บทความโดย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.)

ดร.เชิดชัย ประภานวรัตน์ อาจารย์ประจำสาขาเทคโนโลยีวิศวกรรมไฟฟ้าและพลังงาน ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) เปิดเผยถึงสาเหตุหลัก ๆ ที่อาจทำให้เกิดไฟไหม้สายไฟฟ้า ว่ามีทั้งปัจจัยภายในของระบบสายไฟและปัจจัยภายนอกที่เข้ามากระทำต่อสายไฟจนเกิดการลุกติดไฟขึ้น

ปัจจัยภายในที่ทำให้สายไฟฟ้าร้อนนั้นมี 2 อย่าง คือ (1) กระแสที่ไหลในสาย และ (2) ความต้านทานของสาย ความร้อนที่เกิดขึ้นแปรผันตามกระแสยกกำลังสอง สาเหตุหลักคือการเกิดกระแสเกิน โดยธรรมชาติของตัวนำจะมีความต้านทานอยู่ หรือค่า R (Resistant) มีหน่วยเป็น โอห์ม เมื่อมีกระแสไหล (I) หน่วยเป็น แอมแปร์ (A) มันก็จะมีพลังงานความร้อนเกิดขึ้นเท่ากับกระแส I ยกกำลัง 2 แล้วคูณด้วย R ดังนั้น ยิ่งมีกระแสมาก ลวดตัวนำก็จะยิ่งร้อนมากขึ้น ซึ่งเป็นความร้อนที่จะต้องระบายผ่านฉนวนออกไปสู่อากาศรอบ ๆ สาย

สายไฟฟ้าร้อนด้วยกลไกเดียวกันกับหลอดไส้ (Incandescent lamp) ซึ่งทำงานโดยการให้กระแสไหลผ่านไส้หลอดที่มีความต้านทานค่อนข้างมาก จึงทำให้ไส้หลอดร้อนจนเปล่งแสงออกมา แต่ในสายไฟฟ้าเราไม่ได้อยากได้ความร้อน เพราะนั่นจะทำให้ฉนวนเสื่อม เนื่องจากฉนวนเป็นพวกพลาสติกพีวีซี ซึ่งเป็นโพลีเมอร์ ยิ่งร้อนยิ่งเสื่อมสภาพเร็ว ทำให้มันกรอบ ดังนั้น สายไฟฟ้าจึงต้องมีการออกแบบมาให้มีพื้นที่หน้าตัดของตัวนำที่ใหญ่พอ เพื่อให้ค่าความต้านทานต่ำ

สายไฟขนาดเท่ากัน กระแสเพิ่ม 2 เท่า ปริมาณความร้อนที่จะต้องระบายออกนั้นจะเป็น 4 เท่า (กระแสยกกำลังสอง) และถ้าหากกระแสเพิ่ม 3 เท่า ปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นในเนื้อตัวนำนั้นจะเพิ่ม 9 เท่า ดังนั้น เราจะเห็นว่าเมื่อกระแสมาก ความร้อนที่อยู่ในเนื้อตัวนำของสายที่ต้องไหลผ่านฉนวนเพื่อระบายออกไปสู่อากาศรอบ ๆ สายนั้นจะยิ่งมากตามไปด้วย จึงทำให้ฉนวนหุ้มสายร้อน และส่งผลให้เสื่อมสภาพเร็ว

ถ้าหากความร้อนยังไม่มากเท่าใด ฉนวนก็ยังพอรับได้ สิ่งที่เราอาจจะพบก็คือเมื่อสัมผัสรอบ ๆ สายไฟแล้วรู้สึกว่ามันอุ่น และฉนวนหุ้มสายที่อุ่นอาจจะนิ่มกว่าสภาพที่เย็นเล็กน้อย แต่ถ้ากระแสเกินพิกัดความสามารถของสายไปมาก ฉนวนพีวีซีจะเริ่มหลอมเหลวถึงขั้นหยดได้เลย เพราะปกติแล้วสายพีวีซีนั้นมักจะระบุให้ใช้งานโดยมีอุณหภูมิสายขณะทำงานไม่เกิน 70 องศาเซลเซียส ส่วนสายรุ่นที่มีฉนวนดีกว่าซึ่งเป็นพวก XLPE อันนี้จะสามารถใช้งานได้ถึง 90 องศาเซลเซียส

ดร.เชิดชัย ประภานวรัตน์

โดยทั่วไปสายไฟฟ้าที่ใช้ตามบ้านพักอาศัย อาคารพาณิชย์ และโรงงานอุตสาหกรรม มักจะมีอุณหภูมิใช้งานไม่เกิน 70 องศาเซลเซียส ซึ่งไม่ได้สูงมาก ดังนั้น ถ้าอยากให้สายไฟมีอายุใช้งานที่นานก็ต้องไม่ให้ความร้อนที่เกิดขึ้นมีตัวนำมันสูงเกินกว่าความสามารถในการระบายความร้อนของสายไฟ แต่ทั้งนี้ก็ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอากาศรอบ ๆ สายด้วย

คำแนะนำคือสายไฟฟ้าควรอยู่ในบริเวณที่เย็นและแห้ง เพื่อให้ความร้อนสามารถระบายออกมาสู่บรรยากาศแวดล้อมได้เร็ว ซึ่งนั่นจะทำให้สายไฟเสื่อมช้าลง แต่ถ้าร้อนและโดนแดดด้วยจะยิ่งเสื่อมเร็ว ยกเว้นสายไฟฟ้าสำหรับใช้งานกลางแจ้ง พวกนี้มักจะมีฉนวนสองชั้น โดยชั้นนอกจะสามารถทนต่อรังสีอุลตร้าไวโอเล็ตได้

ส่วนกระแสที่ไหลผ่านสายจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับภาระไฟฟ้าที่สายนั้นป้อน เช่น บางชุมชนที่เป็นบ้านพักอาศัยอาจจะใช้ไฟฟ้ามากที่สุดในช่วงเย็น เพราะคนส่วนใหญ่กลับเข้าบ้าน ก็อาจจะทำให้กระแสที่ไหลในสายมีปริมาณสูงในช่วงเวลานั้น

อย่างไรตาม ในการเลือกขนาดสายไฟฟ้าจากหม้อแปลงมาสู่ชุมชนนั้น การไฟฟ้าจะเลือกสายไฟที่มีพื้นที่หน้าตัดของทองแดงหรืออลูมิเนียมใหญ่พอตามพิกัดความสามารถในการจ่ายไฟของหม้อแปลง การไฟฟ้ารู้ว่าหม้อแปลงสามารถจ่ายกระแสได้สูงสุดกี่แอมป์ ก็ต้องเลือกใช้สายไฟ (ในที่นี้เรียกว่าสายป้อนหรือ Feeder) ที่สามารถรับกระแสได้ไม่น้อยกว่าความสามารถในการจ่ายกระแสของหม้อแปลงนั้น ๆ บวกค่าเผื่อเพื่อความปลอดภัยอีกจำนวนหนึ่ง เพื่อให้ปลอดภัยอยู่แล้ว

แต่ปัญหาอยู่ตรงที่ว่าในแต่ละพื้นที่มักมีจำนวนบ้านเรือนเพิ่มขึ้นมาอีกเรื่อย ๆ จำนวนสายป้อนมีจำนวนเพิ่มขึ้นด้วย สายป้อนเหล่านี้เหมือนกิ่งแขนงหรือกิ่งที่เป็นกิ่งย่อยของต้นไม้ หากจำนวนบ้านที่ต่อกับสายป้อนย่อยเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ และยิ่งผู้ใช้ไฟฟ้าในสายป้อนย่อยนั้น ๆ เปิดเครื่องใช้ไฟฟ้าพร้อมกัน ก็อาจเกิดกระแสเกินได้

หากสายป้อนเกิดความร้อนสูงเพียงระยะสั้น ๆ ก็ไม่น่าจะเป็นอะไรมาก เพราะสายไฟสามารถระบายออกได้ทัน แต่ถ้ากระแสนั้นมีค่าสูงเกินพิกัดของสายไฟฟ้าและเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความร้อนก็เพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องเช่นกัน ก็อาจจะทำให้สายระบายความร้อนไม่ทัน เป็นเหตุให้สายไฟเกิดการหลอมเหลวของฉนวนหรือลุกไหม้ขึ้น และเป็นสาเหตุของไฟไหม้หรือการลัดวงจรได้ ยิ่งสายที่อยู่ในสภาพแวดล้อมที่การระบายความร้อนทำได้ยาก เช่น มีอุณหภูมิค่อนข้างสูง หรือพื้นที่ที่อากาศไม่ถ่ายเท ก็จะเพิ่มโอกาสที่ฉนวนจะหลอมละลายได้มากขึ้น

สำหรับภาพที่คนส่วนใหญ่มักกังวลกับภาพสายไฟที่พันกันเป็นกระจุก ๆ ตามเสาไฟฟ้านั้น ส่วนมากเป็นสายโทรศัพท์ ซึ่งสายเหล่านั้นแทบจะไม่มีกระแสไฟ และหากเป็นสายโทรศัพท์ยุคใหม่จะเป็นออพติคไฟเบอร์ สิ่งที่วิ่งอยู่ข้างในสายประเภทนี้เป็นแสง ทำให้สายโทรศัพท์ที่เป็นออพติคฯจึงไม่มีทองแดง ส่วนสายโทรศัพท์รุ่นเก่าที่ยังเป็นทองแดงอยู่ก็มีกระแสต่ำมาก ไม่กี่มิลลิแอมป์ ดังนั้น สายโทรศัพท์แทบไม่มีโอกาสลุกไหม้เองได้เลย เนื่องจากกระแสที่ไหลมีค่าต่ำมากในขณะทำงานปกติ

ส่วนปัจจัยภายนอกที่อาจจะเข้ามากระทำต่อสายไฟจนเกิดไฟไหม้ก็มีอย่างเช่น การเผาหญ้า หรืออาจจะเกิดจากการต่อไม่แน่น ซึ่งบางกรณีอาจจะเคยแน่นตอนที่เริ่มต้นติดตั้งสาย feeder แต่เมื่อเวลาผ่านไปขั้วต่ออาจจะหลวม เนื่องจากน้ำและความชื้นอาจเล็ดลอดผ่านเทปพันสายไฟเข้าไปได้ ทำให้เกิดสนิมบริเวณรอยต่อ ส่งผลให้รอยต่อสัมผัสกันไม่สนิท เกิดความต้านทานระหว่างรอยต่อที่เพิ่มขึ้น ซึ่งก็จะเป็นไปตามกฎเดิมอีก คือเมื่อกระแสไหลผ่านความต้านทานก็จะมีความร้อนเกิดขึ้น ซึ่งมีค่าเท่ากับกระแส (I) ยกกำลังสอง คูณกับค่าความต้านทาน (R) ดังนั้น บริเวณขั้วต่อที่หลวมมักจะเกิดความร้อน และถ้าหากว่าการหลวมรุนแรงก็จะทำให้เกิดการสปาร์คขึ้น ทำให้เกิดประกายไฟและอุณหภูมิของตัวนำในบริเวณที่เกิดการสปาร์คจะมีค่าสูงมาก เหมือนกับเวลาที่ช่างเชื่อมเหล็กทำให้ลวดเชื่อมหลอมละลายได้ เพราะช่างเชื่อมรักษาการสปาร์คให้เกิดอย่างต่อเนื่องตลอดการเชื่อม ซึ่งอุณหภูมิตรงใจกลางการสปาร์คนั้นสูงเป็นหมื่นองศาเซลเซียส หากการสปาร์คเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและกระแสสปาร์คมีค่าสูง ความร้อนจำนวนมากจากการสปาร์คจะวิ่งจากจุดที่เกิดการสปาร์คไปตามเนื้อโลหะของตัวนำ ทำให้ฉนวนของสายไฟฟ้าในบริเวณที่เกิดการสปาร์ค ร้อนจัดจนลุกไหม้ได้

Tags : อุตสาหกรรม, ข่าวอุตสาหกรรม, สื่ออุตสาหกรรม, โรงงาน, เครื่องจักรกล, การผลิต, พลังงาน, โลจิสติกส์, Industry, Industrial, Industrial News, Industrial Media, Factory, Machinery, Machine, Manufacturing, Energy, Logistics