การป้องกันด้วยการต่อพื้นที่หลายจุด (PME) – TN-C-S – (MEN) และ PNB

Protective Multiple Earth (PME) คืออะไร?

Protective Multiple Earth (PME) เป็นวิธีการต่อพื้นดินเพื่อความปลอดภัยที่ซึ่งสายต่อพื้นดิน (สายกราวด์) ในสถานที่ของผู้ใช้ถูกต่อเชื่อมกับทั้งระบบต่อพื้นดินในท้องถิ่นและสายกลางของแหล่งจ่ายไฟฟ้า ระบบนี้ยังเรียกว่า TN-C-S หรือ Multiple Earther Neutral (MEN) ซึ่งมั่นใจได้ว่าหากสายกลางขาด กระแสไฟฟ้าที่เกิดข้อผิดพลาดสามารถไหลกลับไปยังแหล่งกำเนิดไฟฟ้าได้อย่างปลอดภัยผ่านทางการต่อพื้นดิน ลดความเสี่ยงของการช็อกไฟฟ้าและอันตรายอื่น ๆ

ในระบบต่อพื้นดิน PME (แสดงด้านล่าง) สายกลางของแหล่งจ่ายทำหน้าที่เป็นสองอย่าง: มันให้การต่อพื้นดินเพื่อความปลอดภัยและทำหน้าที่เป็นสายกลาง นอกจากนี้ สายกลางยังถูกต่อพื้นดินที่หลายจุดบนฝั่งแหล่งจ่าย หัวข้อต่อไปของบทความนี้จะอภิปรายผลของการตัดวงจร PEN (การขาดสายกลางจากแหล่งกำเนิด) รวมถึงมาตรการป้องกันและอันตรายที่อาจเกิดขึ้นกับ PME

TN-C-S PME คืออะไร?

TN-C-S PME (Protective Multiple Earthing) เป็นการกำหนดค่าเฉพาะของระบบกระจายไฟฟ้าที่แหล่งจ่ายภายนอกถูกต่อพื้นดินที่หลายจุด ("T" = Terre ภาษาฝรั่งเศสสำหรับ "พื้นดิน" หรือ "ground") บนฝั่งการติดตั้งของผู้ใช้ ส่วนนำไฟฟ้าของอุปกรณ์ถูกต่อเชื่อมผ่านสายเคเบิลป้องกันวงจร (CPC) ทั้งสายกลาง (N) และระบบต่อพื้นดิน

การระบุ "C-S" หมายความว่าสายกลาง (N) และสายต่อพื้นดินป้องกัน (PE) ถูกรวม (C) ในเครือข่ายของแหล่งจ่ายและแยก (S) ในการติดตั้งของผู้ใช้

องค์ประกอบหลักของ TN-C-S PME

• T: Terre ("พื้นดิน/ground") — ระบบมีการต่อพื้นดินโดยตรงและอิสระแยกจากสายนำไฟฟ้า
  

• N: สายกลาง — สายนำไฟฟ้าสำหรับการไหลกลับของกระแสในวงจรไฟฟ้า
  

• C: รวม — ในเครือข่ายแหล่งจ่ายทางลำเลียง (เช่น จากหม้อแปลงไปยังแผงควบคุมหลักของผู้ใช้) สายกลาง (N) และสายต่อพื้นดินป้องกัน (PE) ถูกรวมเข้าเป็นสายเดียวเรียกว่า PEN (Protective

• Earth Neutral) conductor.
  

• S: แยก — ที่แผงควบคุมหลักหรือจุดกระจายของผู้ใช้ สาย PEN แยกออกเป็นสองสายนำไฟฟ้าอิสระ:
  

• สายกลาง (N): นำกระแสไฟฟ้ากลับ
  

• สายต่อพื้นดินป้องกัน (PE): เชื่อมต่อกับเฟรมอุปกรณ์และรับประกันความปลอดภัยในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาด

การทำงานของ TN-C-S PME

• ทางลำเลียง (ฝั่งแหล่งจ่าย):

• สายกลางและสายต่อพื้นดินป้องกันถูกรวมเป็นสาย PEN ต่อพื้นดินที่แหล่งกำเนิด (เช่น หม้อแปลง) และอาจที่จุดระหว่างทาง (การต่อพื้นดินหลายจุด)

• ทางรับ (ฝั่งผู้ใช้):

• ที่แผงควบคุมหลักของผู้ใช้ สาย PEN ถูกแยกเป็นสายกลาง (N) และสายต่อพื้นดินป้องกัน (PE) แยกกัน

• สาย PE ต่อเชื่อมกับส่วนนำไฟฟ้าที่เปิดเผยของอุปกรณ์ (เช่น โครงสร้างโลหะ) เพื่อเปลี่ยนทางกระแสไฟฟ้าที่เกิดข้อผิดพลาดไปยังพื้นดินอย่างปลอดภัย

• สายกลาง (N) ยังคงแยกจากพื้นดินภายในการติดตั้งของผู้ใช้ (ยกเว้นจุดเชื่อมโยงเดียวที่แผงควบคุมหลักเพื่อรักษาศักยภาพ)

ประโยชน์ด้านความปลอดภัย

• การป้องกันข้อผิดพลาด: ในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาดระหว่างเฟสกับโลหะ กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านสาย PE ไปยังพื้นดิน ทำให้เซอร์กิตเบรกเกอร์หรือฟิวส์ทำงานอย่างรวดเร็ว
  

• ความปลอดภัยเมื่อสายกลางขาด: หากสายกลางขาดทางลำเลียง สาย PEN/PE รับประกันว่าส่วนนำไฟฟ้าที่เปิดเผยจะยังคงอยู่ที่ศักยภาพพื้นดิน ลดความเสี่ยงของการช็อกไฟฟ้า
  

• ความยืดหยุ่น: รวมความง่ายในการใช้งานของระบบสายกลาง-พื้นดินผสม (TN-C) ในเครือข่ายแหล่งจ่ายกับความปลอดภัยของระบบแยก (TN-S) ในสถานที่ของผู้ใช้ ทำให้เหมาะสมกับทั้งโครงข่ายเมืองและอาคาร
  

การกำหนดค่านี้สมดุลระหว่างประสิทธิภาพทางค่าใช้จ่ายในเครือข่ายแหล่งจ่ายกับความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้นในสภาพแวดล้อมของผู้ใช้ปลายทาง ใช้กันอย่างกว้างขวางในที่พักอาศัย การค้า และภาคอุตสาหกรรม

PNB คืออะไร?

PNB หรือ Protective Neutral Bonding เป็นวิธีการต่อพื้นดินที่คล้ายกับระบบ PME (Protective Multiple Earthing) แต่มีความแตกต่างสำคัญ: การต่อสายกลางกับพื้นดิน (TN) ถูกตั้งขึ้นบนฝั่งผู้ใช้ (เช่น ที่แผงควบคุมหลักของสถานที่) แทนที่จะที่แหล่งจ่ายไฟฟ้าหรือหม้อแปลง

ในระบบ TN-C-S PNB (Protective Neutral Bonding) หมายถึงการกำหนดค่าที่สาย PEN (Protective Earth Neutral) หรือ CNE (Combined Neutral Earth) ของผู้ใช้รายย่อยถูกต่อเชื่อมกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้า (เช่น หม้อแปลง) ที่จุดเดียวเท่านั้น จุดเชื่อมโยงเดียวนี้รับประกันว่าฟังก์ชันสายกลางและสายต่อพื้นดินป้องกันถูกรวมทางลำเลียง (จากหม้อแปลงไปยังแผงควบคุมหลักของผู้ใช้) และแยกออกจากกันภายในการติดตั้งของผู้ใช้ (โครงสร้าง TN-C-S)

ประเด็นสำคัญสำหรับ PNB

• ความต้องการระยะทางต่อพื้นดิน: ระยะทางที่แนะนำระหว่างขั้วต่อพื้นดินและแผงควบคุมหลักของผู้ใช้ (ที่สายกลาง-พื้นดินถูกเชื่อมโยง) ควรน้อยกว่า 40 เมตร (≈130 ฟุต) เพื่อลดความเสี่ยงของแรงดันไฟฟ้าในกรณีที่สายกลางขาด ระยะทางนี้ควรสั้นที่สุดเท่าที่จะทำได้ ใกล้เคียงกับแท่งเชื่อมโยงพื้นดินของแผงควบคุมหลัก

• กลไกความปลอดภัย: โดยการเชื่อมโยงสายกลางกับพื้นดินที่สถานที่ของผู้ใช้ PNB ช่วยให้ศักยภาพของสายกลางมีความมั่นคงและให้ทางสำรองสำหรับกระแสไฟฟ้าที่เกิดข้อผิดพลาดหากสายกลางทางลำเลียงขาด ลดความเสี่ยงของส่วนนำไฟฟ้าที่เปิดเผยกลายเป็นไฟฟ้าและทำให้เกิดการช็อกไฟฟ้า

ความแตกต่างจาก PME

แม้ว่าทั้ง PNB และ PME จะมีการเชื่อมโยงสายกลาง-พื้นดิน PME มักมีจุดต่อพื้นดินหลายจุดทางลำเลียง (เช่น ที่หม้อแปลงและตามเครือข่ายการกระจาย) ในขณะที่ PNB มุ่งเน้นที่จุดเชื่อมโยงเดียวที่สถานที่ของผู้ใช้ ภายใต้กรอบ TN-C-S

PNB ออกแบบมาเพื่อสมดุลระหว่างความปลอดภัยและความง่ายในการใช้งานในโครงการขนาดเล็ก รับประกันว่าปฏิบัติตามรหัสไฟฟ้าในขณะที่ลดผลกระทบจากการขาดสายกลางในสภาพแวดล้อมของผู้ใช้ปลายทาง

ทำไมและที่ไหนที่ระบบต่อพื้นดิน PME ถูกใช้?

ภายใต้ ESQCR (Electricity Safety, Quality and Continuity Regulations) ผู้บริโภคถูกห้ามไม่ให้ติดตั้งสาย PEN ในระบบ HV/LV ความรับผิดชอบนี้อยู่ที่ผู้ดำเนินการเครือข่ายการกระจายอิสระ (DNO) เนื่องจากระบบ PME มีการกำหนดค่าการต่อพื้นดินที่ซับซ้อนซึ่งต้องการการจัดการอย่างมืออาชีพเพื่อรับประกันความปลอดภัยและการปฏิบัติตาม

ประโยชน์หลักของ PME

ประโยชน์หลักของ PME คือความสามารถในการลดความเสี่ยงในกรณีที่สายกลางขาด (วงจรเปิด PEN) ถ้าสายกลางขาด กระแสไฟฟ้าที่เกิดข้อผิดพลาดสามารถกลับไปยังแหล่งกำเนิดไฟฟ้าผ่านทางพาราลเลลต่อพื้นดิน (สร้างขึ้นโดยจุดต่อพื้นดินหลายจุด) ทางต้านทานต่ำนี้กระตุ้นอุปกรณ์ป้องกัน (เช่น ฟิวส์ เซอร์กิตเบรกเกอร์) ให้ทำงาน เนื่องจากกระแสไฟฟ้าสูงเนื่องจากต้านทานต่ำทำให้ฟิวส์ละลายหรือกระตุ้นเซอร์กิตเบรกเกอร์เป็นผลให้ส่วนนำไฟฟ้าที่เปิดเผยยังคงอยู่ที่ศักยภาพพื้นดิน ลดความเสี่ยงของการช็อกไฟฟ้าจากสายกลางที่ขาด หากไม่มี PME การขาดสายกลางจะไม่มีทางกลับ ทำให้สายกลางมีไฟฟ้าและเป็นอันตรายจากการช็อกไฟฟ้าอย่างรุนแรง

การประยุกต์ใช้ PME

บริษัทจ่ายไฟฟ้าและผู้จำหน่ายมักใช้ PME ในพื้นที่ชนบทหรือพื้นที่ที่ยากลำบาก (เช่น พื้นที่ภูเขา) ที่:

• การต่อพื้นดินต่ำต้านทานสำหรับอาคารแต่ละแห่งมีค่าใช้จ่ายสูงหรือไม่เหมาะสม
  

• การได้รับความต้านทานวงจรพื้นดินที่เหมาะสมจากหม้อแปลงไปยังจุดเชื่อมต่อของผู้บริโภคเป็นเรื่องยาก
  

• อย่างไรก็ตาม การใช้ PME ต้องได้รับการอนุมัติเป็นลายลักษณ์อักษรจากหน่วยงานที่เกี่ยวข้องเนื่องจากความต้องการทางเทคนิคและอันตรายที่อาจเกิดขึ้น

ขนาดของสายและเชื่อมโยงสำหรับ PME/PNB

สำหรับการต่อพื้นดิน PME ขนาดของสายต้องปฏิบัติตาม BS 7671:2018+A2:2022 regulations:

• พื้นที่ขวางของสายต่อพื้นดิน: ปฏิบัติตาม 114.1 และ 543.1.1.

• การคำนวณ: ปฏิบัติตาม Regulation 543.1.3 (กระแสไฟฟ้าที่เกิดข้อผิดพลาดและระยะเวลา)

• การเลือกสายป้องกัน: ใช้ Regulation 543.1.4 สำหรับการกำหนดขนาด

ความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นจากการต่อพื้นดิน PME

แม้ว่า PME จะเพิ่มความปลอดภัย แต่ก็มีอันตรายเฉพาะ:

ศักยภาพสายกลางที่เพิ่มขึ้น

หากสายกลางขาด (พบบ่อยในสายไฟฟ้าเหนือศีรษะในพื้นที่ชนบท) ส่วนนำไฟฟ้าที่ป้องกัน (เช่น เคสอุปกรณ์) ที่เชื่อมโยงกับสายกลางอาจมีไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น:

• โหลด 5 กิโลวัตต์ (ต้านทาน 12 โอห์ม) บนระบบจ่ายไฟฟ้า 240 V ประสบกับสายกลางที่ขาด

• กระแสไฟฟ้ากลับผ่านทางพาราลเลลต่อพื้นดิน (เช่น ขั้วต่อพื้นดินต้านทาน 12 โอห์ม)

• แรงดันแบ่งระหว่างโหลดและทางพาราลเลลต่อพื้นดิน: ~80 V ปรากฏบนส่วนนำไฟฟ้าที่ต่อพื้นดิน สร้างความเสี่ยงของการช็อกไฟฟ้า

ข้อผิดพลาดแบบเงียบ

ต่างจากข้อผิดพลาดที่ชัดเจน สายกลางที่ขาดใน PME อาจไม่กระตุ้นการป้องกันทันที ระบบสามารถมีไฟฟ้าจนกว่าจะมีคนสัมผัสส่วนนำไฟฟ้า นำไปสู่การช็อกไฟฟ้าที่ไม่คาดคิด

ข้อกำหนดการบรรเทา:

• การต่อพื้นดินหลายจุด: สายกลางต้องต่อพื้นดินที่หลายจุดในระบบ

• ต้านทานพื้นดินต่ำ: ต้านทานของขั้วต่อพื้นดินแต่ละขั้วไม่ควรเกิน 10 โอห์ม

• ขั้วต่อพื้นดินแต่ละตัว: แนะนำให้มีสำหรับการติดตั้งแต่ละแห่งเพื่อลดกระแสไฟฟ้าที่เกิดข้อผิดพลาดที่แชร์กัน

• การอนุมัติจากหน่วยงาน: การอนุมัติอย่างเป็นทางการเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรับประกันการออกแบบและบำรุงรักษาที่เหมาะสม

สรุป

PME เป็นวิธีการต่อพื้นดินที่สำคัญแต่ถูกควบคุม เหมาะสมสำหรับพื้นที่ที่มีสภาพการต่อพื้นดินที่ท้าทาย ประสิทธิภาพของมันขึ้นอยู่กับการปฏิบัติตามมาตรฐานการเชื่อมโยง การกำหนดขนาด และการบำรุงรักษาอย่างเคร่งครัดเพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงเช่น ศักยภาพสายกลางที่เพิ่มขึ้น ควรปรึกษาวิศวกรผู้เชี่ยวชาญและขอการอนุมัติจากหน่วยงานที่เกี่ยวข้องเมื่อติดตั้งระบบ PME