อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากหรือที่เรียกว่าอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากหรือ SPD ได้รับการออกแบบมาเพื่อปกป้องอุปกรณ์ไฟฟ้าจากแรงดันไฟกระชากที่อาจเกิดขึ้นในวงจรไฟฟ้า

เมื่อใดก็ตามที่กระแสไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันในวงจรไฟฟ้าหรือวงจรสื่อสารอันเป็นผลมาจากการรบกวนจากภายนอก อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากอาจดำเนินการและสับเปลี่ยนในเวลาอันสั้นมาก เพื่อป้องกันไฟกระชากไม่ให้สร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์อื่น ๆ ในวงจร .

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) เป็นวิธีการที่คุ้มค่าในการป้องกันไฟดับและเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ

โดยทั่วไปจะติดตั้งในแผงจำหน่ายและมีบทบาทสำคัญในการรับประกันการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ราบรื่นและไม่สะดุดในการใช้งานที่หลากหลาย โดยการจำกัดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราว

SPD ทำงานโดยการโอนแรงดันไฟฟ้าส่วนเกินจากไฟกระชากชั่วคราวออกจากอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันโดยทั่วไปจะประกอบด้วยวาริสเตอร์ของโลหะออกไซด์ (MOV) หรือท่อระบายก๊าซที่ดูดซับแรงดันไฟฟ้าส่วนเกินและเปลี่ยนเส้นทางลงกราวด์ เพื่อปกป้องอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ

ไฟกระชากสามารถเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ เช่น ฟ้าผ่า การสลับโครงข่ายไฟฟ้า การเดินสายไฟผิดพลาด และการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้ากำลังสูงนอกจากนี้ยังอาจเกิดจากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นภายในอาคาร เช่น การสตาร์ทมอเตอร์หรือการเปิด/ปิดเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดใหญ่

การติดตั้ง SPD ให้ประโยชน์หลายประการ ได้แก่:

การป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนจากแรงดันไฟกระชากที่สร้างความเสียหาย

การป้องกันข้อมูลสูญหายหรือเสียหายในระบบคอมพิวเตอร์

การยืดอายุการใช้งานของเครื่องใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์โดยการปกป้องอุปกรณ์จากการรบกวนทางไฟฟ้า

ลดความเสี่ยงของไฟไหม้ไฟฟ้าที่เกิดจากไฟกระชาก

อุ่นใจได้เมื่อรู้ว่าอุปกรณ์อันมีค่าของคุณได้รับการปกป้อง

อายุการใช้งานของ SPD อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น คุณภาพ ความรุนแรงของไฟกระชากที่พบ และแนวทางปฏิบัติในการบำรุงรักษาโดยทั่วไป SPD จะมีอายุการใช้งานตั้งแต่ 5 ถึง 10 ปีอย่างไรก็ตาม ขอแนะนำให้ตรวจสอบและทดสอบ SPD เป็นประจำ และเปลี่ยนใหม่ตามความจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ามีการป้องกันที่เหมาะสมที่สุด

ความต้องการ SPD อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ ข้อบังคับท้องถิ่น และความไวของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมต่อขอแนะนำให้ปรึกษาช่างไฟฟ้าหรือวิศวกรไฟฟ้าที่มีคุณสมบัติเหมาะสมเพื่อประเมินความต้องการเฉพาะของคุณและพิจารณาว่า SPD จำเป็นสำหรับระบบไฟฟ้าของคุณหรือไม่

ส่วนประกอบป้องกันไฟกระชากทั่วไปบางส่วนที่ใช้ในการผลิต SPD ได้แก่ วาริสเตอร์โลหะออกไซด์ (MOV) ไดโอดสลายหิมะถล่ม (ABD - เดิมเรียกว่าไดโอดซิลิคอนถล่มหรือ SAD) และท่อระบายก๊าซ (GDT)MOV เป็นเทคโนโลยีที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการป้องกันวงจรไฟฟ้ากระแสสลับอัตรากระแสไฟกระชากของ MOV สัมพันธ์กับพื้นที่หน้าตัดและองค์ประกอบของมันโดยทั่วไป ยิ่งพื้นที่หน้าตัดมีขนาดใหญ่ อัตรากระแสไฟกระชากของอุปกรณ์ก็จะยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วยโดยทั่วไปแล้ว MOV จะเป็นรูปทรงทรงกลมหรือสี่เหลี่ยม แต่มีขนาดมาตรฐานมากมายให้เลือก ตั้งแต่ 7 มม. (0.28 นิ้ว) ถึง 80 มม. (3.15 นิ้ว)พิกัดกระแสไฟกระชากของส่วนประกอบป้องกันไฟกระชากเหล่านี้แตกต่างกันอย่างมากและขึ้นอยู่กับผู้ผลิตตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้าในข้อนี้ โดยการเชื่อมต่อ MOV ในอาเรย์แบบขนาน ค่ากระแสไฟกระชากสามารถคำนวณได้โดยเพียงเพิ่มพิกัดกระแสไฟกระชากของ MOV แต่ละตัวเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้พิกัดกระแสไฟกระชากของอาเรย์โดยควรคำนึงถึงการประสานงานการปฏิบัติงานด้วย

มีสมมติฐานมากมายเกี่ยวกับองค์ประกอบใด โทโพโลยีใด และการใช้เทคโนโลยีเฉพาะทำให้เกิด SPD ที่ดีที่สุดสำหรับการเปลี่ยนกระแสไฟกระชากแทนที่จะนำเสนอตัวเลือกทั้งหมด เป็นการดีที่สุดที่การอภิปรายเกี่ยวกับพิกัดกระแสไฟกระชาก พิกัดกระแสประจุที่กำหนด หรือความสามารถกระแสไฟกระชากจะเกี่ยวข้องกับข้อมูลการทดสอบประสิทธิภาพไม่ว่าส่วนประกอบที่ใช้ในการออกแบบหรือโครงสร้างทางกลเฉพาะจะใช้งานอย่างไร สิ่งสำคัญคือ SPD มีพิกัดกระแสไฟกระชากหรือพิกัดกระแสคายประจุที่กำหนดซึ่งเหมาะสมกับการใช้งาน

ข้อบังคับการเดินสายไฟ IET ฉบับปัจจุบัน BS 7671:2018 ระบุว่า เว้นแต่จะมีการประเมินความเสี่ยง จะต้องจัดให้มีการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราว โดยที่ผลที่ตามมาที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าเกินอาจ:

ส่งผลให้เกิดการบาดเจ็บสาหัสหรือการสูญเสียชีวิตมนุษย์หรือ

ส่งผลให้บริการสาธารณะหยุดชะงัก และ/หรือ ความเสียหายต่อมรดกทางวัฒนธรรมหรือ

ส่งผลให้กิจกรรมเชิงพาณิชย์หรืออุตสาหกรรมหยุดชะงักหรือ

ส่งผลกระทบต่อบุคคลที่อยู่ร่วมกันจำนวนมาก

กฎระเบียบนี้ใช้กับสถานที่ทุกประเภท ซึ่งรวมถึงภายในบ้าน อาคารพาณิชย์ และโรงงานอุตสาหกรรม

แม้ว่ากฎข้อบังคับการเดินสายไฟ IET จะไม่ย้อนหลัง แต่มีการดำเนินการกับวงจรที่มีอยู่ภายในการติดตั้งซึ่งได้รับการออกแบบและติดตั้งให้กับกฎข้อบังคับการเดินสายไฟ IET ฉบับก่อนหน้า จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าวงจรที่แก้ไขนั้นเป็นไปตามข้อกำหนดล่าสุด ซึ่งจะเป็นประโยชน์ก็ต่อเมื่อมีการติดตั้ง SPD เพื่อปกป้องการติดตั้งทั้งหมด

การตัดสินใจว่าจะซื้อ SPD หรือไม่นั้นอยู่ในมือของลูกค้า แต่ลูกค้าควรได้รับข้อมูลที่เพียงพอในการตัดสินใจโดยมีข้อมูลประกอบว่าพวกเขาต้องการละเว้น SPD หรือไม่การตัดสินใจควรขึ้นอยู่กับปัจจัยเสี่ยงด้านความปลอดภัย และติดตามการประเมินต้นทุนของ SPD ซึ่งอาจมีราคาเพียงไม่กี่ร้อยปอนด์ เทียบกับต้นทุนการติดตั้งระบบไฟฟ้าและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับ SPD เช่น คอมพิวเตอร์ ทีวี และอุปกรณ์ที่จำเป็น เช่น การตรวจจับควันและการควบคุมหม้อต้มน้ำ

สามารถติดตั้งการป้องกันไฟกระชากในหน่วยผู้บริโภคที่มีอยู่ได้ หากมีพื้นที่ทางกายภาพที่เหมาะสม หรือหากไม่มีพื้นที่เพียงพอ ก็สามารถติดตั้งในตู้ภายนอกที่อยู่ติดกับหน่วยผู้บริโภคที่มีอยู่ได้

นอกจากนี้ ควรตรวจสอบกับบริษัทประกันภัยของคุณด้วย เนื่องจากกรมธรรม์บางฉบับอาจระบุว่าอุปกรณ์ต้องได้รับการคุ้มครองด้วย SPD ไม่เช่นนั้นอุปกรณ์จะไม่ได้รับการจ่ายเงินในกรณีที่มีการเรียกร้อง

การจัดระดับของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (ที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อการป้องกันฟ้าผ่า) ได้รับการประเมินตามทฤษฎีการป้องกันฟ้าผ่าแผนก IEC 61643-31 และ EN 50539-11 ซึ่งติดตั้งที่ทางแยกของพาร์ติชันข้อกำหนดทางเทคนิคและฟังก์ชันแตกต่างกันอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าระยะที่หนึ่งได้รับการติดตั้งระหว่างโซน 0-1 สูงสำหรับข้อกำหนดการไหล ข้อกำหนดขั้นต่ำของ IEC 61643-31 และ EN 50539-11 คือ Itotal (10/350) 12.5 ka และครั้งที่สองและสาม มีการติดตั้งระดับระหว่างโซน 1-2 และ 2-3 เพื่อลดแรงดันไฟเกินเป็นหลัก

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) มีความสำคัญในการปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากผลกระทบที่เป็นอันตรายของแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวที่อาจทำให้เกิดความเสียหาย เวลาหยุดทำงานของระบบ และข้อมูลสูญหาย

ในหลายกรณี ค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนหรือซ่อมแซมอุปกรณ์อาจมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่สำคัญต่อภารกิจ เช่น โรงพยาบาล ศูนย์ข้อมูล และโรงงานอุตสาหกรรม

เซอร์กิตเบรกเกอร์และฟิวส์ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรับมือกับเหตุการณ์ที่มีพลังงานสูงเหล่านี้ จึงจำเป็นต้องมีการป้องกันไฟกระชากเพิ่มเติม

ในขณะที่ SPD ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อเปลี่ยนทิศทางแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวออกจากอุปกรณ์ ปกป้องอุปกรณ์จากความเสียหายและยืดอายุการใช้งาน

โดยสรุป SPD มีความสำคัญในสภาพแวดล้อมทางเทคโนโลยีสมัยใหม่

หลักการทำงานของ SPD

หลักการพื้นฐานเบื้องหลัง SPD คือให้เส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำลงกราวด์สำหรับแรงดันไฟฟ้าส่วนเกินเมื่อแรงดันไฟกระชากหรือไฟกระชากเกิดขึ้น SPD จะทำงานโดยการโอนแรงดันและกระแสส่วนเกินลงกราวด์

ด้วยวิธีนี้ ขนาดของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะลดลงจนถึงระดับที่ปลอดภัยซึ่งจะไม่สร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์ที่ต่ออยู่

ในการทำงาน อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากจะต้องมีส่วนประกอบที่ไม่ใช่เชิงเส้นอย่างน้อยหนึ่งชิ้น (วาริสเตอร์หรือช่องว่างประกายไฟ) ซึ่งจะเปลี่ยนระหว่างสถานะอิมพีแดนซ์สูงและต่ำภายใต้สภาวะที่แตกต่างกัน

หน้าที่ของพวกเขาคือเปลี่ยนกระแสคายประจุหรือกระแสอิมพัลส์ และจำกัดแรงดันไฟฟ้าเกินที่อุปกรณ์ดาวน์สตรีม

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากทำงานภายใต้สามสถานการณ์ตามรายการด้านล่าง

ก. สภาพปกติ (ไม่มีไฟกระชาก)

ในกรณีที่ไม่มีสภาวะไฟกระชาก SPD จะไม่ส่งผลกระทบต่อระบบและทำหน้าที่เป็นวงจรเปิด SPD จะยังคงอยู่ในสถานะอิมพีแดนซ์สูง

B. ระหว่างแรงดันไฟกระชาก

ในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าพุ่งสูงและไฟกระชาก SPD จะเคลื่อนไปที่สถานะการนำไฟฟ้าและอิมพีแดนซ์ลดลงด้วยวิธีนี้ จะปกป้องระบบโดยการเปลี่ยนกระแสอิมพัลส์ไปที่กราวด์

ค. กลับสู่การทำงานตามปกติ

หลังจากคายประจุแรงดันไฟฟ้าเกินแล้ว SPD จะเลื่อนกลับสู่สถานะอิมพีแดนซ์สูงตามปกติ

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) เป็นส่วนประกอบสำคัญของเครือข่ายไฟฟ้าอย่างไรก็ตาม การเลือก SPD ที่เหมาะสมสำหรับระบบของคุณอาจเป็นปัญหาที่ยาก

แรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการต่อเนื่องสูงสุด (UC)

แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของ SPD ควรเข้ากันได้กับแรงดันไฟฟ้าของระบบไฟฟ้าเพื่อให้การป้องกันระบบที่เหมาะสมอัตราแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าจะทำให้อุปกรณ์เสียหาย และอัตราที่สูงกว่าจะไม่สามารถเปลี่ยนทิศทางชั่วคราวได้อย่างถูกต้อง

เวลาตอบสนอง

มีการอธิบายว่าเป็นเวลาของ SPD ตอบสนองต่อภาวะชั่วคราวยิ่ง SPD ตอบสนองเร็วเท่าไร การป้องกันของ SPD ก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้นโดยปกติแล้ว SPD ที่ใช้ซีเนอร์ไดโอดจะมีการตอบสนองที่เร็วที่สุดประเภทที่เติมแก๊สจะมีเวลาตอบสนองค่อนข้างช้า ส่วนฟิวส์และประเภท MOV จะมีเวลาตอบสนองช้าที่สุด

กระแสไฟขาออกที่กำหนด (ใน)

SPD ควรได้รับการทดสอบที่รูปคลื่น 8/20μs และค่าทั่วไปสำหรับ SPD ขนาดเล็กสำหรับที่พักอาศัยคือ 20kA

กระแสปล่อยกระแสสูงสุด (Iimp)

อุปกรณ์ต้องสามารถรองรับกระแสไฟกระชากสูงสุดที่คาดไว้บนเครือข่ายการกระจายเพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่เกิดข้อผิดพลาดระหว่างเหตุการณ์ชั่วคราว และอุปกรณ์ควรได้รับการทดสอบด้วยรูปคลื่น 10/350μs

แรงดันไฟฟ้าในการหนีบ

นี่คือแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ และสูงกว่าระดับแรงดันไฟฟ้านี้ SPD จะเริ่มจับยึดแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวที่ตรวจพบในสายไฟ

ผู้ผลิตและใบรับรอง

การเลือก SPD จากผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงซึ่งมีการรับรองจากศูนย์ทดสอบที่เป็นกลาง เช่น UL หรือ IEC ถือเป็นสิ่งสำคัญการรับรองรับประกันว่าผลิตภัณฑ์ได้รับการตรวจสอบและผ่านข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพและความปลอดภัยทั้งหมด

การทำความเข้าใจหลักเกณฑ์การกำหนดขนาดเหล่านี้จะช่วยให้คุณสามารถเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการของคุณและรับประกันการป้องกันไฟกระชากที่มีประสิทธิภาพ

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้การป้องกันที่เชื่อถือได้จากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราว แต่ปัจจัยบางประการอาจทำให้เกิดความล้มเหลวได้ต่อไปนี้คือสาเหตุเบื้องหลังความล้มเหลวของ SPD:

1. ไฟกระชากมากเกินไป

สาเหตุหลักประการหนึ่งของความล้มเหลวของ SPD คือแรงดันไฟฟ้าเกิน แรงดันไฟฟ้าเกินอาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากฟ้าผ่า ไฟกระชาก หรือการรบกวนทางไฟฟ้าอื่นๆตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ติดตั้ง SPD ประเภทที่ถูกต้องหลังจากการคำนวณการออกแบบที่เหมาะสมตามสถานที่

2.ปัจจัยแห่งวัย

เนื่องจากสภาพแวดล้อม รวมถึงอุณหภูมิและความชื้น SPD จึงมีอายุการใช้งานจำกัดและอาจเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไปนอกจากนี้ SPD ยังอาจได้รับอันตรายจากแรงดันไฟกระชากบ่อยครั้ง

3.ปัญหาการกำหนดค่า

มีการกำหนดค่าไม่ถูกต้อง เช่น เมื่อ SPD ที่กำหนดค่าแบบ Wye เชื่อมโยงกับโหลดที่เชื่อมต่อผ่านเดลต้านี่อาจทำให้ SPD ได้รับแรงดันไฟฟ้าที่มากขึ้น ซึ่งอาจส่งผลให้ SPD ล้มเหลว

4.ส่วนประกอบล้มเหลว

SPD มีส่วนประกอบหลายอย่าง เช่น วาริสเตอร์ของโลหะออกไซด์ (MOV) ที่อาจทำงานล้มเหลวเนื่องจากข้อบกพร่องในการผลิตหรือปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม

5. การต่อสายดินที่ไม่เหมาะสม

เพื่อให้ SPD ทำงานได้อย่างถูกต้อง จำเป็นต้องต่อสายดินSPD อาจทำงานผิดปกติหรืออาจกลายเป็นปัญหาด้านความปลอดภัยได้หากต่อสายดินไม่ถูกต้อง