ในการเลือกใช้ระบบไฟฟ้านั้นนอกจากจะคำนึงถึงกระแสขณะใช้งานตามปกติแล้ว ยังจะต้องคำนึงถึงความปลอดภัยขณะที่เกิดลัดวงจรด้วย การลัดวงจรหมายถึงการที่วงจรไฟฟ้าเกิดการผิดพลาดโดยอุบัติเหตุ ทำให้ค่าอิมพีแดนซ์ของวงจรมีค่าลดลง ทำให้กระแสรั่วมากกว่ากระแสปกติหลายเท่า การลัดวงจรทำให้เกิดความเครียดทางกล ( Mechanical Stress ) และความเครียดทางความร้อน ( Thermal Stress ) ขึ้น ซึ้งส่งผลทำให้บริภัณฑ์เสียหายและไม่ปลอดภัยต่อคนได้ ด้วยเหตุผลข้างต้น จึงต้องนึกถึงผลของกระแสไฟลัดวงจร เพื่อป้องกันอันตรายที่เกิดขึ้นได้
การคำนวณค่ากระแสลัดวงจรระบบไฟฟ้า เป็นสิ่งสำคัญของการคิดหรือออกแบบจ่ายกำลังใฟฟ้า ช่างหรือผู้คิดระบบไฟฟ้าจะต้องรู้ค่ากระแสลัดวงจร เพื่อเลือกบริภัณฑ์ที่เหมาะสม ถ้าผู้ออกบริภัณฑ์ที่ทนกระแสลัดวงจรไม่เพียงพอก็อาจจะเกิดความเสียหายแก่ทรัพย์สิน และชีวิตเมื่อไฟเกิดลัดวงจรขึ้น และถ้าผู้ออกแบบเลือกใช้ขนาดของบริภัณฑ์ใหญ่ป ราคาค่าติดตั้งระบบไฟฟ้าก็จะแพงเกินไปโดยไม่จำเป็น ดังนั้นการคำนวณค่ากระแสลัดวงจรของระบบไฟฟ้าจึงเป็นสิ่งที่สำคัญมากสำหรับผู้ออกแบบระบบไฟฟ้าที่ดี
มาตรฐานการคำนวณกระแสลัดวงจร
กระแสลัดวงจรมีความสำคัญอย่างมากต่อการเลือกใช้บริภัณฑ์ไฟฟ้า
หลายประเทศจึงได้มีข้อกำหนดมาตฐานในการคำนวณกระแสลัดวงจรและเพื่อให้การคำนวณเป็นไปในแนวเดียวกัน ทาง IEC ( Electrotechnical Commission ) จึงได้ร่างมาตรฐานสากลสำหรับการคำนวณกระแสลัดวงจรขึ้น คือ IEC 60909
มาตรฐาน IEC 60909 ได้แบ่งการคำนวณกระแสลัดวงจรออกเป็น 2 ประเภทคือ
1. การลัดวงจรไกลจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ( Far-from-generator Short Circuit )
2. การลัดวงจรใกล้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ( Near-to-generator Short Circuit )
การลัดวงจรไกลจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงของแหล่งจ่ายไฟตลอดช่วงเวลาการสัดวงจร และ ค่าอิมพีแดนซ์ของวงจรจะมีค่าคงที่ด้วย
ส่วนการลัดวงจรใกล้เครื่องกำเนิดไฟฟ้านั้นค่ารีแอกแตนซ์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะมีค่าเพิ่มขึ้น ทำให้กระแสลัดวงจรส่วน A.C. จะค่อยๆ มีค่าลดลง
สถานประกอบการสวนมากจะรับไฟฟ้าจากระบบจำหน่ายแรงดันสูง แรงดันปานกลาง และแรงดันต่ำของทางการไฟฟ้า ดังที่กล่าวมานี้เป็นระบบที่ถือว่าไกลจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ดังนั้นในบทนี้จะกล่าวเฉพาะการลัดวงจรไกลจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
เมื่อเกิดการลัดวงจรไกลจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระแสลัดวงจรจะเป็นผลของกระแส 2 ส่วนด้วยกัน
ส่วนประกอบ A.C. ซึ่งมีขนาดคงที่ ตลอดระยะเวลาการเกิดลัดวงจร
ส่วนประกอบ D.C. ซึ่งมีค่าสูงสุดค่าหนึ่ง และค่อยๆ มีค่าลดลงจนเป็นศูนย์
นิยามที่สำคัญตาม IEC 60900 มีดังนี้
- กระแสลัดวงจรสมมาตรเริ่มตัน ( Initial Symmetrical Short-circuit Current ) หมายถึง ค่า R.M.S. ของ ส่วนประกอบ A.C. ของกระแสลัดวงจรขณะเริ่มลัดวงจร
- กระแสลัดวงจรค่ายอด ( Peak Short-circuit Current ) หมายถึง ค่าสูงสุดของ กระแสลัดวงจร กระแสลัดวงจรค่ายอด จะเกิดขึ้นในช่วงเวลาแรกๆ ของการเกิดการลัดวงจร
- กระแสลัดวงจรอยู่ตัว ( Steady-state Short-circuit Current ) หมายถึง ค่า R.M.S. ของกระแสลัดวงจร ซึ่งยังคงมีอยู่หลังจากการลดลงของภาวะชั่วครู( Transient)
- กระแสตัดวงจรแบบสมมาตร ( Symmetrical Short-circuit Breaking Current ) หมายถึง ค่า R.M.S. ของส่วนประกอบ A.C. ของกระแสลัดวงจรขณะที่หน้าสัมผัสขั้วแรกของบริภัณฑ์สวิตชิ่งแยกออก
- กำลังลัดวงจรสมมาตรเริ่มต้น ( Initial Symmetrical Short-circuit ( Apparent) Power ) หมายถึง ค่าที่ได้จากผลคูณของกระแสลัดวงจรสมมาตรเริ่มต้น
- แรงดันของระบบ ( Nominal System Voltage ) หมายถึง ค่าแรงดันระหว่างสาย ซึ่งระบบได้รับการออกแบบและลักษณะการทำงานได้อ้างอิงถึง
การลัดวงจรของระบบไฟฟ้าอาจแบ่งเป็น 4 ชนิด คือ
- การลัดวงจรแบบสามเฟสสมดุล ( Balanced Three-Phase Short Circuit)
- การลัดวงจรแบบสายถึงสายไม่ต่อกับดิน (Line to Line Short Circuit Without Earth Connection )
- การลัดวงจรแบบสายถึงสายต่อกับดิน ( Line to Line Short Circuit With Earth Connection )
- การลัดวงจรแบบสายถึงดิน (Line to Earth Short Circuit )
