1.GDT ( Gas Discharge Tube )
2. MOV ( Metal Oxide Varister )
3. Spark Gap
ลิขสิทธ์บทความโดยบริษัท สตาบิล จำกัด
หมายเหตุ
ในปัจจุบันนี้ อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆมีขนาดเล็กลง แต่มีความทันสมัยและมีประสิทธิภาพในการทำงานที่มากขึ้นทุกขณะ ซึ่งส่งผลให้อุปกรณ์ที่ทันสมัยเหล่านี้มีความเปราะบางและอ่อนไหวต่อผลกระทบจากไฟกระโชก ที่เข้ามาในระบบไฟฟ้ามากขึ้นเป็นเงาตามตัวเช่นกันซึ่งบางท่านอาจเคยมีประสบการณ์กับความเสียหายของอุปกรณ์เหล่านี้โดยไม่ทราบสาเหตุ จึงยังคงทำให้เกิดคำถามที่ติดอยู่ในใจเรื่อยมา ความเสียหายที่เกิดขึ้นเหล่านี้มีผลกระทบทางตรงกับทรัพย์สินอันมีค่าของท่านและยังอาจส่งผลกระทบทางอ้อมจนบางครั้งยากที่จะประเมินค่าได้ ซึ่งหนึ่งในสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดความเสียหายของอุปกรณ์เหล่านี้คือ “ ไฟกระโชก “ , “ ไฟกระชาก “ หรือ Surge มหันตภัยร้ายที่แอบแฝงเข้ามาในระบบไฟฟ้า โดยที่ท่านไม่รู้ตัว
ไฟกระโชกคืออะไร ? ไฟกระชากคืออะไร ?เกิดขึ้นได้อย่างไร ?
ไฟกระโชก ไฟกระชาก หรือ Surge คือ สภาวะการเกิดไฟเกินแบบเฉียบพลันที่เกิดขึ้นในระบบไฟฟ้าส่งผลให้อุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ (Loads) ที่ต่อใช้งานอยู่ในระบบไฟฟ้าได้รับความเสียหายอาจจะโดยทันทีหรือทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลงตามลำดับไฟกระโชกเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ เช่น การเกิดฟ้าผ่าโดยตรงต่อระบบสายส่งไฟฟ้าหรือการเกิดฟ้าผ่าในบริเวณใกล้เคียง , การลัดวงจรของระบบส่งกำลังไฟฟ้า , การปิด – เปิดของเครื่องใช้ไฟฟ้ากำลังขนาดใหญ่ , การ on-Off ของ Capacitor Bank ของสถานีย่อยไฟฟ้า และจากสาเหตุอื่นๆ เป็นต้น
โดยสรุป กล่าวคือ ส่วนใหญ่เกิดจากปรากฏการณ์ตามธรรมชาติ หรืออุบัติเหตุในระบบไฟฟ้า ซึ่งเราไม่สามารถห้ามหรือหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดขึ้นได้ อย่างไรก็ตามสภาวะการเกิดไฟกระโชกในระบบไฟฟ้าจริงๆแล้วไม่ใช่เรื่องใหม่แต่อย่างใด แต่เกิดขึ้นมานานแล้วพร้อมๆกับการเกิดของระบบไฟฟ้านั่นเอง แต่ที่เรายังไม่เห็นผลกระทบจากไฟกระโชกที่มีต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์มากนัก ก็เนื่องจากอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ในสมัยก่อนยังมีขนาดใหญ่ และประสิทธิภาพรวมถึงความซับซ้อนของวงจรไม่สลับซับซ้อนเหมือนในปัจจุบัน จึงทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าเหล่านั้น สามารถที่จะทนต่อผลกระทบจากสภาวะการเกิดไฟกระโชกได้ ซึ่งแตกต่างจากในปัจจุบัน ที่อุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์มีขนาดเล็ก ในขณะที่มีประสิทธิภาพและความซับซ้อนของวงจรมากขึ้นทุกขณะ โดยแนวโน้ม จะยิ่งมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆเพื่อให้มีประสิทธิภาพการทำงานที่สูงขึ้น ซึ่งต้องแลกมากับความเปราะบางมากยิ่งขึ้นเป็นลำดับ จึงทำให้แนวโน้มความเสียหายรวมถึงความรุนแรงของความเสียหายของอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้ ( ที่เกิดจากไฟกระโชก ) มีแนวโน้มที่จะเพิ่มมากขึ้นเป็นเงาตามตัวทุกขณะเช่นกัน
ไฟกระโชก ไฟกระชากมีกี่ชนิด ?
ตามมาตรฐาน IEEE และ IEC ไฟกระโชกหรือไฟกระชาก ที่เกิดในสภาพเป็นจริงสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ ไฟกระโชกแบบช่วงสั้น ( Transient ) และไฟกระโชกแบบช่วงยาว Temporary Over Voltages ( TOVs )
ซึ่งโดยทั่วไป เราจะรู้จักแค่ ไฟกระโชกแบบช่วงสั้น ( Transient ) เท่านั้น ซึ่งการเกิดไฟกระโชกแบบช่วงสั้น ( Transient ) นี้ เป็นการเกิดสภาวะไฟเกินที่เข้ามาในระบบไฟฟ้าโดยเฉียบพลัน โดยอาจมีค่าสูงมากกว่า 1000 โวลท์ขึ้นไปแต่มีระยะเวลาในการเกิดที่สั้นมากๆ เช่น เศษ 1 ส่วน ล้านของวินาที เป็นต้น
อย่างไรก็ตามอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ที่มีคุณภาพโดยทั่วๆไป จะมีตัวป้องกันไฟกระโชกในลักษณะนี้ติดตั้งอยู่ภายในแล้ว จึงทำให้อุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้ได้รับความปลอดภัยต่อไฟกระโชกแบบช่วงสั้น ( Transient ) ดังนั้นเราจึงอาจกล่าวได้ว่าไฟกระโชกแบบช่วงสั้น ( Transient ) นี้ไม่ได้เป็นสาเหตุหลักของความเสียหายของอุปกรณ์เหล่านี้
แต่ไฟกระโชกอีกชนิดหนึ่งซึ่งหลายๆท่านอาจยังไม่คุ้นเคยคือ ไฟกระโชกแบบช่วงยาว TOVs (Temporary Over Voltages) ซึ่งเป็นการเกิดไฟกระโชกที่มีอยู่จริงในระบบไฟฟ้า
การเกิดไฟกระโชกแบบช่วงยาว ( TOVs ) นี้เป็นการเกิดสภาวะไฟเกินที่เข้ามาในระบบไฟฟ้าโดยเฉียบพลัน โดยค่าการเกิดไฟเกินนั้นอาจมีค่าต่ำกว่า 1000 โวลท์ แต่มีระยะเวลาในการเกิดยาวนานกว่าเช่น จาก 1 ส่วนพันของวินาที จนถึงหลายวินาทีเป็นต้น
ซึ่งการเกิดไฟกระโชกแบบช่วงยาว ( TOVs ) นี้แม้ค่า Voltages จะต่ำกว่าการเกิดไฟกระโชกแบบช่วงสั้น ( Transient ) ก็ตาม แต่เนื่องจากระยะเวลาการเกิดที่ยาวนานกว่ามาก จึงมีพลังงานมากพอที่จะทำให้อุปกรณ์ฯ เสียหายได้ และถือได้ว่าไฟกระโชกแบบช่วงยาว ( TOVs ) นี้เป็นสาเหตุหลักของความเสียหายของอุปกรณ์ไฟฟ้าจากไฟกระโชก ซึ่งการป้องกันไฟกระโชกแบบทั่วๆไป เช่นปลั๊กรางไฟฟ้าชนิดมีตัวป้องกันไฟกระโชก หรืออุปกรณ์ป้องกันไฟกระโชกแบบอื่นๆ ที่มีขายทั่วไปในตลาดปัจจุบัน จะมีความสามารถในการป้องกันไฟกระโชกแบบช่วงสั้น ( Transient ) แต่ไม่สามารถที่จะป้องกันไฟกระโชกแบบช่วงยาว ( TOVs ) นี้ได้ ดังนั้นอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ( Loads ) จึงยังคงได้รับความเสียหายจากไฟกระโชกอยู่เช่นเดิม อย่างใดก็ตามแม้สภาวะการเกิดไฟกระโชกแบบช่วงยาว ( TOVs ) นี้เป็นสภาวะการเกิดไฟกระโชกที่เกิดขึ้นจริงในระบบไฟฟ้าแต่ก็พึ่งได้มีการถูกกล่าวถึงอย่างเป็นทางการไว้ในมาตรฐาน IEEE C62.41.1-2002 เรื่อง IEEE Guide on the Surge Environment in Low-Voltage ( 1000 V and Less) AC Power Circuits ฉบับล่าสุดนี้เอง*
แล้วเราจะรับมือกับไฟกระโชก ไฟกระชาก ได้อย่างไร ?
โดยปรกติแล้วเราจะใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระโชก ไฟกระชาก ( Surge Protector) เพื่อติดตั้งในการป้องกันไฟกระโชก ไฟกระชาก ที่เข้ามาในระบบไฟฟ้า ซึ่งอาจเป็นอุปกรณ์ป้องกันในรูปของปลั๊กรางไฟฟ้าป้องกันไฟกระโชก ไฟกระชาก หรือ จะเป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟกระโชก ไฟกระชากที่ใช้ติดตั้งบริเวณตู้ MDB ก็ตาม ซึ่งก็มีขนาดของการรับไฟกระโชก ไฟกระชาก ให้เลือกได้ตามความเหมาะสม เช่นสามารถรองรับไฟกระโชก ไฟกระชาก ได้ขนาด 15000 แอมแปร์ หรือ 40000 แอมแปร์ (ที่รูปคลื่น 8/20 MicroSec) หรือมากกว่านี้เป็นต้นอย่างไรก็ตาม ตามที่เราทราบกันดีแล้วว่าไฟกระโชก ไฟกระชาก สามารถแบ่งออกเป็น 2 ชนิดใหญ่ๆ คือ ไฟกระโชกแบบช่วงสั้น ( Transient ) และไฟกระโชกแบบช่วงยาว ( TOVs ) ดังนั้นอุปกรณ์ป้องกันไฟกระโชก ไฟกระชากที่ท่านเลือกใช้ ควรมีคุณสมบัติในการป้องกันไฟกระโชกได้ทั้ง 2 ชนิดในตัวเดียวกัน ทั้งนี้เนื่องจากไฟกระโชกแบบช่วงยาว ( TOVs ) เป็นสาเหตุหลักของความเสียหายของอุปกรณ์ฯ จากไฟกระโชกนั่นเอง อย่างไรก็ตามการที่อุปกรณ์ป้องกันไฟกระโชกจะทำงานได้เต็มประสิทธิภาพเพียงใดนั้น ยังขึ้นกับปัจจัยแวดล้อมอื่นๆ อีกเช่นการติดตั้ง แท่งกราวนด์ที่มีประสิทธิภาพ** ที่บริเวณตู้ MDB , การเชื่อมต่อสาย Neutral กับสายกราวนด์ที่ตำแหน่งตู้ MDB ( เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของทางการไฟฟ้า ) การมีระบบป้องกันฟ้าผ่าและแท่งกราวนด์ป้องกันฟ้าผ่าที่ดี** ( เพื่อลดผลกระทบต่อการเกิดไฟกระโชก ไฟกระชาก อันเนื่องจากฟ้าผ่า ) เป็นต้น
แล้วเราจะทราบได้อย่างไรว่าอุปกรณ์ป้องกันไฟกระโชก ไฟกระชาก ที่ใช้อยู่สามารถป้องกันได้จริง ?
เนื่องจากอุปกรณ์ป้องกันไฟกระโชก ไฟกระชาก ( Surge Protector ) ไม่เหมือนอุปกรณ์หนือเครื่องใช้ไฟฟ้าอื่นๆ เช่น ทีวี , เครื่องเสียง และ Home Theater เป็นต้น ที่สามารถทดลองใช้งานจริงจนท่านพอใจแล้วจึงตัดสินใจซื้อได้ ดังนั้นที่ผ่านมาเราจึงเพียงได้แต่เชื่อคำโฆษณาของผลิตภัณฑ์หรือจากผู้ขายว่าสามารถใช้ป้องกันไฟกระโชกได้จริงเท่านั้น
บริษัท สตาบิล จำกัด ได้ตระหนักถึงปัญหาดังกล่าวจึงได้ก่อตั้งศูนย์อบรมและทดสอบทางวิศวกรรมอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า ไฟกระโชก และระบบสายดินขึ้นเป็นแห่งแรกของประเทศไทย ท่านจึงสามารถนำอุปกรณ์ป้องกันไฟกระโชกที่ใช้งานมาทำการทดสอบความสามารถในการรับไฟกระโชกได้จริงด้วยเครื่องจำลองการเกิดกระแสไฟกระโชกอันทันสมัย จากประเทศสวิสเซอร์แลนด์ สามารถจำลองการเกิดไฟกระโชกได้ทั้งไฟกระโชกแบบช่วงสั้น ไฟกระโชกแบบช่วงสั้น ( Transient ) และไฟกระโชกแบบช่วงยาว ( TOVs ) ท่านจึงสามารถมั่นใจในประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระโชกจากการทดสอบจริง โดยไม่ต้องคาดว่าป้องกันได้หรือหวังว่าป้องกันได้อีกต่อไป ทั้งนี้โดยไม่เสียค่าใช้จ่ายใดๆทั้งสิ้น และเพื่อเป็นการเผยแพร่ความรู้ทางด้านวิศวกรรมของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า ไฟกระโชก และระบบสายดิน บริษัท สตาบิล จำกัด จึงได้จัดการอบรมเพื่อเผยแพร่ความรู้ดังกล่าวให้ทั้งกับองค์กร บริษัท ห้างร้านต่างๆ รวมถึงบุคคลทั่วไปผู้สนใจโดยไม่เสียค่าใช้จ่ายใดๆทั้งสิ้น สนใจฟังบรรยาย ติดตามข่าวได้ที่ Line: @stabil หรือ Facebook:Stabil.TH
*ตามมาตรฐาน IEC 61643-1 ได้มีการกล่าวถึงหัวข้อการทดสอบ TOVs ไว้ด้วยเช่นกันแต่ก็เป็นหัวข้อที่ใช้ในการทดสอบความทนทานของตัวอุปกรณ์ป้องกันไฟกระโชก ( Surge Protector ) ต่อการเกิด TOVs โดยไม่ได้กล่าวถึงความปลอดภัยของ Loads เลย
**การปักแท่งกราวนด์ในปัจจุบันมีอยู่ด้วยกันหลายแบบและหลายวิธี ซึ่งแท่งกราวนด์ที่มีประสิทธิภาพควรมีคุณสมบัติในการระบายกระแสฟ้าผ่าและไฟกระโชกขนาดใหญ่ลงดินได้ดีในระยะเวลาอันสั้นและส่งผลกระทบจากไฟกระโชกบริเวณผิวดินน้อยที่สุด จากประสบการณ์ที่ผ่านมาเราขอแนะนำการทำกราวนด์แบบแท่งกราวนด์ลึกเพราะให้ประสิทธิภาพสูงสุดกับสภาพของภูมิประเทศแบบประเทศไทย ซึ่งขอสรุปง่ายๆคือ ทำการเจาะฝังแท่งกราวนด์ที่ความลึกอย่างน้อย 12 เมตร ในเขตกรุงเทพและปริมลฑล หรือที่ความลึกอย่างน้อย 24 เมตร ในต่างจังหวัด โดยแท่งกราวนด์ที่ใช้อาจจะเป็นท่อประปา ( Hot Dip Galvanized ) หรือท่อ Stainless Steel ขนาด เส้นผ่าศูนย์กลาง 1 นิ้ว ยาว 6 เมตรต่อท่อน เป็นต้น
ลิขสิทธิ์บทความ โดย บริษัท สตาบิล จำกัด
ภาพแสดงรูปคลื่น 1.25/50
ภาพแสดงรูปคลื่น 8/20
ภาพแสดงรูปคลื่น 10/350
ภาพแสดงรูปคลื่น Combination Wave
ภาพแสดงรูปคลื่น 10/700
ภาพแสดงรูปคลื่น 10/1000
ภาพแสดงรูปคลื่น Ring Wave
ภาพแสดงรูปคลื่น 1kV/us , 100 V/us , 100 V/s
อังกฤษ