TH
English
Customers Also Purchased
หม้อแปลงกระแส หรือ Current Transformer (CT) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในระบบวัดกระแสและวงจรป้องกันทางไฟฟ้า หน้าที่หลักคือแปลงกระแสด้าน Primary ที่มีค่าสูงให้เป็นกระแสด้าน Secondary ในระดับที่มิเตอร์หรือรีเลย์สามารถนำไปใช้งานได้ ตัวอย่างที่พบได้บ่อยคืออัตราส่วน 100/5A, 500/5A หรือ 1000/5A ซึ่งหมายความว่าเมื่อกระแสด้าน Primary อยู่ที่ค่าพิกัด กระแสด้าน Secondary จะมีค่าตามพิกัดที่ระบุ เช่น 5A ภายใต้เงื่อนไขการใช้งานที่ผู้ผลิตกำหนด
แม้ขั้ว Secondary ของอุปกรณ์ชนิดนี้จะดูเหมือนเป็นเพียงขั้วต่อสายขนาดเล็ก แต่มีข้อควรระวังสำคัญมาก คือ ห้ามปล่อยวงจร Secondary ของ CT แบบ Current Output ให้เปิด ขณะที่ด้าน Primary ยังมีกระแสไหลอยู่ ไม่ว่าจะเกิดจากการถอดมิเตอร์ คลายสาย หรือเปิดวงจรโดยไม่ได้เตรียมระบบให้เหมาะสม เพราะสภาวะดังกล่าวสามารถทำให้เกิดแรงดันสูงที่ขั้ว Secondary และเป็นอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงาน รวมถึงส่งผลเสียต่ออุปกรณ์ได้
ทำไมด้าน Secondary ต้องมีทางให้กระแสไหล
หลักการทำงานของ CT อาศัยสนามแม่เหล็กภายในแกน ตัวนำหรือบัสบาร์ที่ลอดผ่านช่องกลางทำหน้าที่เป็นด้าน Primary ส่วนขดลวดภายในตัวอุปกรณ์ทำหน้าที่เป็นด้าน Secondary และต่อไปยังมิเตอร์ รีเลย์ หรืออุปกรณ์วัดที่เกี่ยวข้อง เมื่อมีกระแสไหลผ่าน Primary จะเกิดแรงแม่เหล็กขึ้นในแกนและเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสทางด้าน Secondary กระแส Secondary ที่ไหลขึ้นมาจะสร้างแรงแม่เหล็กในทิศทางที่ต้านผลจากด้าน Primary ทำให้ฟลักซ์แม่เหล็กภายในแกนอยู่ในระดับที่เหมาะกับการทำงานตามปกติ
ตัวอย่างเช่น CT อัตราส่วน 500/5A เมื่อกระแส Primary อยู่ที่ค่าพิกัด 500A กระแส Secondary จะอยู่ที่ค่าพิกัด 5A หากกระแสด้าน Primary เปลี่ยน กระแส Secondary ก็จะเปลี่ยนตามอัตราส่วนที่กำหนด ดังนั้นด้าน Secondary จึงไม่ได้มีหน้าที่เพียงส่งค่ากระแสไปให้มิเตอร์เท่านั้น แต่ยังเป็นส่วนหนึ่งของสภาวะการทำงานตามปกติของตัว CT ด้วย
ถ้าถอดสาย Secondary ขณะที่ยังมีกระแส จะเกิดอะไรขึ้น
เมื่อวงจร Secondary ถูกเปิด กระแสด้าน Secondary จะไม่สามารถไหลได้ ขณะที่ด้าน Primary ยังคงมีกระแสและยังสร้างแรงแม่เหล็กอยู่ เมื่อไม่มีผลจากกระแส Secondary มาช่วยต้านผลทางแม่เหล็กจากด้าน Primary ในลักษณะเดิม ฟลักซ์แม่เหล็กภายในแกนจะเพิ่มสูงขึ้นมากกว่าสภาวะใช้งานปกติ และสามารถทำให้เกิดแรงดันเหนี่ยวนำสูงขึ้นที่ขั้ว Secondary ได้
จุดนี้เป็นเหตุผลสำคัญว่าทำไมการถอดสาย Secondary จึงไม่ใช่แค่ทำให้มิเตอร์หยุดแสดงค่า เพราะแรงดันที่เกิดขึ้นอาจสูงจนเป็นอันตรายต่อผู้ที่กำลังทำงานบริเวณขั้วต่อ และยังสร้างความเครียดต่อฉนวนหรือส่วนประกอบภายในได้ด้วย ผู้ผลิต CT จึงกำหนดคำเตือนเรื่อง Open Circuit ไว้ชัดเจนสำหรับอุปกรณ์แบบ Current Output
Secondary 5A ไม่ได้หมายความว่าแรงดันจะต่ำเสมอ
ตัวเลขอย่าง 100/5A หรือ 1000/5A ทำให้บางคนเข้าใจผิดได้ง่ายว่าเมื่อด้าน Secondary มีพิกัดเพียง 5A วงจรก็น่าจะไม่มีแรงดันสูง แต่ความจริงแล้ว 5A คือค่ากระแสพิกัดด้าน Secondary ไม่ใช่ค่าจำกัดแรงดัน
ขณะใช้งานตามปกติ ด้าน Secondary จะต่ออยู่กับมิเตอร์ รีเลย์ สายไฟ และอุปกรณ์อื่นที่เกี่ยวข้อง ซึ่งทั้งหมดรวมกันเป็นภาระหรือ Burden ของ CT ตัวอุปกรณ์จะสร้างแรงดันในระดับที่จำเป็นเพื่อให้กระแส Secondary ไหลผ่านวงจรเหล่านี้ได้ตามการออกแบบ แต่เมื่อวงจรถูกเปิด สภาวะทางแม่เหล็กภายในแกนจะเปลี่ยนไปอย่างมาก จึงสามารถเกิดแรงดันเหนี่ยวนำสูงขึ้นที่ขั้ว Secondary ได้ เพราะฉะนั้น การเห็นคำว่า 5A บนป้ายอุปกรณ์ไม่ได้หมายความว่าขั้ว Secondary เป็นวงจรที่สามารถจับหรือถอดสายได้อย่างปลอดภัยในขณะที่ Primary ยังมีกระแสอยู่
ความเสียหายอาจเกิดกับอุปกรณ์ได้ด้วย
ความเสี่ยงที่สำคัญที่สุดจากการเปิด Secondary คืออันตรายต่อผู้ปฏิบัติงานจากแรงดันที่อาจเกิดขึ้นบริเวณขั้วต่อ แต่ตัว CT เองก็อาจได้รับผลกระทบจากสภาวะผิดปกตินี้ได้เช่นกัน เมื่อฟลักซ์ในแกนสูงขึ้น การสูญเสียในแกนและความร้อนสามารถเพิ่มขึ้น รวมถึงฉนวนภายในอาจต้องรับความเครียดทางไฟฟ้ามากกว่าสภาวะใช้งานปกติ
อีกประเด็นหนึ่งคือสนามแม่เหล็กตกค้างในแกน หลังจากเกิด Open Circuit แล้ว CT บางกรณีอาจมีความแม่นยำลดลงและอาจต้องผ่านกระบวนการ Demagnetization ตามคำแนะนำของผู้ผลิต ดังนั้นหากเคยเกิดเหตุ Secondary หลุดหรือถูกเปิดในขณะที่ Primary ยังมีกระแส ไม่ควรพิจารณาเพียงว่าเมื่อต่อสายกลับแล้วมิเตอร์มีตัวเลขขึ้นหรือไม่ โดยเฉพาะระบบที่ต้องการความแม่นยำในการวัด ควรตรวจสอบสภาพและความถูกต้องของระบบก่อนนำกลับมาใช้งานต่อ
ถ้าจำเป็นต้องถอดมิเตอร์หรือแก้ไขสาย ควรทำอย่างไร
วิธีที่ปลอดภัยที่สุดคือทำให้วงจร Primary อยู่ในสภาวะปลอดพลังงานก่อนเริ่มงาน ตามขั้นตอนความปลอดภัยของระบบไฟฟ้าที่ใช้อยู่ แต่ในระบบ Metering บางแบบที่ถูกออกแบบให้สามารถถอดมิเตอร์หรือบำรุงรักษาวงจรวัดได้โดยไม่ตัดวงจรหลัก อาจมี Shorting Block หรือ Shorting Terminal สำหรับทำให้วงจร Secondary มีทางให้กระแสไหลก่อนที่จะเปิดวงจรไปยังมิเตอร์หรือรีเลย์
หลักการสำคัญคือ Secondary ของ CT แบบ Current Output ต้องไม่ถูกปล่อยให้เป็น Open Circuit ขณะที่ Primary ยังมีกระแส การ Short จึงต้องทำในตำแหน่งและด้วยอุปกรณ์ที่ระบบออกแบบไว้ ไม่ใช่การนำสายมาแตะ พัน หรือดัดแปลงกันเอง เพราะช่วงที่กำลังทำงานนั้นวงจร Primary อาจยังมีพลังงานอยู่ และความผิดพลาดสามารถทำให้เกิดอันตรายร้ายแรงได้ งานประเภทนี้ควรดำเนินการโดยช่างไฟฟ้าหรือบุคลากรที่ผ่านการฝึกอบรม และต้องยึด Wiring Diagram รวมถึงคู่มือของอุปกรณ์รุ่นจริงเป็นหลัก
ทำไมการ Short Secondary จึงใช้กับอุปกรณ์ชนิดนี้ได้
คำว่า Short Circuit ในระบบไฟฟ้าทั่วไปมักหมายถึงสภาวะผิดปกติที่ต้องหลีกเลี่ยง แต่กับ CT แบบ Current Output หลักการต่างออกไป เพราะวงจร Secondary ถูกออกแบบให้ทำงานร่วมกับภาระที่มีอิมพีแดนซ์ค่อนข้างต่ำอยู่แล้ว การ Short ด้วย Shorting Device ที่เหมาะสมจึงช่วยให้กระแส Secondary ยังมีเส้นทางไหล และหลีกเลี่ยงสภาวะ Open Circuit ที่อาจทำให้เกิดแรงดันสูง
จุดสำคัญคือแนวทางนี้ใช้กับ CT แบบ Current Output ตามที่ผู้ผลิตกำหนด ไม่ควรนำไปใช้กับอุปกรณ์วัดกระแสทุกประเภทโดยอัตโนมัติ เพราะอุปกรณ์บางชนิดมีรูปแบบเอาต์พุตและวงจรภายในต่างออกไป
อุปกรณ์ที่เรียกว่า CT ไม่ได้มี Secondary แบบเดียวกันทั้งหมด
ข้อควรระวังเรื่องห้ามเปิด Secondary ใช้โดยตรงกับ CT แบบ Current Output เช่นรุ่นที่มี Secondary พิกัด 1A หรือ 5A แต่ปัจจุบันยังมี CT หรือ Current Sensor บางประเภทที่ให้เอาต์พุตเป็นแรงดัน เช่น 0.33V ซึ่งมีการออกแบบต่างจาก CT แบบกระแสทั่วไป บางรุ่นมี Burden Resistor อยู่ภายในและไม่จำเป็นต้องใช้ Shorting Block ขณะที่อุปกรณ์แบบ Voltage Output บางประเภทอาจมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันออกไป
เพราะฉะนั้น ไม่ควรใช้กฎว่า “เป็น CT แล้วต้อง Short Secondary เหมือนกันทั้งหมด” สิ่งที่ถูกต้องคือดูข้อมูลของรุ่นจริงจาก Nameplate, Datasheet และคู่มือของผู้ผลิตก่อนว่าด้าน Secondary เป็น Current Output หรือ Voltage Output และผู้ผลิตกำหนดวิธีติดตั้งหรือบำรุงรักษาไว้อย่างไร
ในทำนองเดียวกัน CT แบบ Multi-tap บางรุ่นก็มีขั้ว Secondary หลายขั้วสำหรับเลือกอัตราส่วนตามการใช้งาน เมื่อเลือก Tap ที่ต้องการและต่อภาระตามที่ผู้ผลิตกำหนดแล้ว ขั้วที่ไม่ได้ใช้งานอาจต้องปล่อย Open ตามคู่มือของรุ่นนั้น จึงไม่ควรเห็นขั้วว่างแล้วนำไป Short ทุกขั้วโดยไม่ตรวจสอบข้อมูลก่อน
ขั้วเล็กไม่ได้หมายความว่าเป็นสายสัญญาณทั่วไป
ขั้ว Secondary มักมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับสายเมนหรือบัสบาร์ จึงดูไม่อันตรายเท่าฝั่ง Primary แต่ตราบใดที่มีกระแสไหลผ่านวงจรหลัก ตัว CT ก็ยังอยู่ในสภาวะทำงาน การคลายขั้ว ถอดมิเตอร์ หรือแก้ไขสาย Secondary จึงไม่ควรถูกมองเหมือนการถอดสายสัญญาณทั่วไป เพราะหากวงจรถูกเปิดในจังหวะที่ Primary ยังมีกระแส อาจเกิดแรงดันสูงขึ้นบริเวณขั้วต่อได้
หลักที่ควรจำจึงเป็นเรื่องง่าย ๆ แต่สำคัญมาก คือ หม้อแปลงกระแสแบบ Current Output ต้องไม่ถูกปล่อยให้ Secondary เป็นวงจรเปิดขณะที่ Primary ยังมีกระแสไหลอยู่ หากต้องถอดมิเตอร์หรือแก้ไขวงจร ควรทำให้ Primary ปลอดพลังงานก่อน หรือใช้ Shorting Device ตามรูปแบบที่ระบบและผู้ผลิตกำหนด
ข้อควรระวังนี้เกี่ยวข้องทั้งกับความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงาน ความสมบูรณ์ของอุปกรณ์ และความถูกต้องของระบบวัด การติดตั้งหรือบำรุงรักษาจึงควรอ้างอิงคู่มือของรุ่นจริงทุกครั้ง และให้บุคลากรที่มีคุณสมบัติเหมาะสมเป็นผู้ดำเนินการ โดยเฉพาะในกรณีที่วงจร Primary ยังอยู่ในสภาวะมีพลังงาน