เรื่องที่ต้องรู้เพื่อเสริมสร้างความปลอดภัยให้กับระบบไฟฟ้าในอุตสาหกรรม

เรื่องที่ต้องรู้เพื่อเสริมสร้างความปลอดภัยให้กับระบบไฟฟ้าในอุตสาหกรรม

---

Ground fault protection, Motor protection, Digital relay, Overcurrent relay

อุตสาหกรรมและธุรกิจทุกวันนี้องค์ประกอบที่สำคัญอย่างหนึ่งคือ เรื่องของการใช้พลังงานไฟฟ้า เพราะไฟฟ้าเป็นตัวขับเคลื่อนเครื่องจักร สร้างผลผลิตและการทำงาน นอกจากนี้ตามกฎหมายและพระราชบัญญัตินั้น ทุกโรงงานต้องจัดให้มีการตรวจสอบระบบไฟฟ้าและมีการรับรองความปลอดภัยของระบบไฟฟ้าในทุกๆ ปี ดังนั้นการเลือกอุปกรณ์ป้องกันและรักษาความปลอดภัยให้แก่ไฟฟ้าในโรงงานจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่ง ในเบื้องต้นผู้ประกอบการควรเลือกใช้อุปกรณ์ที่เสริมความปลอดภัยให้แก่ระบบไฟฟ้าอย่างเหมาะสม อาทิเช่น Ground fault protection, Motor protection, Digital relay และOvercurrent relay เป็นต้น

รากฐานของระบบปฏิบัติการในโรงงานและองค์กรที่มีประสิทธิภาพ คือ ความมั่นใจและความปลอดภัยในระบบไฟฟ้า ซึ่งเป็นพลังงานหลักในการขับเครื่องเครื่องจักรและการทำงาน ดังนั้นการเลือกอุปกรณ์ป้องกันระบบไฟฟ้าในโรงงานจึงเป็นสิ่งที่ต้องคำนึงถึงเป็นอันดับต้นๆ เลยทีเดียว

สิ่งที่ผู้ประกอบการต้องพิจารณาเพิ่มเติม

ขนาดของโรงงาน ขนาดของโรงงานนั้นย่อมมีผลกระทบต่อการใช้ไฟฟ้า รวมถึงการเลือกระดับแรงดันไฟฟ้าก็ส่งผลการเลือกใช้อุปกรณ์ด้วยเช่นกัน

ประเภทของอุตสาหกรรม รูปแบบการใช้ไฟฟ้าขึ้นอยู่กับความเหมาะสมกับประเภทของงานที่ทำด้วยเช่นกัน ถ้าหากการผลิตเป็นกระบวนการผลิตแบบต่อเนื่อง continuous flow หรือแบบ batch flow ความเสียหายที่เกิดจากไฟฟ้าขัดข้องจะมีสูงมาก เพราะจะกระทบต่อหน้างานและการผลิตโดยตรง

ประเภทของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ เนื่องจากอุปกรณ์แต่ละชนิดนั้นใช้พลังงานไฟฟ้าที่ต่างกัน ดังนั้นทางวิศวกรและผู้ประกอบการอาจจะต้องคำนวณในส่วนนี้เพื่อนำไปเป็นข้อมูลในการตัดสินใจในการเลือกใช้อุปกรณ์ที่รักษาความปลอดภัยให้แก่ระบบไฟฟ้าโรงงาน

จะเห็นได้ว่าระบบไฟฟ้าที่ได้มาตรฐานและปลอดภัยมีความสำคัญมาก โดยเฉพาะหน้างานที่มีการผลิตอย่างต่อเนื่อง เพราะเมื่อเกิดปัญหาจากระบบไฟฟ้าแต่ละที ผลผลิต ต้นทุน ความน่าเชื่อถือย่อมได้รับผลกระทบ ดังนั้นในเชิงบริหารจัดการ

• ขาดเสถียรภาพและความมั่นใจในการทำงาน
• เมื่อระบบไฟฟ้ามีปัญหาโอเวอร์โหลดมากเกินไป อาจจะทำให้มอเตอร์ไหม้ ลามไปจนถึงสร้างความเสียหายให้แก่อุปกรณ์และเครื่องจักรภายในโรงงาน ซึ่งส่วนใหญ่ค่าซ่อมจะสูงมาก และหากเสียหายหนักก็อาจจะซ่อมแซมไม่ได้
• ความเสียหายของระบบไฟฟ้า ทำให้เครื่องจักรขาดกระแสไฟฟ้า หน้างานและไลน์การผลิตจะต้องหยุดชะงัก รับรองว่าไม่คุ้มกับความเสียหายทางด้านผลผลิต ยิ่งหากลูกค้าบางรายมีค่าปรับหรือ Penalty ก็ยิ่งก่อให้เกิดความเสียหายอย่างใหญ่หลวงให้แก่ผู้ประกอบการได้
• เมื่อขาดการป้องกันหรือแผนสำรองที่ดีก็ส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุต่างๆ ได้ อาทิเช่น ไฟฟ้าลัดวงจร กระแสไฟรั่วลงกราวน์อุบัติเหตุแบบนี้ไม่มีใครอยากให้เกิด เพราะย่อมส่งผลให้เกิดความเสียหายให้แก่ทรัพย์สิน อุปกรณ์ หน้างานรวมถึงชีวิตคนได้
• ในกรณีที่มีอุปกรณ์แรงสูง หากมีการรั่วชำรุด และอยู่ใกล้สารเคมีที่ไวไฟ สามารถเกิดการระเบิดได้ จากเรื่องเล็กๆ จะลามไปเป็นอุบัติเหตุใหญ่ได้เลยทีเดียว
• สามารถเกิดปัญหาไฟดับเป็นบริเวณวงกว้างได้ ทำให้หน้างานติดชะงักและสูญเสียผลผลิตในการทำงาน

ดังนั้นมาเริ่มสร้างความปลอดภัยและสร้างความมั่นใจด้วยการเลือกระบบที่เหมาะสม ซึ่งโดยปกติแล้วหน้างานจะมีการวางระบบการป้องกันในเบื้องต้นเช่น

• Unit Type Protection เป็นวิธีการป้องกันที่ตอบสนองต่อสภาวะความผิดปกติที่เกิดขึ้นภายในพื้นที่/เขตที่กำหนดหรือมีการกำหนดโซนไว้อย่างชัดเจน เช่น หม้อแปลง, Transmission line, Bus bar โดยยึดหลักทฤษฎีการทำงานของ Kirchhoff เป็นสากล
• Non Unit Type Protection ระบบการป้องกันวิธีนี้จะไม่ได้มีการกำหนดโซนหรือขอบเขตที่แน่นอน เพราะสามารถกำหนดโซนต่างๆ แบบทับซ้อนกันได้ โดยแนวทางของวิธีนี้นั้นจะประกอบไปด้วยระบบการป้องกันดังนี้

1. a) Instantaneous Overcurrent Relays (รีเลย์กระแสเกินแบบทำงานทันที) รีเลย์ชนิดนี้จะไม่มีการหน่วงเวลาสำหรับการทำงาน เวลาในการทำงานของรีเลย์จะอยู่ที่ประมาณ 100 ms
2. b) Time Overcurrent Relays (รีเลย์กระแสเกินแบบทำงานหน่วงเวลา) วิธีนี้จะให้รีเลย์ทำงานตามเวลาที่ถูกกำหนดเอาไว้
3. c) Inverse Definite Minimum Time (IDMT) Overcurrent Relays (รีเลย์กระแสเกินแบบผสม) โดยจะมีลักษณะผกผันคือ โหลดกระแสเกิน มีการหน่วงเวลายาว แต่ถ้าหากกระแสลัดวงจรมาก การหน่วงเวลาจะสั้น

โดยในบทความนี้ขอนำเสนอเรื่องของระบบ Overcurrent Protection เพราะว่าเป็นวิธียอดนิยมเนื่องจากสามารถทำได้ง่ายและใช้กันแพร่หลายมากที่สุด

Overcurrent  Protection คือ ระบบป้องกันยอดนิยม มีผู้ประกอบการและโรงงานใช้กันอยู่มากมายทั่วโลกทำให้ระบบนี้ได้รับการพัฒนาในส่วนของอุปกรณ์การใช้งาน รวมถึงทางด้านเทคนิคอยู่เรื่อยมา จนปัจจุบันมีการใช้งานค่อนข้างแพร่หลาย เพราะสามารถช่วยป้องกันข้อผิดพลาดจากการจ่ายกระแสไฟที่เพิ่มขึ้นมากเกินไปได้อย่างทันท่วงที  โดยรีเลย์จะตรวจจับกระแสไฟฟ้าและทำงานเมื่อพบว่ามีกระแสเกินค่าที่กำหนดไว้ (ค่าที่ตั้งไว้) เรียกว่า Overcurrent Relay หรือรีเลย์กระแสเกิน รวมถึงยังช่วยในกรณีการเกิดไฟฟ้าลัดวงจรจาก Ground fault ตัว Overcurrent relay ก็สามารถป้องกันระบบไฟฟ้าได้ในหลายๆ ส่วน เช่น Transmission Lines, Transformers, Generators, และ Motor protection เป็นต้น

สำหรับการป้องกันโดยทั่วไปมักจะมีรีเลย์มากกว่าหนึ่งตัวเพื่อป้องกันส่วนต่างๆ โดย Overcurrent relay เหล่านี้จำเป็นต้องทำงานร่วมกันเพื่อให้รีเลย์ที่อยู่ใกล้ที่สุดทำงานก่อน โดยหลักการ Overcurrent Relay จะปกป้องการทำงานใน 3 ส่วนเป็นหลักคือ

• Overload Overcurrent เกิดจากการโอเวอร์โหลดโดยอาจจะมีการออกแบบใหม่หรือมีการดัดแปลงวงจรที่มีอยู่เดิม ทำให้จำเป็นต้องถ่ายทอดกระแสโหลดเกินกว่าค่าความแอมป์โหลดที่กำหนดของตัวนำวงจร นอกจากนี้เมื่อมอเตอร์ทำงานหนักเกินไป อาการ overload หรือกระแสไฟฟ้าเกินพิกัดก็สามารถเกิดขึ้นได้เช่นกัน
• Short-Circuit Overcurrent การลัดวงจรมักจะเกิดขึ้นเมื่อสายไฟ “ร้อน” สัมผัสกับลวดร้อนหรือสัมผัสกับสายกลาง นอกจากนี้ยังมีกรณีอื่นๆ ที่เป็นสาเหตุได้อีกเช่น สามารถเกิดขึ้นได้หากมีสายไฟในวงจรขาด โดยปกติอาการ มักจะมีสาเหตุมาจากการเสียดสีของสายไฟและอุปกรณ์ หรืออาจจะเกิดจากความเสียหายภายในของตัวนำวงจรอย่างน้อยสองตัว (การจ่ายและการส่งคืน) ซึ่งส่งผลทำให้เกิดการลัดวงจรในขดลวดได้
• Ground-Fault Overcurrent เกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อระบบจำหน่ายพลังงานไฟฟ้าของอาคารหรือโครงสร้างอิงกับการใช้สายดิน โดยปัญหามักจะคล้ายกับการลัดวงจร แต่จะมักจะเกิดปัญหาจากสายไฟที่ร้อนขึ้น หรือมีรอยแตกแม้เพียงเล็กน้อย ซึ่งสัมผัสกับวัตถุที่มีสายดินเช่นกล่องไฟฟ้าโลหะ และอาจส่งผลทำให้เกิดประกายไฟได้

ยกระดับการป้องกันขั้นกว่ากับเทคโนโลยีพิเศษจากอุปกรณ์

Digital Relay ถือว่าเป็นอุปกรณ์ที่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายทั้งในและต่างประเทศ ซึ่งอุตสาหกรรมทั่วโลกก็หันมาใช้ Digital Relay กันเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดความน่าเชื่อถือทางด้านประสิทธิภาพ นอกจากนี้ Digital Relay ยังมีการพัฒนาด้านเทคโนโลยีอยู่ตลอดเวลา ทำให้ในปัจจุบันอุปกรณ์ Digital relay นั้นสามารถวินิจฉัยปัญหาระบบไฟฟ้าที่เกิดขึ้นได้อย่างทันท่วงที ไม่ว่าจะเป็นปัญหาอย่าง Over current, Under current, Phase loss, Phase reversal, Stall, Jam, Current imbalance, Earth fault และ Short circuit  และในปัจจุบันระบบใหม่ๆ นั้นมักจะสามารถแสดงผลการทำงานได้แบบ และมีความแม่นยำสูง ที่สำคัญสร้างความมั่นใจและทำให้การทำงานเดินหน้าได้เต็มที่ไม่มีสะดุด โดยตัวระบบ Digital relay นั้นสามารถแสดงสัญญาณ Trip และ Load factor หรือ การสูญเสียพลังงานทางไฟฟ้า นอกจากนี้ยังสามารถป้องกัน Ground fault ได้อีกด้วย ยิ่งถ้าเป็นรุ่นใหม่ๆ ที่ได้รับการผสมผสานจากเทคโนโลยีใหม่ๆ ด้วยแล้ว ระบบ Digital relay ถือว่าฉลาดล้ำ ช่วยในเรื่องของการบริหารจัดการได้ดีขึ้น และช่วยเสริมสร้างความปลอดภัย สร้างความมั่นใจให้กับองค์กร พนักงาน รวมไปถึงลูกค้า ที่สำคัญระบบการทำงานและการผลิตไหลลื่นแบบไม่หยุดชะงัก ช่วยเพิ่มผลผลิตยอดขายและสามารถบริหารระบบไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นอย่างแน่นอน

Reference:

https://electrical-engineering-portal.com/types-and-applications-of-overcurrent-relay-1#content

https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/ocpd-overcurrent-protection-device-power-system/

https://circuitglobe.com/overcurrent-relay.html

https://electrical-engineering-portal.com/types-and-applications-of-overcurrent-relay-1#content

https://electricalbaba.com/unit-and-non-unit-protection-scheme/

https://electricalbaba.com/over-current-relay-and-its-characteristics/

http://eestaff.kku.ac.th/~sa-nguan/192424/06-Phase%20and%20Earth.pdf

https://electrical-engineering-portal.com/few-words-about-digital-protection-relay

https://pacbasics.org/overcurrent-protection-devices-time-current-curves/

https://www.thespruce.com/what-is-overcurrent-1825039