ตู้ MDB (Main Distribution Board) คือ
ตู้สวิทช์ประธาน (Main Distribution Board) เป็นแผงจ่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่ โดยเป็นแผงแรกที่รับไฟจากการไฟฟ้าหรือด้านแรงต่ำ ของ หม้อแปลงจําหน่าย แล้วจ่ายกำลังไฟฟ้าไปยังแผงย่อยตามส่วนต่าง ๆ ของอาคาร นิยมใช้ในอาคารขนาดกลาง เช่น โรงงานผลิตกล่องกระดาษลูกฟูก จนถึงขนาดใหญ่ ไปจนถึงโรงงานอุตสาหกรรมที่มีการใช้ไฟฟ้าจํานวนมาก ซึ่งที่เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายจะเรียกว่า ตู้ MDB หรือ สวิทช์บอร์ด และในบางประเทศก็จะเรียก Main Switchboard ในบทความนี้เราจะมาอธิบายถึง 4 วัตถุปรสงค์หลักๆของตู้ MDB รวมถึงอุปกรณ์หลักๆที่ใช้เพื่อตอบสนองวัตถุประสงค์หลักเหล่านั้น
วัตถุประสงค์ของตู้ MDB
อย่างที่ได้กล่าวแล้วในข้างต้นว่า ตู้ MDB เป็นแผงไฟแรกที่รับไฟจากการไฟฟ้าเข้ามาในอาคาร ซึ่งตู้ MDB มีวัตถุประสงค์หลักๆอยู่ 4 ประการดังนี้
1. แจกจ่ายกำลังไฟฟ้า (Power Distribution)
หน้าที่แรกของตู้ MDB คือการรับไฟจากการไฟฟ้าเข้ามาในอาคารโดยผ่านสวิทช์ขนาดใหญ่หรือบางครั้งจะอีกชื่อหนึ่งว่า สวิตซ์เกียร์ (Switchgear) ซึ่งปกติแล้วจะเป็นไฟฟ้าแรงดันต่ำที่มีขนาดแรงดันไฟฟ้า 400-416VAC, 50Hz 3 เฟส 4 สาย และนี้เป็นความแตกต่างหลักอย่างหนึ่งระหว่างอาคารพาณิชย์ และโรงงานอุตสาหกรรมที่จะใช้ไฟฟ้า 3 เฟสแทนการใช้ไฟฟ้า 1 เฟส แรงไฟฟ้า 230/240VAC 50Hz ทั้งนี้เซอร์กิตเบรกเกอร์หรือสวิทช์แยกวงจร (Switch Disconnector) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สหรับการตัด-ต่อไฟฟ้าที่เข้ามาในอาคาร
ส่วนหน้าที่ที่ 2 คือการแจกจ่ายกระแสไฟฟ้าจากตู้ MDB ไปยังแผงสวิทช์หรือแผงไฟ (DB) ที่อยู่ในพื้นที่ต่างๆของอาตาร
Switch Disconnector
เป็นสวิทช์ไฟฟ้าแรงดันต่ำหลักที่ใช้ในการตัด-ต่อระบบไฟฟ้า ในการใช้งานถ้ากระแสไฟฟ้าสูงมากจะทำให้เกิดประกายไฟฟ้าที่สวิทช์ได้ ดังนั้นในการออกแบบหรือเลือกใช้สวิทช์ตัอ-ต่อ (Switch Disconnection) นั้นควรเลือกอุปกรณ์ที่มีการรองรับมาตราฐาน IEC 60947-3:2008 เพื่อป้องกันการลุกไหม้ในวงจรไฟฟ้า
Circuit Breakers
เซอร์กิตเบรกเกอร์ เป็นอุปกรณ์ที่สามารถใช้ในการตัด-ต่อระบบการจ่ายไฟฟ้าของไซต์ได้เช่นกัน ซึ่งเบรกเกอร์สามารถเพิ่มฟังก์ชั่นการป้องกันได้ง่าย และนี่ก็ไม่ใช้ข้อได้เปรียบเสมอไปของการเลือกใช้เบรกเกอร์ ซึ่งเรื่องนี้จะพูดถึงในหัวข้อ ป้องกันระบบไฟฟ้า
Cables & Cabling Systems
สายไฟเป็นอีกหนึ่งอย่างที่มีความสำคัญ ใช้สำหรับการเดินสายโดยเริ่มตั้งแต่หม้อแปลงไปยังแผงไฟต่างๆทั่วโรงงาน และไปถึงยังโหลดต่างๆอีกด้วย ซึ่งสายไฟฟ้าที่ใช้กันทั่วไปจะเป็นสายไฟฟ้าแรงต่ำที่เป็นสายทองแดง แบ่งชนิดของฉนวนเป็นฉนวนพีวีซี (PVC) มีอุณหภูมิใช้งาน 70 องศา และ เอ็กซ์แอลพีอี (XLPE) มีอุณหภูมิใช้งาน 90องศา ทั้งนี้การเดินสายส่วนนี้มีหลายแบบ เช่น เดินสายใต้ดิน เดินสายอากาศ เดินในรางเดินสาย (Wire Way) รางเคเบิล (Cable Tray) รางเคเบลแบบบันได (Cable Ladder)
Cable Trench เป็นต้น
Busbar and Busbar Supports
บัสบาร์ เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าอีกตัวที่มีความสำคัญในงานระบบไฟฟ้า ใช้เป็นจุดรวมของวงจรโดยส่วนใหญ่จะพบเจอในตู้ MDB และ DB โดยจุดรวมของวงจรนั้น วงจรไฟฟ้าจ่ายไฟฟ้าเข้าวงจรน้อยแต่วงจรไฟฟ้าที่จ่ายไฟฟ้าออกจำนวนมาก ซึ่งการใช้บัสบาร์ในการเชื่อมต่อจะดูเรียบร้อยกว่าการใช้สายไฟ
2. ป้องกันระบบไฟฟ้า (Electrical Protection)
หากในกรณีที่ระบบการแจกจ่ายกำลังไฟฟ้ามีปัญหาหรือผิดปกติ ถ้าไม่มีระบบการป้องกันอาจจะทำให้อุปกรณ์ในไซต์งานเสียหายได้และถ้ามันรุ่นแรงมากพออาจทำให้อุปกรณ์ระเบิดได้ ทั้งนี้ยังก่อให้เกิดอันตรายกับช่างที่อยู่ในบริเวณนั้นอีกด้วย ซึ่งความผิดปกติของระบบไฟฟ้าที่อาจจะเกิดขึ้นมีดังนี้
- ไฟฟ้าลัดวงจร (Short Circuit)
- โหลดเกินหรือกระแสไฟฟ้าเกิน (Overload)
- แรงดันไฟฟ้าเกิน (Over Voltage)
- แรงดันไฟฟ้าตก (Under Voltage)
- แรงดันไฟฟ้าหายบางเฟส (Phase loss)
- แรงดันไฟฟ้าสลับเฟส (Phase Sequence)
- ป้องกันเมื่อมีกระแสรั่วลงดิน (Earth Leakage)
- ป้องกันฟ้าผ่า (Surge Protection)
Short Circuit and Overload Protection
อุปกรณ์ที่ใช้ในการป้องกันความผิดปกติของระบบไฟฟ้าประกอบด้วย 2 อุปกรณ์หลักๆดังนี้
Circuit Breakers
เซอร์กิตเบรกเกอร์เป็นอุปกรณ์ที่ถูกออกแบบมาเพื่อป้องกันการเกิดไฟฟ้าลัดวงจร (Short Circuit) และโหลดเกิน (Overload) เบรกเกอร์จะทริปเมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจรและโอเวอร์โหลดขึ้น ซึ่งถ้าหากเบรกเกอร์ทริปเราสามารถรีเซ็ตเพื่อต่อวงจรใหม่อีกครั้งหลังจากทำการแก้ปัญหาที่ทำให้เกิดการทริปเรียบร้อยแล้ว อย่างไรก็ตามเบรกเกอร์เองก็มีอายุการใช้งานที่จำกัดสำหรับการป้องกันปัญหาจากไฟฟ้าลัดวงจร หรือ ค่าการทนไฟฟ้าลัดวงจรครั้งที่ 2 อาจจะไม่เท่ากับครั้งแรกก็ได้
Fuses
ฟิวส์เป็นอีกอุปกรณ์หนึ่งที่ถูกออกแบบมาเพื่อป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรและโหลดเกิน เมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจรหรือโหลดเกินจะทำให้ฟิวส์ขาดและทำการตัดการเชื่อมต่อของวงจร ซึ่งในการป้องกัน ฟิวส์จะทำงานไวกว่าเซอร์กิตเบรกเกอร์แต่จะใช้ได้ครั้งเดียวและต้องเปลี่ยนตัวใหม่ถ้ามีความผิดปกติของระบบไฟฟ้าเกิดขึ้น
Over Voltage/Under Voltage/Phase lost/Phase Sequence/Earth Leakage
เป็น Protection relays ที่ใช้การป้องกันความผิดปกติของระบบไฟฟ้าที่แยกการป้องกันมีดังนี้
Protection Relays
Protection Relay เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการตรวจจับความผิดปกติที่เกิดในระบบไฟฟ้า และทำการสั่งตัดระบบการจ่ายไฟฟ้าที่เกิดปัญหาออกโดยเร็ว เช่นปัญหาที่่เกิดจาก แรงดันไฟฟ้าเกิน, แรงดันไฟฟ้าตก, แรงดันไฟฟ้าหายบางเฟส (Phase loss), แรงดันไฟฟ้าสลับเฟส, ป้องกันเมื่อมีกระแสรั่วลงดิน, ป้องกันฟ้าผ่า (Surge Protection) เพื่อไม่ให้อุปกรณ์ไฟฟ้าในระบบเกิดความเสียหาย
3. แสดงสถานะการทำงาน (MONITORING)
แรงดัน
กระแส
ความถี่
กำลังงานไฟฟ้าจริง
กำลังงานไฟฟ้ารีแอคทีฟ
ฮาร์โมนิก
เพาว์เวอร์ มิเตอร์ (Power meter) ใช้ในการแสดงค่าพารามิเตอร์และปริมาณพลังงานไฟฟ้าเช่น แรงดัน , กระแส , ความถี่ , กำลังงานไฟฟ้าจริง , กำลังงานไฟฟ้ารีแอคทีฟ และ Harmonic เป็นต้น เพื่อใช้ในการวัดคุณภาพของการใช้พลังงานเช่นเดียวกับการวัดการบันทึกปริมาณพลังงานที่ถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในประหยัดพลังงาน ทั้งนี้เพาว์เวอร์มิเตอร์สามารถแบ่งเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ ได้แก้ Analog Power Meter และ Digital Power Meter ดังที่แสดงในรูป
Power Meter – Energy Meter
Power Meter ได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้นเนื่องจากราคาลดลงตลอดหลายปีที่ผ่านมา
4. ระบบไฟฟ้าสำรอง (BACKUP POWER)
ระบบไฟฟ้าสำรองนั้นมีหลายรูปแบบและหลายระดับ ตั้งแต่การสตาร์ทเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (generator) แบบ manual และการเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟไปเป็น Uninterrupted Power Supply หรือ UPS แบบอัตโนมัติเพื่อซัพพอร์ตวงจรที่จำเป็น ในขณะเดียวกันคอนโทรลเลอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Generator Controller) สั้งสตาร์ทเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยอัตโนมัติ เมื่อกำลังไฟฟ้าพร้อมที่จ่าย ก็จะสั่งงาน ATS (Automatic Transfer Switch) แบบอัตโนมัติ เพื่อมาใช้ไฟฟ้าสำรองจาก generator แทนการใช้งาน USP ทั้งนี้จะกลับไปใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้าหลักเมื่อแหล่งจ่ายไฟหลักกลับสู่สภาพปกติ
UPS Uninterrupted Power Supplies
UPS เป็นแบตเตอรี่และอินเวอร์เตอร์ขนาดใหญ่ที่แปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) เพื่อเก็บพลังงาน(ชาร์ต) และหลักจากนั้นแปลงไฟจากไฟฟ้ากระแสตรงไปเป็นไฟฟ้ากระแสสลับอีกครั้ง เพื่อจ่ายให้กับโหลดต่อไป
Generator
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลประกอบด้วยเครื่องยนต์ดีเซลและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งจะใช้เพื่อเป็นแหล่งไฟฟ้าสำรองในกรณีที่แหล่งจ่ายไฟฟ้าหลักขัดข้อง โดยคอนโทรลเลอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะทำการเช็คความผิดปกติของระบบไฟฟ้าหลักและทำการสตาร์ทเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหากระบบไฟฟ้าหลักขัดข้อง
ATS Automatic Transfer Switches
ATS เป็นสวิทช์อัตโนมัติใช้สำหรับการเช็คระบบไฟฟ้าโดยจะทำงานควบคู่กับคอนโทรลเลอร์ หากเช็คแล้วแหล่งจ่ายไฟฟ้าหลักเกิดความขัดข้องและเช็คระบบไฟฟ้าสำรองพร้อมจ่ายไฟฟ้า หลังจากนั้นสวิทช์จะทำการเปลี่ยนมาใช้ไฟฟ้าจากระบบจ่ายไฟฟ้าสำรองแบบอัตโนมัติ และจะทำเช่นเดียวกันเมื่อเช็คว่าแหล่งจ่ายไฟฟ้าหลักกลับสู่ภาวะปกติ
MTS Manual Transfer Switches
MTS เป็นสวิทช์ที่ใช้งานคล้ายกับ ATS แต่การทำงานไม่ได้เป็นแบบมัตโนมัติ โดยจะไม่มีมอเตอร์ที่ใช้ในการสลับหรือสวิทช์ ซึ่งจะเป็นงานทำงานแบบ manual
โครงสร้างของตู้ MDB (MAIN DISTRIBUTION BOARD)
วิดีโอที่สรุปในเรื่องของตู้ MDB โดยเริ่มจากนาทีที่ 3.11 เป็นต้นไป
