เทคนิคใหม่เพื่อลดการเกิดอาร์กแฟลช

บทคัดย่อ - ในขณะที่อุตสาหกรรมต่าง ๆ ได้พูดถึงความกังวลด้านความปลอดภัยทางไฟฟ้าต่อการเกิดอาร์กแฟลช (Arc Flash) มากขึ้นเรื่อย ๆ พวกเขายังค้นพบว่าความเสี่ยงสูงในการเกิดอาร์กแฟลชมาจากการซ่อมบำรุง ในหลายกรณีพลังงานอินซิเดนต์จากอาร์กแฟลชที่สูงเกินทำให้การบำรุงรักษาทั้งหมดต้องทำด้วยอุปกรณ์ที่ต้อง De-energized ก่อน ซึ่งไม่เป็นที่ยอมรับในกระบวนการทางอุตสาหกรรม บทความนี้จะกล่าวถึงวิธีการต่าง ๆ ที่ทางผู้เขียนได้คิดค้นขึ้นเพื่อลดการระเบิดพลังงานอินซิเดนต์ของอาร์กแฟลชลง โดยการออกแบบระบบและผลิตภัณฑ์ใหม่, แบบ retrofits, แบบ retro-fills, Modifications , การตั้งค่าการป้องกันหลายแบบ (Alternate Protection Settings) ฯลฯ ในกรณีส่วนใหญ่สามารถใช้มาตรฐาน NFPA 70E-2009 ความเสี่ยงการเกิดอันตรายประเภทที่ 2 (Hazard Risk Category 2) หรือมาตรฐานต่ำกว่า และจะมีการกล่าวถึงเหตุการณ์ตัวอย่างหลายอันที่เกิดขึ้นจริง

Keywords - NFPA 70E-2009, Incident energy, Flash Protection Boundary, Flash Hazard Analysis, IEEE Std 1584TM-2002, Personal Protective Equipment (PPE)

I.บทนำ

เมื่อทำการค้นคว้าวิธีลดการเกิดอาร์กแฟลช (Arc Flash) ต่อคนงานและบุคคากรอื่นๆ ในที่ทำงาน มีหลายสิ่งที่ต้องพิจารณา เช่น พนักงานของคุณเคยได้รับการฝึกอบรมเกี่ยวกับความเสี่ยงจากอาร์กแฟลชหรือไม่? มีโปรแกรมด้านความปลอดภัยหรือไม่? มีอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล (Personal Protective Equipment, PPE) ให้กับบุคลากรทุกคนที่ทำหน้าที่ซ่อมบำรุงอุปกรณ์ไฟฟ้าหรือไม่? ได้มีการศึกษาไฟฟ้าลัดวงจรกับระบบไฟฟ้าของคุณหรือไม่? จากประสบการณ์ของเราในการศึกษาเกี่ยวกับอาร์กแฟลชบอกกับเราว่าไม่ได้มีเพียงคำตอบเดียวที่จะช่วยลดความเสี่ยงจากอาร์กแฟลชได้ ซึ่งหมายความว่าต้องพึ่งหลายวิธีการ บทความนี้จะกล่าวถึงโซลูชันมากมายที่สามารถนำไปใช้เพื่อลดความเสี่ยงอาร์กแฟลชและความเสียหายต่ออุปกรณ์ โซลูชันเหล่านี้แบ่งออกเป็น7 ประเภทดังต่อไปนี้:

• ติดฉลากอุปกรณ์และจัดอบรมบุคลากร
• ลดความเสี่ยงด้วยการปฏิบัติงานด้วยความถูกต้อง
• ลดการเกิด Fault Current
• ลดเวลาในการกำจัดความผิดพร่อง ( Reduce Clearing Time )
• เคลื่อนย้ายผู้คนออกไปให้ไกล
• เปลี่ยนเส้นทางของแรงระเบิด ( Redirect Blast Energy )
• ป้องกันความผิดพร่อง (Prevent Fault)

II. ติดฉลากอุปกรณ์และจัดอบรมบุคลากร

คณะกรรมการบริหารงานความปลอดภัยและสุขภาพอนามัยการประกอบอาชีพ (Occupational Safety and Health Administration, OSHA) และมาตรฐาน 70E-2009 ของสมาคมป้องกันอัคคีภัยแห่งชาติ (National Fire Protection Association, NFPA) กำหนดให้บุคลากรทุกคนที่ทำงานเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ไฟฟ้าต้องผ่านการฝึกอบรมเกี่ยวกับเสี่ยงอาร์กแฟลชและต้องติดป้ายด้วยฉลากระวังอาร์กแฟลช (Arc Flash Labels) นายจ้างต้องจัดการฝึกอบรมและจัดสอบให้กับคนงานเกี่ยวกับความเสี่ยงจากอาร์กแฟลชและความปลอดภัยเพื่อหลีกเลี่ยงอาร์กแฟลช มีหลายวิธีในการดำเนินการนี้รวมถึงตัวอย่างหลักสูตรการฝึกอบรมที่แสดงด้านล่าง:

• การอบรม Arc-Flash Safety – 4.0 ชั่วโมงสำหรับช่างไฟฟ้า, ช่างเทคนิค, หรือผู้ใช้อุปกรณ์ที่นายจ้างได้แจ้งแล้วว่า "มีคุณสมบัติ" ตามกฎของ OSHA แต่ต้องทราบข้อมูลใหม่ที่อยู่ในมาตรฐาน NFPA 70E-2009
• การอบรม Electrical and Arc-Flash Safety – 8.0 ชั่วโมงสำหรับช่างไฟฟ้า, ช่างเทคนิค, และใช้อุปกรณ์ที่ไม่มี "คุณสมบัติ" แต่อาจมีความเสี่ยงอาร์กแฟลช
• การอบรม Understanding Arc Flash – 8.0 ชั่วโมง; สำหรับวิศวกร, ผู้จัดการด้านความปลอดภัย, ที่ปรึกษา, และช่างไฟฟ้า

เมื่อเร็วๆนี้มาตรฐาน NFPA 70E-2009 ได้มีข้อกำหนดการติดฉลากอุปกรณ์ซึ่ง ระบุว่า "อุปกรณ์จะต้องมีป้ายกำกับพร้อมด้วยฉลากที่แสดงระดับพลังงานอินซิเดนต์ (Incident Energy) หรือตรงกับเกรดของ PPE" มีสองวิธีในการกำหนดวิธีการติดฉลากอุปกรณ์ วิธีแรกคือการใช้ NFPA 70E-2009 ตารางที่ 130.7 (C) (9) ซึ่งแสดงรายการประเภทความเสี่ยงอันตรายและค่า PPE ที่จำเป็นต่อ "งานที่ดำเนินการบนอุปกรณ์ที่มีพลังงาน" อีกวิธีหนึ่งคือทำการศึกษาอาร์กแฟลชในระบบไฟฟ้าซึ่งกำหนดประเภทของความเสี่ยงอันตราย (Hazard Risk Category, HRC), พลังงานอินซิเดนต์ (Incident Energy), และขอบเขตพื้นที่ป้องกันประกายไฟ (Flash Protection Boundary) ของอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมด

III. ลดความเสี่ยงด้วยการปฏิบัติงานอย่างถูกต้อง

การลดความเสี่ยงต่ออันตรายจากอาร์กแฟลชโดยการปฏิบัติอย่างถูกต้อง เป็นหนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดในการลดความเสี่ยงของการระเบิดของอาร์กแฟลช ซึ่งรวมถึง:

• De-Energize Equipment เทียบกับ "Working It Live" เว้นแต่จะเพิ่มความอันตรายต่อชีวิตหรือไม่สามารถปฏิบัติตามได้เนื่องจากข้อจำกัดด้านการออกแบบหรือการปฏิบัติงาน
• การสับสวิตช์ในระยะไกล (ถ้าเป็นไปได้)
• ทำการบำรุงรักษาอุปกรณ์ไฟฟ้าของคุณตามกำหนดเวลาอย่างเหมาะสม
• การปิดและขันสลักประตูหรือกลอนประตูให้แน่นก่อนใช้งานสวิตช์
• ยืนอยู่ด้านข้างและห่างจากจุดสับสวิตซ์ให้มากที่สุดระหว่างการสับสวิตซ์ดังแสดงใน ภาพตัวอย่างที่ 1 และ 2

IV. ลดการเกิด Fault Current (ลดการเกิด พลังงานอินซิเดนต์)

มีสองสามวิธีในการลดความผิดพลาดที่อยู่ในระบบไฟฟ้ากำลัง:

• สำหรับการปฏิบัติ Double-Ended Substations ใช้การ Open tie ในระหว่างการบำรุงรักษา
• เปลี่ยนหม้อแปลงไฟฟ้า-ให้มีขนาด kVA ที่เล็กกว่า และ/หรือ มีค่าความต้านทานไฟฟ้า (Impedance) ที่สูงกว่า
• เพิ่มตัวเหนี่ยวนำไฟฟ้า (Reactor)

วิธีในการลด Fault Current ทั้งหมดนี้อาจฟังดูดีในทางทฤษฎี แต่การลด Fault Current จะทำให้พลังงานอินซิเดนต์ลดลงได้โดยอัตโนมัติในระหว่างที่เกิด Arcing Fault ได้หรือไม่? การลด Fault Currents อาจช่วยหรือไม่ช่วยลดพลังงานอินซิเดนต์ก็ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ฟิวส์ในการป้องกันวงจร

ดังแสดงใน Time-Current Curve ของภาพตัวอย่างที่ 3 ค่า Arcing Fault Current อาจต่ำมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์ที่อยู่ห่างจากระบบไฟฟ้ากำลัง นอกจากนี้ Arcing Fault Current สามารถมีค่าต่ำถึง 33% ของการคำนวณ Bolted Fault Current ณ ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งตามมาตรฐาน NFPA 70E-2009 ด้วยเหตุผลเหล่านี้จึงมีหลายครั้งที่มีการใช้ฟิวส์เพื่อป้องกันวงจรแต่ fault current ที่เกิดขึ้นแต่ไม่สูงพอที่จะทำให้ฟิวส์เข้าสู่สภาวะ Current-Limit จึงใช้เวลานานกว่าที่จะทำการตัดวงจรไฟฟ้าและทำให้พลังงานอินซิเดนต์ (Incident Energy) และระดับ HRC เพิ่มสูงขึ้น เมื่อค่า Fault Current สูง จะทำให้ฟิวส์เข้าสู่สภาวะ Current-Limit และทำให้การตัดวงจรไฟฟ้าเร็วขึ้นและทำให้พลังงานอินซิเดนต์ (Incident Energy) และ HRC ลดต่ำลง

ในตัวอย่างของภาพที่ 3 Electronic Trip Circuit Breaker ซึ่งป้องกันวงจรเดียวกัน สามารถปรับเปลี่ยนได้เพื่อทำให้การประสานงานสมบูรณ์และตัดวงจรไฟฟ้าที่มี ค่า Arcing Fault Current ต่ำ ในกรณีนีเซอร์กิตเบรกเกอร์จะทำงานได้ดีที่สุดเมื่อค่า Fault Current ต่ำ

แต่ประเด็นหลักก็คือการไม่มีเพียง "คำตอบเดียว" ในการแก้ปัญหาอาร์กแฟลชในระบบไฟฟ้ากำลัง วิธีที่ดีที่สุดและครอบคลุมที่สุดในการแก้ปัญหาอาร์กแฟลชในระบบไฟฟ้ากำลังคือการศึกษาไฟฟ้าลัดวงจร (Arc Flash Study) จากการศึกษากำหนดสถานที่แต่ละแห่งที่อยู่ในประเภทสถานที่ที่มีความเสี่ยงและอันตราย (Hazard Risk Category) ซึ่งไม่ได้รับการยอมรับจาก "ลูกค้า" ดังนั้นสถานที่เหล่านี้จะต้องได้รับการประเมินจากลูกค้าเป็นรายๆเพื่อหาวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการลดพลังงานอินซิเดนต์เพื่อรักษาระดับความน่าเชื่อถือสูงสุดไว้

V. ลดเวลาในการกำจัดความผิดพร่อง

วิธีที่ดีที่สุดและมีประสิทธิภาพที่สุดวิธีหนึ่งในการลดพลังงานอินซิเดนต์ (Incident Energy) ซึ่งจะช่วยลดค่า HRC ในอุปกรณ์ไฟฟ้าคือการกำจัดความผิดพร่อง (fault) ให้เร็วขึ้น ด้วยเหตุนี้จะทำให้อุปกรณ์ป้องกันตัดวงจรได้เร็วขึ้น มีหลายวิธีในการกำจัดความผิดพร่อง (fault) ให้เร็วขึ้นโดยการใช้อุปกรณ์ป้องกันต่าง ๆ ที่อธิบายไว้ด้านล่าง:

1.ตรวจสอบกราฟการตัดวงจรไฟฟ้าของเบรกเกอร์ (Breaker Trip Curves) และใช้กราฟ "Arc Flash Tested" ถ้าเป็นไปได้เมื่อทำการประเมินอุปกรณ์ป้องกันสิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบว่ากราฟการปลดวงจรของเซอร์กิตเบรกเกอร์นั้นถูกต้อง (กล่าวคือค่าพิกัดความเผื่อ (Tolerance) ไม่เปลี่ยนแปลง) และ Manufacturer's time-current curves ถูกบันทึกไว้อย่างระมัดระวัง เนื่องจากแต่เดิมกราฟส่วนใหญ่สร้างขึ้นจากการร่วมมือกันเพื่อเป็นการป้องกันเท่านั้น ดังนั้นเบรกเกอร์จำนวนมากทำการตัดวงจรไฟฟ้าเร็วกว่าที่แสดงในกราฟ ถ้าเป็นไปได้ให้ใช้ กราฟ Time-Current ของเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ผ่านการทดสอบอาร์กแฟลชของทางผู้ผลิตเป็นดีที่สุด อีกทั้งเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ผ่านการทดสอบอาร์กแฟลชยังต้องคำนึงถึงความสามารถของ Current-limiting ดั้งเดิมของเบรกเกอร์ด้วย ดูการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของอาร์กแฟลชในตาราง I ซึ่งแสดงข้อมูลการทดสอบจริงของขีดกำจัดกระแสของ Molded Case Circuit Breakers (MCCB's) โดยแสดงเวลาที่เร็วที่สุดในการตัดวงจรไฟฟ้าและค่าที่ต่ำที่สุดของพลังงานอินซิเดนต์เปรียบเทียบกับวิธี "Generic" และ "Trip Curve" สำหรับเบรกเกอร์แรงดันต่ำ (Low Voltage Power Breakers) สามารถปิดการตั้งค่าแบบ Instantaneous ในระหว่างการบำรุงรักษา โดยทั่วไปเบรกเกอร์เหล่านี้เป็นเบรกเกอร์ 3 Cycle ซึ่งการตั้งค่าแบบ Instantaneous ที่เหมาะสมจะให้ ค่า HRC = 2 แทนที่จะเป็น HRC ค่า จะเป็น 3 หรือ 4 โดยไม่มีการตั้งค่าแบบ Instantaneous ที่ต่ำกว่า

2.การใช้วิธี Bus differential และ Zone Selective Interlocking, ZSI เป็นอีกวิธีหนึ่งที่ทำให้ตัดวงจรได้เร็ว โดยวิธี Bus Differential protection (87B) มีอยู่มานานมากแล้ว เนื่องจากเรื่องพื้นที่และค่าใช้จ่ายจึงมักใช้เฉพาะในพื้นที่ที่มีแรงดันไฟฟ้าปานกลางหรือแรงดันไฟฟ้าสูงเท่านั้น วิธีนี้สามารถวัดค่ากระแสไฟฟ้าที่เข้า-ออกบัสได้ 100% ซึ่งใช้หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าเพิ่ม 3 ตัวในทุกเบรกเกอร์ โดยใส่เพียงแค่

• ถ้า 100% IIN = 100% IOUT, จะไม่มีการตัดวงจรไฟฟ้า
• ถ้า 100% IIN ? 100% IOUT, จะตัดวงจรบัสเบรกเกอร์ทั้งหมดโดยทันที

ในปี 1980s ZSI ได้รับการพัฒนาให้เทียบเท่าและคุ้มค่าพอๆกับ Bus differential สำหรับสวิตช์เกียร์แรงดันไฟฟ้าต่ำ ซึ่งได้ผลเช่นเดียวกับ 87B protection แต่ราคาประหยัดกว่า อีกทั้งยังแทนที่การสื่อสารระบบลอจิกคอนโทรลระหว่าง Breaker Feeder และ Main Breaker ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้ CTs หรือพื้นที่และค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม ระบบควบคุมนี้ติดตั้งไว้ใน Electronic และ Digital Trip Units ของเบรกเกอร์แรงดันต่ำ โดยฟังก์ชันการออกแบบและการใช้งานของระบบเติบโตมาโดยตลอดในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา มีให้ใช้งานได้ถึง 3 ระดับดังแสดงในภาพตัวอย่างที่ 4 อย่างไรก็ตามการใช้งาน 2 ระดับแรก (เบรกเกอร์หลักและเบรกเกอร์ฟีดเดอร์) จะเป็นการใช้งานที่พบมากที่สุด

ในปี 1980s ZSI ได้รับการพัฒนาให้เทียบเท่าและคุ้มค่าพอๆกับ Bus differential สำหรับสวิตช์เกียร์แรงดันไฟฟ้าต่ำ ซึ่งได้ผลเช่นเดียวกับ 87B protection แต่ราคาประหยัดกว่า อีกทั้งยังแทนที่การสื่อสารระบบลอจิกคอนโทรลระหว่าง Breaker Feeder และ Main Breaker ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้ CTs หรือพื้นที่และค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม ระบบควบคุมนี้ติดตั้งไว้ใน Electronic และ Digital Trip Units ของเบรกเกอร์แรงดันต่ำ โดยฟังก์ชันการออกแบบและการใช้งานของระบบเติบโตมาโดยตลอดในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา มีให้ใช้งานได้ถึง 3 ระดับดังแสดงในภาพตัวอย่างที่ 4 อย่างไรก็ตามการใช้งาน 2 ระดับแรก (เบรกเกอร์หลักและเบรกเกอร์ฟีดเดอร์) จะเป็นการใช้งานที่พบมากที่สุด

ZSI ถือเป็นวิธีที่ดีที่สุด เมื่อดูจากภาพตัวอย่างที่ 4 และยังสามารถคาดการณ์เหตุไฟฟ้าลัดวงจรระดับสูง (High Level Short Circuit) ที่อาจเกิดขึ้นบนโหลดด้านข้างของเบรกเกอร์ฟีดเดอร์ ทั้ง Digital Trip Units ของเบรกเกอร์หลักและเบรกเกอร์ฟีดเดอร์สามารถจับความผิดปกติได้ เบรกเกอร์ฟีดเดอร์จะส่งสัญญาณ Blocking Signal ไปยัง Main Breaker เพื่อแจ้งให้ทราบถึงความผิดปกติที่อยู่ Zone Of Protection สัญญาณ Blocking Signal จะบอก Main Breaker ตัดวงจรไฟฟ้า ตามการตั้งค่ามาตรฐานของ Time Delayed ในแต่ละครั้ง (และสำรองข้อมูลไปยัง Feeder Breaker) ในขณะที่ Feeder Breaker จะเป็นด่านแรกในการกำจัดความผิดพลาด อย่างไรก็ตามหากความผิดพลาดเกิดขึ้นในสวิตช์เกียร์ เช่น Primary Stab Fault ที่เกิดขึ้นระหว่างการถอดแร็กของ Feeder Breaker (ก่อให้เกิดเหตุการณ์อาร์กแฟลชต่อผู้ปฏิบัติงานที่กำลังถอดแร็ก) จะทำให้ไม่มีการส่งสัญญาณBlocking Signal ไปยัง Main Breaker ถึง Main Breaker สามารถตรวจจับถึงความผิดปกติได้แต่จะไม่ได้รับสัญญาณ Blocking Signal คอลโทรลลอจิกของระบบจะทำการบายพาส ลักษณะการตั้งค่าแบบ Ground Fault Time Delay และแบบ Short Time และจะตัดวงจรไฟฟ้าในทันที ซึ่งจะลดการ Delay settingลงเหลือประมาณ 2 cycles เพียงพอที่จะมั่นใจได้ว่าจะไม่เกิดการตัดวงจรไฟฟ้าที่ไม่จำเป็น ภาพตัวอย่างที่ 4 ยังแสดง Control wiring บางส่วนที่บรรลุผลตาม ZSI

เมื่อใช้งาน ZSI เพื่อแก้ปัญหาอาร์กแฟลชจะต้องทราบสิ่งต่อไปนี้
1. 1.เป็นระบบอัตโนมัติ - ไม่จำเป็นต้องมีการป้องกันพิเศษ
2. 2.มีผลเฉพาะการตั้งค่าแบบ Short Time Delay และ Ground Fault Time Delay
3. 3.ค่า Arcing Fault Current ต้องมากกว่า Short Time Pickup Settings (STPU) หรือ Ground Fault Pickup (GFPU) Settings สำหรับ ZSI ที่จะเริ่มและลดพลังงานอินซิเดนต์อาร์กแฟลช
4. 4.เพิ่มเวลาสูงสุด 2 ถึง 3 cycles ให้กับ Breaker Clearing time 3 cyclesเมื่อเทียบกับการตัดวงจรในทันทีซึ่งส่งผลให้มีเวลา Time Clearing ทั้งหมด 5 ถึง 6 cycles (83ms - 100ms)
5. 5.ต้องใช้ขั้นตอนการทดสอบเบรกเกอร์ที่แตกต่างกันเล็กน้อยระหว่างการบำรุงรักษาและการทดสอบการสอบเทียบ (Calibration Testing)

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมารีเลย์สวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางบางตัวก็สามารถใช้งาน ZSI ได้แล้ว ตอนนี้ได้รับการยอมรับให้เกือบเทียบเท่ากับ 87B Protection สำหรับระบบไฟฟ้ากำลังขนาดเล็กที่รีเลย์ Bus differential จะไม่ถูกใช้ ตรรกะและทฤษฎีที่เหมือนกันกับรุ่นแรงดันไฟฟ้าต่ำ (Low-voltage version)จะถูกอธิบายไว้ในเอกสารนี้ หากใช้ ZSI พลังงานอินซิเดนต์อาร์กแฟลชที่แรงดันไฟฟ้าปานกลางได้ลดลงจากที่มากกว่า 100 cal / cm2 เหลือน้อยกว่า 30 cal / cm2

3.การนำ "Maintenance Switch" มาใช้ อีกวิธีหนึ่งที่มีประสิทธิภาพมากในการลดพลังงานอินซิเดนต์อาร์กแฟลชคือการใช้ "Maintenance Switch" ซึ่งสามารถติดตั้งเพิ่มในอุปกรณ์ตัวเก่า (Retrofitted) หรืออุปกรณ์ตัวใหม่ (Purchase New) ได้ในอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าแรงดันต่ำและไฟฟ้าแรงดันปานกลาง External Over-Ride Switch และ Circuitry เชื่อมต่อกับ Breaker's Trip Unit และสามารถปรับได้ระหว่าง 2.5X - 10X การทำงานพื้นฐานของ Maintenance Switch มีไว้เพื่อลดพลังงานอินซิเดนต์ ณ จุด Downstream Protective Devices ของอุปกรณ์ป้องกัน

เมื่อคนๆหนึ่งต้องการทำการบำรุงรักษา เขาจะต้องปิด Maintenance Switch ซึ่งจะ Over ride ฟังก์ชันรีเลย์เบรกเกอร์ทั้งหมดอัติโนมัติและทำให้เบรกเกอร์ตัดวงจรไฟฟ้าโดยไม่เกิดความล่าช้าใด ๆ เมื่อตรวจพบข้อผิดพลาด จากนั้นจะใช้ Lockout Features และ Lock สำหรับ Normal Lockout โดยใช้ tag-out procedures เมื่อเสร็จสิ้นการบำรุงรักษา Lock จะถูกถอดออกและต้องเปิด Maintenance Switch ด้วยมือ และการตั้งค่า Trip Unit ก่อนหน้าทั้งหมดจะเปิดใช้งานอีกครั้ง (Re-activated) โดยไม่จำเป็นต้องสอบเทียบใหม่ ตัวอย่างในการใช้งาน Maintenance Switch มีดังนี้

1.ตัวอย่าง Retro-fill ตามภาพตัวอย่างที่ 5

• 2000 A Fuses Supplying 480V Glass Furnaces
• พลังงานอินซิเดนต์ =61 Cal / cm2 HRC=Danger
• Retrofilled Fuses with Breakers
• 35 Cal / cm2 with Trip Unit
• 6 Cal / cm2 with Breaker Plus Built-In Maintenance Switch

2.Maintenance Switch Integral สำหรับ Low Voltage Breaker Electronic Trip Unit ดังแสดงในภาพตัวอย่างที่ 6

• มีระดับการป้องกันที่ผู้ใช้เลือกเองได้ถึง 5 ระดับ เพื่อเลือกการป้องกันสูงสุดและยังช่วยหลีกเลี่ยงการตัดวงจรไฟฟ้าที่ไม่จำเป็น
• ไดโอดเปล่งแสงสีฟ้า (LED) แสดงถึง"โหมดการบำรุงรักษา (Maintenance Mode)"
• สามารถเปิดใช้งานจากระยะไกลได้ผ่านการสื่อสารอินฟราเรด (IR) ด้วย PDA

3.Multiple Settings Groups

• คล้ายกับ LV Maintenance Switch แต่ใช้งานได้เฉพาะ MV กับ แรงดันปานกลาง
• ใช้เพื่อลดความล่าช้าในการตัดวงจรของรีเลย์แรงดันไฟฟ้าปานกลางขณะที่ทำการบำรุงรักษาอุปกรณ์
• ต้องใช้รีเลย์ที่มีความสามารถในการ Multiple Settings Groups

4.ตัวอย่างที่ 1 ของสถานีย่อย (Substation) ที่ไม่มี Main Breaker ของ Secondary transformer (ที่ใช้ในอุตสาหกรรมหนักรุ่นเก่า) ดังแสดงในภาพตัวอย่างที่ 7

• การเปิดหรือการดึงฝา Feeder breakers ใด ๆ – ต้องได้รับการ กำจัดโดยฟิวส์หลัก
• 100 Cal / cm2 Exposure

5.ตัวอย่างที่ 1 ของสถานีย่อย (Substation) ที่ไม่มี Main Breaker ของ Secondary Transformer ดังแสดงในภาพตัวอย่างที่ 8

• Primary Fuse Only = 594 Cal / cm²
• Primary Breaker Only = 289 Cal / cm²
• Main Breaker plus Maintenance Switch 7.5 Cal / cm²
• ใช้ integral maintenance switch ใน MV เบรกเกอร์แรงดันปานกลาง ที่มีค่า 3.8 Cal / cm²

6.Maintenance switches สำหรับสถานีย่อย (Substation) ที่ไม่มี Main Breaker ของ Secondary Transformer (ที่ใช้ในอุตสาหกรรมหนักรุ่นเก่า) ดังแสดงในภาพตัวอย่างที่ 9

• Retro-fill ฟิวส์หลักพร้อม MV เบรกเกอร์
• ตรวจจับกระแสของ Secondary Transformer ที่ 480V แต่ตัดวงจรไฟฟ้าที่ MV Main Breaker
• ใช้ multiple group settings สำหรับ maintenance switch
• มีหลายค่าเกิดขึ้นซึ่งจะแปรผันตาม MV relay และ ค่า Fault Current ของเบรกเกอร์แต่ละชนิด (3 cycles, 5 cycles, etc.) เมื่อเกิด Fault current, พื้นที่การตรวจจับกระแส ฯลฯ
• ต้องตรงกับมาตราฐาน ANSI/IEEE C37.59

7.ระบบตรวจจับแสง (Light Detection Systems) (แรงดันต่ำ หรือ แรงดันปานกลาง

• ตรวจจับแสงที่ออกมาจากอารก์
• ควบคุมโดยรีเลย์กระแสเกิน (over current relay) (กระแสเกิน+แสง= เริ่มปฏิบัติการ)
• สามารถตรวจจับอุปกรณ์ Hi speed S/C
• สามารถตัดวงจรเบรกเกอร์ซึ่งทดแทน 87B
• ตัดวงจรได้รวดเร็วมาก (breaker time + 1 cycle)

VI. ย้ายผู้คนออกไปให้ไกล

จากการเปลี่ยนแปลงของมาตรฐาน NFPA 70E-2009 [1] ปัจจุบันจึงจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล (PPE) ทุกครั้งที่มีบางสิ่งที่สำคัญเกิดขึ้นหลังประตูที่ปิด เช่น การถอดแร็คของเบรกเกอร์เข้าหรือออก หรืออะไรที่ทำให้มีบางอย่างต้อง เปิด / ปิด เช่น การตัดวงจรหรือสับสวิตช์ด้วยมือเมื่อประตูตู้ปิดอยู่ สิ่งนี้ทำให้สภาวการณ์การย้ายผู้คนออกจากพื้นที่ เสี่ยง" มีความสำคัญมากขึ้น การเคลื่อนย้ายผู้คนให้ออกห่างจากความเสี่ยงทำได้โดยการใช้ความรู้จากการวัดปริมาณการกระจายของการระเบิดของอาร์กและอยู่ในกระบวนการที่เย็นลงอย่างรวดเร็วตามระยะห่าง ห่างจาก fault จะช่วยได้เสมอ มีงานบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับระยะทางที่ช่วยลดการระเบิดของอาร์กแฟลชเป็นอย่างดี สิ่งที่จดจำมากที่สุดคือการถอดเบรกเกอร์ MV และ LV สวิตช์เกียร์ ANSI ส่วนใหญ่ออกแบบมาให้คนงานยืนอยู่ด้านหน้าของสวิตช์เกียร์โดยตรงในขณะที่ถอดเบรกเกอร์ มีหลายวิธีในการลดการระเบิดพลังงานอินซิเดนต์ระหว่างการถอดเบรกเกอร์

• ลดพลังงาน Lineup ทั้งหมด
• เพิ่ม Extension ให้กับอุปกรณ์ในการถอดเบรกเกอร์ (Racking Tool)
• ใช้หุ่นยนต์หรืออุปกรณ์ถอดเบรกเกอร์จากระยะไกล (Remote Racking Device)

ภาพตัวอย่างที่ 10 และ 11 แสดงตัวอย่างการใช้หุ่นยนต์และอุปกรณ์ถอดเบรกเกอร์จากระยะไกลตามลำดับ ระยะห่างที่ไม่เพียงพอระหว่างสวิตช์เกียร์กับผนังมักจำกัดการใช้ Racking Extension Tool วิธีการใช้หุ่นยนต์ช่วยให้สามารถใช้ umbilical cord และช่วยให้คนงานห่างจากตู้ได้ไกลถึง 50 ฟุต หุ่นยนต์จำเป็นต้องรู้ว่าต้อง Turns in หรือ Turn out กี่ครั้งและรู้ขีดกำจัดของแรงบิด (Torque) เพื่อไม่ให้แรงบิดมากเกินไปจนแนวของเพลาไม่ถูกต้องหรือทำให้เกิดความล้มเหลว หุ่นยนต์ควรหยุดหากแรงบิดเกินขีดจำกัด แม้ว่ายูนิตดังกล่าวถูกจัดจำหน่ายจากผู้ผลิตสวิตช์เกียร์โดยเฉพาะ แต่เวอร์ชั่นสากลก็เป็นที่ต้องการมากกว่า ยูนิตสากลควรที่จะถูกออกแบบมาให้สามารถตั้งโปรแกรมให้ทำงานร่วมกับเบรกเกอร์ของผู้ผลิตรายอื่น ๆ รวมทั้งขนาดและน้ำหนัก

 อ่านต่อ Part 2

อ้างอิงข้อมูลจาก : David D. Shipp, P.E. Fellow,IEEE, David M. Wood, P.E. Member, IEEE, Eaton Corporation Warrendale, PA 15086, n.d., Innovative Techniques for Mitigating Arc Flash Exposure, Power Technology Private Limite, POWER TECHNOLOGIES PRIVATE LIMITED , Available on PDF

อ้างอิงรูปภาพจาก : Available on PDF and picture for Figure 3,6,7,8,9,11 from the article by David D. Shipp & David M. Wood (2011), Mitigating Arc-Flash Exposure,total system appoach to imorive electrical safety