C Curve vs D Curve Breaker สำหรับอินพุต UPS: คุณควรใช้อันไหน?

เบรกเกอร์อินพุต UPS สามารถมีขนาดที่ถูกต้องตามกระแสและยังคงตัดวงจรทันทีที่ UPS เริ่มทำงานได้

สิ่งนี้มักจะเกิดขึ้นเมื่อขนาดสายเคเบิลถูกต้อง พิกัดกระแสของเบรกเกอร์สมเหตุสมผล และไม่มีความผิดปกติปลายทาง — แต่เบรกเกอร์ตัดวงจรเฉพาะตอนเริ่มต้นทำงานเท่านั้น

ในกรณีนั้น สิ่งแรกที่ต้องตรวจสอบไม่ใช่ขนาดของเบรกเกอร์

มันคือ ลักษณะการตัดวงจร.

เบรกเกอร์แบบ C-curve และ D-curve สามารถมีพิกัดกระแสเท่ากัน แต่ตอบสนองต่อกระแสกระชากในช่วงเวลาสั้นๆ แตกต่างกันมาก

นั่นสำคัญสำหรับอินพุต UPS

C curve และ D curve: อะไรที่เปลี่ยนแปลงไปจริงๆ?

สำหรับเบรกเกอร์ขนาดเล็ก ความแตกต่างหลักคือช่วงการตัดวงจรแม่เหล็กแบบทันที

In คือพิกัดกระแสของเบรกเกอร์

สำหรับเบรกเกอร์ 63 A:

• C curve: ประมาณ 315 ถึง 630 A
• D curve: ประมาณ 630 ถึง 1,260 A

นี่คือช่วง ไม่ใช่จุดตัดที่แน่นอน

การตอบสนองของเบรกเกอร์ยังขึ้นอยู่กับระยะเวลาที่กระแสไหล

ดังนั้น การเริ่มต้นทำงานของ UPS ควรได้รับการตรวจสอบเทียบกับทั้งสองอย่าง:

ขนาดกระแสกระชาก + ระยะเวลาของกระแสกระชาก

ข้อมูลอ้างอิงที่ถูกต้องคือเส้นโค้งเวลา-กระแส (time-current curve) ของผู้ผลิตเบรกเกอร์

เหตุผลที่การเริ่มต้นทำงานของ UPS อาจทำให้เบรกเกอร์อินพุตตัดวงจร

มีสองสาเหตุทั่วไป

การชาร์จตัวเก็บประจุ DC bus

เมื่อ UPS เริ่มทำงาน ตัวเก็บประจุ DC bus จะต้องถูกชาร์จ

ระบบ UPS สมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้ตัวจำกัดกระแสก่อนชาร์จ (pre-charge circuit) หรือการเริ่มต้นทำงานของวงจรเรียงกระแสแบบควบคุม (controlled rectifier startup) เพื่อจำกัดกระแสนี้

ขึ้นอยู่กับการออกแบบวงจรเรียงกระแสและการชาร์จล่วงหน้า กระแสเริ่มต้นทำงานอาจเกินกระแสอินพุตการทำงานปกติชั่วคราวอย่างมาก

ค่าจริงจะแตกต่างกันไปตามการออกแบบ UPS

หากผู้ผลิตระบุค่ากระแสกระชากอินพุตและระยะเวลา ให้ใช้ค่านั้น

กระแสกระชากของหม้อแปลง (Transformer magnetizing inrush)

สิ่งนี้สำคัญอย่างยิ่งสำหรับระบบ UPS ความถี่ต่ำแบบใช้หม้อแปลง

เมื่อหม้อแปลงอินพุตเริ่มทำงาน กระแสกระชากของหม้อแปลงอาจสูงกว่ากระแสสภาวะคงที่มาก

ค่าสูงสุดขึ้นอยู่กับ:

• มุมการสวิตช์ (switching angle)
• ฟลักซ์ตกค้างในแกนหม้อแปลง (residual flux in the transformer core)
• การออกแบบหม้อแปลง (transformer design)
• อิมพีแดนซ์แหล่งจ่าย (source impedance)

นี่คือเหตุผลที่ UPS ตัวเดียวกันอาจเริ่มทำงานปกติในครั้งหนึ่งและตัดวงจรในครั้งถัดไป

ไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลง

เงื่อนไขการจ่ายไฟเปลี่ยนไป

หมายเหตุทางวิศวกรรม:
หาก UPS เริ่มทำงานปกติในบางครั้ง แต่ตัดวงจรเบรกเกอร์ในครั้งอื่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับหม้อแปลงอินพุต อย่าเพิ่งเพิ่มพิกัดเบรกเกอร์ทันที ตรวจสอบรูปคลื่นเริ่มต้นทำงาน กระแสกระชากของหม้อแปลง และการตั้งค่าการตัดวงจรทันทีของเบรกเกอร์ก่อน

อย่าแก้ไขปัญหาการตัดวงจรตอนเริ่มต้นทำงานด้วยการเพิ่มขนาดเบรกเกอร์เพียงอย่างเดียว

นี่เป็นการแก้ไขที่พบบ่อยในหน้างาน

เบรกเกอร์ 63 A ตัดวงจร จึงถูกเปลี่ยนเป็น 80 A หรือ 100 A

UPS เริ่มทำงาน แต่การป้องกันอาจไม่ถูกต้องอีกต่อไป

เบรกเกอร์ที่ใหญ่ขึ้นอาจลดการป้องกันสายเคเบิลและส่งผลต่อการประสานงานกับเบรกเกอร์ต้นทาง

ก่อนเพิ่มพิกัดเบรกเกอร์ ให้ตรวจสอบ:

• กระแสอินพุต UPS จริง
• เบรกเกอร์ที่ผู้ผลิตแนะนำ
• กระแสกระชากตอนเริ่มต้นทำงาน
• ลักษณะการตัดวงจรของเบรกเกอร์
• ความสามารถในการรับกระแสของสายเคเบิล (cable ampacity)
• การป้องกันต้นทาง (upstream protection)

หากเบรกเกอร์ตัดวงจรเฉพาะเมื่อ UPS เริ่มทำงาน ให้ตรวจสอบลักษณะการตัดวงจร (trip curve) ก่อนเปลี่ยนพิกัดกระแส

พิกัดกระแสและลักษณะการตัดวงจรเป็นสองการตรวจสอบที่แตกต่างกัน

นี่คือประเด็นสำคัญ

พิกัดกระแส (Rated current): ตรวจสอบด้านอินพุตของ UPS

ควรเลือกเบรกเกอร์อินพุตจากกระแสอินพุต UPS จริง ไม่ใช่แค่ kVA ขาออก

กระแสอินพุตขึ้นอยู่กับ:

• โหลด (load)
• ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าขาเข้า (input power factor)
• ประสิทธิภาพของ UPS (UPS efficiency)
• กระแสชาร์จแบตเตอรี่ (battery charging current)
• ความผิดเพี้ยนของกระแสอินพุต (input current distortion)

ดังนั้น ระบบ UPS สองระบบที่มีพิกัด kVA เท่ากัน อาจต้องการพิกัดเบรกเกอร์อินพุตที่แตกต่างกัน

คู่มือการติดตั้งควรเป็นข้อมูลอ้างอิงแรก

หากผู้ผลิตระบุขนาดเบรกเกอร์อินพุตที่แนะนำ ให้เริ่มต้นที่นั่นและตรวจสอบกับสภาพสายเคเบิลและการติดตั้ง

ลักษณะการตัดวงจร (Trip characteristic): ตรวจสอบกระแสกระชากตอนเริ่มต้นทำงาน

เมื่อยืนยันพิกัดกระแสแล้ว ให้ตรวจสอบว่าเบรกเกอร์สามารถทนต่อการเริ่มต้นทำงานปกติได้หรือไม่

เปรียบเทียบข้อมูลกระแสกระชากของ UPS กับเส้นโค้งเวลา-กระแสของเบรกเกอร์

กฎทั่วไปคือ:

• หากกระแสกระชากเข้าสู่ช่วงการตัดวงจรทันทีของ C-curve อาจเกิดการตัดวงจรผิดพลาดได้ (nuisance tripping)
• หาก UPS มีหม้อแปลงอินพุต D curve อาจให้ระยะเผื่อตอนเริ่มต้นทำงานมากขึ้น
• หาก UPS มีการเริ่มต้นทำงานแบบนุ่มนวล (soft-start) ที่ควบคุมได้ดีและมีกระแสกระชากต่ำ C curve อาจเพียงพอ

ตัวเลือกที่ถูกต้องไม่ใช่ D โดยอัตโนมัติ

มันคือลักษณะของเบรกเกอร์ที่สามารถทนต่อการเริ่มต้นทำงานปกติได้ ในขณะที่ยังคงให้การป้องกันความผิดพลาดที่เหมาะสม

D curve ไม่ได้ดีกว่าโดยอัตโนมัติ

เบรกเกอร์ D-curve ทนต่อกระแสในช่วงเวลาสั้นๆ ที่สูงกว่าได้

นั่นช่วยเรื่องกระแสกระชากตอนเริ่มต้นทำงาน

แต่เกณฑ์การตัดวงจรทันทีที่สูงกว่ายังหมายความว่าวงจรอาจต้องการกระแสความผิดพลาดที่สูงขึ้นเพื่อตัดวงจรอย่างรวดเร็ว

ตัวอย่างเช่น เบรกเกอร์ D63 เข้าสู่ช่วงการตัดวงจรแม่เหล็กทันทีที่ประมาณ:

63 × 10 = 630 A

นั่นไม่ได้หมายความว่า 630 A รับประกันการตัดวงจรทันที

การตัดวงจรความผิดพลาดที่เชื่อถือได้ยังคงต้องตรวจสอบกับเส้นโค้งการตัดวงจรของผู้ผลิตและกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่อาจเกิดขึ้น

สิ่งนี้สำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการติดตั้งมี:

• สายป้อนยาว (long feeder cables)
• อิมพีแดนซ์ลูปสูง (high loop impedance)
• แหล่งจ่ายที่ค่อนข้างอ่อนแอ (a relatively weak source)
• ความจุหม้อแปลงต้นทางจำกัด (limited upstream transformer capacity)

ดังนั้น D curve ไม่ควรเลือกเพียงเพราะ C curve ตัดวงจรผิดพลาด

กระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่อาจเกิดขึ้นยังคงต้องตรวจสอบ

ระบบ UPS แบบใช้หม้อแปลงต้องการความใส่ใจมากขึ้น

ระบบ UPS แบบใช้หม้อแปลงมักต้องการความใส่ใจมากขึ้นในการเลือกเบรกเกอร์ เนื่องจากกระแสกระชากของหม้อแปลงอาจสูงกว่ากระแสทำงานปกติมาก

เบรกเกอร์อาจดูถูกต้องจากกระแสสภาวะคงที่และยังคงตัดวงจรเมื่อจ่ายไฟ

สำหรับระบบ UPS เหล่านี้ เบรกเกอร์ MCB แบบ D-curve อาจเหมาะสมกว่าหากกระแสกระชากตอนเริ่มต้นทำงานเข้าสู่ช่วงการตัดวงจรทันทีของ C-curve

แต่การเลือกขั้นสุดท้ายยังคงต้องเป็นไปตาม:

• การป้องกันสายเคเบิล (cable protection)
• การป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร (short-circuit protection)
• เงื่อนไขวงจรความผิดพลาด (fault loop conditions)
• การประสานงานต้นทาง (upstream coordination)

สำหรับระบบ UPS ขนาดใหญ่ C curve vs D curve มักไม่ใช่คำถามที่ถูกต้อง

ลักษณะ C และ D ส่วนใหญ่ใช้กับเบรกเกอร์ขนาดเล็ก

สำหรับระบบ UPS สามเฟสขนาดใหญ่ การป้องกันอินพุตมักจะเป็น:

• MCCB
• MCCB แบบปรับค่าได้ (adjustable MCCB)
• ACB

ในกรณีเหล่านั้น ปัญหาที่แท้จริงมักจะเป็นการตั้งค่าการป้องกัน ไม่ใช่ตัวอักษร C หรือ D

ตรวจสอบ:

• การตั้งค่าการดึงกระแสระยะยาว (long-time pickup)
• การตั้งค่าการดึงกระแสระยะสั้น (short-time pickup)
• การตั้งค่าการดึงกระแสทันที (instantaneous pickup)
• หน่วงเวลาการทำงานระยะสั้น (short-time delay)
• การประสานงานต้นทางและปลายทาง (upstream and downstream coordination)

สำหรับระบบ UPS ขนาดใหญ่ เช่น 80 kVA, 120 kVA หรือ 200 kVA สิ่งนี้มักจะเกี่ยวข้องมากกว่าการเปรียบเทียบ C และ D curves

ตรวจสอบเบรกเกอร์ต้นทางด้วย

เบรกเกอร์ฟีดเดอร์ของ UPS ไม่ใช่อุปกรณ์เดียวที่รับกระแสกระชากตอนเริ่มต้นทำงาน

เบรกเกอร์ต้นทางก็รับเช่นกัน

หากการตั้งค่าทันทีของเบรกเกอร์ต้นทางต่ำเกินไป เบรกเกอร์ฟีดเดอร์ของ UPS อาจยังคงปิดอยู่ ในขณะที่เบรกเกอร์ต้นทางตัดวงจร

นั่นอาจทำให้ส่วนที่ใหญ่กว่าของระบบจ่ายไฟดับได้

สำหรับระบบขนาดใหญ่ การประสานงานควรได้รับการตรวจสอบโดยใช้:

• ตารางการเลือกผู้ผลิต (manufacturer selectivity tables)
• เส้นโค้งเวลา-กระแส (time-current curves)
• การคำนวณการประสานงานการป้องกัน (protection coordination calculations)

อย่าพึ่งพาเฉพาะพิกัดกระแสบนป้ายชื่อเบรกเกอร์

ฮาร์มอนิกอินพุตก็ส่งผลต่อการโหลดเบรกเกอร์เช่นกัน

โทโพโลยีวงจรเรียงกระแสของ UPS บางชนิดอาจมีความผิดเพี้ยนของกระแสอินพุตค่อนข้างสูง

สิ่งนี้จะเพิ่มกระแส RMS และความร้อนใน:

• สายเคเบิล (cables)
• เบรกเกอร์ (breakers)
• บัสบาร์ (busbars)
• ขั้วต่อ (terminals)

ระบบ UPS สมัยใหม่ที่มี Active PFC มักมีความผิดเพี้ยนของกระแสอินพุตต่ำกว่ามาก แต่ควรใช้ข้อมูลของผู้ผลิตจริง

สำหรับการกำหนดขนาดเบรกเกอร์ ให้ใช้กระแสอินพุต RMS จริงภายใต้เงื่อนไขการทำงานที่เกี่ยวข้อง

รายการตรวจสอบเบรกเกอร์อินพุต UPS ที่ใช้งานได้จริง

ประเด็นสุดท้าย

การเลือกเบรกเกอร์อินพุต UPS มาจากสามคำถามที่แยกจากกัน:

พิกัดกระแสเบรกเกอร์เลือกจากกระแสอินพุต UPS

ลักษณะการตัดวงจรเบรกเกอร์หรือการตั้งค่าแม่เหล็กต้องประสานงานกับกระแสกระชากตอนเริ่มต้นทำงานของ UPS และกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่อาจเกิดขึ้น

การเลือกเบรกเกอร์ขั้นสุดท้ายยังคงต้องเป็นไปตามการป้องกันสายเคเบิล การป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร และการประสานงานต้นทาง

หาก UPS ตัดวงจรเฉพาะตอนเริ่มต้นทำงาน อย่าสันนิษฐานว่าเบรกเกอร์เล็กเกินไป

ตรวจสอบว่ากระแสกระชากตอนเริ่มต้นทำงานเข้าสู่ช่วงการตัดวงจรทันทีหรือไม่

ในหลายกรณี ปัญหาไม่ใช่ความจุของเบรกเกอร์

มันคือลักษณะของเบรกเกอร์