การต่อสายกลางลงดินมีวัตถุประสงค์อะไร การต่อลงดินแตกต่างจากการเชื่อมโยงในแง่ของความปลอดภัยอย่างไร

วัตถุประสงค์ของการต่อพื้นกลาง

ให้ศักยภาพอ้างอิง

ในระบบไฟฟ้า การต่อพื้นกลางให้ศักยภาพอ้างอิงที่มั่นคงสำหรับวงจรทั้งหมด ซึ่งโดยทั่วไปจะถูกกำหนดเป็นศักยภาพศูนย์ ช่วยในการกำหนดค่าแรงดันไฟฟ้าของสายอื่น ๆ (เช่น สายไฟ) โดยเทียบกับศักยภาพศูนย์นี้ ทำให้การวัดและวิเคราะห์แรงดันไฟฟ้าสะดวกและแม่นยำมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ในระบบจ่ายไฟฟ้าต่ำแรงดันสามเฟสสี่สาย (380V/220V) แรงดันระหว่างสายไฟและสายพื้นกลางคือ 220V และค่านี้ถูกกำหนดตามศักยภาพศูนย์ของสายพื้นกลาง

รับประกันการทำงานที่มั่นคงของระบบ

สำหรับโหลดไม่สมดุลสามเฟส การต่อพื้นกลางสามารถรับประกันความมั่นคงของแรงดันไฟฟ้าสามเฟส เมื่อโหลดไม่สมดุล (เช่น ในบางพื้นที่ที่อยู่อาศัยหรือสถานการณ์การใช้ไฟฟ้าขนาดเล็ก จำนวนและกำลังของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อในแต่ละเฟสแตกต่างกัน) สายพื้นกลางสามารถนำกระแสไฟฟ้าที่ไม่สมดุลกลับไปยังจุดกลางของแหล่งจ่ายไฟ เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบที่เกิดจากการไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าสามเฟสต่อการดำเนินงานปกติของอุปกรณ์ไฟฟ้า หากสายพื้นกลางไม่ได้ต่อพื้น ความไม่สมดุลของสามเฟสอาจทำให้แรงดันของแต่ละเฟสผันผวนมาก กระทบต่ออายุการใช้งานของอุปกรณ์หรือทำลายอุปกรณ์

การป้องกันความเสียหาย

ในกรณีที่เกิดความเสียหายจากกราวด์เฟสเดียว การต่อพื้นกลางช่วยให้กระแสไฟฟ้าความเสียหายไหลผ่านได้อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น เมื่อสายไฟถูกต่อพื้นโดยไม่ตั้งใจ สายพื้นกลางที่ต่อพื้นแล้วจะให้ทางกลับที่มีความต้านทานต่ำสำหรับกระแสไฟฟ้าความเสียหาย ทำให้อุปกรณ์ป้องกัน (เช่น ฟิวส์ หรือเบรกเกอร์) ตรวจจับกระแสไฟฟ้าความเสียหายได้ทันท่วงทีและทำงานเพื่อตัดวงจร จึงช่วยป้องกันความปลอดภัยของบุคคลและอุปกรณ์

ความแตกต่างด้านความปลอดภัยระหว่างการต่อพื้นและการต่อศูนย์

หลักการป้องกันที่แตกต่างกัน

• การต่อพื้น (การต่อพื้นป้องกัน) : การต่อพื้นป้องกันคือการเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้ระหว่างเปลือกหรือโครงของอุปกรณ์ไฟฟ้ากับพื้น เมื่ออุปกรณ์เกิดความเสียหายจากการรั่ว เช่น ฉนวนของมอเตอร์เสียหายจนทำให้เปลือกมีประจุ เนื่องจากเปลือกถูกต่อพื้น กระแสไฟฟ้ารั่วจะไหลเข้าสู่พื้นผ่านความต้านทานการต่อพื้น ถ้าความต้านทานการต่อพื้นน้อยพอที่จะทำให้กระแสการต่อพื้นถึงค่ากระทำของอุปกรณ์ป้องกัน (เช่น อุปกรณ์ป้องกันการรั่ว) อุปกรณ์ป้องกันจะทำงานเพื่อตัดวงจร ถ้าความต้านทานการต่อพื้นมาก แม้ว่าอุปกรณ์ป้องกันจะไม่สามารถทำงานทันที แต่เมื่อบุคคลสัมผัสกับเปลือกที่มีประจุ เนื่องจากความต้านทานของร่างกายมนุษย์มากกว่าความต้านทานการต่อพื้น กระแสไฟฟ้ารั่วส่วนใหญ่จะไหลเข้าสู่พื้นผ่านความต้านทานการต่อพื้น ทำให้ลดกระแสผ่านร่างกายลงและลดความเสี่ยงจากการช็อกไฟฟ้า

• การต่อศูนย์ (การต่อศูนย์ป้องกัน) : การต่อศูนย์ป้องกันคือการเชื่อมต่อเปลือกของอุปกรณ์ไฟฟ้ากับสายพื้นกลาง (สายพื้นกลาง) ในระบบสามเฟสสี่สาย ถ้าเกิดความเสียหายจากการรั่วของอุปกรณ์ เช่น สายไฟและเปลือกของอุปกรณ์เกิดการลัดวงจร กระแสไฟฟ้าจากการลัดวงจรจะไหลกลับไปยังแหล่งจ่ายไฟผ่านสายพื้นกลาง กระแสไฟฟ้าจากการลัดวงจรโดยทั่วไปมีปริมาณมาก จะทำให้ฟิวส์บนสายละลายหรือเบรกเกอร์ทริปอย่างรวดเร็ว ทำให้ตัดการจ่ายไฟเพื่อป้องกันการช็อกไฟฟ้าของบุคคล

ขอบเขตการใช้งานที่แตกต่างกัน

• การต่อพื้น: เหมาะสมสำหรับระบบไฟฟ้าที่จุดกลางไม่ได้ต่อพื้นหรือต่อพื้นผ่านความต้านทานสูง เช่น ระบบจ่ายไฟฟ้าแบบง่ายในบางพื้นที่ชนบทหรือระบบไฟฟ้าอุตสาหกรรมพิเศษบางประเภท ในระบบเหล่านี้ เนื่องจากไม่สามารถทำการป้องกันความเสียหายได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านการต่อศูนย์ การต่อพื้นเป็นวิธีสำคัญในการรับประกันความปลอดภัย

• การต่อศูนย์: เหมาะสำหรับระบบจ่ายไฟฟ้าต่ำแรงดันสามเฟสสี่สายที่ต่อพื้นตรงของจุดกลาง (เช่น ระบบ 380V/220V ทั่วไป) ในระบบดังกล่าว สายพื้นกลางได้ต่อพื้นแล้ว และการป้องกันการรั่วสามารถทำได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพโดยใช้การต่อศูนย์ป้องกัน

แรงดันไฟฟ้าในเวลาที่เกิดความเสียหายแตกต่างกัน

• การต่อพื้น: ในระบบการต่อพื้นป้องกัน เมื่อเกิดความเสียหายจากการรั่วของอุปกรณ์ แรงดันไฟฟ้าต่อพื้นของเปลือกอุปกรณ์เท่ากับกระแสไฟฟ้ารั่วคูณความต้านทานการต่อพื้น ถ้าความต้านทานการต่อพื้นมาก เปลือกอุปกรณ์อาจมีแรงดันไฟฟ้าต่อพื้นสูง แม้ว่ากระแสผ่านร่างกายมนุษย์จะน้อย แต่ยังมีความเสี่ยงจากการช็อกไฟฟ้า

• การต่อศูนย์: ในระบบการต่อศูนย์ป้องกัน เมื่อเกิดความเสียหายจากการรั่วของอุปกรณ์ เนื่องจากกระแสไฟฟ้าจากการลัดวงจรไหลกลับไปยังแหล่งจ่ายไฟผ่านสายพื้นกลาง แรงดันไฟฟ้าต่อพื้นของเปลือกอุปกรณ์จะลดลงอย่างรวดเร็วใกล้เคียงศูนย์โวลต์ ทำให้ความปลอดภัยสูงขึ้นมาก