คู่มือการออกแบบระบบกราวด์แรงดันต่ำ
การเลือกระบบกราวด์ (สายดิน) แรงดันต่ำถือเป็นการตัดสินใจพื้นฐานที่สุดประการหนึ่งในการออกแบบระบบไฟฟ้า ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความปลอดภัยของบุคลากร การป้องกันอุปกรณ์ คุณภาพไฟฟ้า และความพร้อมใช้งานของระบบ คู่มือนี้ครอบคลุมระบบกราวด์หลักสี่ระบบตามมาตรฐาน IEC ได้แก่ TN-S, TN-C-S, TT และ IT — พร้อมคำแนะนำเชิงปฏิบัติในการออกแบบและข้อเสนอแนะการประยุกต์ใช้งาน
ภาพรวมของประเภทระบบกราวด์
ตามมาตรฐาน IEC 60364 ระบบกราวด์แรงดันต่ำถูกจำแนกด้วยตัวอักษรสองตัว:
- ตัวอักษรตัวแรก (การกราวด์แหล่งจ่าย): T = การเชื่อมต่อโดยตรงกับดิน; I = การแยกจากดินหรือเชื่อมต่อผ่านอิมพีแดนซ์
- ตัวอักษรตัวที่สอง (ชิ้นส่วนนำไฟฟ้าที่เปิดเผย): T = การเชื่อมต่อโดยตรงกับดินโดยอิสระจากแหล่งจ่าย; N = การเชื่อมต่อกับจุดกราวด์ของแหล่งจ่าย
ระบบ TN-S
การกำหนดค่า: นิวทรัลของแหล่งจ่ายถูกกราวด์ แยกสายนิวทรัล (N) และสายป้องกันกราวด์ (PE) ออกจากกันตลอดทั้งระบบ
| คุณลักษณะ | TN-S |
|---|---|
| การแยก PE และ N | แยกออกจากกันโดยสมบูรณ์ตลอดทั้งระบบ |
| อิมพีแดนซ์ลูปฟอลต์ | ต่ำ — ช่วยให้อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินทำงานได้รวดเร็ว |
| ประสิทธิภาพด้าน EMI | ดี — สาย PE สะอาด ไม่มีกระแสปกติไหลบนสายดิน |
| ต้นทุน | สูงกว่า (ระบบ 5 สาย) |
| การประยุกต์ใช้งานทั่วไป | โรงพยาบาล ศูนย์ข้อมูล โรงงานอุตสาหกรรม อาคารพาณิชย์ |
| ข้อกำหนด RCD | ไม่บังคับแต่แนะนำสำหรับเต้ารับ |
ระบบ TN-C-S
การกำหนดค่า: สาย PEN รวมจากแหล่งจ่ายถึงจุดเชื่อมต่อบริการ จากนั้นแยกเป็น N และ PE ที่จุดเข้าอาคาร
| คุณลักษณะ | TN-C-S |
|---|---|
| การแยก PE และ N | รวมกัน (PEN) จนถึงจุดเชื่อมต่อบริการ จากนั้นแยกออกจากกัน |
| อิมพีแดนซ์ลูปฟอลต์ | ต่ำ — เช่นเดียวกับ TN-S สำหรับฟอลต์ภายใน |
| ประสิทธิภาพด้าน EMI | ปานกลาง — PEN นำกระแสปกติจนถึงจุดเชื่อมต่อ |
| ต้นทุน | ต่ำกว่า TN-S สำหรับการจ่ายไฟฟ้า |
| การประยุกต์ใช้งานทั่วไป | การจ่ายไฟฟ้าที่อยู่อาศัย เครือข่ายสาธารณูปโภคในเมือง อาคารพาณิชย์ทั่วไป |
| เทียบเท่า NEC | คล้ายกับระบบกราวด์ที่มีสายกราวด์อุปกรณ์แยกต่างหาก |
ข้อกำหนดที่สำคัญ: เมื่อแยกแล้วที่จุดเชื่อมต่อบริการ ห้ามเชื่อมต่อ N และ PE เข้าด้วยกันอีกเด็ดขาด หากสาย PEN ขาดบริเวณต้นทางก่อนจุดแยก ชิ้นส่วนโลหะที่เปิดเผยอาจมีแรงดันเท่าเฟส — ซึ่งเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยอย่างร้ายแรง
ระบบ TT
การกำหนดค่า: นิวทรัลของแหล่งจ่ายถูกกราวด์ แต่ละการติดตั้งมีอิเล็กโทรดกราวด์เฉพาะของตนเองสำหรับชิ้นส่วนนำไฟฟ้าที่เปิดเผย โดยเป็นอิสระจากกราวด์ของแหล่งจ่าย
| คุณลักษณะ | TT |
|---|---|
| การแยก PE และ N | อิเล็กโทรดกราวด์แยกออกจากกันโดยสมบูรณ์ |
| อิมพีแดนซ์ลูปฟอลต์ | สูงกว่า — ขึ้นอยู่กับความต้านทานกราวด์เฉพาะที่ |
| ข้อกำหนด RCD | บังคับสำหรับทุกวงจร (โดยทั่วไป 30mA สำหรับการป้องกันบุคคล) |
| ต้นทุน | ต้นทุนการจ่ายไฟฟ้าต่ำกว่า แต่ต้องใช้ RCD ทุกวงจร |
| การประยุกต์ใช้งานทั่วไป | การจ่ายไฟฟ้าในชนบท เกษตรกรรม การติดตั้งชั่วคราว บางประเทศในยุโรป (ฝรั่งเศส อิตาลี สเปน) |
| ข้อได้เปรียบ | ฟอลต์ในการติดตั้งหนึ่งไม่สามารถแพร่กระจายไปยังการติดตั้งอื่นได้ |
ระบบ IT
การกำหนดค่า: แหล่งจ่ายถูกแยกจากดินหรือเชื่อมต่อผ่านอิมพีแดนซ์สูง ชิ้นส่วนนำไฟฟ้าที่เปิดเผยถูกกราวด์แยกหรือรวมกัน
| คุณลักษณะ | IT |
|---|---|
| พฤติกรรมฟอลต์ครั้งแรก | ไม่ตัดวงจร — มีกระแสรั่วไหลน้อยมากเท่านั้น (แบบคาปาซิทีฟ) |
| ความต่อเนื่องของการจ่ายไฟ | ดีเยี่ยม — ฟอลต์ครั้งแรกไม่ขัดจังหวะการจ่ายไฟ |
| การตรวจสอบฉนวน | บังคับ — ต้องใช้อุปกรณ์ตรวจสอบฉนวน (IMD) |
| ฟอลต์ครั้งที่สอง | มีพฤติกรรมเหมือนไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างเฟส — อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินทำงาน |
| การประยุกต์ใช้งานทั่วไป | โรงพยาบาล (ห้องผ่าตัด) เหมือง เรือเดินทะเล กระบวนการอุตสาหกรรมที่สำคัญ ไฟส่องสว่างสนามบิน |
| ต้นทุน | สูงที่สุด — ต้องใช้ IMD การออกแบบที่รอบคอบ และเจ้าหน้าที่บำรุงรักษาที่ผ่านการฝึกอบรม |
สรุปการเปรียบเทียบระบบ
| เกณฑ์ | TN-S | TN-C-S | TT | IT |
|---|---|---|---|---|
| ความปลอดภัย (ความเสี่ยงจากไฟฟ้าช็อต) | ดี | ดี | ดี (เมื่อใช้ RCD) | ดีที่สุด (ฟอลต์ครั้งแรกปลอดภัย) |
| ความต่อเนื่องของการจ่ายไฟ | ขัดจังหวะเมื่อเกิดฟอลต์ | ขัดจังหวะเมื่อเกิดฟอลต์ | ขัดจังหวะเมื่อเกิดฟอลต์ | ดำเนินต่อไปหลังฟอลต์ครั้งแรก |
| EMI/คุณภาพไฟฟ้า | ดีที่สุด | ดี | ปานกลาง | ดี |
| ต้นทุนการติดตั้ง | ปานกลาง-สูง | ปานกลาง | ปานกลาง | สูง |
| ความซับซ้อนในการบำรุงรักษา | ง่าย | ง่าย | ง่าย | ซับซ้อน |
| ความนิยมตามภูมิภาค | สหราชอาณาจักร อุตสาหกรรมทั่วโลก | ยุโรปกลาง จีน | ฝรั่งเศส อิตาลี สเปน พื้นที่ชนบท | โรงพยาบาล เหมือง เรือเดินทะเล |
เทียบเท่า NEC (อเมริกาเหนือ)
อเมริกาเหนือใช้คำศัพท์ที่แตกต่างกันตาม NEC มาตรา 250:
- ระบบกราวด์ (Grounded system): เทียบเท่ากับ TN — นิวทรัลถูกกราวด์ที่จุดเชื่อมต่อบริการ สายกราวด์อุปกรณ์เชื่อมต่อกับบัสกราวด์
- ระบบแยกแหล่งจ่าย (Separately derived system): secondary ของหม้อแปลงที่มีอิเล็กโทรดกราวด์และตัวเชื่อมระบบของตัวเอง
- ระบบไม่กราวด์ (Ungrounded system): เทียบเท่ากับ IT — ไม่มีการเชื่อมต่อกับดินโดยเจตนา (พบได้ยากในอาคารพาณิชย์ ใช้ในอุตสาหกรรมบางประเภท)
ข้อเสนอแนะการออกแบบ
- ศูนย์ข้อมูลและโรงพยาบาล: ใช้ TN-S สำหรับไฟฟ้าที่สะอาด หรือ IT สำหรับวงจรวิกฤตที่ต้องการความต่อเนื่อง
- โรงงานอุตสาหกรรม: ใช้ TN-S สำหรับวงจรไฟฟ้ากำลัง TT สำหรับพื้นที่กลางแจ้ง/พื้นที่ห่างไกล
- ที่อยู่อาศัย: ใช้ TN-C-S (พบมากที่สุด) หรือ TT (เมื่อสาธารณูปโภคกำหนด)
- เหมือง: ระบบ IT บังคับใช้ในเขตอำนาจส่วนใหญ่สำหรับการดำเนินงานใต้ดิน
- เรือเดินทะเล: ระบบ IT เหมาะสำหรับบริการที่จำเป็น TN-S สำหรับการจ่ายไฟฟ้าทั่วไป
หม้อแปลง QDTB มีจำหน่ายพร้อมการกำหนดค่ากราวด์ทุกรูปแบบ รวมถึงการจัดเตรียมสายดินแบบเดินสายล่วงหน้าสำหรับการติดตั้งที่รวดเร็ว ทีมวิศวกรของเราให้การสนับสนุนการออกแบบระบบกราวด์สำหรับโครงการระดับนานาชาติ