มีสายดินแล้ว ทำไมยังถูกไฟดูด? รู้ทันอันตรายจากระบบไฟฟ้าในบ้าน

ทำไมระบบไฟฟ้าในบ้านจึงยังมีความเสี่ยง?

ระบบไฟฟ้าในบ้านพักอาศัยเป็นสิ่งจำเป็นในชีวิตประจำวัน แต่หากติดตั้งไม่ถูกต้องหรือเกิดความผิดปกติขึ้น ก็อาจก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงได้ ตั้งแต่เครื่องใช้ไฟฟ้าทำงานผิดปกติ ค่าไฟฟ้าสูงผิดปกติ ไปจนถึงไฟฟ้าดูดและการเสียชีวิต

ตัวอย่างความผิดปกติที่อาจเกิดขึ้น ได้แก่ การต่อสายไฟ Line (L) และ Neutral (N) สลับตำแหน่ง การต่อสายนิวทรัลหลวมหรือขาด รวมถึงกรณีที่สายไฟฟ้าเส้นที่มีแรงดันสัมผัสกับโครงโลหะของเครื่องใช้ไฟฟ้า ปัญหาเหล่านี้อาจเกิดจากความผิดพลาดในการติดตั้ง อุปกรณ์เสื่อมสภาพ หรือความเสียหายจากสภาพแวดล้อม

แม้ระบบไฟฟ้าจะติดตั้งตามมาตรฐานแล้ว ก็ยังมีโอกาสเกิดความผิดปกติได้ ดังนั้น การทำความเข้าใจระบบสายดินและอุปกรณ์ป้องกันจึงเป็นเรื่องสำคัญที่ช่วยลดความเสี่ยงต่อชีวิตและทรัพย์สิน

ระบบสายดินมีความสำคัญอย่างไร?

ตามมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้าสำหรับประเทศไทย พ.ศ. 2564 ระบบไฟฟ้าภายในบ้านต้องมีการติดตั้งระบบสายดินอย่างถูกต้อง โดยทั่วไปจะมีการต่อสายดินเข้ากับหลักดิน และค่าความต้านทานของหลักดินต้องอยู่ในเกณฑ์ที่กำหนด ซึ่งบทความต้นฉบับระบุค่าทั่วไปไว้ไม่เกิน 5 โอห์ม

หน้าที่สำคัญของระบบสายดินคือช่วยระบายกระแสไฟฟ้าจากความผิดปกติลงสู่ดิน และช่วยให้อุปกรณ์ป้องกันสามารถตัดวงจรได้เมื่อเกิดกระแสไฟฟ้ารั่วหรือลัดวงจรลงโครงโลหะของเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น เครื่องทำน้ำอุ่น ตู้เย็น หรือเครื่องซักผ้า

อย่างไรก็ตาม การมีสายดินไม่ได้หมายความว่าจะป้องกันอันตรายจากไฟฟ้าได้ทุกกรณี เพราะประสิทธิภาพในการป้องกันยังขึ้นอยู่กับรูปแบบการต่อสายดิน ค่าความต้านทานของระบบ และการทำงานร่วมกับอุปกรณ์ป้องกัน

ระบบสายดินที่ใช้ในระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำ

ตามมาตรฐาน IEC 60364 ระบบสายดินสามารถแบ่งออกเป็นหลายรูปแบบ โดยการศึกษานี้ให้ความสำคัญกับระบบ TN-C-S และ TT รวมถึงการเปรียบเทียบกับแนวทางการติดตั้งตามมาตรฐาน วสท.

• ระบบ TN-C-S เป็นระบบที่รวมสาย Neutral (N) และสาย Protective Earth (PE) เป็นสาย PEN ในบางช่วงของระบบ ก่อนแยกออกเป็น N และ PE ณ จุดเริ่มต้นของระบบไฟฟ้าภายในสถานที่ใช้งาน
• ระบบ TT เป็นระบบที่ผู้ใช้ไฟฟ้าติดตั้งหลักดินของตนเอง โดยหลักดินของผู้ใช้ไม่ได้เชื่อมต่อกับสาย N หรือ PEN ของระบบจำหน่ายโดยตรง

แต่ละระบบมีข้อดี ข้อจำกัด และเงื่อนไขในการติดตั้งแตกต่างกัน โดยเฉพาะเรื่องเส้นทางการไหลของกระแสไฟฟ้าเมื่อเกิดความผิดปกติ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการทำงานของอุปกรณ์ป้องกัน

วิเคราะห์ความเสี่ยงจากความผิดปกติของระบบไฟฟ้า

การศึกษานี้จำลองเหตุการณ์ความผิดปกติ 3 กรณี เพื่อเปรียบเทียบการทำงานของระบบสายดินและอุปกรณ์ป้องกัน ได้แก่ เบรกเกอร์ (CB) และเครื่องตัดไฟรั่ว (RCD)

1. เมื่อสายไฟ L สัมผัสกับโครงโลหะของเครื่องใช้ไฟฟ้า

เมื่อฉนวนสายไฟชำรุดจนสาย L สัมผัสกับโครงโลหะ กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านเส้นทางของระบบสายดิน หากระบบมีทางเดินกระแสไฟฟ้าความต้านทานต่ำ กระแสที่เกิดขึ้นจะมีค่าสูงและช่วยให้เบรกเกอร์ตัดวงจรได้อย่างรวดเร็ว

อย่างไรก็ตาม ในระบบ TT ความต้านทานของวงจรที่ไหลผ่านหลักดินอาจทำให้กระแสไฟฟ้าขัดข้องมีค่าต่ำ จนไม่เพียงพอให้เบรกเกอร์ตัดวงจรได้อย่างรวดเร็ว จึงจำเป็นต้องใช้เครื่องตัดไฟรั่ว (RCD) เพื่อช่วยตัดวงจรเมื่อเกิดกระแสไฟฟ้ารั่ว

ระบบ TT จึงต้องให้ความสำคัญกับการติดตั้งและตรวจสอบ RCD เป็นพิเศษ เพื่อให้สามารถตัดวงจรได้เมื่อเกิดกระแสไฟฟ้ารั่ว

2. เมื่อสาย Neutral (N) หลวมหรือขาด

กรณีสาย N หลวมหรือขาดบริเวณด้านออกของมิเตอร์ อาจทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้ายังคงทำงานได้ แต่ได้รับแรงดันไฟฟ้าผิดปกติ ขณะเดียวกันระบบสายดินบางรูปแบบอาจเกิดแรงดันไฟฟ้าปรากฏขึ้นที่สาย PE และโครงโลหะของเครื่องใช้ไฟฟ้า โดยอุปกรณ์ป้องกันอาจไม่ตัดวงจร

จากผลการจำลอง ระบบตามแนวทาง วสท. มีความเสี่ยงที่ผู้ใช้อาจสัมผัสโครงโลหะซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าได้ แม้เครื่องใช้ไฟฟ้าจะยังทำงานอยู่ ส่วนระบบ TN-C-S และ TT ในเงื่อนไขที่ศึกษา พบว่าระบบไฟฟ้าภายในบ้านหยุดทำงาน ทำให้ผู้ใช้สังเกตเห็นความผิดปกติได้ชัดเจนกว่า

สาย N ที่หลวมหรือขาดไม่ใช่เพียงปัญหาที่ทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าทำงานผิดปกติ แต่ยังอาจสร้างแรงดันไฟฟ้าที่โครงโลหะและเป็นอันตรายต่อผู้ใช้งานได้

3. เมื่อสาย L และ N ต่อสลับตำแหน่ง

การต่อสาย L และ N สลับตำแหน่งอาจทำให้แรงดันไฟฟ้าปรากฏอยู่ในตำแหน่งที่ไม่ควรมีแรงดัน โดยเฉพาะบริเวณที่เกี่ยวข้องกับสาย N และระบบสายดิน

ผลการศึกษาระบุว่า ในระบบตามแนวทาง วสท. ความผิดปกติดังกล่าวอาจทำให้มีแรงดันไฟฟ้าปรากฏที่หลักดินและโครงโลหะของเครื่องใช้ไฟฟ้า ขณะที่โหลดสามารถทำงานต่อไปได้ และอุปกรณ์ป้องกันอาจไม่ตัดวงจร จึงมีความเสี่ยงต่อการถูกไฟฟ้าดูดอย่างรุนแรง รวมถึงอาจเกิดการใช้พลังงานไฟฟ้าสูงผิดปกติ

ส่วนระบบ TN-C-S และ TT ผลการจำลองระบุว่าอาจมีแรงดันไฟฟ้าปรากฏที่ตำแหน่งสาย N แม้โหลดจะยังทำงานได้ แต่ไม่พบความเสี่ยงในลักษณะเดียวกับระบบที่เปรียบเทียบตามเงื่อนไขของการศึกษา

เปรียบเทียบคุณสมบัติของระบบสายดินแต่ละรูปแบบ

ประเด็น	วสท.	TN-C-S	TT
หลักดินด้าน แหล่งจ่ายไฟฟ้า	การไฟฟ้าไปดำเนินการ	การไฟฟ้าดำเนินการ	การไฟฟ้าดำเนินการ
หลักดินด้านผู้ใช้ไฟฟ้า	ผู้ใช้ไฟฟ้าดำเนินการ	ไม่มี	ผู้ใช้ไฟฟ้าดำเนินการ
ความต้านทานหลักดิน ด้านผู้ใช้ไฟฟ้า (Reh)	ขึ้นกับคุณภาพการทำหลักดิน ปกติต้องต่ำกว่า 5 โอมห์	ไม่มีหลักดิน	ขึ้นกับคุณภาพการทำหลักดิน ปกติต้องต่ำกว่า 5 โอมห์
ความสัมพันธ์ PE กับระบบแหล่งจ่าย	เชื่อมผ่าน Neutral ที่จุด N-PE bond	เชื่อมผ่าน PEN	ไม่เชื่อมกับ N/PEN
Loop Impedance เมื่อเกิดไฟรั่วจาก L ไป โครงของอุปกรณ์	ต่ำ Ze	ต่ำ Ze	สูง ประมาณ เท่ากับ Reh+Rge
เส้นทาง earth fault หลัก เมื่อ เกิดไฟรั่วจาก L ไป โครงของอุปกรณ์	โครง→N-PE bond→N→จุดนิวทรัลหม้อแปลง และบางส่วนผ่านดิน	โครง→PE→PEN→จุดนิวทรัลหม้อแปลง	โครง→PE→หลักดินผู้ใช้→ดิน→หลักดินแหล่งจ่าย→นิวทรัลหม้อแปลง

สรุปผลการจำลองความผิดปกติและความเสี่ยงของระบบสายดินแต่ละรูปแบบ

ประเด็นความบ่งพร่อง	วสท.	TN-C-S	TT
สายไฟ L สัมผัสโครงอุปกรณ์โดยตรง	– กระแส fault สูง – CB ตัดวงจร – คนปลอดภัย	– กระแส fault สูง – CB ตัดวงจร – คนปลอดภัย	– กระแส fault ต่ำ – CB อาจไม่ตัดวงจร หรือตัดช้า – ต้องมี RCD ช่วย – คนปลอดภัย
ขั้วต่อสาย N ที่ทางออกมิเตอร์หลุดหรือขาด	– มีการยกระดับแรงดันที่หลักดินและโครงโลหะ – โหลดทำงานที่แรงดันทดลอง – อุปกรณ์ป้องกันทุกตัววงจร – คนไม่ปลอดภัย	– ไฟฟ้าในบ้านดับ – โหลดไม่ทำงาน – คนปลอดภัย	– ไฟฟ้าในบ้านดับ – โหลดไม่ทำงาน – คนปลอดภัย
สลับสาย L-N	– มีแรงดัน L ที่จุดต่อหลักดินและโครงอุปกรณ์ – โหลดทำงาน – อุปกรณ์ป้องกันทุกตัวไม่ตัดวงจร – คนไม่ปลอดภัยมาก	– มีแรงดัน L ลอย ที่จุดต่อ N – โหลดทำงาน – คนปลอดภัย	– มีแรงดัน L ลอยที่จุดต่อ N – โหลดทำงาน – คนปลอดภัย

เลือกระบบสายดินอย่างไรให้เหมาะสมและปลอดภัย ?

จากผลการศึกษาไม่สามารถสรุปได้ว่าระบบสายดินรูปแบบใดเหมาะสมกับทุกสถานที่ เพราะแต่ละระบบมีข้อดีและข้อจำกัดแตกต่างกัน การเลือกใช้งานจึงต้องพิจารณาจากลักษณะพื้นที่ สภาพแวดล้อม รูปแบบระบบจำหน่ายไฟฟ้า และความเป็นไปได้ในการติดตั้ง

ระบบ TN-C-S อาจมีข้อจำกัดในพื้นที่ที่มิเตอร์อยู่ห่างจากตู้จ่ายไฟภายในบ้าน เนื่องจากต้องจัดเตรียมสาย PE เพิ่มเติมไปยังจุดแยกสาย PEN ส่วนระบบ TT มีข้อจำกัดด้านความต้านทานของวงจรสายดิน ซึ่งอาจทำให้กระแสไฟฟ้าขัดข้องมีค่าไม่สูงพอให้เบรกเกอร์ตัดวงจรได้รวดเร็ว จึงต้องใช้อุปกรณ์ RCD ร่วมด้วย

นอกจากการเลือกระบบสายดินแล้ว ควรเลือกใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ได้มาตรฐาน ตรวจสอบและบำรุงรักษาระบบไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอ รวมถึงเฝ้าระวังความเสียหายจากสภาพแวดล้อม เช่น ฉนวนเสื่อมสภาพ สัตว์กัดแทะสายไฟ หรือความเสียหายของสายไฟฟ้าและอุปกรณ์บนเสาไฟฟ้า

หัวใจสำคัญของความปลอดภัยทางไฟฟ้าไม่ใช่เพียงการติดตั้งระบบสายดิน แต่คือการออกแบบระบบให้เหมาะสมกับพื้นที่ ใช้อุปกรณ์ป้องกันอย่างถูกต้อง และตรวจพบความผิดปกติได้ก่อนเกิดอันตราย

การออกแบบระบบโดยคำนึงถึงหลักการ Fail Safe หรือการทำให้ระบบอยู่ในสภาวะปลอดภัยเมื่อเกิดความผิดปกติ จะช่วยลดความเสี่ยงต่อผู้ใช้งานได้มากขึ้น ทั้งนี้ การตรวจสอบระบบไฟฟ้าโดยผู้มีความรู้และความชำนาญยังเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับบ้านพักอาศัยทุกแห่ง

อ่านเอกสารเพิ่มเติมได้ที่นี่

https://drive.google.com/file/d/1EUdMletMX3YgYtM9sRbPWxSg7X-Jb03X/view?usp=sharing

กลับหน้าหลัก