วิธีการเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) อย่างถูกต้อง

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากสามารถแบ่งออกได้เป็นกี่ประเภท?

ประเภท 1 (แบบสวิตช์แรงดัน)

• การทำงาน:
  โดยหลักแล้วใช้สำหรับระบายกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก (รูปคลื่น 10/350 ไมโครวินาที) จากฟ้าผ่าโดยตรงหรือฟ้าผ่าที่เกิดจากการกระตุ้น
  โดยทั่วไปจะติดตั้งที่จุดเชื่อมต่อระบบจ่ายไฟฟ้าหลักของอาคาร (เขตเปลี่ยนผ่านจาก LPZ0 ไปยัง LPZ1)
• หลักการทำงาน:

ความต้านทานสูงในสภาวะปกติ: 

เมื่อไม่มีไฟกระชาก อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) จะยังคงอยู่ในสถานะความต้านทานสูง ซึ่งจะไม่ส่งผลกระทบต่อวงจร
ความต้านทานต่ำเมื่อเกิดการกระตุ้น:

เมื่อแรงดันไฟกระชากเกินค่าเกณฑ์ (เช่น 4kV) หลอดปล่อยประจุแก๊สภายใน (GDT) หรือช่องว่างประกายไฟจะแตกตัว ทำให้เกิดเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำเพื่อปล่อยกระแสไฟฟ้าหลายสิบกิโลแอมป์ออกมาทันที
การดับประกายไฟครั้งต่อไป: หลังจากกระแสไฟกระชากลดลง GDT จะกลับคืนสู่สถานะความต้านทานสูงโดยอัตโนมัติ

• ส่วนประกอบหลัก:

หลอดปล่อยประจุแก๊ส (GDT):นำไฟฟ้าโดยผ่านกระบวนการแตกตัวเป็นไอออนของก๊าซเฉื่อย
ช่องว่างประกายไฟ:การปล่อยประจุผ่านการแตกตัวในอากาศ มีความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าสูง (สามารถเกิน 100 กิโลแอมป์)

พิมพ์ 2 (แบบจำกัดแรงดันไฟฟ้า)

• การทำงาน:

ป้องกันฟ้าผ่าที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟเกินขณะสวิตช์ (รูปคลื่น 8/20 ไมโครวินาที)

ใช้ในแผงจ่ายไฟ

• หลักการทำงาน:

ลักษณะความต้านทานแบบไม่เชิงเส้น: 

เมื่อแรงดันไฟกระชากสูงขึ้น ความต้านทานภายในของวาริสเตอร์ (MOV) จะลดลงอย่างรวดเร็ว ทำให้แรงดันไฟถูกจำกัดให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัย (เช่น แรงดันไฟกระชาก ≤ 1.5kV)

การระบายอย่างต่อเนื่อง: 

MOV สามารถปล่อยกระแสไฟฟ้าระดับปานกลาง (20–40kA) ได้ซ้ำๆ แต่กระแสไฟฟ้าสูงอาจทำให้ประสิทธิภาพลดลง

• ส่วนประกอบหลัก:

ตัวต้านทานโลหะออกไซด์ (MOV):ประกอบด้วยอนุภาคซิงค์ออกไซด์ (ZnO) เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ไวต่อแรงดันไฟฟ้า

ประเภทที่ 3 (การป้องกันแบบผสมหรือแบบละเอียด)

• การทำงาน

ตอบสนองรวดเร็ว:ใช้ไดโอด TVS หรือชุด MOV+TVS ที่มีเวลาตอบสนอง ≤1ns

แรงดันหนีบต่ำมาก (เช่น Up ≤ 0.8kV) ช่วยให้มั่นใจในความปลอดภัยของอุปกรณ์ที่ไวต่อแรงดันไฟฟ้า

ส่วนประกอบหลัก:

ไดโอดป้องกันแรงดันไฟกระชากชั่วขณะ (TVS):ใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์การเกิดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านที่จุดเชื่อมต่อ PN เพื่อการตอบสนองที่รวดเร็วมาก แต่มีขีดจำกัดความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้า (

การเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญ คุณควรเลือกอุปกรณ์อย่างไรในสถานการณ์ต่างๆ?

1.กำหนดข้อกำหนดด้านการคุ้มครอง

1.1 ระบุแหล่งที่มาของกระแสไฟกระชาก

ฟ้าผ่าโดยตรง (เช่น ฟ้าผ่าอาคาร):  ต้องใช้ SPD ชนิดที่ 1 (รูปคลื่น 10/350μs)

ฟ้าผ่าหรือแรงดันไฟเกินขณะสวิตช์ (เช่น ความผันผวนของระบบไฟฟ้า การเริ่มต้น/หยุดการทำงานของอุปกรณ์): ต้องใช้ SPD ประเภท 2 หรือประเภท 3 (รูปคลื่น 8/20μs)

1.2 การกำหนดเขตคุ้มครอง (LPZ)

LPZ0 → โซน LPZ1 (เช่น ช่องรับอากาศหลัก):

 SPD แบบไฮบริด ประเภท 1 หรือ ประเภท 1+2

LPZ1 → LPZ2 โซน (เช่น แผงจ่ายไฟพื้น):

SPD ประเภท 2

LPZ2 → LPZ3 โซน (เช่น ส่วนหน้าของอุปกรณ์):

ประเภท 3 หรือ SPD ความแม่นยำสูง

2.การเลือกพารามิเตอร์หลัก

2.1แรงดันไฟฟ้าใช้งานต่อเนื่องสูงสุด (Uc)

2.1.1 ต้องสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของระบบ (เช่น สำหรับระบบ 385V ให้เลือก Uc ≥ 385V)

2.2.2 พิจารณาความผันผวนของกริด (±10~20%)

2.2ระดับการป้องกันแรงดันไฟฟ้า (ขึ้น)

2.2.1 การเพิ่มแรงดันไฟจากด้านล่างขึ้นด้านบน (Lower Up) ให้การป้องกันที่ดีกว่า แต่ต้องตรงกับแรงดันไฟที่อุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันสามารถทนได้

2.2.2 หลักเกณฑ์ทั่วไป: แรงดันไฟฟ้าสูงสุดต้องไม่เกิน 80% ของแรงดันไฟฟ้าที่อุปกรณ์ทนได้ (เช่น หากอุปกรณ์ทนแรงดันได้ 2.5kV ให้เลือกแรงดันไฟฟ้าสูงสุดไม่เกิน 2.0kV)

2.3. ความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้า (In / Imax)

• ประเภทที่ 1: ที่กระแส ≥ 12.5kA (รูปคลื่น 10/350μs)
• ประเภทที่ 2: แผงจ่ายไฟหลัก: Imax ≥ 40kA (8/20μs)

แผงจ่ายไฟย่อย: Imax ≥ 20kA (8/20μs)

• ประเภทที่ 3: ในกระแส ≥ 5kA (คลื่นผสม)

2.4 เวลาตอบสนอง

ค่า SPD มาตรฐาน: ≤25ns

สำหรับอุปกรณ์ที่ต้องการความแม่นยำสูง ควรเลือกใช้ตัวเลือกที่เร็วขึ้น (เช่น ไดโอด TVS ที่มีความเร็ว ≤1ns)

3.การเลือกตามสถานการณ์การใช้งาน

3.1ระบบจ่ายไฟ

3.1.1 แผงจ่ายไฟหลัก: อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบไฮบริดชนิด 1+2 (เช่น กระแสสูงสุด = 100kA, แรงดันขึ้น ≤ 2.5kV)

3.1.2 แผงจ่ายไฟย่อย: อุปกรณ์ป้องกันไฟรั่วชนิดที่ 2 (เช่น กระแสสูงสุด = 40kA, แรงดันขึ้น ≤ 1.8kV)

3.1.3 อุปกรณ์ปลายทาง: อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากชนิดที่ 3 หรือแบบติดตั้งบนซ็อกเก็ต (เช่น แรงดันสูงสุด ≤ 1.2kV)

3.2 สายสัญญาณ/สายสื่อสาร

3.2.1 ใช้ตัวแยกสัญญาณเฉพาะ (SPD) ที่ตรงกับประเภทอินเทอร์เฟซ (เช่น RJ45, RS485)

ให้ความสำคัญกับอัตราการส่งข้อมูลและการสูญเสียสัญญาณ (หากคุณใช้เครือข่าย Gigabit ให้เลือกแบบที่รองรับความถี่สูง)

3.3 ระบบ PV/DC

เลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบ DC ที่มีค่า Uc ≥ 1.2 เท่าของแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของระบบ