ช่างไฟฟ้าจะตรวจสอบประเภทของระบบกราวด์ในการเยี่ยมครั้งแรกเพื่อทำการติดตั้งยูนิตผู้บริโภครายใหม่ในบ้านพักอาศัยในสหราชอาณาจักร และวิศวกรไซต์จะตรวจสอบการจัดเรียงเมื่อพวกเขากำหนดวิธีการแจกจ่ายไฟฟ้าไปยังโรงงานใหม่ในประเทศเยอรมนี ประเภทของระบบกราวด์ที่ติดตั้งระหว่างหม้อแปลงสาธารณูปโภคและโหลด รวมถึงการจัดเรียงของตัวนำกลาง (neutral) และตัวนำกราวด์ป้องกัน (protective earth) จะกำหนดวิธีการป้องกันการติดตั้งจากกระแสเกิน/ความผิดปกติของกราวด์ (พวกเขาจะต้องติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันที่จำเป็น) ค่าความต้านทานวงจรกราวด์สูงสุดที่อนุญาต และในที่สุด ความเร็วที่ความผิดปกติ/ความผิดปกติของกราวด์จะถูกเคลียร์ และความเร็วที่ตัวครอบโลหะจะกลายเป็นไฟฟ้าสถิต (เช่น ตัวครอบโลหะที่มีศักย์กราวด์/ศักย์ดิน (/e) สามารถนำแรงดันนี้ได้จนกว่าความผิดปกติจะถูกเคลียร์) TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT เป็นสัญลักษณ์ที่ใช้กันทั่วไปในงานติดตั้งและรหัสเพื่อวัตถุประสงค์ในการลงทะเบียน การเข้าใจคำจำกัดความที่เกี่ยวข้องกับตัวย่อเหล่านี้เป็นพื้นฐานเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยทางไฟฟ้าตลอดระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำ (LV).
ทำไมระบบกราวด์จึงมีความสำคัญสำหรับทุกการติดตั้ง
ระบบกราวด์ให้เส้นทางนำไฟฟ้าที่นำกระแสความผิดปกติจากวงจรลัดวงจรกลับไปยังแหล่งจ่ายไฟฟ้า เส้นทางนี้ต้องมีความต้านทานต่ำพอสมควรเพื่อให้อุปกรณ์ป้องกัน (เบรกเกอร์วงจรหรือฟิวส์) สามารถตอบสนองได้อย่างรวดเร็ว (เวลาที่ต้องตัดการเชื่อมต่อ) เมื่อเกิดสภาวะความผิดปกติ หากระบบกราวด์ถูกเลือกหรือนำไปใช้ผิดพลาด เบรกเกอร์วงจรอาจไม่ตัดวงจร และบุคคลที่สัมผัสอุปกรณ์ที่มีความผิดปกติอาจกลายเป็นทางนำกระแสความผิดปกติไปยังกราวด์ได้ คณะกรรมการไฟฟ้านานาชาติ (IEC) จัดประเภทระบบกราวด์แรงดันต่ำใน IEC 60364‑1, และการจัดประเภทเดียวกันนี้ได้รับการนำไปใช้ในรหัสระดับชาติที่มีการปรับเปลี่ยนเล็กน้อย เช่น BS 7671 ในสหราชอาณาจักร, AS/NZS 3000 ในออสเตรเลีย และ NEC ในสหรัฐอเมริกา ผู้ผลิตไฟฟ้ารายใหญ่ เช่น ชไนเดอร์ อิเล็คทริค และ เอเอบี ให้คำแนะนำการใช้งานโดยละเอียดเกี่ยวกับการจับคู่ระหว่างอุปกรณ์ป้องกันกับระบบกราวด์.
ประเภทระบบกราวด์มาตรฐานห้าแบบ
ระบบ IEC ใช้รหัสสองตัวอักษร ตัวอักษรแรก — T หรือ I — แสดงถึงวิธีการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟกับกราวด์ ตัวอักษรที่สอง — N หรือ T — แสดงถึงวิธีการกราวด์ของส่วนที่เปิดเผยของการติดตั้ง ตัวอักษรเพิ่มเติมอธิบายการจัดเรียงของตัวนำกลางและตัวนำป้องกัน ตารางด้านล่างสรุปประเภทมาตรฐานทั้งห้า.
| ระบบ | ตัวอักษรแรก (กราวด์แหล่งจ่าย) | ตัวอักษรที่สอง (กราวด์การติดตั้ง) | การจัดเรียง Neutral & PE |
|---|---|---|---|
| TN-C | T — แหล่งจ่ายไฟกราวด์ | N — ส่วนที่เปิดเผยเชื่อมต่อกับตัวนำแหล่งจ่ายที่กราวด์แล้ว | ตัวนำ PEN รวมกัน (Protective Earth & Neutral) |
| TN-S | T — แหล่งจ่ายไฟกราวด์ | N — ส่วนที่เปิดเผยเชื่อมต่อกับตัวนำแหล่งจ่ายที่กราวด์แล้ว | ตัวนำ N และ PE แยกจากแหล่งจ่ายถึงโหลด |
| TN-C-S | T — แหล่งจ่ายไฟกราวด์ | N — ส่วนที่เปิดเผยเชื่อมต่อกับตัวนำแหล่งจ่ายที่กราวด์แล้ว | ตัวนำ PEN รวมกันในส่วนต้นทาง แยกเป็น N และ PE ที่จุดรับการติดตั้ง |
| TT | T — แหล่งจ่ายไฟกราวด์ | T — ส่วนที่เปิดเผยกราวด์ท้องถิ่นผ่านอิเล็กโทรดอิสระ | ตัวนำ N แยกจากแหล่งจ่าย; PE จากอิเล็กโทรดกราวด์ท้องถิ่น |
| IT | I — แหล่งจ่ายไฟแยกจากกราวด์หรือเชื่อมต่อผ่านอิมพีแดนซ์สูง | T — ส่วนที่เปิดเผยถูกกราวด์ในพื้นที่ | ไม่มีการเชื่อมต่อโดยตรงจากแหล่งจ่ายไฟไปยังกราวด์; PE ในพื้นที่ |
TN-C: ตัวนำ PEN รวม
ฟังก์ชันนิวทรัลและกราวด์ถูกรวมเป็นตัวนำเดียวกัน (PEN) ตลอดความยาวตั้งแต่หม้อแปลงถึงโหลดในระบบ TN–C ซึ่งหมายความว่าประหยัดทองแดงโดยใช้ตัวนำเพียงตัวเดียวแทนที่จะเป็นสองตัว อย่างไรก็ตาม จะเกิดอันตรายเฉพาะตัว หากตัวนำ PEN ขาดหรือแยกออก จะมีแรงดันไฟฟ้าเต็มที่บนพื้นผิวโลหะที่เปิดเผยทั้งหมดด้านล่างของจุดที่ขาดหรือแยก เนื่องจากเหตุผลข้างต้น ระบบ TN–C โดยทั่วไปไม่อนุญาตให้ใช้ในงานเดินสายไฟภายในอาคารหลังจากจุดเข้าสายบริการ และไม่อนุญาตให้ใช้กับวงจรที่มี RCD ทางด้านโหลด ปัจจุบัน การใช้ระบบ TN–C ส่วนใหญ่จำกัดอยู่ในเครือข่ายการกระจายของผู้ให้บริการไฟฟ้าเท่านั้น และแม้แต่ในบางประเทศเท่านั้น.
TN-S: นิวทรัลและกราวด์แยกกันตลอดระบบ
ในระบบ TN-S จะมีตัวนำสองตัว (นิวทรัลและ PE) วิ่งผ่านการติดตั้งตั้งแต่หม้อแปลงจ่ายไฟ การเชื่อมต่อ PE กับเส้นทางกราวด์เป็นอิสระและไม่ขึ้นกับความสมบูรณ์ของนิวทรัล (เช่น นิวทรัลขาด) ระบบ TN-S มักถูกเรียกว่าเป็นการกำหนดค่าหรือทางเลือก TN ที่ปลอดภัยที่สุดสำหรับผู้ใช้ปลายทาง และเป็นวิธีที่แนะนำสำหรับการติดตั้งบริการไฟฟ้าใหม่เมื่อผู้ให้บริการไฟฟ้าให้ตัวนำกราวด์แยกต่างหาก ในความเป็นจริง พื้นที่เมืองเก่าหลายแห่งที่มีระบบไฟฟ้าใต้ดินถูกกำหนดค่าเป็น TN-S.
TN-C-S: การกราวด์หลายจุดแบบป้องกัน (PME)
TN-C-S การกราวด์หลายจุดแบบป้องกัน (PME) ใช้กันทั่วไปในบ้านเรือนในสหราชอาณาจักร ตัวนำ PEN เป็นเส้นทางสำหรับจ่ายไฟและรวมสายไฟนิวทรัลและกราวด์ตั้งแต่หม้อแปลงถึงหัวบริการ ก่อนที่สายจะถูกแยกออกเป็นสายกราวด์และนิวทรัลแยกกันที่หัวบริการ และกราวด์จะถูกเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดกราวด์ในพื้นที่เพื่อความปลอดภัย “หลายจุด” หมายถึงตัวนำ PEN ถูกเชื่อมต่อกับกราวด์ในหลายจุด ตราบใดที่ตัวนำ PEN อยู่ในสภาพดี ข้อดีคือให้เส้นทางกระแสลัดวงจรที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำผ่านระบบ ทำให้เครื่องตัดวงจรทำงานได้รวดเร็ว อย่างไรก็ตาม มีความเสี่ยงของความผิดพลาดของตัวนำ PEN เช่นเดียวกับระบบ TN-C ซึ่งอาจทำให้ส่วนที่เปิดเผยของระบบมีไฟฟ้า (อาจมีแรงดันสูง) หากตัวนำ PEN ขาดก่อนที่จะแยกเป็นสายแยก วิธีหนึ่งที่ใช้ลดความเสี่ยงนี้คือการเชื่อมต่อส่วนที่เป็นตัวนำอื่น ๆ ของอาคาร (ท่อประปา/ท่อแก๊ส เหล็กเสริม ฯลฯ) และใช้แผ่นกราวด์ในพื้นที่ที่หัวบริการ. คู่มือของเราเกี่ยวกับ ขนาดของเบรกเกอร์วงจรที่คุณต้องการ อธิบายว่าค่าอิมพีแดนซ์ลูปลัดวงจรส่งผลต่อการเลือกเครื่องตัดวงจรอย่างไร ซึ่งได้รับอิทธิพลโดยตรงจากระบบกราวด์.
TT: อิเล็กโทรดกราวด์ในพื้นที่ ไม่มีกราวด์จากผู้ให้บริการไฟฟ้า
หม้อแปลงจ่ายไฟในระบบ TT มีการต่อสายดิน แต่ไม่มีตัวเชื่อมต่อสายดินสำหรับการติดตั้ง โดยทั่วไป อาคารจะมีอิเล็กโทรดดินท้องถิ่นของตนเอง — ซึ่งโดยทั่วไปหมายถึงแท่งโลหะหนึ่งแท่งหรือมากกว่าที่ถูกฝังลงในดิน — และชิ้นส่วนโลหะที่เปิดเผยภายในอาคารจะถูกเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดดินท้องถิ่น เนื่องจากเส้นทางกระแสลัดวงจรกลับไปยังฝั่งจ่ายไฟผ่านมวลรวมของดิน เส้นทางลัดวงจรจึงมีความต้านทานสูงกว่าสายตัวนำพลาสติก นอกจากนี้ เนื่องจากความต้านทานสูงของวงจรลัดวงจรดิน อุปกรณ์ป้องกันมาตรฐานอาจไม่ทำงานเร็วพอสำหรับการลัดวงจรดิน ดังนั้น ระบบ TT จึงต้องใช้เครื่องตรวจจับกระแสรั่ว (RCD) เพื่อป้องกันการลัดวงจรดิน ระบบ TT มักใช้กับการจ่ายไฟแบบสายเหนือศีรษะในพื้นที่ชนบททั่วทั้งยุโรปและออสเตรเลีย ซึ่งมีแท่งดินแยกสำหรับแต่ละที่อยู่อาศัย.
IT: แหล่งจ่ายไฟที่แยกหรือมีความต้านทานต่อดินสูง
ระบบ IT แยกแหล่งจ่ายไฟออกจากดินในลักษณะที่แยกแหล่งจ่ายไฟออกจากดินหรือเชื่อมต่อผ่านความต้านทานสูง การลัดวงจรดินครั้งแรกที่เกิดขึ้นในระบบ IT จะไม่สร้างกระแสลัดวงจรที่มีนัยสำคัญ จึงไม่จำเป็นต้องตัดการจ่ายไฟทันที ซึ่งสำคัญอย่างยิ่งในห้องผ่าตัด โรงงานเหมืองแร่ และอุตสาหกรรมหนัก การสูญเสียการจ่ายไฟอย่างกะทันหันจากการตัดระบบ IT อาจส่งผลร้ายแรง อุปกรณ์ตรวจสอบฉนวน (IMD) จะตรวจสอบความต้านทานต่อดินในระบบ IT อย่างต่อเนื่องและส่งสัญญาณเตือนทั้งแบบมองเห็นและเสียงเพื่อระบุและหาตำแหน่งของการลัดวงจรดินครั้งแรกก่อนที่จะเกิดการลัดวงจรครั้งที่สองในเฟสอื่นและเกิดวงจรลัด ระบบ IT ไม่ได้ใช้ในที่อยู่อาศัยหรือการติดตั้งเชิงพาณิชย์ทั่วไป เนื่องจากออกแบบมาเพื่อการใช้งานที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูงเท่านั้น.
TN-C-S กับ PME: ระบบเดียวกัน คำศัพท์ต่างกัน
TN-C-S และ PME อาจถือเป็นคำสองคำที่ใช้เพื่ออธิบายการจัดระบบการกระจายไฟฟ้าชนิดเดียวกัน อย่างน้อยในบริบทไฟฟ้าของสหราชอาณาจักร ทั้งสองคำหมายถึงการจัดระบบสาย PEN รวมที่มาจากหม้อแปลง ถูกแยกที่หัวบริการ และมีจุดเชื่อมต่อสายดินหลายจุดตลอดระบบการกระจาย คำที่ใช้อธิบายระบบนี้ตามมาตรฐานสากล IEC คือ TN-C-S ส่วนคำว่า PME ในสหราชอาณาจักรหมายถึงมีจุดเชื่อมต่อสายดินหลายจุด ดังนั้น แม้จะไม่มีความแตกต่างทางไฟฟ้าระหว่างสองคำนี้ แต่เป็นเพียงความแตกต่างของคำศัพท์ที่ใช้ในการอธิบายระบบนี้ จากมุมมองของผู้ตรวจสอบหรือช่างไฟฟ้า มาตรฐานที่ใช้คือ BS 7671 (กฎระเบียบการเดินสายไฟ IEE) ซึ่งใช้คำว่า TN-C-S และกำหนดข้อกำหนดเฉพาะสำหรับการเชื่อมต่อและการต่อสายดินสำหรับการติดตั้งที่ใช้ระบบนี้.
TN-S กับ TT: เมื่อสายดินมาจากกริดหรือจากแท่งดิน
ความแตกต่างที่สำคัญในทางปฏิบัติระหว่างระบบ TN-S และระบบ TT คือทิศทางของกระแสลัดวงจรดิน ระบบ TN-S จะมีเส้นทางกลับเฉพาะผ่านตัวนำโลหะกลับไปยังหม้อแปลง ซึ่งช่วยให้มีอิมพีแดนซ์วงจรต่ำมากสำหรับการตัดวงจรแม่เหล็กอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ระบบ TT จะอาศัยกระแสลัดวงจรดินที่ไหลกลับผ่านดินและกลับไปยังหม้อแปลงโดยใช้ขั้วดินของหม้อแปลงเอง ดังนั้นอิมพีแดนซ์วงจรจะสูงกว่าเนื่องจากความต้านทานของเส้นทางดิน ซึ่งหมายความว่าการใช้ RCD เพื่อเป็นวิธีการตัดวงจรทางเลือกเป็นข้อกำหนดเมื่อใช้ระบบ TT เมื่อทำการติดตั้งบ้านใหม่ ผู้ให้บริการสาธารณูปโภคจะระบุว่าจะใช้ TN-S หรือ TT ไม่ใช่เจ้าของบ้าน ดังนั้นจึงเป็นความรับผิดชอบของผู้ติดตั้งในการตรวจสอบว่าระบบใดมีอยู่และเลือกอุปกรณ์ป้องกันที่เหมาะสม.
การเลือกเบรกเกอร์ที่เหมาะสมสำหรับแต่ละระบบดิน
ระบบดินเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดประเภทและเรตติ้งของอุปกรณ์ป้องกัน ในระบบ TN ที่มีอิมพีแดนซ์วงจรลัดวงจรดินต่ำ เบรกเกอร์ขนาดเล็ก (MCB) สามารถตัดวงจรอัตโนมัติเมื่อเกิดการโอเวอร์โหลดหรือลัดวงจรดิน อย่างไรก็ตามในระบบ TT เนื่องจากอิมพีแดนซ์วงจรลัดวงจรดินสูงกว่า เบรกเกอร์มาตรฐานอาจไม่เป็นไปตามเวลาการตัดวงจรที่กำหนด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ RCD (Residual Current Device) เมื่อจำเป็นต้องป้องกันการรั่วไหลของกระแสดิน HUYU สามารถจัดหาอุปกรณ์ป้องกันครบวงจรสำหรับระบบดินทั้ง 5 ประเภท รวมถึง AC MCB สำหรับการติดตั้งระบบ TN, RCCB และ RCBO สำหรับการป้องกันการรั่วไหลของกระแสดิน และ DC MCB สำหรับการติดตั้งระบบออฟกริดและแบตเตอรี่ที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เบรกเกอร์และระบบดินเป็นสององค์ประกอบของสมการความปลอดภัยที่เหมือนกัน หากระบุเพียงอย่างใดอย่างหนึ่งโดยไม่ระบุอีกอย่างหนึ่ง จะทำให้การติดตั้งไม่มีการป้องกัน.
คำถามที่พบบ่อย
ระบบดิน 5 ประเภทมีอะไรบ้าง?
ตามมาตรฐาน IEC 60364 มีระบบดิน 5 ประเภทที่ใช้ในการป้องกันแรงดันต่ำ ได้แก่ TN-C, TN-S, TN-C-S, TT และ IT ซึ่งแตกต่างกันตามวิธีการต่อดินของแหล่งจ่ายไฟ วิธีการต่อดินของส่วนประกอบที่เปิดเผย และว่ากลาง (neutral) ถูกต่อดินร่วมกับตัวนำป้องกันหรือแยกกัน.
ความแตกต่างระหว่าง TNC และ TNCS คืออะไร?
ระบบ TN-C รวมตัวนำกลาง (neutral) และตัวนำป้องกันดิน (protective earth) จากแหล่งจ่ายไฟไปยังโหลด ในทางตรงกันข้าม ระบบ TN-C-S จะรวมตัวนำ PEN (Protective Earth Neutral) เฉพาะในส่วนการแจกจ่ายและแยกเป็นตัวนำกลางและตัวนำดินแยกกันที่จุดจ่ายไฟ มาตรฐานการก่อสร้างทำให้การใช้ TN-C หมดความนิยมสำหรับอาคาร ดังนั้นเกือบทุกบ้านในสหราชอาณาจักรจึงใช้ TN-C-S (PME) เป็นระบบจ่ายไฟหลัก.
ความแตกต่างระหว่าง PME และ TNCS คืออะไร?
ลักษณะทางไฟฟ้าไม่แตกต่างกันมากระหว่างตัวอย่างเหล่านี้ เนื่องจากสหราชอาณาจักรเรียกการจัดระบบกราวด์ว่า “PME” ขณะที่ IEC เรียกว่า “TN-C-S” ทั้งสองมีความหมายเดียวกันเนื่องจากอธิบายการจัดระบบกราวด์ที่ใช้ตัวนำ PEN รวมจากหม้อแปลงที่หัวบริการและให้การเชื่อมต่อไฟฟ้า/กราวด์ท้องถิ่นหลายจุดตลอดแนวการแจกจ่ายไฟฟ้า.
ระบบ TN-S และ TT คืออะไร?
TN-S ระบบ TT แยกตัวนำกลางจากหม้อแปลงไปยังการติดตั้งและไม่มีการเชื่อมต่อกราวด์กับแหล่งจ่ายจากบริษัทสาธารณูปโภค โดยใช้เพียงอิเล็กโทรดกราวด์ท้องถิ่นบนการติดตั้งเอง ระบบ TN-S ให้ค่าความต้านทานวงจรลัดวงจรกราวด์ต่ำกว่าที่ระบบ TT ให้ ดังนั้นระบบ TT จึงต้องใช้เครื่องตัดกระแสไฟตกค้าง (RCDs) หรือวิธีอื่นในการป้องกันการลัดวงจรกราวด์.
อ้างอิง
- IEC 60364‑1 — การติดตั้งไฟฟ้าแรงดันต่ำ — ส่วนที่ 1: หลักการพื้นฐาน การประเมินลักษณะทั่วไป คำจำกัดความ — คณะกรรมการไฟฟ้านานาชาติ (International Electrotechnical Commission).
- Schneider Electric — คู่มือการประยุกต์ใช้ระบบกราวด์ — คำแนะนำปฏิบัติในการเลือกอุปกรณ์ป้องกันสำหรับระบบ TT, TN และ IT.
- BS 7671 — ข้อกำหนดสำหรับการติดตั้งไฟฟ้า (ข้อบังคับการเดินสายไฟ IET) — สถาบันวิศวกรรมและเทคโนโลยี มาตรฐานระดับชาติของสหราชอาณาจักร.
- การก่อสร้างและบำรุงรักษาไฟฟ้า (EC&M) — บทความเกี่ยวกับการกราวด์และการเชื่อมต่อในงานติดตั้งเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม.
การทำความเข้าใจระบบกราวด์ — ว่าจะเป็น TN-C, TN-S, TN-C-S, TT หรือ IT — คือขั้นตอนแรกในการออกแบบการติดตั้งไฟฟ้าที่ปลอดภัย ซึ่งกำหนดเส้นทางลัดวงจรเวลาแยกวงจร และประเภทของอุปกรณ์ป้องกันที่ต้องติดตั้ง สำหรับช่างไฟฟ้า ผู้ตรวจสอบ หรือวิศวกร ระบบกราวด์ไม่ใช่รายละเอียดที่ตรวจสอบในตอนท้ายของการออกแบบ แต่เป็นจุดเริ่มต้นที่ทุกการตัดสินใจป้องกันอื่น ๆ จะตามมา HUYU จัดหาเบรกเกอร์ RCD และ RCBO ที่ตรงกับข้อกำหนดเฉพาะของแต่ละระบบกราวด์ เพื่อให้แน่ใจว่าไม่ว่าจะติดตั้งกราวด์อาคารอย่างไร อุปกรณ์ป้องกันจะถูกกำหนดอย่างถูกต้อง.
