EIT Article : no.009
?อันตรายจากฟ้าผ่าและแนวทางป้องกัน
ลือชัย ทองนิล
ประธานสาขาวิศวกรรมไฟฟ้า วสท.
เข้าฤดูฝนแล้วนะครับ อันตรายที่มาพร้อมกับฤดูฝนคือฟ้าผ่า ฟ้าผ่าก่อให้เกิดอันตรายได้ถึงชีวิตไม่ว่าจะเป็นมนุษย์และสัตว์ต่าง ๆ รวมถึงสร้างความเสียหายให้สิ่งก่อสร้างได้เป็นจำนวนมาก การรู้วิธีการหลบเลี่ยง หรือการป้องกัน จะช่วยให้เรารอดพ้นจากอันตราย และลดความเสียหายต่อทรัพย์สินได้มาก
▪️ การเกิดฟ้าผ่า
ฟ้าผ่าเกิดจากการคายประจุระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดิน โดยปกติพื้นดินถือว่ามีแรงดันไฟฟ้าหรือประจุไฟฟ้าเป็นศูนย์ ประจุที่ก้อนเมฆเกิดจากการเสียดสีกันของไอน้ำ หยดน้ำ และน้ำแข็งในก้อนเมฆ ทุกบริเวณใต้เงาเมฆฝนฟ้าคะนองมีโอกาสเสี่ยงต่อการเกิดฟ้าผ่าได้ทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นที่สูง ที่ต่ำ หรือกลางแจ้ง เพียงแต่จุดเสี่ยงที่มีโอกาสเกิดฟ้าผ่าได้มากที่สุด คือ ที่โล่งแจ้ง เช่น สระน้ำ ชายหาด สนามฟุตบอล และสนามกอล์ฟ เป็นต้น และจุดบริเวณที่มีความสูง เช่น ต้นไม้ อาคารสูง สิ่งก่อสร้าง หรือแม้แต่คนที่ยืนอยู่กลางแจ้ง เพราะประจุไฟฟ้าระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดินจะมีโอกาสวิ่งเข้าหากันได้เร็วที่สุด เราไม่สามารถทราบได้ว่าจะเกิดฟ้าผ่าที่ไหน และเมื่อไร ถึงแม้ปัจจุบันจะมีเทคโนโลยีที่สามารถวัดประจุไฟฟ้าในอากาศได้ก็ตาม แต่ก็เป็นแต่เพียงการคาดการณ์ว่าอาจเกิดฟ้าผ่าได้เท่านั้น ส่วนวัตถุที่เป็นตัวทำให้ฟ้าผ่าใส่มนุษย์ได้มากที่สุด คือ วัตถุที่อยู่สูงเหนือจากศีรษะมนุษย์ขึ้นไป โดยเฉพาะสิ่งของที่มีปลายแหลม เช่น ร่มที่ด้านปลายบนสุดเป็นเหล็กแหลม เป็นต้น
▪️ สาเหตุการเสียชีวิต
เมื่อฟ้าผ่าลงร่างกายจะมีกระแสฟ้าผ่าปริมาณมากไหลผ่านร่างกายจะทำให้เซลล์ไหม้ ตาย และเสียชีวิต แต่มนุษย์และสัตว์อาจเสียชีวิตได้ แม้ฟ้าไม่ได้ผ่าลงร่างกายก็ตาม แต่ก็จะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านร่างกายได้ แบ่งออกเป็น 3 รูปแบบคือ
1. แรงดันสัมผัส (Touch Voltage) เกิดจากเมื่อฟ้าผ่าลงอาคารหรือต้นไม้สูง และกระแสฟ้าผ่าจะพยายามไหลลงพื้นดิน แต่ถ้าร่างกายเราสัมผัสกับอาคารหรือต้นไม้ กระแสฟ้าผ่าส่วนหนึ่งก็จะไหลผ่านร่างกายเราด้วย ดังตัวอย่างที่เกิดขึ้นเมื่อวันที่ 12 มีนาคม 2564 คือคนสวนชาวอินเดีย 4 คน หลบฝนอยู่ใต้ต้นไม้และยืนพิงต้นไม้อยู่ ต้นไม้นั้นถูกฟ้าผ่าทำให้คนสวนได้รับอันตรายไปด้วย ซึ่งกล้องวงจรปิดในสถานที่เกิดเหตุสามารถบันทึกภาพเหตุการณ์ไว้ได้
2. แรงดันช่วงก้าว (Step Voltage) แรงดันช่วงก้าวเปรียบได้เหมือนการโยนก้อนหินลงน้ำ จุดที่ก้อนหินกระทบน้ำจะมีคลื่นสูงที่สุด และค่อย ๆ ลดลงตามระยะทาง หมายความว่าจุดที่ฟ้าผ่าลงพื้นดินจะเป็นตำแหน่งที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและค่อย ๆ ลดลงตามระยะทาง การที่สัตว์ถูกฟ้าผ่าตายจำนวนมากก็มักมาจากสาเหตุนี้คือแรงดันที่เท้าทั้งสองข้าง (โดยเฉพาะเท้าหน้ากับเท้าหลัง) ต่างกัน จึงมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจากจุดที่มีแรงดันสูงไปยังจุดที่มีแรงดันต่ำกว่าโดยผ่านร่างกาย ตัวอย่างคือ เมื่อวันที่ 13 พฤษภาคม พบว่าในรัฐอัสสัม ประเทศอินเดีย มีช้างตายอย่างน้อย 18 ตัว ถูกฟ้าผ่าตาย
3. ไซด์แฟลช (side flash) กระแสไฟฟ้าที่วิ่งลงมาตามลำต้นของต้นไม้ที่ถูกฟ้าผ่าอาจจะเปลี่ยนใจกระโดดเข้าหามนุษย์หรือสัตว์ที่อยู่ไกล ๆ ได้ ดังนั้นจึงไม่ควรยืนหลบฝนฟ้าคะนองอยู่ใต้ต้นไม้ใหญ่ หรือโครงสร้างอื่น ๆ เช่น ศาลากลางสวนที่ตั้งอยู่โดยไม่มีสายล่อฟ้า
▪️ การป้องกันตัวเองจากฟ้าผ่า
การเสียชีวิตจากฟ้าผ่าอาจมาจากหลายสาเหตุ เช่น ฟ้าผ่าลงที่ตัวเราโดยตรง วิธีป้องกันไว้ก่อนคือเมื่อมีพายุฝนฟ้าคะนองจะต้องหาทางหลบเข้าในอาคาร และอยู่ให้ห่างจากประตู หน้าต่าง หรือผนังอาคาร ห้ามหลบใต้ต้นไม้สูง เพราะฟ้าอาจผ่าลงต้นไม้และมีกระแสฟ้าผ่าวิ่งลงมาหาตัวเราได้ และถ้ายืนพิงต้นไม้ด้วยแล้วโอกาสเสียชีวิตก็จะสูงด้วย ตามที่กล่าวข้างต้น
กรณีไม่สามารถหาอาคารให้หลบได้ จะต้องพยายามทำตัวให้ต่ำที่สุด อาจโดยการนั่งยอง ๆ ให้เท้าทั้ง 2 ข้างอยู่ใกล้กันให้มากที่สุด และมีส่วนที่สัมผัสดินน้อยที่สุด ห้ามนอนลงกับพื้น ถึงแม้ว่าจะเป็นการทำตัวให้ต่ำกว่าการนั่งยอง ๆ ก็ตาม แต่อาจเกิดฟ้าผ่าลงพื้นดินและมีแรงดันไฟฟ้าวิ่งมาตามพื้นดินเกิดความต่างศักย์ระหว่าง 2 จุดบนตัวเราจากแรงดันช่วงก้าว ข้อสำคัญอีกประการหนึ่งคือห้ามกางร่ม เพราะฟ้าอาจผ่าลงมาที่ร่มได้
ฟ้าอาจผ่าลงสายไฟฟ้าหรือสายสื่อสารและวิ่งมาตามสายเข้าในอาคารและเครื่องใช้ไฟฟ้าได้ จึงควรหลีกเลี่ยงการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้า คอมพิวเตอร์ และอินเทอร์เน็ต แต่เป็นข้อสังเกตว่า ปัจจุบันสายสื่อสารจำนวนมากใช้เป็นสายไฟเบอร์ออฟติก ซึ่งกรณีนี้กระแสฟ้าผ่าจะวิ่งเข้ามาตามสายไม่ได้การใช้สายชนิดนี้จึงถือว่าปลอดภัยจากกระแสฟ้าผ่า ปัจจุบันมีอุปกรณ์ป้องกันแรงดันเกินหรือแรงดันเสิร์จ (SPD) ขาย และหลายอาคารก็มีการติดตั้งใช้งานซึ่งจะช่วยลดอันตรายและความเสียหายได้มาก
อาจมีคำถามว่า การใส่แหวน สร้อย นาฬิกา หรือการใช้โทรศัพท์มือถือ จะเป็นสาเหตุให้เกิดฟ้าผ่าหรือไม่ ซึ่งมีผลงานวิจัยพบว่า ไม่เป็นสาเหตุให้เกิดฟ้าแต่อย่างใด แต่สำหรับท่านที่อยู่ในรถเก๋งที่ปิดประตูหน้าต่างมิดชิดจะปลอดภัยเมื่อฟ้าผ่าลงที่ตัวรถ แต่ถ้าท่านอยู่นอกตัวรถและสัมผัสกับรถก็จะได้รับอันตรายเมื่อฟ้าผ่าลงที่ตัวรถ
▪️ การป้องกันอันตรายจากฟ้าผ่าสำหรับอาคารหรือสิ่งปลูกสร้าง
เมื่อฟ้าผ่าลงอาคารหรือสิ่งปลูกสร้าง จะมีกระแสไฟฟ้าจำนวนมากไหลผ่านลงดิน แต่เนื่องจากอาคารมีความต้านทานสูงเมื่อมีกระแสฟ้าผ่าปริมาณสูงไหลผ่านก็จะเกิดความร้อนสูงมาก จนเป็นเหตุให้อาคารหรือสิ่งปลูกสร้างนั้นชำรุด หรือเกิดเพลิงไหม้ได้ วิธีการป้องกันทำได้โดยการกำหนดให้ฟ้าผ่าลงที่ตำแหน่งหรือจุดที่ต้องการ ที่เรียกว่าล่อฟ้า หรือระบบป้องกันฟ้าผ่านั่นเอง
เมื่อฟ้าผ่าลงตำแหน่งที่ต้องการแล้ว เราก็ใช้ตัวนำไฟฟ้านำให้กระแสฟ้าผ่าไหลลงดินโดยเร็วและกระจายลงสู่พื้นดินโดยเร็ว จะลดหรือไม่เกิดความเสียหายกับสิ่งก่อสร้างนั้น ระบบป้องกันฟ้าผ่าจึงมีส่วนประกอบที่สำคัญ 3 ส่วนคือ ตัวนำล่อฟ้า ตัวนำลงดิน และรากสายดิน(หรือหลักดิน) ซึ่งในมาตรฐานการป้องกันฟ้าผ่าฯ ของวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ จะบอกรายละเอียดการออกแบบ การเลือกใช้อุปกรณ์ การติดตั้ง รวมถึงการตรวจสอบและบำรุงรักษาไว้ด้วย
ฟ้าผ่าเป็นเรื่องใกล้ตัวที่น่าสนใจ น่าเรียนรู้ เพื่อป้องกันตนเองและทรัพย์สิน การป้องกันที่จะให้ได้ผลดีอย่างแท้จริงจำเป็นต้องมีความรู้และปฏิบัติตามข้อแนะนำและมาตรฐานฯ ปัจจุบันกฎกระทรวงของกระทรวงแรงงานก็กำหนดให้ระบบป้องกันฟ้าผ่าต้องเป็นไปตามมาตรฐานการป้องกันฟ้าผ่าของสมาคมวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ หรือมาตรฐานสมาคมป้องกันอัคคีภัยแห่งชาติ สหรัฐอเมริกา (National Fire Protection Association : NFPA) หรือมาตรฐานคณะกรรมาธิการ ระหว่างประเทศว่าด้วยมาตรฐานสาขาอิเล็กทรอเทคนิกส์ (International Electrotechnical Commission : IEC) หรือมาตรฐานอื่นตามที่อธิบดีประกาศกําหนด
