การป้องกันฟ้าผ่าสำหรับระบบ scada

- 1/9 -การปองกนฟาผาสำหรบระบบ SCADA Copyright by OPPO 2008

บทความคณภาพกำลงไฟฟามถนายน พ.ศ. 2548 www.oppo.co.th

บทคดยอบทความฉบบนจะพจารณาไปทโครงรางของกระแสฟาผา (LightningDischarge) ตลอดถงลกษณะของรปคลน เพอเปนหลกการสการปองกนใหกบระบบ SCADA แตอยางไรกตามความสมบรณของการนำองคความรจากบทความฉบบนไปสภาคปฏบต อาจจะไมครอบคลมการปองกนในเชงบรณาการจรงๆ ได เพราะจะตองนำองคความรในบทความฉบบน ไปประยกตควมรวมกบองคความรเกยวกบระบบกราวนดและความเปนอยจรงของระบบงานอกครงหนง

บทนำในกระบวนการควบคม-การดำเนนงานขององคกรตางๆ เชน การ

ไฟฟานครหลวง การไฟฟาสวนภมภาค โรงงานกาซ ระบบจดการนำฯลฯ จำเปนอยางยงทจะตองอาศยการเฝามอง (Monitoring) และ

ควบคม-ตดตามการดำเนนงานของโครงขายอยางใกลชด SCADAหรอระบบควบคมทางไกลกเปนอกระบบหนงทสามารถเขามาสนบสนนหนาทการทำงานเหลานไดเปนอยางด

การพจารณาปองกนฟาผาใหกบระบบ SCADA โดยแกนแทแลวมไดมหลกคดทแตกตางไปจากการปองกน ระบบงานอเลกทรอนกสความไวสงทวไปเลย ซงหลกการปองกนฟาผาใหกบระบบSCADA จะตองพจารณาทกเสนทางทไฟกระโชกซงเปนผลกระทบทางออมจากปรากฏการณฟาผาเขามาสรางความเสยหายใหเกดขนกบระบบงานได เชน ทางดานแหลงจายกำลงไฟฟา ซงมทง AC และDC ภาคสญญาณอนพทและเอาทพท ซงภาฃการทำงานเหลานลวนแลวแตมความเกยวของกบอเลกทรอนกสความไวสงทงสน เปนตน

การปองกนฟาผาสำหรบระบบ SCADA( Lightning protection for SCADA System )

ระบบ SCADA เปนระบบ สอสารประเภทหนง ม อนพท - เอาทพทมากมาย อนกลายเปนชองทางสการ เขาไปทำลายระบบของไฟ

กระโชก การวางมาตรการ ปองกนฟาผาใหกบระบบน

จะตองพจารณาทงผลกระทบจากทางตรงและทางออม ตลอดถงการปองกนจะตองจดการในเชงบรณาการ จงจะสมฤทธผล

วฒนา สนทรานรกษemail Address : [email protected]


ลกษณะทวไปของระบบ SCADAระบบ SCADA จะมหนาทโดยตรงในการควบคมและเกบขอมล

ในรปแบบตางๆ ตามหนาท (Function) ของมนตามโครงขายของสวนงานในตำแหนงตางๆ เพอนำสการบนทกลงฐานขอมลและนำสกระบวนการจดการ-ควบคมการดำเนนงานในลำดบตอไป การจดการโครงขายของระบบ SCADA มความเปนไปไดทงรปแบบทมการจด-การ-ควบคมจากสวนกลาง (Center Control) หรอแยกการควบคมไปตามสถานยอยตางๆ ในการดำเนนการควบคมสงการ ทงนทงนนกขนอยกบแตละองคกร ซงมลกษณะทแตกตางกนออกไป สำหรบสวนประกอบหลกในระบบ SCADA จะประกอบดวย

1. สวนการตรวจจบ (Field Sensors) จะทำหนาทในการแปลงขอมลในรปแบบกายภาพ (ฟสกส) ไปเปนขอมลทางไฟฟา ขอมลทไดจากสวนการตรวจจบ จะเปนขอมลตงตนทจะสงตอไปยง RTUตอไปหมายเหต การตความหมายสวนการตรวจจบ มไดจำกดกรอบวาจะตองเปนการแปลงขอมลในรปแบบกายภาพ (ฟสกส) ไปเปนขอมลทางไฟฟาเทานน แตอาจจะอยในรปแบบของการตรวจสอบสถานะของคณภาพกำลงไฟฟาในตำแหนงตางๆ เพอสงเปนสญญาณขอมลใหกบสถานควบคม-สถานศนยเฝามอง

2. สวนกระบวนการจดการ (Remote Terminal Units หรอ RTU)RTU จะเปนตวกลางในการจดการขอมลตางๆ ตลอดถงการควบคมโดยจะรบสญญาณขอมลมาจากสวนการตรวจจบ และสงออกทางภาคเอาทพท เพอควบคมการทำงานของจกรกล (เชน วาลวเปด-ปดนำ) หรอสงสญญาณขอมลออกทางระบบสอสารไปยงสถานหลก(Master Station) กระบวนการทำงานของ RTU มลกษณะการทำงานเชนเดยวกบ PLC (Programmable Logic Controller) ซงมความสามารถทจะควบคมการทำงานไดทนท หรอ จะรอรบคำสงจากสถานหลกทงนทงนนกขนอยกบเงอนไขหนาททไดถกกำหนดเอาไว

3. สวนการดำเนนการ (Field Actuators) สำหรบสวนการดำเนนการจะทำหนาทในการเปลยนสญญาณไฟฟาจาก RTU สการสงการใหเครองจกรกลทำงาน (เชน วาลวเปด-ปดนำ)

4. สวนระบบสอสาร (Communication System) การเชอมตอระ-หวาง RTU กบสถานหลก จะกระทำผานระบบสอสาร ซงอาจจะเปนไปในรปแบบโครงขายของระบบสายสญญาณโทรศพท ระบบไฟเบอรออปตค หรอวทยไมโครเวฟ ทงนทงนนกขนอยกบองคกรใดเลอกใชรปแบบการสอสารเปนแบบใด

5. สถานหลก (Master Station) สถานหลกจะเปนศนยกลางของขอมล ศนยกลางการประมวลผลและสงการ เพอควบคมสวนงาน-

เครองจกรกลทอยในโครงขายของระบบงานทงหมด ตวอยางเชนสถานหลกโรงงานจายกาซ สถานไฟฟาฯ เปนตน

อนตรายจากฟาผาเสนทางการเขาสระบบ SCADA ของไฟกระโชก ประกอบไปดวย

เสนทางจายกำลงไฟฟา สายสญญาณอนพทเอาทพททเชอมตออยกบตว RTU ตลอดถงเสนทางของระบบสอสารทอาศยระบบไมโครเวฟ ซงจำเปนจะตองตดตงเสารบ-สงสญญาณทมความสงเพยงพอ ผลกระทบจากกระแสฟาผาสามารถเกดขนไดทงทางตรงและทางออม ยงผลใหเกดความเสยหายตอสวนหรอภาคการทำงานตางๆ ซงโดยทงสนเปนวสด-อปกรณอเลกทรอนกสใหไดรบความเสยหายอยบอยครงกอนทจะมองไปในรายละเอยดจากผลกระทบของกระแสฟาผาตอ

ระบบ SCADA ใหมาพจารณา 2 ปจจยสำคญดงในรปท 1 ซงไดแสดงใหเหนถงคาขนาดความรนแรงของกระแสฟาผา (LightningStroke) โดย 79% ของกระแสฟาผาจะมคาตำกวา 5 kA 25%ของกระแสฟาผาจะมคามากกวา 50 kA เปนตนสวนปจจยท 2 ซงจำเปนอยางยงทจะตองคำนงถง นนคอ คา Earth

Potential Rise หรอคาศกยไฟฟาทปรากฏขนทผวดนในชวงเวลาทกระแสฟาผาไดไหลผาน สามารถพจารณาไดจากรปท 2

รปท 1 กระแสฟาผาลกแรก (First stroke return current)

รปท 2 คา Earth Potential Rise


ผลจากปรากฏการณฟาผานำไปสการเกดศกยไฟฟาปรากฏทผวดน(Earth Potential Rise) สามารถสงผลกระทบตอระบบงานไดโดยรวมตวอยางเชน ถาคาความตานทานของระบบกราวนด (ระบบดน) มคาเทากบ 10 โอหม และสมมตใหกระแสฟาผามคา 50 kA จะกอใหเกดศกยไฟฟาปรากฏทผวดนมคา 500 kV ถาระบบกราวนดของระบบงานมไดมการตอถงกนทกจด (Single Ground Point) ยอมนำไปสการเกดวงรอบของกระแสกราวนด (Earth Loop Current หรอ Ground LoopCurrent) สรางความเสยหายใหเกดขนกบระบบงานตามมาในทสดโดยเฉพาะสวนงานอเลกทรอนกสความไวสง (เชน ระบบคอมพวเตอรระบบ PLC เปนตน) มกจะไดรบความเสยหายอยบอยครง ทางออกของปญหาดงกลาวมอยดวยกน 1 ทางปองกนและอก 1 ทางลดทอนสำหรบ 1 ทางลดทอน เราจะตองดำเนนการปรบปรงใหระบบกราวนดมคาความตานทานตำทสด (ใหเพมขอควรระวงในเรองความปลอดภยจากปญหาแรงดนไฟฟาชวงกาวและแรงดนไฟฟาสมผส)สวนอก 1 ทางปองกน ใหเราดำเนนการเชอมตอระบบกราวนดในระบบงานทกจดเขาเปนระบบกราวนดเดยวกน (Single Ground Point)เพอปองกนไมใหเกดวงรอบการไหลของกระแสกราวนด (GroundLoop Current) หากละเลยทจะดำเนนการตอกราวนดเปนจดเดยวกนสวนการตรวจจบหรอภาคเซนเซอรทงหลาย ภาครบสญญาณอนพท /เอาทพทของ RTU เปนตน จะไดรบความเสยหายตามมา

บนทก คงตองเนนยำกนหนกๆ ในเรองการเชอมตอระบบกราวนดภายในระบบงานใหถงกนทกจด ทงนทงนนกเพราะตองการรกษาใหระบบกราวนดเกดศกยไฟฟาเทากน หรอ Equip-Potential นนเองหากอางองประสบการณของผเขยน ความเสยหายของระบบงานเกดขนจากสาเหตในเรองการแยกลงกราวนดมความถมากทสดและสงทผเขยนอยากฝากถงคณผอานทรกทกทานวา ไมควรใชสญชาตญาณหรอความรสกในการปฏบตงาน

รปท 3 รปคลนกระแสฟาผา (1/50 uS waveform)

การพจารณารปคลนของกระแสฟาผา สามารถพจารณาไดจากรปท 3จากรปคลนเราจะพบวา อนตรายจากการเปลยนแปลงของกระแสฟาผาจะมความไวทสงมาก โดยจะมคาอยในยาน 1 ไมโครวนาทและโดยธรรมชาตของสายตวนำตางๆ ยอมมคาอนดกแตนซอยคาหนงเสมอ ถาหากสญญาณทางไฟฟาทไหลผานสายตวนำซงมอตราการเปลยนแปลงทเรว (dI/dt) สง ยอมกอใหเกดแรงดนไฟฟาตกครอมทสายตวนำสขนตามไปดวย โดยสามารถอธบายไดจากสมการดงตอไปน V = IR × L(dI/dt)

กระแสฟาผาเมอไหลผานสายตวนำ ยอมทำใหลกษณะของรปคลนมการเปลยนแปลงไป อนเปนผลสบเนองโดยตรงจากคาอนดกแตนซของสายตวนำ ซงมาตรฐานสากล เชน ANSI หรอ IECเปนตน ไดกำหนดพารามเตอรใหม คอ รปคลน 8/20 μS (โดยนยทางนยามแลวจะไมใชกระแสฟาผาอกแลว แตจะเรยกขานในชอใหม คอกระแสไฟกระโชก (Surge current)) คา 8 จะหมายถงคา Rise timeสวนคา 20 จะหมายถง คา Duration time การไหลผานสายตวนำของไฟกระโชกยอมกอใหเกดแรงดนไฟฟาชวขณะปรากฏตกครอมอยทสายตวนำเสนนนๆ แหละยงสายตวนำมความยากมากขนเทาไหรกจะกอใหเกดแรงดนไฟฟาชวขณะปรากฏตกครอมมากขนไปอก(ตามกฎของโอหม) องคความรในเรองนจะนำไปสเรองความยาวของสาย Leader ทตอระหวางเครองปองกนไฟกระโชกกบระบบไฟฟา

รปท 4 แรงดนตกครอมสายขนาด 4 mm2 ยาว 1 เมตร

ในรปท 4 เปนผลการทดลองจากการจายกระแสไฟกระโชก 8/20 μSขนาด 3 kA ใหกบสายตวนำขนาด 4 mm2 ยาว 1 เมตร สงผลใหเกดแรงดนไฟฟาเกนชวขณะตกรอมอยทสายตวนำประมาณ 600 Vpจากผลการเกดแรงดนไฟฟาเกนชวขณะปรากฏตกครอมสายนำตวทมคาสง ทำใหในทางปฏบตจรงเราจะตองตดตงเครองปองกนไฟกระ-โชก (แบบขนาน) โดยจะตองใชสาย Leader ทสนทสด


สวนประกอบในการปองกน (Protection component)ถงแมวาปจจบนสวนประกอบ (Components) ทนำมาใชปองกน

ไฟกระโชกจะมการผลตออกมาเปนจำนวนมากมาย การเลอกนำไปใชงาน เราจะตองศกษาถงขอกำหนดทางเทคนคใหละเอยดโดยสวนประกอบทเราจะเลอกนำมาใชงานจะตองมความสามารถรองรบกบคาขนาดของกระแสไฟกระโชกได รองรบพลงงานไดอยางเพยงพอ มความไวในการตอบสนองเพยงพอทจะไมกอใหเกดความเสยหายตอระบบงานอเลกทรอนกสความไวสง และทสำคญจะตองไมมผลกระทบตอกระบวนการทำงานปกตของระบบงาน โดยเฉพาะการปองกนทางดานสายตวนำสญญาณ ระบบสอสาร ซงจะตองศกษาในขอกำหนดทางเทคนคใหละเอยด

GAS ARRESTERSลกษณะการตอใชงาน Gas Arresters สามารถดำเนนการตอครอมระหวางเฟสกบเฟส หรอ เฟสกบนวทรล หรอเฟสกบกราวนด หรอ นวทรลกบกราวนด เพอทำหนาทเปนตวเบยงเบน (Diverter) ทศทางการไหลของกระแสไฟกระโชกGas Arresters 2 ขา มความเหมาะสมสำหรบการนำไปปองกนไฟกระโชกใหกบสายสญญาณชนด 1 คสาย (Single wire) สวนGas Arresters 3 ขา มความเหมาะสมกบสายสญญาณทมลกษณะเปนคสาย ในความเปนจรงแลว Gas Arresters แบบ2 ขา เราสามารถนำไปใชงานในสายสญญาณลกษณะเปนคสายกได ซงจะตองใช Gas Arresters จำนวน 2 ตวดวยกนแตทวาปญหาไมไดสำคญอยทความสนเปลองเพยงอยางเดยวทเราจะตองคำนงถง แตปญหาจะอยทเรองความสมดลในเรองการทำงานของ Gas Arresters ทงสองตว ปญหาในเรองนเปนเรองใหญมาก และเปนเหตผลสำคญทนำไปสการผลตGas Arresters แบบ 3 ขาออกมา

รปท 5 พฤตกรรมการทำงานของ Gas Arresters

Gas Arresters มความสามารถทจะเบยงเบนกระแสไฟกระ-โชกไดสง แตปญหาหรอขอดอยของ Gas Arresters จะมการตอบสนองตอการปรากฏขนของไฟกระโชกไดชา จงเปน

เหตผลสำคญทเราไมสามารถจดวางให Gas Arresters ทำหนาทปองกนไฟกระโชกเพยงลำพง

VARISTORSVaristors คอ ตวตานทานปรบคาไดชนดหนง ซงคาความตานทานของตวมนจะถกควบคมดวยแรงดนไฟฟา (Voltagedependent resistor) โดยการเปลยนแปลงของคาความตาน-ทานจะมลกษณะไมเปนเชงเสน

Varistors มผลการตอบสนองตอการปรากฏขนของไฟกระโชกไดเรวและสามารถ เปนทางผานเพอเบยงเบนไฟกระโชกไดในระดบกลาง หากเทยบคกบวสดปองกนไฟกระโชกทงหมดVaristors จะไดรบความนยมนำมาปองกนทางดานสายจายกำลงไฟฟามากทสด อนเปนผลสบเนองมาจากการตอบสนองทไวและใหคาแรงดน Clamping ทตำกวา Gas Arresters

รปท 6 แสดงใหเหนถงกราฟความสมพนธระหวางแรงดนกบกระแสของ MOV (Metal Oxide Varistors) รน B60K275 ซงรบประกนจากโรงงานผผลตวา สามารถรองรบกระแสไฟกระโชกไดสงสด 70 kA ทรปคลน 8/20 mS เพยง 1 รปคลนแตถาหากกระแสไฟกระโชกมคาขนาดตำกวา 70 kA MOVกจะสามารถรองรบกระแสไฟกระโชกไดหลายๆ ลกตดตอกนรายละเอยดตางๆ สามารถพจารณาไดจากคมอของผผลต

รปท 6 กราฟความสมพนธระหวาง V และ I ของ MOV รน B60K275Siemens

SOLID STATE DIODEไดโอดทนำมาใชงานปองกนไฟกระโชกจะอยในคลาสพเศษของซเนอรไดโอด ซงเรยกวา Transzorb Diode คณลกษณะเดนของวสดลดทอนชนดน คอ มการตอบสนองตอการปรากฏขนของไฟกระโชกไดเรวมากและใหคาแรงดนไฟฟาปลอยผาน


(Let Through Voltage) ทตำมากดวย สวนขอดอยจะอยทเรองความสามารถในการรองรบกระแสไฟกระโชกไดตำ ดงนนการนำวสดชนดไปใชงาน จงออกมาอยในลกษณะการเกบตกแรงดนไฟฟาปลอยผานจากวสดลดทอนประเภท GasArresters หรอ Varistors

รปท 7 กราฟแสดงความสมพนธระหวาง V กบ I ของ Bi-directional transzorb diode 36 V

หลกการปองกน (Protection Method)วสดปองกนไฟกระโชกแตละชนด ยอมมจดแขงและจดออนของ

ตวมนอย ดงนนการไดมาซงระบบปองกนไฟกระโชกทดทสดเราจะตองสามารถประยกตวสดแตละชนดเขามารวมทำงานอยางเหมาะ-สมใหได สำหรบการปองกนไฟกระโชกทางดานแหลงจายกำลงไฟฟาของระบบ SCADA สามารถเลอกหลกการปองกนได 2 หลกการไดแก Surge Diverter กบ Surge Filter

Surge Diverters

สวนประกอบหลกของ Surge Diverters คอตว Metal OxideVaristors การประยกตใชงานจะตออยในลกษณะขนาน เพอทำหนาทเบยงเบนกระแสไฟระโชกลงสระบบกราวนด ขอควรระวงในการตดตง Surge Diverters จะตองใชสาย Leaderทสนทสด เพราะถาหากสาย Leader ยาวมากเกนไป ประสทธ-ภาพในการปองกนจะตกตำลง (แรงดน Clamping รวมกบแรงดนตกครอมสาย Leader จะมคาทสงมาก) ซงอาจจะไมเพยงพอกบความสามารถในการทนทานไดของแหลงจายไฟฟาของ RTU

ในรปท 8 แสดงใหเหนถงผลการทดสอบ Surge Diverters โดยกำหนดเปนการปอนกระแสไฟกระโชกขนาด 7 kA แลวดำเนนการวดคาแรงดน Clamping ตรงขวของ Surge Diverter (MOV)

จะไดคาประมาณ 900 Vp แตถาวดแรงดนปลอยผานโดยตอรวมกบสาย Leader ยาว 600 mm. จะไดคาแรงดนไฟฟาปลอยผานรวมประมาณ 1,800 Vp คาแรงดนไฟฟาปลอยผานทไดนำเสนอใหเหนน จะนำไปสขอควรระวงในงานการตดตง โดยเราจะตองใชสาย Leader ใหสนทสดเทาทจะทำไดในงานภาคสนาม

รปท 8 คาแรงดน Clamping ของ Surge Diverter ขนาด 70 kA มคา ประมาณ 900 Vp

Surge Filterการออกแบบวงจรฟลเตอร (Filter) เพอปองกนไฟกระโชกจะเปนวงจรกรองความถตำ (Low pass Filter) อยางงายทวๆไป ซงวงจรกรองความถตำผานจะถกนำมาเปนภาคการทำงานตอจาก MOV ดงแสดงในรปท 9

รปท 9 รปแบบของ Surge Filter

รปท 10 รปคลนทดสอบของ Surge Filter


การตดตง Surge Filter เรองความยาวของสาย Leader จะไมมผลตอประสทธภาพการทำงานของ Surge Filter รปท 10 เปนผลการทดสอบการทำงานของ Surge Filter รน 3 เฟส 200 Aของบรษท Tercel จำกด โดยจายแรงดนไฟกระโชกทางอนพทประมาณ 7 kV จะไดคาแรงดนไฟฟาปลอยผานประ-มาณ 160 Vp

Signal Line Protection

สายสญญาณหรอสายสญญาณควบคมตางๆ จะเชอมตอเขากบภาคการทำงานอเลกทรอนกสความไวสงทงสน ดงนนจำเปนจะตองใหความสำคญในเรองคาระดบแรงดนไฟฟาปลอยใหมากขนในรปท 11 เปนตวอยาง วงจรปองกนไฟกระโชกทางดานสายสญญาณซงมโครงสรางของวงจรอยในลกษณะ Multistageโดย Gas Arrester 3 ขา จะเปนตวหลกในการเบยงเบนทศทางการไหลของกระแสไฟกระโชกลงสระบบกราวนด ตามมาดวย MOV และตว transzorb diode

รปท 11 วงจรปองกนไฟกระโชกทางดานสายสญญาณ

ปจจยทใชตดสนใจเลอกตวปองกนไฟกระโชกทางสายสญญาณจะขนอยกบแฟคเตอรดงตอไปนก. แรงดนทำงาน (Operating Voltage) การเลอกตวปองกนไฟกระโชกทางดานสายสญญาณ จะตองเลอกใหคาแรงดนClamping ของตวปองกนสงกวาแรงดนทำงาน (คาระดบแรงดนไฟฟาสงสดทปรากฏในสายสญญาณ) แตจะตองไมมคาทสงเกนไป เพราะจะทำใหคาระดบแรงดนไฟฟาปลอยผานสงตามไปดวยตวอยางเชน สายสญญาณทมแรงดนทำงาน 24 Vdc มคากระแสไฟฟา 4-20mA ไหลอยในวงจร สำหรบคาแรงดน Clampingทเหมาะสมกบสายสญญาณเสนน คอ 36 V

ข) กระแสทำงาน (Operating Current) การปองกนไฟกระ-โชกทางดานสายสญญาณ จะอาศยตวปองกนในลกษณะMultistage ดงรปท 11 ซงจะมคาอมพแดนซตออนกรมอย

กบสายสญญาณ อมพแดนซในทนอาจจะหมายถงตวตานทานหรอตวอนดกเตอร เราจะตองตรวจสอบใหเกดความมนใจวาคาแรงดนไฟฟาทตกครอมอมพแดนซ ไมมผลกระทบตอการทำงานของระบบงานในสภาวะปกต

ค) ความถทำงาน (Operating Frequency) ความสามารถในการตอบสนองทางความถของ MOV และ transzorb diode จะถกจำกดดวยคาคาปาซแตนซแอบแฝงในตวของมน ดงนนสายสญญาณทมความสง จงไมเปนการสมควรเปนอยางยงตอการนำ MOV กบ transzorb diode มาทำหนาทในการปองกน ตลอดถงการนำวงจรกรองความถตำผาน (LowpassFilter) ไปใชงานในระบบงานงานทสญญาณเปนสญญาณแบบดจตอล ซงรปคลนสญญาณดจตอลมลกษณะเปนสเหลยม(Square wave) ผลการทำงานของวงจรกรองความถตำอาจจะสงผลกระทบใหสญญาณดจตอลเกดความไมถกตอง ทายทสดแลวหากสายสญญาณดงกลาวเปนทางผานของสญญาณความถสง คงจะมเพยง Gas Arrester เทานนทจะมความเหมาะสมในการนำมาทำหนาทปองกน ซง Gas Arrester จะมคาคาปาซแตนซแอบแฝงประมาณ 1 pF สามารถนำไปปองกนในสายสญญาณความถสงถงยาน GHz โดยจะตองดำเนนการตอ Gas Arrester เขากบสายสญญาณและสวนการชลดใหสมบรณ แหละถาเปนไปไดตวถงทบรรจตว Gas Arresterหรอ Enclosure ควรจะออกแบบใหดานเขาและดานออกมลกษณะเปน Spark Gap เพอชวยในการลดคาแรงดนไฟฟาปลอยผาน

การประยกต (Application)อางองรปท 12 ซงเปนการแสดงใหเหนสายสญญาณทตดตงอย

ระหวางอาคาร 2 อาคาร ผลกระทบจากปรากฏการณฟาผา จะสงผลใหกระแสไฟกระโชกแยกไหลออกเปนสองทศทางตามสายสญญาณสระบบงานในตวอาคารทงสองดาน ยงผลใหเกดความเสยหายตอตวระบบงานทอยปลายทางของสายสญญาณทงสองดาน

ก) อทธพลจากฟาผาตรง (Direct strike) กระแสฟาผาตรงทไหลลงสระบบกราวนด (ระบบดน) ยอมทำใหเกดความศกยไฟฟาขนระหวางระบบกราวนดของอาคารทงสอง กอใหเกดเปนวงรอบกระแสดน (Ground Loop Current) โดยจะมทศทางไหลผานทางสายสญญาณ ระบบงานปลายทางของสายสญญาณทางสองดาน แลวกลบมาครบวงจรทระบบกราวนด การแกปญหาเราจะตองดำเนนการตอระบบกราวนดของทงสองอาคารเขาดวยกน (Single Ground Point)


รปท 12 การปองกนทางดานสายสญญาณ

ข) อทธพลจากการเหนยวนำ (Induction) สนามไฟฟาทเกดขนในบรเวณรอบๆ จดเกดปรากฏการณฟาผา สามารถคบเปล กลายเปนไฟกระโชกปรากฏขนทสายสญญาณ (หรอสายตวนำตางๆ ในระบบงาน)และไหลเขาไปสรางความเสยหายใหเกดขนกบระบบงานทตออยตรงปลายสายทงสองดาน การแกปญหาเราจะตองดำเนนการตดตงตวปองกนไฟกระโชกทางสายสญญาณทงสองดานของปลายสายสญญาณ

การปองกนระบบ SCADA (SCADA System Protections)ระบบงานดานสอสารจะเปนตวกลางในการเปนเสนทางลำเลยง

ขอมลตางๆ จาก RTU สสถานหลก ระบบงานสอสารบางแหงกตงอยบนภเขา บางแหงกตงอยบนพนทราบทวๆ ไป ผลลพธทเกดขนในภาคสนาม ระบบสอสารมกจะไดรบความเสยหายจากผลกระ-ทบของปรากฏการณฟาผาอยางหลกหนไมพน รปท 13 แสดงใหเหนถงโครงรางของระบบสอสาร ซงปจจยทจะตองดำเนนการเพอปองกนผลกระทบจากปรากฏการณฟาผาไดแก :

ก) การปองกนฟาผาตรง (Direct strike protection) การปองกนฟาผาตรง กระทำไดโดยการตดตงหวลอฟาบนเสารบ-สงสญญาณหรอตำแหนงสงสดบนตวอาคาร โดยจะตองมความสงทสามารถครอบคลมเสาอากาศ (Antenna) ทตดตงอยบนเสารบ-สงสญญาณ หากอางองตามหลกการ Franklin rod คอ มม 45 องศา และนอกเหนอจากสายตวนำลงดน (Down Lead) ซงตออยระหวางหวลอฟากบระบบกราวนดทเราตดตงแลว ขาของเสารบ-สงสญญาณจะตองดำเนนการตอเขากบระบบกราวนดดวย (สามารถอางองมาตรฐานการตดตงของ TOT) ข) ระบบกราวนด (Grounding) หวใจของการตดตงระบบกราวนดมอยดวยกน 2 หลกการใหญๆ หลกการแรกจะตองดำเนนการตดตงระบบกราวนดใหมคาความตานทานตำทสด (เทาทสามารถ) หลกการ

ทสอง จะตองดำเนนการตอกราวนดทกจดในระบบงานใหถงกนทงหมด เพอจะไดมาซงระบบกราวนดเพยงระบบเดยวในระบบงาน

ค) การตอสวนชลดลงกราวนด (Bonding) จะตองดำเนนการตอสวนชลดของสายสญญาณลงสระบบกราวนดและจดทจะตองเนนทสดคอ จดหกเลยวของสายสญญาณเปนแนวราบขนานกบพนเขาสตวอา-คาร ง) เครองปองกนไฟกระโชก (Surge protection) ใหดำเนนการตดตง เครองปองกนไฟกระโชกทางดานสายจายกำลงไฟฟา สายสญญาณทกเสนทางทเชอมตอเขาสตวอาคาร

รปท 13 การปองกนระบบงานสอสาร

รปท 14 การปองกนระบบตรวจวด

จากรปท 14 แสดงใหเหนถงโครงรางตวอยางของทอสงจายกาซตว RTU จะมการตดตงอยในตวอาคาร มสายสญญาณ (สญญาณอนาลอก) เชอมตอจากวสดเซนเซอรททอสงจายกาซกบ RTU ความเสยหายทเกดขนกบระบบงานจากผลกระทบของปรากฏการณฟาผาสามารถจำแนกได 3 ลกษณะใหญดวยกน ลกษณะแรก คอ ฟาผาตรงลงทตวอาคาร ลกษณะทสอง คอ เกดการเหนยวนำขนรอบบรเวณจดทเกดฟาผา และลกษณะทสาม คอ เกดฟาผาลงตรงบรเวณใกลทอสงจายกาซ ซงบางครงอาจจะมระยะหางออกไปจากระบบงานเปนกโลเมตร กสามารถสรางความเสยหายได สำหรบหลกการปองกนสามารถพจารณาไดดงน


ก) การปองกนฟาผาตรง (Direct strike protection) สามารถดำเนนการไดโดยการตดตงหวลอฟา แลวดำเนนการตอโครงสรางทเปนเหลกของตวอาคารลงสระบบกราวนดทงหมด ซงมลกษณะเดยวกบกรงฟาราเดย ข) ระบบกราวนด (Grounding) ระบบกราวนดจะตองมการตอถงกนเปนจดเดยวกนทงหมด เพอกอใหเกดความเปน Equipotential สวนทอทมตวเซนเซอรซงมระยะหางจากตวอาคารมาก ใหดำเนนการตอทอดวยสายตวนำลงสระบบกราวนด เพอสรางเสนทางการไหลของกระแสฟาผาค) เครองปองกนไฟกระโชก (Surge protection) ดำเนนการตดตง

เครองปองกนไฟกระโชกตรงปลายสายสญญาณทงสองดาน และปองกนทางดานสายจายกำลงไฟฟา (ไมไดแสดงใหเหนในรปท 14) ง) ตอรวมขอตอของทอ (Insulated joints) ตรงบรเวณขอตอของทอจะเปนสาเหตใหเกดเปนแรงดนไฟกระโชกคาสงเกดขนไดบอยครงกอใหเกดการอารกขนระหวางขอตอ การปองกนทเหมาะสมทสดใหดำเนนการตอ Gas Arresters ครอมขอตอเอาไว เพราะชวงเวลาทเกดแรงดนไฟกระโชก จดทงสองจะถกตอเขาดวยกนอยางอตโนมตแตในสภาวะปกตจดทงสองจะแยกจากกน (Insulated)

บทสรปสงทายนอกเหนอจากความเขาใจในหลกการปองกนฟาผาใหกบระบบ

SCADA และหลกการทำงานของอปกรณปองกนไฟกระโชกแลว อกเรองหนงทจะตองใหความสำคญในลำดบตอมา นนคอ โหมดการปองกน โดยโหมดการปองกนสามารถแยกได 2 โหมด คอ โหมดการตอรวม (Common Mode) : L-G กบ Differential Mode : L-L และ L-Nหากขาดการปองกนในโหมดใดโหมดหนง ระบบงานกยงคงไมมความปลอดภยตอไฟกระโชกอยางสมบรณ


เอกสารอางอง1. วฒนา สนทรานรกษ, “Transient Voltage Surge Suppres-

sions”, www.oppo.co.th2. Wilson E. Kazibwe, Musoke H. Sendaula “Electric Power

Quality Control Techniques”, Van Nostrand Reinhold3. J. L. Norman Violette, Dorald R. J. White, Michael F.

Violette, “Electromagnetic Compatibility handbook”, VanNostrand Reinhold

4. Siemens, Matsushita “SIOV Metal Oxide Varistors”

5. Haris semiconductor, “Transient Voltage SuppressionDevices”

6. NZS/AS1768-1991, Australian, New Zealand Standard“Lightning Protection”

7. IEEE Std. C62.41-1992 “IEEE Recommended Practice onSurge Voltage in Low-Voltage AC Power Circuit”

เครองปองกนไฟกระโชกทางสายจายกำลงไฟฟาAC Line Surge Protection

Model : SPF110-20PN

ไวตอการตอบสนองไฟกระโชก (Fast Response Time)

การปองกนไฟกระโชก (Surge) โดยทไมคำนงถงคาdv/dt ของไฟกระโชก คณมนใจแคไหนวาระบบงานจะไมไดรบความเสยหายจากไฟกระโชก?

บรษท ออปโป จำกด82/237 ซอยรามอนทรา 119 ถนนรามอนทรา แขวงมนบร เขตมนบร กรงเทพมหานคร 10510โทรศพท 0-2918-7912 โทรสาร 0-2918-9798 http://www.oppo.co.th

แรงดนปลอยผานตำ / คา dv/dt ตำ (Low Let Through Voltage & dv/dt)ภาคการปองกน 3 ระดบชน (Multi-Stage Surge Protection)ตรวจจบระดบอณหภมภายใน MOV (Themal Sensing Inside MOV)

คณสมบตและความสามารถของ SPF110-20PN

การประยกตใชงานปองกนไฟกระโชกทางสายจายกำลงไฟฟาใหกบระบบงานประเภทอเลกทรอนกสความไวสง (Sensitive Electronic Equipments)- Process Control Unit - Communication System- Computer System - Sensitive Electronic Equipments

surgePRO LC FILTERBreakthrough SolutionBreakthrough SolutionBreakthrough SolutionBreakthrough SolutionBreakthrough Solution

การป้องกันฟ้าผ่าสำหรับระบบ scada

Documents