วิธีติดตั้งระบบป้องกันฟ้าผ่า (How to install lightning protection)

การติดตั้งระบบป้องกันฟ้าผ่า 

มีจุดประสงค์เพื่อ ลดความรุนแรง ความเสียหายที่จะเกิดต่อสิ่งมีชีวิต สิ่งปลูกสร้าง ในบริเวณพื้นที่กำหนด

เมื่อห้ามฟ้าผ่าไม่ได้ แต่เราป้องกัน และควบคุมความเสียหายที่เกิดจากฟ้าผ่าได้ โดยมีส่วนประกอบสำคัญในการป้องกันฟ้าผ่าแบ่งเป็น 3 ส่วน ดังนี้

1. การติดตั้งหัวล่อฟ้า (Lightning air terminals)

 หัวล่อฟ้า ทำหน้าที่ ดักจับ และรับพลังงานประจุฟ้าผ่าไม่ให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งที่เราต้องการป้องกัน หลังจากนั้นจะส่งพลังงานประจุฟ้าผ่าส่งต่อให้ "ตัวนำลงดิน" ต่อไป คุณสมบัติที่ดีของหัวล่อฟ้ามีดังนี้

1. เป็นโลหะที่มีค่าความนำไฟฟ้าที่ดี เนื่องจากมีกระแสไฟฟ้าจำนวนมากไหลผ่านในขณะเกิดฟ้าผ่า
2. มีความคงทนสูงต่อการกัดกร่อนต่อสภาพสิ่งแวดล้อม สารเคมี เพื่ออายุการใช้งานที่ยาวนาน และไม่ยุ่งยากในการดูแลรักษาเนื่องจากอุปกรณ์ถูกติดตั้งอยู่บนที่สูง
3. มีพื้นผิวที่ลื้น และมันวาวเนื่องจากประจุฟ้าผ่าเป็นพลังงานไฟฟ้าที่มีความถี่สูงเส้นทางของพลังงานจะเกิดขึ้นบริเวณพื้นผิวของตัวนำมากกว่าภายในของวัสดุ
4. "การเลือกใช้วัสดุป้องกันฟ้าผ่า" ที่ไม่ทำให้เกิดการกัดกร่อนต่อสิ่งปลูกสร้าง

หัวล่อฟ้ามีอยู่ 2 ระบบคือ

1. หัวล่อฟ้า "ระบบพื้นฐาน หรือ Conventional system" ที่จะใช้หลักการออกแบบโดยใช้ ทรงกลมกลิ้ง มุมป้องกัน และตาข่ายป้องกัน ที่เราเรียกกันติดปากว่า กรงฟาราเดย์ (Faraday cage) หรือ หลักล่อฟ้าแบบแฟรงคลิน Franklin rod 

ขอบคุณภาพจาก www.electrical-knowhow.com

                 2. หัวล่อฟ้าระบบ ปล่อยประจุเร็ว รัศมีทำการไกลเรียกว่า ระบบ Early Streamer Emission (ESE) เป็นหัวล่อฟ้าที่มีการพัฒนามาจากระบบ conventional เดิม

                เพื่อให้มีประสิทธิภาพในการปล่อยประจุไฟฟ้าเพื่อล่อประจุฟ้าผ่ามาลงที่หัว ล่อฟ้าได้เร็ว และไกลมากขึ้นสามารถป้องกันได้ทั้งตัวอาคาร และบริเวณสถานที่โดยรอบของตำแหน่งที่มีการติดตั้งหัวล่อฟ้าไว้ ตามที่แสดงดังรูปตัวอย่าง 

 รูปแสดงตัวอย่างหัวล่อฟ้าแบบ ESE รูปตัวอย่างจาก www.aconplus.co.th/

หัวล่อฟ้าจะต่อกับ ตัวนำลงดิน ทำหน้าที่รับพลังงานไฟฟ้าสูงต่อจากหัวล่อฟ้าส่งผ่านลงดินได้อย่างปลอดภัยควรคำนึงถึง

1. ขนาด และชนิดของสายตัวนำลงดินให้เหมาะสมกับชนิด และปริมาณของระบบป้องกันฟ้าผ่า
2. มีความต่อเนื่องทางไฟฟ้าควรมีจุดต่อน้อยที่สุด ระยะสายสั้นที่สุด
3. จุดโค้งจะต้องมีรัศมีในมุมป้านไม่น้อยกว่า 50 เซ็นติเมตร อยู่ห่างจากระบบไฟฟ้าหรือโครงสร้างอย่างน้อย 20 เซ็นติเมตร เพื่อป้องกันปัญหาการเหนี่ยวนำทางไฟฟ้า
4. ในบริเวณที่คนสามารถจับสัมผัสได้จะต้องมีฉนวนไฟฟ้าห่อหุ่มสายนำลงดินเพื่อป้องกันอันตรายในกรณีระบบกราวด์ชำรุด

 2. ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้ากระโชก เข้าสู่ระบบไฟฟ้า หรือ Surge Protection Devices (SPD) 

        ผลของเส้นแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่จะเกิดขึ้นหลังจากมีฟ้าผ่า ที่มีผลกระทบต่อระบบไฟฟ้า สายส่งพลังงานทำให้ไฟดับ สายสัญญาณที่ทำให้สัญาณผิดเพี้ยน หรือขาดหาย ความเสียหายที่เกิดขึ้นเป็นอย่างน้อยหลายๆท่านคงสงสัย

        อธิบายโดยภาพเป็นตัวอย่างด้านล่างนี้

ตัวอย่างการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้ากระโชกทางด้านสายไฟฟ้ากำลัง

           อุปกรณ์ ป้องกันไฟฟ้ากระโชกแบ่งออกได้ 2 ประเภทคือ

1. Power Surge Protection อุปกรณ์ดับจับพลังงานไฟฟ้ากระโชกทางด้านสายส่งกำลังไฟฟ้าที่ต่อเข้าไปในระบบไฟฟ้าภายในอาคาร
2. Data Surge Protection อุปกรณ์ดับจับพลังงานไฟฟ้ากระโชกทางด้านสายสื่อสารข้อมูลที่ต่อเข้าไปในระบบไฟฟ้าภายในอาคาร

 3. ติดตั้งระบบกราวด์ไฟฟ้า Grounding System 

เพื่อให้มีการระบายประจุไฟฟ้าส่วนเกินลงดินเพื่อลดความเสียหายต่อระบบไฟฟ้า และอันตรายที่จะเกิดต่อสิ่งมีชีวิต และยังช่วยในเรื่องการรักษาระดับคุณภาพของแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการใช้งาน มีใช้งานในระบบส่งกำลังไฟฟ้า ระบบสื่อสาร ห้องปฏิบัติการคอมพวเตอร์ ระบบรางเลื่อนขนส่ง เครื่องจักรในการผลิตชิ้นงาน และระบบป้องกันฟ้าผ่า

ภาพตัวอย่างลักษณะของการตอกแท่งกราวด์ลงดิน การใช้เคมีกราวด์ร่วมกับระบบแท่งกราวด์ การขุดเจาะท่อกราวด์เชิงลึกโดยรถขุดเจาะบาดาล

และการแสดงเครื่องทดสอบอ่านค่าความต้านทานระบบกราวด์

           ระบบกราวด์ไฟฟ้า หน้าที่หลักคือกระจายพลังงานไฟฟ้าที่เกิดจากฟ้าผ่าลงดินให้มาก และเร็วที่สุดกราวด์ที่ดีควรมีคุณสมบัติดังนี้

          1. ค่าความต้านทานทางไฟฟ้าที่ต่ำ

• • • 10 โอห์ม ในงานระบบไฟฟ้า
    • 5 โอห์ม ในงานป้องกันฟ้าผ่า
    • 1 โอห์มในงานระบบสื่อสาร

            ซึ่งค่าความต้านทานดังกล่าวเป็นเพียงค่าแนะนำทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพสิ่งแวดล้อม และลักษณะของงานที่ใช้

         2. มีค่าความต้านทานคงที่แม้จะผ่านช่วงฤดูที่แตกต่างกัน

         3. วัสดุที่นำมาทำระบบกราวด์จะต้องมีความคงทนแข็งแรงต่อการกัดกร่อนสูง และมีช่องเปิดหรือจุดทดสอบวัดค่าความต้านทานได้โดยง่าย

          ในกรณีมีระบบกราวด์อยู่หลายตำแหน่งในระบบเดียวกัน หรือต่างกันจะต้องมีการจัดการ โดยเชื่อมโยงทางไฟฟ้ากัน หรือ แยกกัน ให้เป็นไปตามทฤษฎีระบบกราวด์ตามหลักวิศกรรมเพื่อประสิทธิภาพการทำงานสูงสุด