ติดตั้งสายเคเบิลระบบที่มีความไวต่อสัญญาณรบกวนอย่างไร ให้ปลอดภัยจาก EMI

 

เขียนโดย ดร.ยุทธพงศ์ ทัพผดุง

 

ปัจจุบันเทคโนโลยีทางด้านวิศวกรรมและสารสนเทศได้มีการพัฒนาไปอย่างมาก ดังนั้นในอาคารหรือโรงงานอุตสาหกรรมจึงมีการติดตั้งสายเคเบิลไฟฟ้าและสายเคเบิลชนิดต่างๆหลากหลายประเภท เช่น สายเคเบิลระบบไฟฟ้ากำลัง, สายเคเบิลระบบสื่อสาร, สายเคเบิลระบบคอมพิวเตอร์และสารสนเทศ,สายเคเบิลระบบกล้องวงจรปิด (CCTV) และอื่นๆ ซึ่งสายเคเบิลที่ใช้งานแต่ละประเภทมีความไวต่อสัญญาณรบกวนที่แตกต่างกัน บทความนี้จะเป็นการแนะนำการติดตั้งสายเคเบิลแต่ละประเภทที่เหมาะสมเพื่อป้องกันปัญหาจาก EMI (Electro Magnetic Interference)

ข้อแนะนำการติดตั้งสายเคเบิลสำหรับโหลดชนิดที่ไวต่อสัญญาณรบกวน

โดยทั่วไปแล้วการติดตั้งสายเคเบิลระบบไฟฟ้ากำลังควรจะต้องพิจารณาติดตั้งให้แยกจากสายไฟฟ้าที่เป็นโหลดชนิดที่ไวต่อสัญญาณรบกวน (Sensitive Load) อาทิเช่นสายเคเบิลระบบไฟฟ้ากำลัง, สายเคเบิลระบบสื่อสาร, สายเคเบิลระบบคอมพิวเตอร์และสารสนเทศ, สายเคเบิลระบบกล้องวงจรปิด (CCTV) และอื่นๆ เพื่อป้องกันปัญหาจาก EMI ซึ่งวิธีการหลีกเลี่ยงและการแก้ไขปัญหาดังกล่าวสามารถทำได้ตามแนวทางดังต่อไปนี้

  • ควรพิจารณาแยกหม้อแปลงไฟฟ้าใช้งานระหว่างระบบไฟฟ้ากำลังกับโหลดชนิดที่ไวต่อสัญญาณรบกวน ดังแสดงในรูปที่ 1
  • สายศูนย์จะต้องมีขนาดใหญ่เพียงพอกับการใช้งานเมื่อมีการใช้โหลดที่ไม่สมดุลและกระแสของฮาร์โมนิกส์อันดับที่ 3
  • ควรพิจารณาปรับปรุงการใช้โหลดทางไฟฟ้าให้สมดุล
  • ในกรณีที่เกิดปัญหาที่รุนแรงควรพิจารณาปรับเปลี่ยนขนาดหม้อแปลงไฟฟ้าให้มีขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อทำให้ Impedance ของแหล่งจ่ายไฟฟ้าลดลง

cable emi001

รูปที่ 1 การแยกโหลดชนิดที่ไวต่อสัญญาณรบกวนเพื่อต่อกับหม้อแปลงไฟฟ้า

ข้อเสนอแนะสำหรับการติดตั้งระบบไฟฟ้ากำลังที่จะสร้างสนามไฟฟ้าไปรบกวนต่อโหลดชนิดที่ไวต่อสัญญาณรบกวน ซึ่งในทางปฏิบัติจะมีแนวทางให้ดำเนินการดังต่อไปนี้

  • การติดตั้งสายเคเบิลของโหลดชนิดที่ไวต่อสัญญาณรบกวน ควรมีระยะห่างเพียงพอกับแหล่งกำเนิด EMI จากระบบไฟฟ้ากำลังเช่น ระบบลิฟต์, หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง, ชุดปรับความเร็วของมอเตอร์ (Variable Speed Drive), บัสบาร์ที่มีกระแสไฟฟ้าสูง หรือ อุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง
  • ระบบท่อที่เป็นโลหะ อาทิเช่น ระบบน้ำ,ระบบแก็ส, ระบบความร้อน และสายเคเบิลไฟฟ้าควรจะติดตั้งเข้าในอาคารที่บริเวณใกล้เคียงกันและมีการต่อเชื่อมระบบกราวด์ให้มีความต่างศักย์ที่สมดุลกันในบริเวณดังกล่าวจุดเดียวกัน
  • การติดตั้งสายเคเบิลของระบบไฟฟ้ากำลังและสายเคเบิลของโหลดชนิดที่ไวต่อสัญญาณรบกวนไม่ควรติดตั้งร่วมกันเพื่อป้องกันการเกิดความเหนี่ยวนำขึ้น
  • การติดตั้งสายเคเบิลของระบบไฟฟ้ากำลังและสายเคเบิลของโหลดชนิดที่ไวต่อสัญญาณรบกวนควรมีระยะห่างเพียงพอหรือควรมีการติดตั้งป้องกันสัญญาณระบบกวนอย่างเหมาะสม ดังแสดงในตารางที่ 1
  • สายเคเบิลของระบบไฟฟ้ากำลังและสายเคเบิลของโหลดชนิดที่ไวต่อสัญญาณรบกวนควรมีการติดตั้งให้เหมาะสมในกรณีที่มีการติดตั้งข้ามหรือไขว้กันในมุมที่เหมาะสม
  • สายเคเบิลของระบบไฟฟ้ากำลังที่ใช้สายตัวนำแกนเดียวควรมีการใส่ท่อโลหะที่มีการต่อลงดินที่สมบูรณ์

การกำหนดระยะห่างระหว่างสายเคเบิลของระบบไฟฟ้ากำลังและสายเคเบิลของโหลดชนิดที่ไวต่อสัญญาณรบกวน ดังตารางที่ 1 นั้นจะเป็นติดตั้งเริ่มจากต้นทางจนถึงปลายทาง แต่ถึงอย่างไรก็ตามการติดตั้งเคเบิลในแนวระนาบที่ความยาวของสายเคเบิลน้อยกว่า 35 เมตร นั้นอาจไม่จำเป็นต้องแยกการติดตั้งสายเคเบิลของระบบไฟฟ้ากำลังและสายเคเบิลของโหลดชนิดที่ไวต่อสัญญาณรบกวนออกจากกันได้ถ้าสายเคเบิลของโหลดชนิดที่ไวต่อสัญญาณรบกวนเป็นสายชนิดที่มีการป้องกัน (Screened Cabling) แล้ว สำหรับสายเคเบิลที่มีความยาวมากกว่า 35 เมตร ควรมีการติดตั้งระยะห่างตามข้อกำหนดข้างต้น แต่มีข้อยกเว้นคือจะไม่รวมถึงระยะทาง 15 เมตรก่อนที่จะเข้าสู่ทางออกของสายเคเบิลดังแสดงในรูปที่ 2

cable emi002

รูปที่ 2 รูปแบบของการติดตั้งและแยกสายเคเบิลแต่ประเภทออกจากกัน

ตารางที่ 1 ข้อแนะนำการกำหนดระยะห่างระหว่างสายเคเบิลของระบบไฟฟ้ากำลังและสายเคเบิลของโหลดชนิดที่ไวต่อสัญญาณรบกวน

Type of Installation Minimum Separation Distance
Without Divider or
non-metallic Divider1
Aluminum Divider Steel Divider
Unscreened power cable and unscreened IT Cable 200 mm 100 mm 50 mm
Unscreened power cable and screened IT Cable2 50 mm 20 mm 5 mm
Screened power cable and unscreened IT Cable 30 mm 10 mm 2 mm
Screened power cable and screened IT Cable2 0 mm 0 mm Separation by distance or 
by screening

1It is assumed that in case of metallic divider, the design of the cable management system will achieve a screening

attenuation related to the material used for the divider

2 The screened IT cables shall comply with EN 50288 series

สายเคเบิลที่เป็นโลหะบางผลิตภัณฑ์เสนอให้มีการป้องกันสัญญาณรบกวนจาก EMI ซึ่งรูปที่ 3 ได้แสดงถึงรูปแบบการวางสายเคเบิลที่เหมาะสม และเมื่อส่วนประกอบต่างๆเป็นโลหะซึ่งมีรูปแบบของการติดตั้งที่แตกต่างกันไป อาทิเช่น แบบ flat, U-shape, tube และ อื่นๆ ในแต่ละรูปแบบนั้น ทำให้เราสามารถทราบคุณสมบัติของอิมพีแดนซ์ของการจัดเรียงเคเบิลนั้นๆได้ และรูปแบบที่มีการปิดที่มิดชิดจะช่วยให้ลดการเกิด Common Mode Coupling ได้ดี

cable emi003

สรุป

บทความนี้คงจะทำให้ท่านผู้ทราบแนวทางการลดสัญญาณรบกวนหรือ EMI จากการติดตั้งตั้งสายเคเบิลไฟฟ้ากำลังได้และคงไม่ยากเกินไปสำหรับการวางแผนและออกแบบระบบไฟฟ้า เพียงแต่ขอให้ท่านจำไว้เสมอว่าสายเคเบิลที่ใช้งานต่างประเภทกันก็ควรติดตั้งแยกออกจากกันไว้นั้นเป็นดีที่สุด แต่เมื่อใดมีติดตั้งที่ไม่ถูกต้องหรือละเลยมองข้ามจุดเล็กๆน้อยดังกล่าวไปอาจจะส่งผลเสียให้เป็นอย่างมาก ซึ่งอาจจะทำให้ระบบสารสนเทศ, CCTV, ระบบโทรศัพท์ และอื่นๆที่เป็นโหลดที่มีความไวต่อสัญญาณรบกวน เกิดทำงานผิดพลาดและชำรุดได้เลยที่เดียวน่ะครับ

เรียบเรียงจาก

- Darrell Locke, 2008. “Guide to the Wiring Regulations”, John Wiley & Sons, Ltd.