Bakit Hindi Nakapagbibigay ng Proteksyon ang Standard Breaker Laban sa Ground Faults?

Ang isang nasirang neutral sa isang circuit na may standard breaker ay nagpapahiwatig ng panganib ng pagkabagabag dahil ang breaker hindi nagmomonito o nangangalaga ng neutral wire. Ang panloob na mekanismo ng isang standard breaker ay hindi disenado upang detektoin ang ground-fault currents habang ito ay gumagana. Ang mga standard circuit breakers ay disenado upang protektahan laban sa overloads at short circuits, hindi ground faults.

Ang mga standard breakers ay nangangalaga ng current sa hot wire at trip kung ang current ay lumampas sa rating ng breaker—karaniwang dahil sa overload o short circuit. Gayunpaman, sa may isang nasirang neutral, maaaring bumalik ang fault current sa pinagmulan sa pamamagitan ng ground wire. Ito ay nangyayari dahil ang ground at neutral terminal bars ay nakakonekta sa main panel.

Bilang resulta, maaaring mag-flip ang current na mas mababa sa rated capacity ng breaker sa circuit sa isang hindi inaasahang ruta. Dahil walang excessive current na naglalakbay sa hot wire, hindi ito nadetect ng breaker at nananatiling sarado. Bilang resulta, bahagi ng circuit ay nananatiling may enerhiya, nagpapalikha ng isang taglay na panganib ng pagkabagabag na hindi naaaddress ng breaker.

Ang mga karaniwang faults sa isang electric circuit ay kasunod:
Overloads at Short Circuits

Ang mga standard breakers ay tumutugon sa excessive current na dulot ng overloads o direct short circuits (high-current faults kung saan ang current ay nagflowa diretso mula hot to neutral o hot to hot). Ang mga kondisyong ito ay lumilikha ng isang current surge, na dinetekto at trip ng breaker upang maprevent ang pinsala.

Ground Faults

Ang ground fault ay nangyayari kapag ang current ay lumalabas mula sa hot wire patungo sa isang grounded surface, nagsisipa ng neutral wire (halimbawa, dahil sa isang nasirang neutral o isang live wire na nakakontak sa metal appliance case o basa na surface). Ang mga ground faults ay maaaring hindi lumikha ng mataas na current surges na kinakailangan upang trip ang isang standard breaker, lalo na kung maliit lamang ang halaga ng current na lumalabas sa ground. Ang paglabas na ito ay maaaring lumikha ng malubhang panganib ng pagkabagabag nang hindi umabot sa threshold ng trip ng breaker.

Paano Tumugon ang Standard Breaker sa Short Circuit o Ground Fault?

Tingnan natin kung paano ang isang standard breaker ay gumagana at tumutugon sa short circuits o ground faults sa isang circuit, tulad ng ipinapakita sa ibaba.

Isaalang-alang natin ang halimbawang ito: Sa isang 120V/240V main panel, ang isang lighting circuit ay kontrolado at pinoprotektahan ng isang 15-amp standard breaker sa isang 120V supply, at nawala ang koneksyon ng neutral.

Tulad ng ipinapakita sa larawan, kung ang neutral bar sa main panel ay hindi available, sinusubukan ng return current na bumalik sa neutral bar. Dahil ang neutral bar ay nakakonekta sa ground bar, ang tanging ruta ng current pabalik sa pinagmulan (karaniwang ang transformer) ay sa pamamagitan ng ground wire. Ito ay lumilikha ng isang circuit, na nagpapahintulot sa humigit-kumulang 2.4 amps ng fault current na lumakbay. Ang ilaw ay maaaring maglabas pa rin ng dim glow.

Ang 2.4-amp fault current na ito ay nasa ilalim ng 15-amp rating ng breaker, kaya hindi ito trip. Bilang resulta, ang circuit ay nagpapahiwatig ng panganib ng pagkabagabag, bilang lahat ng metal components—kabilang ang equipment enclosures, metal raceways, at ang metallic bodies ng mga konektadong device—nagiging energized na may humigit-kumulang 72V AC.

Ngayon, isaalang-alang natin ang isang pangalawang scenario kung saan nawala ang neutral at ang hot wire ay nakakontak sa metallic body ng device, lumilikha ng isang "double fault." Sa kasong ito, ang ilaw ay off dahil sa kakulangan ng load resistance. Tulad ng ipinapakita sa larawan, ang isang fault current na humigit-kumulang 4 amps ay lumilipad sa pamamagitan ng ground conductor pabalik sa pinagmulan.

Muli, lahat ng metal components sa circuit ay nagiging energized na may 120V AC. Ang 4-amp fault current na ito ay nananatiling nasa ilalim ng 15-amp threshold ng breaker, kaya hindi ito trip. Kung ang isang operator ay makakontak sa equipment enclosure, metal raceway, o metallic body ng device, sila ay nasa panganib ng malubhang electric shock.

Upang mapabuti ang mga panganib na ito, inirerekomenda ang isang GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter) breaker sa halip ng isang standard breaker. Ang mga GFCI breakers ay disenado upang detektoin ang ground faults at trip sa mga mapanganib na sitwasyon—kabilang ang mga dulot ng isang nasirang neutral—na nagbibigay ng mas ligtas na operasyon.