาทแตกตางกนออกไป จะตองศกษาคณสมบตทแตกตางกนออกไปของระบบไฟฟาในระบบงานอกครงหนงเพมเตม

ลกษณะการตดตงเครองกำเนดกำลงไฟฟาในระบบงาน สามารถจำแนกออกได 2 ลกษณะดวยกน (สรปมาจากลกษณะการตดตงเครองกำเนดกำลงไฟฟาในภาคสนามจรง) ไดแก

• แบบรวมนวทรล• แบบแยกนวทรล

5.2.1 แบบรวมนวทรลลกษณะการตดตงเครองกำเนดกำลงไฟฟาแบบรวมนวทรล มจดเดนกคอนวทรลของระบบ

ไฟฟากบนวทรลของเครองกำเนดกำลงไฟฟาจะเปนสายตวนำเสนเดยวกนหรอตอถงกนโดยตรงพจารณารปท 5.3 เราจะเรมตนทำความเขาใจตงแตตวหมอแปลงไฟฟา ทตวหมอแปลงไฟฟาจะดำเนนการตอถงกนระหวางกราวนด (ตวถงของหมอแปลงไฟฟา) กบนวทรล จากนนกจะเดนสายตวนำเขาสต MDB (3 เฟส 4 สาย) ทต MDB จะประกอบไปดวยเบรกเกอรจำนวนหลายตวดวยกนซงจะทำหนาทปองกนกระแสไฟฟาไหลเกนในระบบงาน (กราวนดฟอลตโปรเทคชน : Ground FaultProtection) จดทจะตองพจารณาเปนพเศษทต MDB นนกคอ จะตองดำเนนการตอกราวนดกบนวทรลเขาดวยกน และทกราวนดบารจะตองตอถงกบต MDB ดวย แลวตอลงสกราวนดทถกฝงอยในดน ซงอาจจะเปนกราวนดอเลกโตรด หรอ กราวนด MAT หรอ กราวนดรงรอบอาคาร ตMDB จะเปนจดจายกำลงไฟฟาไปเลยงระบบงานทงระบบในสวนตางๆ โดยในรปท 5.3 จะแสดงใหเหนระบบงาน 2 ลกษณะ ไดแก ระบบงานท 1 เปนระบบงานทไมตองการไฟฟาจากเครองกำเนดกำลงไฟฟา ถามปญหาในเรองของไฟดบหรอไฟจากการไฟฟาฯ ไมสามารถจายเขาสระบบงานไดระบบงานท 1 จะไมสามารถดำเนนงานตางๆ ได สวนระบบงานท 2 เปนระบบงานทจะตองดำเนนงานอยตลอดเวลาหรอทเรยกวาโหลดวกฤต (Critical Load) สำหรบระบบงานท 2 จะรบกำลงไฟฟาจากสองแหลง คอ จากแหลงจายกำลงไฟฟาหลก (ต MDB) กบเครองกำเนดกำลงไฟฟา โดยมATS (ออโตทรานสเฟอสวทช : Auto Transfer s Switch) ทำหนาทในการสวทชเลอกตอแหลงกำลงไฟฟาจากทใดทหนง



รปท 5.3 การตดตงเครองกำเนดกำลงไฟฟาลกษณะแบบรวมนวทรล

คราวนมาพจารณาทเครองกำเนดกำลงไฟฟากนดบาง เราจะพบวาในรปท 5.3 ไดมการตอนวทรลกบกราวนดของเครองกำเนดกำลงไฟฟาเขาดวยกน และสงจายกำลงไฟฟาผานตเซอรกทเบรกเกอรมาท ATS จดหรอตำแหนงการตดตงทไมเหมาะสมในรปท 5.3 จะอยทการตอถงกน

หมอแปลงไฟฟา เครองกำเนดกำลงไฟฟาL1 L2

N

L3N-G Bonding

L1 L2

N

L3N-G Bonding

กราวนดอเลกโตรด3P N

3 เฟส 4 สาย3PN

N บารG บาร

ระบบงาน 1 ระบบงาน 2L N G L N G


ATS



ระหวางนวทรลกบกราวนดทเครองกำเนดกำลงไฟฟา ซงเปนการละเมดหรอฝาฝนขอกำหนด ในคมอNEC ท 250-23(a) ขอกำหนดนจะหามไมใหมการตอถงกนระหวางนวทรลกบกราวนดทาง ดานโหลดซงการตดต งเคร องกำเนดกำลงไฟฟาในลกษณะรวมนวทรล เคร องกำเนดกำลงไฟฟาถอวาเปนโหลดตวหนงในระบบงานไฟฟา

รปท 5.4 การตดตงเครองกำเนดกำลงไฟฟาลกษณะรวมนวทรล

เพอตองการใหพจารณารปท 5.3 ไดงายขนวา มการตอถงกนระหวางนวทรลกบกราวนดทางดานโหลดอยางไร เราจะแปลงรปท 5.3 ใหพจารณางายยงขนซงจะไดดงรปท 5.4 จากรปท 5.4เราจะเหนวาเครองกำเนดกำลงไฟฟาเปรยบเสมอนโหลดตวหนงในระบบไฟฟา และจะเปนไปในทศทางการวเคราะหเชนเดยวกบรปท 2.15 กบ 2.16 ในบทท 2

คราวนเราจะมาทำความเขาใจปญหาทเกดขนกบระบบงาน หากเราดำเนนการตอนวทรลกบกราวนดทเครองกำเนดกำลงไฟฟาเขาดวยกน ซงสามารถจำแนกออกได 3 ลกษณะปญหาดวยกน

• กอใหเกดการไหลของกระแสไฟฟาทสายนวทรล โดยจะเปนไปในลกษณะกระแสไฟฟาทไมสามารถควบคมทศทางการไหลได หรอเรยกวากระแสสเตรยนวทรล ใหพจารณารปท 5.5ซงไดแสดงใหเหนทศทางการไหลของกระแสสเตรยนวทรล โดยทศทางการไหลของกระแสสเตรยนวทรล จะอาศยเสนทางของตวนำกราวนดและตวนำนวทรลเปนทางผาน และไปครบวงจร ณจดเชอมตอระหวางนวทรลกบกราวนดทเครองกำเนดกำลงไฟฟา การไหลผานตวนำของกระแสสเตรยนวทรล จะกอใหเกดสนามแมเหลกไฟฟาขนมา และคลนแมเหลกไฟฟาจะสงผลไปรบกวน

หมอแปลงไฟฟา MDB ATS เครองกำเนดกำลงไฟฟาL1 L2

L3

N

3P

N

N-G Bonding

L1 L2

L3

N

3P

3P

G

N

N-G Bonding

N Gกราวนดอเลกโตรด



การทำงานของระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง สงผลใหระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงมการทำงานทผดปกตหรอไมสามารถทำงาน ได

รปท 5.5 เสนทางการไหลของกระแสสเตรยนวทรล

ปญหาในลกษณะนมกพบเหนไดบอยใน Site งานตางๆ ซงการแกปญหาโดยสวนใหญมกจะนยมแยกนวทรลระหวางของแหลงจายไฟฟาหลกกบเครองกำเนดกำลงไฟฟาออกจากกน (แบบแยก


N

L3N-G Bonding

L1 L2

N

L3N-G Bonding






ATS



นวทรล) แตถาเปนการแกไขปญหาทถกตอง เราจะตองดำเนนการแยกนวทรลกบกราวนดทเครองกำเนดกำลงไฟฟาออกจากกน แตอยางไรกด ความไววางใจในเรองเสถยรภาพแรงดนไฟฟาทจายออกมาจากเครองกำเนดกำลงไฟฟา คงไมไดสรางความสบายใจใหกบผปฏบตงานมากนกเพราะเครองกำเนดกำลงไฟฟาจำเปนจะตองมจดอางองทมคาแรงดนไฟฟาใกลเคยงศนยทสด นนกคอระบบกราวนด

รปท 5.6 เสนทางการไหลของกระแสไฟฟาในชวงทเกดกราวนดฟอลต


N

L3N-G Bonding

L1 L2

N

L3N-G Bonding






ATS



• จากองคความรในบทท 1 อางองจากรปท 1.12 สรปใจความสำคญไดวา เมอเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault) ขนในระบบงาน (ATS สวตชอยกบแหลงจายไฟฟาหลกหรอต MDB) กระแสไฟฟาทไหลลงกราวนด (ดน) จะไปครบวงจรทกราวนดของหมอแปลงไฟฟา แตสำหรบกรณการกราวนดระบบไฟฟากบเครองกำเนดกำลงไฟฟาในรปท 5.3 จะดำเนนการตอถงกนระหวางนวทรลกบกราวนดทเครองกำเนดกำลงไฟฟา หากเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault)ในระบบงานใหพจารณารปท 5.6 ตามไปดวย จะกอใหเกดเสนทางการไหลของกระแสไฟฟาในชวงทเกดกราวนดฟอลต 2 เสนทางดวยกน เสนทางแรกจะไหลผานทางต ATS - ต MDB และไปครบวงจรทหมอแปลงไฟฟา สวนเสนทางทสองจะไหลผานต ATS - ตเซอรกทเบรกเกอร และไปครบวงจรทเครองกำเนดกำลงไฟฟา การแยกไหลของกระแสไฟฟาออกเปน 2 เสนทางในชวงทเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault) เชนน อาจจะสงผลใหเบรกเกอรทต MDB ไมมการเปดวงจรเพอปองกนการเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault)ได อนตรายทเกดขนกบผปฏบตงานและเครองมอ-อปกรณไฟฟา-อเลกทรอนกสอาจจะมหรอไมมกได ขนอยกบความรนแรงของการเกดกราวนดฟอลต(Ground Fault)

แตปญหาทอาจจะเกดขน นนกคอ ประสทธภาพการทำงานของระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง แหละตวอยางเหตการณทเคยเกดขน นนคอ ทำใหเกดไฟฟาตก หรอกระแสไฟฟามไมเพยงพอตอการเลยงหรอขบระบบงาน ทำใหผปฏบตงานตดสนใจปลดนวทรล (กรณตดตงแยกนวทรล) เพอไปตอเขากบนวทรลของเครองกำเนดกำลงไฟฟา ชวงเสยววนาททนวทรลลอย (ปลดจากจดตอเดมแตยงไมไดตอกบจดตอใหม) ชวงเวลานจะกอใหเกดแรงดนไฟฟาปรากฏทระบบกราวนดสงขนมาก (เทากบผลคณระหวางกระแสไฟฟาทไหลลงระบบกราวนดในชวงทกราวนดฟอลต (Ground Fault) กบคาความตานทานของระบบกราวนด) ทำใหฟวสแรงดนตำดานทตยภม (Secondary) ของหมอแปลงขาดลง หรอหากมอปกรณหรอเครองมอทมความไวตอการตอบสนอง ซงมหลกการทำงานโดยใชคาแรงดนไฟฟาควบคมคาอมพแดนหรอคาความตานทานของตวเอง เชน MOV ภาคอนพทของ UPS หรอ ภาคอนพทของสเตบไลเซอรเปนตน กจะเกดการระเบดไดรบความเสยหายได ปญหาตางๆ เหลานถงแมดวาเปนปญหาทไมซบซอน ไมนาจะรนแรง แตหากเกดขนกบระบบงาน มลคาความเสยหายทเกดขนคอนขางสงเพราะฉะนนผปฏบตจะตองคอยตรวจสอบระบบงานอยตลอดเวลา ถงความสมบรณพรอมของระบบงาน



รปท 5.7 เสนทางการไหลของกระแสไฟฟาเมอเกดกราวนดฟอลตในชวงทรบกำลงไฟฟาจากเครอง กำเนดกำลงไฟฟา

• ปญหาตวท 3 ซงสามารถเกดขนไดในระบบทมการกราวนดระบบไฟฟากบเครองกำเนดกำลงไฟฟาตามรปท 5.3 ซงเปนการฝาฝนขอกำหนดท 250-23(a) ในคมอ NEC ปญหาคอเมอเกด


N

L3N-G Bonding

L1 L2

N

L3N-G Bonding






ATS

3*LampG



กราวนดฟอลต (Ground Fault) ขนในชวงทระบบงาน ( ท 2 ) รบกำลงไฟฟาจากเครองกำเนดกำลงไฟฟา ใหพจารณาเสนทางการไหลของกระแสไฟฟาในชวงทเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault)ตามรปท 5.7 ซงไมไดมความแตกตางจากรปท 5.6 เลย ยกเวนตำแหนงการสวตชของ ATSเพยงเทานน เสนทางการไหลของกระแสไฟฟาทไหลไปยงหมอแปลงไฟฟา อาจจะสงผลใหระบบงาน ( ท 1 ) ซงไมไดรบกำลงไฟฟาจากเครองกำเนดกำลงไฟฟา สามารถทำงานได ตวอยางเชนบางSite งาน ไดมการตดตงหลอดไฟฟาเอาไวทางดานแหลงจายไฟฟาหลก เพองายตอการตรวจสอบวาไฟจากการไฟฟาฯ มาแลวหรอยง ปรากฏวาเมอเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault) ขนมาในชวงทระบบงาน (ท 2) ยงคงรบกำลงไฟฟาจากเครองกำเนดกำลงไฟฟาอย ทำใหหลอดไฟฟาทงสามหลอด(3 เฟส) ทตดตงเอาไวทางดานแหลงจายกำลงไฟฟาหลกตดขนมา ทงๆ ทไฟจากการไฟฟาฯยงไมไดถกจายเขามาเลย ตวอยางนถงแมวาจะไมไดเปนปญหาทรายแรง แตความวตกหรอความไววางใจไดตอระบบไฟฟาในระบบงานจะอยตรงไหน ถาเราไมสามารถควบคมทศทางการไหลของกระแสไฟฟาในระบบงานในชวงทเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault)ได

5.2.2 แบบแยกนวทรลการกราวนดระบบไฟฟากบเครองกำเนดกำลงไฟฟาตาม Site งานโดยสวนใหญ มกจะมความ

ตองการตอถงกนระหวางนวทรลกบกราวนดทเครองกำเนดกำลงไฟฟา แตพอเกดปญหาในเรองกระแสสเตรยนวทรล สงผลใหระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงไมสามารถทำงานไดอยางเตมประสทธภาพ จงหนมาดำเนนการตดตงเครองกำเนดกำลงไฟฟาในลกษณะแยกนวทรลกนเปนสวนใหญ หรอกลาวไดอกนยหนงวา เปนการตดตงเครองกำเนดกำลงไฟฟาโดยแยกอสระจากระบบไฟฟา ดงแสดงอยในรปท 5.8 การตดตงในลกษณะนจะไมมกระแสสเตรยนวทรลเกดขนในระบบไฟฟา ยกเวนอาจจะมการตอถงกนระหวางกราวนดกบนวทรลโดยไมไดตงใจ สวนการโอนยายระหวางแหลงจายไฟฟาหลกกบเครองกำเนดกำลงไฟฟาของ ATSนวทรลจะตองถกโอนยายไปกอนเฟสเสมอ หรอถาหาก ATS เปนแบบคอนเทคเตอร หนาสมผสของนวทรลจะตองเลอมลำหนาสมผสของเฟสเสมอ สำหรบโอกาสความเสยหายทสามารถเกดขนไดในกรณทเกดกราวนดฟอลต (Ground Fault) ในชวงทระบบงาน (ท 2) รบกำลงไฟฟาจากแหลงจายไฟฟาหลก ตามทไดอธบายไปแลวนน เราจะตองใหความสำคญในเรองการตรวจสอบการเกดขนของกราวนดฟอลต (Ground Fault) เพราะระบบตรวจสอบกราวนดฟอลต (Ground Fault) หรอกระแสกราวนดฟอลตเซนซง (Ground Fault Current Sensing) ไมสมบรณพอ อาจจะกอใหเกดปญหาเมอมการโอนยายนวทรล ซงจะเปนไปในลกษณะเชนเดยวกบกรณศกษาทไดยกขนมาเปนตวอยางกรณศกษา



สวนการตดตงเครองกำเนดกำลงไฟฟาเพมในอนาคต เราสามารถดำเนนการไดโดยตอเครองกำเนดกำลงไฟฟาในลกษณะขนานกน ดงแสดงใหเหนอยในรปท 5.9

รปท 5.8 การตดตงเครองกำเนดกำลงไฟฟาแบบแยกนวทรล


N

L3N-G Bonding

L1 L2

N

L3N-G Bonding






ATS



รปท 5.9 การตดตงเครองกำเนดกำลงไฟฟาในลกษณะขนานกน 2 เครอง

6.3 การกราวนดระบบไฟฟากบ UPSเปนทประจกษชดวาระบบงานทางดานสอสาร โรงงานอตสาหกรรม ระบบคอมพวเตอร

นอกเหนอจากความพรอมในเรองกำลงไฟฟาสำหรบเลยงหรอขบระบบงาน (โหลดวกฤต) แลว เปนท

หมอแปลงไฟฟา เครองกำเนดกำลงไฟฟา 2L1 L2

N

L3N-G Bonding

L1 L2

N

L3

N-G Bonding


3 เฟส 4 สาย




ATS

L1 L2

N

L3

เครองกำเนดกำลงไฟฟา 1




รบรกนโดยทวไปวาระบบไฟฟาทางดานแหลงจายกำลงไฟฟาหลก มกจะมสญญาณรบกวนเปนจำนวนมาก (มองจากมตของระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงทงหลาย)

Uninterruptible Power Supply หรอ UPS มหนาทหลก คอ จายกำลงไฟฟาใหกบระบบงานแตดวยเทคโนโลยของ UPS ในปจจบน นอกเหนอจากการเปนแหลงจายกำลงไฟฟาแลว ยงมความสามารถในการรกษาคณภาพกำลงไฟฟาไดเปนอยางดอกดวย เชน ปญหาในเรองแรงดนไฟฟาตกแรงดนไฟฟาเกน ฯลฯ อกทงยงมความสามารถในการจายแรงดนไฟฟาทความถ 50 Hz ไดอยางถกตองหรอใกลเคยงความถกตอง

(ก) โครงสรางของ UPS

(ข) สญลกษณอยางยอของ UPSรปท 5.10 โครงสรางของ UPS และสญลกษณโดยยอ

การทำงานโดยเบองตนของ UPS จะประกอบดวย 3 ภาคการทำงานใหญ ไดแก ภาคเรคตไฟ-เออร (Rectifier) ภาคแบตเตอร และภาคอนเวอรเตอร (Inverter) ดงรปท 5.10 ภาคเรคตไฟเออรจะทำหนาทแปลงไฟฟากระแสสลบเปนไฟฟากระแสตรง เพอจายใหกบอนเวอรเตอรและอดประจไฟฟาใหกบแบตเตอร สวนภาคอนเวอรเตอรจะทำหนาทแปลงไฟฟากระแสตรงไปเปนไฟฟากระแสสลบเพอจายออกทางเอาทพท โดยโครงสราง UPS สมยใหมจะประกอบดวยวสดสารกงตวนำเปนหลกสวนภาคอนเวอรเตอรจะประกอบดวยหมอแปลงไฟฟาแบบเฟอโรเรโซแนนซ (ตอแบบวาย) เพอทำหนาทกรองความถฮารโมนก (Harmonic) ของรปคลนไฟฟาสเหลยมเปนรปคลนไฟฟาซายน 50 Hz ดวยโครงสรางในลกษณะแยกสวนระหวางภาคเรคตไฟเออรกบภาคอนเวอรเตอร ทำใหเปนเสมอนประ-หนงวา อนพทกบเอาทพทของ UPS ไดแยกออกเปนอสระจากกน (Isolation) ผลดในเรองนทำใหสญญาณรบกวนบางสวนไมสามารถไหลผานตว UPS ไปสโหลดของ UPS ได

อนพท เรคตไฟเออร อนเวอรเตอร เอาทพท

แบตเตอร

อนพท เอาทพท



สำหรบลกษณะการตดตง UPS ในระบบไฟฟา จะตองมเสนทางบายพาส (Bypass) ดงรปท5.11 ซงในสภาวะทำงานปกต โหลด (ระบบงาน) ของ UPS จะไดรบกำลงไฟฟาจากแหลงจายกำลงไฟฟาหลก แตในสภาวะทเกดไฟดบหรอไมปกตอนๆ เชน แรงดนไฟฟาตก แรงดนไฟฟาเกน เปนตนสวตชทางเอาทพทของ UPS จะตอมารบกำลงไฟฟาจาก UPS เพอจายใหกบโหลด (ระบบงาน) แทน หรอกลบกนกได

สำหรบการกราวนดระบบไฟฟากบ UPS ทนำเสนอจะดำเนนไปเพอใหเกดความสอดคลองกบขอกำหนดในคมอ NEC เพอมงเนนไปสความปลอดภยของผปฏบตงาน ปองกนความเสยหายทสามารถเกดขนไดกบระบบงาน ประสทธภาพในการทำงานของระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง(โหลดของ UPS) และสามารถแยกอสระ (Isolation) เพอลดทอนสญญาณรบกวน โดยสวนทมความสำคญ คอ ลกษณะการเดนสายตวนำกราวนด สายตวนำนวทรลและเสนทางการบายพาส ซงสามารถจำแนกมานำเสนอ 7 รปแบบดวยกน

: สแตตกสวตช (Static Switch ) หมายถง สวตชทเปนวสดสารกงตวนำ จะอาศยหลกการการสวตชง ของวสดสารกงตวนำเพอปด-เปด: เสนทางบายพาสมประโยชนเมอ UPS ไดรบความเสยหายหรอตองการซอมบำรง ตรวจเชค UPS สามารถกระทำไดโดยโหลด (ระบบงาน) ของ UPS ไมตองหยดการดำเนนงานรปท 5.11 ลกษณะการตดตง UPS ในระบบไฟฟา

รปแบบท 1 แสดงดงรปท 5.12 โดยในระบบจะมการตดตง UPS เพยง 1 โมดล เสนทางการบายพาสไมมการแยกอสระระหวางอนพทกบเอาทพทของ UPS เสนทางบายพาสจะประกอบดวยสายไฟ 3 เฟสกบสายตวนำนวทรล สวนทหมอแปลงไฟฟาหรอทต MDB จะมการตอถงกนระหวางนวทรลกบกราวนด สายตวนำกราวนดกบสายตวนำนวทรล จะถกตอเขาส UPS โดยตรงและจะไมมการตอถงกนระหวางนวทรลกบกราวนดใน UPS และจะไมมการเพมกราวนดอเลกโตรดภายในระบบขนอกสายไฟ 3 เฟส สายตวนำนวทรล และสายตวนำกราวนด จะถกตอเขาสโหลดเซนเตอรโดยตรง เพอจาย

อนพทสแตตกสวทช

เสนทางบายพาส

เอาทพทUPS



ใหกบโหลดซงอาจจะเปนระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง ลกษณะการตอสายตวนำนวทรลและสายตวนำกราวนดในรปแบบท 1 จะไมสามารถแยกอสระระหวางแหลงจายกำลงไฟฟาหลกกบโหลด (ระบบงาน)ได ทำใหการตดตงในลกษณะนไมมความสามารถในการลดทอนสญญาณรบกวนทอาจจะเขามาสรางความผดปกตตอโหลด (ระบบงาน)

บนทก การพจารณาบลอกไดอะแกรมหมอแปลงไฟฟาหรอต MDB จรงๆ แลวในภาคสนามหมายถงตMDB แตทมสญลกษณของหมอแปลง (ตอแบบวาย) ปรากฏอยกเพอตองการบอกใหทราบวา ลกษณะของระบบไฟฟาจะมการตอแบบวาย หรอเปนระบบไฟฟา 3 เฟส 4 สาย

รปท 5.12 รปแบบท 1

รปแบบท 2 แสดงดงรปท 5.13 โดยระบบจะมการตดตง UPS จำนวน 1 โมดล เสนทางการบายพาสจะกระทำผานหมอแปลงแบบไอโซเลชน (Isolation Bypass) สายตวนำในเสนทางบายพาสจะประกอบดวย สายไฟ 3 เฟสและสายตวนำกราวนด อนพทของ UPS จะรบนวทรลมาจากหมอแปลงแบบไอโซเลชนในเสนทางบายพาส สวนกราวนดใน UPS จะตอถงโดยตรงกบกราวนดทต MDBการเดนสายตวนำกราวนดกบสายตวนำนวทรลในลกษณะน จะตองดำเนนการตอถงกนระหวางนวทรลกบกราวนดภายใน UPS และจะตองเพมกราวนดอเลกโตรดภายในขนมา เพอตอเขากบกราวนดของ UPS โดยจะตองใกลกบ UPS มากทสด (บนทก...กราวนดอเลกโตรดภายในทเพมขนมานหามไมใหเพมโดยไมมการตอถงกบระบบกราวนดในระบบงาน) ลกษณะการตดตง UPS ในรปแบบนซงเสนทางบายพาสไดเพมหมอแปลงแบบไอโซเลชนเขามา จะทำใหเปนการแยกอสระระหวางโหลด(ระบบงาน) กบแหลงจายกำลงไฟฟาหลก ซงสามารถชวยลดทอนสญญาณรบกวนไปปรากฏทโหลด(ระบบงาน) ได

ต MDB โครงสราง UPS ตจายไฟฟายอย3P(Bypass)

3P(Main)

N

GNG

NG

NG

3P

สระบ

บคอม

พวเตอร





รปแบบท 3 ดงแสดงในรปท 5.14 โดยในระบบจะมการตดตง UPS จำนวน 1 โมดล เสนทางการบายพาสจะประกอบดวย สายไฟ 3 เฟส กบสายตวนำนวทรล ลกษณะการตดตงในรปแบบท3 จะมลกษณะเหมอนกบรปแบบท 1 แตจดทแตกตางกบรปแบบท 1 จะอยทการแยกอสระระหวางโหลด (ระบบงาน) กบแหลงจายกำลงไฟฟาหลก การตดตงในรปแบบท 3 จะมความสามารถในการลดทอนสญญาณรบกวนไดดกวารปแบบท 1 กบรปแบบท 2 เพราะไดมการตดตงหมอแปลงแบบไอโซเลชนเอาไวใกลโหลด (ระบบงาน) โดยตดตงอยทโหลดเซนเตอร และทหมอแปลงแบบไอโซเลชนจะตองดำเนนการตอถงกนระหวางนวทรลกบกราวนดดวย


ต MDB

BypassTrasformer

โครงสราง UPS ตจายไฟฟายอย

3P(Mian)

GNG


N

สระบ

บคอม

พวเตอร

กราวนดอเลกโตรดภายใน

NG

NG

NG

ต MDB โครงสราง UPS ตจายไฟฟายอย

3P(Mian)

GN

G


N

สระบ

บคอม

พวเตอร

N

G

3P(Bypass)

N

G




รปแบบท 4 ดงแสดงในรปท 5.15 โดยในระบบจะมการตดตง UPS จำนวน 1 โมดลลกษณะการตดตงในรปแบบท 4 จะมลกษณะเหมอนกบรปแบบท 3 ยกเวนสายตวนำนวทรลในเสนทางบายพาส จะไมมการตอจากต MBD มาส UPS ทำใหกราวนดและนวทรลใน UPSจะตองดำเนนการตอถงกน และดำเนนการตดตงกราวนดอเลกโตรดเพอตอเขากบกราวนดของ UPSใหใกล UPS มากทสด สวนการตดตงหมอแปลงแบบไอโซเลชนทโหลดเซนเตอร เพอแยกอสระระหวางแหลงจายกำลงไฟฟาหลกกบโหลด (ระบบงาน) จะตองดำเนนการตอถงกนระหวางนวทรลกบกราวนด แลวตอกราวนดของหมอแปลงแบบไอโซเลชนเขากบกราวนดอเลกโตรดภายใน ซงตดตงขนมาใหมใหใกลกบหมอแปลงแบบไอโซเลชนมากทสด จะพบวาการตดตงในรปแบบท 3 และรปแบบท 4 จะมความแตกตางออกไปจากรปแบบท 1 และรปแบบท 2 นนคอ สายตวนำนวทรลทปอนใหกบโหลด (ระบบงาน) จะไมมการตอมาโดยตรงจากต MBD ทงนทงนนเพอเพมประสทธภาพในเรองการแยกอสระ (Isolation) ระหวางโหลด (ระบบงาน) กบแหลงจายกำลงไฟฟาหลก


รปแบบท 5 ดงแสดงในรปท 5.16 โดยในระบบจะมการตดตง UPS จำนวน 1 โมดลเสนทางการบายพาสจะกระทำผานทางหมอแปลงแบบไอโซเลชน รปแบบนจะมลกษณะการตอแหลงจายแบบเดลตา (Delta) ซงจะมความแตกตางไปจากรปแบบอนๆ ซงสวนใหญจะเปนระบบงานในโรงงานอตสาหกรรม สำหรบการตอสายตวนำนวทรลมาส UPS จะตอมาจากหมอแปลงแบบไอโซเลชนในเสนทางบายพาส สวนสายตวนำกราวนดทตอเขาส UPS จะมาจากสองเสนทางดวยกนเสนทางแรกมาจากต MDB สวนเสนทางทสองมาจากหมอแปลงแบบไอโซเลชนในเสนทางบายพาสนวทรลกบกราวนดทหมอแปลงแบบไอโซเลชนในเสนทางบายพาส จะไมมการตอถงกน แตนวทรลกบกราวนดใน UPS จะดำเนนการตอถงกน แลวลงกราวนดอเลกโตรดทตดตงขนมาใหมใกลUPS

ต MDB

3P(Mian)

GN

G


N

3P(Bypass)


สระบ

บคอม

พวเตอร

N

G

N

G





รปแบบท 6 ดงแสดงในรปท 5.17 โดยในระบบจะมการตดตง UPS จำนวนมากกวา 1 โมดลรปแบบหรอลกษณะการตดตง UPS ในระบบทมมากกวา 1 โมดล เราสามารถนำเอารปแบบท 1-5มาบรณาการเพอปรบใชได สำหรบรปท 5.17 จะนำเอารปแบบท 2 มาปรบใช โดยนวทรลกบกราวนดทหมอแปลงแบบไอโซเลชนในเสนทางบายพาสจะไมมการตอถงกน สวนนวทรลกบกราวนดใน UPS ตวท 1 และ 2 กเชน การทไมดำเนนการตอนวทรลกบกราวนดเขาดวยกน เพราะตองการอาศยสเตตกทรานสเฟอรสวตช (Static Transfer Switch) ทตจายไฟฟายอยเปนจดศนยกลางของการตอนวทรลกบกราวนดเขาดวยกน

รปแบบท 7 แสดงดงรปท 5.18 โดยในระบบจะมการตดตง UPS จำนวน 1 โมดล โดยเสนทางบายพาสอาศยสวตชเกยร ซงการใชสวตชเกยรในเสนทางบายพาส เมอเราตองการตรวจสอบหรอตรวจเชคหรอซอมบำรง จะทำให UPS สามารถแยกออกอสระจากโหลด (ระบบงาน) อยางสมบรณการตดตงในรปท 5.18 จะไมมการตอถงกนระหวางนวทรลกบกราวนดทงทใน UPS และทตสวตชเกยรแตถาโหลด (ระบบงาน) มความตองการใหกราวนดกบนวทรลใน UPS ตอถงกน ทตสวตชเกยรจะตองดงกราวนดจากต MDB และจาก UPS เขามาตอเขาดวยกนอกครงหนงทตสวตชเกยร ดงแสดงในรปท5.19 ลกษณะการตดตงในรปแบบน ถงแมจะแยก UPS ออกอสระจากโหลด (ระบบงาน) ไดอยางสมบรณ เมอการบำรงรกษา UPS โดยเสนทางบายพาสอาศยสวตชเกยร แตกไมไดหมายความวาประสทธภาพในการลดทอนสญญาณรบกวนจะดขน เพราะโหลดมไดมการแยกอสระใดๆ เลยจาก

ต MDB

BypassTrasformer


3P(Mian)

GG


N

สระบ

บคอม

พวเตอร


N

G

NG

N

G



แหลงจายกำลงไฟฟาหลก ทางออกเราสามารถเพมตโหลดเซนเตอรทมการตดตงหมอแปลงแบบไอโซเลชน ซงจะตองตดตงไวใกลกบโหลดมากทสดและเพมกราวนดอเลกโตรดภายในขนมา


5.4 บทสรปทายบทประเดนสำคญในเรองการกราวนดจะอยทความปลอดภยของผปฏบตงานเปนทตง ปองกน

ความเสยหายอนจะเกดขนกบระบบงานและประสทธภาพการทำงานของระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงดงนนการกราวนดเพอความปลอดภยจะตองมการตอลงกราวนด (ดน) ใหใกลทสด แตมไดหมายความวาดำเนนการตดตงกราวนดอเลกโตรดขนมาใหมโดยไมมการเชอมตอกบระบบกราวนดในระบบงาน

สำหรบกราวนดระบบไฟฟากบเครองกำเนดกำลงไฟฟา จดสำคญจะอยทการตดตงเครองกำเนดกำลงไฟฟาแบบรวมนวทรล ซงมขอหามทผปฏบตตองปฏบต คอ ไมดำเนนการตอถงกนระหวางนวทรลกบกราวนดทเครองกำเนดกำลงไฟฟา เพราะจะกอใหเกดผลกระทบทางดานคลนแมเหลกไฟฟาอนเนองมาจากกระแสสเตรยนวทรล ไปรบกวนการทำงานของระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงแตถาดำเนนการตดตงโดยแบบแยกนวทรล หรอเปนการตดตงเครองกำเนดกำลงไฟฟาเปนอสระ

ต MDB

BypassTrasformer

โครงสราง UPS 1

ตจายไฟฟายอย

3P(Mian)G

G


N

สระบ

บคอม

พวเตอร


N G

N

G

N

G

N

GN

3P(Mian)

G

โครงสราง UPS 2

3P(Mian)3P

3P

3P

NG

G

GN



จากแหลงจายกำลงไฟฟาหลก การโยกยายหรอถายโอนของ ATS จากแหลงจายกำลงไฟฟาหลกไปสแหลงจายจากเครองกำเนดกำลงไฟฟา หนาสมผสของนวทรลจะตองตอถงกนกอนทหนาสมผสของเฟสจะตอถงกน

รปท 5.18 รปแบบท 7-1

รปท 5.19 รปแบบท 7-2

ต MDB

3P (Bypass ; Mainternance)

โครงสราง UPSตจายไฟฟายอย

3P

GG


Gสร

ะบบค

อมพว

เตอร


N

G

G

N(Mian)

3P(Bypass)

(switchgear)

ตจายไฟฟายอย

สระบ

บคอม

พวเตอร

G

(switchgear)ต MDB

3P (Bypass ; Mainternance)

โครงสราง UPS

3P

GG


G

N

G

N(Mian)

3P(Bypass)

N

N



สวนการกราวนดระบบไฟฟากบ UPS จดสำคญทเราจะตองคำนงถง นนกคอ เรองการลดทอนสญญาณรบกวนทเขามาจากแหลงจายกำลงไฟฟาหลก จะตองไมสามารถผานเขาไปรบกวนการทำงานของระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงผานทางเสนทางบายพาสได เพราะโหลด(ระบบงาน) ของ UPS มกจะเปนโหลดประเภทระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงดวยกนทงสน ดง-นนจะตองแยกอสระระหวางโหลดกบแหลงจายกำลงไฟฟาหลก เพอประสทธภาพการทำงานของระบบงาน แตอยางไรกด การแยกอสระ (Isolation) ตามทนำเสนอในหวขอการกราวนดระบบไฟฟากบ UPS นน มใชวาจะสามารถแกปญหาเรองสญญาณรบกวนไดทงหมด เพราะจะตองขนอยกบลกษณะของสญญาณรบกวนดวย จงมความจำเปนอยางยงทเราทานจะตองเพมเตมความรในเรองEMC (ElectroMagnetic Compatibility) EMI (ElectroMagnetic Interference) ESD (ElectroStaticDischarge) เปนตน ประกอบเขาในการแกไขเรองสญญาณรบกวนดวย ซงเนอหาความรตางๆเหลานจะอยนอกเหนอกรอบงานดานคณภาพกำลงไฟฟา

Note Tip การตดตงเครองปองกนไฟกระโชกแบบตอขนาน

ขอพงระวงอยางสดๆ สำหรบการตดตงเครองปองกนไฟ

กระโชกแบบตอขนาน หรอ Surge Diverter นนกคอความ

ยาวของสายทตอระหวางเครองปองกนไฟกระโชกกบระบบ

ไฟฟานะครบ ซงความยาวของสายจะตองสนทสดนะครบ

ทำไมรครบ..เพราะยงความยาวของสายมาก จะสงผลให

คาแรงดนไฟฟาปลอยผานสงขนดวยนะครบ ผมไดเอารปคลนการทดสอบมาใหดนะครบ

ปกตจะไดแรงดนปลอยผาน 780Vp แตถาตอสายยาว 5 เมตร จะไดแรงดนปลอยผาน

เกอบ 2000Vp กลาวไดวาแทบไมมประโยชนเลยนะครบ..ระวงดวยนะครบ..สำคญมากๆ

สวนอกเรองเปนการตดตง Surge

Diverter แบบ Spark Gap กบรวมกบ

Surge Divertet แบบ MOV จรงๆ แลวไม

สามารถตดตงใหอยใกลกนไดนะครบ

เพราะ Spark Gap ทำงานชากวา MOV มาก

จะตองตดตงใหหางกนอยางตำราวๆ

10-12 เมตร เพอใชความยาวของสาย

ทำหนาทเปนตว Decouple ให MOV ทำงาน

หลง Spark Gap ครบ ...อยาลมเชยวครบ



คณสมบตทางเทคนคของ surgePRO LC FILTER- surgePRO LC FILTER : DIN Rail model

Note Tip






Monitoring & DisplayProtective Sensing Thermal Fuse Inside MOVProtective Display Multi LED Status

Model : SPF103-20DIN



บททหกการกราวนดระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง

การกราวนดใหกบระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง ซงระบบงานในลกษณะนจะมความออนไหวงายตอความไรเสถยรภาพหรอความไมคงเสนคงวาของกำลงไฟฟา เชน ระบบคอมพวเตอรระบบ PLC (Programmable Logic Controller) ระบบจดการควบคมการทำงานของเครองจกร (PlantProcess and Controller) หรอ CNC Machine หรอ Servo Motor ระบบเครองมอแพทย ระบบสอสาร(Communication Equipment) เปนตน ระบบงานอเลกทรอนกสตางๆ เหลาน ลวนแลวแตทำงานทระดบแรงดนไฟฟาตำโดยทงสน มการประมวลผลสญญาณทความถสง องคประกอบหลายๆ อยางใน

1846 - 1914George Westinghouse

ทามกลางกระแสการตอสระหวางไฟฟากระแสตรงกบไฟฟากระแสสลบในชวงป 1880 ซงสดทายไฟฟากระแสสลบเปนฝายชนะเหนอไฟฟากระแสตรงโดยการสรางสรรสงประดษฐออกมาเปนจำนวนมากของทาน Nokola Tesla คณประโยชนจากหมอแปลงไฟฟาปรบขน (Step Up) ปรบลง (Step Down) รวมถงความอจฉรยของทาน George Westinghouse ซงเปนผนำในการตอส (ฝายไฟฟากระแสสลบ) ดวยวสย-ทศนทกวางไกล สงผลใหมฐานะทความมงคงเปนอยางยง ( Westinghouse มงคงมาจากจดเรมตน คอหนสนจำนวนมหาศาลและคณธรรม )

“ Westinghouse คอ ชายคนหนงททรงธรรมอยางแทจรงของโลก ” วาทะของทาน Nikola Tesla



ระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง จำเปนทเราจะตองพจารณาในหลายๆ มต เชน มตในเรองการรกษาศกยไฟฟาทระบบกราวนด มตในเรองสญญาณรบกวนทอาจจะสงผลตอการทำงานของระบบงานอเลกทรอนกส มตในเรองของคาอมพแดนซของระบบกราวนด ซงนอกจากจะกอใหเกดศกยไฟฟาแลว ยงอาจจะทำใหเกดรโซแนนซระหวางระบบกราวนดกบคาความถของสญญาณในระบบงานหรอสญญาณจากภายนอกไดอกดวย ตวอยางในมตตางๆ ทเราจะตองคำนงถงในการกราวนดระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง ซงจำเปนจะตองใหความสำคญมากกวาการกราวนดในระบบงานลกษณะอน แหละการกราวนดระบบงานอเลกทรอนกสจำเปนทจะตองอาศยฐานความรอนหลายๆ สวนประกอบดวยกน เพอในไปสการเขาใกลความสมบรณทสดในการกราวนดระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงสำหรบขอบเขตของการนำเสนอในบทน จะอยในกรอบของงานดานคณภาพกำลงไฟฟาเพยงเทานน

6.1 ลกษณะการกราวนดลกษณะการกราวนดระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง มความแตกตางไปจากการกราวนด

ระบบงานในสวนกำลงไฟฟา แตอยางไรกตาม ยงคงใชองคความรเดยวกน สภาวะการทำงานของระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง จะทำงานทคาระดบแรงดนไฟฟาตำ และประมวลผลสญญาณทความถสง ดงนนเรองทเราจะตองพจารณาใหความสำคญเพมเขามา คอ สญญาณรบกวน และ คาอนดกแตนซของตวนำกราวนด

สญญาณรบกวนคงไมสามารถในนยามทตายตวลงไปไดวามพารามเตอรเปนอยางไร เพราะสญญาณรบกวนจะมความแตกตางกนไปอยางมากมายเหลอเกน ตลอดถงแหลงกำเนดสญญาณรบกวนซงมทงทสามารถทราบไดและไมทราบได ดงนนนยามของสญญาณรบกวนทใชไดเหมาะสมทสด กคอสญญาณอนไมพงประสงคของระบบงาน เชน Transients, Surge, Electromagnetic Compatibility(EMC), Electromagnetic Interference (EMI), Electrostatic Discharge (ESD) เปนตน สำหรบการแกไขปองกนสญญาณรบกวนทเกดขนกบระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง จะไมมวนจบสนถาเราไมสามารถทราบพารามเตอรตางๆ ของสญญาณรบกวน

สภาวะการทำงานของระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง สามารถสะทอนใหเราไดมองเหนเปนอยางดวา แรงดนไฟฟาอนไมพงประสงคขนาดเพยงยานวดมลลโวลท กสามารถทำใหระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงใหผลการทำงานทผดปกตได (mul-function) สวนการประมวลผลทความถสงของระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง สะทอนใหเราไดมองเหนเปนอยางดวา สายตวนำตางๆ(เจาะจงไปทสายตวนำกราวนด) ยอมกอใหเกดคาอนดกทฟ รแอคแตนซทสง และถาความถยงสงขนคาอนดกทฟ รแอคแตนซของสายตวนำจะมคาทสงกวาคาความตานทานของสายตวนำขนไปอก ซงจะสงผลใหอมพแดนซของระบบกราวนดมคาทสงขนตามไปดวย



รปท 6.1 ลกษณะตวอยางการเขามาของสญญาณรบกวนสระบบงานสถานวทย (สญญาณรบกวนเปน สญญาณทอยรปของคลนแมเหลกไฟฟา หรอ Electromagnetic)

ลกษณะการกราวนดในระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง มไดมองคความรทแตกตางไปจากองคความรทเราไดศกษาผานมามากนก ซงสามารถแบงได 2 ลกษณะดวยกน

กราวนดเพอความปลอดภย (Safety Grounds) กราวนดสญญาณ (Signal Grounds)



กราวนดเพอความปลอดภย (Safety Grounds)การกราวนดเพอความปลอดภยในระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง ใชองคความรเดยวกบ

การกราวนดทไดศกษาผานมาในบทท 1 และ 2 แตเพอใหครบถวนกระบวนความสำหรบการกราวนดระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง จะขอนำมาสรปอกครงหนง การกราวนดเพอความปลอดภย จะหมายถง การตอตวถง (Enclosure หรอ Chassis) ลงสระบบกราวนดในจดทใกลทสดใหพจารณารปท 6.2 ซงเปนรปจำลองของเครองมอ-อปกรณอเลกทรอนกส คาแรงดนไฟฟาหรอศกยไฟฟา (V1) จะปรากฏอยตามจดตางๆ ในวงจรอเลกทรอนกส การทำงานในสภาวะปกตของระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง จะไมมคาศกยไฟฟาไปปรากฏทตวถงของเครองมอ-อปกรณอเลกทรอนกส ยอมแสดงใหเราเหนไดวา ระหวางศกยไฟฟา (V1) กบตวถงของเครองมอ-อปกรณอเลกทรอนกสความไวสง เปนประหนงดงมคาอมพแดนซคาหนงอย (Z1) และในขณะเดยวกนการตอสายตวนำกราวนดจากตวถงของเครองมอ-อปกรณอเลกทรอนกสความไวสงลงสระบบกราวนด ยอมกอใหเกดคาอมพแดนซแอบแฝง (Stray Impedance) ขนมาคาหนง (Z2) โดยเราสามารถทราบคาแรงดนไฟฟา หรอศกยไฟฟาทตกครอมระหวางตวถงของเครองมอ-อปกรณอเลกทรอนกสความไวสงกบระบบกราวนด โดยใชหลกการแบงแรงดนไฟฟา (Divider Voltage)ตามสมการท 6.1

--———— ( 6.1 )

รปท 6.2 รปแบบจำลองการกราวนดตวถงเครองมอ-อปกรณอเลกทรอนกสความไวสง

ในรปท 6.2 เปนรปจำลองทแสดงใหเหนถงกระแสไฟฟาจาก AC Line ไหลผานตวถงของเครองมอ-อปกรณอเลกทรอนกสความไวสง ซงมโครงสรางเปนโลหะตอลงสระบบกราวนดการทกระแสไฟฟาสามารถไหลผานจากสาย AC Line สตวถงของเครองมอ-อปกรณอเลกทรอนกส

Vencloser = ( )V1ZL

Z1 + Z2

ตวถง

อมพแดนซแอบแฝง

Z1V1

ตวถง

240 Vฉนวนเสยหาย

Z2



ความไวสงได ยอมแสดงใหเหนวาอมพแดนซระหวางศกยไฟฟา V1 กบตวถง (Z1) ไดเสอมสภาพไปแลว (Insulation Breakdown) หรออาจจะเกดจากการกระโดดขามของกระแสไฟฟา (SideFlashing) อนเนองมาจากแรงดนไฟฟาเกนชวขณะ เชน ไฟกระโชก เปนตน

เสนทางของตวนำกราวนดทตออยระหวางตวถงของเครองมอ-อปกรณอเลกทรอนกสความไวสงกบระบบกราวนด จะเปนเสนทางการไหลของกระแสไฟฟาในชวงทเกดการกราวนดฟอลต(Ground Fault) ลงสระบบกราวนด กอนทฟวสหรอเบรกเกอรจะทำงานเพอเปดวงจร

บนทก เนอหาองคความรหนงทไมไดนำเสนออยในหนงสอเลมน คอ การปองกน Ground Faultเพราะการทำความเขาเรองการปองกน Ground Fault จำเปนอยางยงทเราจะตองมความเขาใจในพฤตกรรมการทำงานของวสดปองกน ไดแก ฟวส เบรกเกอร ดงนนจงนำเสนอรวมอยในหนงสอคณภาพกำลงไฟฟาเลมท 6 เรอง ฟวส เบรกเกอร และการปองกน Ground Fault

รปท 6.3 ไดอะแกรมแสดงการกราวนดเพอความปลอดภย

กราวนดสญญาณ (Signal Ground)แนวคดสำคญในการกราวนด นนกคอ ระบบกราวนดจะตองมศกยไฟฟาทเทากน หรอ Equipo-

tential สาเหตของการเกดความแตกตางทางศกยไฟฟา หรอ Non-Equipotential ขนในระบบกราวนดสบเนองมาจากการแยกจดการตอลงกราวนด (ดน) มากกวา 1 จด ดงแสดงในรปท 6.4 โดยปกตแลวการทำงานของระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง จะมความเกยวของกบสญญาณความถสงซงสายตวนำกราวนดเองจะมสวนประกอบของคาความตานทานและคาอนดกแตนซ ยงสญญาณทไหลผานตวนำกราวนดมคาความถสงมากขนเทาไหร คาอมพแดนซรวมของสายตวนำกราวนดกจะมคาสงขนตามไปดวย การเพมขนของคาอมพแดนซของสายตวนำกราวนดแตละเสนทาง

MDB ตวถงโหลดอเลกทรอนกส

โหลด

เฟส

นวทรล

กราวนด



ยอมมความแตกตางกนขนอยกบขนาดของสายตวนำกราวนด แหละเมอกระแสสญญาณความถสงไหลผาน ยอมกอใหเหนศกยไฟฟาปรากฏขนทแตกตางกนไป ถงแมวาศกยไฟฟาทเกดขนอาจจะมคาไมสงมากนก ไมสามารถสรางความเสยหายเกดขนกบระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงได และศกยไฟฟาเหลานทเกดขนนเอง จะกลายเปนสญญาณรบกวนตอการทำงานของระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงได

รปท 6.4 การตอลงกราวนดของระบบงานอเลกทรอนกสมากกวา 1 จด

หลกการกวางๆ ในการพจารณาเรองการกราวนดสญญาณ มไดมความแตกตางไปจากกราวนดในสวนงานดานกำลงไฟฟามากนก ซงการกราวนดสญญาณสามารถจำแนกลกษณะการตอได 3 รปแบบ ไดแก

กราวนดจดเดยว (Single Point Ground) กราวนดหลายจด (Multiple Ground) กราวนดผสม (Hybrid Ground)

กราวนดจดเดยว (Single Point Ground) สามารถดำเนนการตอได 2 ลกษณะดวยกน คอการตอแบบอนกรม กบ การตอแบบขนาน ดงแสดงในรปท 6.5 ทงรปแบบการตออนกรมและขนาน ตางกมจดลงกราวนดเปนจดเดยวกน การทำความเขาใจลกษณะการตอแบบอนกรมพจารณาไดจากรปท 6.6

โครงสรางโลหะของอาคารลงกราวนดทโครงสรางโลหะของอาคาร

ระบบดาวเทยม

สายสญญาณและสายกราวนด

V@50 Hz

ระบบคอมพวเตอร

ลงกราวนดทโครงสรางโลหะของอาคาร



(ก) ตอแบบอนกรม (ข) ตอแบบขนานรปท 6.5 กราวนดสญญาณแบบกราวนดจดเดยว

รปท 6.6 กราวนดจดเดยวแบบอนกรม

จากรปท 6.6 กราวนดจดเดยวแบบอนกรมจะใชสายตวนำกราวนดตอจากวงจรแตละวงจรลงสกราวนดในเสนทางเดยวกน สญลกษณตวตานทานทแสดงใหเหน จะหมายถงคาอมพแดนซของสายตวนำกราวนดในแตละระยะ คากระแสไฟฟา I1 I2 และ I3 จะไหลจากวงจรท 1 2 และ 3ลงสระบบกราวนด สำหรบศกยไฟฟาทปรากฏ ณ จดตอ A B และ C เราสามารถคำนวณไดโดยอาศยกฎของโอหม อาทเชนศกยไฟฟาทปรากฏ ณ จดตอ A และ C สามารถพจารณาไดตามกฎของโอหม ซงเปนไปตามสมการท 6.2 กบ 6.3

———— ( 6.2 )

———— ( 6.3 )

การตอกราวนดจดเดยวแบบอนกรม ไมควรนำไปใชกบวงจรอเลกทรอนกสทมคาระดบแรงดนไฟฟาทำงานทแตกตางกน เพราะเมอวงจรอเลกทรอนกสทำงานอยในสภาวะผดปกต

โหลด1 โหลด2 โหลด3 โหลด1 โหลด2 โหลด3

วงจร 1 วงจร 2 วงจร 3

R1 R2 R3I1 I2 I3

I1+I2+I3 I2+I3 I3

VA = ( I1 + I2 + I3 ) R1

VB = ( I1 + I2 + I3 )R1 + ( I2 + I3 ) R2 + I3R3



(ทำงานทความถสง) จะกอใหเกดความตางศกยไฟฟาทกราวนดของแตละวงจรแตกตางกนโดยศกยไฟฟาปรากฏทจดตอ C จะมศกยไฟฟาสงทสด และจดตอ A จะมศกยไฟฟาตำทสด

สวนกราวนดจดเดยวแบบขนานดงแสดงในรปท 6.7 การตอกราวนดจดเดยวแบบขนานจะมความเหมาะสมกบวงจรอเลกทรอนกสททำงาน ณ ความถตำ เพราะจะไมกอใหเกดการคบปลง(Coupling) ขามระหวางกระแสทไหลในสายตวนำกราวนดระหวางวงจรเกดขน สำหรบการพจารณาขนาดของศกยไฟฟา สามารถประยกตใชกฎของโอหมได เชน ทจด A มคาศกยไฟฟาเทากบ I1R1 เปนตน

รปท 6.7 กราวนดจดเดยวแบบขนาน

กราวนดหลายจด (Multiple Ground) มความเหมาะสมตอการนำไปใชงานกบวงจรอเลก-ทรอนกสทำงานทความถสง เพราะกราวนดแบบหลายจดจะใหคาอมพแดนซของสายตวนำกราวนดทตำลง เมอคาความถยงสงขน เพราะสาย ตวนำกราวนดตออยในลกษณะขนานกนดงแสดงใหเหนอยในรปท 6.8

รปท 6.8 ลกษณะกราวนดหลายจด


A

B

C

R1

I1 R2

I2 R3

I3


R1 R2 R3

L1 L2 L3

กราวนดเพลน หรอ SRG



ลกษณะการตอกราวนดหลายจด สายตวนำกราวนดจะตองมความยาวสนทสดและจะตองตอเขากบ Ground Plane หรอ SRG (Signal Reference Grid) โดยคณสมบตของ Ground Planeจะตองมขนาดทบาง เพอลดคาอมพแดนซของกราวนดทความถสง และลดผลจาก Skin Effectหรอกระแสไหลตามผวของตวนำ การตอกราวนดในลกษณะหลายจดไมควรนำไปใชในกบการทำงานของวงจรอเลกทรอนกสททำงาน ณ ความถตำ

กราวนดผสม (Hybrid Ground) จะมลกษณะการตอผสมกนระหวางกราวนดจดเดยวกบกราวนดหลายจด เพอนำไปสการประยกตใชงานกบวงจรอเลกทรอนกสทมคาความถในการทำงานสงตำแตกตางกน รปท 6.9 เปนลกษณะรปแบบการตอกราวนดผสมทมความเหมาะสมกบวงจรอเลกทรอนกสทำงานทความถตำ โดยการขนานกนของคาอมพแดนซ (คาปาซทฟ รแอคแตนซ)ของเสนทางตวนำกราวนด ซงจะสงผลใหคาอมพแดนซมคาลดลง

สวนรปท 6.10 เปนลกษณะรปแบบการตอกราวนดผสมทมความเหมาะสมกบวงจรอเลกทรอ-นกสทำงานทความถสง โดยผลการขนานกนของคาอมพแดนซ (อนดกทฟ รแอคแตนซ) ของสายตวนำกราวนด จะสงผลใหคาอมพแดนซมคาลดลง

รปท 6.9 กราวนดผสมเหมาะสำหรบวงจรอเลกทรอนกสทำงานทความถตำ ( < 1 MHz)

รปท 6.10 กราวนดผสมเหมาะสำหรบวงจรอเลกทรอนกสทำงานทความถสง


L1 L2 L3



C1 C2 C3




5.2 กราวนดลบ (Ground Loops)กราวนดลบ (Ground Loops) สามารถเกดขนไดเมอมความตางศกยไฟฟามากกวา 1 จดทระบบ

กราวนด สาเหตโดยสวนใหญจะเกดจากการตอเครองมอ-อปกรณลงสกราวนด (ดน) มากกวา 1 จดเปนไปในลกษณะเดยวกบพฤตกรรมทเกดขนกบระบบงานในรปท 2.2 การแกปญหาไมไหเกดกราวนดลบในระบบงาน ใหดำเนนการตอจดลงกราวนด (ดน) เปนจดเดยวกน

รปท 6.11 ลกษณะการเกดกราวนดลบ

รปท 6.11 ไดแสดงใหเหนถงลกษณะทมการแยกกราวนดออกจากกนของวงจรอเลกทรอนกสความไวสง ความแตกตางระหวางจดลงกราวนดทงสอง กอใหเกดความตางศกยไฟฟาขนระหวางจดลงกราวนดทงสอง นอกเหนอจากคากระแสไฟฟา (หรอสญญาณ) ทไหลจากศกยไฟฟาสงกวาไปสศกยไฟฟาทตำกวาโดยผานทางวงจร ซงอาจจะทำใหเกดความเสยหายหรอเสอมสภาพของวงจรอเลกทรอ-นกส แหละคากระแสไฟฟา (สญญาณ) ทไหลผานตามตวนำกราวนดตางๆ สามารถกอใหเกดคลนแมเหลกไฟฟา (EMI) เขาไปรบกวนหรอแทรกแซงสญญาณในวงจรอเลกทรอนกสความไวสงได

รปท 6.12 การใช Optical Couple เพอหยดการไหลของกระแสไฟฟา (สญญาณ) จากผลคาความตางศกย ไฟฟาทเกดขนระหวางจดลงกราวนดทงสอง

การแกปญหาในเรองคาความตางศกยไฟฟาทเกดขน โดยไมใหมผลในเรองการไหลของกระแสไฟฟา (สญญาณ) เกดขน นอกจากการตอใหจดลงกราวนดทงสองถงกนแลว เรายงสามารถนำ

วงจร 1 วงจร 2

Optical Couple

วงจร 1 วงจร 2

G.L.VG



เอาวสดประเภทไอโซเลชน (Isolation) เขามาใชงานได ตวอยางเชนในรปท 6.12 เปนการนำเอาOptical Couple มาทำหนาทแยกอสระ (Isolation) ระหวางวงจรอเลกทรอนกสทงสองออกจากกน ซงสามารถทำใหไมมกระแสไฟฟา (สญญาณ) ไหลผานเสนทางของตวนำกราวนดหรอวงจรอเลกทรอนกสในขณะทยงมคาความตางศกยไฟฟาปรากฏอยทจดกราวนดทงสอง

5.3 การกราวนดระบบงานคอมพวเตอรระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานทประกอบดวยคอมพวเตอร เปนตวอยางระบบงาน

ทใชเปนตวอยางในการทำความเขาใจแทนระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงอนไดเปนอยางด เชนระบบควบคมในโรงงานอตสาหกรรม (PLC) ระบบตรวจวด (Sensor System) ฯลฯ ระบบงานคอมพวเตอรและระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง จะมการทำงานทคาระดบแรงดนไฟฟาตำ (5 V- 12 V) และจดการสญญาณความถสง ซงงายตอการถกรบกวนและนำไปสความผดพลาดในการจดการสญญาณขอมลตางๆ ซงเปนผลสบเนองมาจากศกยไฟฟาทปรากฏขนทตวนำของระบบกราวนด

การกราวนดระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงอนๆ จะตองแยกพจารณาการกราวนดออกเปน 2 ลกษณะดวยกน คอ (1) การกราวนดเพอความปลอดภยตอผปฏบตงานและปองกนความเสยหายทสามารถเกดขนไดกบเครองมอ-อปกรณไฟฟา-อเลกทรอนกส (2)การกราวนดเพอใหระบบงานสามารถทำงานไดอยางเกดประสทธภาพ สำหรบการกราวนดเพอความปลอดภยจะยดตามขอกำหนดความตองการของ NEC ซงจะมความเหมาะสมกบระบบงานทเกยวของกบสญญาณความถตำ เชน ระบบกำลงไฟฟามความถเทากบ 50 Hz สวนการกราวนดเพอประสทธภาพของระบบงาน ซงมความเกยวของกบสญญาณความถสง จะยดตามมาตรฐาน IEEE Std. 1100-1992“IEEE Recommended Practice for Powering and Grounding Sensitive Electronic Equipment” ดงนนการศกษาการกราวนดเพอนำไปสการตดตง เราจะตองบรณาการลกษณะการกราวนดระบบงานความถตำในมมมองเรองความปลอดภย (NEC) กบการกราวนดระบบงานความถสงในมมมองเรองประสทธภาพการทำงาน (IEEE Std. 1100-1992) เขาดวยกน

แตเดมมาการกราวนดระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง จะมการตอถงกนกบระบบกราวนดในสวนงานกำลงไฟฟา หรอกลาวอกนยหนงนนกคอ ระบบกราวนดในระบบงานไมวาจะเปนสวนงานดานใด จะตองมการตอถงกนทงหมด ซงดำเนนไปตามขอกำหนดของNCE เปนหลก แตทวาการทำงานของระบบงานในภาคสนามจรงโดยสวนใหญ จะพบเจอปญหาในลกษณะเดยวกน นนกคอ ระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง จะถกรบกวนดวยสญญาณรบกวนทเกดจากแหลงจายกำลงไฟฟาหลกหรอสวนงานกำลงไฟฟาเปนสวนใหญตวอยางเชน จอภาพคอมพวเตอรเกดเสนกระเพอม สวนงานจดการสญญาณดาวเทยมถกรบกวนภาคเครองสงในสถานโทรทศนเกดสญญาณรบกวน ทำใหไมสามารถออกอากาศได ระบบควบคมใน



โรงงานอตสาหกรรม (PLC) ถกสญญาณรบกวนเขามาแทรกแซงการทำงาน ทำใหการประมวลผลสญญาณขอมลเกดความผดพลาด ฯลฯ ปญหาในเรองการเกดสญญาณรบกวนตอระบบงานคอม-พวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง นำไปสประสทธภาพการทำงานทดอยลง การพสจนทราบถงแหลงกำเนดสญญาณรบกวนทเกดขนเหลานเปนเรองทมความยงยาก แหละบางครงกหาขอสรปไมไดชดเจนนกวาสญญาณรบกวนเกดจากทแหงใด ทางออกทเลอกปฏบตกนในภาคสนามจะดำเนนการแยกกราวนดของระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง ออกอสระจากระบบกราวนดในสวนงานกำลงไฟฟา (Power System Equipment) หรอแหลงจายไฟฟาหลกแหละการดำเนนงานในลกษณะนใหผลเปนทนาพอใจ เพราะสญญาณรบกวนทเคยเกดขนกบระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงหายไปหรอบรรเทาความรนแรงลง ทำใหระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงสามารถทำงานไดตามประสทธภาพการทำงานของมน

แตอยางไรกด การแยกอสระระบบกราวนดของระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลก-ทรอนกสความไวสงออกจากระบบกราวนดในสวนกำลงไฟฟาหรอแหลงจายกำลงไฟฟาหลก ถอวาเปนการผาฝนขอกำหนดของ NEC ซงมความตองการใหกราวนดทกจดในระบบงานจะตองมการเชอมตอถงกน ไมวาจะเปนระบบงานในสวนใดกตาม โดยสามารถสรปเหตผลสนบสนนหลกได 2เหตผล เหตผลขอทหนงเพอความปลอดภยตอผปฏบตงานและเครองมอ-อปกรณไฟฟา-อเลกทรอนกสเหตผลขอทสองเพอปองกนไมใหเกดความตางศกยไฟฟาปรากฏขนทระบบกราวนด (Ground PotentialRise หรอ Earth Potential Rise) ซงจะนำไปสการเกดกราวนดลบ (Ground Loop) ในทสด และสรางความเสยหายใหเกดกบระบบงานตาม

รปท 6.13 การลงกราวนดหลายจดทเปนอสระจากกนซงนำไปสการเกดกราวนดลบ

หมอแปลงไฟฟาMDB

วงจร วงจร1 1

กราวนดลบ 1 กราวนดลบ 2กราวนดลบ 3



ขอกำหนดของ NEC ทตองการใหมการเชอมตอกราวนดถงกนทงหมดในระบบงาน ผปฏบตงานในภาคสนามไมสามารถละเลยได ถงแมวาการแยกระบบกราวนดในสวนระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง จะทำใหระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอ-นกสความไวสงมประสทธภาพการทำงานทสงขนกตาม เพราะเมอดำเนนการแยกระบบกราวนดออกอสระจากกน จะกอใหเกดความตางศกยไฟฟาปรากฏขนทระบบกราวนดและนำไปสการเกดกราวนดลบ สรางความเสยหายใหกบระบบงานในวงกวางได สำหรบสาเหตทกอใหเกดความตางศกยไฟฟาไดบอยทสด ไดแก ปรากฏการณฟาผา กระแสไฟกระโชก การเกดกราวนดฟอลต (GroundFault) ในระบบงาน เปนตน

รปท 6.14 ผลการเกดความตางศกยไฟฟาระหวางกราวนดอาคารกบกราวนดคอมพวเตอรอนเนองมาจาก กระแสฟาผา

สำหรบแนวทางการกราวนดระบบงาน ทประกอบดวยระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง จะยดตามขอกำหนดของ NEC เปนหลก (Article 250) และการกราวนดระบบงานความถสงหรอระบบกราวนดอางองสญญาณ (Signal Reference System : SRS) ตามทนำเสนอเอาไวใน IEEE Std. 1100-1992 และ IEEE Std. 142-1991 กราวนดระบบงานความถสงแบบSRS สามารถจำแนกออกได 2 ลกษณะ ไดแก ซกแนลรเฟอเรนกรด (Signal Reference Grid : SRG)กบ ซกแนลรเฟอเรนเพลน (Signal Reference Plane : SRP) การกราวนดในลกษณะ SRG กบ SRPตางกมความเหมาะสมสำหรบการกราวนดใหกบระบบงานฃวามถสงโดยทงสน แตการกราวนดในลกษณะ SRP จะถกนำไปใชงานทความถสงกวาเมอเปรยบเทยบกบลกษณะ SRG การกราวนดระบบงานความถสงในหวขอน เราจะมาศกษากนเฉพาะการกราวนดในลกษณะแบบ SRG เพยงเทานน

10kA

โครงสรางโลหะอาคาร

C ระหวางอาคารกบ คอมพวเตอร

ระบบคอมพวเตอร

20kV2 โอหม



การกราวนดในลกษณะ SRG จะเปนการเชอมตอแถบทองแดงเปลอยเปนตะแกรงวางบนพนหอง ซงพนหองจะมการยกระดบขนมาประมาณ 2 ฟตเพอตดตงเครอง-อปกรณไฟฟา-อเลกทรอนกสดงแสดงในรปท 6.15 จดตดกนของแถบทองแดงเปลอยจะตองเชอมตอกนใหมนคง หรอสามารถดำเนนการทำใหอยในรปของตะแกรงสำเรจรป แลวนำมาวางบนพนหองทจะตองดำเนนการตดตงแลวดำเนนการเชอมตอสายตวนำกราวนดของระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง (EDP : Electronic Data Processing) เขากบกราวนด SRG

1). กราวนด SRG 2). การเชอมตอ 3). เชอมเขากบขายกระดบ4). เชอมตอเขากบกราวนดเฃรองมอ-อปกรณ 5). เชอมตอกบโครงสรางโลหะของอาคาร6). เชอมแบบเอกโซเธอรมค 7). จดสำหรบการตอลงกราวนดของเครองมอ-อปกรณรปท 6.15 ลกษณะการตดตงกราวนดในลกษณะ SRG

สวนการดำเนนงานตดตงเพอใหเปนไปตามขอกำหนดของ NEC พจารณาไดแกรมในรปท 6.16ซงจะตองดำเนนการเชอมตอสวนตางๆ เขากบกราวนด SRG โดยสญลกษณหมอแปลงไฟฟาทอยในไดอะแกรม สามารถตความหมายเปนหมอแปลงไฟฟาแบบไอโซเลชน (Isolation Transformer)หรออาจเปน UPS ทอยในหองคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงกได จะตองดำเนนการเชอมตอระหวางนวทรลกบกราวนดเขาดวยกนทจดนเพยงจดเดยวเทานน (พจารณาเงอนไขลกษณะการตดตงระบบกราวนดของ UPS ประกอบดวย) ซงจะเปนไปตาม Section 250-26(a) ในคมอ



NEC สวนการกราวนดเพอความปลอดภยตามขอกำหนดของ NEC (Section 250-26(b)) ใหดำเนนการตอสายตวนำกราวนด (สเขยวหรอเหลองคาดเขยว) ไปตอเขากบตวถง (Enclosure) ของระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง เมอดำเนนการตอกราวนดกบนวทรลเขาดวยกนท CPC แลว หามดำเนนการตอกราวนดกบนวทรลเขาดวยกนภายในระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงอก (หามเดดขาด) สำหรบการตอกราวนด SRG เขากบสวนอนๆเชน โครงสรางเหลกของอาคาร ขาตงของพนยกระดบ สามารถดำเนนการเชอมตอ (ExothermicWelding) ไดตามไดอะแกรมทแสดง

รปท 6.16 ไดอะแกรมแสดงการตดตงกราวนด SRG

รปท 6.17 รปตวอยางการตดตงกราวนด



6.4 บทสรปทายบทการกราวนดระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง มความจำเปนอยางยงทเราจะตองบรณาการ

การกราวนดระบบงานความถตำและความถสงเขาดวยกน โดยปฏบตตามขอกำหนดของ NEC และจะตองไมกอใหเกดการทำงานทผดปกต (mal-function) ของระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง ซงเปนปญหาทสามารถเกดขนไดบอย โดยเฉพาะในระบบงานสอสารและโรงงานอตสาหกรรม

การกราวนดในลกษณะ SRG ถอเปนการกราวนดระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงรปแบบหนง ซงสามารถสนบสนนการทำงานระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงไดเปนอยางด แตทวาการกราวนดในลกษณะ SRG อาจจะไมสามารถทำใหสญญาณรบกวนหายไปทงหมด ซงการแกปญหาในเรองสญญาณรบกวน เราจะตองจำแนกใหรถงแหลงกำเนดสญญาณรบกวน ลกษณะของสญญาณรบกวน เพอนำไปสการแกไขในกระบวนสดทาย

สำหรบความรใหมทเกยวกบการกราวนดและรวมถงการกราวนดในลกษณะ SRG สามารถกอใหเกดผลทไปเรโซแนนทกบคลนสญญาณความถสงยาน MHz หรอคลนความถยานวทย (RFFrequency Rang) ปญหาในเรองนเปนปญหาทมความซบซอนมากอยพอสมควร เพราะคลนสญญาณความถสงทเขามาเรโซแนนทกบกบระบบกราวนด สามารถกอใหเกดความตางศกยไฟฟาเกดขนทระบบกราวนด ถงแมวาคาความตางศกยไฟฟาจะมคาขนาดทไมสงนก แตจะกลายเปนสญญาณรบกวนตอการทำงานของระบบงานคอมพวเตอรหรอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง ซงระบบงานเหลานตางกทำงานทคาระดบแรงดนไฟฟาตำทงสน สำหรบการระวงปองกนปญหาโดยเบองตน เราจะตองดำเนนการตอสายตวนำกราวนดทตอกบกราวนด SRG ใหมระยะสนทสด และจะตองดำเนนการตอกราวนด SRG เขากบโครงสรางเหลกของตวอาคาร ซงเปนไปตามลกษณะของการตดตงไดอะแกรมในรปท 6.16



ภาคผนวกสตรคำนวณคาความตานทานดน

Hemisphereรศม aOne ground rodความยาว L รศม aTwo ground rods > L ระยะหาง aTwo ground rods < L ระยะหาง aBuried horizontal wireยาว 2L ลก s/2Right-angle turn of wireแขนยาว L ลก s/2Three-point starแขนยาว L ลก s/2Four-point starแขนยาว L ลก s/2Six-point starแขนยาว L ลก s/2Eight-point starแขนยาว L ลก s/2Ring of wireเสนผาศนยกลางของวงแหวน D เสนผาศนยของสาย d ลก s/2

Buried horizontal stripความยาว 2L section aby b ; ลก s/2 ; b<a/8

R =ρ

2πa

R = ( In - 1 )ρ

2πL4La

R = ( In - 1 ) + ( 1 - + )ρ

4πL4La

ρ2πa

L23s2

2L25s2

R = ( In + In - 2 + - + )ρ

4πL4La

4Ls

s2L

s216L2

s4512L4

R = ( In + In - 2 + - + )ρ

4πL4La

4Ls

s2L

s216L2

s4512L4

R = ( In + In - 0.2373 + 0.2146 + ...ρ

4πL2La

2Ls

sL

R = ( In + In + 1.071 - 0.209 + ...ρ

6πL2La

2Ls

sL

R = ( In + In + 2.912 - 1.071 + ...ρ

8πL2La

2Ls

sL

R = ( In + In + 6.851 - 3.128 + ...ρ

12πL2La

2Ls

sL

R = ( In + In + 10.98 - 3.128 + ...ρ

16πL2La

2Ls

sL

R = ( In + In )ρ

2π2D8Dd

4Ds

R = ( In + + In - 1 + - ... )ρ

4πL4La

a2 - πab2(a+b)2

s2L

4Ls



Buried horizontal roundplateรศม a ; ลก s/2

Buried vertical roundplateรศม a ; ลก s/2

123456123456123456123456123456123456

R = + ( 1 - + . . .)ρ8a

712

ρ2πs

a2s2

3340

a4s4

R = + ( 1 - + . . .)ρ8a

724

ρ4πs

a2s2

99320

a4s4

หมายเหต 1 สมการเหลานถกพฒนาขนโดยศาสตราจารย H. B. Dwirht แหงสถาบนเทคโนโลยเมส- ซาชเซส 2 สมการเหลานเมอนำไปใชงานในภาคสนามจรง บางครงกสามารถใหผลทใกลเคยง หรอบางครงกไมไดผล สาเหตสำคญเกดจากความเปนเนอเดยวกนของดน ซงในภาค สนามจรง เนอดนสวนใหญจะไมมความเปนเนอเดยวกน



อางองและบรรณานกรม

1. อาจารยอนนต รงเรองศรวฒน เอกสารประกอบการบรรยายเรอง “สญญาณรบกวนกบการปองกนสำหรบเครองมออเลกทรอนกสและระบบสอสาร”

2. ดร. สำรวย สงขสะอาด เอกสารประกอบการบรรยายเรอง “ การตอลงดน”3. (คร) สวช จตรเกษมสข เอกสารเรอง “ 6 มาตรการปองกนฟาผา”4. (คร) สวช จตรเกษมสข บทความเรอง “ การตอลงดนและการวดอยางถกตอง” Wireless Commu- nications Journal5. รศ. ศล บรรจงจตร “หลกการและเทคนคการออกแบบระบบไฟฟากำลง” (ฉบบปรบปรงและเพม

เตม) บรษท ซเอดยเคชน จำกด (มหาชน) กรงเทพฯ 25396. ขอกำหนดทางเทคนคของการปองกนฟาผาและการกราวนดของบรษท ทศท คอรปอรเรชน จำกด

(มหาชน)7. วฒนา สนทรานรกษ บทความเรอง “การวดคาความตานทานดนโดยอาศยหลกการ Fall of Potential” มกราคม - กมภาพนธ 2548 www.oppo.co.th.8. วฒนา สนทรานรกษ บทความเรอง “แรงดนชวงกาวและแรงดนสมผส” มนาคม - เมษยน 2548 www.oppo.co.th.9. วฒนา สนทรานรกษ บทความเรอง “การกราวนดระบบไฟฟากบเครองกำเนดกำลงไฟฟา ” มนาคม - เมษายน 2548 www.oppo.co.th.10. วฒนา สนทรานรกษ บทความเรอง “รโมทเอรธและคาความตานทานจำเพาะของดน” มนาคม - เมษายน 2548 www.oppo.co.th.11. IEEE Std. 80-1986 “IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding”12. IEEE Std. 80.2-1991 “IEEE Guide for Measurement of Impedance and Safety Characteristics of Large Extended or Interconnected Grounding Systems”13. IEEE Std. 1100-1992 “IEEE Recommended Practice for Powering and Grounding Sensitive Electronic Equipment”14. IEEE Std. 142-1991 “IEEE Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems”



15. IEEE Std. 242-1986 “IEEE Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power System”16. IEEE Std. 141-1991 “IEEE Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants”17. IEEE Std. 399-1990 “IEEE Recommended Practice for Industrial and Commercial Power Sys- tems Analysis”18. IEEE Std. 602-1996 “IEEE Recommended Practice for Electric Systems in Health Care Facilities”19. IEEE Std. 446-1995 “IEEE Recommended Practice for Emergency and Safety Power System for Industrial and Commercial Applications”20. NEC Hand Book 199621. A. Ashdown, N. Korbel และ A. Scott บทความเรอง “Interface Specifications for Protection and Grounding in Wireless Base Stations” INTELEC97 Melbourne Convention Centre , Melbourne, Australia 199722. C. L. Hallmark บทความเรอง “Horizontal Strip Electrodes for Lowering Impedance to Ground” INTELEC97 Melbourne Convention Centre , Melbourne, Australia 199723. C. L. Hallmark บทความเรอง “Advantages of Cement Groundbed Electrodes in Telecommunica- tion Facilities” Power Quality Assurance, November/December, 199724. Tom Shaughnessy บทความเรอง “Parity-Sized Grounding Conductors and Ground Loops” Power Quality Assurance, November/December, 199725. Thomas M. Gruze บทความเรอง “The (Im)Proper Grounding of Redundant AC Power System” Power Quality September, Texas 199426. S. R. Calhoun, J. R. Jone บทความเรอง “Introduction Applications of IEEE Std 1100-1992” Power Quality September, Texas 199427. Anthony W. Capitini บทความเรอง “Data Center Employs Comprehensive Computer Grounding Scheme” EC&M, March 198928. Richard Wood, Richard Singer บทความเรอง “Beyond The Green Wire” Telephone Engineering & Management, February 1, 199229. Richard Wood บทความเรอง “When a Green Wire Is Not Enough” Consulting-Specifying Engineering, October, 199330. Chien-Hsing Lee และ A. P. Sakis Meliopoulos บทความเรอง “A Comparison of IEC 479-1 and IEEE 80 on Grounding Safety Criteria” Proc. Natl. Sci. Counc. ROC(A) Vol. 23 No. 5 , 1999



31. A. P. Sakis Meliopoulos “Power System Grounding and Transients” Marcel Dekker, Inc. New York 198832. Ronald P. O’Riley “Electrical Grounding Bringing Grounding Bach to Earth” Delmar Publishers Inc, 198733. Roger R. Block “The Grounds for Lightning and EMP Protection” Second Edition, Published by PolyPhaser Corporation 199334. R. Willeim , M. Waters และ R. Rudenberg “Neutral Grounding in High-Voltage Transmission” Elsevier Publishing Company New York, 195635. Henry W. Ott “Noise Reduction Techniques in Electronics Systems” A wiley-Interscience Publication, John Wiley&Sons, New York 198836. C. Dennis Poole และ Trevor E. Marks “Electrical Distribution in Buildings” Blackwell Science 199437. คมอเครองวดกราวนด ESA100038. คมอและเอกสารของเครองวดกราวนด TERCA 2 (Terra Dyne)39. แคตตาลอกบรษท FUSE40. แคตตาลอกบรษท ERICO





อนกรมหนงสอคณภาพกำลงไฟฟาสำหรบงานภาคสนามวฒนา สนทรานรกษ

คณภาพกำลงไฟฟา

เลมท 2

การกราวนดในระบบไฟฟาและสอสารElectric and Communication Systems Grounding

Power Quality

Documents

Surge Book 2