SPD

- 1 -

DIAC ENGINEERING Co.,Ltd.

Low Voltage Surge Protection Device (SPD)

Low Voltage Surge Protection Device (SPD) คืออะไร Low Voltage Surge Protection Device (SPD) หรือ Low Voltage Surge Arrester หรืออีกช่ือหน่ึงคือ Transient Voltage Surge Suppressors (TVSS) เปนอุปกรณตัวเดียวกัน ซึ่งจะทําหนาที่ลดSurgeที่จะเขาสูอุปกรณไฟฟาลง เพ่ือใหมองภาพงายขึ้นกอนจะศึกษาถึงคํานิยามของSurge Suppressorsน้ัน ขอใหลองมาดูตัวอยางสาเหตุการเกิดความเสียหายของอุปกรณเน่ืองจากฟาผาดังตัวอยางดังน้ี ตัวอยาง สาเหตุการเกิดความเสียหายของอุปกรณเน่ืองจากฟาผา จากรูปขางบน จะพบวามีฟาผาลงบนเสาไฟฟาขนาด 100kA เมื่อฟาผาลงมาจะกระจายออกไปยังเสาไฟฟาตนอื่นทั้งสองดานๆ ละ 15kA และกระจายลงสูระบบสายดิน 40kA จะมีกระแสสวนที่เหลืออีก 30kA ไหลเขาสูอาคารกระแสน้ีเปนกระแสที่เมื่อไหลผานอุปกรณไฟฟาใดๆ ในอาคารก็จะทําใหเกิดแรงดันไฟฟาตกครอมอุปกรณขึ้น หากสมมุติใหอุปกรณไฟฟาในอาคารมีความตานทาน 1 โอหม น่ันก็จะหมายถึงจะเกิดแรงดันตกครอมอุปกรณไฟฟาถึง 30 kV โดยปกติแรงดันไฟฟาที่อุปกรณสามารถทนไดตามมาตรฐานจะเปนดังน้ี

15 kA

100 kA

15 kA

30 kA

40 kA

- 2 -


Surgeเกิดขึ้นไดอยางไร และทําใหอุปกรณไฟฟาเสียหายไดอยางไร จากรูปดานบน จะเปนกราฟความทนทานของอุปกรณไฟฟาตอแรงดันไฟฟาที่จายเขามาโดยไมเกิดความเสียหายหรือทํา

ใหเกิดการทํางานท่ีผิดพลาด หากพิจารณาการเกิดฟาผาที่ไดแสดงเปนตัวอยางขางตนนั้นจะพบวาแรงดันไฟฟาที่เกิดจาก

กระแสฟาผานั้นเม่ือนํามาเทียบกับความทนแรงดันไฟฟาของอุปกรณไฟฟาตามมาตรฐานพบวาแรงดันดังกลาวสูงกวาที่

ฉนวนไฟฟาของอุปกรณจะทนไดทําใหฉนวนของอุปกรณเกิดการทะลุ(Breakdown) และฉนวนดังกลาวก็จะเสียหายและอุปกรณไฟฟาก็จะเกิดการลัดวงจรเสียหายไปดวย วิธีการท่ีจะลดกระแสฟาผาที่จะไหลไปสูอุปกรณก็คือการระบายกระแสจากสายไฟฟาเสนที่มีกระแสฟาผาเขามาใหไปสูสายไฟฟาเสนอื่นๆ กอนที่กระแสฟาผาน้ันไหลมายังอุปกรณไฟฟาภายในอาคารก็จะทําใหกระแสฟาผาไหลไปสูอุปกรณไฟฟานอยลง หากสามารถลดกระแสฟาผาที่ไหลไปยังอุปกรณไฟฟาไดมากเพียงพอกระแสฟาผาน้ันก็จะทําใหอุปกรณมีแรงดันไฟฟาตกครอมสูงไมเกินคาที่ฉนวนทนได กระแสฟาผาก็จะไมเกิดความเสียหายกับอุปกรณ ดังน้ันหากนําตัวอยางขางตนมาทําใหเปนคํานิยามจะไดวาคํานิยามของSurge Protection Deviceก็คือ

‘A device for limiting the surge voltage on equipment by discharging or diverting surge current’

Surge คืออะไร Surge เปนกระแสหรือแรงดันช่ัวขณะที่เกิดขึ้นกับอุปกรณไฟฟาอยางผิดปกติ ซึ่งบางทีเราก็เรียกSurgeน้ีวาTransient TransientตางกับNoiseอยางไร Transientเปนการรบกวนทางไฟฟา สวนNoiseก็เชนกันแตสิ่งที่แตกตางคือขนาดโดยมีนิยามขอแตกตางดังน้ี

• Transient: at least two times system’s RMS voltage • Noise: less than two times system’s RMS voltage

Transient เกิดขึ้นไดอยางไร Transient สามารถเกิดขึ้นไดจากท้ังภายนอกอาคารและเกิดจากภายในอาคาร(ภายในระบบไฟฟาเดียวกัน) ซึ่งสาเหตุที่ทําใหเกิดTransientน้ันสามารแบงเปนหลักใหญๆ ไดดังน้ี

• จากฟาผา(Lightning) • จากการทํางานตัดตอระบบ(Utility operations) • จากที่อุปกรณอื่นภายในระบบผลิตขึ้น(Internal disturbances)

- 3 -


• จากสาเหตุอื่นๆ

ปรากฏการณฟาผา(Lightning) ปรากฏการณฟาผามักจะเปนปรากฏการณที่จะทําใหเกิดความเสียหายกับอุปกรณไฟฟาในระบบท่ีรุนแรงและบอยครั้งมาก ซึ่งหากสามารถทราบปรากฏการณของฟาผาไดก็จะทําใหสามารถแกไขปญหาที่เกิดขึ้นจากฟาผาไดงายขึ้น ปรากฏการณฟาผาที่เกิดขึ้นมักมีรูปแบบดังตอไปน้ี

1. กระแสเหน่ียวนําจากฟาผาจะทําใหเกิดแรงดันไฟฟามากกวา 20kV

2. จํานวนฟาผาซ้ําที่เกิดขึ้นตอการที่มีฟาผา 1 ครั้งมีความนาจะเปนดังน้ี a) 20% เปนแบบ 1 stroke b) 80% เปนแบบ 2-25 strokes c) คาเฉล่ีย 5-6 strokes

3. กระแสท่ีเกิดจากฟาผา 1 ครั้งมีความนาจะเปนดังน้ี a) Average single stroke current=35kA;Max.=300kA(มีความนาจะเปนนอยกวา1%)

b) Multiple stroke from14-40 kA with total time1/2 -1 sec.(จะเกิดตอจากStrokeแรกที่มีความรุนแรงสูงกวา)

c) Longduration from 10-100 A for up to 1/2 sec 4. ผลของฟาผาสามารถวัดและเกิดผลขางเคียงไปไดไกลถึง 2-20กิโลเมตร

Transientจากการติดตออุปกรณในระบบจายไฟ(Utility operations) Transientที่เกิดขึ้นจากการทํางานของอุปกรณตัดตอในระบบไฟฟา(Utility operations)น้ันจะเปนTransientจากการตัดตอ

ระบบจายไฟฟาหรือเกิดจากการปรับปรุงคุณภาพของไฟฟาที่ผูจายไฟสงมา โดยสามารถแบงไดเปนขอใหญๆ ดังน้ี • Capacitor bank closure • Feeder circuit closure • Shared power line issues

Transientจากที่อุปกรณอ่ืนภายในระบบผลิตขึ้น(Internal disturbances) Transientจากที่อุปกรณอื่นภายในระบบผลิตขึ้น(Internal disturbances) เปนTransientที่เกิดจาการทํางานของอุปกรณภายในระบบ ซึ่งเมื่ออุปกรณทํางานแลวอุปกรณเหลาน้ันจะผลิตTransientออกมา และสงออกมายังระบบโดยปกติอุปกรณเหลาน้ีมักจะเปนอุปกรณขนาดใหญ ซึ่งสามารถแบงไดเปน • Inductive load switching (large motors)

- 4 -


• Harmonic issues (non-linear loads) • Fuse operations เปนตน Transientจากสาเหตุอ่ืนๆ

นอกจากTransientมาจากสาเหตุขางตนแลวTransientยังสามารถมาจากสาเหตุอื่นๆ ไดอีกหลายสาเหตุตัวอยางเชน - Industrial equipment - Flashover - Salt intrusion - ตนไม หรือ ไมเล้ือยที่ไตไปตามเสาไฟฟา เปนตน

ผลของTransient Voltage Transient Voltageจะทําใหเกิดความเสียหายตอระบบไฟฟา ซึ่งความเสียหายน้ันไดแก

- อุปกรณทํางานผิดปกติ เชนคอมพิวเตอรสงขอมูลผิดพลาด - อุปกรณหยุดทํางานช่ัวขณะ ซึ่งในบางระบบการทํางานใหมอีกครั้ง(Restart)จะตองใชเวลานานมาก - อุปกรณเสียหาย

Low Voltage Surge Protection Device (SPD) ทํางานอยางไร

เพ่ือใหงายตอการศึกษาการทํางาน จะเริ่มตนศึกษาจากระบบท่ีเราตองการปองกันTransientเปนแบบ 1 PhaseกอนโดยหากถอดSurge Protection DeviceชนิดMOV ออกมาเปนช้ินเล็กๆ จะไดรูปรางแสดงดังรูปทางดานซายมือ การนําSurge Protection Deviceไปตอกับระบบโดยการตอขนานเขากับระบบ เมื่อตอเขาไปแลว จะเขียนรูปวงจรไดดังแสดงดานลางน้ี

จากวงจรดานบนจะพบวา

- กอนที่จะมีSurgeเขามาในระบบ , Zp,ซึ่งเปนสัญลักษณของSurge ProtectorจะอยูในสภาพOpen Circuit และจะยอมใหกระแสท้ังหมดไหลผานไปยังโหลด

ocsp

pP V

ZZZ

V ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+=Vo

Zs

ZP

Line

Neutra

- 5 -


- ในระหวางที่Surge(Voc)เกิดขึ้นSurge Protectorจะทําหนาที่เสมือนลัดวงจรใหกระแสไหลผานตัวProtectorไหลกลับไปยังแหลงจายโดยกระแส เพ่ือปองกันไมใหSurgeไหลไปยังโหลดซึ่งจะทําใหโหลดปลอดภัยจากกระแสSurge ในขณะที่กระแสSurgeไหลผานProtectorซึ่งมีความตานทาน(Zp)และก็จะไหลผานความตานทานของระบบ(Zs)ดวยเชนกัน ดังน้ันแรงดันที่ตกครอมSurgeก็จะเปนอัตราสวนกันกับแรงดันที่ตกครอมภายในระบบดังสมการขางตน แรงดันตกครอมProtector(Vp)ในขณะที่มีSurgeไหลผานน้ีจะถูกเรียกวา Clamping หรือ let-through voltage

- หลังจากที่SurgeผานพนไปProtectorก็จะกลับสูสภาพopen circuitอีกครั้ง หากศึกษา Zp,ซึ่งเปนสัญลักษณของSurge Protectorลึกลงอีกพบวา ในขณะท่ีSurge Protectorถูกตอขนานอยูกับระบบนั้นจะตองถูกตอผานตัวนําไฟฟาซ่ึงมักจะเปนสายไฟฟา นั่นหมายถึงวาเม่ือขณะที่Surge Protectorนํากระแสแรงดันที่โหลดจะประกอบดวยแรงดันตกครอมProtectorและแรงดันตกครอมสาย ดังสมการ

Zp = Zleads + Zinternal ดังนั้น

Vp = ( Zleads + Zinternal ) * Voc Zleads + Zinternal+ Zs

จากสมการขางตนจะสังเกตไดวา

1. หากSurge Protectorถูกตออยูกับระบบโดยมีความยาวสายไฟที่ยาวมากขึ้นเทาไรก็จะทําใหความสามารถในการปองกันลดลง ดังน้ันการตอProtectorเขากับระบบควรจะตองโดยใชสายใหสั้นที่สุดเทาที่เปนไปได หากตองการศึกษารายละเอียดมากขึ้นใหศึกษาที่ภาคผนวก ค

2. ในระบบภายในระหวางที่วงจรหลัก และวงจรยอย หากติดต้ังอุปกรณปองกันที่มีพิกัดกระแสปองกันเทากันแลว ในวงจรยอยจะสามารถปองกันไดดีกวา(มีคาVpตํ่ากวาเน่ืองจากZsสงูกวา)

Low Voltage Surge Protection Device (SPD)ท่ีดีควรเปนอยางไร

- 6 -


จากที่ไดศึกษาในตอนที่ผานมาไดพบวาsurge protectionจะนํากระแสเมื่อแรงดันตกครอมสูงขึ้นถึงจุดๆ หน่ึง และจะหยุดนํากระแสเมื่อแรงดันไดลดลง แตในทางปฏิบัติเราไมสามารถทําอุปกรณดังกลาวได100% แตก็พยายามหาอุปกรณที่ทํางานใกลเคียงอุปกรณในอุดมคติที่สุด และวัสดุที่นํามาทําเปนSurge Protectionที่มีคุณสมบัติที่ดีและราคาไมสูงมากนักคือ MOV รูปที่แสดงในดานลางน้ีจะแสดงถึงคุณสมบัติการนํากระแสตอแรงดันของMOV ซึ่งจะพบวามีความเหมาะสมกับการนํามาทําเปนSurge Protectionเปนอยางมาก ขอดีของMOV เมื่อเทียบกับวัสดุอื่น

1. มีกระแสร่ัวไหลขณะไมตองการใหนํากระแสตํ่า(เปนรองSADเทาน้ัน) 2. มีชวงใชงานกวาง 3. ทนกระแสไดสูงพอสมควร (มีความรอนจากการนํากระแสตํ่า) 4. ราคาไมสูงมากนัก 5. มีความเปนเชิงเสนเหมือนIdeal deviceมาก(เปนรองSADเทาน้ัน)

มาตรฐาน Surge Protection เมื่อถูกผลิตออกจําหนายในครั้งแรกจะเปนแบบงายๆ คือมีการปองกันกระแสที่เกินมาแตเพียงอยางเดียว แตเมื่อมีการใชงานไปจะพบวาSurge Protectionสามารถเสียหายได ตัวอยางเชน

- มีการใชSurge Protection รับภาระกระแสเกินกวาที่จะทนได - หมดอายุการใชงาน ซึ่งอายุการใชงานของMOVจะแปรตามจํานวนคร้ังที่ไดรับSurge และจะเสื่อมเร็วขึ้นเมื่อมี

กระแสSurgeไหลผานในปริมาณที่มากขึ้น) - ไดรับกระแสเปนเวลานานกวาที่ทนได - มีการติดต้ังที่ผิด เปนตน

ดังน้ันเพ่ือใหSurge Protectionสามารถทํางานทนทานและเพื่อความปลอดภัยของผูใชงาน จึงมีมาตรฐานที่กําหนดเก่ียวกับSurge Protectionขึ้น มาตรฐานที่สําคัญไดแก UL 1449 Second Eeition ซึ่งเปนมาตรฐานดานการทดสอบ และความปลอดภัยในการใชงานsurge Protection(รายละเอียดของมาตรฐานตางๆ ดูไดในภาคผนวก ข.)

การออกแบบและติดต้ังSurge Protection Device (SPD) ในการออกแบบและการนําSurge Protection Deviceไปใชงานน้ันจะมีขอกําหนดหลักๆ ดังน้ี

Transient Current

Working Voltage

V

I

Ideal Device

MOV

Selenium

Spark Gap

Peak Voltage(Ignition)

SAD Max I Limit

I

- 7 -


1. พิกัดของSurge Protection 2. ตําแหนงที่จะนําSurge protection deviceไปติดต้ัง 3. ความสามารถและคุณสมบัติของsurge protection device

1. พิกัดของSurge Protection พิกัดของSurge protection device สามารถแบงเปนหัวขอดังน้ี

- พิกัดดานกระแส - พิกัดดานแรงดันไฟฟาและพิกัดของระบบไฟฟา

พิกัดกระแส การกําหนดพิกัดกระแสของSurge Protectorที่ถูกตองเราจะตองรูตัวแปรจํานวนมาก เชน Is this a high lightning location of the country? Is this a rural or urban environment? Is this the tallest building in the area? Is the building on a hilltop? Is there equipment within the facility supporting critical or expensive to repair loads? Does the area have a transient history ? Is this at the end of a feed or grid? Is the facility fed by underground or overhead lines? Will the facility house large inductive loads? เพ่ือใหการคํานวณงายขึ้นขอแนะนําใหใช "SurgeCalcTM" program เพื่อทําการคํานวณ พิกัดดานแรงดันไฟฟาและพิกัดของระบบไฟฟา แรงดันไฟฟาที่ใชในประเทศไทยโดยปกติจะใชเปนระบบ 3 เฟส 415/240V WYE –4 x 0.5% สําหรับการไฟฟานครหลวงและ 3 เฟส 400/230V WYE + 2 x 0.5% สําหรับการไฟฟาสวนภูมิภาค หากนําแรงดันไฟฟาและระบบไฟฟาไปเทียบกับพิกัดของSurge Protection device ก็จะไดService voltage configuration เปนแบบที่ 4 สวน Service voltage configuration เปนแบบที่ 7 น้ันดูเหมือนจะสามารถใชในประเทศไทยไดแต พิกัดแรงดันของProtection deviceจะมีคาตํ่ากวาno load voltageของหมอแปลงไฟฟาอยู หากแนใจวาสามารถควบคุมแรงดันไดก็สามารถใชงานไดเชนกัน เน่ืองจากSurge protectionไดเผ่ือในการรับแรงดันเกินไวอีก 5% แตเพ่ือความปลอดภัยจากความเสียหายเน่ืองการรับกระแสเปนเวลานาน(Over cooking) การเลือกService voltage configurationเปนแบบที่ 4 จะดีกวา

- 8 -


Service Voltage Configuration

# Voltage/Phase #Wires

(+Ground)

1 120/240 2P 3 Wire

2 120/208 3P 4 Wire WYE

3 120/240 3P 4 Wire DELTA

4 277/480 3P 4 Wire WYE

5 480 3P 3 Wire DELTA


7 220/380 3P 4 Wire WYE

8 347/600 3P 4 Wire WYE


2. ตําแหนงท่ีจะนําSurge protection deviceไปตดิตัง้ ตามมาตรฐาน IEEE C62.41 ไดกําหนดตําแหนง การติดต้ังSurge Protection deviceไวโดยขอกําหนดดังน้ี Loacation Category C – ภายนอกอาคาร , ภายในอาคารดานsupply side of main หรือ LV distribution boardที่ไดรับไฟฟา

มาจากภายนอก หรือดานloadของLV distribution boardที่จายไฟไปภายนอก Loacation Category B – ภายในอาคาร จะอยูระหวาง Category C และ A เชน Distribution board , Sub-distribution board ที่

มีระยะการติดต้ังไมเกิน20 เมตรจาก Category C Loacation Category A – ภายในอาคาร จะอยูหางจาก Category C เกิน20 เมตร เชน Plug-in equipment เปนตน

A B C

- 9 -


3. ความสามารถและคุณสมบัติของsurge protection device คุณสมบัติของSurge Protection Deviceจะเปนตัวกําหนดที่ทําใหSurge Protection deviceที่ถูกผลิตขึ้นมาตามมาตรฐานเดียวกันมีขอแตกตางกันได คุณสมบัติน้ันไดแก

- อายุการใชงาน - Mode of protection - ความปลอดภัย - Tracking Filter - Modular design - Redundant - Monitor and alarm system

อายุการใชงาน โดยปกติSurge Protection deviceจะมีอายุการใชงานดังน้ี

- 1 ครั้งในการรับSurgeที่พิกัดกระแสของตัวมันเอง เชนSurge Protection deviceขนาด 40kA ก็จะรับSurgeขนาด 40 kAได 1 ครั้งก็จะเสียไป

- หลายครั้งมากขึ้นเมื่อรับSurgeที่มีขนาดเล็กลง เชน Surge Protection deviceขนาด 40kA ก็จะรับSurgeขนาด 10 kAได 100 ครั้ง และจะรับSurgeขนาด 1 kAได 1000 ครั้ง ก็จะเสียไปเปนตน (เปนคาสมมุติเน่ืองจากคาน้ีเปนตามยี่หอของSurge Protection device)

ดังน้ันจะพบวาปรากฏการณของการเกิดฟาผาหรือการเกิดSurgeพิกัดกระแสของSurgeและจํานวนครั้งของการเกิดSurgeน้ันเปนคาทางความนาจะเปน ซึ่งน่ันก็หมายถึงอายุการใชงานของSurge Protection deviceไมสามารถบอกไดดวยcounterหรือscaleใดๆ ในการใชงานจริงการกําหนดคากระแสของ Surge protection device(Exposure level) น้ันจะเปนคาที่เผ่ือขึ้นไปจากกระแสSurgeจริงๆ หลายเทาเพ่ือใหมีอายุการใชงานที่ยาวนาน ซึ่ง "SurgeCalcTM" program ก็ไดทําการเผ่ือดังกลาวไว

แลวในการดูวา Surge protection device ใดมีความทนทานสูงกวากัน UL1449 ก็ไดมีการทดสอบการทํางานดวยเชนกัน โดยจะทดสอบตามCategoryดังน้ี

Category C System Exposure level Peak Voltage Peak Current

High Medium

Low

20 kV 10 kV 6 kV

10 kA 5 kA 3 kA

Category B System Exposure level Peak Voltage Peak Current

High Medium

Low

6 kV 4 kV 2 kV

3 kA 2 kA 1 kA

- 10 -


Category A System Exposure level Peak Voltage Peak Current

High Medium

Low

6 kV 4 kV 2 kV

500 A 333 A 167 A

การดูวาSurge Protection device ตัวใดมีความทนทานกวากันก็จะดูที่Category และ จํานวนครั้งที่ทดสอบเชน ผลิตภัณฑของAPT ไดรับการทดสอบที่Category C3(High) ไดจํานวน 5000 ครั้งสําหรับSurge protection deviceในทุกพิกัดกระแส เปนตน Mode of Protection Mode of Protection เปนการกําหนดการปองกันของSurge Protection device ในการติดต้ัง Surge Protection deviceในตําแหนงตางๆ ในระบบน้ันก็จะมีความตองการในการปองกันที่แตกตางกันดวยดังน้ี

- ที่MDB จากขอกําหนดของวศท.ใหมีการตอNeutralและGroundเขาดวยกันที่MDB ดังน้ัน Surge Protection deviceจะตองสามารถปองกันดังน้ี 1.ระหวางPhase กับ Phase(L-L) 2. Neutral กับแตละphase(L-N)

- ที่Load Panel จากขอกําหนดของวศท.ไมใหมีการตอถึงกันระหวางNeutralและGround ดังน้ัน Surge Protection deviceจะตองสามารถปองกันดังน้ี 1.ระหวางPhase กับ Phase(L-L) 2. แตละPhaseกับGround(L-G) 3. Neutral กับ Ground(N-G) 4.แตละPhaseกับNeutral(L-N)หากระบบท่ีใชมีNeutral

- ที่Sub-load panel จากขอกําหนดของวศท.ไมใหมีการตอถึงกันระหวางNeutralและGround แตเน่ืองจากที่จุดน้ีNeutralและGroudมีศักด์ิไฟฟาตางกันไมมากนัก ดังน้ัน Surge Protection deviceจะตองสามารถปองกันดังน้ี 1.ระหวางPhase กับ Phase(L-L) 2. แตละPhaseกับGround(L-G) 3.แตละPhaseกับNeutral(L-N)

- ที่Load single phase จากขอกําหนดของวศท.ไมใหมีการตอถึงกันระหวางNeutralและGround ดังน้ัน Surge Protection deviceจะตองสามารถปองกันดังน้ี 1. PhaseกับGround(L-G) 2. Neutral กับ Ground(N-G) 3.PhaseกับNeutral(L-N)

- ที่Load Three phase ชนิดไมมีNeutralเชน มอเตอร เปนตนในระบบน้ีจะไมNeutral ดังน้ัน Surge Protection deviceจะตองสามารถปองกันดังน้ี 1.แตละPhaseกับGround(L-G)

ความปลอดภัย จากที่ไดกลาวมาขางตน Surge Protection deviceสามารถเสียหายไดจากสาเหตุหลายสาเหตุดวยกัน จึงมีอุปกรณปองกันไมใหความเสียหายลุกลามไปยังอุปกรณอื่นหรือทําอันตรายตอบุคคล Surge protection deviceที่ดีจะตองมีการทดสอบและติดอุปกรณเพ่ือความปลอดภัยดังน้ี

- 200 kA fusing เพ่ือตัดวงจรปองกันMOVที่หมดอายุหรือเสียหายไมใหเกิดการระเบิดหรือแตกหัก - Short Circuit Current Test เพ่ือพิสูจนวาเมื่อเกิดการลัดวงจรภายในSurge Protectionเชนที่Busbar แลวจะไมเกิด

ความเสียหายยังอุปกรณอื่นหรือทําอันตรายตอบุคคล Tracking Filter ประโยชนขางเคียงของSurge Protection Deviceอีกสวนหน่ึงคือการเปนNoise Filter ซึ่งการลดNoiseจะTrackไปตามรูปคล่ืนSinewave ปริมาณการลดNoiseนับเปนdB และจะมีชวงความถ่ีของการทํางาน ตัวอยางเชนAC tracking filter with EMI/EFI filteringของยี่หอAPT จะสามารถลดNoiseได –50dB ที่ชวงความถ่ี 100kHz to 100MHz เปนตน

- 11 -


Modular design การทําSurge Protection deviceสามารถทําได 2 แบบคือทําMOVใหเปนสวนเดียวกัน หรือทําใหMOVแยกเปนสวนๆ และสามารถถอดออกได ยังเปนที่ถกเถียงกันอยูเรื่องความทนทาน รวมถึงราคาคาใชจาย แตอยางไรก็ตามการท่ีออกแบบใหMOVเปนModuleที่ถอดออกไดเมื่อหมดอายุ ก็จะทําใหเราสามารถเปลี่ยนMOVเพียงชุดที่เสียหายไดโดยไมตองเปล่ียนSurge portection deviceทั้งหมด รวมถึงเมื่อการที่MOVเสียหายก็ไมตองรอสั่งซื้อเปนเวลานานหากมีMOVเปนอะไหลอยู Redundant ในการติดต้ังSurge portection deviceในบางลักษณะผูใชงานตองการใหการปองกันเปนไปตลอดเวลา แตอายุการใชงานของMOVก็ไมมีใครสามารถระบุไดวาจะเสียเมื่อใด เพ่ือใหมั่นใจวาจะมีการปองกันอยูตลอดจึงมีการติดต้ังSurge portection deviceจํานวน 2 ชุดหรือมากกวาเพ่ือใชงานรวมกัน เมื่อชุดใดชุดใดหน่ึงเสียหายอีกชุดก็จะยังคงทํางานอยู ผูใชงานก็จะไมเสียการปองกันเมื่อตองรอSurge portection deviceตัวใหม และหากความสามารถRedundantน้ีผสมรวมกันกับการเปนModuleของMOVดวยแลว ก็จะสามารถใชSurge portection deviceที่มีคุณสมบัติRedundantในราคาที่ถูกลงเน่ืองจากไมมีความจําเปนที่จะตองเสียคากลอง Busbar และชุดควบคุมอีกชุด และยังซอมแซมMOVที่เสียหายไดเร็วอีกดวย Monitor and alarm system ระบบmonitorอยางนอยที่ตองมีคือ หลอดไฟแสดงวาMOVเสียหรือยังสามารถใชการไดอยู สําหรับอุปกรณอื่นที่จําเปนรองลงมาไดแก Audible Alarm เพ่ือใหไดยินเสียงเมื่อSurge portection deviceไมสามารถทํางานไดปกติ ,Dry contactเพ่ือจะremoteการแสดงผลไปยังระบบAutomation และ Surge Counter เพ่ือดูวาtransientไดเกิดขึ้นเมื่อใดแตมิไดใชเพ่ือบอกอายุการใชงาน

- 12 -


ภาคผนวก ก. คําจํากัดความของคําท่ีเก่ียวของกับ Low Voltage Surge Protection Device (SPD)

Sparkover of Clearances : Sparkover in this context is defined as the unplanned arcing between electrical components thereby limiting maximum transient voltage in a system. (240V. and 480V. system have sparkover level between phases or between phase and ground of about 6000V.,defined in IEC664.1980-1980)

Surge Let-Trough : That part of the surge that passes by a surge protection device with little of no alteration. Let-trough voltage tests are defined under IEEE C62.45 and UL1449

Exposure : Various exposure levels have been defined under IEEE C62.41 based on surge voltage compared to withstand requirements.

Insulation Degradation : Insulation Failure as a result of voltage transients can occur in two modes: a disruptive flashover that leads to permanent damage or progressive loss of quality of the insulation where several successive sparkover lead to permanent insulation damage.

Phase Angle : The point on the sine wave at which the transient occurs. IEEE indicates that transients can occur at any phase angle.

Maximum Continuous Operating Voltage(MCOV) : Maximum allowable continuous sinusoidal voltage(RMS) at 50-60Hz. If the suppressor is exposed to a continuous voltage higher than RMS voltage stated in the specification, The suppressor will suffer damage. The suppressor MCOV should be 15% greater than the nominal system operating voltage to ensure suppressor with stands temporary over voltage conditions.

Peak Surge Current : Maximum current allowed for a single 8/20microsec. impulse wave form with continuous voltage applied. The amount of peak surge current required will depend upon location of device in the operating system and physical geographic location of the facility.

Noise Attenuation : The device's ability to filter unwanted higher frequency noise over a given frequency bandwidth.

Response Time : The time in which a suppression device responds to a transient measured in nanoseconds.

Protection Modes : Protection mode indicates the devices ability to protect different paths of transient activity. Transients can occur on any mode such as line-to-line, line-to-neutral, line-to-ground and /or neutral-to-ground.

Lead length : the length of leads, whether integral to the unit of adds for field installation, represents one of the most important parameters in testing the performance of units and in minimizing voltage let-through.

Input Power Frequency : Frequency range in which the supperssor operates with out causing damage to supperssor or equipment, or interference with the power signal.

Weight : Weight of supperssion device.

- 13 -


Listings : Statement of independent laboratory testing, for safety and/or performance.

Let-through Voltage : The Maximum peak voltage occuring within 100microsec. after the application of a test wave.

Dynamic Test : Test conducted with normal operating voltage applied.

Static Test : Test conducted with no normal operating voltage applied.

Positive or Negative Polarity : Indicates direction in which the surge occurs.

Voltage : The peak transient voltage which is applied to unit under test according to ANSI/IEEE C62.41-1991.

Amperage : IEEE has developed wave form guidelines for testing. In this guideline, discharge current are given as 200A, 500A and 3000A. These values, when combined with the appropriate transient waveshape represent possible transient activity according to ANSI/IEEE C62.41-1991.

Difference between transient voltage surge and noise : As defined by amplitude, transient voltage surge are different than electrical noise. Generally transient voltage amplitude which exceeds two times the norminal peak voltage of the electrical system. Noise generally implies a transient voltage amplitude of less than two time the nominal peak voltage of the electrical system at the frequency.

Creast Value(peak) : The maximum value that a wave, surge or impulse attains. It is generally associated the front of a wave.

Clamping Voltage : The peak voltage accross the surge protection device.

Operating Duty Cycle : One or more operations per unit of time as specified.

Pulse Life : The number of surges of a specified voltage and current amplitude and waveform to be applied to a SPD without causing a change of more than 10% in the clamping voltage.

- 14 -


ภาคผนวก ข. มาตรฐานท่ีเก่ียวของกับ Low Voltage Surge Protection Device (SPD)

ANSI/IEEE C62.11 - 1993 : This standard applies to metal oxide surge arresters designed to repeatedly limit the voltage surges on 48 Hz to 62 Hz power circuits by passing surge discharge current and automatically limiting the flow of system power current.

ANSI/IEEE C 62.33 - 1982 : This standard applies to varistors for surge protective applications of systems with dc to 420 Hz frequency and voltages equal to or less than 1000 Vrms or 1200 VDC. This standard contains definitions,services conditions and a series of test criteria for determining the electrical characteristics of these varistors.

ANSI/IEEE C 62.41 - 1991 : A practical basic is provided for the selection of voltage and current tests to be applied in evaluating the surge withstand capability of equipment connected to utility power circuits, primarily in residential, comercial and light industrial application.

ANSI/IEEE C 62.45 - 1992 : Guidance is provided for applying surge testing to AC power interfaces of equipment connected to low voltage AC power circuits that are subjected to transient overvoltage.

CSA C 22.2M - 1986 : CSA guideline for compliance with Canadian Electrical Code for bonding and grounding and surge suppressors.

FIPS PUB 94 : Federal information standard publication 94 guidelines for federal data processing centers and covers the complete environment for installing computers.

IEEE std 1100 - 1992 Emerald Book : IEEE Recommended Practic for powering and grounding sensitive electronic equipment.

IEEE std 446- 1987 Orange Book : IEEE Recommended Practic for Emergency and standby power systems for industrial and commercial applicationl.

MIL std 280A : The Military standard for measuring filter attenuation using the 50 ohm insertion loss method.

NEC Article 280 - 1,2,4,12,21,25 : This covers general requirements, installation requirments, ad connection requirments for surge suppressors installed on premise wiring systems on circuits of less than 1000 Volts.

NEMA Standard Publication No.LS 1 : This document pertains to the National Electrical Manufacturers Association proposed standard for surge suppression.

UL 1449 Second Eeition : The UL test procedures incorporate recommendations from IEEE C62.41, C62.45 and UL designed safety tests. The safety testing focuses on mechanical and electrical failure mode and insures that the suppressor being evaluated fails safely.

UL 1283 : This UL listing is the safety testing procedure for EMI/RFI filters.

- 15 -


UL 67 : This UL listing is for panelboard interiors. This is a safety listing describing clearances, heat disipation, and conductor material and sizes.

UL 50 : This UL listing is for panalboard enclosures. This is a safety listing that describs the size and material used for panelboard enclosures.

UL 845 : This UL listing is for motor control centers and pertains to suppressors mounted internal to a motor control center bucket.

UL 857 : This UL listing is for busplug devices and pertains to a suppressor mounted internally to a busplug unit.

SPD

Documents

ieee recommended

surge protection

transient

clamping voltage

ideal device

protection

internal disturbances

diac engineering