NEC 240.87: การลดพลังงานอาร์ค

คู่มือสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านไฟฟ้าสำหรับ NEC ฉบับปี 2023

NEC 240.87 คืออะไร?

NEC 240.87 เป็นส่วนรหัสใน รหัสไฟฟ้าแห่งชาติ (NEC)) ซึ่งต้องใช้วิธีการลดพลังงานอาร์กสำหรับเบรกเกอร์วงจรที่มีพิกัด 1,200 แอมป์ขึ้นไป พลังงานอาร์กคือปริมาณความร้อนและแสงที่ผลิตโดย อาร์คไฟฟ้า ซึ่งอาจก่อให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่ออุปกรณ์และบุคลากร วิธีการลดพลังงานอาร์กถูกออกแบบมาเพื่อลดระยะเวลาและความรุนแรงของการเกิดอาร์กฟอลต์ ซึ่งจะช่วยลดอันตรายที่อาจเกิดขึ้นให้น้อยที่สุด

เหตุใด NEC 240.87 จึงมีความสำคัญ?

NEC 240.87 มีความสำคัญเนื่องจากได้กล่าวถึงปัญหาความปลอดภัยที่ร้ายแรงใน ระบบไฟฟ้า. ความผิดพลาดของอาร์กอาจเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ เช่น ความล้มเหลวของฉนวน การเชื่อมต่อหลวม วัตถุแปลกปลอม หรือความผิดพลาดของมนุษย์ เมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจร (ARC Fault) อาจทำให้เกิดอุณหภูมิสูงถึง 35,000 องศาฟาเรนไฮต์ ซึ่งสามารถหลอมโลหะ เผาวัสดุที่ติดไฟได้ และทำให้เกิดแผลไหม้และบาดเจ็บสาหัสได้ นอกจากนี้ การเกิดไฟฟ้าลัดวงจรยังสามารถสร้างคลื่นความดันที่อาจทำให้แก้วหูแตก ปอดเสียหาย และทำให้กระจกแตกได้ สมาคมป้องกันอัคคีภัยแห่งชาติ (NFPA) ระบุว่าไฟฟ้าลัดวงจรเป็นสาเหตุของการบาดเจ็บมากกว่า 2,000 ราย และการเสียชีวิต 400 รายต่อปีในสหรัฐอเมริกา

วิธีการลดพลังงานอาร์กที่จำเป็นตาม NEC 240.87 มีอะไรบ้าง

NEC 240.87 กำหนดวิธีการลดพลังงานอาร์กอย่างใดอย่างหนึ่งต่อไปนี้สำหรับเบรกเกอร์วงจรที่ได้รับการจัดอันดับที่ 1,200 แอมป์หรือสูงกว่า:

• การประสานกันแบบเลือกโซน (ZSI): วิธีการนี้ใช้สัญญาณสื่อสารระหว่างเซอร์กิตเบรกเกอร์เพื่อประสานเวลาการตัดวงจรและแยกโซนที่เกิดความผิดพลาดให้เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ZSI สามารถลดพลังงานอาร์กได้มากถึง 50% เมื่อเทียบกับการประสานกันแบบเดิม ZSI ต้องใช้เซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ใช้งานร่วมกันได้และการเดินสายระหว่างเซอร์กิตเบรกเกอร์แต่ละตัว
• การถ่ายทอดสัญญาณแบบดิฟเฟอเรนเชียล: วิธีนี้ใช้หม้อแปลงกระแสเพื่อวัดความต่างระหว่างกระแสขาเข้าและขาออกของเซอร์กิตเบรกเกอร์ และตัดวงจรเบรกเกอร์หากความต่างเกินค่าที่ตั้งไว้ การถ่ายทอดสัญญาณแบบดิฟเฟอเรนเชียลสามารถลดพลังงานอาร์กได้มากถึง 80% เมื่อเทียบกับการประสานงานแบบเดิม การถ่ายทอดสัญญาณแบบดิฟเฟอเรนเชียลต้องใช้หม้อแปลงกระแสและรีเลย์เพิ่มเติม
• การสลับการทำงานเพื่อการบำรุงรักษาแบบประหยัดพลังงานพร้อมไฟแสดงสถานะเฉพาะจุด: วิธีนี้ใช้สวิตช์ที่สามารถควบคุมด้วยมือเพื่อลดขีดจำกัดการตัดการทำงานของเซอร์กิตเบรกเกอร์ และไฟแสดงสถานะของสวิตช์ การสลับการทำงานเพื่อการบำรุงรักษาแบบประหยัดพลังงานสามารถลดพลังงานอาร์กได้มากถึง 70% เมื่อเทียบกับการประสานงานแบบเดิม การสลับการทำงานเพื่อการบำรุงรักษาแบบประหยัดพลังงานต้องใช้สวิตช์และไฟที่อยู่บนหรือใกล้กับเซอร์กิตเบรกเกอร์
• ระบบลดการเกิดแฟลชอาร์กแบบแอคทีฟที่ลดพลังงาน: วิธีการนี้ใช้อุปกรณ์ที่สามารถตรวจจับและดับความผิดพลาดของอาร์กโดยการสร้างเส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำสำหรับกระแสไฟฟ้าลัดวงจร และจ่ายแรงดันไฟฟ้าต้านให้กับอาร์ก ระบบลดการเกิดแฟลชอาร์กแบบแอคทีฟ ระบบลดการเกิดอาร์กแฟลชสามารถลด พลังงานอาร์กเพิ่มขึ้นถึง 90% เมื่อเทียบกับระบบประสานงานทั่วไป ระบบลดแฟลชอาร์กแบบแอคทีฟที่ลดพลังงานต้องใช้อุปกรณ์และแหล่งพลังงาน
• การตั้งค่าการตัดวงจรทันที: วิธีนี้ใช้เบรกเกอร์วงจรที่สามารถตัดวงจรได้ภายในหนึ่งรอบหรือน้อยกว่าจากกระแสไฟฟ้าลัดวงจร โดยให้ถึงค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า การตั้งค่าการตัดวงจรทันทีสามารถลดพลังงานอาร์กได้มากถึง 40% เมื่อเทียบกับการประสานงานแบบเดิม การตั้งค่าการตัดวงจรทันทีจำเป็นต้องใช้เบรกเกอร์วงจรที่มีฟังก์ชันการตัดวงจรทันทีที่ปรับได้
• การโอเวอร์ไรด์แบบทันที: วิธีนี้ใช้เซอร์กิตเบรกเกอร์ที่สามารถโอเวอร์ไรด์การหน่วงเวลาปกติและตัดการทำงานทันทีเมื่อกระแสไฟฟ้าลัดวงจรเกินระดับที่กำหนด การโอเวอร์ไรด์แบบทันทีสามารถลดพลังงานอาร์กได้มากถึง 60% เมื่อเทียบกับการประสานงานแบบเดิม การโอเวอร์ไรด์แบบทันทีจำเป็นต้องใช้เซอร์กิตเบรกเกอร์ที่มีคุณสมบัติโอเวอร์ไรด์แบบทันที
• วิธีการเทียบเท่าที่ได้รับการรับรอง: วิธีการนี้ใช้เทคโนโลยีอื่นใดที่สามารถลดพลังงานอาร์กให้ต่ำกว่าพลังงานตกกระทบที่ระยะการทำงาน วิธีการเทียบเท่าที่ได้รับการรับรองอาจแตกต่างกันในด้านประสิทธิภาพและข้อกำหนดในการติดตั้ง วิธีการเทียบเท่าที่ได้รับการรับรองต้องได้รับการอนุมัติจากหน่วยงานที่มีเขตอำนาจ บางครั้งจำเป็นต้องใช้ความคิดสร้างสรรค์ และการประยุกต์ใช้ฟังก์ชันการถ่ายทอดสัญญาณพิเศษหรือวิธีการแก้ปัญหาทางวิศวกรรมอื่นๆ สามารถให้ผลลัพธ์ที่เหมือนกันหรือดีกว่าสำหรับการลดความผิดพลาดของอาร์ก ซึ่งต้องใช้การคำนวณทางวิศวกรรมเพื่อให้บรรลุผลนี้ ปรึกษา วิศวกรไฟฟ้า เพื่อช่วยเหลือคุณด้วยโซลูชั่นอื่น ๆ

จะปฏิบัติตาม NEC 240.87 ได้อย่างไร?

เพื่อปฏิบัติตาม NEC 240.87 ผู้เชี่ยวชาญด้านไฟฟ้าควรปฏิบัติตามขั้นตอนเหล่านี้:

• ระบุเบรกเกอร์วงจรที่มีพิกัด 1,200 แอมป์หรือสูงกว่าในระบบไฟฟ้า
• เลือกและติดตั้งวิธีการลดพลังงานอาร์กวิธีใดวิธีหนึ่งสำหรับเบรกเกอร์แต่ละตัว
• ติดฉลากเบรกเกอร์พร้อมระบุวิธีลดพลังงานอาร์กและตำแหน่งของเอกสาร
• บันทึกวิธีการลดพลังงานอาร์คและการตั้งค่าของเบรกเกอร์วงจร
• ทดสอบและยืนยันการทำงานของวิธีการลดพลังงานอาร์ค
• อัพเดตการวิเคราะห์อันตรายจากไฟฟ้าแฟลชอาร์กและฉลากไฟฟ้าแฟลชอาร์กของระบบไฟฟ้า

NEC 240.87 เป็นมาตราที่กำหนดวิธีการลดพลังงานอาร์กสำหรับเบรกเกอร์วงจรที่มีพิกัดกระแส 1,200 แอมป์ขึ้นไป มาตรานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงความปลอดภัยของ ระบบไฟฟ้าและลดความเสี่ยงของการเกิดอาร์ค ข้อบกพร่อง ผู้เชี่ยวชาญด้านไฟฟ้าควรมีความคุ้นเคยกับวิธีการลดพลังงานอาร์กและขั้นตอนในการปฏิบัติตาม NEC 240.87