SPD ในไฟฟ้าคืออะไร?

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) คืออะไร

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) คืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าจากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ แรงดันไฟฟ้าเกินเหล่านี้มักเกิดจากฟ้าผ่าหรือการทำงานของสวิตช์ และอาจสร้างความเสียหายหรือทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เสื่อมสภาพ

วัตถุประสงค์หลักของ SPD คือการจำกัดแรงดันไฟฟ้าเกินให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยสำหรับอุปกรณ์ ด้วยการทำเช่นนี้ จะช่วยให้มั่นใจได้ถึงอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และลดเวลาหยุดทำงานและค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) สามารถใช้เพื่อช่วยปกป้องการติดตั้งระบบไฟฟ้าและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อจากผลกระทบที่เป็นอันตรายจากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ

มี SPD ทั่วไปสามประเภท:

- SPD ประเภท 1 ติดตั้งที่ต้นทาง เช่น แผงจ่ายไฟหลัก
- SPD ประเภท 2 ติดตั้งที่แผงจ่ายไฟย่อย
  (มี SPD ประเภท 1 และ 2 แบบรวมกัน และมักจะติดตั้งในหน่วยผู้บริโภค)
- SPD ประเภท 3 ติดตั้งใกล้กับโหลดที่ได้รับการป้องกัน สิ่งเหล่านี้จะต้องติดตั้งเป็นเพียงส่วนเสริมของ SPD ประเภท 2

ประวัติของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นในการปกป้องอุปกรณ์ไฟฟ้าจากไฟกระชาก ไฟกระชากเหล่านี้อาจเกิดจากปัจจัยต่างๆ เช่น ฟ้าผ่า ไฟดับ หรือการทำงานของสวิตช์ อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากในรูปแบบแรกเริ่มนั้นเป็นแบบพื้นฐานและมักจะไม่มีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม เมื่อเทคโนโลยีพัฒนาขึ้น ความซับซ้อนของ SPD ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

SPD รุ่นแรกเริ่มประกอบด้วยช่องว่างประกายไฟแบบง่าย ซึ่งให้การป้องกันเพียงเล็กน้อย การเปิดตัวตัวต้านทานโลหะออกไซด์ (MOV) ในช่วงทศวรรษ 1970 ถือเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญ MOV สามารถดูดซับไฟกระชากขนาดใหญ่ได้ ทำให้มีการป้องกันที่ดีขึ้นสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อน ตลอดหลายปีที่ผ่านมา SPD ได้พัฒนาไปสู่การรวมคุณสมบัติต่างๆ เช่น การตัดการเชื่อมต่อทางความร้อนและความสามารถในการตรวจสอบขั้นสูง ทำให้มีความน่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากทำงานอย่างไร

SPD ทำงานโดยการเบี่ยงเบนหรือจำกัดกระแสไฟกระชากลงดิน และหนีบแรงดันไฟฟ้าที่เหลือให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยสำหรับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ โดยปกติแล้วจะประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆ เช่น ตัวต้านทานโลหะออกไซด์ (MOV) หลอดปล่อยก๊าซ และไดโอดปราบปรามแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะ ซึ่งทำปฏิกิริยากับไฟกระชากและส่งไฟกระชากไปยังสายดินหรือการเชื่อมต่อที่เป็นกลาง

ส่วนประกอบสำคัญ:

1. ตัวต้านทานโลหะออกไซด์ (MOV): ตัวต้านทานแบบไม่เป็นเชิงเส้นที่เปลี่ยนความต้านทานตามแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ทำหน้าที่นำไฟกระชากแรงดันไฟฟ้าสูงออกจากอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อน

2. หลอดปล่อยก๊าซ (GDT): ใช้เพื่อป้องกันไฟกระชากชั่วขณะสูงโดยการทำให้ก๊าซแตกตัวเป็นไอออนภายในภาชนะที่ปิดสนิท ทำให้ไฟกระชากผ่านไปได้

3. ไดโอดปราบปรามแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะ (TVS): ให้วิธีการหนีบหรือจำกัดแรงดันไฟฟ้าและกระจายพลังงานไฟกระชาก

แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะคืออะไร

แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะสามารถนิยามได้ว่าเป็นแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่มีระยะเวลาสั้นๆ และมีขนาดใหญ่ พร้อมขอบที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งมักเรียกว่า 'ไฟกระชาก' ซึ่งอาจมีตั้งแต่ไม่กี่โวลต์ไปจนถึงหลายพันโวลต์บนเครือข่ายผู้บริโภคแรงดันไฟฟ้าต่ำ เป็นระยะเวลาไม่เกินมิลลิวินาที

ไฟกระชากเหล่านี้เกิดขึ้นเนื่องจากการปลดปล่อยพลังงานอย่างกะทันหันที่เก็บไว้ก่อนหน้านี้หรือเกิดจากการเหนี่ยวนำด้วยวิธีอื่นๆ พลังงานนี้สามารถเข้าสู่การติดตั้งระบบไฟฟ้าได้เอง โดยเกิดทางอ้อมจากฟ้าผ่า หรือโดยตรงจากการถูกฟ้าผ่า หรือสร้างขึ้นจากการสลับและการทำงานของอุปกรณ์บางอย่างภายในระบบ

แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะเกิดขึ้นได้อย่างไร

แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะที่เกิดจากต้นกำเนิดในชั้นบรรยากาศอาจเกิดขึ้นได้หากทรัพย์สินเองหรือโครงสร้างพื้นฐานการส่งไฟฟ้าใกล้เคียงถูกฟ้าผ่า ไฟกระชากประเภทนี้มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นมากที่สุดเมื่อฟ้าผ่าโดยตรงบนสายไฟเหนือศีรษะหรือสายโทรศัพท์ที่อยู่ติดกันทำให้แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะนำไฟฟ้าไปตามสายเข้าสู่ทรัพย์สินใกล้เคียง ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างมากต่อการติดตั้งระบบไฟฟ้าและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง

สาเหตุทั่วไป:

1. ฟ้าผ่า: ฟ้าผ่าโดยตรงหรือใกล้เคียงสามารถเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าสูงได้

2. การทำงานของสวิตช์: การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในโหลดไฟฟ้า เช่น การเปิดหรือปิดอุปกรณ์สำหรับงานหนัก

3. ความผิดพลาดทางไฟฟ้า: ไฟฟ้าลัดวงจรหรือความผิดพลาดภายในระบบจ่ายไฟ

4. การปล่อยไฟฟ้าสถิต (ESD): การปล่อยไฟฟ้าจากการสัมผัสของมนุษย์หรือแหล่งกำเนิดไฟฟ้าสถิตอื่นๆ

ปัจจัยภายนอก:

— ฟ้าผ่า: ไฟกระชากที่รุนแรงที่สุดเกิดจากฟ้าผ่า ซึ่งสามารถนำแรงดันไฟฟ้าหลายพันโวลต์เข้าสู่ระบบไฟฟ้าได้

— การสลับกริด: การเปลี่ยนแปลงในเครือข่ายการจ่ายไฟ เช่น การลดภาระหรือการล้างความผิดพลาด สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดไฟกระชากชั่วขณะได้

ปัจจัยภายใน:

— รอบการสตาร์ท/หยุดมอเตอร์: โหลดอุปนัย เช่น มอเตอร์และหม้อแปลงไฟฟ้า สามารถทำให้เกิดไฟกระชากจากการสลับได้

— สภาพความผิดพลาด: การเกิดอาร์คและการล้างความผิดพลาดภายในระบบสามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะได้

ความก้าวหน้าในเทคโนโลยี SPD

SPD สมัยใหม่มีประสิทธิภาพสูง โดยมีการรวมเทคโนโลยีขั้นสูงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ อุปกรณ์เหล่านี้มีระบบป้องกันหลายขั้นตอน โดยรวมส่วนประกอบต่างๆ เพื่อให้ครอบคลุมการป้องกันไฟกระชากอย่างครอบคลุม การรวมการป้องกันความร้อนช่วยให้มั่นใจได้ว่า SPD สามารถตัดการเชื่อมต่อได้อย่างปลอดภัยเมื่อมีความร้อนสูงเกินไป ป้องกันความเสียหายเพิ่มเติม

นอกจากนี้ การพัฒนา SPD ประเภท 1, ประเภท 2 และประเภท 3 ได้ปฏิวัติวิธีการปกป้องระบบไฟฟ้า SPD ประเภท 1 ได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดการกับฟ้าผ่าโดยตรง ทำให้เหมาะสำหรับการติดตั้งในอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ SPD ประเภท 2 ป้องกันไฟกระชากที่เหลือจากฟ้าผ่าทางอ้อมและการทำงานของสวิตช์ ในขณะที่ SPD ประเภท 3 ให้การป้องกันเฉพาะที่สำหรับอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อน

ประเภทหลักของ SPD

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) แบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ตามจุดติดตั้งและระดับการป้องกันที่ให้ การทำความเข้าใจประเภทเหล่านี้ช่วยในการเลือก SPD ที่เหมาะสมสำหรับความต้องการเฉพาะของคุณ ประเภทหลักของ SPD คือ ประเภท 1, ประเภท 2 และประเภท 3

1. SPD ประเภท 1

SPD ประเภท 1 ได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันไฟกระชากพลังงานสูง ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากฟ้าผ่าโดยตรงหรือเหตุการณ์แรงดันไฟฟ้าสูง โดยทั่วไปจะติดตั้งก่อนแผงจ่ายไฟหลัก ไม่ว่าจะที่ทางเข้าบริการหรือรวมเข้ากับแผงเบรกเกอร์หลัก อุปกรณ์เหล่านี้สามารถจัดการกับส่วนใหญ่ของไฟกระชาก โดยส่งพลังงานส่วนเกินไปยังสายดินอย่างปลอดภัย

— อุตสาหกรรม: จำเป็นสำหรับโรงงานและการดำเนินงานขนาดใหญ่ที่มีความเสี่ยงจากไฟกระชากที่เกิดจากฟ้าผ่าอย่างมีนัยสำคัญ

— เชิงพาณิชย์: นำไปใช้ในอาคารพาณิชย์ โดยเฉพาะอาคารที่มีระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก (LPS)

— ที่อยู่อาศัย: จำเป็นสำหรับบ้านในพื้นที่ที่มีกิจกรรมฟ้าผ่าบ่อยครั้ง หรือบ้านที่มีเสาอากาศภายนอกหรือโครงสร้างโลหะอื่นๆ

ประโยชน์:

– ให้การป้องกันไฟกระชากในระดับสูงสุดที่เชื่อมต่อโดยตรงกับแหล่งจ่ายไฟขาเข้า

– ความสามารถในการดูดซับพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ

– แนวป้องกันแรกต่อไฟกระชากขนาดใหญ่

ตัวอย่างการใช้งาน:

– ทางเข้าบริการไฟฟ้า

– แผงจ่ายไฟหลักในอาคารพาณิชย์

– อาคารที่มีระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก

2. SPD ประเภท 2

SPD ประเภท 2 ได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันไฟกระชากที่เหลือซึ่งผ่าน SPD ประเภท 1 หรือไฟกระชากที่เชื่อมต่อโดยอ้อม ติดตั้งที่แผงจ่ายไฟหลักหรือแผงย่อยภายในอาคาร SPD ประเภท 2 มีความจำเป็นสำหรับการป้องกันไฟกระชากที่เกิดจากการทำงานของสวิตช์ และรับประกันการป้องกันอย่างต่อเนื่องทั่วทั้งระบบไฟฟ้า

— ที่อยู่อาศัย: โดยทั่วไปจะติดตั้งในบ้านเพื่อเป็นชั้นป้องกันที่สองหลังจาก SPD ประเภท 1

— เชิงพาณิชย์: ใช้ในอาคารสำนักงาน สถานประกอบการค้าปลีก และการตั้งค่าเชิงพาณิชย์อื่นๆ เพื่อป้องกันไฟกระชากภายใน

— อุตสาหกรรม: ติดตั้งในแผงย่อยไฟฟ้าภายในโรงงานผลิตและระบบอุตสาหกรรมอื่นๆ เพื่อให้การป้องกันเฉพาะที่

ประโยชน์:

– ให้การป้องกันที่แข็งแกร่งต่อไฟกระชากที่เหลือ

– เพิ่มประสิทธิภาพของระบบป้องกันไฟกระชากโดยรวมโดยการจัดการกับไฟกระชากที่เกิดขึ้นภายใน

– ป้องกันความเสียหายต่ออุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อนที่เชื่อมต่อกับแผงจ่ายไฟ

ตัวอย่างการใช้งาน:

– แผงจ่ายไฟหลักและแผงย่อยในที่อยู่อาศัย

– ระบบไฟฟ้าอาคารพาณิชย์

– เครื่องจักรและแผงอุปกรณ์อุตสาหกรรม

3. SPD ประเภท 3

SPD ประเภท 3 ได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันไฟกระชากพลังงานต่ำและติดตั้งใกล้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อน อุปกรณ์เหล่านี้ให้การป้องกันเฉพาะที่และมักใช้เพื่อปกป้องเครื่องใช้ไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และอุปกรณ์ปลายทางอื่นๆ SPD ประเภท 3 เป็นแนวป้องกันสุดท้ายในลำดับชั้นการป้องกันไฟกระชาก

— ที่อยู่อาศัย: ปกป้องเครื่องใช้ในครัวเรือน ระบบความบันเทิง คอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนอื่นๆ

— เชิงพาณิชย์: ใช้สำหรับอุปกรณ์สำนักงาน ระบบ ณ จุดขาย และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญอื่นๆ

— อุตสาหกรรม: ให้การป้องกันสำหรับระบบควบคุม เซ็นเซอร์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรมที่ละเอียดอ่อนอื่นๆ

ประโยชน์:

– ให้การป้องกันแบบละเอียดสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อน

– ป้องกันไฟกระชากที่อาจผ่าน SPD ประเภท 1 และประเภท 2

– รับประกันความทนทานและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ปลายทาง

ตัวอย่างการใช้งาน:

– อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบเสียบปลั๊กสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายในบ้าน

– อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากสำหรับอุปกรณ์สำนักงาน

– อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากเฉพาะสำหรับระบบควบคุมอุตสาหกรรม

ฉันควรติดตั้ง SPD หรือไม่

ประโยชน์ของการติดตั้ง SPD:

1. การป้องกัน: ปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนจากความเสียหาย

2. อายุการใช้งาน: ยืดอายุการใช้งานของระบบไฟฟ้าและเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยการลดการสึกหรอที่เกี่ยวข้องกับไฟกระชาก

3. ความปลอดภัย: ลดความเสี่ยงจากไฟไหม้ที่เกิดจากไฟกระชาก

4. การประหยัดค่าใช้จ่าย: ลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและการเปลี่ยนเนื่องจากความเสียหายที่เกี่ยวข้องกับไฟกระชาก

ปัจจัยที่ต้องพิจารณา:

1. สภาพแวดล้อม: พื้นที่ที่มีแนวโน้มที่จะเกิดฟ้าผ่าหรือมีอุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับงานหนักควรให้ความสำคัญกับ SPD

2. ความไวของอุปกรณ์: อุปกรณ์ที่มีความไวสูงต่อความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า เช่น คอมพิวเตอร์ อุปกรณ์โทรคมนาคม และอุปกรณ์ทางการแพทย์ ได้รับประโยชน์อย่างมากจาก SPD

3. การปฏิบัติตาม: ตรวจสอบให้แน่ใจว่า SPD เป็นไปตามรหัสไฟฟ้าในท้องถิ่นและมาตรฐานอุตสาหกรรม

คำแนะนำจากผู้เชี่ยวชาญ:

ปรึกษาช่างไฟฟ้าที่ได้รับอนุญาตเพื่อประเมินความต้องการเฉพาะของคุณและแนะนำประเภทและพิกัดที่เหมาะสมของ SPD สำหรับการติดตั้งของคุณ การบำรุงรักษาตามปกติและการทดสอบ SPD ที่ติดตั้งเป็นระยะๆ ก็มีความจำเป็นเช่นกันเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพสูงสุด

การติดตั้งและการบำรุงรักษา SPD

การติดตั้งและการบำรุงรักษา SPD ที่เหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันประสิทธิภาพ SPD ควรติดตั้งโดยผู้เชี่ยวชาญที่มีคุณสมบัติเหมาะสม โดยปฏิบัติตามแนวทางของผู้ผลิตและข้อกำหนดของข้อบังคับการเดินสายฉบับที่ 18 การตรวจสอบและการบำรุงรักษาเป็นประจำก็มีความจำเป็นเช่นกันเพื่อให้แน่ใจว่า SPD ทำงานอย่างถูกต้องและให้การป้องกันที่จำเป็น

ในระหว่างการติดตั้ง สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่า SPD เชื่อมต่อแบบขนานกับระบบไฟฟ้า ทำให้สามารถเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าส่วนเกินไปยังสายดินได้ การตั้งค่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่า SPD สามารถปกป้องทั้งระบบโดยไม่รบกวนการทำงานปกติ นอกจากนี้ SPD ควรติดตั้งให้ใกล้กับอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ลดระยะทางที่พลังงานไฟกระชากต้องเดินทาง

การบำรุงรักษา SPD เป็นประจำเกี่ยวข้องกับการตรวจสอบสัญญาณความเสียหายหรือการสึกหรอ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อทั้งหมดมีความปลอดภัย และเปลี่ยนอุปกรณ์ใดๆ ที่ได้รับผลกระทบจากไฟกระชากก่อนหน้านี้ SPD สมัยใหม่หลายรุ่นมีตัวบ่งชี้สถานะที่ให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับสภาพของอุปกรณ์ ทำให้ง่ายต่อการระบุเมื่อจำเป็นต้องบำรุงรักษา

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากมีบทบาทสำคัญในการปกป้องอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์จากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ ด้วยการทำความเข้าใจหลักการทำงาน ประเภท และประโยชน์ คุณสามารถตัดสินใจอย่างชาญฉลาดเกี่ยวกับการปกป้องระบบไฟฟ้าของคุณ การติดตั้งและการบำรุงรักษา SPD ที่เหมาะสมสามารถนำไปสู่ความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นของอุปกรณ์ของคุณ ทำให้เป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ของการติดตั้งระบบไฟฟ้าสมัยใหม่

โปรดจำไว้ว่า การลงทุนใน SPD สามารถประหยัดค่าใช้จ่ายและความเครียดได้อย่างมากโดยการป้องกันความเสียหายจากไฟกระชากที่ไม่คาดคิด ไม่ว่าจะสำหรับการใช้งานในที่อยู่อาศัย เชิงพาณิชย์ หรืออุตสาหกรรม การตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบของคุณได้รับการปกป้องด้วย SPD ที่เหมาะสมเป็นทางเลือกที่ชาญฉลาดและจำเป็น