อุปกรณ์สวิตช์เกียร์

สวิตช์เกียร์คืออะไร?

วงจรไฟฟ้าถูกออกแบบมาให้รองรับโหลดได้ตามที่กำหนดไว้ จึงจำเป็นต้องมีการควบคุมเพื่อป้องกันกระแสไฟเกินที่อาจทำให้สายไฟร้อนจัดและระบบทำงานเกินกำลัง ระบบที่ทำงานเกินกำลังเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยและอาจทำให้ส่วนประกอบสำคัญเสียหาย รวมถึงอาจทำให้เกิดไฟไหม้จากไฟฟ้าได้ อุปกรณ์สวิตช์เกียร์มีไว้เพื่อควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าและรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ

ส่วนประกอบของอุปกรณ์สวิตช์เกียร์ ได้แก่ สวิตช์ตัดกระแสไฟฟ้า เบรกเกอร์ ฟิวส์ และอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า ซึ่งทำหน้าที่นำหรือขัดขวางการไหลของกระแสไฟฟ้า เมื่อเกิดไฟกระชาก อุปกรณ์สวิตช์เกียร์จะขัดขวางการไหลของกระแสไฟฟ้าและปกป้องระบบไฟฟ้าจากความเสียหายที่เกิดจากพลังงานเกินกำลัง

เหตุใดจึงจำเป็นต้องใช้สวิตช์เกียร์?

อุปกรณ์สวิตช์เกียร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟจากภัยคุกคามของการโอเวอร์โหลดทางไฟฟ้า อุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้าช่วยปกป้องเครื่องจักร เครื่องใช้ไฟฟ้า มอเตอร์ และระบบอื่นๆ ที่มีวงจรไฟฟ้า โดยการควบคุมและปรับกระแสไฟฟ้าให้เหมาะสม

อุปกรณ์สวิตช์เกียร์ยังช่วยปกป้องผู้เชี่ยวชาญด้านการบำรุงรักษาและซ่อมแซมจากอันตรายด้วยการแยกพวกเขาออกจากวงจรที่มีกระแสไฟฟ้า ช่างไฟฟ้าและหน่วยงานสาธารณูปโภคใช้สวิตช์เกียร์ในการตัดกระแสไฟฟ้าออกจากอุปกรณ์เพื่อทดสอบวงจรอย่างปลอดภัย ดำเนินงานบำรุงรักษา และแก้ไขข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นในวงจรย่อย

ระบบสวิตช์เกียร์ทำงานอย่างไร?

อุปกรณ์สวิตช์เกียร์ช่วยป้องกันความเสียหายและการหยุดชะงักของบริการโดยการควบคุมการไหลของพลังงานภายในระบบไฟฟ้า สามารถแยกวงจรที่ได้รับผลกระทบออกไปพร้อมๆ กับการจ่ายพลังงานจากหลายแหล่งไปยังโหลด เมื่อไฟกระชากหรือความผิดพลาดทางไฟฟ้าทำให้เบรกเกอร์ในชุดสวิตช์ไฟฟ้าทำงาน ส่วนประกอบอื่นๆ จะตัดและระบายกระแสไฟฟ้าในวงจรที่โอเวอร์โหลดออกไป ในขณะที่ยังคงให้บริการแก่วงจรที่กำลังทำงานอยู่

แผงสวิตช์บอร์ด vs. อุปกรณ์สวิตช์
แผงสวิตช์และอุปกรณ์สวิตช์มีหน้าที่แตกต่างกันอย่างมาก มีส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ แรงดันไฟฟ้า การใช้งาน และมาตรฐานความปลอดภัยที่ต่างกัน แผงสวิตช์เป็นอุปกรณ์แรงดันต่ำที่ใช้ในเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมเพื่อส่ง เปลี่ยนเส้นทาง และกระจายพลังงานไปยังหม้อแปลงไฟฟ้า ระบบควบคุม แผงวงจร และโหลดต่างๆ ส่วนอุปกรณ์สวิตช์ทำหน้าที่ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าเพื่อป้องกันไฟกระชากที่เป็นอันตราย

ประเภทของอุปกรณ์สวิตช์เกียร์
ในทวีปอเมริกาเหนือ อุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้าถูกจำแนกออกเป็นสามประเภทตามมาตรฐาน ANSI/IEEE และ NEC 2014 สำหรับระบบไฟฟ้าที่จ่ายกระแสสลับ

1. อุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้าแรงดันต่ำใช้สำหรับระบบที่ทำงานที่แรงดันต่ำกว่า 1 กิโลโวลต์ (kV)

2. อุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้าแรงดันปานกลางทำงานที่แรงดันตั้งแต่ 1 กิโลโวลต์ ถึง 75 กิโลโวลต์

3. อุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้าแรงสูงทำงานที่แรงดันตั้งแต่ 75 กิโลโวลต์ ถึงประมาณ 230 กิโลโวลต์

อุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้าต้องติดตั้งในกล่องหุ้มที่ได้มาตรฐาน NEMA เมื่อใช้งานกลางแจ้ง เพื่อป้องกันการดัดแปลงแก้ไขและสภาพอากาศ

● อุปกรณ์สวิตช์เกียร์แรงดันต่ำ
อุปกรณ์สวิตช์เกียร์แรงดันต่ำประกอบด้วยสวิตช์, เบรกเกอร์วงจรแรงดันต่ำ, เบรกเกอร์วงจรป้องกันไฟรั่วลงดิน, เบรกเกอร์วงจรขนาดเล็ก (MCB), เบรกเกอร์วงจรแบบหล่อขึ้นรูป (MCCB), ฟิวส์กำลังตัดสูง (HRC) และอุปกรณ์แยกวงจรไฟฟ้า

อุปกรณ์นี้สามารถปรับแต่งเพื่อใช้งานภายในอาคารหรือภายนอกอาคารได้ และอาจมีพิกัดแรงดันใช้งานที่ 208 โวลต์, 240 โวลต์, 480 โวลต์ และ 600 โวลต์ จนถึง 1000 โวลต์ โดยทั่วไปแล้ว โรงงานอุตสาหกรรม เทศบาล และอาคารพาณิชย์ มักใช้สวิตช์เกียร์แรงดันต่ำเพื่อควบคุมการจ่ายพลังงานให้กับระบบปรับอากาศ ระบบแสงสว่าง และระบบอื่นๆ ของอาคาร

● อุปกรณ์สวิตช์เกียร์แรงดันปานกลาง
อุปกรณ์สวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางใช้ฉนวนน้ำมัน ก๊าซ หรือสุญญากาศ และเบรกเกอร์วงจรเพื่อตัดกระแสไฟฟ้าในกรณีที่เกิดไฟกระชากหรือความผิดพลาดของระบบ ฉนวนจะช่วยปกป้องและระบายความร้อนให้กับชิ้นส่วนภายในอุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้า ในขณะที่เบรกเกอร์วงจรจะดึงหน้าสัมผัสของวงจรออกจากกันเพื่อดับประกายไฟ

ระบบไฟฟ้าทั้งภายในและภายนอกอาคารมักมีพิกัดแรงดันที่ 5 kV, 12 kV, 15 kV และ 35 kV ไปจนถึง 75 kV เพื่อระบุแรงดันสูงสุดที่สามารถรองรับได้ อุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้าเหล่านี้มักใช้ในโรงไฟฟ้าและสถานีส่งไฟฟ้า นอกจากนี้ยังใช้ควบคุมมอเตอร์ วงจรป้อนไฟ และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในโรงงานอุตสาหกรรมและสถานประกอบการเชิงพาณิชย์ด้วย

● อุปกรณ์สวิตช์แรงดันสูง
อุปกรณ์สวิตช์เกียร์แรงดันสูงควบคุมระบบไฟฟ้าที่ทำงานที่แรงดันอย่างน้อย 75 กิโลโวลต์ อุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้านี้ใช้ตัวตัดวงจร สวิตช์ต่อลงดิน กลไกสวิตช์กระแสสูง ฟิวส์ และเบรกเกอร์วงจร เพื่อควบคุม ปรับลด ตัด กั้น และระบายกระแสไฟฟ้า

เนื่องจากความผิดพลาดทางไฟฟ้าใดๆ ก็ตามสามารถก่อให้เกิดประกายไฟที่มีกำลังสูงมาก อุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้าแรงสูงจึงจำเป็นต้องทำงานอย่างต่อเนื่องและเชื่อถือได้ อุปกรณ์สวิตช์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดำเนินงานที่ประสบปัญหาความผิดพลาดทางไฟฟ้าบ่อยครั้งและจำเป็นต้องตัดกระแสไฟฟ้าออกจากอุปกรณ์เป็นประจำ โดยทั่วไปแล้วจะพบได้ในระบบส่งและจำหน่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่ รวมถึงสถานประกอบการเชิงพาณิชย์หรืออุตสาหกรรม

ประเภทฉนวนของอุปกรณ์สวิตช์เกียร์
เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าแตกต่างกัน อุปกรณ์สวิตช์เกียร์จึงสามารถใช้ฉนวนประเภทต่างๆ เพื่อป้องกันอุปกรณ์ที่มีกระแสไฟฟ้าจากความผิดพลาดทางไฟฟ้าได้ ตู้สวิตช์เกียร์ใช้ฉนวนประเภทต่างๆ ดังต่อไปนี้

● อุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้าหุ้มฉนวนก๊าซ
อุปกรณ์สวิตช์เกียร์แบบฉนวนก๊าซ (GIS) ใช้เบรกเกอร์วงจรที่ใช้ก๊าซซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ (SF6) ที่มีความดันสูงเพื่อเป็นฉนวนให้กับตัวนำและหน้าสัมผัส และดับกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากความผิดพลาดทางไฟฟ้า ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่า SF6 การแทนที่ SF6 ด้วย CO2 สามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ถึง 10 ตันตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์

● อุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้าแบบฉนวนอากาศ
อุปกรณ์สวิตช์เกียร์แบบฉนวนอากาศ (AIS) ใช้เบรกเกอร์วงจรที่ใช้แรงดันอากาศหรือแรงแม่เหล็กเพื่อยืดระยะการอาร์คเพื่อให้ดับไปเอง

● อุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้าหุ้มฉนวนน้ำมัน
อุปกรณ์สวิตช์เกียร์ที่หุ้มด้วยน้ำมันจะทำให้น้ำมันแร่ระเหยไปตามเส้นทางของประกายไฟที่เกิดขึ้นเมื่อหน้าสัมผัสที่นำกระแสไฟฟ้าแยกออกจากกัน และล้อมรอบประกายไฟด้วยฟองก๊าซไฮโดรเจนซึ่งจะระบายกระแสไฟฟ้าและป้องกันไม่ให้ประกายไฟเกิดขึ้นซ้ำอีก

● อุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้าหุ้มฉนวนสุญญากาศ
อุปกรณ์สวิตช์เกียร์แบบฉนวนสุญญากาศช่วยขจัดโมเลกุลที่อาจแตกตัวเป็นไอออนได้จากกระแสไฟฟ้า ดังนั้นประกายไฟใดๆ ก็จะถูกยืดออกและสลายไปแม้ว่าแรงดันไฟฟ้าจะสูงขึ้นก็ตาม

การติดตั้งสวิตช์เกียร์
ผู้ที่ได้รับใบอนุญาตอย่างถูกต้องจะต้องติดตั้งอุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้าทั้งหมดให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัย หลักเกณฑ์การก่อสร้าง และคำแนะนำของผู้ผลิต การติดตั้งที่ถูกต้องจะช่วยให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือในการใช้งานสูงสุด