ไฟกระชากในระบบโซล่าเซลล์มาจากไหนได้บ้าง
ก่อนจะรู้ว่าต้องป้องกันอะไร ต้องรู้ก่อนว่าภัยมาจากทางไหน เพราะแต่ละแหล่งกระชากต้องการอุปกรณ์คนละชนิดกัน
ฟ้าผ่าทางตรงและทางอ้อม
ฟ้าผ่าไม่จำเป็นต้องลงตรงแผงบนหลังคาก็ทำระบบพังได้ ฟ้าที่ผ่าลงต้นไม้ข้างบ้าน หรือผ่าลงเสาไฟฟ้าในซอย ก็สร้างคลื่น electromagnetic ที่วิ่งตามสายไฟ AC เข้ามาถึงอินเวอร์เตอร์ได้ และถ้าระบบต่ออินเวอร์เตอร์เข้ากริด หรือมีสาย PV ยาวบนหลังคาที่ทำหน้าที่เหมือนเสาอากาศรับสัญญาณ โอกาสที่แรงดันกระชากจะวิ่งเข้ามาในระบบยิ่งสูงขึ้น
เคสที่เจอบ่อยคือบ้านที่ฟ้าไม่ได้ผ่าตรงๆ แต่อินเวอร์เตอร์ดับหลังพายุฝนคืนนั้น เปิดเช้ามาหน้าจอไม่ติด — นั่นคือ indirect surge ทำงานเรียบร้อยแล้ว
การ switching โหลดหนักและไฟกระชากจากภายในบ้าน
ไฟกระชากไม่ได้มาจากข้างนอกเสมอไป ในระบบออฟกริดที่อินเวอร์เตอร์รับโหลดโดยตรง การกดสวิตช์เปิดปั๊มน้ำ เปิดแอร์ หรือโหลดเหนี่ยวนำขนาดใหญ่ใดก็ตาม จะสร้าง transient แรงดันพุ่งสูงชั่วขณะก่อนที่โหลดจะทำงานปกติ
แรงดัน transient นี้ย้อนกลับเข้าวงจรได้ และในระบบออฟกริดที่ไม่มี SPD ฝั่ง AC คุมอยู่ อินเวอร์เตอร์รับแรงดันนั้นเต็มๆ ทุกครั้งที่กดสวิตช์ ทำสะสมทีละนิดจนวงจรภายในเสื่อมก่อนอายุ
กระแสย้อนจากแผงและ string ที่ต่อผิด
กรณีนี้เกิดเฉพาะระบบที่ต่อแผงหลายแผ่นแบบขนาน (parallel) โดยไม่มีไดโอดกันย้อนหรือฟิวส์ string คุมแต่ละเส้น เวลาแผงบางแผ่นโดนร่มบัง แทนที่จะหยุดผลิต มันกลับกลายเป็นโหลดที่ดูดกระแสจากแผงที่ได้แดดแทน แผงที่โดนดูดกระแสย้อนจะร้อนผิดปกติ และถ้าเกิดซ้ำบ่อยๆ อาจเกิดอาร์กใต้กระจกหรือจุดร้อน (hot spot) จนแผงเสียถาวร
ทั้งสามแหล่งนี้ต้องการการป้องกันคนละชั้น — และนั่นคือเหตุผลที่อุปกรณ์ป้องกันในระบบโซล่าเซลล์ต้องมีหลายตัว ไม่ใช่แค่ตัวเดียว
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากโซล่าเซลล์ที่ต้องมี
แต่ละชั้นป้องกันทำหน้าที่ต่างกัน ขาดชั้นไหนชั้นหนึ่งก็เหมือนรั้วที่มีรู ของที่ต้องมีในระบบโซล่าเซลล์ที่ครบถ้วนมีอยู่ไม่กี่ตัว แต่ต้องครบ
ฟิวส์ DC และเบรกเกอร์ DC
ข้อที่ต้องเข้าใจให้ชัดก่อนเลยคือ ฟิวส์ DC กับ AC ห้ามใช้แทนกัน ไฟ DC ไม่มีจังหวะ zero-crossing แบบ AC ทำให้อาร์กที่เกิดขึ้นไม่ดับเองตามธรรมชาติ ฟิวส์ AC ทั่วไปอาจละลายขาดแต่อาร์กยังค้างอยู่ในตัวฟิวส์ได้ ซึ่งร้อนพอจะจุดไฟได้
ตำแหน่งที่ต้องมีฟิวส์หรือเบรกเกอร์ DC ในระบบโซล่าเซลล์:
- ระหว่างแผง (หรือ string combiner) กับชาร์จเจอร์/อินเวอร์เตอร์
- ระหว่างแบตเตอรี่กับอินเวอร์เตอร์ — ต้องอยู่ใกล้ขั้วแบตมากที่สุด
- ระหว่าง string แต่ละเส้นถ้าต่อแผงแบบขนาน
ขนาดแอมป์ของฟิวส์ให้เลือกตาม Isc (กระแสลัดวงจร) ของแผงหรือ string นั้นๆ ไม่ใช่ตามกระแสทำงานปกติ
SPD (Surge Protective Device) ฝั่ง DC และ AC
SPD ทำหน้าที่ดูดพลังงานกระชากลงกราวด์ก่อนที่มันจะวิ่งเข้าถึงชาร์จเจอร์หรืออินเวอร์เตอร์ ในระบบโซล่าเซลล์ต้องมี SPD สองฝั่ง ไม่ใช่ฝั่งเดียว
- SPD ฝั่ง DC — ติดระหว่างแผงกับชาร์จเจอร์หรืออินเวอร์เตอร์ เลือก rated voltage ให้ตรงกับระบบ (12V, 24V, 48V DC หรือสูงกว่าถ้าเป็น string voltage สูง)
- SPD ฝั่ง AC — ติดที่ขาออกอินเวอร์เตอร์ ป้องกันกระชากที่วิ่งมาจากสายกริดหรือโหลดภายในบ้าน
SPD DC ยี่ห้อ Suntree รับแรงดันได้ถึง 1500Vdc มีหลายรุ่นให้เลือกตามระบบ — เป็นแบรนด์ที่มี official presence, rating 4.96, ขายได้ 83 ชิ้น ตรงกับที่บทความแนะนำให้ติดฝั่ง DC ก่อนชาร์จเจอร์
ดูสินค้าถ้าระบบเป็น 48V หรือสูงกว่า ให้เลือก SPD DC ที่ rated voltage เผื่อไว้ด้วย เพราะ Voc ของ string อาจสูงกว่า nominal voltage ของระบบพอสมควร
SPD DC 1000V 40kA ราคา 148 บาท — เป็นตัวเลือกราคาเข้าถึงได้สำหรับระบบทั่วไป ขายได้ 55 ชิ้น rating 4.86 ใช้ป้องกันไฟกระชากฝั่ง DC ตามที่บทความระบุว่าของพวกนี้ไม่ได้แพง
ดูสินค้าSPD AC ยี่ห้อ FEEO 275VAC/420VAC 40kA — แบรนด์ official, rating 4.97, ขายได้ 57 ชิ้น ใช้ป้องกันฝั่ง AC ออกจากอินเวอร์เตอร์ ตรงกับที่บทความแนะนำให้ดูทั้งฝั่ง DC และ AC
ดูสินค้าระบบกราวด์ดิ้งที่ถูกต้อง
SPD ที่ดีแค่ไหนก็ไม่มีประโยชน์ถ้าไม่มีกราวด์ที่ดีรองรับ เพราะ SPD ทำงานโดยระบายพลังงานกระชากลงกราวด์ — ถ้าไม่มีทางออก พลังงานนั้นก็ไปไม่ได้ไหน
กราวด์ที่ถูกต้องต้องลงดินจริงผ่านหลักกราวด์ (ground rod) ไม่ใช่ต่อเข้าสายนิวทรัล AC ซึ่งเป็นความเข้าใจผิดที่เจอบ่อย การกราวด์ระบบโซล่าเซลล์มีสองส่วน คือกราวด์โครงแผง (frame grounding) เพื่อป้องกันไฟรั่วลงโครงสร้าง และกราวด์ระบบไฟฟ้าสำหรับ SPD และอุปกรณ์ในตู้ไฟ
งานกราวด์ที่ถูกต้องตามมาตรฐานควรให้ช่างไฟที่มีใบอนุญาตทำ โดยเฉพาะถ้าระบบต่อเข้ากริด เพราะข้อกำหนดการไฟฟ้าระบุชัดว่าต้องมีการต่อลงดินตามมาตรฐาน
ไดโอดกันย้อน (Bypass/Blocking Diode)
แผงโซล่าเซลล์คุณภาพดีส่วนใหญ่มี bypass diode ในตัวอยู่แล้วใน junction box ที่ด้านหลังแผง ทำหน้าที่ลดผลกระทบจากเงาบังบางส่วนของแผง ไม่ให้เซลล์ที่ร่มดึงพลังงานจากเซลล์ที่ได้แดด
แต่ blocking diode ฝั่ง string เป็นคนละเรื่อง — ตัวนี้ต้องเพิ่มเองเมื่อต่อแผงหลาย string แบบขนาน ทำหน้าที่ป้องกันกระแสย้อนระหว่าง string ถ้าแต่ละ string ไม่มีฟิวส์ string แยกอยู่แล้ว blocking diode คือตัวเลือกที่ต้องมี
ครบทั้งสี่ชั้นนี้แล้ว ก็ยังมีเรื่องที่หลายบ้านพลาดโดยไม่รู้ตัว
สิ่งที่หลายบ้านทำพลาดและยังไม่รู้ว่าพลาด
ระบบที่ดูเหมือนครบแต่ยังมีจุดอ่อนซ่อนอยู่พบได้บ่อยกว่าที่คิด ส่วนใหญ่ไม่ใช่เรื่องของแพง แต่เป็นเรื่องของลำดับความคิดที่ผิดตั้งแต่ต้น
ใช้ฟิวส์ AC แทน DC เพราะหาง่ายกว่า
ฟิวส์ AC หาซื้อได้ทุกร้านวัสดุก่อสร้าง ราคาถูก หน้าตาเหมือนกัน — แต่ออกแบบมาสำหรับไฟ AC โดยเฉพาะ ไฟ AC มีจังหวะที่แรงดันตกเป็นศูนย์ (zero-crossing) ทุก 1/100 วินาที ทำให้อาร์กดับได้เองในจังหวะนั้น
ไฟ DC ไม่มีจังหวะนี้ แรงดันคงที่ตลอดเวลา เวลาฟิวส์ AC ขาดในวงจร DC อาร์กอาจยังค้างอยู่ภายในตัวฟิวส์ ร้อนพอที่จะเผาพลาสติกรอบข้างได้ ฟิวส์ DC ที่ถูกต้องออกแบบมาให้ดับอาร์กได้ในสภาวะ DC โดยเฉพาะ — ราคาต่างกันไม่มาก แต่ผลต่างกันมาก
ต่อ SPD แล้วแต่ไม่มีกราวด์จริง
เจอบ่อยมากในระบบที่ติดตั้งเองหรือช่างที่ไม่ชำนาญ — มีกล่อง SPD ในตู้ไฟ ดูครบดูดีแต่สาย PE (สายกราวด์สีเขียว-เหลือง) ที่ออกจาก SPD ไม่ได้ลงดินจริง บางบ้านต่อเข้ากับสายนิวทรัล AC ซึ่งทั้งผิดและอันตราย
SPD ที่ไม่มีกราวด์จริงไม่ต่างจากไม่มี SPD เลย พลังงานกระชากที่ควรระบายลงดินไม่มีทางออก มันก็วิ่งต่อไปยังอุปกรณ์ถัดไปตามปกติ ติดกล่อง SPD ไว้เพื่อความสบายใจโดยไม่มีกราวด์ที่ดี — ก็แค่นั้น
ไม่มีฟิวส์ฝั่งแบตเตอรี่
แบตเตอรี่ไม่ว่าจะเป็นตะกั่ว-กรดหรือ LiFePO4 สามารถจ่ายกระแสลัดวงจรได้สูงมากในทันทีทันใด บางลูกจ่ายได้หลักพัน-หมื่นแอมป์ในเสี้ยววินาที ถ้าไม่มีฟิวส์หรือเบรกเกอร์ DC คั่นระหว่างแบตกับอินเวอร์เตอร์ ความเสียหายจากลัดวงจรเกิดขึ้นก่อนที่ใครจะทัน
กฎที่ต้องจำ: ฟิวส์ต้องอยู่ใกล้ขั้วแบตมากที่สุด และสายระหว่างแบตกับอินเวอร์เตอร์ต้องสั้นที่สุดเท่าที่ทำได้ ยิ่งสายยาว โอกาสที่จะเกิดลัดวงจรระหว่างทางยิ่งสูง
ระบบโซล่าเซลล์แบบไหนต้องการการป้องกันระดับไหน
ไม่ใช่ทุกระบบต้องการอุปกรณ์เหมือนกันหมด ขนาดและลักษณะการใช้งานกำหนดว่าต้องป้องกันชั้นไหนเพิ่มเติม
ระบบเล็กออฟกริด (แผง 1-4 แผ่น แบตเตอรี่ 1-2 ลูก)
ระบบระดับนี้ — ชุดนอนนา ชุดไฟกระท่อม ชุดไฟสวน — ขั้นต่ำที่ต้องมีคือ:
- ฟิวส์ DC ระหว่างแผงกับชาร์จเจอร์
- ฟิวส์ DC ระหว่างแบตกับชาร์จเจอร์หรืออินเวอร์เตอร์ ติดใกล้ขั้วแบต
- กราวด์โครงแผง — สายลงดินจากโครงอะลูมิเนียมของแผง
SPD อาจเพิ่มหรือไม่ก็ได้ขึ้นกับพื้นที่ ถ้าอยู่ในที่โล่ง ยอดเขา หรือพื้นที่ที่ฟ้าผ่าบ่อย การเพิ่ม SPD DC ตัวราคาไม่กี่ร้อยบาทถือว่าคุ้มมาก
SPD DC 800V/1000V 40kA ราคา 195 บาท ส่งจากโกดังไทย — ตัวเลือกกลางราคาสำหรับระบบที่ต้องการ SPD DC ตามที่บทความเตือนว่าขาดไปตัวเดียวแล้วโชคไม่ดีค่าซ่อมแพงกว่าหลายเท่า
ดูสินค้าระบบขนาดกลาง (แผง 8-20 แผ่น มีอินเวอร์เตอร์ hybrid)
ระบบระดับนี้ลงทุนหนักขึ้น และความเสียหายถ้าไม่ป้องกันก็หนักขึ้นตาม ต้องมีครบ:
- SPD DC ระหว่างแผงกับอินเวอร์เตอร์ — เลือก rated voltage ให้ตรงกับ string voltage จริง
- SPD AC ที่ขาออกอินเวอร์เตอร์
- เบรกเกอร์ DC ที่ rated สำหรับ DC โดยเฉพาะ (MCB DC หรือ MCCB DC) — ไม่ใช่เบรกเกอร์ AC ทั่วไป
- กราวด์ที่ได้มาตรฐาน ทั้งโครงแผงและระบบไฟฟ้า
SPD DC ยี่ห้อ CNC รับได้ 600/800/1000VDC 40kA — แบรนด์มีชื่อในวงการไฟฟ้า ราคา 453 บาท ครอบคลุมระบบโซล่าหลายขนาดที่บทความพูดถึงในส่วนระบบแบบไหนต้องการการป้องกันระดับไหน
ดูสินค้าSPD AC ยี่ห้อ CT Electric ออกแบบมาสำหรับระบบ AC โดยเฉพาะ ปกป้องอินเวอร์เตอร์จากฟ้าผ่าทั้งทางตรงและทางอ้อมตามที่ชื่อสินค้าระบุ — ตรงกับสิ่งที่บทความเตือนเรื่องอินเวอร์เตอร์ดับ
ดูสินค้าสำหรับระบบที่ต่อเข้ากริด (on-grid หรือ hybrid ที่ขนานไฟกับการไฟฟ้า) งานฝั่ง AC ทั้งหมดต้องมีช่างไฟที่มีใบอนุญาตดูแล และต้องขออนุญาตการไฟฟ้าก่อนขนานไฟเสมอ — ไม่ใช่เรื่องที่ทำเองได้
ระบบที่ตั้งในพื้นที่เสี่ยงฟ้าผ่าสูง (นา ไร่ ที่โล่ง)
พื้นที่โล่งอย่างกลางนาหรือไหล่เขา แผงโซล่าเซลล์บนเสาสูงคือจุดสูงที่สุดในบริเวณนั้น SPD รับได้แค่ indirect surge — พลังงานกระชากที่วิ่งมาตามสาย ไม่ใช่ฟ้าผ่าตรงลงแผง
ถ้าต้องการป้องกันฟ้าผ่าตรง ต้องมี สายล่อฟ้าแยกต่างหาก ที่ออกแบบและติดตั้งโดยวิศวกรหรือช่างที่มีประสบการณ์ระบบโซล่าในพื้นที่โล่ง SPD เป็นชั้นป้องกันเสริม ไม่ใช่ตัวแทนสายล่อฟ้า เข้าใจบทบาทของแต่ละตัวให้ชัดก่อนตัดสินใจลงทุน
วิธีตรวจสอบระบบที่ติดตั้งไปแล้วว่าป้องกันครบหรือยัง
ถ้าระบบติดตั้งไปแล้วและไม่แน่ใจว่าครบ ตรวจสอบเองเบื้องต้นได้บางส่วน แต่งานไฟฟ้าบางอย่างต้องให้ช่างดู
จุดที่ตรวจสอบเองได้ด้วยสายตา
ไม่ต้องใช้เครื่องมือพิเศษ แค่เดินดูรอบระบบก็รู้ได้หลายอย่าง สิ่งที่ต้องมองหา:
- มีฟิวส์หรือเบรกเกอร์ระหว่างแผงกับชาร์จเจอร์ไหม — ถ้าไม่มีตัวไหนเลยในสายนั้น ให้จัดการก่อน
- มีฟิวส์ใกล้ขั้วแบตเตอรี่ไหม — ถ้าสายวิ่งตรงจากขั้วแบตไปอินเวอร์เตอร์โดยไม่มีอะไรคั่น นั่นคือจุดเสี่ยง
- มีสายสีเขียวหรือเขียว-เหลืองต่อจากโครงแผงลงดินไหม — ถ้าโครงแผงลอยอยู่โดยไม่มีสายกราวด์ ไฟรั่วลงโครงโดยไม่มีทางออก
- มีกล่อง SPD ในตู้ไฟหรือไม่ และสายที่ออกจาก SPD ลงดินจริงหรือต่อเข้าสายอื่น
สายไฟโซล่าเซลล์ PV1-F 4sqmm มาตรฐาน DC 1500V ยี่ห้อ Link ฉนวน 2 ชั้น — สายที่ได้มาตรฐานช่วยลดจุดอ่อนที่ไฟกระชากวิ่งผ่าน ตรงกับที่บทความพูดถึงการป้องกันครบทั้งระบบไม่ใช่แค่ SPD
ดูสินค้าถ้าตรวจแล้วพบว่าขาดจุดใดจุดหนึ่ง ฟิวส์ DC และ SPD DC ราคาไม่กี่ร้อยบาท เพิ่มได้เองถ้าเป็นระบบออฟกริดขนาดเล็ก
จุดที่ควรให้ช่างตรวจ
การวัดความต้านทานกราวด์ต้องใช้ earth resistance tester — เครื่องมือเฉพาะที่มิเตอร์ทั่วไปทำไม่ได้ การตรวจสอบว่า SPD ยัง active อยู่หรือเสื่อมแล้วก็ต้องดูที่ indicator window หรือวัดด้วยเครื่องมือ และการตรวจสอบฉนวนสายต้องใช้ insulation tester
งานที่เกี่ยวกับฝั่ง AC ทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นการต่อ SPD AC เข้าตู้ไฟ AC หรืองานที่เกี่ยวกับการต่อเข้ากริด — ให้ช่างไฟที่มีใบอนุญาตทำเท่านั้น ไม่ใช่เพราะทำเองไม่ได้ทางเทคนิค แต่เพราะถ้าผิดพลาด ความเสียหายไม่ได้หยุดแค่อุปกรณ์โซล่าเซลล์
อ่านคู่กัน: กันฟ้าผ่า โซล่าเซลล์