อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าและไฟกระชากภายในอาคาร: แตกต่างกันอย่างไร?

1. ความสัมพันธ์ระหว่างระบบป้องกันฟ้าผ่าภายในและ ระบบป้องกันไฟกระชาก

ระบบป้องกันฟ้าผ่าภายใน (Internal LPS):

นี่เป็นส่วนหนึ่งของระบบป้องกันฟ้าผ่า ประกอบด้วยการต่อสายดินที่มีศักย์ไฟฟ้าเท่ากันเพื่อป้องกันฟ้าผ่า และ/หรือการแยกทางไฟฟ้าจากระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก

มาตรการป้องกันไฟกระชาก (SPM):

นี่คือมาตรการที่ใช้เพื่อปกป้องระบบภายในจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากฟ้าผ่า (LEMP) SPM ยังเป็นส่วนหนึ่งของระบบป้องกันฟ้าผ่าโดยรวมอีกด้วย

ตามรูปที่ 1 ในมาตรฐาน GB/T 21714.1 การป้องกันฟ้าผ่าที่สมบูรณ์ประกอบด้วยทั้งระบบป้องกันฟ้าผ่า (LPS) และมาตรการป้องกันไฟกระชาก (SPM) การป้องกันไฟกระชาก (SPM) ครอบคลุมอยู่ในมาตรฐาน GB/T 21714.4 ในขณะที่การป้องกันฟ้าผ่าภายในเป็นส่วนหนึ่งของ LPS (ซึ่งรวมถึงส่วนภายนอกและภายใน) และอธิบายไว้ในมาตรฐาน GB/T 21714.3

รูปที่ 1 – ความสัมพันธ์ระหว่างส่วนต่างๆ ของ GB/T 21714

2. ที่มาของระบบป้องกันฟ้าผ่าภายในและ ระบบป้องกันไฟกระชาก

2.1 IEC 1024-1:1990

ในมาตรฐาน IEC 1024-1:1990 “การป้องกันโครงสร้างจากฟ้าผ่า – ส่วนที่ 1: หลักการทั่วไป” มาตรา 1.2.7 ได้กำหนดนิยามของการป้องกันฟ้าผ่าภายในว่า คือ มาตรการเพิ่มเติมทั้งหมดที่นอกเหนือจากระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก มาตรการเหล่านี้ช่วยลดผลกระทบทางแม่เหล็กไฟฟ้าของกระแสฟ้าผ่าภายในพื้นที่ที่ได้รับการป้องกัน ดังนั้น ตามมาตรฐาน IEC 1024-1:1990 การป้องกันฟ้าผ่าภายในจึงรวมถึงทุกสิ่งทุกอย่างนอกเหนือจากการป้องกันฟ้าผ่าภายนอก ซึ่งรวมถึงการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (LEMP) ด้วย

2.2 IEC 62305-1:2006

เมื่อถึงเวลาที่มาตรฐาน IEC 62305-1:2006 "การป้องกันฟ้าผ่า – ส่วนที่ 1: หลักการทั่วไป" (ฉบับที่ 1) มีผลบังคับใช้ คำจำกัดความต่างๆ ก็มีความเฉพาะเจาะจงมากขึ้น:

3.42 ระบบป้องกันฟ้าผ่าภายใน (LPS): ส่วนหนึ่งของ LPS ที่ประกอบด้วยการต่อสายดินที่มีศักย์ไฟฟ้าเท่ากันและ/หรือการแยกทางไฟฟ้าจาก LPS ภายนอก 3.49 ระบบมาตรการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากฟ้าผ่า (LPMS): ระบบมาตรการที่สมบูรณ์เพื่อปกป้องระบบภายในจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากฟ้าผ่า (LEMP)

มาตรฐาน IEC 62305-1 ถึง 4:2006 ได้เข้ามาแทนที่มาตรฐานรุ่นก่อนหน้า โดยรวมเอกสาร IEC TC81 หลายฉบับเข้าด้วยกัน โดยได้แบ่งนิยามเดิมของ LPS ภายในจาก IEC 1024 ออกเป็นสองส่วน คือ LPS ภายใน และ LPMS (สำหรับการป้องกัน LEMP) ใน IEC 62305-1:2024 นั้น LPMS ได้รับการเปลี่ยนชื่ออย่างเป็นทางการเป็น มาตรการป้องกันไฟกระชาก (Surge Protection Measures หรือ SPM)

3 มาตรการป้องกันฟ้าผ่าภายในอาคาร

การป้องกันฟ้าผ่าภายในอาคารเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับระบบป้องกันฟ้าผ่าที่ทำงานได้อย่างเหมาะสม หากไม่มีการป้องกันภายใน กระแสไฟฟ้าจากฟ้าผ่าที่ไหลผ่านอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าภายนอก (LPS) หรือส่วนที่เป็นตัวนำไฟฟ้าอื่นๆ ของอาคาร อาจทำให้เกิดประกายไฟที่เป็นอันตราย ประกายไฟเหล่านี้อาจนำไปสู่ไฟไหม้ การบาดเจ็บ หรือความเสียหายต่อโครงสร้างพื้นฐาน นอกเหนือจากความแตกต่างในระยะห่างแล้ว การป้องกันภายในจะเหมือนกันในทุกระดับการป้องกันฟ้าผ่า ประกายไฟอาจเกิดขึ้นระหว่างอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าภายนอก (LPS) กับส่วนประกอบต่อไปนี้: โครงสร้างโลหะ ระบบภายในของอาคาร ส่วนที่เป็นตัวนำไฟฟ้าภายนอก หรือท่อที่เชื่อมต่อกับอาคารที่ได้รับการป้องกัน

ตามมาตรฐานแล้ว ประกายไฟที่เกิดขึ้นในบริเวณที่อาจเกิดการระเบิดได้ของโครงสร้างนั้นถือว่าอันตรายเสมอ เพื่อป้องกันการเกิดประกายไฟ ควรใช้วิธีใดวิธีหนึ่งต่อไปนี้: การต่อสายดินโดยมีศักย์ไฟฟ้าเท่ากัน หรือ การเป็นฉนวนไฟฟ้าระหว่างชิ้นส่วนโลหะ

มาตรการการเชื่อมต่อศักย์เท่ากัน (ดูรูปที่ 2) ประกอบด้วยสิ่งต่อไปนี้:

สายนำไฟฟ้าสำหรับต่อลงดิน ใช้ในกรณีที่การเชื่อมต่อตามธรรมชาติไม่สามารถให้ความต่อเนื่องทางไฟฟ้าได้ เช่น การเชื่อมต่อโดยตรงกับท่อน้ำหรือท่อทำความร้อน

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ใช้ในกรณีที่ไม่สามารถต่อสายดินโดยตรงได้ เช่น สำหรับสายแรงดันต่ำ และ

ช่องว่างประกายไฟแบบแยก (ISG) ใช้ในกรณีที่ไม่อนุญาตให้ต่อสายดิน เช่น สำหรับท่อป้องกันการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้า หรือท่อส่งก๊าซ

รูปที่ 2

พันธะศักย์เท่ากันสำหรับ ระบบป้องกันฟ้าผ่า มีลักษณะดังต่อไปนี้ โดยขึ้นอยู่กับประเภทต่างๆ ของ LPS ภายนอก:

ระบบ LPS แบบแยกส่วน: การเชื่อมต่อจะทำเฉพาะที่ระดับพื้นดินเท่านั้น;

เอกสารแนบ LPS: ควรทำการเชื่อมต่อที่:

(1)ชั้นใต้ดินหรือชั้นล่าง และ;

(2) สถานที่ใดๆ ที่ไม่สามารถบรรลุระยะห่างในการฉนวนหรือการแยกตามที่กำหนดได้

ระบบจ่ายไฟแบบมีฉนวนไฟฟ้า: นอกจากการต่อลงดินแล้ว ยังสามารถต่อลงดินได้ที่ระบบปลายทางอากาศหรือตัวนำลงดินได้อีกด้วย

มาตรการป้องกันไฟกระชาก 4 ข้อ

SPM พื้นฐานประกอบด้วยส่วนประกอบต่อไปนี้:

(1) เครือข่ายสายดินและสายเชื่อมต่อ

ระบบสายดินจะนำและกระจายกระแสฟ้าผ่าลงสู่พื้นดินอย่างปลอดภัย

เครือข่ายพันธะช่วยลดความต่างศักย์และลดผลกระทบจากสนามแม่เหล็ก

(2) การป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและการเดินสายที่เหมาะสม

การป้องกันเชิงพื้นที่ช่วยลดสนามแม่เหล็กภายในเขตป้องกันฟ้าผ่าที่เกิดจากฟ้าผ่าโดยตรงหรือฟ้าผ่าใกล้กับอาคาร และช่วยลดไฟกระชากภายในอาคาร

การหุ้มสายเคเบิลภายในด้วยสายเคเบิลหุ้มฉนวนหรือท่อร้อยสายจะช่วยลดไฟกระชากที่เกิดขึ้นได้

การจัดวางระบบสายไฟภายในที่เหมาะสมจะช่วยลดวงจรเหนี่ยวนำและลดไฟกระชากภายในอาคาร การหุ้มฉนวนสายไฟภายนอกบริเวณทางเข้าอาคารยังช่วยลดไฟกระชากที่ส่งผ่านเข้าไปในระบบภายในได้อีกด้วย

(3) ระบบ SPD ที่ประสานงานกัน

ระบบ SPD ที่ทำงานร่วมกันอย่างเป็นระบบจะช่วยจำกัดผลกระทบจากไฟกระชากทั้งจากภายนอกและภายใน

(4) อินเทอร์เฟซการแยก

ส่วนต่อประสานแบบแยกส่วนช่วยลดผลกระทบของไฟกระชากที่ส่งผ่านทางสายไฟที่เข้าสู่ LPZ

ต้องมั่นใจเสมอว่ามีการต่อสายดินและการเชื่อมต่อศักย์ไฟฟ้าเท่ากัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่จุดทางเข้าอาคาร ไม่ว่าจะโดยการเชื่อมต่อโดยตรงหรือโดยการเชื่อมต่อสายไฟแต่ละเส้นเข้ากับอุปกรณ์ป้องกันไฟรั่ว (SPD) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการเชื่อมต่อศักย์ไฟฟ้าเท่ากัน

(5) การใช้ระบบเตือนภัยพายุฝนฟ้าคะนอง (TWS)

ข้อ 7.1 ของ IEC 62305-1:2024 ระบุว่า การเปิดใช้งาน TWS ตามมาตรฐาน IEC 62793 สามารถใช้เป็นมาตรการป้องกันโดยการตัดการเชื่อมต่อบริการภายนอก ซึ่งจะช่วยลดความถี่ของความเสียหายต่อระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ได้

5. บทสรุป

มาตรการภายในระบบมีจุดมุ่งหมายเพื่อป้องกันประกายไฟที่เป็นอันตราย รวมถึงการเชื่อมต่อศักย์ไฟฟ้าเท่ากันของฟ้าผ่ากับอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากระดับแรก การป้องกันไฟกระชากส่วนใหญ่จะจัดการกับไฟกระชากที่ส่งผลกระทบต่อระบบภายใน และอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์นี้จะต้องประสานงานกับอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากระดับแรก แต่ไม่รวมถึงอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากระดับแรก สป.ด. ตัวมันเอง