30/07/2026
หม้อแปลง22 kv,400v , Dyn11 ต่อลงดินอย่างไร เหตุใดตู้ MDB จึงมีการเชื่อม Neutral กับ Ground (PE) และ วสท. กำหนดขนาดสายดินอย่างไร
หลักการออกแบบระบบ Grounding ของโรงงานอุตสาหกรรมตามมาตรฐาน IEC และ วสท.
ระบบไฟฟ้าแรงต่ำในโรงงานอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ของประเทศไทยใช้หม้อแปลง 22/0.4 kV, Dyn11 ซึ่งเป็นหม้อแปลงที่ด้านแรงสูงต่อแบบ Delta (D) และด้านแรงต่ำต่อแบบ Star พร้อมนำ Neutral ออกมาใช้งาน (yn11)
คำถามที่พบอยู่เสมอคือ
- ตัวถังหม้อแปลงต้องต่อลงดินอย่างไร
- Neutral ของหม้อแปลงต้องต่อลงดินหรือไม่
- Ground ของตัวถังกับ Ground ของ Neutral ใช้หลักดินร่วมกันได้หรือไม่
- เหตุใดในตู้ MDB จึงพบการเชื่อมสาย Neutral กับสาย Ground (PE)
- แล้ว วสท. กำหนดขนาดสายดินอย่างไร
คำตอบคือ ต้องแยกความหมายของ System Grounding และ Equipment Grounding ออกจากกันก่อน
1. การต่อลงดินมี 2 ระบบที่ทำงานร่วมกัน แต่มีหน้าที่ต่างกัน
1.1 System Grounding
คือการนำ Neutral Point (Star Point) ของหม้อแปลงมาต่อเข้ากับระบบกราวด์
วัตถุประสงค์คือ
- กำหนดแรงดันอ้างอิงของระบบ 400/230 V
- ทำให้แรงดันแต่ละเฟสเทียบกับดินมีค่าแน่นอน
- สร้างเส้นทางกลับของกระแส Ground Fault
- ทำให้ Relay และ Breaker สามารถตรวจจับ Ground Fault ได้อย่างถูกต้อง
- จำกัดแรงดันเกินเมื่อเกิดเหตุผิดปกติ
กล่าวง่าย ๆ คือ
Neutral Grounding ทำให้ระบบไฟฟ้ารู้ว่า "ศูนย์โวลต์" ของระบบอยู่ที่ใด
1.2 Equipment Grounding (Protective Earthing)
เป็นการต่อลงดินของส่วนโลหะที่ปกติไม่มีกระแสไหล เช่น
- ตัวถังหม้อแปลง
- โครงตู้ MDB
- โครงมอเตอร์
- Cable Tray
- โครงสร้างเหล็ก
- เครื่องจักร
วัตถุประสงค์คือ
- ป้องกันไฟดูด
- ลด Touch Voltage
- สร้างเส้นทางให้กระแส Fault ไหลกลับ
- ทำให้อุปกรณ์ป้องกันตัดวงจรได้รวดเร็ว
จึงต้องเข้าใจว่า
Neutral Grounding และ Protective Earthing เป็นคนละระบบ แต่ต้องทำงานร่วมกัน
2. ตัวถังหม้อแปลง Dyn11 ต่อลงดินอย่างไร
ตัวถังหม้อแปลงจะต่อเข้ากับ Ground Grid หรือ Main Earthing System
โดยใช้สาย PE หรือสาย Grounding Conductor
ตัวถังหม้อแปลงไม่มีหน้าที่รับกระแสโหลด แต่เมื่อเกิดฉนวนเสีย เช่น สาย Phase สัมผัสตัวถัง
กระแส Fault จะไหลผ่านตัวถัง → PE → Ground Grid → Neutral ของหม้อแปลง
ทำให้ MCCB , ACB , Fuse หรือ Ground Fault Relay สามารถตัดวงจรได้
3. Neutral ของหม้อแปลงต่อลงดินอย่างไร
Neutral ของหม้อแปลง Dyn11 จะถูกต่อเข้าระบบกราวด์
เรียกว่า System Neutral Grounding
โดยทั่วไปในโรงงานจะเป็น Solidly Grounded Neutral
กล่าวคือ Neutral ของหม้อแปลงต่อถึง Ground โดยตรงไม่ผ่านตัวต้านทาน
ข้อดีคือ
- Ground Fault Current สูงพอให้ Protection ทำงาน
- ระบบแรงดันมีความเสถียร
- เหมาะกับระบบแรงต่ำทั่วไป
4. ตัวถังหม้อแปลงกับ Neutral ใช้หลักดินร่วมกันหรือไม่
คำตอบคือ ใช้ระบบ Ground Grid ร่วมกัน
แต่ต้องเข้าใจว่าใช้ Ground Grid ร่วมกัน
ไม่ได้หมายความว่า Neutral กับ PE จะเป็นสายเส้นเดียวกันตลอดระบบ
โดยทั่วไป ทั้ง Neutral Ground , Transformer Tank , MDB , Cable Tray และ Building Steel
จะต่อเข้ากับ Main Earthing Terminal เพื่อให้ทุกส่วนมีศักย์ไฟฟ้าใกล้เคียงกัน
เรียกว่า Equipotential Bonding ซึ่งช่วยลด Touch Voltage , Step Voltage รวมถึงความต่างศักย์ระหว่างอุปกรณ์
5. เหตุใดตู้ MDB จึงพบการเชื่อม Neutral กับ Ground (PE)
นี่เป็นคำถามที่พบมากที่สุด หลายคนเข้าใจว่า Neutral กับ Ground ต้องแยกจากกันเสมอ
ซึ่งไม่ถูกต้องทั้งหมดความจริงคือ Neutral และ Ground
ต้องมี Neutral–Earth Bonding Point อย่างน้อยหนึ่งตำแหน่งของระบบ
เพื่อสร้างวงจร Ground Fault ตัวอย่าง เมื่อสาย Phase แตะโครงมอเตอร์
กระแส Fault จะไหลจากโครงมอเตอร์ -> PE Ground Grid -> Neutral Bonding ->Point Neutral ของหม้อแปลง -> กลับไปยัง Phase จึงทำให้ Breaker สามารถตัดวงจรได้
หากไม่มี Neutral Bonding Ground Fault Current จะต่ำมาก ซึ่ง Protection อาจไม่ทำงาน
6. แล้ว Neutral กับ Ground ต้องเชื่อมกันที่ MDB ทุกระบบหรือไม่
คำตอบคือ ไม่จำเป็น ขึ้นอยู่กับระบบ Earthing Arrangement
กรณี TN-S
Neutral ถูก Ground ที่หม้อแปลง หลังจากนั้น เดินสาย N และ PE แยกกันตลอดระบบ
กรณีนี้ ห้ามนำ N กับ PE มาเชื่อมกันอีกที่ MDB
กรณี TN-C-S
ช่วงต้นใช้สาย PEN เมื่อถึง MDB จึงแยกเป็น Neutral และ PE
กรณีนี้ MDB คือจุด Bonding หลังจากนั้น N และ PE ต้องแยกกันตลอด
กรณี TT
Neutral Ground อยู่ที่หม้อแปลงของการไฟฟ้า
ผู้ใช้มีหลักดินของตนเอง ในระบบ TT ไม่ควรเชื่อม N กับ PE ที่ MDB
และการป้องกันมักอาศัย RCD หรือ Ground Fault Protection
กรณี IT
Neutral ไม่ต่อลงดินโดยตรง หรือผ่านตัวต้านทาน ใช้ในระบบที่ต้องการความต่อเนื่องสูง
เช่น ห้องผ่าตัด , โรงงานเคมี และระบบพิเศษ
7. ทำไมไม่ควรเชื่อม Neutral กับ Ground หลายจุด
สมมติ Bond ที่หม้อแปลงแล้ว ยังนำ N กับ PE ไปเชื่อมอีกที่ MDB และ DB จะทำให้ Neutral Current
ไหลผ่าน PE , Cable Tray , Steel Structure , Cable Shield
เกิดสิ่งที่เรียกว่า Parallel Neutral Current ผลคือ
- สายดินมีกระแสตลอดเวลา
- RCD ทำงานผิด
- Ground Fault Relay อ่านค่าผิด
- เกิด Noise
- EMC แย่
- Transformer และ Cable ร้อนเพิ่ม
- ระบบวัดค่าผิดพลาด
ดังนั้น หลักการคือ
หนึ่งระบบ (Separately Derived System) ควรมี Neutral–Ground Bonding เพียงจุดเดียว เว้นแต่การออกแบบเฉพาะกำหนดไว้เป็นอย่างอื่น
8. Neutral และ Ground มีหน้าที่ต่างกันอย่างไร?
Neutral เป็นตัวนำของวงจรไฟฟ้า ทำหน้าที่
- รับกระแสโหลด
- รับกระแสไม่สมดุล
- มีกระแสไหลตลอดเวลาที่ระบบทำงาน
Protective Earth (PE)
มีหน้าที่
- ป้องกันไฟดูด
- รับเฉพาะกระแส Fault
- ปกติไม่ควรมีกระแสโหลดไหล
นี่คือเหตุผลว่า แม้ Neutral กับ Ground จะเชื่อมกันที่จุดหนึ่งของระบบ
แต่หลังจากนั้นทั้งสองสายต้องทำหน้าที่ต่างกัน
9. วสท. กำหนดขนาดสายดินอย่างไร
มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้าสำหรับประเทศไทย (วสท.) ซึ่งอ้างอิงหลักการจาก IEC 60364-5-54 ไม่ได้กำหนดขนาดสายดินจากกระแสโหลด แต่กำหนดตาม หน้าที่ของตัวนำ และ ความสามารถในการทนกระแสลัดวงจร
9.1 สาย PE (Protective Earth)
หากเดินร่วมกับสายเฟส กำหนดโดยสัมพันธ์กับขนาดสายเฟส
ขนาดสายเฟส S ≤ 16 mm² ขนาดสาย PE ขั้นต่ำ PE = S
ขนาดสายเฟส 16 < S ≤ 35 mm² ขนาดสาย PE ขั้นต่ำ PE = 16 mm²
ขนาดสายเฟส S > 35 mm² ขนาดสาย PE ขั้นต่ำ PE = S/2
ตัวอย่าง
Phase 10 mm² → PE 10 mm²
Phase 25 mm² → PE 16 mm²
Phase 240 mm² → PE 120 mm²
หาก PE ไม่ได้เดินร่วมกับสายเฟส หรือเป็นวัสดุต่างชนิด ต้องคำนวณจากกระแสลัดวงจรและเวลาตัดของอุปกรณ์ป้องกัน
9.2 สาย Grounding Electrode Conductor (GEC)
คือสายจาก Main Earthing Terminal ไปยัง Ground Rod , Ground Grid , Ring Earth
วสท.กำหนดขั้นต่ำ เช่น ทองแดงเปลือยไม่น้อยกว่า 16 mm²
แต่ในโรงงานและสถานีไฟฟ้ามักใช้ 35 , 50 , 70 , 95 , 120 mm² ขึ้นกับผลการคำนวณ
9.3 Main Equipotential Bonding Conductor
ใช้เชื่อม โครงสร้างเหล็ก ท่อน้ำ Cable Tray Transformer Tank เข้ากับ Main Earthing Terminal
โดยทั่วไป วสท.กำหนดขั้นต่ำ 6 mm² Cu
และสำหรับอาคารทั่วไปไม่จำเป็นต้องเกิน 25 mm² แต่ในโรงงานอุตสาหกรรมอาจเลือกใหญ่กว่านี้ตาม Fault Level และการวิเคราะห์ทางวิศวกรรม
9.4 สาย Neutral Grounding Conductor
สายจาก Neutral ของหม้อแปลง ลง Ground Grid ไม่ได้ใช้ตารางเดียวกับ PE
แต่ต้องคำนวณจาก Ground Fault Current และ Protection Clearing Time
โดยใช้หลัก Adiabatic
S = I × √t ÷ k
โดย
- S = พื้นที่หน้าตัดสาย (mm²)
- I = Ground Fault Current (A)
- t = เวลาตัดของ Protection (s)
- k = ค่าคงที่ของวัสดุ (เช่น ทองแดงหุ้ม PVC ประมาณ 115)
ตัวอย่าง
หม้อแปลง 22/0.4 kV , 2,500 kVA , Dyn11 , Impedance 6%
มี Fault Current ด้าน LV ประมาณ 60 kA
Protection ตัดภายใน 0.2 วินาที
สาย Neutral Ground อาจต้องมีขนาดประมาณ 70–120 mm² Cu ขึ้นกับการคำนวณจริง ไม่ใช่เลือกเพียง 16 mm² ตามค่าขั้นต่ำ
มาตรฐานที่เกี่ยวข้อง
มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้าสำหรับประเทศไทย (วสท.) หมวดระบบสายดินและสายป้องกัน
IEC 60364-4-41 — Protection against Electric Shock
IEC 60364-5-54 — Earthing Arrangements, Protective Conductors and Protective Bonding Conductors
IEC 60076-1 — Power Transformers
IEC 60445 — Identification of Conductors and Terminals
IEEE Std 80 — Guide for Safety in AC Substation Grounding
IEEE Std 142 (Green Book) และ IEEE 3003.1 / 3003.2 — System Grounding และ Equipment Grounding
ข้อคิดเห็น
ในงานออกแบบโรงงานอุตสาหกรรม ไม่ควรเลือกขนาดสายดินจาก "ค่าขั้นต่ำตามตาราง" เพียงอย่างเดียว โดยเฉพาะบริเวณ
- Neutral Ground ของหม้อแปลง
- Ground Grid
- Main Earthing Conductor
- Generator Neutral
- BESS / PCS
- SVG / STATCOM
ควรคำนวณจาก Maximum Ground Fault Current และ Protection Clearing Time เพื่อให้สายดินสามารถทนพลังงานความร้อนจากกระแสลัดวงจรได้จนกว่าอุปกรณ์ป้องกันจะตัดวงจร
บทสรุป
ระบบหม้อแปลง Dyn11 ที่ใช้งานทั่วไป จะมีทั้ง System Grounding (Neutral Grounding) และ Equipment Grounding (Protective Earthing) ทำงานร่วมกัน โดยใช้ Ground Grid ร่วมกันผ่านระบบ Equipotential Bonding แต่ไม่ได้หมายความว่า Neutral และ PE จะเป็นตัวนำเดียวกันตลอดระบบ
การเชื่อม Neutral กับ Ground (PE) มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างเส้นทางกลับของกระแส Ground Fault และทำให้อุปกรณ์ป้องกันทำงานได้อย่างถูกต้อง แต่ตำแหน่งของจุดเชื่อมต้องเป็นไปตามระบบ TN-S, TN-C-S, TT หรือ IT และโดยทั่วไป ไม่ควรมีการเชื่อม N–PE หลายจุด เพราะจะทำให้เกิดกระแสไหลในสายดินและส่งผลเสียต่อ Protection และ Power Quality
ในด้านการเลือกขนาดสายดิน วสท.และ IEC กำหนดค่าขั้นต่ำสำหรับสาย PE และสาย Bonding ไว้ แต่สำหรับสาย Neutral Ground และสาย Ground Grid ในโรงงานอุตสาหกรรม ควรคำนวณจาก กระแสลัดวงจรและเวลาตัดของอุปกรณ์ป้องกัน มากกว่าการเลือกตามค่าขั้นต่ำเพียงอย่างเดียว
ระบบ Grounding ที่ดี ไม่ได้วัดจากค่าความต้านทานหลักดินต่ำเพียงอย่างเดียว แต่ต้องออกแบบให้มีเส้นทาง Fault ที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำ ลด Touch Voltage และทำให้อุปกรณ์ป้องกันสามารถตัดวงจรได้อย่างรวดเร็ว ปลอดภัย และเชื่อถือได้ในทุกสภาวะการทำงานของระบบไฟฟ้า
