EN
แรงดันไฟฟ้ากระชากเป็นหนึ่งในเหตุการณ์ที่ไม่สามารถทำนายได้และสร้างความเสียหายรุนแรงที่สุด ซึ่งสถานประกอบการภาคอุตสาหกรรม อาคารเชิงพาณิชย์ และระบบติดตั้งภายในบ้านพักอาศัยต้องเผชิญ แม้เพียงเหตุการณ์แรงดันเกินชั่วคราวเพียงครั้งเดียว ก็อาจทำลายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อแรงดัน ทำให้ฉนวนหุ้มสายไฟเสียหาย และก่อให้เกิดเวลาหยุดทำงานที่ส่งผลเสียอย่างมากต่อกระบวนการดำเนินงานทั้งหมด การเข้าใจว่า อุปกรณ์ป้องกันแรงดันไฟฟ้าพุ่ง ทำงานอย่างไรในการตรวจจับและทำให้แรงดันกระชากเหล่านี้เป็นกลาง จึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับผู้ที่รับผิดชอบในการรักษาความสมบูรณ์ของระบบไฟฟ้า
เอ อุปกรณ์ป้องกันแรงดันไฟฟ้าพุ่ง ระบบไม่ได้เพียงแต่ดูดซับพลังงานส่วนเกินอย่างโดดเดี่ยวเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่เป็นชั้นการป้องกันที่ประสานงานกันภายในสถาปัตยกรรมระบบไฟฟ้าโดยรวม โดยเบี่ยงเบนกระแสชั่วคราวที่เป็นอันตรายออกจากอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อและส่งไปยังเส้นทางกราวด์ที่ปลอดภัย เมื่อเลือก ติดตั้ง และบำรุงรักษาระบบป้องกันแรงดันกระชาก (Surge Protective Device) อย่างเหมาะสม จะช่วยลดความน่าจะเป็นของการล้มเหลวของอุปกรณ์ เพิ่มอายุการใช้งานของทรัพย์สิน และสนับสนุนความต่อเนื่องของกระบวนการสำคัญ บทความนี้อธิบายกลไก ตรรกะของระบบ และข้อพิจารณาเชิงปฏิบัติที่ทำให้การป้องกันแรงดันกระชากกลายเป็นส่วนสำคัญที่ขาดไม่ได้ในการจัดการความเสี่ยงด้านระบบไฟฟ้าในยุคปัจจุบัน
กลไกการทำงานของอุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชาก
วิธีที่แรงดันเกินชั่วคราวเข้าสู่ระบบไฟฟ้า
แรงดันไฟฟ้าชั่วคราวเกินค่าที่กำหนดมีต้นกำเนิดจากสองแหล่งหลัก ได้แก่ เหตุการณ์ภายนอก เช่น ฟ้าผ่าและปฏิบัติการเปิด-ปิดระบบจ่ายไฟของหน่วยงานสาธารณูปโภค และเหตุการณ์ภายใน เช่น การสตาร์ทมอเตอร์ การเปิด-ปิดธนาคารตัวเก็บประจุ (capacitor bank) และการเปลี่ยนแปลงโหลดภายในสถานที่ติดตั้งอุปกรณ์ ปรากฏการณ์เหล่านี้ก่อให้เกิดคลื่นแรงดันไฟฟ้าพุ่งสูง (voltage spikes) ซึ่งอาจสูงถึงหลายพันโวลต์ภายในไม่กี่ไมโครวินาที ซึ่งสูงกว่าค่าความทนทานที่ระบุไว้สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่เป็นอย่างมาก
เมื่อเกิดฟ้าผ่าลงบนสายส่งไฟฟ้าหรือโครงสร้างใกล้เคียง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะเหนี่ยวนำเข้าสู่เครือข่ายไฟฟ้าและแพร่กระจายผ่านตัวนำด้วยความเร็วสูง ขณะที่การเปิด-ปิดระบบจ่ายไฟของหน่วยงานสาธารณูปโภค แม้จะมีลักษณะรุนแรงน้อยกว่า แต่ก็สร้างแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวระดับต่ำซ้ำๆ ซึ่งสะสมจนทำให้ฉนวนและองค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์เสื่อมสภาพลงตามกาลเวลา เหตุการณ์แรงดันไฟฟ้าชั่วคราวทั้งสองประเภทนี้ถือเป็นภัยคุกคามที่แท้จริง ซึ่งอุปกรณ์ป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน (surge protective device) ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อรับมือกับภัยคุกคามดังกล่าว
การเกิดแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวภายในระบบมักถูกประเมินต่ำเกินไป โหลดแบบเหนี่ยวนำขนาดใหญ่ เช่น มอเตอร์ หม้อแปลงไฟฟ้า และคอมเพรสเซอร์ระบบปรับอากาศ (HVAC) จะสร้างคลื่นแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับ (back-EMF spikes) ขึ้นเมื่อถูกตัดออกจากวงจร คลื่นแรงดันชั่วคราวที่เกิดขึ้นภายในนี้จะเดินทางผ่านสายไฟเส้นเดียวกันที่จ่ายพลังงานให้กับระบบควบคุมที่ไวต่อการรบกวน ระบบ PLC และอุปกรณ์สื่อสาร ทำให้การป้องกันแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวภายในสถานที่มีความสำคัญไม่แพ้การป้องกันเหตุการณ์ภายนอก
กระบวนการหลักของการจำกัดแรงดันและการเบี่ยงเบนกระแส
หลักการทำงานพื้นฐานของอุปกรณ์ป้องกันแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว (SPD) อาศัยหลักการจำกัดแรงดัน (voltage clamping) เมื่อแรงดันไฟฟ้าบนตัวนำที่ได้รับการป้องกันเพิ่มสูงขึ้นเหนือค่าเกณฑ์ที่กำหนดไว้ อุปกรณ์จะทำงานทันทีและสร้างเส้นทางการไหลของกระแสที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำไปยังพื้นดิน เพื่อเบี่ยงเบนกระแสส่วนเกินออกไปจากโหลดที่เชื่อมต่อ การกระทำในการจำกัดแรงดันนี้จะจำกัดระดับแรงดันไฟฟ้าที่อุปกรณ์ปลายทางต้องรับจริง ให้อยู่ภายในขอบเขตที่ปลอดภัยสำหรับการใช้งาน
ตัวต้านทานแบบวาไรส์เตอร์ออกไซด์โลหะ (Metal oxide varistors หรือ MOVs) เป็นองค์ประกอบประเภทจำกัดแรงดันที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดภายในอุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชาก (surge protective device) ซึ่งมีลักษณะความต้านทานที่ไม่เป็นเชิงเส้นอย่างมาก: ในสภาวะแรงดันปกติ ความต้านทานของมันจะสูงมากและผ่านกระแสไฟฟ้าได้น้อยมาก แต่เมื่อแรงดันเกินค่าแรงดันจำกัด (clamping threshold) ความต้านทานจะลดลงอย่างมาก ทำให้กระแสแรงดันกระชากสามารถไหลผ่านตัวมันไปยังตัวนำดินได้
เทคโนโลยีช่องว่างประกายไฟ (spark gap) และไดโอดกำบังแรงดันชั่วคราว (transient voltage suppression diodes) ก็ถูกนำมาใช้ในการออกแบบอุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากเช่นกัน โดยมักใช้ร่วมกับ MOVs เพื่อจัดการกับส่วนต่าง ๆ ของคลื่นแรงดันกระชาก รุ่นที่รองรับกระแสสูง เช่น 120kA, 160kA หรือ 200kA ใช้ชุดองค์ประกอบที่แข็งแรงทนทานเพื่อรับมือกับแรงดันกระชากจากฟ้าผ่าที่รุนแรงที่สุดโดยไม่เกิดความล้มเหลวอย่างร้ายแรง จึงมั่นใจได้ว่าอุปกรณ์ยังคงทำงานได้ตามปกติหลังจากประสบเหตุแรงดันกระชากซ้ำหลายครั้ง
สถาปัตยกรรมการป้องกันแรงดันกระชากระดับระบบ
การป้องกันแบบประสานงานข้ามหลายระดับ
อุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากแบบตัวเดียวที่ติดตั้งไว้ที่จุดเดียวในระบบไฟฟ้ามักจะไม่สามารถให้การป้องกันอย่างสมบูรณ์ได้ มาตรฐานอุตสาหกรรมและแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดทางวิศวกรรมกำหนดให้มีการใช้วิธีการป้องกันแบบประสานงานกันหลายระดับ โดยติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากที่จุดเข้าระบบ (service entrance) ที่แผงแจกจ่ายไฟฟ้า (distribution panels) และที่จุดใช้งาน (point of use) แต่ละระดับจะรับผิดชอบในการจัดการส่วนหนึ่งของพลังงานแรงดันกระชาก โดยค่อยๆ ลดค่าแรงดันชั่วคราวลงเรื่อยๆ ขณะที่คลื่นแรงดันกระชากเคลื่อนผ่านเข้าไปยังส่วนลึกของอาคาร
ที่จุดเข้าระบบ (service entrance) อุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากประเภทที่ 1 หรืออุปกรณ์ที่รองรับกระแสแรงดันกระชากสูง จะทำหน้าที่รับมือกับกระแสแรงดันกระชากที่มีขนาดใหญ่ที่สุด ซึ่งเกิดจากฟ้าผ่าโดยตรงหรือฟ้าผ่าใกล้เคียง ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้มีการระบุค่ากระแสพัลส์ (impulse current) ตั้งแต่หลายหมื่นแอมแปร์ถึงหลายแสนแอมแปร์ และออกแบบมาเพื่อดูดซับพลังงานส่วนใหญ่ที่เข้ามา ก่อนที่พลังงานนั้นจะถึงอุปกรณ์แจกจ่ายไฟฟ้าภายในอาคาร
ที่ระดับแผงจ่ายไฟ ตัวป้องกันแรงดันกระชากแบบไทป์ 2 ทำหน้าที่เป็นชั้นที่สองของการจำกัดแรงดัน โดยจัดการกับแรงดันกระชากที่เหลือซึ่งผ่านเข้ามาจากระดับแรก รวมถึงแรงดันกระชากที่เกิดขึ้นภายในระบบเอง ที่ระดับอุปกรณ์ ตัวป้องกันแรงดันกระชากแบบไทป์ 3 หรือตัวป้องกันที่จุดใช้งานจะให้การป้องกันระดับละเอียดที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อแรงดันกระชาก สถาปัตยกรรมแบบหลายชั้นนี้รับประกันว่าไม่มีอุปกรณ์ใดอุปกรณ์หนึ่งต้องรับภาระมากเกินไป และการป้องกันยังคงมีประสิทธิภาพในทุกสถานการณ์ของแรงดันกระชาก
การติดตั้งบนราง DIN และการบูรณาการเข้ากับแผงสมัยใหม่
หน่วยตัวป้องกันแรงดันกระชากสมัยใหม่ที่ออกแบบมาเพื่อการติดตั้งบนราง DIN สามารถบูรณาการเข้ากับแผงจ่ายไฟมาตรฐานและแผงควบคุมได้อย่างลงตัว โดยไม่จำเป็นต้องใช้พื้นที่เพิ่มเติมอย่างมีนัยสำคัญหรือตู้ครอบพิเศษ ความเข้ากันได้กับราง DIN ช่วยให้การติดตั้งง่ายขึ้น ลดเวลาแรงงาน และทำให้อุปกรณ์สามารถวางตำแหน่งใกล้กับอุปกรณ์ที่ต้องการป้องกันได้ ซึ่งจะช่วยลดความยาวของสายดินและปรับปรุงประสิทธิภาพของการจำกัดแรงดัน
อุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากแบบติดตั้งบนราง DIN ขนาดกะทัดรัด ซึ่งยังรองรับการออกแบบแผงแบบโมดูลาร์ อุปกรณ์นี้สามารถเปลี่ยนได้อย่างรวดเร็วเมื่อถึงอายุการใช้งานสูงสุดหรือได้รับความเสียหายจากเหตุการณ์แรงดันกระชากรุนแรง โดยไม่รบกวนชิ้นส่วนที่อยู่ข้างเคียง การบำรุงรักษาที่สะดวกเช่นนี้เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญในสภาพแวดล้อมเชิงอุตสาหกรรม ซึ่งการลดเวลาหยุดทำงานให้น้อยที่สุดถือเป็นลำดับความสำคัญอันดับหนึ่ง
สำหรับการประยุกต์ใช้งานด้านโทรคมนาคมและสายสัญญาณ มีอุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากแบบพิเศษที่ออกแบบมาเฉพาะเพื่อรับมือกับระดับแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่ต่ำกว่า ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของวงจรข้อมูลและการสื่อสาร อุปกรณ์เหล่านี้ช่วยปกป้องโครงสร้างพื้นฐานเครือข่าย สายสัญญาณควบคุม และวงจรเซนเซอร์ จากแรงดันกระชากที่อาจทำให้ข้อมูลเสียหายหรือทำลายฮาร์ดแวร์อินเทอร์เฟซ
ระบบอุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากช่วยลดความเสี่ยงต่อความเสียหายเฉพาะประเภทอย่างไร
การปกป้องอุปกรณ์ควบคุมอิเล็กทรอนิกส์และระบบอัตโนมัติ
ระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมอาศัยการควบคุมด้วยโปรแกรม (PLC), อุปกรณ์ขับเคลื่อนความถี่แปรผัน (VFD), อินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร (HMI) และเครือข่ายเซนเซอร์ ซึ่งมีความไวสูงต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว อุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากที่ติดตั้งไว้ก่อนหน้าระบบเหล่านี้จะดักจับแรงดันเกินชั่วคราวก่อนที่จะเข้าสู่ขั้วต่อขาเข้าของอุปกรณ์เหล่านี้ จึงป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายต่อชั้นออกไซด์ของเกตและรอยต่อ (junction failures) ซึ่งเกิดขึ้นกับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์จากแรงดันชั่วคราว
ผลกระทบทางการเงินจากการล้มเหลวของอุปกรณ์อัตโนมัติที่ไม่มีการป้องกันนั้นขยายออกไปไกลกว่าเพียงแค่ต้นทุนในการแทนที่ฮาร์ดแวร์ที่เสียหายเท่านั้น ทั้งการหยุดการผลิตโดยไม่ได้วางแผนไว้ การสูญเสียข้อมูลกระบวนการ ความจำเป็นในการปรับเทียบใหม่ รวมทั้งค่าใช้จ่ายด้านแรงงานสำหรับการวิเคราะห์หาสาเหตุและซ่อมแซม ล้วนมีส่วนทำให้ต้นทุนรวมของการล้มเหลวนั้นสูงกว่าต้นทุนของอุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากหลายเท่า — ทั้งที่อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถป้องกันเหตุการณ์นี้ได้
ในสถาน facilities ที่อุปกรณ์ระบบอัตโนมัติควบคุมกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยอย่างยิ่ง ผลกระทบจากการล้มเหลวอันเนื่องมาจากการกระชากของแรงดันไฟฟ้าอาจส่งผลต่อความปลอดภัยของบุคลากรและการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านกฎระเบียบได้ ดังนั้นอุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชาก (Surge Protective Device) ในบริบทดังกล่าวจึงไม่ใช่เพียงมาตรการประหยัดต้นทุนเท่านั้น แต่ยังเป็นส่วนหนึ่งของสถาปัตยกรรมความปลอดภัยโดยรวมอีกด้วย
ลดการเสื่อมสภาพของฉนวนและลดความเสี่ยงจากไฟไหม้
การสัมผัสซ้ำๆ กับแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวที่เกินค่าปกติจะทำให้ฉนวนไฟฟ้าของสายเคเบิล หม้อแปลง และขดลวดมอเตอร์เสื่อมสภาพลง แม้ว่าแต่ละเหตุการณ์แรงดันกระชากจะไม่ก่อให้เกิดความเสียหายที่มองเห็นได้ทันทีก็ตาม แต่ทุกเหตุการณ์แรงดันชั่วคราวจะสร้างความเครียดในระดับจุลภาคต่อวัสดุฉนวน และเมื่อสะสมไปเรื่อยๆ ความเครียดนี้จะนำไปสู่การเสื่อมสภาพของฉนวน การลัดวงจรกับพื้นดิน (ground faults) และในกรณีรุนแรงอาจก่อให้เกิดเพลิงไหม้จากสาเหตุทางไฟฟ้า
อุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชาก (Surge Protective Device) ช่วยลดความสูงของแรงดันชั่วคราวที่ไปถึงตัวนำที่หุ้มฉนวน ทำให้อัตราการเสื่อมสภาพของฉนวนลดลง และยืดอายุการใช้งานของสายเคเบิลและชิ้นส่วนที่มีขดลวด ผลการป้องกันนี้มีคุณค่าอย่างยิ่งในระบบติดตั้งที่มีอายุมากแล้ว ซึ่งฉนวนอาจเสื่อมสภาพบางส่วนอยู่ก่อนแล้ว และจึงมีความเปราะบางต่อแรงดันชั่วคราวมากขึ้น
จากมุมมองความเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้ ความสามารถของอุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากในการป้องกันไม่ให้ฉนวนแตกตัวนั้นส่งผลโดยตรงต่อการลดจำนวนเหตุการณ์การลัดวงจรแบบอาร์กฟลาช (arc flash) และเหตุเพลิงไหม้ที่เกิดจากไฟฟ้า ผู้รับประกันภัยและผู้จัดการความปลอดภัยของสถานที่กำลังให้ความสำคัญกับการติดตั้งระบบป้องกันแรงดันกระชากมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากถือว่าเป็นมาตรการลดความเสี่ยงที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งสนับสนุนทั้งการป้องกันการสูญเสียและข้อกำหนดด้านมาตรฐานความปลอดภัยทางไฟฟ้า
ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพในการเลือกและติดตั้ง
การจับคู่ค่าการระบุของอุปกรณ์กับข้อกำหนดของระบบ
ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชาก (Surge Protective Device) ขึ้นอยู่อย่างยิ่งกับการเลือกหน่วยงานที่มีค่ากำหนดสอดคล้องกับลักษณะของระบบไฟฟ้าและสภาพแวดล้อมที่มีความเสี่ยง ค่าพารามิเตอร์หลัก ได้แก่ แรงดันใช้งานต่อเนื่องสูงสุด กระแสปล่อยชื่อเรียก (Nominal Discharge Current) กระแสปล่อยสูงสุด และระดับแรงดันป้องกัน ซึ่งหมายถึงแรงดันที่ถูกจำกัด (Clamped Voltage) ที่อุปกรณ์จะยอมให้ผ่านไปในระหว่างเหตุการณ์แรงดันกระชาก
สำหรับระบบที่ตั้งอยู่ในพื้นที่ที่มีฟ้าผ่าบ่อยครั้ง หรือมีสายไฟฟ้าเหนือพื้นดินแบบเปิดรับแสงโดยตรง อุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากที่มีค่ากระแสปล่อยสูงสุดสูง เช่น 160 kA หรือ 200 kA จะให้ขอบเขตความปลอดภัยที่จำเป็นเพื่อให้สามารถทนต่อเหตุการณ์รุนแรงได้โดยไม่เสื่อมสภาพก่อนวัยอันควร สำหรับระบบที่ได้รับผลกระทบจากสัญญาณรบกวนแบบชั่วคราวที่เกิดขึ้นภายในระบบเป็นหลัก อุปกรณ์ที่มีค่ากำหนดต่ำกว่านั้นอาจเพียงพอ แต่การเลือกอุปกรณ์ควรดำเนินการเสมอตามการประเมินเชิงระบบของระดับความเสี่ยงที่แท้จริง มากกว่าการพิจารณาเพียงเพื่อลดต้นทุนให้น้อยที่สุด
ระดับแรงดันป้องกันของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าต้องต่ำกว่าแรงดันทนต่อการกระแทกของอุปกรณ์ที่กำลังได้รับการป้องกัน หากแรงดันจำกัด (clamping voltage) สูงเกินไปเมื่อเปรียบเทียบกับค่าความต้านทานของอุปกรณ์ อุปกรณ์นั้นจะยังคงทำงานตามหลักเทคนิค แต่ก็ยังคงยอมให้แรงดันในระดับที่ทำให้อุปกรณ์เสียหายเข้าถึงโหลดได้ ดังนั้น การประสานงานอย่างรอบคอบระหว่างการเลือกอุปกรณ์กับข้อกำหนดเฉพาะของอุปกรณ์จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่ง
คุณภาพของการติดตั้งและความสมบูรณ์ของเส้นทางกราวด์
แม้อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าที่มีค่าอันดับถูกต้องแล้ว ก็อาจให้ประสิทธิภาพต่ำกว่ามาตรฐานหากติดตั้งไม่เหมาะสม ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดในการติดตั้งคือการใช้สายกราวด์ที่มีความยาวเกินไปหรือมีอิมพีแดนซ์สูง เนื่องจากกระแสฟ้าผ่ามีลักษณะการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมาก แม้ความยาวของสายสั้นๆ ก็สามารถก่อให้เกิดค่าอินดักแทนซ์ที่มีนัยสำคัญ ซึ่งจะส่งผลให้แรงดันจำกัดที่แท้จริงซึ่งอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันรับรู้นั้นสูงขึ้น
แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดคือให้สายดินของอุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากมีความสั้นและตรงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ พร้อมพื้นที่หน้าตัดขนาดใหญ่เพื่อลดค่าอิมพีแดนซ์ การเชื่อมต่อสายดินควรเชื่อมเข้ากับจุดที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำในระบบการต่อลงดิน และโครงสร้างพื้นฐานของการต่อลงดินทั้งหมดของสถานที่ควรได้รับการตรวจสอบยืนยันว่าสอดคล้องตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้องก่อนติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชาก
การตรวจสอบอุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากอย่างเป็นระยะก็เป็นสิ่งจำเป็นเช่นกัน เพื่อยืนยันว่าอุปกรณ์ยังคงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ หน่วยงานสมัยใหม่หลายรุ่นมาพร้อมตัวบ่งชี้สถานะหรือเอาต์พุตสำหรับการตรวจสอบจากระยะไกล ซึ่งจะแจ้งเตือนเมื่ออุปกรณ์เสื่อมสภาพจากการถูกแรงดันกระชากและจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่ การรวมขั้นตอนการตรวจสอบเหล่านี้ไว้ในโปรแกรมบำรุงรักษาเชิงป้องกันจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าการป้องกันยังคงมีผลตลอดอายุการใช้งานของระบบติดตั้ง
คำถามที่พบบ่อย
อุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากแบบ Type 1 กับแบบ Type 2 แตกต่างกันอย่างไร?
อุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากชนิดที่ 1 ถูกออกแบบมาเพื่อติดตั้งที่จุดเข้าของระบบไฟฟ้า (service entrance) และมีการระบุค่าความสามารถในการรับกระแสแรงดันกระชากสูงที่เกิดจากฟ้าผ่าโดยตรง หรือกระแสฟ้าผ่าที่ไหลผ่านระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก อุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากชนิดที่ 2 ติดตั้งที่แผงแจกจ่ายไฟฟ้า (distribution panels) และออกแบบมาเพื่อรับแรงดันกระชากที่เหลืออยู่ซึ่งผ่านระดับการป้องกันขั้นแรก รวมทั้งแรงดันกระชากที่เกิดขึ้นภายในระบบเอง ทั้งสองชนิดมักใช้งานร่วมกันในระบบการป้องกันแบบประสานงาน (coordinated protection scheme) เพื่อให้การป้องกันครอบคลุมทั่วทั้งระบบไฟฟ้า
อุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากทำงานเมื่อใดจึงจะรู้ว่าควรเปิดใช้งาน?
อุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชาก (Surge Protective Device) ไม่จำเป็นต้องใช้ระบบตรวจจับหรือลอจิกการควบคุมแบบแอคทีฟเพื่อให้ทำงาน องค์ประกอบภายในอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่จำกัดแรงดัน เช่น วาไรสเตอร์ออกไซด์โลหะ (Metal Oxide Varistors) จะตอบสนองโดยอัตโนมัติต่อระดับแรงดันไฟฟ้า ภายใต้สภาวะแรงดันไฟฟ้าปกติ องค์ประกอบเหล่านี้จะมีค่าความต้านทานสูงมากและยังคงอยู่ในสถานะที่ไม่ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ แต่เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มสูงขึ้นเกินค่าแรงดันจำกัด (Clamping Threshold) ของอุปกรณ์อันเนื่องมาจากเหตุการณ์แรงดันกระชากชั่วคราว (Transient Event) ค่าความต้านทานขององค์ประกอบจำกัดแรงดันจะลดลงอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้กระแสแรงดันกระชากถูกเบี่ยงเบนไปยังสายดิน (Ground) การตอบสนองนี้เกิดขึ้นภายในเวลาไม่กี่นาโนวินาที ซึ่งเร็วพอที่จะป้องกันอุปกรณ์ได้แม้จากคลื่นแรงดันกระชากที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่สุด
อุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากสามารถใช้งานได้ทั้งกับระบบไฟฟ้าแบบเฟสเดียวและระบบไฟฟ้าแบบสามเฟสหรือไม่
ผลิตภัณฑ์อุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากมีให้เลือกในรูปแบบที่เหมาะสมสำหรับระบบไฟฟ้าแบบเฟสเดียวและแบบสามเฟส รุ่นเฟสเดียวใช้ป้องกันตัวนำสายไฟและตัวนำกลาง (Line และ Neutral) ของวงจรไฟฟ้าในบ้านพักอาศัยและอาคารพาณิชย์ขนาดเล็ก ขณะที่รุ่นสามเฟสใช้ป้องกันตัวนำสายไฟหลายเส้นและตัวนำกลางของระบบจ่ายไฟฟ้าเชิงอุตสาหกรรม จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเลือกอุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากที่สอดคล้องกับแรงดันระบบ จำนวนเฟส และรูปแบบการเดินสายของงานติดตั้ง การใช้อุปกรณ์ที่มีค่าแรงดันหรือรูปแบบเฟสไม่ตรงกับระบบที่ติดตั้งอาจทำให้ได้รับการป้องกันไม่เพียงพอ หรืออุปกรณ์เสียหายก่อนเวลาอันควร
ควรตรวจสอบหรือเปลี่ยนอุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากบ่อยแค่ไหน?
อายุการใช้งานของอุปกรณ์ป้องกันแรงดันกระชากขึ้นอยู่กับจำนวนและระดับความรุนแรงของเหตุการณ์แรงดันกระชากที่อุปกรณ์นั้นดูดซับมา ในพื้นที่ที่มีฟ้าผ่าบ่อยหรือมีสัญญาณแรงดันเปลี่ยนผ่านจากการเปิด-ปิดวงจรสูง อุปกรณ์อาจเสื่อมสภาพเร็วกว่าในสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยมากกว่า ผู้ผลิตส่วนใหญ่แนะนำให้ตรวจสอบสถานะของตัวบ่งชี้ด้วยตาเปล่าทุกปี และทำการทดสอบอย่างละเอียดยิ่งขึ้นหลังจากเกิดเหตุการณ์แรงดันกระชากรุนแรงที่ทราบแน่ชัด เมื่อตัวบ่งชี้สถานะของอุปกรณ์แสดงสัญญาณของการเสื่อมสภาพหรือความล้มเหลว ควรเปลี่ยนอุปกรณ์ทันทีเพื่อคืนค่าการป้องกันให้กลับมาสมบูรณ์ การรอจนกว่าอุปกรณ์จะล้มเหลวอย่างสมบูรณ์ก่อนเปลี่ยน จะทำให้ระบบไฟฟ้าไม่มีการป้องกันในช่วงเวลาที่เกิดความล้มเหลวจนถึงการเปลี่ยนอุปกรณ์