ระบบสายดิน Earthing system (IEC) หรือ Grounding system (US) คือการเชื่อมต่อส่วนใดส่วนหนึ่งของระบบไฟฟ้ากับพื้นดิน เพื่อความปลอดภัย (Protection) และ เพื่อให้เป็นไปตามวัตถุประสงค์ในการใช้งาน (Function) กฎระเบียบสำหรับระบบสายดินจะแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ แม้ว่าส่วนใหญ่จะเป็นไปตามคำแนะนำของคณะกรรมาธิการไฟฟ้าระหว่างประเทศ แต่ในบางกรณี อาจมีการระบุเป็นกรณีพิเศษ เช่น การต่อสายดินในเหมือง ในพื้นที่ดูแลผู้ป่วย หรือในพื้นที่อันตรายของโรงงานอุตสาหกรรม เป็นต้น

ในระบบจำหน่ายซึ่งกระจายพลังงานไฟฟ้าไปยังผู้ใช้ปลายทางทั่วประเทศ ข้อพิจารณาหลักในการออกแบบระบบสายดินคือความปลอดภัยของผู้บริโภคที่ใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าและการป้องกันไฟฟ้าช็อต จึงต้องมีการใช้ระบบสายดินร่วมกับอุปกรณ์ป้องกัน เช่น ฟิวส์และอุปกรณ์ตรวจจับไฟรั่ว ซึ่งในท้ายที่สุดต้องมีการตรวจสอบให้แน่ใจว่าบุคคลไม่ได้สัมผัสกับวัตถุที่เป็นโลหะซึ่งมีศักย์ไฟฟ้าเทียบกับบุคคลเกินเกณฑ์ที่ปลอดภัย

ระบบสายดินแบบต่างๆ

การต่อลงดินของระบบไฟฟ้า ตามมาตรฐาน IEC 60364-3 แบ่งเป็นประเภทหลักๆ ได้แก่

• TT
• IT
• TN-C, TN-S, TN-C-S

ระบบ TT

เป็นระบบป้องกันที่มีการต่อสายดินที่ตัวโครงโลหะของอุปกรณ์ไฟฟ้าโดยตรง (ประเทศที่มีการต่อลงดินระบบ TT นี้ เช่น ญี่ปุ่น, เบลเยี่ยม, สเปน, ฝรั่งเศส, อิตาลี) โดยเส้นสายไฟทุกเส้นจะถูกป้องกันด้วยฟิวส์ นอกจากนี้ระบบสามารถติดตั้ง เครื่องตัดไฟรั่ว (RCD) เพิ่มเติมได้ ถ้าไม่มีการติดตั้ง RCD สายดิน (PE) จะต้องมีความต้านทานต่ำมากพอที่จะกระตุ้นให้ ฟิวส์ขาดเมื่อเกิดไฟรั่วขึ้น

ระบบ IT

เป็นระบบไม่มีการเชื่อมต่อกับสายดินหรือมีเพียงการเชื่อมต่ออิมพีแดนซ์สูงเท่านั้น คุณลักษณะพื้นฐานของระบบต่อสายดินแบบ IT คือในกรณีที่เกิดไฟรั่วลงดินในจุดแรก (First Fault) ระบบจะสามารถทำงานต่อไปได้โดยไม่หยุดชะงัก ดังนั้นการป้องกันด้วยอุปกรณ์ป้องกันไฟรั่ว RCD ตามปกติจึงไม่ได้ผลสำหรับระบบนี้ ด้วยเหตุนี้ระบบ IT นี้จึงไม่ได้ใช้งานสำหรับผู้ใช้ไฟทั่วไป แต่มีใช้ในระบบจำหน่ายไฟฟ้า เช่น สถานีไฟฟ้าย่อยหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเท่านั้น

 

ระบบ TN-C

เป็นระบบที่ใช้สายดินและสายนิวทรอลร่วมกันเป็นสาย (PEN) ในการทำให้ระบบจ่ายไฟฟ้าสมบูรณ์ สายตัวนำ PEN นี้ จะทำหน้าที่ป้องกันและให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านด้วย ระบบนี้จะใช้การป้องกันด้วยฟิวส์เป็นหลัก การตรวจจับด้วยอุปกรณ์ป้องกันไฟรั่ว RCD มักไม่มีผล แต่ข้อดีของระบบนี้คือใช้สายน้อย ทำให้ต้นทุนต่ำสุด จึงทำให้ระบบนี้มีการใช้งานอยู่ในระบบจำหน่ายของการไฟฟ้าที่ต้องเดินสายเป็นระยะทางไกลๆ

ระบบ TN-S

เป็นระบบที่สายดิน (PE) และสายนิวทรอล (N) จะแยกจากกันตลอดในระบบจำหน่าย โดยสายดิน PE ทำหน้าที่ป้องกันอย่างเดียว เส้นตัวนำไฟฟ้าทุกเส้นจะมีฟิวส์ป้องกัน และระบบสามารถมีการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟรั่ว RCD เพิ่มเติมได้ ระบบนี้มีข้อเสียคือใช้จำนวนสายไฟมาก และมีต้นทุนที่สูง

ระบบ TN-C-S

เป็นระบบแบบผสมที่บางช่วงของระบบใช้ตัวนำ PEN รวมกัน (ซึ่งโดยทั่วไปแล้วตัวนำ PEN แบบรวมจะเกิดขึ้นระหว่างสถานีย่อยและจุดเข้าสู่อาคาร) และในส่วนของระบบไฟฟ้าหลังจากตู้เมนไฟฟ้าของอาคาร จะเป็นระบบที่ใช้สาย PE และ N แยกกัน (ประเทศที่มีการต่อลงดินระบบ TN-C-S เช่น ประเทศไทย, เยอรมัน, สหรัฐอเมริกา) ซึ่งตามมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้า ของ วสท. นั้น กำหนดให้ระบบ TN-C-S เป็นการต่อลงดินของระบบแรงต่ำ ซึ่งสายนิวทรัลจะต่อถึงกันกับสายดินที่ตู้ MDB และห้ามต่อลงดินที่จุดอื่นอีก เพราะจะทำให้อุปกรณ์ป้องกันไฟรั่ว RCD ทำงานผิดพลาดได้

 

ระบบสายดินของโซล่าเซลล์

สำหรับรูปแบบการต่อลงดินในระบบไฟฟ้ากระแสตรงที่มีการผลิตจากแผงโซล่าเซลล์นั้น มาตรฐานการติดตั้ง ของ วสท ระบุไว้ว่ามีอยู่ทั้งหมด 5 รูปแบบ ตั้งแต่การไม่มีตัวนำส่วนใดเลยต่อลงดิน, การต่อลงดินโดยตรง และการต่อลงดินผ่านความต้านทาน ซึ่งหากอุปกรณ์ใช้งานเป็นอินเวอร์เตอร์ที่เป็นแบบแยกส่วน จะมีความจำเป็นที่ต้องมีการต่อลงเดินเพื่อตรวจจับการเกิดความผิดพร่องลงดินในครั้งแรก (ซึ่งปริมาณกระแสลัดวงจรจะน้อยมาก) เพื่อให้สามารถทำการแก้ไขก่อนการเกิดความผิดพร่องลงดินซ้ำในครั้งที่สอง ซึ่งปริมาณกระแสลัดวงจรจะเพิ่มขึ้นอย่างมากและก่อความเสียหายให้แก่ระบบได้

แต่หากเป็นการใช้งานอินเวอร์เตอร์แบบไม่แยกส่วนนั้น มาตรฐานจะไม่อนุญาตให้มีการต่อลงดินตามหน้าที่ (แปลว่าให้ต่อตามรูปแบบ (ก) เท่านั้น) เนื่องจากอุปกรณ์อิเลคทรอนิคในอินเวอร์เตอร์แบบไม่แยกส่วนจะมีความไวที่สามารถตรวจจับความผิดพร่องลงดินในครั้งแรกได้ ส่วนโครงสร้างโลหะทั้งหมดของแผงโซล่าเซลล์กำหนดให้มีการต่อลงดินเพื่อความปลอดภัย โดยใช้โลหะตัวนำขนาดหน้าตัดไม่น้อยกว่า 6 ตารางมิลลิเมตร

อ้างอิงจาก

https://en.wikipedia.org/wiki/Earthing_system

มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้าสำหรับประเทศไทย: ระบบการผลิตไฟฟ้าจากจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งบนหลังคา (วสท 022013-59)