EI engineering

Digital Multimeter နဲ့ တိုင်းရုံနဲ့ Earthing ကောင်းမွန်ကြောင်း အာမခံနိုင်ပါသလား။
?????????????????????????????????????????????

"Live နဲ့ Earth ကြား DMM နဲ့ တိုင်းလိုက်လို့ 220V ပြနေရင် Earth ကောင်းတယ်လို့ ပြောလို့ရလား?"
အဖြေကတော့ Absolutely NO ပါ! လုံးဝ မရပါဘူး။
ဒါက Electrical Engineering သဘောတရားကို နားလည်သူ၊ Ohm’s Law ကို သိသူမှသာ နားလည်နိုင်တဲ့ အချက်တစ်ခုပါ။
ပထမဆုံး Digital Multimeter (DMM) ဘယ်လိုအလုပ်လုပ်လဲဆိုတာ နားလည်ရင် လွယ်သွားပါမယ်။ DMM ဆိုတာ ဗို့အားတိုင်းတဲ့အခါ Current အများကြီး မယူပါဘူး။ Circuit ကို Load မလုပ်ချင်တဲ့အတွက် DMM ထဲမှာ Input Resistance အရမ်းကြီးအောင် ထားထားပါတယ်။ အများအားဖြင့် 10 Mega Ohm (10MΩ) လောက် ရှိပါတယ်။ 10MΩ ဆိုတာ 10,000,000Ω ဖြစ်တဲ့အတွက် အရမ်းကြီးတဲ့ Resistance ပေါ့။
ဥပမာ - Earth Resistance 100Ω ရှိတဲ့ နေရာတစ်ခုကို တိုင်းမယ်ဆိုပါတော့။ Meter Resistance နဲ့ Earth Resistance က Series ဖြစ်နေတဲ့အတွက် Total Resistance က 10,000,100Ω ဖြစ်သွားပါတယ်။ အဲဒီတော့ Current ဘယ်လောက်စီးမလဲဆိုတာ Ohm’s Law နဲ့ တွက်ကြည့်မယ်။
• 220V ကို 10,000,100Ω နဲ့ စားလိုက်ရင် Current က 22 microamp (22μA) လောက်ပဲ ထွက်ပါတယ်။ အရမ်းနည်းပါတယ်။
• Current နည်းလွန်းတော့ Earth Resistance 100Ω ပေါ်မှာ Voltage Drop က Almost မရှိသလောက်ပါပဲ။ V = I × R နဲ့ တွက်ရင် 0.0022V ပဲကျပါတယ်။ 220V ထဲက 0.0022V လောက်ကျတာကို Meter က မမြင်နိုင်တဲ့အတွက် Display ပေါ်မှာ 220V နီးပါးပဲ ပြနေတာပါ။
"500Ω ဖြစ်ရင်ရော?" အဲဒီအခါ Voltage Drop က 0.011V လောက်ပဲ ရှိပါမယ်။ Meter Reading က 219.989V လောက်ဖြစ်မယ်။ လူကြည့်ရင်တော့ Still 220V ပဲ မြင်နေရမှာပါ။ "1000Ω ဆိုရင်ရော?" 1000Ω ဖြစ်ရင်တောင် Voltage Drop က 0.022V ပဲ ရှိပါမယ်။ Meter Reading က 219.978V လောက်ပဲ ဖြစ်မယ်။ Display ပေါ်မှာတော့ 220V နီးပါးပဲ ပြနေတုန်းပါပဲ။ အဲဒီတော့ တကယ့်နေရာမှာ ဘာမှ ကွာခြားမှာမဟုတ်ပါဘူး။ မသိနားမလည်တဲ့ Customer ကတော့ ဟုတ်နိုးနိုး ဖြစ်နေမှာပါ။
အဓိကနားလည်ရမှာက DMM က Voltage Source ကို Test လုပ်တာမဟုတ်ပါဘူး။ သူက Voltage ရှိ/မရှိကို Sense လုပ်တာပါ။ Input Resistance အရမ်းကြီးလို့ Current နည်းနည်းပဲ ယူတဲ့အတွက် Earth Resistance ဘယ်လောက်ပဲ များများ (100Ω, 500Ω, 1000Ω) Display မှာ 220V နီးပါးပဲ ပြနေတာပါ။
ဒီအတွက် DMM နဲ့ ဗို့အားတိုင်းရုံနဲ့ Earth Quality ကောင်း/မကောင်း၊ Earth Resistance နည်း/များ ကို မသိနိုင်ပါဘူး။ Earth Resistance ကို တိကျစွာ တိုင်းတာဖို့ အောက်ပါနည်းလမ်းတွေကို သုံးပါတယ် -
1. Earth Resistance Tester (Megger): အမှန်ကန်ဆုံးပါ။ မြေကြီးထဲကို Current စီးဆင်းမှု Resistance ကို တိုင်းတာပေးတာဖြစ်လို့ Ohms (Ω) တန်ဖိုး တိတိကျကျ ထွက်ပါတယ်။
2. Loop Impedance Tester: Live-Earth ကြားမှာ တကယ့် High Current (Load) ကို ခဏတာ စီးစေပြီး Voltage ဘယ်လောက်ကျသလဲဆိုတာကို တိုင်းတာပါ။ Fault ဖြစ်တဲ့အချိန် Breaker ဘယ်လောက်မြန်မြန် Trip ဖြစ်မလဲဆိုတာကို အဖြေထုတ်ပေးနိုင်ပါတယ်။
3. Test Lamp (Load Test): 100W မီးလုံးကို Line နဲ့ Earth ကြားမှာ ခဏချိတ်ကြည့်ပါ။ မီးလုံး တောက်ပစွာ လင်းရင် Earth ကောင်းတယ်လို့ ခန့်မှန်းနိုင်ပါတယ်။ (အန္တရာယ်ရှိတဲ့အတွက် အတွေ့အကြုံရှိမှသာ ပြုလုပ်သင့်ပါတယ်။ ကြားထဲမှာ volt drop ကိုတိုင်းရင် ပိုတိတိကျကျ သိနိုင်ပါတယ်)။
4. ကိုယ်တိုင် တွက်ချက်ထားတဲ့ resistance တွေနဲ့ Earth leakage test ကို ELCB နဲ့စမ်းလို့ရတာလဲရှိပါတယ်။ နောက်မှ အသေးစိတ် ရေးပြပါ့မယ်၊ )
DMM နဲ့ တိုင်းတဲ့နည်းဟာ "Check" လုပ်ရုံအတွက်ပဲ အသုံးဝင်ပြီး " Earthing System တစ်ခုရဲ့ အရည်အသွေးကို အတည်ပြုဖို့" လုံးဝ မလုံလောက်ပါ။
အခု Post က Electrical Engineering Basic ကို တကယ်နားလည်မှ ဖတ်ရတာ လွယ်မှာပါ။ နားမလည်ရင်လည်း Senior တွေကို မေးကြည့်ပါ။ အလုပ်ခွင်မှာ နားလည်မှုလွဲမှာ စိုးလို့ ရေးပြတာပါ။

ဖတ်ရှုပြီး Share ပေးတဲ့အတွက် ကျေးဇူးတင်ပါတယ်။

Kyaw Oo

Neutral Arrangement (Earthing)
***********************************
ကျွန်တော် အရင် ၁၅ နှစ်လောက်က ရေးခဲ့ဖူးတဲ့ Power Distribution System ထဲက Neutral Arrangement (Earthing System) အကြောင်းကို ဒီနေ့ခေတ် Electrical Engineers တွေ၊ Technicians တွေ၊ Site Supervisors တွေ၊ Industrial Maintenance သမားတွေ နဲ့ Electrical Knowledge အခြေခံ စိတ်ဝင်စားသူတွေ အတွက် ပြန်လည် ပြင်ဆင်ပြီး ရေးပေးလိုက်ပါတယ်။ လျှပ်စစ်စနစ်တစ်ခုမှာ Protection System က ဘယ်လောက် ကောင်းကောင်း၊ Breaker တွေ ဘယ်လောက် အဆင့်မြင့်မြင့် သုံးထားထား၊ Neutral နဲ့ Earth Arrangement ကို မှန်ကန်စွာ မသတ်မှတ်ထားရင် Equipment Damage ဖြစ်နိုင်သလို လူအသက်အန္တရာယ်ထိ ဖြစ်စေနိုင်ပါတယ်။ ဒါကြောင့် Earthing System ဆိုတာ Electrical System Design တစ်ခုလုံးရဲ့ အသက်သွေးကြောတစ်ခုလို အရေးကြီးပါတယ်။

EE တစ်ယောက်အနေနဲ့ မိမိအသုံးပြုနေတဲ့ Distribution System ဟာ ဘာ System အမျိုးအစားလဲ၊ Fault Current ဘယ်လို Return ပြန်သွားသလဲ၊ Protection Device တွေ ဘယ်လို Operate လုပ်မလဲဆိုတာ သိထားဖို့ လိုပါတယ်။ Practical Site မှာ အလုပ်လုပ်တဲ့သူတွေအတွက်လည်း Neutral Floating ဖြစ်ခြင်း၊ Earth Leakage ဖြစ်ခြင်း၊ N-E Voltage တက်ခြင်း၊ Equipment Body Shock ဖြစ်ခြင်းတွေဟာ Earthing Arrangement မမှန်တာနဲ့ တိုက်ရိုက် ဆက်စပ်နေတတ်ပါတယ်။

IEC 60364 Standard အရ Earthing System တွေကို အဓိကအားဖြင့် TT System, TN System နဲ့ IT System ဆိုပြီး (၃) မျိုး ခွဲခြားထားပါတယ်။ TN System ထဲမှာလည်း TN-S, TN-C, TN-C-S ဆိုပြီး ထပ်မံ ခွဲထားပါတယ်။ ဒီ Naming တွေကို သေချာ နားလည်သွားရင် Single Line Diagram ကြည့်ရုံနဲ့ System Philosophy ကို ခန့်မှန်းနိုင်လာပါလိမ့်မယ်။

အသုံးအနှုန်းများ၏ အဓိပ္ပါယ် (Notation Key)

ပထမစာလုံးဟာ Source Side ဖြစ်တဲ့ Transformer LV Side ကို ရည်ညွှန်းပါတယ်။

T (Terre) ဆိုတာ Neutral Point ကို Earth နဲ့ Directly ချိတ်ဆက်ထားတာကို ဆိုလိုပါတယ်။

I (Isolated / Impedance) ဆိုတာ Neutral ကို Earth နဲ့ တိုက်ရိုက် မချိတ်ဘဲ Floating ထားတာ၊ ဒါမှမဟုတ် High Impedance တစ်ခုခံပြီးမှ ချိတ်ထားတာကို ဆိုလိုပါတယ်။

ဒုတိယစာလုံးဟာ Consumer Side (Load Side) ကို ဆိုလိုပါတယ်။

T (Terre) ဆိုတာ Equipment Metallic Body ကို Local Earth Electrode နဲ့ သီးသန့်ချိတ်ထားတာပါ။

N (Neutral) ဆိုတာ Equipment Body ကို Supply Side ကလာတဲ့ Neutral / Earth Conductor နဲ့ ချိတ်ထားတာကို ဆိုလိုပါတယ်။

TN System တွေမှာ နောက်ထပ် S နဲ့ C ဆိုတဲ့ Notation တွေ ပါလာပါတယ်။

S (Separate) ဆိုတာ Neutral (N) နဲ့ Protective Earth (PE) ကို သီးခြားစီ ဆွဲထားတာဖြစ်ပြီး၊

C (Combined) ဆိုတာ Neutral နဲ့ Earth ကို PEN Conductor တစ်ချောင်းတည်းအဖြစ် ပေါင်းပြီး သုံးထားတာကို ဆိုလိုပါတယ်။

၁။ TT System (Terra – Terra)

ဒီ System ဟာ မြန်မာနိုင်ငံအပါအဝင် Developing Countries တွေရဲ့ Residential Area တွေမှာ အသုံးအများဆုံး System ဖြစ်ပါတယ်။ Transformer Side မှာ Neutral ကို Earth ချထားပြီး Consumer Side မှာတော့ မိမိဘာသာ Earth Electrode (Earth Rod / Earth Pit) စိုက်ပြီး Equipment Body တွေကို ချိတ်ဆက်ထားရပါတယ်။ Supply Authority က Earth Wire ကို အိမ်အထိ မပို့ပေးဘူးဆိုတဲ့ သဘောပါ။

ဒီ System ရဲ့ အားသာချက်က Installation ရိုးရှင်းတယ်၊ Construction Cost သက်သာတယ်၊ Existing Building တွေမှာလည်း Retrofit လုပ်ရ လွယ်ပါတယ်။ အထူးသဖြင့် Rural Area တွေမှာ Practical အကျဆုံး System တစ်ခု ဖြစ်ပါတယ်။

ဒါပေမယ့် Earth Fault ဖြစ်တဲ့အခါ Fault Current ဟာ Soil Resistance ပေါ် မူတည်သွားတဲ့အတွက် Earth Resistance မကောင်းရင် Breaker ချက်ချင်း မTrip နိုင်ပါဘူး။ အဲ့ဒီအခါ Equipment Body မှာ Touch Voltage တက်နေပြီး လူကို Shock ရိုက်နိုင်ပါတယ်။ ဒါကြောင့် TT System မှာ RCD / RCCB / ELCB တွေ မဖြစ်မနေ သုံးသင့်ပါတယ်။ Practical Experience အရ Earth Resistance 5 Ohm အောက် ရအောင် လုပ်နိုင်ရင် ပိုကောင်းပါတယ်။

၂။ TN System (Terra – Neutral)

ဒီ System မှာတော့ Transformer Earth Point ကနေ Protective Earth Conductor ကို Consumer Side အထိ တပါတည်း ပါလာပါတယ်။ Fault Current Return Path က Metallic Conductor အတိုင်း ပြန်သွားတဲ့အတွက် Fault Current Magnitude မြင့်ပြီး Protection Device တွေ Fast Operation လုပ်နိုင်ပါတယ်။ Industrial Plant တွေ၊ Commercial Buildings တွေမှာ အများဆုံး သုံးကြပါတယ်။

TN-S System

ဒီ System မှာ Neutral (N) နဲ့ Protective Earth (PE) ကို အစကတည်းက သီးခြားစီ ခွဲထားပါတယ်။ Three Phase System ဆိုရင် L1, L2, L3, N, PE ဆိုပြီး (၅) ကြိုး သီးခြားသွယ်ထားတာပါ။ Electrical Noise နည်းတယ်၊ Sensitive Equipment တွေအတွက် သင့်တော်တယ်၊ Shock Protection ကောင်းတယ်၊ Fault Detection မြန်တယ်။ Data Center, Hospital, Office Tower, Automation System တွေမှာ အများဆုံး သုံးကြပါတယ်။

အားနည်းချက်ကတော့ Cable Cost ပိုများတယ်၊ Installation Cost မြင့်တယ်၊ Space ပိုယူပါတယ်။ ဒါပေမယ့် Safety Level အမြင့်ဆုံး Earthing Arrangement တွေထဲက တစ်ခု ဖြစ်ပါတယ်။

TN-C System

ဒီ System မှာ Neutral နဲ့ Earth ကို PEN Conductor တစ်ချောင်းတည်းနဲ့ ပေါင်းသုံးထားပါတယ်။ Cable Size လျော့နိုင်လို့ Cost သက်သာပါတယ်။ Utility Distribution Line တွေမှာ အရမ်းတွေ့ရပါတယ်။

ဒါပေမယ့် PEN Conductor တစ်ခုတည်းကို အားထားနေရတဲ့အတွက် အဲ့ဒီ Conductor ပြတ်သွားရင် Equipment Body တွေမှာ Full Phase Voltage ပေါ်လာနိုင်ပါတယ်။ အဲ့ဒီအချိန်မှာ လူထိရင် Severe Electric Shock ဖြစ်နိုင်ပါတယ်။ ဒါကြောင့် Modern Installation တွေမှာ Pure TN-C System ကို Indoor Final Circuit တွေအထိ ဆက်သုံးတာ နည်းလာပါတယ်။

TN-C-S System

ဒီ System ကတော့ Hybrid Type ဖြစ်ပါတယ်။ Main Distribution Line မှာ PEN Conductor နဲ့ လာပြီး Consumer Main Distribution Board ရောက်မှ Neutral နဲ့ Earth ကို ခွဲထုတ်လိုက်တာပါ။ PME (Protective Multiple Earthing) လို့လည်း ခေါ်ကြပါတယ်။ Utility Companies တွေ အများဆုံး သုံးတဲ့ System ဖြစ်ပါတယ်။

Installation Cost နဲ့ Safety ကြား Balance ကောင်းတဲ့အတွက် ယနေ့ခေတ် Building Distribution တွေမှာ အလွန် Popular ဖြစ်ပါတယ်။ ဒါပေမယ့် PEN Failure Risk ကိုတော့ အမြဲ ထည့်တွက်ရပါမယ်။

၃။ IT System (Isolated / Impedance – Terra)

ဒီ System ကတော့ High Reliability လိုတဲ့နေရာတွေမှာ သုံးပါတယ်။ Medical ICU, Operation Theatre, Offshore Platform, Oil & Gas Plant, Chemical Plant, Shipboard Electrical System တွေမှာ အရမ်းအသုံးများပါတယ်။

Neutral ကို Earth နဲ့ Directly မချိတ်ထားဘဲ Floating ထားတာ၊ ဒါမှမဟုတ် High Resistance / Impedance ခံထားတာဖြစ်ပါတယ်။ အဲ့ဒါကြောင့် First Earth Fault ဖြစ်တဲ့အချိန်မှာ Fault Current အရမ်းသေးနေပြီး Breaker ချက်ချင်း မကျပါဘူး။ System Continue Run နိုင်ပါတယ်။ Critical Process တွေ မရပ်သွားတာက ဒီ System ရဲ့ အကြီးဆုံး Advantage ပါ။

နောက်တစ်ခုက Arc Energy နည်းတဲ့အတွက် Flammable Gas Area တွေမှာ Fire Risk လျော့စေပါတယ်။ Oil & Gas Industry မှာ ဒီအချက်က အရမ်းအရေးကြီးပါတယ်။

ဒါပေမယ့် ဒီ System ကို သုံးမယ်ဆိုရင် Insulation Monitoring Device (IMD) တွေ မဖြစ်မနေ တပ်ရပါတယ်။ Fault Location Tracking System တွေလည်း လိုလာပါတယ်။ Maintenance Skill Requirement မြင့်တယ်၊ Cost များတယ်။ အရေးကြီးဆုံးက First Fault ကို မရှင်းဘဲ ဒုတိယ Fault ထပ်ဖြစ်သွားရင်တော့ Severe Short Circuit နဲ့ Major Failure ဖြစ်နိုင်ပါတယ်။

အနှစ်ချုပ်အနေနဲ့ ပြောရရင်—

TT System ဟာ ရိုးရှင်းပြီး Residential Use အတွက် အဆင်ပြေတယ်၊ TN-S System က Safety နဲ့ Performance အကောင်းဆုံး၊ TN-C System က Economical ဖြစ်ပေမယ့် Risk များတယ်၊ IT System ကတော့ Continuous Operation လိုတဲ့ Critical Facility တွေအတွက် အကောင်းဆုံး ဖြစ်ပါတယ်။

Electrical Engineer တစ်ယောက်အနေနဲ့ Earthing System ကို “Ground ချထားတာပဲ” ဆိုပြီး အလွယ်မမြင်သင့်ပါဘူး။ Fault Current Path, Protection Coordination, Step Voltage, Touch Voltage, Earth Resistance, Bonding Arrangement, Leakage Current, EMC Noise, Harmonic Effect စတာတွေဟာ Earthing Design နဲ့ တိုက်ရိုက် ဆက်စပ်နေပါတယ်။ Site Trouble တွေရဲ့ Root Cause အများစုဟာ Earthing မကောင်းတာက စတာ များပါတယ်။

Good Earthing does not mean only low resistance.
Good Earthing means Safe System, Stable Operation and Reliable Protection.

Thanks you all.

Kyaw Oo
EI Engineering
AETHER Solar Engineering