เสาไฟล่อฟ้า (Lightning Protection System) ทำงานอย่างไร?

เสาล่อฟ้า ฟ้าผ่าเป็นหนึ่งในพลังงานธรรมชาติที่รุนแรงที่สุดในโลก สามารถสร้างความเสียหายให้กับอาคาร เครื่องจักร ระบบไฟฟ้า และชีวิตมนุษย์ได้ภายในเสี้ยววินาที แต่สิ่งที่หลายคนเข้าใจผิดมาตลอดคือ เสาไฟล่อฟ้าไม่ได้มีหน้าที่ “ล่อให้ฟ้าผ่า” ลงมาความจริงแล้ว ระบบป้องกันฟ้าผ่าถูกออกแบบมาเพื่อ ควบคุมเส้นทางของกระแสฟ้าผ่าให้ไหลลงดินอย่างปลอดภัย และป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายต่ออาคารและระบบไฟฟ้าภายใน โดยอาศัยหลักการทางฟิสิกส์และวิศวกรรมที่ผ่านการทดสอบตามมาตรฐานสากล เช่น IEC 62305, NFPA 780 เป็นต้นเสาไฟล่อฟ้าทำงานอย่างไร มีองค์ประกอบอะไรบ้าง และทำไมการมีระบบที่ถูกต้องจึงจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับทุกอาคาร ตั้งแต่บ้านพักจนถึงโรงงานอุตสาหกรรม

เสาไฟล่อฟ้าคืออะไร? ความเข้าใจที่ถูกต้องตามหลักวิศวกรรม

เสาไฟล่อฟ้า (Lightning Rod หรือ Air Terminal) คืออุปกรณ์โลหะที่ติดตั้งบนจุดสูงสุดของอาคารหรือโครงสร้าง ทำหน้าที่เป็น จุดแรกที่ฟ้าผ่าเลือกตกลงมา ไม่ใช่เพื่อ “ดึงดูดฟ้า” แต่เพื่อให้กระแสไฟฟ้าเดินทางผ่านเส้นทางที่ถูกเตรียมไว้โดยเฉพาะ

ทำไมฟ้าถึงเลือกตกที่เสาไฟล่อฟ้า?

ก่อนเกิดฟ้าผ่า จะมีการสะสมประจุไฟฟ้าระหว่างพื้นดินและก้อนเมฆ เมื่อประจุแตกต่างกันมากพอ จะเกิดการคายประจุ (ฟ้าผ่า) โดยฟ้าจะเลือกตกที่

• • • จุดที่สูงที่สุด
    • จุดที่มีการนำไฟฟ้าดีที่สุด
    • จุดที่มี “เส้นทางลงดิน” ที่ง่ายที่สุด

เสาไฟล่อฟ้าจึงทำหน้าที่ ดักจับ (Intercept) ฟ้าผ่าที่จะเกิดในบริเวณนั้นและนำเข้าสู่ระบบป้องกันอย่างเป็นระบบ

ส่วนประกอบ 3 ส่วนของระบบป้องกันฟ้าผ่าที่ถูกต้อง

การติดตั้งเพียง “เสาเหล็ก” ไม่ถือว่าเป็นระบบป้องกันฟ้าผ่า ระบบที่สมบูรณ์ต้องมี 3 ส่วน ทำงานร่วมกันแบบเป็นโครงข่าย

1.ตัวรับฟ้าผ่า (Air Terminal / Lightning Rod)

ติดตั้งบนยอดอาคาร เสาสูง หลังคา หรือโครงสร้างอื่น

• • ทำหน้าที่เป็นจุดรับพลังงานฟ้าผ่า
  • อาจมีหลายแบบ เช่น Rod Type, ESE (Early Streamer Emission), Mesh System

2.ตัวนำลงดิน (Down Conductor)

สายโลหะนำไฟฟ้าขนาดใหญ่ (ส่วนมากใช้ทองแดง)

• • นำพากระแสฟ้าผ่าที่แรงมากลงสู่พื้นดิน
  • ติดตั้งด้านข้างอาคารหรือภายในผนัง
  • ต้องมีหลายเส้นตามขนาดอาคารเพื่อลดความต้านทาน

ข้อกำหนดทั่วไป

• • ใช้ทองแดง 35–70 mm²
  • เดินสายสั้นที่สุดเท่าที่จะทำได้
  • ห้ามมีมุมหักคมเพราะกระแสฟ้าผ่าอาจกระโดดออก

1. 3. ระบบรากสายดิน (Earthing / Grounding System)

3.องค์ประกอบสำคัญที่สุดของระบบทั้งหมด

• • กระจายพลังงานฟ้าผ่าลงสู่ดินอย่างรวดเร็ว
  • ป้องกันกระแสย้อนกลับ (Back Flash)
  • ใช้แท่งกราวด์หลายต้นเชื่อมต่อกันเป็นเครือข่าย

มาตรฐานแนะนำ:

• • ค่าความต้านทานดิน ≤ 10 โอห์ม สำหรับระบบฟ้าผ่า
  • ยิ่งต่ำยิ่งดี (พื้นที่ดินชื้นอาจได้ 1–5 โอห์ม)

หลักการทำงานของระบบป้องกันฟ้าผ่าแบบเข้าใจง่าย

แม้ฟ้าผ่าจะมีแรงดันสูงระดับ ล้านโวลต์ แต่กระบวนการจัดการโดยระบบ LPS มีดังนี้

1. 1. ฟ้าถูกดักจับโดยตัวรับฟ้าผ่า

เนื่องจากเป็นจุดสูงที่สุดและเป็นตัวนำที่ดีที่สุด

1. 2. กระแสฟ้าผ่าไหลลงตามตัวนำลงดิน (Down Conductor)

ลดโอกาสที่ฟ้าจะกระโดดไปยังส่วนอื่นของอาคาร

1. 3. ระบบรากสายดินกระจายพลังงานสู่ดิน

ทำให้กระแสฟ้าผ่าถูกปล่อยออกอย่างปลอดภัย

ทำงานครบทุกส่วน = อาคารรอด
ขาดส่วนใดส่วนหนึ่ง = เสี่ยงเสียหายสูง

หลักการออกแบบที่วิศวกรใช้ เช่น Rolling Sphere Method

หนึ่งในหลักการที่แม่นยำที่สุดคือ Rolling Sphere Method ตามมาตรฐาน IEC 62305

หลักการ:

สมมติให้มี “ลูกบอลขนาดใหญ่” กลิ้งบนอาคาร

• • ถ้าลูกบอลสัมผัสส่วนไหน แปลว่าส่วนนั้นยังไม่ถูกป้องกัน
  • เสาไฟล่อฟ้าต้องติดตั้งให้ลูกบอลไม่สามารถสัมผัสโครงสร้างได้
  • รัศมีลูกบอลขึ้นอยู่กับระดับความเสี่ยง เช่น
    • 30 m (ระดับสูงมาก)
    • 45 m
    • 60 m

นี่คือวิธีที่ใช้กำหนดจำนวนและความสูงของเสาไฟล่อฟ้าอย่างแม่นยำที่สุด

ความสำคัญของค่าความต้านทานดิน (Earth Resistance)

กระแสฟ้าผ่าอาจสูงถึง

• • 30,000 – 200,000 แอมป์

ถ้าความต้านทานดินสูงเกินไป จะเกิด

• • กระแสย้อนกลับเข้าหาอาคาร
  • ความร้อนสะสมใต้ดิน
  • การละลายของสายดิน
  • ความเสียหายของอุปกรณ์ไฟฟ้า

ดังนั้นจึงต้อง

• • เพิ่มจำนวนแท่งกราวด์
  • ใช้น้ำยาปรับสภาพดิน (Ground Enhancing Compound)
  • ทำลูปกราวด์ (Ground Ring) รอบอาคาร

ผลกระทบรองที่ต้องป้องกันด้วย (Secondary Lightning Effects)

แม้ฟ้าจะไม่ผ่าตรงอาคาร ก็ยังเสี่ยงจากผลกระทบรอง ได้แก่:

1. แรงดันไฟฟ้ากระชาก (Surge) เข้าสู่ระบบไฟฟ้า

อาจเกิดจาก

• • ฟ้าผ่าใกล้เคียง
  • ฟ้าผ่าเสาไฟฟ้า
  • ฟ้าผ่าสายสื่อสาร

สามารถทำลาย

• • คอมพิวเตอร์
  • ตู้ควบคุมระบบ
  • อุปกรณ์อุตสาหกรรม
  • ระบบเครือข่าย

การป้องกัน:
ติดตั้ง SPD (Surge Protective Device) ที่

• • ตู้เมน (Main Panel)
  • ตู้ย่อย
  • ระบบสื่อสาร

2. ความร้อนและการละลายของวัสดุ

สายตัวนำที่เล็กเกินไปอาจละลายจนเกิดไฟไหม้

3. Back Flash และ Side Flash

กระแสฟ้าผ่าอาจกระโดดจากสายลงดินไปยังโลหะใกล้เคียง เช่น

• • ท่อน้ำ
  • โครงหลังคา
  • ท่อดักลม

การติดตั้งต้องคำนึงถึงระยะปลอดภัยเสมอ

วัสดุที่ใช้ในระบบฟ้าผ่า (ให้ข้อมูลลึกขึ้น)

ตัวนำ (Conductor)

• • ทองแดงบริสุทธิ์
  • สายทองแดงตีเกลียว
  • Flat Copper Bar
  • อะลูมิเนียม (พื้นที่บางแห่ง)

ตัวรับฟ้าผ่า

• • Rod Type (แบบแท่งยอดแหลม)
  • ESE (Early Streamer Emission) สำหรับพื้นที่กว้าง
  • Mesh / Faraday Cage สำหรับอาคารสูง

ระบบกราวด์

• • แท่งกราวด์ทองแดง
  • เคมีกราวด์ (Ground Rod Chemical)
  • Ground Enhancement Material (GEM)

ทุกชนิดต้องตามมาตรฐาน UL, IEC, TIS

บทสรุป

การป้องกันฟ้าผ่าไม่ใช่แค่การติดตั้งเสาให้ฟ้าผ่าใส่ แต่คือการสร้าง “เส้นทางปลอดภัย” สำหรับกระแสฟ้าผ่าที่มีพลังงานมหาศาล ระบบป้องกันฟ้าผ่าที่ถูกออกแบบอย่างถูกต้องประกอบด้วย

• • ตัวรับฟ้าผ่า
  • ตัวนำลงดิน
  • ระบบกราวด์
  • และ SPD เพื่อป้องกันระบบไฟฟ้าภายใน

หากออกแบบเป็นระบบครบถ้วน จะสามารถป้องกัน

• • ไฟไหม้
  • การเสียหายของอุปกรณ์ไฟฟ้า
  • การหยุดชะงักของระบบผลิต
  • ความเสียหายต่อชีวิตและทรัพย์สิน

สรุปง่าย ๆ: “เสาไฟล่อฟ้าไม่ได้ดึงดูดฟ้า แต่จัดการเส้นทางของฟ้าให้ปลอดภัย และลดความเสี่ยงของความเสียหายทุกด้านอย่างมีประสิทธิภาพที่สุด”

NINELED แสงสว่างที่คุณวางใจได้ จากแบรนด์ที่คุณเลือก พื้นที่รวมแบรนด์ชั้นนำ ให้คุณเลือกซื้อไม่ว่าจะสปอร์ตไลท์ โคมไฟไฮเบย์ โคมถนน หลอดไฟ LED โซล่าเซลล์ และเสาไฟ สนใจสอบถาม-สั่งซื้อเกี่ยวกับสินค้าเพิ่มเติมได้ที่  Line : @NINELED