สาเหตุของแรงดันเกินชั่วขณะ มาจากไหนบ้าง

แรงดันเกินชั่วขณะเกิดขึ้นได้จากหลายปรากฏการณ์ โดยสาเหตุหลัก ๆ มีดังนี้

• ฟ้าผ่าโดยตรง (Direct Strike) คือกรณีที่ฟ้าผ่าลงที่ตัวอาคาร เสาไฟฟ้า หรือสายส่งไฟฟ้าโดยตรง ทำให้เกิดกระแสและแรงดันมหาศาลไหลเข้าสู่ระบบไฟฟ้าภายในอาคารทันที ถือเป็นรูปแบบที่รุนแรงที่สุด
  

• ฟ้าผ่าโดยอ้อม (Indirect Strike) คือกรณีที่ฟ้าผ่าลงบริเวณใกล้เคียง เช่น ต้นไม้สูง หรืออาคารข้างเคียง แล้วเกิดการเหนี่ยวนำแรงดันเข้าสู่สายไฟฟ้าหรือสายสื่อสารที่เชื่อมต่อกับอาคารของเรา แม้จะไม่ได้ผ่าลงโดยตรง แต่ก็ยังสร้างความเสียหายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าได้ไม่น้อยไปกว่ากัน

• แรงดันเกินจากการสวิตชิ่ง (Switching Surge) เกิดจากการเปิด-ปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่มีค่าตัวเหนี่ยวนำ (Inductive) หรือตัวเก็บประจุ (Capacitive) สูง เช่น มอเตอร์ขนาดใหญ่ หม้อแปลงไฟฟ้า หรือการสับเปลี่ยนโหลดในระบบจำหน่ายไฟฟ้าของการไฟฟ้า ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้บ่อยกว่าฟ้าผ่า แม้จะมีพลังงานต่ำกว่าก็ตาม

หลักการทำงานของ SPD

SPD ทำงานโดยอาศัยหลักการพื้นฐาน 3 ขั้นตอนที่ประสานกันอย่างรวดเร็วในระดับนาโนวินาที

ขั้นแรก เมื่อมีกระแสฟ้าผ่า หรือสวิตซ์ชิ่งรุ่นแรงเข้ามาในระบบ ตัว SPD จะลัดวงจรตัวเองทันที เพื่อเปิดเส้นทางให้กระแสเซิร์จไหลผ่านตัวอุปกรณ์ลงสู่ระบบสายดิน (Grounding) แทนที่จะไหลเข้าไปทำลายเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต่ออยู่ปลายทาง

ขั้นที่สอง ในระหว่างที่กระแสเซิร์จไหลผ่าน SPD จะทำหน้าที่จำกัดแรงดันคร่อมตัวอุปกรณ์ให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้า ไม่ปล่อยให้แรงดันพุ่งสูงจนเกินขีดความทนทานของฉนวนอุปกรณ์ปลายทาง

ขั้นสุดท้าย เมื่อแรงดันเกินชั่วขณะถูกระบายลงกราวด์จนหมดแล้ว SPD จะเปิดวงจรกลับสู่สถานะปกติโดยอัตโนมัติ พร้อมทำงานป้องกันครั้งต่อไปได้ทันทีโดยไม่ต้องเปลี่ยนอุปกรณ์ใหม่ทุกครั้งที่เกิดเซิร์จ

ABB นำเสนอ SPD ที่ครอบคลุมการป้องกันทั้งสองรูปแบบ คือ Common Mode (ระหว่างสายเฟส-กราวด์ หรือสายนิวทรัล-กราวด์) และ Differential Mode (ระหว่างสายเฟส-เฟส หรือสายเฟส-นิวทรัล) เพื่อให้มั่นใจว่าระบบไฟฟ้าได้รับการป้องกันอย่างครบถ้วนในทุกเส้นทางที่แรงดันเกินอาจไหลผ่าน

🔍 คลิกที่รูปเพื่อขยายภาพ

SPD มีกี่ประเภท เลือกใช้งานอย่างไรให้เหมาะสม

ตามมาตรฐาน IEC 61643-11 SPD แบ่งออกเป็น 3 ประเภทหลัก ตามตำแหน่งติดตั้งและความสามารถในการรองรับพลังงาน

• SPD Class 1 ออกแบบมาเพื่อติดตั้งที่ตำแหน่งทางเข้าเมนไฟฟ้าของอาคาร (Main Distribution Board) โดยเฉพาะอาคารที่มีระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก (Lightning Protection System) หรือตั้งอยู่ในพื้นที่เสี่ยงฟ้าผ่าโดยตรงสูง SPD Class นี้ต้องผ่านการทดสอบด้วยกระแสอิมพัลส์รูปคลื่น 10/350 µs ซึ่งจำลองพลังงานรุนแรงจากฟ้าผ่าโดยตรงได้ จึงเหมาะสำหรับเป็นด่านป้องกันแรกสุดของระบบไฟฟ้า
  

• SPD Class 2 เป็น Class ที่ใช้งานแพร่หลายที่สุด ติดตั้งที่แผงจ่ายไฟหลักหรือแผงจ่ายไฟย่อยของอาคารทั่วไป ทำหน้าที่ป้องกันแรงดันเกินที่ตกค้างมาจาก Class 1 หรือป้องกันแรงดันเกินจากฟ้าผ่าโดยอ้อมและการสวิตชิ่งภายในระบบ โดยทดสอบด้วยกระแสรูปคลื่น 8/20 µs หากอาคารไม่มีความเสี่ยงฟ้าผ่าโดยตรงสูงมากและไม่มีสายล่อฟ้า การติดตั้ง SPD Class 2 เพียงอย่างเดียวที่ตู้คอนซูมเมอร์ยูนิตก็มักเพียงพอสำหรับการป้องกันที่อยู่อาศัยทั่วไปแล้ว

• SPD Class 1+2 คือ SPD ที่ผ่านการทดสอบและรับรองคุณสมบัติของทั้ง Class 1 และ Class 2 ไว้ในตัวเดียว ช่วยให้สามารถติดตั้งที่ตำแหน่งเมนไฟฟ้าได้โดยให้การป้องกันครอบคลุมทั้งกระแสฟ้าผ่าโดยตรงพลังงานสูงและแรงดันเกินจากฟ้าผ่าโดยอ้อม เหมาะกับอาคารที่ต้องการความครบถ้วนของการป้องกันแต่มีพื้นที่ติดตั้งในตู้ไฟฟ้าจำกัด ไม่สามารถติดตั้ง SPD สองตัวแยกกันได้ รวมถึงลดระดับแรงดันเกินที่ผ่านเข้าสู่ระบบไฟฟ้าที่เกิดจากระยะสายไฟที่ทำการเชื่อมต่อระกว่าง SPD Class 1 และ Class 2 ในกรณีที่ติดตั้งสองตัวแยกกันด้วย

โดยทั่วไป การเลือก Class ของ SPD ขึ้นอยู่กับระดับความเสี่ยงฟ้าผ่าของพื้นที่ ลักษณะอาคาร และความสำคัญของอุปกรณ์ที่ต้องการปกป้อง สำหรับบ้านพักอาศัยทั่วไปที่ไม่มีสายล่อฟ้า การติดตั้ง SPD Class 2 ที่ตู้คอนซูมเมอร์ยูนิตมักเพียงพอ ส่วนอาคารที่มีระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอกหรืออยู่ในพื้นที่เสี่ยงฟ้าผ่าสูง ควรพิจารณาติดตั้ง SPD Class 1 หรือ Class 1+2 ที่ตำแหน่งเมนไฟฟ้าแทน เพื่อให้มั่นใจว่าระบบสามารถรองรับพลังงานจากฟ้าผ่าโดยตรงได้อย่างปลอดภัย

คุณสมบัติเด่นของ SPD ซีรีส์ OVR จาก ABB 

ABB พัฒนา SPD ซีรีส์ OVR ให้มีฟังก์ชันที่ช่วยให้การใช้งานและการบำรุงรักษาเป็นเรื่องง่าย ปลอดภัย และตรวจสอบสถานะได้ตลอดเวลา ดังนี้

• End-of-life Indicator หรือ ตัวบ่งชี้สถานะอายุการใช้งาน เป็นแถบสีที่แสดงสถานะของ SPD อย่างชัดเจน สีเขียวหมายถึงอุปกรณ์ยังอยู่ในสภาพปกติ พร้อมป้องกันแรงดันเกินได้เต็มประสิทธิภาพ ส่วนสีแดงหมายถึง SPD หมดอายุการใช้งานแล้วและจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่ทันที ฟังก์ชันนี้ช่วยให้ผู้ใช้งานตรวจสอบสถานะอุปกรณ์ได้ด้วยตาเปล่าโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือพิเศษ

• Safety Reserve System (S) เป็นฟังก์ชันพิเศษที่ภายใน Cartridge บรรจุชุด SPD ไว้ 2 ตัว เมื่อตัวแรกหมดอายุการใช้งาน ระบบจะสลับไปใช้งานตัวสำรองโดยอัตโนมัติ พร้อมแสดงแถบสีเขียวครึ่งหนึ่งเปลี่ยนเป็นสีแดง เพื่อเตือนให้ผู้ใช้งานเตรียมจัดหา Cartridge ใหม่มาเปลี่ยนทดแทนล่วงหน้า โดยที่ระบบไฟฟ้ายังคงได้รับการป้องกันต่อเนื่องจากตัวสำรองในระหว่างนั้น และเมื่อตัวสำรองหมดอายุเช่นกัน แถบสีจะเปลี่ยนเป็นสีแดงเต็มแถบเพื่อแจ้งให้เปลี่ยนอุปกรณ์โดยทันที

• Pluggable Cartridge (P) ออกแบบให้สามารถถอดเปลี่ยน Cartridge ได้สะดวกและรวดเร็ว โดยไม่ต้องตัดการเชื่อมต่อสายไฟทั้งระบบ ลดเวลาในการบำรุงรักษาและความเสี่ยงจากการเดินสายผิดพลาด นอกจากนี้ยังมีกลไกป้องกันการใส่ Cartridge ผิดรุ่น และป้องกันการสลับขั้วระหว่างสายเฟสกับสายนิวทรัล ทำให้มั่นใจได้ว่าการเปลี่ยนอุปกรณ์จะถูกต้องทุกครั้ง
  

• Remote Indication (TS) เป็นฟังก์ชันส่งสัญญาณสถานะของ SPD ไปยังระบบตรวจสอบระยะไกล ผ่านหน้าสัมผัสแบบ Change-over จำนวน 1 ชุด ทำให้ผู้ดูแลระบบหรือช่างเทคนิคสามารถตรวจสอบสถานะการทำงานของ SPD ได้โดยไม่ต้องเดินทางไปที่ตู้ไฟฟ้าโดยตรง เหมาะสำหรับอาคารขนาดใหญ่หรือระบบที่ต้องการการตรวจสอบสถานะแบบรวมศูนย์

มาตรฐานของอุปกรณ์ SPD ของ ABB

SPD ของ ABB ทุกรุ่นได้รับการออกแบบและทดสอบให้สอดคล้องกับมาตรฐานสากล IEC 61643-11 / EN 61643-11 ซึ่งเป็นมาตรฐานเฉพาะสำหรับอุปกรณ์ป้องกันแรงดันเกินชั่วขณะที่ใช้ในระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำ ครอบคลุมทั้งด้านประสิทธิภาพการป้องกัน ความปลอดภัยในการใช้งาน และความทนทานต่อสภาวะการทำงานจริง การเลือกใช้ SPD ที่ผ่านมาตรฐานนี้จึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเมื่อเกิดเหตุการณ์แรงดันเกินขึ้นจริง

Product Specification Table

ประเภท	limp 10/350 (kA) / Imax 8/20 (kA)*	แรงดันใช้งานต่อเนื่องสูงสุด V(L-PE)	จำนวนโพล	ชื่อรุ่น
TYPE 1+2 (AC)	25 / 60	255 Vac	1P+N	OVR T1-T2 1N 50-255 PTS
	25 / 60	255 Vac	3P+N	OVR T1-T2 3N 100-255 PTS
	25 / 60	264 Vac	1P	OVR T1-T2 1L 25-255 PTS
	25 / 60	264 Vac	3P	OVR T1-T2 3L 75-255 PTS
	12.5 / 80	275 Vac	1P+N	OVRT1-T21N 12.5-275s PTS QS
	12.5 / 80	275 Vac	3P+N	OVRT1-T2 3N 12.5-275s PTS QS
	12.5 / 80	275 Vac	1P	OVR T1-T2 12.5-275s P TS QS
	12.5 / 80	275 Vac	3P	OVRT1-T2 3L 12.5-275s PTSQS
Type 2 (AC)	2 / 40	275 Vac	1P	OVR T2 40-275 P TS QS
	2 / 40	275 Vac	3P	OVR T2 3L 40-275s P TS QS
	2 / 40	275 Vac	1P+N	OVR T2 1N 40-275 P TS QS
	2 / 40	275 Vac	3P+N	OVR T2 3N 40-275 P TS QS
	6.25 / 80	275 Vac	1P	OVR T2 80 275s P TS QS
	6.25 / 80	275 Vac	3P	OVR T2 3L 80 275s P TS QS
	6.25 / 80	275 Vac	1P+N	OVR T2 1N 80-275s P TS QS
	6.25 / 80	275 Vac	3P+N	OVR T2 3N 80 275 S P TS QS
Type 1+2 (DC Solar)	12.5 / 40	1000 Vdc	1+1 DC (3 โมดูล)	OVR PV T1-T2 12.5-1000 P QS
	10 / 30	1500 Vdc	1+1 DC (3 โมดูล)	OVR PV T1-T2 10-1500 P QS
Type 2 (DC Solar)	0 / 40	1000 Vdc	1+1 DC (3 โมดูล)	OVR PV T2 40-1000 P
	0 / 40	1500 Vdc	1+1 DC (3 โมดูล)	OVR PV T2 40-1500 P
Type 2-3 (AC)	2 / 20	275 Vac	1P	OVR T2-T3 20-275 P TS QS
	2 / 20	275 Vac	3P	OVR T2-T3 3L 20-275 PTS QS
	2 / 20	275 Vac	1P+N	OVR T2-T3 1N 20-275 P TS QS
	2 / 20	275 Vac	3P+N	OVR T2-T3 3N 20-275 P TS QS
GG 125 A			1P	E91/125 ฐานฟิวส์
			1P	E9F22GG125 ลูกฟิวส์
GG 32 A			1P	E91/32 ฐานฟิวส์
			1P	E9F10GG32 ลูกฟิวส์

*แรงดันใช้งานคือแรงดันระหว่างสายไลน์ (Line) กับกราวนด์ (Ground หรือ G หรือ PE)

หมายเหตุ : TYPE 1+2 (AC) แนะนำใช้ร่วมกับ Back-up รุ่น E91/125 + E9F22GG125 จำนวน 1 ชุดต่อโพล
หมายเหตุ : TYPE 2 (AC) แนะนำใช้ร่วมกับ Back-up รุ่น SH201-C32 หรือ E91/32 + E9F10GG32 จำนวน 1 ชุดต่อโพล
หมายเหตุ : TYPE 1+2 (DC Solar) ไม่จำเป็นต้องมี Back-up ในกรณีที่ค่าลัดวงจรไม่เกิน 11kA หมายเหตุ : TYPE 2 (DC Solar) ไม่จำเป็นต้องมี Back-up ในกรณีที่ค่าลัดวงจรไม่เกิน 10kA 

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับ SPD

ถาม: บ้านพักอาศัยทั่วไปจำเป็นต้องติดตั้ง SPD หรือไม่

ตอบ: จำเป็นอย่างยิ่ง โดยเฉพาะบ้านที่มีเครื่องใช้ไฟฟ้าระบบอิเล็กทรอนิกส์หรืออินเวอร์เตอร์จำนวนมาก เนื่องจากแรงดันเกินชั่วขณะสามารถเกิดขึ้นได้ทุกเมื่อจากฟ้าผ่าหรือการสวิตชิ่งในระบบจำหน่ายไฟฟ้า แม้ในวันที่อากาศปกติก็ตาม

ถาม: SPD ติดตั้งที่ตำแหน่งไหนของระบบไฟฟ้า

ตอบ: โดยทั่วไปติดตั้งภายในตู้ไฟฟ้าหรือตู้คอนซูมเมอร์ยูนิต บริเวณก่อนหรือหลังเมนเบรกเกอร์ ขึ้นอยู่กับประเภทของ SPD และมาตรฐานการออกแบบระบบไฟฟ้าของแต่ละอาคาร

ถาม: รู้ได้อย่างไรว่า SPD หมดอายุการใช้งานแล้ว

ตอบ: สังเกตได้จากแถบ End-of-life Indicator บนตัวอุปกรณ์ หากแถบสีเปลี่ยนจากสีเขียวเป็นสีแดง แสดงว่า SPD หมดอายุการใช้งานและต้องเปลี่ยน Cartridge ใหม่ทันที เพื่อให้ระบบไฟฟ้ายังคงได้รับการป้องกันอย่างต่อเนื่อง

ถาม: SPD ป้องกันฟ้าผ่าได้ 100% หรือไม่

ตอบ: SPD ช่วยลดความเสี่ยงและจำกัดความเสียหายจากแรงดันเกินชั่วขณะได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่การป้องกันฟ้าผ่าโดยตรงที่ตัวอาคารยังต้องอาศัยระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก (Lightning Protection System) ร่วมด้วย การติดตั้ง SPD จึงเป็นส่วนหนึ่งของระบบป้องกันแบบองค์รวม ไม่ใช่การป้องกันแบบเบ็ดเสร็จเพียงอุปกรณ์เดียว

ถาม: ต้องเปลี่ยน SPD บ่อยแค่ไหน

ตอบ: ขึ้นอยู่กับความถี่และความรุนแรงของเหตุการณ์แรงดันเกินที่ SPD ต้องรองรับในแต่ละพื้นที่ ไม่มีกำหนดอายุการใช้งานตายตัว แต่ควรตรวจสอบสถานะผ่าน End-of-life Indicator เป็นระยะ และเปลี่ยนทันทีเมื่อแถบสีแสดงสถานะหมดอายุ