Free Web Hosting Provider - Web Hosting - E-commerce - High Speed Internet - Free Web Page
Search the Web

ทฤษฎีระบบป้องกันฟ้าผ่า
ระบบป้องกันฟ้าผ่า
การป้องกันฟ้าผ่า
การป้องกันฟ้าผ่า การป้องกันฟ้าผ่าไม่ได้หมายความว่าเป็นการห้ามไม่ให้มีฟ้าผ่าลงมา แต่เป็นการทำให้ฟ้าผ่าลงมาบนจุด
ที่กำหนดให้ แทนการผ่าลงมายังสิ่งที่เราป้องกัน ดังที่ภาษาชาวบ้านไทยเรามักจะเรียกกันว่า "ล่อฟ้า" หรือ "ระบบล่อฟ้า"
และโดยที่ฟ้าผ่ามักจะเกิดลงบนสิ่งที่สูงโดดเด่น เช่น ต้นไม้สูงในที่โล่งกว้าง ,ยอดเขาสูง,ยอดอาคารเป็นต้น โดยเฉพาะยอด
แหลมต่าง ๆ จะเป็นจุดที่ฟ้าผ่ามากที่สุด ดังนั้นการป้องกันฟ้าผ่าจึงกระทำโดยการสร้างสิ่งที่เป็นยอดแหลม และสูงกว่าระดับสิ่งที่เราป้องกัน ซึ่งระบบป้องกันฟ้าผ่านี้ในแต่ละประเทศจะมีกำหนดมาตรฐานไว้ เช่น British Standard
Code ของประเทศอังกฤษ Protection Code ใน National Fire Protection Association (NFPA) Code ของประเทศสหรัฐอเมริกา มาตรฐานการพลังงานแห่งชาติสำหรับประเทศไทยเป็นต้น ซึ่งมาตราฐานเหล่านี้จะมีเค้า
โครงเช่นเดียวกันดังที่จะกล่าวต่อไปนี้
ระบบป้องกันฟ้าผ่าสำหรับอาคาร
อุปกรณ์ในระบบป้องกันฟ้าผ่าจะประกอบด้วย 3 ส่วนใหญ่ ๆ ดังนี้
(1) หลักล่อฟ้า ( air terminal ) สำหรับระบบที่นิยมใช้กันมาก จะเป็นเสาแหลมหรือลักษณะเป็นสามง่ามเป็นหลักที่คอยรับ
ประจุไฟฟ้า (สายฟ้า) โดยติดตั้งอยู่บนสุดส่วนสูงของอาคารหรือกระจายอยู่เพื่อให้รัศมีการป้องกันครอบคลุมตัวอาคารทั้งหมด
(2) สายตัวนำลงดิน ( down conductor ) ปกติใช้ลวดทองแดงที่มีขนาดใหญ่เพียงพอแก่การนำประจุไฟฟ้าลงสู่ดินได้อย่าง
รวดเร็ว โดยต่อสายตัวนำลงดินนี้เข้ากับหลักล่อฟ้าตามมาตรฐานสากลตัวนำลงดินนี้จะสร้างขึ้นมาพิเศษเพื่อใช้ระบบป้องกันฟ้าผ่า
โดยเฉพาะ แต่สำหรับอาคารโดยทั่วไปโดยเฉพาะประเทศไทย มักจะมีสายไฟฟ้าทองแดงเปลือยแทนเพราะว่าซื้อง่ายแล
ะราคาถูก ขนาดจึงพอใช้ให้ใหญ่กว่ามาตราฐานปกติ คือขนาดพื้นที่หน้าตัดสายควรอยู่ระหว่าง 50 - 70 ตารางมิลลิเมตร
(3) หลักสายดิน (earth eletrode หรือ ground rod ) อาจใช้เป็นแท่งโลหะหรือแผ่นโลหะที่ผุกร่อนง่าย เช่น ทองแดง ฝังลึกลงไปในดินได้อย่างรวดเร็ว มาตราฐานส่วนใหญ่จะกำหนดให้ความต้านทานของดินไม่เกิน 10 โอห์ม ดังนั้นการ
ใช้แท่งโลหะ ( ground rod ) ตอกลงในดินจึงให้ผลดีมากกว่า
รัศมีการป้องกันของหลักล่อฟ้า
ตามมาตราฐานหลัก BS จะกำหนดว่า หลักล่อฟ้าต้นหนึ่งจะมีรัศมีป้องกันเป็นทรงกรวยเป็นมุมแหลมของกรวยเท่ากับ 90 องศา
หรือ 45 องศาทำมุมกับแกนของหลักล่อฟ้า แต่อย่างไร ก็ตามมีผู้แนะนำว่ามุมตามรูปที่ 6 ควรจะเป็น 30 องศา เพื่อให้ได้ความมั่นใจในการป้องกันที่ดีกว่า
การติดตั้งหลักล่อฟ้าตามมาตราฐานทั่ว ๆ ไปจะกำหนดตามลักษณะส่วนบนหรือส่วนหลังของอาคาร ดังนั้นจำนวนของหลักล่อฟ้าของแต่ละอาคารอาจจะไม่เท่ากัน แต่บางครั้งเราอาจจจะสังเกตเห็นว่าอาคารบางแห่งมีหลักล่อฟ้าอยู่เพียงจุดเดียว ซึ่งในกรณีนี้ก็จะเป็นไปได้ถ้าหลักล่อฟ้านั้นมีความสูงมากพอที่จะมีรัศมีที่จะพอคุ้มครองอาคารนั้นได้ทั้งหมด แต่ทางด้านสถาปนิกอาจจะไม่พอใจนักสำหรับเสาสูง ๆ บนหลังคาของอาคาร เราอาจจะหาทางออกบางแบบให้กับสถาปนิกได้บ้าง ซึ่งมาตรฐานที่กำหนดการติดตั้งหลักล่อฟ้าที่มีความสูงเพียง 30 - 60 เซนติเมตร นอกจากอาคารที่มีหลังคาเพียงระดับเดียวแล้ว อาคารที่มีหลังคาอยู่หลาย ๆระดับ ลดหลั่นลงมา ดังเช่น อาคารสมัยใหม่ทั้งหลายอาจจำเป็นต้องมีหลักล่อฟ้าบนหลังคาระดับลดลง
มาด้วย
การติดตั้งสายตัวนำลงดิน
นอกจากจะติดตั้งสายตัวนำลงดินให้มีค่าความต้านทานรวมทั้งหมดไม่เกิน 10 โอห์ม แล้วยังต้องคำนึงถึงเส้นทางการเดินของประจุไฟฟ้าที่ต้องให้สั้นที่สุดอีกด้วย ดังมาตรฐานทั่ว ๆ ไป จึงมีกำหนดตัวนำเส้นทางของตัวนำลงดินไว้ ซึ่งตามมาตรฐานอังกฤษกำหนดไว้ว่า
1) พื้นที่ของหลักอาคารไม่เกิน 100 ตารางเมตร ต้องมีตัวนำลงดิน
1 ชุด ถ้าเกินจากพื้น นี้ต้องเพิ่มตัวนำลงดินอีกหนึ่งชุด และเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ไปในขนาดที่ที่เพิ่มขึ้นทุก ๆ ช่วง 300 ตารางเมตร หรือ
2) กำหนดให้มีตัวนำลงดินทุก ๆ 30 เมตร ของเส้นรอบอาคาร ( หลังคา ) นอกจากนั้น แล้วอาคารสูง ๆ เกินกว่า 30 เมตร อาจจำเป็นต้องเพิ่มหลักล่อฟ้าในช่วงกลาง ๆ ระดับความสูงของอาคารซึ่งอาจถูกฟ้าผ่าได้
การติดตั้งหลักสายดิน
ในปัจจุบันใช้หลักสายดินเป็นแท่งเหล็กกลมหุ้มด้วยทองแดงเพื่อป้องกันการผุกร่อนของเหล็กตอกลงไปในดิน จำนวนของหลักสายดินมากหรือน้อยขึ้นกับค่าความต้านทานทางไฟฟ้าของระบบ และในกรณีที่ต้องการหลักสายดินมากกว่า 1 ต้น National Electrical Code (NEC) กำหนดให้มีระยะห่างระหว่างต้นไม่น้อยกว่า 6 ฟุตหรือ 1.80 เมตร ทั้งนี้เป็นการป้องกัน
การเกิด Step voltage โดยปกติมักมีการกำหนดให้ใช้ระยะ 3 เมตร การใช้หลักสายดินแบบตาข่ายขนาดเป็นตารางไม่น้อยกว่า
2.40 คูณ 2.40 เมตร ซึ่งมีมาตรฐานของอังกฤษ ระบบนี้นอกจากจะช่วยในระบบป้องกันฟ้าผ่าและมีบางท่านแจ้งว่า เป็นระบบที่เหมาะสมกับอาคารที่มีการใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ด้วย
ระบบป้องกันฟ้าผ่าในอาคารสูงแบบ Faraday cage
ระบบป้องกันฟ้าผ่าที่นิยมใช้กันมาในปัจจุบันสำหรับอาคารสูง ๆ ซึ่งประหยัดค่าใช้จ่าย ในด้านตัวนำลงดินโดยไม่ใช้สายทองแดงหรือสายตัวนำอื่นเพิ่มขึ้นมาอีก มีหลักการดังนี้ 1) ใช้เหล็กโครงสร้างตามแนวดิ่ง (เหล็กเสริมเสา) เป็นตัวนำลงดิน โดยเหล็กเสริมนี้ต้อง ต่อเชื่อมอย่างแข็งแรงและมีความต่อเนื่องทางไฟฟ้าตลอดความสูงของอาคารอย่างน้อยต้องเป็นเสาทั้ง 4 มุมของอาคารแต่ถ้าอาคารมีขนาดกว้างมากจำเป็นต้องใช้เสาหลายต้นซึ่งมีระยะห่างไม่เกิน 30 เมตร ตามมาตรฐานอังกฤษ และระยะห่างไม่เกิน 18 เมตรตามมาตรฐาน NFPA
2) ทุก ๆ ระดับความสูงของอาคาร 30 เมตร ต้องมีการเชื่อมเหล็กเสริมคานรอบนอก เป็นวงกลม และเชื่อมต่อเหล็กตามข้อ (1)
3) เสาเข็มซึ่งปกติจะมีเส้นลวดเหล็กเสริมจะตอกลึกลงไปในดินมาก ทำให้ค่าความ ต้านทานของการลงดินต่ำกว่า ดังนั้นเส้นลวดนี้สามารถใช้แทนหลักสายดินได้ดีโดยการเชื่อมเส้นลวดนี้เข้ากับเหล็กเสริมเสาเข็ม
หลักล่อฟ้าในแนวราบ
ในกรณีสถาปนิกไม่ต้องการให้มีหลักล่อฟ้าปรากฏที่บนสุดของอาคาร เราอาจใช้ระบบหลักล่อฟ้าแนวราบได้ โดยการใช้แถบตัวนำไฟฟ้าฝังราบกับผิวของพื้นชั้นหลังคา ทั้งนี้แถบตัวนำดังกล่าวต้องมีค่าความนำไฟฟ้าเทียบเท่ากับทองแดงที่มีพื้นที่หน้าตัดขนาด 50 ตารางมิลลิเมตร สำหรับตัวนำลงดินของหลักล่อฟ้าแบบนี้สามารถจะใช้ได้ทั้งระบบธรรมดา หรือ Faraday cage ตามที่ได้กล่าวมาแล้วรวมทั้งหลักสายดินด้วย
การเลือกใช้ Bus Duct
เมื่อใดที่จะใช้บัสดัคท์ก็ตาม เราก็ควรจะทราบถึงเรื่อง ค่าการทนต่อกระแสรัดวงจรพร้อมกันไปด้วย เพื่อที่จะได้เลือกใช้อุปกรณ์ตัดตอนอัตโนมัติใน plug - in unit ให้สอดคล้องกันด้วย หรือเพื่อที่จะได้เลือกใช้บัสดัคท์ ที่มีค่าการทนต่อกระแสรัดวงจรที่สอดคล้องกับค่าที่คำนวณได้
ค่าแรงดันไฟฟ้าตก
เพื่อที่จะให้ระบบการจ่ายไฟฟ้าสมบูรณ์และมีประสิทธิภาพดียิ่งขึ้นอีก ก็ควรคำนึงถึง phase to phase voltage drop ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องใช้ค่าดังกล่าวมาใช้ในการคำนวณด้วย การลดค่ากระแสไฟฟ้าในอุณหภูมิสูง หากได้คำนวณแล้วว่าจะต้องใช้บัสดัคท์ติดตั้งและ ใช้งานในสถานที่ที่จะเกิดอุณหภูมิโดยรอบที่จะสูงกว่า 40 องศาแน่นอน ก็จะต้องคำนวณลดกระแสไฟฟ้าอีกโดยขนาดกระแสไฟฟ้าของบัสดัคท์มาคูณกับตัวคูณลด ที่ตรงกับอุณหภูมิที่จะ ใช้จริง ดังแสดงไว้ในตาราง ก. ทั้งนี้เพื่อไม่ให้บัสดัคท์ทำงานจนถึงจุดที่ร้อนที่สุดมากเกินไปคือที่ hot spot temperatu

re rise of 55 องศา

BOCK