บทท 1 บทน ำ

1.1 ควำมส ำคญของปญหำ ทผานมาพบวามเหตการณทท าใหเกดอนตรายเมอกระแสไฟฟาไหลสดนกอใหเกดปญหาตางๆ จงวเคราะหและวจยวธการแกปญหาโดยวธการตางๆ เชนการหาคาลดความตานทานของกระแสไฟฟาเมอกระแสไฟฟาไหลลงสดน และศกษาการเปลยนแปลงของอณหภม การปรบสภาพดน การค านวณและการวดคาเมอเกดเหตการณขน ใหมการเกดผลกระทบและความเสยหายนอยทสดเมอเกดเหตการณดงกลาว ในปจจบนโดยสวนใหญแลวไดมการน าระบบไฟฟาทมการตอลงดนมาใชกนอยางแพรหลายมากขน เนองจากมคณภาพและเสถยรภาพของระบบไฟฟาดกวา อกทงยงสามารถลดความรนแรงของความเสยหายทงทางดานชวตและทรพยสน และยงชวยปองกนความเสยหายอนเนองมาจากความผดปรกตของระบบไฟฟาเชน การเกดความผดพรองของการตอลงดน (Ground fault), การเกดฟ าผา (Lightning), ก ารเกดแรงดนไฟฟ าเกน (Over voltage), การเกด เห นยวน าของสนามแมเหลกไฟฟา (EMI) หรอ สญญาณสอสาร (RFI ) ตางๆ เปนตน ดงนนระบบไฟฟาทมการตอลงดนนนตองอาศยการออกแบบการตดตง และการตรวจสอบอยางถกตองและเหมาะสมตามมาตรฐานของขอก าหนด เพอใหระบบการตอลงดนมความนาเชอถอ ปลอดภยตอระบบไฟฟาอยตลอดเวลา

1.2 วตถประสงคของโครงงำน 1. เพอศกษาและวเคราะหสภาพความความตานทานของดนและขนาดพนททจ ากด ทมผล ตอความตานทานดน 2. เพอศกษาและวเคราะหผลของความตานทานดน ทมผลตอแรงดนสมผสและแรงดนยาง ก กาว 3. เพอท าการจ าลองและเสนอแนวทางการแกไขปญหา ผลของความตานทานดนทมตอ แรงดนสมผสและแรงดนยางกาวดวยโปรแกรม ETAP

2

1.3 ขอบเขตของโครงงำน 1. ส ารวจพนทและท าการตรวจวดคาความตานทานดนในบรเวณของสถานไฟฟายอย 2. วเคราะหความความตานทานดนและขนาดพนททจ ากด ทมผลตอแรงดนสมผสและ แรงดนยางกาวดวยโปรแกรม ETAP 3. ท าการจ าลองและเสนอแนวทางการแกไขปญหา ผลของความตานทานดนทมตอแรงดน สมผสและแรงดนยางกาวดวยโปรแกรม ETAP

1.4 ประโยชนของโครงงำน 1. ปองกนอนตรายทอาจจะเกดขนกบบคคลทไปสมผสกบอปกรณไฟฟาโดยบงเอญ 2. ชวยปองกนอนตรายทจะเกดขนกบอปกรณและระบบไฟฟาเมอมกระแสลดวงจรลงดน 3. จ ากดแรงดนไฟฟาของวงจรไมใหสงจนกอใหเกดความเสยหายกบอปกรณไฟฟา

3

1.5 โครงสรำงกำรท ำงำน

ภาพท 1.1 โครงสรางการท างาน

4

บทท 2 ทฤษฏทเกยวของ

2.1 ควำมหมำยของระบบกำรตอลงดน [3][4] ความหมาย คอ การเชอมตอระหวางวงจรไฟฟาหรออปกรณไฟฟาหรอโครงสรางของระบบไฟฟากบแทงหลกดนทปกหรอฝงอยในดน โดยผานสายตวน าไฟฟาและจดตอทางไฟฟา ดงนนนอกจากวงจรทางไฟฟาแลว สภาพของดนหรอคณสมบตของดนยงถอวามความส าคญตอระบบการตอลงดนอกดวย

2.2 ควำมปลอดภยในกำรตอลงดน 2.2.1 วตถประสงคของกำรตอลงดนทสถำนไฟฟำยอยเพอควำมปลอดภยม 2 ประกำร ก) เพอใหมการน ากระแสลงดนในสภาวะปกตและสภาวะฟอนต ท าใหกระแสไมเกนขดจ ากดในการท างานของอปกรณหรอการท างานของระบบ หรอไมมผลตอการหยดจายไฟ ข) เพอใหผปฏบตงานในบรเวณสถานไฟฟายอยทมการตอลงดนไมเกดอนตราย คนมกเขาใจผดวาอปกรณทมการตอลงดนแลวถอวามความปลอดภยทางไฟฟาซงในความเปนจรงแลว แมวาความตานทานดนของสถานไฟฟายอยจะมคานอยกไมไดประกนวาจะมความปลอดภยเมอเทยบกบสถานไฟฟาทมความตานทานดนสง ในกรณสถานไฟฟายอย มการเชอมตอกบระบบสายเหนอดนทไมมสายดนเขามาดวยจะมกระแสสงลงดนทสถานไฟฟายอย ดงนนความตานทานดนของสถานไฟฟายอยจงจ าเปนตองมคาตางๆ เพราะถามสายดนหรอเคเบลฝงดนจะท าใหกระแสไหลกลบไปทตนทางได ท าใหกระแสทไหลลงดนทสถานไฟฟายอยมคานอยเมอเขาไปในสถานไฟฟายอย ใหพยายามเดนตามทางทไดมการวางแผนเหลกทพนในสถานไฟฟายอย และไมควรสมผสจดทมการตอลงดน ไมวากรณใด เนองจากจดดงกลาวเปนจดทมแรงดนสงสดเมอมกระแสลดวงจรเกดขน นอกจากนแรงดนทสงอาจเกดระหวางโครงสรางทมการตอลงดนกบเครองหอหมอปกรณภายในสถานไฟฟายอยนนซงอนตรายในสถานไฟฟายอยทอาจเกดขนไดดงน

5

ก) กระแสลงดนมคาสง และความตานทานดนสง ข) ความตานทานจ าเพาะของดนและการกระจายกระแสลงดนท าใหเกดแรงดนเกรเดยนททผวของสถานไฟฟายอย ค) ถามคนยนในต าแหนงทรางกายไปเชอมตอระหวางสองจดทมความตางศกยสง ในขณะทเกดกระแสลดวงจรลงดนพอด ง) ระยะเวลาทกระแสไหลผานรางกายคนนานมากพอทท าใหเกดอนตรายกบคน อนตรายในสถานไฟฟายอยทเกดขนกบคนมนอยครง เนองจากอนตรายทเกดขนตามทกลาวมานนมโอกาสเกดขนนอยมาก

2.3 กำรออกแบบกำรตอลงดน การออกแบบระบบการตอลงดนของสถานไฟฟายอย มงเนนทางดานความปลอดภยเนองจากแรงดนสมผสและแรงดนชวงกาวทงในสถานไฟฟายอยและบรเวณขางเคยงซงรวมไปถงนอกรวสถานไฟฟายอยดวยส าหรบความปรอดภยในสถานไฟฟายอยพจารณาจาก แรงดนแมช ซงถอวาเปนแรงดนสมผสทมคามากทสด ส าหรบกรดทท าเปนเมชขนาดเทาๆกนนน แรงดนเมชจะมคามาดทสดทมมกรด สวนแรงดนเมชทมคานอยทสดคอ ทกลางกรด เปาหมายของการออกแบบการตอลงดนในสถานไฟฟายอยทงในกรณปกตหรอกรณเกดการลดวงจรภายในสถานยอย คอ ก) เพอใหกระแสลดวงจรไหลลงดน โดยไมเกดแรงดนเกนกวาทอปกรณในสถานไฟฟายอยจะทนได ข) เพอใหผปฏบตงานในสถานไฟฟายอยปลอดภย เมอมการเกดกระแสลดวงจรลงดน การออกแบบระบบการตอลงดนของสถานไฟฟายอยทกลาวถงในทน จะพจารณาแรงดนสมผสทสงทสด นนคอแรงดนเมชสงสดซงอยทมมกรด ดงทแสดงในภาพท 3.1 ความแตกตางระหวางแรงดนเมชทมมกรด และ แรงดนเมชทกลางกรด คอ อตราสวนระหวางแรงดนเมชทสงสดและแรงดนเมชทต าสด ถาจ านวนเมชมาก อตราสวนดงกลาวกมคามากขน หากเปรยบเทยบในพนทเดยวกน ระหวาง 10 x 10 กบเมช 30 x30 จะเหนวา ถาจ านวนเมชมาก อตราสวนแรงดนเมชระหวางทมมกรดจะมคาเพมมากขนเปน 2.71 เปน 8.85 ดงแสดงในตารางท 3.1

6

ภาพท 2.1 กรดและแรงดนเมช ตารางท 2.1 อตราระหวางแรงดนเมชสงสดทมมกรดกบแรงดนเมชต าสดทกลางกรด กรดท จ ำนวนเมช อตรำสวน แรงดนเมชทมมกรด/แรงดนเมชทกลำงกรด

1 10x10 2.71 2 20x20 5.55 3 30x30 8.85

จดทมแรงดนเมชสงสด

แรงดนเมชสงสด

ตวน าฝงดน

กรดตอลงดน

จดทมแรงดเมชต าสด

แรงดนเมชต าสด

7

2.4 กำรตอลงดนของสถำนไฟฟำยอย การตอลงดนทสถานไฟฟายอย มวตถประสงคเพอ ใหเกดความปลอดภยกบคนทท างานภายในสถานไฟฟายอย เมอมกระแสลดวงจรเกดขนไหลลงดนทสถานไฟฟายอย โดยพจารณาการออกแบบกรดในสถานไฟฟายอยใหแรงดนยางกาว (Step Voltage) และแรงดนไฟฟาสมผส (Touch Voltage) ต ากวาคาทปลอดภยส าหรบมนษย กรดดงกลาวตดตงฝงดนและโรยหนกรวดปดทบดานบน อปกรณไฟฟาในสถานไฟฟายอยกตอลงดนจากตวถงอปกรณลงดนไปทกรดดงแสดงในภาพท 2.2 ในรปแสดงเสาลอฟาทมมของสถานไฟฟายอย และอปกรณทงหมดอยภายในรวของสถานไฟฟายอย

2.5 ประเภทของกำรตอลงดน 2.5.1 กำรตอลงดนทระบบไฟฟำ เปนวธการท าการตอนวทรลทระบบไฟฟาลงดนโดยผานหลกสายดน โดยหลกสายดนจะเปนแทงเหลกชบสงกะสยาว 8ฟตม เสนผาศนยกลาง 3/4 นวหรอแทงทองแดงยาว 8 ฟต มเสนผาศนยกลาง ½ นว ตอกลกอยางนอย 1 ฟต 2.5.2 กำรตอลงดนทอปกรณ เปนสวนตอของสวนทเปนโลหะทไมมกระแสไหลผานของสถานทประกอบการใหถงกนตลอดแลวตอลงดน

8

ภาพท 2.2 การตอกรดทสถานไฟฟายอย แรงดนไฟฟาทเกดขนเมอมกระแสลดวงจรเกดขนในสถานไฟฟายอย หรอเกดขนทเสาสงและจะสงผลใหกระแสลดวงจรลงดนมาลงทสถานไฟฟายอย เมอมกระแสลดวงจรลงดนเกดขนทสถานไฟฟายอยต าแหนงกรดจะมแรงดนไฟฟาสงสดเมอเทยบกบจดอน

กรดฝงดนทใชในการตอลงดนของตวถงของอปกรณ

อปกรณไฟฟาในสถานไฟฟายอย

9

ภาพท 2.3 แรงดนแบบตาง ๆ ทเกดขนภายในในสถานไฟฟายอยเมอมการลดวงจรลงดน Emm แรงดนระหวางโลหะกบโลหะทมอสมผส (Metal to Metal Touch Voltage) ES แรงดนยางกาว (Step Voltage) Et แรงดนสมผส (Touch Voltage) Em แรงดนเมช (Mesh Voltage) ซงเปนแรงดนสมผสทสงทสด Etrrd แรงดนโอน (Transferred Voltage) GPR แรงดนสงสดระหวางกรดและแรงดนศนย อางองของโลก (Ground Potential Rise)

10

2.6 ควำมตำนทำนของรำงกำยมนษย ความตานทานทต าทสดของรางกายมนษยอยระหวาง 500 – 1000 โอหม คานวดโดยไมคดความตานทานของผวหนง ถาผวหนงคอนขางแหงจะใหความตานทานสงมาก ปรมาณกระแสทไหลผานรางกายนนขนอยกบปจจยหลายอยาง เชน ความชน เสนทางการไหลของกระแส ขนาดของรางกาย เพศ ความหยาบของผวหนง ความตานทานของรางกายมคาเปลยนแปลงตงแต 1000 โอหมไปจนถงมากกวา 1000 โอหม จากภาพท 2.3 สมมตใหความตานทานจากแขนขางหนงไปถงแขนอกขางหนงมคา 500+500 = 1000 โอหม ทแรงดนกระแสสลบ 120 โวลต จะมกระแสไหลผานรางกายในเสนทางดงกลาว เทากบ 120/1000 = 0 .12 แอมแปร จากการศกษาแสดงใหเหนวาความตานทานของรางกายมคาไมคงทแตเปนฟงกชนขนกบเวลาและแรงดน

ภาพท 2.4 โมเดลความตานทานรางกายมนษยตามมาตรฐาน IEEE

11

เมอพจารณาใหละเอยดมากยงขนพบวา รางกายของคนประกอบดวยเนอเยอ และ ของเหลวจ านวนมาก ยอมมคณสมบตการน าไฟฟาทตางกน ในป ค.ส 1984 Commission Electro-Technique International (Geneva) ไดตพมพรายงานความสมพนธระหวางสวนตางๆ ของรางกายส าหรบพนทสมผสขนาดใหญ คาอมพแดนซแสดงในรปของเปอรเซนตเทยบกบอมพแดนซจากแขนขางหนงไปยงแขนอกขางหนง ซงมคา 500 โอหม โดยม 5% Percentilerank ซงแสดงในภาพท 2.4 คาเปอรเซนตความตานทานรางกาย เมอคดความตานทานจากแขนขางหนงไปยงแขนอกขางหนงเปน 100% มคาเทากบ 500 โอหม ตวเลขในวงเลบคอ เปอรเซนตอมพแดนซเมอมกระแสไหลจากแขนขางหนงไปยงสวนตาง ๆ เหลานน ตวเลขนอกวงเลบคอ เปอรเซนตอมพแดนซเมอกระแสไหลจากแขนทงสองขางไปยงสวนตาง ๆ เหลานนตาม IEC [3]

ภาพท 2.5 เปอรเซนตอมพแดนซของรางกาย ( 100% = 500 โอหม )

12

รปท 2.3 ขอบเขตของรำงกำยมนษยเมอมแรงแรงดนกระท ำกบรำงกำยทคำตำงๆ ภาพท 2.6 กราฟแสดงความสมพนธระหวางความตานทานของรางกาย และ แรงดน ทปอนใหกบรางกาย

โดยไดแบงกราฟออกเปนสามสวนเพอก าหนดวาเปอรเซนตของความตานทานรางกายมนษยเปนอยางไร ตวอยางเชน ทแรงดน 400 โวลต ความตานทานรางกายของคนสวนใหญ 95% มคาต ากวา 2000 โอหม

2.7 ขดจ ำกดของกระแสทมผลตอรำงกำยมนษย เมอมกระแสไฟฟารวผานรางกายแลวจะเกดอนตรายตอมนษยมากนอยเพยงใด ขนอยกบขนาดของกระแสและระยะเวลา ตามมาตรฐาน IEEE 80-2000 ขนาดกระแสไฟฟาสงสดทผานรางกายมนษยภายในระยะ 0.03-3.0 วนาท แลวพบวา 95 % ยงไมเหนอนตรายถงชวต

IB,50 = ขนาดกระแสทไหลผานรางกาย เมอคนหนก 50 กก. IB,70 = ขนาดกระแสทไหลผานรางกายเมอคนน าหนก 70 กก. TS = ระยะเวลาทกระแสไหลผานรางกาย (วนาท)

แรงดนรางกาย(โวลต)

13

ตารางท 2.2 ความสมพนธระหวางเวลาและกระแสทยงไมเปนอนตรายตอมนษย ระยะเวลา t (ms) 10 30 100 300 1,000 3,000 10,000 ขนาดกระแส l (ms) 1,160 670 367 211 116 67 37 ตารางท 2.3 การแบงโซนของกระแสทเปนอนตรายตอมนษย

โซน ผลของรางกายทกระแสไหลผาน

1 ถากระแสไฟฟาไมเกน 0.5 มลลแอมแปร จะไมมปฏกรยาตอรางกาย 2 เรมมความรสกไดวาไดรบกระแสไฟฟา แตยงไมเปนอนตราย 3 เรมมผลตอการควบคมกลามเนอ เชน กลามเนอหดตวเอง 4 โอกาสหรอความเปนไปไดทจะเสยชวต

ภาพท 2.7 กราฟการแบงโซนของกระแสทเปนอนตรายตอมนษย

14

2.8 ชนดของระบบรำกรำกดน ก) แบบแทงเดยว (Single rod)

ข) แบบหลายแทง (Multi rod)

ค) แบบหลายแทงหรอกรด (Network or grid)

ง) แบบแผน (Plate)

ก. ข.

ค. ง. ภาพท 2.8 ชนดของระบบรากดน

15

2.9 สวนประกอบของระบบกำรตอลงดน เราสามารถแบงสวนประกอบของระบบการตอลงดนไดดงนคอ ก) สายตวน าไฟฟา (Grounding Conductor) ข) ระบบการเชอมตอ (A Bonding Conductor) ค) แทงหลกดน (Grounding Electrode)

ซงสวนประกอบทงสามจะมความตานทานของวสดเชนเดยวกน โดยความตานทานดนจะเปน

สงแรกทส าคญทสดเนองจากชวยในการกระจายหรอดสชารจกระแสลงดนใหเรวทสด

ภาพท 2.9 สวนประกอบของระบบการตอลงดน

ค

ข

ก

16

2.10 รำกสำยดนแบบตำงๆ

ก) รากสายดนแนวรศม ไดแก รากสายดนแบบตวน าตดตงในแนวราบ (แนวนอน) ใชในกรณตดตงรากสายดนในแนวดงไดล าบาก เชน บรเวณพนแขงหรอบรเวณหนกรวดโดยทวไปความยาวจะเปน 2 เทา ของรากสายดนในแนวดงจงจะใหผลลพธทใกลเคยงกน ดงจากหนาดนประมาณ 50–60 เซนตเมตร ข) รากสายดนแนวดง ไดแก รากสายดนแบบแทงเปนแทงเหลกชบทองแดงขนาด 5/8 นว ยาว 2.4-3 เมตรตดตงในแนวดงหรอเอยง (แตถาดนไมแขงหรอไมสามารถตอกในแนวดงได กตองหาทางตอกในแนวเอยง) ค) รากสายดนวงแหวน เปนรากสายดนทมตวน าวนรอบเปนวงแหวน หรอวนรอบอาคาร ท าหนาทใหความตานทานดนต า นอกจากนท าใหแรงดนยางกาวนอยลง (Step Voltage) ง) รากสายดนฐานรากคอนกรต ไดแก ท าตวน าทองแดงหรอเหลกชบสงกะสในคอนกรตซงรากสายดนแบบนตองด าเนนการตดตง ต งแตเรมกอสรางอาคาร โดยทวไปยงไมคอยนยมใชเนองจากชางหรอวศวกรยงไมคนเคย ท าใหเกดไมแนใจวาใชไดจรงหรอไม จ) รากสายดนโครงโลหะ ไดแก โลหะทใชในการกอสรางอาคารโดยมฐานโลหะฝงลงในดนหรอพนคอนกรตและน ามาท าเปนรากสายดน ทเหนบอยไดแกโรงงานอตสาหกรรมทใชเสาเหลกเปนโครงสรางโรงงาน

17

2.11 กำรวดคำควำมตำนทำน 2.11.1 ขนตอนในกำรวดควำมตำนทำนจ ำเพำะ ก) ท าการปกหลกดนของเครองวดโดยหลกดนทง 4 จะตองวางในแนวเสนตรง ดงภาพท 2.9 โดยความลกและระยะหางของหลกดนจะตองมความสมพนธกน ซงในทางปฏบตก าหนดใหระยะหาง (a) มคา 2 – 30 เมตร และความลก (b) มคานอยกวาระยะหางประมาณ 20 เทาหรอ ความลกมคา 1 ใน 3 สวนของระยะหาง ข) ท าการวดคาความตานทานของดน ซงคาทวดไดจะเปนโอหม ดงน นน าคาดงกลาวมาค านวณหาคาความตานทานจ าเพาะของดน (Soil Resistivity) ค) เมอท าการวดคาไดแลวใหท าการเลอนต าแหนงของแทงกราวดทปกโดยหมนแกนในแนวเดมออกไป 90 องศา แลวท าการวดคาความตานทานอกครง ง) ท าการเปรยบเทยบคาทงสองวามความใกลเคยงกนหรอไม ทงนกเพอดผลกระทบทเกดขนจากปจจยภายนอกเชน Interference Voltage, EMI, RFI ภาพท 2.10 การวดคาความตานทานจ าเพาะ

1

1

1

100

100 –

18

2.11.2 กำรวดควำมตำนทำนจ ำเพำะของดนแบบสำมขว โดย ก,ง เปนขวกระแสสวน ข,ค เปนขวแรงดนถาตองการวดความตานทานแบบสามขวใหตอขว ค,ง เขาดวยกนเพอไปตอกบแทงหลกดนหรออเลกโทรดทตองการวดคา โดยหาวางขวแรงดน p หางจากแทงดนทตองการวดประมาณ 65% ระหวางขวกระแส และ แทงหลกดน a คอ 0.65 เทาของระยะ a ในกรณทตองการวดความตานทานของการตอลงดนทงระบบระยะ a ตองมคามากกวาสบเทาของระยะหางของอเลกโทรด จงจะไดคาการวดทถกตองมากขน ระยะขวแรงดน p ทก าหนดไวใหเปนประมาณ 65% ของระยะ a นนสามารถทดสอบไดโดยใหเลอนขวแรงดน p ไปมาระหวางระยะ a จนกระทงความตานทานดนทอานไดจากเครองไมเปลยนแปลง

ภาพท 2.11 การวดความตานทานจ าเพาะของดนแบบสามขว

2P 2C1C 1P

a

P

a

C

,

0.65 a

C

; ;

;

P

แทงรากสายดนทตองการวด

C:ขวกระแส P:ขวแรงดน a:ระยะระหวางแทงหลกดนกบขวกระแส

19

2.11.3 กำรวดควำมตำนทำนจ ำเพำะของดนแบบสขว การเพมระยะ a ใหมากขน ท าใหกระแสทไหลลกลงไปในดนจะมคามากขนดวย โดยทวระยะระหวางอเลกโทรดจะเปนตวก าหนดความลกของดนทตองการวดความตานทานเชนระยะ a เทากบ 3 เมตร เปนการวดความตานทานเฉลยของดนดานบนทลก 3 เมตร ภาพท 2.12 การวดความตานทานจ าเพาะของดนแบบสขว

2P 2C1C 1P

a a a

0.5 a 0.5 aQ

b

; 1 ; 2 ; 1 ; 2 ; ; ;

1C

2C

2P

1P

a

Q

b

C1 : ขวกระแส 1 C2 : ขวกระแส2 P1 : ขวแรงดน1 P2 : ขวแรงดน2 a : ระยะหาง Q : จดทวดความตานทาน b : ความลก

20

2.11.4 กำรวดและกำรทดสอบดนโดยใชแคมปมเตอร ในการศกษาระบบสายดนของสถาน Plan 1 และ Plan 2 จะวดคาโดยใชคาบนเครองวดความตาน DET10C/DET20C ดงแสดงในภาพท 2.13 โดยเฉพาะอปกรณทจะสรางแรงดนวดวตถหรอตารางพน ซงเชอมตออยในดน และการทดสอบปจจบนสามารถไหลภายในดน ดนนนจงได ความถกตองของผลนไดรบการแนะน าจากมาตรฐาน IEEE วธนสะดวกมากและไดรบการนยมใชเพอคนหาความตานทานดนและการรวไหลของกระแสทผานจดแผนดนของอปกรณไฟฟาและโครงสรางดงแสดงในภาพท 2.14(ก) และ 2.13(ข)

ภาพท 2.13 เครองวดความตานทานแบบแคลมปมเตอร

ก. วดกราวดทอปกรณ ข. วดกราวดทโครงสราง

ภาพท 2.14 การวดความตานทาน

21

2.12 วงจรเพอกำรวเครำะหหำแรงดนสมผสและแรงดนยำงกำว การออกแบบการตอลงดนของสถานไฟฟายอยเพอใหเกดความปลอดภยกบผปฏบตงานในสถานไฟฟายอยนน จะพจารณาออกแบบไมใหกระแสทไหลผานรางกายคนเกนกวาระดบกระแสทท าใหหวใจไมท างานเมอมกระแสลดวงจรในสถานไฟฟายอย ดงนนในการออกแบบจงจ าเปนตองพจารณาวงจรเพอใชในการวเคราะห ตงแต ความตานทานของรางกายคน วงจรสมมลแทนการเกดอบตเหต วงจรเพอการวเคราะหแรงดนสมผส และวงจรเพอวเคราะหแรงดนยางกาว 2.12.1 วงจรสมมลแทนกำรเกดอบตเหต จดประสงคของการวเคราะหวงจรสมมลแทนการเกดอบตเหตกเพอหาแรงดนสมผสแลแรงดนยางกาววามความสมพนธกบความตานทานของรางกายคน กระแสทไหลผานรางกาย และความตานทานจ าเพาะของดนอยางไร ซงพารามเตอรตาง ๆ ทจะใชในการวเคราะหและค านวณแรงดนอนตรายระหวางจดสองจดทรางกายคนอาจไปสมผส ดงน I B คอ กระแสทไหลผานรางกายคน R A คอ ความตานทานรวมในวงจรอบตเหต ( โอหม ) V A คอ แรงดนรวมของวงจรอบตเหต 2.12.2 แรงดนสมผส(Touch Voltage) เมอคนไปสมผสกบโลหะทมการตอลงดน ในขณะทกระแสลดวงจรเกดขนในระบบ ท าใหเกดกระแสไหลผานรางกายคน ภาพท 2.15(ก) แสดงวงจรสมมลแทนการเกดอบตเหตเพอจ าลองหาแรงดนสมผส ในภาพท 2.15(ข) ซงเปนวงจรสมมลเพอหา Z TH ในวงจรเทวนนไดแสดงไวในภาพท 2.16 สวนวงจรเทวนนเพอหาแรงดนยางกาวไดแสดงไวในภาพท 2.17 ซงความหมายของสญลกษณทแสดงในภาพ และ สมการตาง ๆ ดงน

22

IF คอ กระแสลดวงจรในระบบ IG คอ กระแสทไหลไปทกรดตอลงดน IB คอ กระแสทไหลผานรางกายคน RG คอ ความตานทานดน RB คอ ความตานทานของรางกาย ซงแทนดวยคา 1,000 โอหม RF คอ ความตานทานดนของเทาหนงขาง ZS คอ อมพแดนซของระบบ ZTH คอ อมพแดนซในวงจรเทวนน VTH คอ แรงดนในวงจรเทวนน

ก. กระแสลดวงจรไหลผานรางกายคน ข. วงจรสมมลเพอหาแรงดนสมผส ทสมผสโครงสราง

ภาพท 2.15 วงจรอบตเหตและวงจรสมมลเพอหาแรงดนสมผส

ดนอางอง

ภาพท 2.16 วงจรหา ZTH ในวงจรเทวนนเพอหาแรงดนสมผส

23

RG และ ZS มคาต าเมอเทยบกบ RF /2 ดงนน ZTH ของวงจรมคาใกลเคยงกบ RF/2 Z TH = R F /2

ดนอางอง

ภาพท 2.17 วงจรเทวนนของวงจรอบตเหตเพอหาแรงดนสมผส VTH คอ คาแรงดนทโครงโลหะกอนทคนจะไปสมผส VTH = IB (RB+ ZTH) ETOUCH = IB (RB+ ZTH) (2.1) ในภาพท 2.15 เนองจาก IB แบงไหลลงไปทเทาทงสองขางลงดน ซงเสมอ RB สองตวขนานกน ดงนนความตานตามเสนทางทกระแสไหลจงเทากบ RF/2 ในภาพท 2.16 คา RG และ ZS มคานอยมากเมอเทยบกบ RF/2 ดงน น ZTH จงมค าโดยประมาณ RF/2 และ VTH ในภาพท 2.17 คอคาแรงดนทโลหะ กอนทคนจะไปสมผสแรงดนสมผสตามภาพท 2.17 ค านวณไดตามสมการ ETOUCH = IB (RB+ ZTH)= IB (RB+ RF/2) (2.2) ถารศมเทาดวย b เมตร(รศมทใช0.08เมตร)บนพนผวทมความตานทานจ าเพาะ โอหม-เมตร จะไดความตานทานดนของเทาหนงขางตามสมการ ท าใหสามารถหา Z TH และ E TOUCH

24

RF = /4b (2.3) ZTH = RF/2 ETOUCH = IB (1,000+ RF/2) เมอ ความตานทานจ าเพาะของพนผว (โอหม-เมตร) b รศมเทา (เมตร) 2.12.3 แรงดนยำงกำว (Step Voltage) เมอยนอยในสถานไฟฟายอยในขณะเกดกระลดวงจรขนในระบบ ท าใหแรงดนทผวตางกนและเกดกระแสไหลผานรางกายคนดงแสดงในภาพท 2.18(ก) และไดแสดงวงจรสมมลแทนการเกดอบตเหตเพอจ าลองหาแรงดนยางกาวในภาพท 2.18(ข) ซงงวงจรสมมลเพอหา ZTH ในวงจรเทวนนไดแสดงไวในภาพท 2.19 สวนวงจรเทวนนเพอหาแรงดนยางกาวไดแสดงไวในภาพท 2.20

ก. กระแสลดวงจรไหลผานรางกายคน ข. วงจรสมมลเพอหาแรงดนยางกาว ทยนในสถานไฟฟายอย

ภาพท 2.18 วงจรอบตเหตและวงจรสมมลเพอหาแรงดนยางกาว

ภาพท 2.19 วงจรเพอหา ZTH ในวงจรเทวนนเพอหาแรงดนยางกาว

ดนอางอง

25

RG และ ZS มคาต าเมอเทยบกบ 2RF ดงนน ZTH ของวงจรมคาใกลเคยงกบ 2R ZTH = 2RF

ดนอางอง

ภาพท 2.20 วงจรเทวนนของวงจรอบตเหตเพอหาแรงดนยางกาว

VTH คอ คาแรงดนทผวดนกอนทคนจะยางกาว VTH = IB (RB+ZTH) ESTEP = IB (RB+ZTH) ในภาพท 2.18(ข) เนองจาก IB ไหลจากเทาขางหนงไปยงเทาอกขางหนง ซงเสมอน RB สองตวอนกรมกน ดงนนความตานทานตามเสนทางทกระแสไหลจงเทากบ 2RF ในภาพท 2.18 คา RG และ ZS มค านอยมากเมอเทยบกบ 2RF ดงน น ZTH จงมค าโดยประมาณเทากบ 2RF และคา VTH ในรปท 2.19 คอคาความตางศกดทผวดนกอนทคนจะยางกาว แรงดนยางกาวตามภาพท 2.20 ESTEP = IB (RB+ZTH) (2.4) ถาแทนรศมดวย b เมตร (รศมทใช 0.08 เมตร ) บนพนผวทมความตานทานจ าเพาะ โอหม-เมตร จะไดความตานดนของเทาหนงขางตามสมการ 2.1 ท าใหสามารถหา ZTH และ ESTEP

ไดตามสมการ 2.1 RF = /4b (2.5) ZTH = 2RF

ESTEP = IB (1,000+2RB)

26

บทท 3 กำรค ำนวณและกำรออกแบบ

3.1 กำรออกแบบของระบบกำรตอลงดน [3] ก) ค านวณแรงดนสมผสและแรงดนยางกาวทยงไมเปนอนตราย โดยพจารณาจากกระแสทไหลผานรางกายแลวยงไมเปนอนตรายตอการท างานของหวใจ ข) ค านวณแรงดนสมผสและแรงดนยางกาวจากลกษณะกรดทออกแบบ โดยเรมจากเมชเดยวครอบคลมทงพนท แลวตรวจสอบวาแรงดนสมผสและแรงดนยางกาวทออกแบบมานอยกวาทค านวณจากขอ (ก) หรอไม ถาแรงดนสมผสและแรงดนยางกาวทค านวณมายงมคามากกวาขอ (ก) กใหเพมจ านวนเมชใหมากขนจนกระท งแรงดนสมผสและแรงดนยางทค านวณจากความยาวทงหมดของตวน าทฝงในมคานอยกวาคาทไดจากขอ (ก) นนคอผลลพธของกรดทออกแบบ จากภาพท 3.1 แสดงขนตอนการค านวณและการเปรยบเทยบ ระหวางแรงดนสมผสและแรงดนยางกาวทไดจากการค านวณ โดยพจารณาจากกระแสสงสดทไหลผานรางกายโดยไมเปนอนตรายตอการท างานของหวใจ กบแรงดนสมผสและแรงดนยางกาวทค านวณไดจากความยาวทงหมดของตวน าทฝงดน และตองมคานอยกวาแรงดนสมผสและแรงดนยางกาววกฤตทเปนอนตรายตอผปฏบตงานในสถานไฟฟายอย

27

ภาพท 3.1 การเปรยบเทยบแรงดนเพอการออกแบบการตอลงดนของโรงไฟฟาสถานยอย

ค านวณแรงดนสมผสและแรงดนยางกาววกฤต ETOUCH , ESTEP

โดยพจารณาจากกระแสทไหลผานรางกายแลวยงไมเปนอนตรายตอการท างานของหวใจ

ค านวณแรงดนสมผสและแรงดนยางกาวทออกแบบ

Em , ES โดยพจารณาจากความยาวทงหมดของตวน าและแทงหลกดน

เพมจ ำนวนเมช หรอ แทงหลกดนใหมำกขน

Em < ETOUCH ES < ESTEP

ไดกรดทตองการส าหรบการออกแบบระบบการตอลงดน

ไมใช

ใช

28

ภาพท 3.2 แผนผงการค านวณแรงดนสมผสและแรงดนยางกาววกฤต

พจารณาจากภาพ ซงแสดงการค านวณแรงดนสมผสและแรงดนยางกาวทไมเปนอนตรายโดย รวมผลของหนกรวดทโรยบนพนดนของสถานไฟฟายอยซงมความตานทานจ าเพาะของหนกรวดและความตานทานจ าเพาะของดนโดยค านวณมาในรปของคา K หาคา CS จากภาพท 3.2 โดยหาจากคา K ทค านวณได และ ความหนาของหนกรวดบนพนดน แรงดนสมผสและแรงดนยางกาวในภาพท 3.2 ส าหรบคนทมน าหนก 50 กโลกรม โดยคดทกระแสสงสดทไมเปนอนตรายตอการท างานของหวใจและคา Ts เปนระยะทเวลาทอปกรณปองกนท างานเปนวนาท

29

ภาพท 3.3 แผนผงการค านวณแรงดนสมผสและแรงดนยางกาวจากลกษณะกรดทออกแบบ

เรมออกแบบกรด D,n,Lc,Lt,h

ค านวณความตานทานกรด Rg,Lc,LR

ค านวณกระแสกรด Ig,tf

Ig,Rg < ETOUCH

ค านวณแรงดนสมผสและแรงดนยางกาวตามทออกแบบ Em,ES,Km,KS,Ki,Kii,Kh

ES<ESTEP-C Em<ETOUCH-C

ไดกรดทตองการส าหรบการออกแบบระบบการตอลงดนของสถานไฟฟายอย

ปรบปรงเรมตนโดยเพมจ านวนเมช หรอ จ านวนแทงหลกดนใหมากขน

ไมใช

ไมใช

ใช

ใช

30

จากภาพท 3.3 ในกรณ IGRg มคานอยกวาแรงดนสมผส ซงทไดจากการค านวณในภาพท 3.3 กแสดงวากรดทออกแบบนนมความปลอดภย เพราะแมแตคาแรงดนกรดสงสดกมคาต ากวาแรงดนสมผส แตถา IGRg มคามากกวาแรงดนสมผสและแรงดนยางกาววกฤต ซงถามคามากกวากตองเพมจ านวนเมชใหมากขนและค านวณใหมจนกระทงคา IGRg หรอแรงดนสมผสและแรงดนยางกาวทค านวณจากกรดทออกแบบใหมนนต ากวาแรงดนยางกาววกฤต แรงดนสมผสทค านวณจากลกษณะกรดทออกแบบ หรอแรงดนเมช สามารถค านวณไดจากสมการ 3.1

M

Gimm

L

IKKE

(3.1)

12nπ8In

hKiiK

4dh

8Dh22hD

16hd2DIn

2π1

mK (3.2)

1iiK

ohh1hK (3.3)

1mho ความลกอางอง ใชองคประกอบรปตารางสเหลยมตวเลขทมประสทธภาพของตวน าขนานในตารางทก าหนด n สามารถใชกบสเหลยมหรอรปทแสดงจ านวนตวน าขนานของตารางสเหลยมหาไดจากสมการ

dncnbnann

p

ca

L

Ln

2

1bn = ส าหรบกรดสเหลยม 1cn = ส าหรบกรดสเหลยมและสเหลยม

1dn = ส าหรบตารางสเหลยมและ L – รปกรด

A4

pLbn (3.4)

yLx0.7A/L

AyLxL

cn

(3.5)

31

yL2xL2

mDdn

(3.6)

LC คอ ความยาวทงหมดของตวน ากรด Lr คอ มความยาวของตวน ากรด A คอ พนทกรด (ตารางเมตร) LX คอ ความยาวสงสดของตวน ากรดในทศทาง x LY คอ ความยาวสงสดของตวน ากรดในทศทาง y Dm คอ เปนระยะหางสงสดระหวางสองจด ของตวน ากรด D คอ ระยะหางระหวางตวน าขนานกน d คอ ขนาดเสนผาศนยกลางของตวน ากรด h คอ ความลกของตวน ากรด คา ki ใชรวมกบ n

0.148n0.644ik

กรณทมแทงหลกดนอยทเสนรอบรปของกรดหรอทมมกรดใชสมการท 3.8

RLyL2xL2

Lr1.221.55CLML

(3.7)

Lr คอ ความยาวทงหมดของแทงหลกดน

32

3.2 กำรค ำนวณแรงดนสมผสและแรงดนยำงกำว

ส าหรบแรงดนยางกาวหาไดจากสมการดงน

BI f2RBR stepE (3.8)

ส าหรบน าหนก 50 กก.

st

0.116Sρs6C1000step,50E (3.9)

ส าหรบน าหนก 70 กก.

st

0.157Sρs6C1000step,70E (3.10)

ในท านองเดยวกนทแรงดนสมผส

BI2fR

BRtouchE

ส าหรบน าหนก 50 กก.

st

0.116Ss1.5C1000touch,50E ρ (3.11)

ส าหรบน าหนก 70 กก.

st

0.157Ss1.5C1000touch,70E ρ (3.12)

09.02

/109.01

S

SS

hC

(3.13)

33

แรงดนยางกาวทค านวณจากกรดทออกแบบ (ES)

sL

GIiKsKSE

ρ (3.14)

R0.85LC0.75LSL (3.15)

แฟกเตอรระยะหาง ส าหรบแรงดนยางกาว ทมากทสดของความลกของกรด

2m0.51D1

hD1

2h11

SKπ

(3.16)

3.3 รปแบบกำรปกแทงหลกดนตำมมำตรฐำน IEEE

ก. จดเวนจด ข. สลบจด ภาพท 3.4 การปกแทงหลกดน การปกจดเวนจดเมอท าการประมวลผลออกมาแรงดนสมผสและแรงดนยางกาวจะมคาขางสงกวาคาทยอมรบไดแตเมอท าการปกแบบสลบจดคาของแรงดนสมผสและแรงดนยางกาวมคาต าพอสมควรและใกลเคยงกบคาทยอมรบได ทงนตองขนอยกบมาตรฐาน IEEE ดวย

34

3.4 โครงสรำงของโรงไฟฟำ LCP

ภาพท 3.5 Plant 1 โครงสรางของโรงไฟฟา จากการวดคาความตานทานภายในโครงสรางของระบบกราวดจะพบวาคาความตานทานสงจะมอยสจด มคาเทากบ 320 โอมห ,533 โอมห 7.73,โอมห และ 27.3 โอมห 3.4.1 รปแบบระบบกราวดของ LCP

ภาพท 3.6 ระบบกราวดของ Plant1

35

3.5 โครงสรำงของโรงไฟฟำ SLP

ภาพท 3.7 Plant 2 โครงสรางของโรงไฟฟา การวดคาความตานทานจะแบงการวดเปนโซน A, B ,C, J, H และ I แตจะพบวาโซนทมความตานทานสงทสดจะอยทโซน C

3.6 รปแบบระบบกรำวดของ SLP

ภาพท 3.8 ระบบกราวดของ Plant2

36

3.7 กำรวดควำมตำนทำนดนในสถำนทจรง [1][2]

การวดความตานทาน ซงมเตอรในภาพเปนมเตอรทใชวดไดท งการหาความตานทานจ าเพาะแบบสขวหรอการวดหาความตานทานจ าเพาะแบบสามขวโดย ก . และ ง. เปนขวกระแสสวนขว ข. และ ค. เปนขวแรงดนถาตองการวดความตานทานจ าเพาะดนแบบสามขวกใหตอขว ค. และ ง. เขาดวยกนเพอไปตอกบแทงรากสายดนหรออเลกโทรดทตองการวดคาการวดความตานทานจ าเพาะดนแบบสามขวไดแสดงไวในภาพท 3.10

ภาพท 3.9 เครองวดความตานทานดน

ก. ภายนอกพนท LCP และ SLP ข. ภายในพนท LCP และ SLP ภาพท 3.10 การวดความตานทานดน

37

นอกจากนการวดความตานทานดนและทดสอบในพนทนอก LCP และ SLP ดงแสดงในภาพท 3.11(ก) ทอยไกลจากโรงงาน 0.5 km ในตรงขามดานหลงของ LCP เรายงวดพนทภายใน LCP และ SLP ดงแสดงในรปท 3.11(ข) ผลของความตานทานดนและความตานทานดนทท าการวดสองกจกรรมดงแสดงในตารางท 3.1 ตารางท 3.1 ผลการวดความตานทานของดนโดยวธการวดแบบสามขว

First time Measurement Last time Measurement Ground

Resistance, R Ohms

Soil Resistivity, (kΩ-m)

Ground Resistance, R Ohms

Soil Resistivity, (kΩ-m)

First point Front of plant 23.40 1.47 33.8 2.12 23.70 1.49 33.8 2.13

Second point Back of plant 11.67 0.81 22.2 1.39 11.67 0.73 22.3 1.39 11.91 0.75

แสดงผลการวดความตานทานดนทมคาคอนขางสง เมอเทยบกบความตานทานของพนดนของการทดสอบความจากการศกษากอนหนาโดยการวดความตานทานดนเปน 6.18 ohm- m ในป 2000 ดงนนการตรวจสอบดนในระบบการศกษานจะก าหนดคาความตานทานของดน 6.18 ohm m

38

ตารางท 3.2 ขอมลของระบบดนของสถาน LCP และ SLP

LCP Plant SLP Plant 1. พนแผนคอ 95 mm2 การตดตงทองแดง

เปลอย 50 ซม. ตดดานลาง subgrade และดนถกอดด

1. พนพรมจะทองแดงดน 185 mm2 เปลอยตดตงตวน า 50 ซม. ดานลาง subgrade และดนถกอดด

2. ขนาดของพนทองแดงเปนแกน 19 mm (5 / 8x10)

2. ขนาดของพนทองแดงเปนแกน 19 mm (5 / 8x10)

ขอมลการศกษา 3. กระแสลดวงจรลงดน (IG) 20 kA 4. ระยะเวลาในการพจารณา(t) 0.5 s 5. ความลกของหลกดน 0.5 m 6. ความตานทานของหลกดน 6.18 Ohm-m 7. ความยาวของหลกดน 3 m 8. อณหภมหอง (Ta) 40 C

39

บทท 4 โครงสรำงของโปรแกรมและผลกำรทดลอง

ส าหรบการค านวณแรงดนสมผสและแรงดนยางกาวของโรงไฟฟาสถานยอยเพอวเคราะหเสถยรภาพของระบบการตอลงดนโดยการใชโปรแกรม ETAP

4.1 รปแบบกำรใชโปรแกรมเพอกำรค ำนวณ [1][2] 4.1.1 เปดโปรแกรม ETAP 4.1.2 เปด file ชอ project SLP LCP ground ในกรณศกษาไปทเครองมอดานซายและเลอกเปดเมนตางๆ

ภาพท 4.1 แสดงเมนของโปรแกรมของฟงกชนตางๆ

40

4.2 รปแบบของกรำวดกรดของ SLP

ก. กราวดกรดของ SLP

ข. ผลทไดจากการ Run ของ SLP ภาพท 4.2 กราวดกรดและผลทไดจากการ Run ของ SLP

41

ระบบเดมของ SLP กอนท าการแกไขของเดมใชแทงหลกดนยาว 3 เมตร และตวน าลก 0.5 เมตร จะไดคาจากการ Run จากโปรแกรม ETAP ออกมาจะมแรงดนสมผสเทากบ 426.2 โวลต และแรงดนยางกาวมคาเทากบ 126.3 โวลต จะเหนวาคาแรงดนทยอมรบไดคอแรงดนยางกาว จงตองท าการปรบปรงแรงดนสมผสจนกวาจะไดคาทยอมรบไดโดยการเพมแทงหลกดน 4.2.1 คาของระบบกราวด SLP

ภาพท 4.3 คาของระบบกราวด SLP ผลทไดจากการ Run โปรแกรมจะแสดงคาของระบบกราวดออกมา โดยคาแรงดนสมผสมคาเทากบ 424.3 โวลต แตคาทยอมรบไดอยท 173.3 โวลต แรงดนยางกาวมคาเทากบ 128.5 โวลต คาทยอมรบ 210 โวลต ซงเปนคาทยอมรบได และในสวนของแรงดนสมผสตองท าการปรบปรงจนกวาจะไดคาทยอมรบไดโดยการเพมแทงหลกดน

42

4.3 กำรออกแบบโดยกำรเพมแทงหลกดน

ก. การออกแบบโดยการเพมแทงหลกดน

ข. ผลจากการ Run ทออกแบบโดยการเพมแทงหลกดน ภาพท 4.4 การออกแบบโดยการเพมแทงหลกดนและผลของแรงดน

43

จากการปรบปรงโดยเพมแทงหลกดนจากของเดมอก 5 แทง เพมบรเวณทเกดแรงดนสมผสในแนวแกน X = 118.52 เมตร แกน Y = 7.6 เมตร แรงดนสมผสจะลดลงจากเดมพอสมควรมคาเทากบ 299.4 โวลต กจะเหนวาเมอท าการเพมแทงหลกดนจะท าใหแรงดนลดลงแตกยงไมสามารถยอมรบได 4.3.1 คาทไดจากการออกแบบ

ภาพท 4.5 คาทไดจากการออกแบบโดยการเพมแทงหลกดน ผลทไดจากการ Run โปรแกรมจะแสดงคาของระบบกราวดออกมา โดยคาแรงดนสมผสมคาเทากบ 299.4 โวลต แตคาทยอมรบไดอยท 173.3 โวลต แรงดนยางกาวมคาเทากบ 137.7 โวลต คาทยอมรบ 201 โวลต ซงเปนคาทยอมรบได และในสวนของแรงดนสมผสตองท าการปรบปรงจนกวาจะไดคาทยอมรบได

44

4.4 กำรออกแบบโดยกำรเพมแทงหลกดนและตวน ำ

ก. การออกแบบโดยการเพมแทงหลกดนและตวน า

ข. ผลทไดจากการ Run ทออกแบบโดยเพมแทงหลกดนและตวน า ภาพท 4.6 การออกแบบโดยการเพมแทงหลกดนตวน าและผลแรงดน

45

จากการปรบปรงโดยเพมแทงหลกดนและตวน าจากของเดมอก 10 แทง เพมบรเวณทเพมตวน าจะเปนสน าตาลแรงดนสมผสและแทงหลกดนจะเปนสฟา ทแนวแกน X = 100.3 เมตร และแกน Y = 11.7 เมตร แรงดนสมผสจะลดลงจากเดมพอสมควรมคาเทากบ 274.3 โวลต กจะเหนวาเมอท าการเพมแทงหลกดนจะท าใหแรงดนลดลงแตกยงไมสามารถยอมรบได

4.4.1คาทไดจากการออกแบบ

ภาพท 4.7 คาทไดจากการออกแบบโดยการเพมแทงหลกดนและตวน า ผลทไดจากการ Run โปรแกรมจะแสดงคาของระบบกราวดออกมา โดยคาแรงดนสมผสมคาเทากบ 274.3 โวลต แตคาทยอมรบไดอยท 173.3 โวลต แรงดนยางกาวมคาเทากบ 127.8 โวลต คาทยอมรบ 201 โวลต ซงเปนคาทยอมรบได และในสวนของแรงดนสมผสตองท าการปรบปรงจนกวาจะไดคาทยอมรบได จะสงเกตไดวาเมอเพมแทงหลกดนแรงดนจะลดลงเรอย

46

4.5 กำรออกแบบกำรเพมแทงหลกดนและตวน ำทงระบบ

ก. การออกแบบโดยการเพมแทงหลกดนและตวน าทงระบบ

ข. ผลทไดจากการ Run โดยการเพมแทงหลกดนและตวน าทงระบบ ภาพท 4.8 เพมแทงหลกดนและตวน าทงระบบและผลของแรงดน

47

จากการปรบปรงโดยเพมแทงหลกดนและตวน าจากของเดมอก 10 แทง เพมบรเวณทเพมตวน าจะเปนสน าตาลแรงดนสมผสและแทงหลกดนจะเปนสฟา ทแนวแกน X = 19 เมตร และแกน Y = 69.3 เมตร แรงดนสมผสจะลดลงจากเดมพอสมควรมคาเทากบ 150.7 โวลต กจะคาของแรงดนสมผสทยอมรบได เพราะแรงดนทไดนอยกวาแรงดนทยอมรบไดซงมคาเทากบ 173.3 โวลต 4.5.1 คาทไดจากการออกแบบ

ภาพท 4.9 คาทไดจากการเพมแทงหลกดนและตวน าทงระบบ

ผลทไดจากการ Run โปรแกรมจะแสดงคาของระบบกราวดออกมา โดยคาแรงดนสมผสมคาเทากบ 150 โวลต สามารถยอมรบได เพราะมคานอยกวาแรงดนทยอมรบไดซงมคาเทากบ 173.3 โวลต

48

4.5.2 แรงดนทงหมดของระบบ

ก. แรงดนยางกาว

ข. แรงดนสมผส

Distance

Distance

49

ค. ผลรวมแรงดนทงหมดของระบบ

ภาพท 4.10 แรงดนยางกาวแรงดนสมผสและผลรวมของแรงดน

สรปผลทไดจำกกำรทดลองและกำรออกแบบของ Plant SLP จากการ Run ของ Plant เดมจะไดคาแรงดนทเกนกวาคาทสามารถยอมรบไดโดยทแรงดนสมผสอยท 462.2 โวลต แตทยอมรบได คอ 173 โวลต และแรงดนยางกาว 126 โวลต ทยอมรบได 201 โวลต โดยใชแทงหลกดนลกท 3 เมตร จะเหนวาแรงดนยางกาวสามารถยอมรบไดไดเลย แตแรงดนสมผส ตองท าการแกไขอกครงจนกวาจะไดคาทสามารถยอมรบได และท าการแกไขโดยเพมแทงหลกดนทบรเวณดานบนมมขวาจ านวน 5 จด แรงดนสมผสจะลดลงเหลอ 299.4 โวลต แตแรงดนสมผสจะเปลยนต าแหนงมาอยทมมตรงกลางดานขวา จากนนไดท าการออกแบบ โดยการเพมแทงหลกดนและตวน าบรเวณดงกลาวจ านวน 9 จด แรงดนสมผสจะลดลงเหลอ 274 โวลต จากนนแรงดนสมผสจะเปลยนต าแหนงไปอยบรเวณดานบน จงไดเพมแทงหลกดนและตวน าบรเวณดานบนและมมลางดานซายจ านวน 11จด แรงดนสมผสลดลงจนไดคาทยอมรบไดคอ 143.5 โวลต

Distance

50

4.6 รปแบบของกรำวดกรดของ LCP

ก. กราวดกรดของ LCP

ข. ผลทไดจากการ Run ของ LCP ภาพท 4.11 กราวดกรดและผลของแรงดน

51

ระบบเดมของ LCP กอนท าการแกไขของเดมใชแทงหลกดนยาว 3 เมตร และตวน าลก 0.5 เมตร จะไดคาจากการ Run จากโปรแกรม ETAP ออกมาจะมแรงดนสมผสเทากบ 22,480.1 โวลต และแรงดนยางกาวมคาเทากบ 8,314.6 โวลต ทต าแหนงแกน X = 96.7 เมตร และแกน Y 88.72 เมตร แตคาแรงดนสมผสทยอมรบไดมคาเทากบ 209.4 โวลต แรงดนยางกาวทยอมรบไดมคาเทากบ 366.9 โวลต จะเหนวาแรงดนสมผสและแรงดนยางกาวมคาสงจงตองท าการปรบปรงใหแรงดนสมผสและแรงดนยางกาวมคาทยอมรบไดโดยการเพมแทงหลกดน 4.6.1 คาทไดจากระบบกราวด LCP

ภาพท 4.12 คาทไดจากระบบกราวด LCP ผลทไดจากการ Run โปรแกรมจะแสดงคาของระบบกราวดออกมา โดยคาแรงดนสมผสมคาเทากบ 22,778 โวลต และแรงดนยางกาวมคาเทากบ 8,424.8 โวลต คาความตานทานของกราวดกรดมคาเทากบ 1.22 โอหม

52

4.7 กำรออกแบบโดยเพมแทงหลกดนและตวน ำ

ก. เพมแทงหลกดนยาว 5 เมตร และตวน าลก 0.5 เมตร

ข. ผลทไดจากการ Run โดยการเพมแทงหลกดนยาว 5 เมตร และตวน าลก 0.5 เมตร ภาพท 4.13 เพมแทงหลกดนยาว 5 เมตร ตวน าลก 0.5 เมตร และผลของแรงดน

53

เมอเพมแทงหลกดน 5 แทง ยาว 5 เมตร และตวน าลก 0.5 เมตร บรเวณทเพมแทงหลกดนจะมสฟาและตวน าจะเปนมน าตาล คาทไดไดคาจากการ Run ออกมาจะมแรงดนสมผสเทากบ 11,512.5 โวลต และแรงดนยางกาวมคาเทากบ 4.28.2 โวลต ทต าแหนงแกน X = 97 เมตร และแกน Y = 88.61 เมตร แตคาแรงดนสมผสทยอมรบไดมคาเทากบ 209.4 โวลต แรงดนยางกาวทยอมรบไดมคาเทากบ 366.9 โวลต สงเกตไดวาแรงดนทงสองจะมคาลดแตยงไมถงคาทยอมรบไมได 4.7.1 คาทไดจากการออกแบบ

ภาพท 4.14 คาทไดจากการเพมแทงหลกดนยาว 5 เมตร และตวน าลก 0.5 เมตร ผลทไดจากการ Run โปรแกรมจะแสดงคาของระบบกราวดออกมา โดยคาแรงดนสมผสมคาเทากบ 11512.0 โวลต และแรงดนยางกาวมคาเทากบ 4028.2 โวลต คาความตานทานของระบบมคาเทากบ 0.64 โอหม

54

4.8 กำรออกแบบโดยกำรเพมแทงหลกดนและตวน ำ

ก. เพมแทงหลกดนยาว10 เมตร และตวน าลก 0.5 เมตร

ค. ผลทไดจากการเพมแทงหลกดนยาว 10 เมตร และตวน าลก 0.5 เมตร

ภาพท 4.15 เพมแทงหลกดนยาว10 เมตร และตวน าลก 0.5 เมตร และผลของแรงดน

55

เมอเพมแทงหลกดน 5 แทง ยาว 10 เมตร และตวน าลก 0.5 เมตร บรเวณทเพมแทงหลกดนจะมสฟาและตวน าจะเปนมน าตาล คาทไดไดคาจากการ Run ออกมาจะมแรงดนสมผสเทากบ 3,134.6 โวลต และแรงดนยางกาวมคาเทากบ 1,133.1 โวลต ทต าแหนงแกน X = 165.3 เมตร และแกน Y = 78.05 เมตร แตคาแรงดนสมผสทยอมรบไดมคาเทากบ 209.4 โวลต แรงดนยางกาวทยอมรบไดมคาเทากบ 366.9 โวลต สงเกตไดวาแรงดนทงสองจะมคาลดแตยงไมถงคาทยอมรบไมได

4.7.1 ผลทไดจากการออกแบบ

ภาพท 4.16 คาทไดจากการเพมแทงหลกดนยาว 10 เมตร และตวน าลก 0.5 เมตร

ผลทไดจากการ Run โปรแกรมจะแสดงคาของระบบกราวดออกมา โดยคาแรงดนสมผสมคาเทากบ 3,134.6 โวลต และแรงดนยางกาวมคาเทากบ 1,133.1 โวลต คาความตานทานของระบบมคาเทากบ 0.19 โอหม

56

4.8 กำรออกแบบโดยกำรเพมแทงหลกดน

ก. เพมแทงหลกดนยาว 20 เมตร และตวน าลก 0.5 เมตร

ข. ผลทไดจากการ Run เพมแทงหลกดนท 20 เมตร และตวน าท 0.5 เมตร ภาพท 4.17 เพมแทงหลกดนยาว 20 เมตร และตวน าลก 0.5 เมตร และผลของแรงดน

57

เมอเพมแทงหลกดน 5 แทง ยาว 20 เมตร และตวน าลก 0.5 เมตร บรเวณทเพมแทงหลกดนจะมสฟาและตวน าจะเปนมน าตาล คาทไดไดคาจากการ Run ออกมาจะมแรงดนสมผสเทากบ 1,492.2 โวลต และแรงดนยางกาวมคาเทากบ 546.2 โวลต ทต าแหนงแกน X = 179.3 เมตร และแกน Y = 77.75 เมตร แตคาแรงดนสมผสทยอมรบไดมคาเทากบ 209.4 โวลต แรงดนยางกาวทยอมรบไดมคาเทากบ 366.9 โวลต สงเกตไดวาแรงดนทงสองจะมคาลดแตยงไมถงคาทยอมรบไมไดจะตองปรบปรงแกไขจนจะไดคาทยอมรบได 4.8.1 คาทไดจากการออกแบบ

ภาพท 4.18 คาทไดจากการเพมแทงหลกดนท 20 เมตร และตวน าท 0.5 เมตร ผลทไดจากการ Run โปรแกรมจะแสดงคาของระบบกราวดออกมา โดยคาแรงดนสมผสมคาเทากบ 1,492.2 โวลต และแรงดนยางกาวมคาเทากบ 546.1 โวลต คาความตานทานของระบบมคาเทากบ 0.09 โอหม

58

4.8.2 กราฟแสดงแรงดนทงหมดของระบบ

ก. แรงดนยางกาว

ข. แรงดนสมผส

Distance

Distance

59

ค. แรงดนทงหมดของระบบ

ภาพท 4.19 แรงดนยางกาวแรงดนสมผสและแรงดนทงหมดของระบบ

สรปผลทไดจำกกำรทดลองและกำรออกแบบของ Plant LCP จากการท าการ Run ระบบกราวดของ Plant LCP เดม จะไดคาแรงดนสมผสออกมาท 22,480 โวลต แรงดนยางกาวท 8,314 โวลต ซงจะเหนไดวาคาทออกมามคาทสงมาก ซงเกนกวาคาทสามารถยอมรบได โดยทแรงดนสมผสยอมรบไดท 218 โวลต แรงดนยางกาวยอมรบไดท 382 โวลต ซงแรงดนจะสงกวา Plant SLP อยมากพอสมควร ทงนอาจขนอยกบระบบกราวด เชน จดตอของกราวดอาจตอกนไมแนน หรอ อาจจะมการกดกรอนเกดขน ทงหมดนมผลตอระบบกราวดทงสน แตในแนวทางทจะท าการแกไขของ Plant LCP น โดยเพมแทงลอตลก 10 เมตรและตวน าลกท 0.5 เมตร และท าการปกแทงลอตเพมทโซนดานลางทเปนพนดนอก 6 จด เพราะในโซนดานในไมสามารถท าการแกไขไดเนองจากเปนบรเวณทเปนพนคอนกรต เมอท าการเพมทบรเวณโซนดานลางแลว และท าการรนโดยผลทออกมาคอ แรงดนสมผสอยท 3,134 โวลต

Distance

60

แรงดนยางกาวอยท 1,133 โวลต แคกยงเกนกวาคาทยอมรบไดอย แตจะเหนไดวาเมอเปลยนความยาวของแทงหลกดนโดยของเดม 2.5 เมตร มาเปน 10 เมตร คาแรงดนจะลดลงมาพอสมควรถงแมยงจะเกนกวาคาทยอมรบได จากนนจงท าการเปลยนความยาวของแทงหลกดนจาก 10 เมตร เปน 20 เมตร เมอท าการรนโปรแกรมจะไดคา แรงดนสมผสท 1,492 โวลต และแรงดนยางกาวท 546 โวลต กจะเหนไดวาแรงดนลดลงอกและใกลเคยงกบคาทยอมรบได แตทงนกขนอยวาถาท าการเพมแทงหลกดนมากเทาไหร กจะเสยคาใชจายมากดวย

61

บทท 5

สรปและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผลของกำรท ำโครงงำน

ในพนททดนมสภาพความตานทานสงและสภาพดนทมความแหงแลงหรอไมมทวางเพยงพอทจะสรางโครงขายใตดนหรอการขนานไปตามพนดนโครงงานนสามารถท าไดในสถานการณแบบนมนเปนสงทดทสดทจะใชเปนตวลดความตานทานของพนดน และมการจดวางต าแหนงของตวลดความตานทานทอยในพนดนลกษณะแตกตางกนไป และการจบตวกนแนนของตววสดลดความตานทานไดถกน ามาศกษาเพอหาต าแหนงของตวลดความตานทานทดทสด โดยท าการศกษาต าแหนงของตวลดความตานทาน 3 ต าแหนงเพอเปรยบเทยบกบแทงรากสายดนฝงดนปกต

ผลของการทดลองแสดงใหเหนวาความตานทานของแทงรากสายดนทหอหมดวยตวลดความตานทานบรเวณดานลางจะมคาความตานทานนอยทสด เมอเปรยบเทยบกบแทงรากสายดนฝงดนปกต ถาความชนของตวลดความตานทานลดนอยลงจะท าใหคาความตานทานแปรผกผนกบความชน ท าใหมความตานทานสงในทางกลบกน เมอตวลดความตานทานมความชนมากกจะท าใหคาความตานทานมคาต าเมอคาความตานทานมคาต าจะท าใหกระแสสามารถไหลลงดนไดมาก เมอเกดการลดวงจรจะท าใหกระแสไหลลงดนไดมากท าใหเกดความปลอดภยตอชวตและทรพยสน ผลจากการค านวณหาคาความตานทานของแทงรากสายดนในสภาพทพนดนมคาความตานทานจ าเพาะของดนแตละชนสม าเสมอและไมสม าเสมอ คาความตานทานทค านวณไดแสดงใหเหนวาจากทฤษฎการลดความตานทานของแทงรากสายดนโดยใชตวลดความตานทานสามารถลดความตานทานไดจรงเพราะวาคาความตานทานทค านวณไดของแทงรากสายดนทมตวลดความตานทานหอหมแทงตวน า มคาต ากวาคาความตานทานของแทงรากสายดนปกต แตในสภาพทพนดนมคาความตานทานจ าเพาะของดนแตละชนสม าเสมอ ไมสามารถค านวณหาต าแหนงของตวลดความตานทใหคาความตานทานต าทสดได เนองจากพนดนมคาความ ตานทานจ าเพาะของดนแตละชนสม าเสมอ ต าแหนงของตวลดความตานทานจงไมมผลกบคาความตานทานของแทงรากสายดน แตในกรณทคาความตานทานจ าเพาะของดนแตละชนไมสม าเสมอ ต าแหนงของตวลดความตานทานมผลกบคาความตานทานของแทงรากสายดน ต าแหนงทดทสดควรจะอยทชนดนทมคาความตานทานจ าเพาะสงๆ

62

เอกสำรอำงอง

[1] Li-Hsing Chen, Jiann-Fuh Chen, Tsorn-Juu Liang, and Wen-I Wang, “A Study of Grounding

Resistance Reduction Agent Using Granulated Blast Furnace Slag”, July. 2004. [2] Dr. P.Y. Okyere, George Eduful Kwame, “Reducing earth electrode Resistance by Replacing Soil in Critical Resistance Area” Kwame Nkrumah University of Technology Kumasi, Ghana

[3] รศ.ดร.ช านาญ หอเกยรต, เทพกญญา ขตแสง, “การตอลงดน” พมพครงท 1, กรงเทพฯ: โรง

พมพจรสสนทวงศ, ตลาคม 2549

[4] รตโรฒม นนสง, “แทงรากสายดนชนดความตานทานต า” ปรญญานพนธบณฑต

คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยศรปทม