ฟ้าผ่ากับแรงดันเกินเข้าระบบออนกริดได้สองทาง
แรงดันเกินที่ทำลายอินเวอร์เตอร์ไม่ได้มาทางเดียว มีสองเส้นทางที่ต้องปิดให้ครบ และแต่ละเส้นทางก็ต้องการการป้องกันคนละจุด
เส้นทาง DC จากแผงบนหลังคาถึงอินเวอร์เตอร์
สายแผงโซล่าที่วิ่งจากหลังคาลงมายาวหลายสิบเมตร โดนแดดโดนฝนตลอดปี ทำหน้าที่เป็นเสาอากาศรับแรงดันเหนี่ยวนำจากฟ้าผ่าได้ดีมาก แม้ฟ้าจะไม่ได้ผ่าลงแผงตรงๆ ก็ตาม
ฟ้าผ่าลงพื้นห่างออกไปหลายร้อยเมตร สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นชั่วขณะยังเหนี่ยวนำแรงดันในสายยาวได้ถึงระดับ kV แรงดันนั้นวิ่งตรงเข้า input DC ของอินเวอร์เตอร์ทันที ไม่มีอะไรขวาง ถ้าไม่มี SPD DC คั่นอยู่
เส้นทาง AC จากกริดการไฟฟ้าและสายเมนบ้าน
ฝั่ง AC ไม่ปลอดภัยกว่ากัน แรงดันเกินจากกริดการไฟฟ้า เช่น ฟ้าผ่าใกล้สายส่ง หรือแรงดันชั่วคราวจากการตัด-ต่อโหลดขนาดใหญ่ วิ่งเข้าบ้านทางสายเมนและเข้าถึง output ฝั่ง AC ของอินเวอร์เตอร์ได้เต็มๆ
บ้านที่ไม่มี SPD ที่ตู้ MDB เปิดช่องนี้ทิ้งไว้ทุกวัน แรงดันเกินจากกริดไม่ต้องรอฟ้าผ่าลงหลังคา แค่ฟ้าผ่าแถวสายส่งในซอยก็เข้าถึงวงจรภายในอินเวอร์เตอร์ได้แล้ว ทั้งสองเส้นทางนี้ต้องปิดพร้อมกัน และนั่นหมายความว่าต้องใช้ SPD คนละตัว คนละ spec
SPD DC กับ SPD AC ต่างกันยังไง ใช้แทนกันไม่ได้เลย
หน้าตาภายนอกคล้ายกัน ติดเกาะรางเหมือนกัน แต่วงจรภายในออกแบบมาสำหรับฟิสิกส์คนละแบบ เอาตัวหนึ่งไปใส่ฝั่งของอีกตัว ผลที่ได้คือไม่ทำงาน หรือแย่กว่านั้นคือระเบิด
SPD DC ต้องรับแรงดันและดับอาร์กได้ในวงจรกระแสตรง
ปัญหาหลักของวงจร DC คืออาร์กไม่ดับเอง ในวงจร AC แรงดันสลับขั้วทุกครึ่งรอบ อาร์กที่เกิดขึ้นจะดับเองตอนแรงดันผ่านศูนย์ แต่ DC ไม่มีจุดผ่านศูนย์ อาร์กที่เกิดจะลุกต่อเนื่องและเผาไหม้จนกว่าจะมีกลไกมาตัด
SPD DC จึงต้องมีกลไกดับอาร์กภายในที่ออกแบบมาเฉพาะ นอกจากนั้นยังต้องเช็ก spec ให้ตรงก่อนเลือกซื้อ:
- Voltage rating ต้องสูงกว่า Voc ของสตริงแผงอย่างน้อย 20% เช่น สตริง Voc รวม 400V → ต้องเลือก SPD ที่ rating ไม่ต่ำกว่า 480V ขึ้นไป
- ฉลากต้องระบุชัดว่าใช้กับ DC PV system ไม่ใช่ DC ทั่วไป
- ตรวจ In (nominal discharge current) ขั้นต่ำ 20kA สำหรับระบบออนกริดทั่วไป
SPD DC 600V/1000V 2P 20KA/40KA สำหรับระบบโซล่า — ตรงกับความต้องการ SPD ฝั่ง DC ที่บทความเน้นว่าต้องมี voltage rating สูงกว่า Voc ของสตริงแผง
ดูสินค้าDC SPD 2P 1000VDC 40KA สำหรับโซล่าเซลล์ — เป็นตัวเลือก SPD ฝั่ง DC ที่มี rating สูง เหมาะสำหรับระบบออนกริดที่ต้องการการป้องกันแรงดันเกิน
ดูสินค้าSPD AC ออกแบบมาสำหรับวงจรกระแสสลับ 220V/230V
ฝั่ง AC ใช้ SPD ที่ออกแบบมาสำหรับแรงดันระบบไฟบ้าน 220-230V แรงดันในวงจรสลับขั้วเองจึงไม่ต้องการกลไกดับอาร์กแบบเดียวกับ DC
ระดับที่ต้องการขึ้นกับสภาพหน้างาน Type 2 คือขั้นต่ำที่ยอมรับได้ สำหรับบ้านที่ไม่มีสายล่อฟ้าหรืออยู่ในพื้นที่ที่ฟ้าผ่าบ่อย ควรเลือก Type 1+2 ที่รับพลังงานจากฟ้าผ่าโดยตรงได้ดีกว่า
AC SPD 2P 385V 40KA สำหรับโซล่าเซลล์ — เป็น SPD ฝั่ง AC ที่ระบุแรงดัน 385VAC ตรงกับมาตรฐานระบบไฟบ้าน ใช้ติดตั้งที่ตู้ MDB
ดูสินค้าSPD AC แบรนด์ Schneider ระบุ 20kA 1P/3P — เป็นตัวอย่าง Type 2 ที่บทความแนะนำติดตั้งที่ตู้ MDB ฝั่ง AC ของระบบออนกริด
ดูสินค้าใช้ SPD AC ในฝั่ง DC หรือกลับกัน เกิดอะไรขึ้น
กรณีแรก เอา SPD AC ไปใส่ฝั่ง DC แรงดัน Voc ของสตริงแผงมักสูงกว่า voltage rating ของ SPD AC ที่ออกแบบมาสำหรับ 275V หรือ 385V พอแรงดันเกินเข้ามา MOV ภายในระเบิดเพราะรับไม่ไหว ไม่มีกลไกดับอาร์ก DC ไฟลุกต่อในตัว SPD เอง
กรณีที่สอง เอา SPD DC ไปใส่ฝั่ง AC voltage rating ของ SPD DC มักสูงกว่าแรงดันระบบ AC มาก MOV ไม่ clamp ที่แรงดันที่ถูกต้อง แรงดันเกินผ่านไปถึงวงจรอินเวอร์เตอร์ได้เลยโดย SPD ไม่ทำงาน ทั้งสองกรณีจบที่ความเสียหายเหมือนกัน แค่เส้นทางต่างกัน
ตำแหน่งติดตั้ง SPD ที่ถูกต้องในระบบออนกริด
spec ถูกต้องแต่ติดผิดตำแหน่ง ประสิทธิภาพการป้องกันลดลงทันที แรงดันเกินที่วิ่งผ่านสายยาวก่อนถึง SPD มีเวลาเพียงพอที่จะสร้างความเสียหายระหว่างทาง
SPD DC ติดที่ตู้รวมสาย DC หรือ combiner box ใกล้อินเวอร์เตอร์
หลักการง่าย ระยะสายระหว่าง SPD กับ input ของอินเวอร์เตอร์ต้องสั้นที่สุด เพราะสายที่ยาวขึ้นคือ inductance ที่เพิ่มขึ้น และ inductance นั้นทำให้แรงดันเกินบางส่วนยังวิ่งเข้าอินเวอร์เตอร์ได้แม้ SPD ทำงานแล้ว
จุดที่ต้องเช็กก่อนติดตั้ง:
- ระยะสายจาก SPD DC ถึง input อินเวอร์เตอร์ ไม่เกิน 50 ซม. ตามมาตรฐาน IEC 60364-5-534
- ต่อสายดินของ SPD กลับจุดเดียวกับ earthing ของอินเวอร์เตอร์ ห้ามต่อคนละจุด
- ติด เบรกเกอร์ DC ก่อน SPD เพื่อให้สามารถตัดวงจรได้เวลาเปลี่ยน SPD
เบรกเกอร์ DC 2P 63A 6kA สำหรับระบบโซล่า — เป็นอุปกรณ์ตัดวงจรฝั่ง DC ที่บทความเตือนว่าต้องมีการป้องกันที่ถูกต้อง ช่วยป้องกันการลัดวงจรและโอเวอร์โหลด
ดูสินค้าเบรกเกอร์ DC 1000V 80A/125A สำหรับระบบโซล่าเซลล์ — ตัดวงจรฝั่ง DC ที่มี voltage rating สูง เข้ากับระบบออนกริดที่มีแรงดัน DC สูง
ดูสินค้าสายดินที่ต่อจาก SPD ลงดินต้องใช้สายขนาดพอเหมาะและแท่งกราวด์ที่ฝังลึกพอ แท่งกราวด์สั้นหรือดินแห้งมากทำให้ค่าความต้านทานดินสูง SPD ระบายพลังงานได้ไม่หมด
แท่งกราวด์ทองแดง 2.4 ม. — บทความเน้นว่างานต่อสายดินต้องทำให้ถูกต้อง แท่งกราวด์เป็นส่วนสำคัญของระบบป้องกันฟ้าผ่า SPD ต้องต่อลงดินอย่างเหมาะสม
ดูสินค้าสายกราวด์ THW 10 sq.mm. — สายดินสำหรับต่อ SPD และเบรกเกอร์ลงดิน บทความระบุว่าการต่อสายดินต้องทำให้ถูกต้องเพื่อให้ SPD ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ดูสินค้าSPD AC ติดที่ตู้ MDB หรือตู้ย่อยฝั่ง AC ของอินเวอร์เตอร์
SPD AC ต้องอยู่ที่ตู้ MDB หลักของบ้านเป็นอย่างน้อย เพื่อป้องกันแรงดันเกินที่เข้ามาจากกริดการไฟฟ้า ถ้าอินเวอร์เตอร์ต่อผ่านตู้ย่อยแยกออกมาจาก MDB ควรติด SPD AC ที่ตู้ย่อยนั้นด้วย เพราะแรงดันเกินจากฝั่งอินเวอร์เตอร์เองก็วิ่งออกทาง AC output ได้เช่นกัน
งานในตู้ MDB และการต่อสายดินทั้งหมดเป็นงานของช่างไฟที่มีใบอนุญาต ไม่ใช่งานที่ควรลองทำเอง ผิดพลาดในตู้ AC มีโอกาสเกิดอันตรายต่อชีวิตสูงกว่าฝั่ง DC มาก
ต้องติดทั้งคู่จริงไหม และกรณีไหนที่พอแค่ฝั่งเดียว
ตอบตรงๆ เลย ระบบออนกริดส่วนใหญ่ต้องติดทั้งคู่ แต่มีบางกรณีที่ฝั่ง DC อาจลดภาระได้ ขึ้นกับ spec ของอินเวอร์เตอร์ที่มีอยู่
กรณีที่ต้องติดทั้ง SPD DC และ SPD AC
เงื่อนไขเหล่านี้บ่งชี้ว่าต้องครบทั้งสองฝั่ง ไม่มีข้อแม้:
- บ้านที่ ไม่มีสายล่อฟ้า — ไม่มีเส้นทางระบายพลังงานฟ้าผ่าก่อนถึงระบบไฟฟ้า
- พื้นที่ที่ ฟ้าผ่าบ่อย เช่น ภาคเหนือและอีสานช่วงหน้าฝน หรือบ้านที่อยู่บนที่สูง
- หลังคาสูงหรือโล่ง แผงติดตั้งอยู่สูงกว่าสิ่งก่อสร้างโดยรอบ
- สายแผงยาวเกิน 10 เมตร — inductance สูง รับแรงดันเหนี่ยวนำได้มากกว่า
- อินเวอร์เตอร์ที่ spec sheet ไม่ระบุ built-in surge protection ทั้งฝั่ง DC และ AC
ถ้าเข้าเงื่อนไขข้อใดข้อหนึ่ง ติดทั้งคู่ ไม่ต้องลังเล
กรณีที่ฝั่งเดียวอาจพอ และข้อแลกเปลี่ยนที่ต้องรับ
อินเวอร์เตอร์บางรุ่น โดยเฉพาะรุ่นกลางถึงสูงจากแบรนด์ใหญ่ มี built-in DC SPD อยู่ภายในแล้ว เปิด spec sheet ดูที่หัวข้อ "Protection" หรือ "DC Surge Protection" ถ้าระบุชัดว่ามี และ rating ครอบ Voc ของสตริงแผงได้ ฝั่ง DC ภายนอกก็ลดลงมาเป็น optional ได้
แต่ฝั่ง AC ข้ามไม่ได้เลย แรงดันเกินจากกริดเกิดได้ทุกวันโดยไม่ต้องรอฟ้าผ่า และ output ฝั่ง AC ของอินเวอร์เตอร์ไม่มีรุ่นไหนที่ built-in AC SPD มาให้ครบทุกกรณี
ค่า SPD AC ตัวหนึ่งอยู่ที่หลักร้อยถึงไม่กี่พันบาท ค่าซ่อมหรือเปลี่ยนอินเวอร์เตอร์ออนกริดอยู่ที่หลักหมื่นถึงหลักแสน ตัวเลขสองชุดนี้เทียบกันแล้วไม่มีอะไรให้คิดนาน