การวิเคราะห์ระบบป้องกันไฟฟ้ารั่วในระบบจำหน่ายไฟฟ้าต่ำแรงดันสำหรับศูนย์ข้อมูล

ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับการป้องกันข้อผิดพลาดจากการกราวด์

• ระบบป้องกันข้อผิดพลาดจากการกราวด์ควรได้รับการออกแบบเพื่อป้องกันการช็อตไฟฟ้าทางอ้อมของบุคลากร และเหตุการณ์อื่น ๆ เช่น ไฟไหม้และเสียหายของสายไฟ
• ส่วนนำไฟฟ้าที่เปิดเผยของอุปกรณ์ไฟฟ้าควรเชื่อมต่อกับสายนำป้องกัน (PE conductor) ตามเงื่อนไขเฉพาะของระบบ ส่วนนำไฟฟ้าที่สามารถสัมผัสได้จากภายนอกและอาจถูกสัมผัสพร้อมกันควรเชื่อมต่อกับระบบกราวด์เดียวกันเพื่อรักษาความเท่าเทียมของศักย์
• หากการป้องกันข้อผิดพลาดจากการกราวด์ของระบบไฟฟ้าไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการตัดวงจรข้อผิดพลาดโดยอัตโนมัติภายในเวลาที่กำหนด ควรดำเนินการเชื่อมต่อศักย์เท่าเทียมภายในพื้นที่ท้องถิ่นเพื่อลดแรงดันสัมผัสและเพิ่มความปลอดภัย

การป้องกันข้อผิดพลาดจากการกราวด์ในระบบ TN

ในระบบ TN คุณสมบัติการทำงานของการป้องกันข้อผิดพลาดจากการกราวด์สำหรับวงจรการกระจายไฟฟ้าควรมีลักษณะตรงตามเงื่อนไขต่อไปนี้:

Zs × Ia ≤ Uo

โดยที่:

• Zs — อิมพีแดนซ์รวมของวงจรลูปข้อผิดพลาดจากการกราวด์ (Ω);
• Ia — กระแสที่จำเป็นในการทำให้อุปกรณ์ป้องกันตัดวงจรข้อผิดพลาดโดยอัตโนมัติภายในเวลาที่กำหนด (A);
• Uo — แรงดันระหว่างเฟสกับกราวด์ (V).

ตามที่แสดงในภาพด้านล่าง เมื่อเกิดข้อผิดพลาดจากการกราวด์บนเฟส L3 กระแสข้อผิดพลาด (Id) จะไหลผ่านสายนำเฟส L3 โครงสร้างโลหะของอุปกรณ์ และสายนำป้องกัน PE สร้างวงจรป้อนกลับ Zs แทนอิมพีแดนซ์รวมของวงจรเฟสกับสายนำป้องกัน และ Uo เป็น 220V.

ข้อกำหนดเวลาในการตัดวงจรข้อผิดพลาดจากการกราวด์ในระบบ TN

สำหรับวงจรการกระจายไฟฟ้าในระบบ TN ที่มีแรงดันระหว่างเฟสกับกราวด์ที่ระบุไว้ 220V เวลาระบุสำหรับการป้องกันข้อผิดพลาดจากการกราวด์เพื่อตัดวงจรข้อผิดพลาดควรปฏิบัติตามข้อกำหนดต่อไปนี้:

• สำหรับวงจรการกระจายไฟฟ้าหรือวงจรปลายทางที่จ่ายไฟฟ้าให้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ติดตั้งอยู่คงที่ เวลาระบุไม่ควรเกิน 5 วินาที;
• สำหรับวงจรที่จ่ายไฟฟ้าให้อุปกรณ์ที่ถือหรือเคลื่อนย้ายได้ หรือวงจรเต้าเสียบ เวลาระบุไม่ควรเกิน 0.4 วินาที.

การเลือกวิธีการป้องกันข้อผิดพลาดจากการกราวด์ในระบบ TN:

a. เมื่อสามารถตอบสนองข้อกำหนดเวลาตัดวงจรข้างต้นได้ สามารใช้การป้องกันกระแสเกินเพื่อทำหน้าที่เป็นการป้องกันข้อผิดพลาดจากการกราวด์;
b. เมื่อการป้องกันกระแสเกินไม่สามารถตอบสนองข้อกำหนดได้ แต่การป้องกันกระแสลำดับศูนย์สามารถทำได้ ควรใช้การป้องกันกระแสลำดับศูนย์ ค่าการตั้งค่าควรมากกว่ากระแสไม่สมดุลสูงสุดภายใต้ภาวะการทำงานปกติ;
c. เมื่อวิธีการทั้งสองข้างต้นไม่สามารถตอบสนองข้อกำหนดได้ ควรใช้การป้องกันด้วยการป้องกันกระแสตกค้าง (RCD หรือ "การป้องกันกระแสรั่ว").

การป้องกันข้อผิดพลาดจากการกราวด์ในระบบ TT

คุณสมบัติการทำงานของการป้องกันข้อผิดพลาดจากการกราวด์ในวงจรการกระจายไฟฟ้าในระบบ TT ควรมีลักษณะตรงตามเงื่อนไขต่อไปนี้:

RA × Ia ≤ 50 V

โดยที่:

• RA — ผลรวมของความต้านทานขั้วกราวด์ของส่วนนำไฟฟ้าที่เปิดเผยและความต้านทานกราวด์ของสายกลาง (N) (Ω);
• Ia — กระแสที่จำเป็นในการทำให้อุปกรณ์ป้องกันตัดวงจรข้อผิดพลาดได้อย่างเชื่อถือ (A).

ตามที่แสดงในภาพด้านล่าง เมื่อเกิดข้อผิดพลาดจากการกราวด์บนเฟส L3 กระแสข้อผิดพลาด (Id) จะไหลผ่านสายนำเฟส L3 โครงสร้างโลหะของอุปกรณ์ ความต้านทานขั้วกราวด์ของอุปกรณ์ ดิน และกลับไปยังแหล่งกำเนิดผ่านความต้านทานกราวด์ของจุดกลางกลาง สร้างวงจรข้อผิดพลาด ค่า 50 V แทนขีดจำกัดความปลอดภัยของแรงดันสัมผัส เพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันที่บุคคลอาจสัมผัสได้ในระหว่างข้อผิดพลาดไม่เป็นอันตราย