ความผิดปกติทางดินกับความผิดปกติทางโลก: ทำความเข้าใจถึงความแตกต่างและการป้องกัน

อะไรคือ Ground Fault และ Earth Fault?

Ground Fault:

Ground fault เกิดขึ้นเมื่อมีการเชื่อมต่อที่ไม่ได้ตั้งใจ (fault) ระหว่างสายไฟที่มีกระแสไฟฟ้าและจุดกราวด์หรือจุดกลาง เมื่อเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ กระแสไฟฟ้าจะไหลตรงไปยังจุดกราวด์ ซึ่งสามารถเกิดขึ้นในรูปแบบต่างๆ เช่น สายไฟเดียวสู่กราวด์ (L-G) สายไฟสองเส้นสู่กราวด์ (LL-G) หรือสายไฟสามเส้นสู่กราวด์ (LLL-G)

Ground faults มีความรุนแรงเป็นพิเศษเนื่องจากสามารถทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่ หากไม่ได้ทำการกำจัดภายในเวลาที่กำหนด กระแสไฟฟ้าที่สูงนี้อาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างมากต่ออุปกรณ์ระบบไฟฟ้า รวมถึงหม้อแปลง สายเคเบิล และสวิตช์เกียร์ ดังนั้น การตรวจจับและการแยก ground faults อย่างรวดเร็วจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการปกป้องและรักษาความปลอดภัยของระบบ

หมายเหตุ:

จุดกราวด์ต้องเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าอย่างเหมาะสมและมีการกราวด์อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ เมื่อสายไฟที่มีกระแสไฟฟ้ามาสัมผัสกับพื้นดิน (เช่น หล่นลงบนพื้นดิน) จะสร้างทางผ่านที่ไม่ได้ตั้งใจไปยังจุดกราวด์ สภาวะเช่นนี้มักเรียกว่า earth fault ซึ่งเป็นประเภทของ open-circuit หรือ leakage fault ที่กระแสไฟฟ้าไหลจากสายไฟเข้าสู่พื้นดิน

สาเหตุของ Ground Faults:

• การล้มเหลวของฉนวน: การเสื่อมสภาพหรือการสูญเสียคุณสมบัติ dielectric ในฉนวนเนื่องจากการเสื่อมสภาพ การร้อนเกินไป หรือการปนเปื้อน

• ความเสียหายทางกายภาพต่อสายเคเบิลใต้ดิน: ความเสียหายทางกลไกในการขุดหรือการก่อสร้าง หรือน้ำเข้าสู่รางสายเคเบิล ทำให้เกิดการแตกของฉนวน

• การใช้งานสายเคเบิลเกินกำลัง: กระแสไฟฟ้าที่มากเกินไปทำให้เกิดความร้อนสูง ซึ่งอาจทำให้สายไฟละลายหรือขาด ทำให้สัมผัสกับพื้นดิน

• การรบกวนจากธรรมชาติ:

• ต้นไม้ล้มทับสายไฟฟ้า

• การสะสมหรือการไหลของน้ำบนฉนวน ทำให้เกิด flashover

• สัตว์หรือนกสัมผัสสายไฟที่มีกระแสไฟฟ้าและโครงสร้างที่เชื่อมต่อกับพื้นดิน ทำให้เกิดทางผ่านที่นำไฟฟ้า

การป้องกัน Ground Faults:

เพื่อปกป้องระบบไฟฟ้า วงจรป้องกัน (protective relays) ถูกนำมาใช้เพื่อตรวจจับสภาวะที่ผิดปกติและเริ่มกระบวนการ trip ของ circuit breaker ที่เกี่ยวข้อง

เครื่องแปลงสัญญาณ (instrument transformers) เช่น Current Transformers (CTs) และ Potential Transformers (PTs) ถูกใช้เพื่อวัดกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าของระบบ ตามลำดับ สัญญาณเหล่านี้ถูกส่งไปยังวงจรป้องกัน ซึ่งเปรียบเทียบค่าที่วัดได้กับค่าที่ตั้งไว้

หากกระแสไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าเกินค่าที่ตั้งไว้วงจรป้องกันจะทำงาน ส่งสัญญาณ trip ไปยัง circuit breaker เพื่อแยกส่วนที่ผิดปกติและกำจัด fault

วงจรป้องกันที่ใช้บ่อยสำหรับการป้องกัน ground fault ประกอบด้วย:

• วงจรป้องกันที่ใช้กระแสไฟฟ้าเป็นหลัก:

• Overcurrent Relay

• Instantaneous Overcurrent Relay

• Earth Fault Relay

• วงจรป้องกันที่ใช้แรงดันไฟฟ้าเป็นหลัก:

• Overvoltage Relay

• Overfluxing Relay

Earth fault:

Earth fault เป็นประเภทของ open-circuit fault ที่เกิดขึ้นเมื่อสายเคเบิลหรือสายไฟที่มีกระแสไฟฟ้าแตกและสัมผัสกับพื้นดิน หรือสัมผัสกับวัสดุที่นำไฟฟ้าที่สัมผัสกับพื้นดิน ในสถานการณ์เช่นนี้ ภายใต้เงื่อนไขการไหลของพลังงานแบบรัศมี ปลายโหลดของระบบจะถูกตัดออกจากแหล่งกำเนิด