RCBO สำหรับระบบโซล่าเซลล์  หรือ RCCB หรือ breaker ทีมี ground fault protection เป็นสิ่งที่วิศวกรผู้ออกแบบระบบไฟฟ้าและระบบผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์น่าจะมีความคุ้นเคยเนื่องจากเป็นมาตราฐานในการเชื่อมต่อของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค จะมีการกำหนดให้ผู้ที่ติดตั้งระบบโซล่าเซลล์จะต้องติดตั้งระบบป้องกันไฟรั่วดังกล่าวเพื่อความปลอดภัยแก่ชีวิตและทรัพย์สินของผู้ใช้ไฟฟ้า

สาเหตุที่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้ารั่วในระบบโซล่าเซลล์

โดยหลักแล้วจะมี 2 สาเหตุที่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้ารั่วในระบบโซล่าเซลล์ดังนี้

1. Capacitive discharge current หรือกระแสรั่วแบบคาปาซิทีฟ เป็นปรากฎการณ์ธรรมชาติที่ส่วนใหญ่เกิดขึ้นบนแผงโซล่าเซลล์จากการที่วัสดุฉนวนต่างๆที่ประกอบขึ้นเป็นแผงโซล่าเซลล์ประพฤติตัวเสมือนเป็นตัวเก็บประจุ (parasitic capacitance) ดังแสดงได้ตามรูปภาพ

Source: SMA

C1 = ค่า capacitance ที่เกิดจากฟิลม์น้ำบนผิวกระจกด้านบนแผ่นโซล่าเซลล์

C2 = ค่า capacitance ที่เกิดจากเฟรมของแผ่นโซล่าเซลล์

C3 = ค่า capacitance ที่เกิดจากพื้นที่ผิวของหลังคา

 

โดยคุณสมบัติการเป็นตัวเก็บประจุนี้จะขึ้นอยู่กับ 4 ปัจจัย อธิบายได้ตามสมการ

 

 

โดยที่ค่าความเป็นตัวเก็บประจุรวม(CPE) ของระบบนี้ จะเท่ากับ CPE = C1 + C2 + C3 ซึ่งในสภาวะทั่วไป ทั้ง C1, C2 และ C3 จะมีค่าน้อยมาก จนไม่ทำให้เกิดไฟรั่วในระดับที่เครื่องตัดไฟรั่วทำงาน แต่เมื่อมีชั้นของน้ำมาเคลือบเป็นฟิลม์บนผิวหน้าของแผงโซล่าเซลล์จะทำให้ค่า C1 เพิ่มขึ้นอย่างมาก และเป็นเหตุทำให้เครื่องตัดไฟรั่วทำงาน

สำหรับกระแสรั่วแบบคาปาซิทีฟ เราจะเห็นว่าค่าของความเป็นตัวเก็บประจุนั้นจะขึ้นอยู่กับขนาดผิวหน้าของแผงโซลล่าเซลล์ จึงเป็นสาเหตุที่ทำให้ยิ่งอินเวอร์เตอร์มีขนาดกำลังการผลิตเพิ่มมาขึ้นเท่าไหร่ (ใช้กับแผงจำนวนมากขึ้นเท่าไหร่) ค่ากระแสไฟรั่วนี้ก็จะมีขนาดที่เพิ่มมากขึ้นตามเท่านั้น สำหรับระบบที่ต้องมีการติดตั้งระบบตรวจจับไฟรั่วเพิ่มเติม ผู้ผลิตอินเวอร์เตอร์ชั้นนำ เช่น Solaredge, Huawei, SMA และ Sungrow ก็มักจะแนะนำขนาดของระบบตรวจจับไฟรั่ว ที่มีพิกัดมากขึ้นตามกำลังการผลิตของอินเวอร์เตอร์

 

สำหรับ Huawei อินเวอร์เตอร์

Inverter model	Minimum RCD Value
SUN2000-3/4/5/6/8/10 KTL	100mA
SUN2000-12/15/17/20 KTL	300mA
SUN2000-30KTL	300mA
SUN2000-50KTL	500mA
SUN2000-100KTL	900mA

 

สำหรับ SolarEdge อินเวอร์เตอร์

Inverter model	Minimum RCD Value
SE12.5K, SE15K, SE16K, SE17K	100mA
SE30K, SE40K1	100mA
SE25K, SE27.6K, SE33.3K2	100mA
SE50K, SE55K, SE66.6K, SE80K3	200mA
SE75K, SE82.8K, SE90K, SE100K, SE120K4	300mA

 

2. สาเหตุอีกประการที่พบมากเกิดจากความเสียหายของฉนวนสายไฟ โดยผิวที่เป็นฉนวนของสายไฟอาจจะได้รับความเสียหายขณะติดตั้งหรือภายหลังติดตั้ง ซึ่งในกรณีนี้สามารถทำการตรวจสอบได้โดยการใช้เครื่องวัดค่าความเป็นฉนวนของสายไฟ ทดสอบสอบสายไฟทุกครั้งหลังจากทำการเดินสายไฟฟ้าเสร็จ (ทำการวัดโดยใช้แรงดัน 1000 VDC ค่าความเป็นฉนวนไม่น้อยกว่า 1 MΩ) ซึ่งทำให้ในทางปฏิบัติแล้วเราจะสามารถตรวจสอบไฟฟ้ารั่วที่เกิดจากสาเหตุนี้ได้ง่ายกว่าแบบแรก

มาตราฐาน RCBO สำหรับระบบโซล่าเซลล์

ในระเบียบของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคมีการระบุถึงอุปกรณ์ป้องกันทางไฟฟ้าที่สามารถตรวจจับและตัดไฟรั่วไว้หลายชนิด เช่น RCCB, RCBO และ MCCB ที่มีฟังก์ชั่น Ground fault protection ซึ่งทั้งหมดมีความสามารถในการตรวจจับไฟรั่วได้ เพียงแต่มีรายละเอียดปลีกย่อยในการออกแบบ ติดตั้ง และ ใช้งานในเงื่อนไข สถานการณ์ที่แตกต่างกันไป สำหรับมาตราฐานของ RCBO สามารถอ้างอิงตามมาตรฐาน IEC และ มาตรฐาน มอก ได้ตามตาราง มีดังนี้

 

ชนิดอุปกรณ์ตรวจจับไฟรั่ว	มาตรฐาน IEC	มาตรฐาน มอก
RCBO	IEC 61009-1	มอก 909
	IEC 61009-2-1
	IEC 61009-2-2
RCCB, RCBO type F, B	IEC 62423	มอก 2955

 

โดย  RCCB และ RCBO ที่เราพูดถึงในบทความนี้นั้น ใช้เรียกเฉพาะ RCD ที่มีพิกัดกระแสไม่เกิน 125 A ซึ่งมีใช้ทั่วไปตามบ้านอยู่อาศัย หรือสถานที่คล้ายกัน โดยอ้างอิงตามมาตรฐาน IEC 61008-1 และ IEC 61009-1 ตามลำดับ ในกรณีที่พิกัดกระแสเกิน 125 A จะถือว่าเป็น RCD ที่ใช้สำหรับงานอุตสาหกรรม และใช้เรียกด้วยคำว่า CBR  (circuit-breaker incorporating residual current protection) เป็น circuit-breaker ป้องกันกระแสเกินที่มีการเพิ่มชุดอุปกรณ์ป้องกันไฟรั่วเข้าไป โดยอาจจะติดตั้งมาจากโรงงาน หรือมาประกอบระหว่างการติดตั้ง ซึ่ง CBR นั้นผู้ใช้งานความเป็นผู้ที่มีความเชี่ยวชาญในการออกแบบระบบป้องกันทางไฟฟ้า โดยคุณสมบัติด้านไฟรั่วอ้างอิงตามมาตรฐาน IEC 60947-2 Annex B

ตัวอย่า RCBO 4P ยี่ห้อ etek

ชนิดของ RCBO และ RCCB

ตามมาตรฐาน IEC 60755 อุปกรณ์ตรวจจับไฟฟ้ารั่วแบ่งได้ 4 ประเภทได้แก่

Type AC: สามารถตรวจจับไฟรั่วในระบบไฟฟ้ากระแสสลับได้เท่านั้น เหมาะสำหรับการใช้ในงานบ้านทั่วไป

Type A: มีความสามารถเหมือนกับ type AC แต่เพิ่มความสามารถตรวจจับไฟรั่วที่มีลักษณะเป็นลูกคลื่นขนาดเล็กขี่ซ้อนอยู่บนไฟฟ้ากระแสตรง (pulsating DC) โดยมีค่า pulsating DC ไม่เกิน 6 mA

Type F: เป็น type ใหม่ที่เพิ่มเข้ามา โดยมีความสามารถเหมือนกับ Type A แต่เพิ่มการตรวจจับไฟรั่วในวงจรที่มีการแปลงความถี่ไฟฟ้าด้วย เช่น วงจรขับมอเตอร์ต่างๆ (Variable Speed Drive) ที่ทำให้เกิดคลื่นความถี่สูงซ้อนอยู่กับไฟฟ้ากระแสสลับ 50Hz

Type B: มีความสามารถเหมือนกับ Type F แต่เพิ่มความสามารถในการตรวจจับไฟรั่วที่ความถี่สูงถึง 1,000 Hz และขนาดของกระแสไฟรั่ว AC ที่ขี่ซ้อนบนไฟฟ้ากระแสตรงได้ถึง 0.4 เท่าของกระแสพิกัดไฟรั่ว จึงมีความเหมาะสมที่จะนำมาใช้งานกับอินเวอร์เตอร์ของโซล่าเซลล์และ EV charger ต่างๆ

อธิบาย type ของอุปกรณ์ตรวจจับไฟรั่วให้เห็นเป็นภาพง่ายๆ ตามด้านล่าง

ที่มา: electrical-installation.org

การเลือกใช้งานและการติดตั้ง RCBO สำหรับระบบโซล่าเซลล์

1. เลือกขนาดพิกัดไฟรั่ว (ความไว) ของ RCBO ให้เป็นไปตามระบบติดตั้งโซลล่าเซลล์ โดยคำนึงถึงกระแสรั่วแบบคาปาซิทีฟ ตามที่ผู้ผลิตอินเวอร์เตอร์แนะนำ เช่น  ระบบโซล่าเซลล์ 10 กิโลวัตต์ของ huawei ก็จะเป็น SUN2000-3/4/5/6/8/10 KTL ซึ่งจะต้องเลือกความไวที่ 100mA
2. เลือกชนิด RCBO ที่เหมาะสม
3. เลือกพิกัดกระแสลัดวงจร
   1. RCBO  ที่ใช้สำหรับป้องกันวงจรย่อยในตู้ประธาน ควรมีพิกัดกระแสลัดวงจรไม่ต่ำกว่า 6 kA และ หากใช้ RCBO เป็น main switch จะต้องมีมีพิกัดกระแสลัดวงจรไม่ต่ำกว่า 10 kA
4. ตำแหน่งการติดตั้ง RCBO สำหรับ การติดตั้งโซล่าเซลล์ จะแนะนำเป็น type B โดยจะความสามารถเหมือนกับ Type F แต่เพิ่มความสามารถในการตรวจจับไฟรั่วที่ความถี่สูงถึง 1,000 Hz และขนาดของกระแสไฟรั่ว AC ที่ขี่ซ้อนบนไฟฟ้ากระแสตรงได้ถึง 0.4 เท่าของกระแสพิกัดไฟรั่ว จึงมีความเหมาะสมที่จะนำมาใช้งานกับอินเวอร์เตอร์ของโซล่าเซลล์และ EV charger ต่าง (อ่านเพิ่มเติม มาตราฐานการติดตั้ง EV charger)

หากระบบไฟฟ้าเดิมมีเครื่องป้องกันไฟรั่วขนาด 30mA ติดตั้งอยู่แล้ว ต้องเชื่อมต่อ Inverter เข้ากับระบบไฟฟ้าของบ้านผ่าน Circuit Breaker ธรรมดา เพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องป้องกันไฟรั่วทำงานผิดพลาด ตาม diagream ด้านล่าง

การเชื่อมต่อตาม 2 ภาพด้านบนจะช่วยให้เครื่องกันไฟรั่ว ขนาดกระแส 30 mA ที่มีอยู่เดิมในบ้าน ไม่ตรวจจับกระแสไฟที่รั่วออกมาจากอินเวอร์เตอร์ หากแต่เมื่อทำการติดตั้งระบบโซล่าเซลล์ เรายังสามารถติดตั้งอุปกรณ์ RCBO เพิ่มเติมในฝั่งของตู้โซลล่าเซลล์ให้มีขนาดตรวจจับขนาดของกระแสไฟรั่วตามพิกัดที่ผู้ผลิตอินเวอร์เตอร์แนะนำได้โดยไม่มีผลกระทบต่อความปลอดภัยของระบบไฟฟ้าเดิมของบ้าน

สำหรับประเทศไทย มาตรฐานของ กฟภ กำหนดให้ผู้ที่ติดตั้งระบบโซล่าเซลล์ต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจจับไฟรั่ว ชนิด RCBO หรือ ชนิด RCCB ทำงานร่วมกับ Over Current Circuit Breaker ส่วนมาตรฐานของ กฟน กำหนดให้มีเฉพาะ Over Current Circuit Breaker เท่านั้น แต่การไม่ได้กำหนดให้มีอุปกรณ์ตรวจจับไฟฟ้ารั่วของ กฟน ไม่ได้หมายความว่ามาตรฐานละเลยความปลอดภัยในส่วนนี้ไปแต่อย่างใด เนื่องจากการป้องกันไฟรั่วในระบบ TN-C-S สามารถทำได้โดยการเลือกใช้ Over Current Circuit Breaker ที่เหมาะสม (อ่านเพิ่มเติมใน ระบบสายดิน และ ระบบสายดินของงานโซล่าเซลล์)