ReadyPlanet.com
dot
ฐานข้อมูลกรมโยธาธิการและผังเมือง
กฎหมายเกี่ยวกับตรวจสอบอาคาร


แบนเนอร์โฆษณาบริเวณนี้สำหรับ ผู้ตรวจสอบอาคาร งานตรวจสอบอาคาร อัตรา 10,000 บาทต่อปี ซื้อตอนนี้ แถมอีก 6 เดือน



































 

 

 

 

 



มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม การป้องกันฟ้าผ่า เล่ม 1 หลักทั่วไป article
วันที่ 05/07/2013   18:21:24

ประกาศกระทรวงอุตสาหกรรม

ฉบับที่ ๔๔๘๒ (.. ๒๕๕๕)

ออกตามความในพระราชบัญญัติมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม

.. ๒๕๑๑

เรื่อง ยกเลิกมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมการป้องกันโครงสร้างจากฟ้าผ่า เล่ม 1 หลักการทั่วไป

และกำหนดมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมการป้องกันฟ้าผ่า เล่ม 1 หลักทั่วไป

-----------------------

โดยที่เป็นการสมควรแก้ไขปรับปรุงมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมการป้องกันโครงสร้างจากฟ้าผ่า เล่ม ๑ หลักการทั่วไป มาตรฐานเลขที่ มอก. 1586 – 2541

อาศัยอำนาจตามความในมาตรา ๑๕ แห่งพระราชบัญญัติมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมพ.. ๒๕๑๑ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงอุตสาหกรรมออกประกาศยกเลิกประกาศกระทรวงอุตสาหกรรม ฉบับที่ ๒๔๓๑ (.. ๒๕๔๑) ออกตามความในพระราชบัญญัติมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม พ.. ๒๕๑๑ เรื่อง กำหนดมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมการป้องกันโครงสร้างจากฟ้าผ่า ลงวันที่ ๒๖ สิงหาคม พ.. ๒๕๔๒ และออกประกาศกำหนดมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมการป้องกันฟ้าผ่า เล่ม ๑ หลักทั่วไป มาตรฐานเลขที่ มอก. 1586 เล่ม 1 - 2555 ขึ้นใหม่ ดังมีรายการละเอียดต่อท้ายประกาศนี้

ทั้งนี้ ให้มีผลเมื่อพ้นกำหนด ๒๗๐ วัน นับแต่วันประกาศในราชกิจจานุเบกษา เป็นต้นไป

 

                                                                  ประกาศ ณ วันที่ ๑๔ กันยายน พ.. ๒๕๕๕

                                                                       หม่อมราชวงศ์พงษ์สวัสดิ์ สวัสดิวัตน์

                                                                       รัฐมนตรีว่าการกระทรวงอุตสาหกรรม

 

มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม

การป้องกันฟ้าผ่า

เล่ม 1 หลักทั่วไป

1. ขอบข่าย

มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมนี้เป็นหลักทั่วไปที่ต้องปฏิบัติตามในการป้องกันฟ้าผ่าของ

- โครงสร้างรวมทั้งสิ่งติดตั้งกับโครงสร้างและสิ่งอยู่ภายใน ซึ่งรวมถึงคนด้วย

- สิ่งบริการซึ่งต่อถึงโครงสร้าง

มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมนี้ไม่ครอบคลุมถึง

- ระบบทางรถไฟ

- ยานพาหนะ เรือ อากาศยาน และสิ่งติดตั้งนอกฝั่ง (offshore installation)

- เส้นท่อความดันสูงใต้ดิน

- เส้นท่อ สายไฟฟ้ากำลังและสายไฟฟ้าสื่อสาร ซึ่งไม่ต่อถึงโครงสร้าง

หมายเหตุ โดยปกติระบบเหล่านี้อยู่ตามกฎระเบียบพิเศษของหน่วยงานเฉพาะหลายหน่วย

2. เอกสารอ้างอิง

เอกสารอ้างอิงที่ระบุนี้ ประกอบด้วยข้อกำหนดที่นำมาอ้างอิงในการกำหนดมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมนี้เอกสารอ้างอิงฉบับที่ระบุปีที่พิมพ์จะไม่นำเอาเอกสารอ้างอิงฉบับที่แก้ไขเพิ่มเติมหรือแก้ไขปรับปรุงมาใช้ในการอ้างอิง อย่างไรก็ตาม การจะนำเอกสารอ้างอิงฉบับล่าสุดมาใช้ ผู้เกี่ยวข้องอาจร่วมพิจารณาตกลงกันว่าสามารถใช้อ้างอิงได้เพียงใด ส่วนเอกสารอ้างอิงฉบับที่ไม่ได้ระบุปีที่พิมพ์นั้นให้ใช้ฉบับล่าสุด

IEC 62305-2, Protection against lightning – Part 2: Risk management

IEC 62305-3, Protection against lightning – Part 3: Physical damage to structures and life hazard

IEC 62305-4, Protection against lightning – Part 4: Electrical and electronic systems within structures

IEC 62305-5, Protection against lightning – Part 5: Services

3. บทนิยาม

ความหมายของคำที่ใช้ในมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมนี้ ให้เป็นดังต่อไปนี้

3.1 วาบฟ้าผ่าถึงดิน (lightning flash to earth)

การปล่อยประจุไฟฟ้ากำเนิดในบรรยากาศระหว่างเมฆกับดิน ซึ่งประกอบด้วยช่วงจังหวะ 1 ช่วงหรือหลายช่วง

3.2 วาบลง (downward flash)

วาบฟ้าผ่าซึ่งเริ่มต้นจากกระแสนำลง (downward leader) จากเมฆถึงดิน

หมายเหตุ วาบลงประกอบด้วยช่วงจังหวะสั้นลำดับแรก ซึ่งสามารถตามด้วยช่วงจังหวะสั้นลำดับหลังหลายช่วง ช่วงจังหวะสั้น 1 ช่วงหรือหลายช่วงอาจตามด้วยช่วงจังหวะยาว

3.3 วาบขึ้น (upward flash)

วาบฟ้าผ่าซึ่งเริ่มต้นจากกระแสนำขึ้น (upward leader) จากโครงสร้างต่อกับดินถึงเมฆ

หมายเหตุ วาบขึ้นประกอบด้วยช่วงจังหวะยาวลำดับแรก ซึ่งมีหรือไม่มีช่วงจังหวะสั้นซ้อนทับหลายช่วง ช่วงจังหวะสั้น 1 ช่วงหรือหลายช่วงอาจตามด้วยช่วงจังหวะยาว

3.4 ช่วงจังหวะฟ้าผ่า (lightning stroke)

การปล่อยประจุไฟฟ้า 1 ครั้งในวาบฟ้าผ่าถึงดิน

3.5 ช่วงจังหวะสั้น (short stroke)

ส่วนของวาบฟ้าผ่าซึ่งสมนัยกับกระแสฟ้าผ่าอิมพัลส์ (impulse current)

หมายเหตุ กระแสฟ้าผ่าอิมพัลส์นี้มีเวลาถึงครึ่งค่า T2 โดยต้นแบบน้อยกว่า 2 มิลลิวินาที (ดูรูปที่ ก. 1)

3.6 ช่วงจังหวะยาว (long stroke)

ส่วนของวาบฟ้าผ่าซึ่งสมนัยกับกระแสฟ้าผ่าต่อเนื่อง (continuing current)

หมายเหตุ ช่วงเวลา Tlong (เวลาจากค่าร้อยละ 10 ด้านหน้า ถึง ค่าร้อยละ 10 ด้านท้าย) ของกระแสฟ้าผ่าต่อเนื่องนี้ โดยต้นแบบมากกว่า 2 มิลลิวินาที และน้อยกว่า 1 วินาที (ดูรูปที่ ก. 2)

3.7 ช่วงจังหวะหลายช่วง (multiple stroke)

วาบฟ้าผ่าซึ่งประกอบด้วยช่วงจังหวะเฉลี่ย 3-4 ช่วง มีช่วงเวลาห่างต้นแบบระหว่างช่วงจังหวะประมาณ 50 มิลลิวินาที

หมายเหตุ มีรายงานว่ามีการเกิดได้ถึง 20-30 ช่วงจังหวะ มีช่วงห่างระหว่างช่วงจังหวะตั้งแต่ 10 มิลลิวินาที ถึง 250 มิลลิวินาที

3.8 จุดฟ้าผ่า (point of strike)

จุดซึ่งวาบฟ้าผ่าผ่าโลก (the earth) หรือวัตถุที่ยื่นขึ้นมา (เช่น โครงสร้าง, LPS, สิ่งบริการ และต้นไม้ เป็นต้น)

หมายเหตุ วาบฟ้าผ่าอาจมีจุดฟ้าผ่ามากกว่า 1 จุด

3.9 กระแสฟ้าผ่า (lightning current, i)

กระแสซึ่งไหลที่จุดฟ้าผ่า

3.10  ค่าพีก (peak value, I)

ค่าสูงสุดของกระแสฟ้าผ่า

3.11  ความชันเฉลี่ยหน้าของกระแสช่วงจังหวะสั้น (average steepness of the front of short stroke current)

อัตราการเปลี่ยนแปลงเฉลี่ยของกระแสฟ้าผ่าอิมพัลส์ภายในช่วงเวลาห่าง t2-t1

หมายเหตุ ค่านี้แสดงโดยความต่างกันของค่ากระแสฟ้าผ่าอิมพัลส์ ณ เวลาเริ่มต้นช่วงกับ ณ เวลาสิ้นสุดช่วง i(t2)-i(t1)หารด้วยช่วงเวลาห่าง t2-t1 (ดูรูปที่ ก.1)

3.12  เวลาหน้าของกระแสช่วงจังหวะสั้น (front time of short stroke current, T1)

พารามิเตอร์เสมือนซึ่งนิยามเป็น 1.25 เท่าของช่วงเวลาห่างระหว่างขณะที่ถึงร้อยละ 10 กับขณะที่ถึงร้อยละ 90 ของค่าพีก (ดูรูปที่ ก.1)

3.13  จุดกำเนิดเสมือนของกระแสช่วงจังหวะสั้น (virtual origin of short stroke current, O1)

จุดตัดกับแกนเวลาของเส้นตรงซึ่งลากผ่านจุดอ้างอิงร้อยละ 10 และจุดอ้างอิงร้อยละ 90 ด้านหน้ากระแสช่วงจังหวะสั้น (ดูรูปที่ ก. 1) หรือจุดนำหน้าโดย 0.1 T1 ซึ่งเป็นขณะที่กระแสช่วงจังหวะสั้นมีค่าร้อยละ 10 ของค่าพีกของกระแสช่วงจังหวะสั้น

3.14  เวลาถึงครึ่งค่าของกระแสช่วงจังหวะสั้น (time to half value of short stroke current, T2)

พารามิเตอร์เสมือนซึ่งนิยามเป็นช่วงเวลาห่างระหว่างจุดกำเนิดเสมือนของกระแสช่วงจังหวะสั้น O1 กับขณะที่กระแสช่วงจังหวะสั้นได้ลดลงถึงครึ่งค่าพีก (ดูรูปที่ ก. 1)

3.15  ช่วงเวลาวาบ (flash duration, T)

เวลาซึ่งกระแสฟ้าผ่าไหล ณ จุดฟ้าผ่า

3.16  ช่วงเวลาของกระแสช่วงจังหวะยาว (duration of long stroke current, Tlong)

ช่วงเวลาระหว่างที่กระแสฟ้าผ่าในช่วงจังหวะยาวอยู่ระหว่างร้อยละ 10 ของค่าพีกตลอดเวลาของกระแสฟ้าผ่าต่อเนื่องกำลังเพิ่มขึ้น กับ ร้อยละ 10 ของค่าพีกตลอดเวลาของกระแสฟ้าผ่าต่อเนื่องกำลังลดลง (ดูรูปที่ ก. 2)

3.17  ประจุวาบ (flash charge, Qflash)

อินทิกรัลเวลาของกระแสฟ้าผ่าตลอดช่วงเวลาวาบฟ้าผ่า

3.18  ประจุช่วงจังหวะสั้น (short stroke charge, Qshort)

อินทิกรัลเวลาของกระแสฟ้าผ่าในช่วงจังหวะสั้น

3.19  ประจุช่วงจังหวะยาว (long stroke charge, Qlong)

อินทิกรัลเวลาของกระแสฟ้าผ่าในช่วงจังหวะยาว

3.20  พลังงานจำเพาะ (specific energy, W/R)

อินทิกรัลเวลาของกระแสฟ้าผ่ายกกำลังสองตลอดช่วงเวลาวาบฟ้าผ่า

หมายเหตุ ค่านี้แทนพลังงานกระจายสูญโดยกระแสฟ้าผ่าในความต้านทานหนึ่งหน่วย

3.21  พลังงานจำเพาะของกระแสช่วงจังหวะสั้น (specific energy of short stoke current)

อินทิกรัลเวลาของกระแสฟ้าผ่ายกกำลังสองตลอดช่วงเวลาของกระแสช่วงจังหวะสั้น

หมายเหตุ พลังงานจำเพาะในกระแสช่วงจังหวะยาวไม่ต้องนำมาพิจารณา

3.22  วัตถุที่ต้องป้องกัน (object to be protected)

โครงสร้างที่ต้องป้องกันหรือสิ่งบริการที่ต้องป้องกัน

3.23  โครงสร้างที่ต้องป้องกัน (structure to be protected)

โครงสร้างซึ่งกำหนดให้ต้องมีการป้องกันผลกระทบของฟ้าผ่าตามมาตรฐานนี้

หมายเหตุ โครงสร้างที่ต้องป้องกันอาจเป็นส่วนของโครงสร้างขนาดใหญ่กว่า

3.24  สิ่งบริการที่ต้องป้องกัน (service to be protected)

สิ่งบริการซึ่งต่อถึงโครงสร้างซึ่งกำหนดให้ต้องมีการป้องกันผลกระทบของฟ้าผ่าตามมาตรฐานนี้

3.25  วาบฟ้าผ่าถึงวัตถุ (lightning flash to an object)

วาบฟ้าผ่าซึ่งผ่าวัตถุที่ต้องป้องกัน

3.26  วาบฟ้าผ่าใกล้วัตถุ (lightning flash near an object)

วาบฟ้าผ่าซึ่งผ่าใกล้วัตถุที่ต้องป้องกันซึ่งอาจทำให้เกิดแรงดันเกินอันตราย

3.27  ระบบไฟฟ้า (electrical system)

ระบบซึ่งรวมส่วนประกอบจ่ายไฟฟ้ากำลังแรงต่ำเข้าไว้

3.28  ระบบอิเล็กทรอนิกส์ (electronic system)

ระบบซึ่งรวมส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ไวต่อความเสียหายเข้าไว้ เช่น บริภัณฑ์สื่อสาร คอมพิวเตอร์ ระบบวัดคุม ระบบวิทยุ และสิ่งติดตั้งอิเล็กทรอนิกส์กำลัง เป็นต้น

3.29  ระบบภายใน (internal system)

ระบบไฟฟ้าและระบบอิเล็กทรอนิกส์ภายในโครงสร้าง

3.30  ความเสียหายทางกายภาพ (physical damage)

ความเสียหายแก่โครงสร้าง (หรือแก่สิ่งอยู่ภายในโครงสร้าง) หรือแก่สิ่งบริการ เนื่องจากผลกระทบของฟ้าผ่า ทางกล ทางความร้อน ทางเคมี และการระเบิด

3.31  การบาดเจ็บของสิ่งมีชีวิต (injury of living beings)

การบาดเจ็บ รวมทั้งความสูญเสียชีวิตคนหรือสัตว์ เนื่องจากแรงดันแตะและแรงดันก้าวซึ่งเกิดจากฟ้าผ่า

3.32  ความล้มเหลวของระบบภายใน (failure of internal system)

ความเสียหายถาวรของระบบภายในเนื่องจาก LEMP

3.33  อิมพัลส์แม่เหล็กไฟฟ้าฟ้าผ่า (lightning electromagnetic impulse: LEMP)

ผลกระทบแม่เหล็กไฟฟ้าของกระแสฟ้าผ่า

หมายเหตุ ให้หมายความรวมถึงเสิร์จซึ่งถูกนำมา (conducted) และทั้งผลกระทบสนามแม่เหล็กไฟฟ้าอิมพัลส์แผ่รังสี(radiated) ด้วย

3.34  เสิร์จ (surge)

คลื่นชั่วครู่ (transient wave) ซึ่งปรากฏเป็นแรงดันเกินและ/หรือกระแสเกินที่เกิดจาก LEMP

หมายเหตุ เสิร์จที่เกิดจาก LEMP สามารถเกิดขึ้นจากกระแสฟ้าผ่า (บางส่วน), จากผลกระทบการเหนี่ยวนำในวงรอบสิ่งติดตั้ง และเหลือเป็นภัยคุกคามปลายทาง (remaining threat downstream) ของ SPD

3.35  เขตการป้องกันฟ้าผ่า (lightning protection zone: LPZ)

เขตซึ่งถูกนิยามเป็นสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าฟ้าผ่า

หมายเหตุ เส้นแบ่งเขตของ LPZ ไม่จำเป็นต้องเป็นเส้นแบ่งเขตทางกายภาพ เช่น ผนัง พื้น และ เพดาน เป็นต้น

3.36  ความเสี่ยง (risk, R)

ค่าของความสูญเสีย (มนุษย์และสินค้า) โดยเฉลี่ยเป็นรายปีที่น่าจะเป็นเนื่องจากฟ้าผ่า สัมพันธ์กับค่า (มนุษย์และสินค้า) โดยรวมของวัตถุที่ต้องป้องกัน

3.37  ความเสี่ยงคลาดเคลื่อนได้ (tolerable risk, RT)

ค่าสูงสุดของความเสี่ยงซึ่งสามารถคลาดเคลื่อนสำหรับวัตถุที่ต้องป้องกัน

3.38  ระดับการป้องกันฟ้าผ่า (lightning protection level: LPL)

ตัวเลขซึ่งสัมพันธ์กับชุดของพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าที่สัมพันธ์กับความน่าจะเป็นซึ่งค่าออกแบบสูงสุดร่วมกับค่าออกแบบต่ำสุดจะไม่เกินค่าฟ้าผ่าที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ

หมายเหตุ ใช้ระดับการป้องกันฟ้าผ่าออกแบบมาตรการการป้องกัน ตามชุดสัมพันธ์ของพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่า

3.39  มาตรการการป้องกัน (protection measure)

มาตรการซึ่งนำมาปรับใช้เพื่อลดความเสี่ยงในวัตถุที่ต้องป้องกัน

3.40  ระบบการป้องกันฟ้าผ่า (lightning protection system: LPS)

ระบบสมบูรณ์ซึ่งใช้เพื่อลดความเสียหายทางกายภาพเนื่องจากวาบฟ้าผ่าถึงโครงสร้าง

หมายเหตุ ระบบการป้องกันฟ้าผ่าประกอบด้วยทั้งระบบการป้องกันฟ้าผ่าภายนอกและระบบการป้องกันฟ้าผ่าภายใน

3.41  ระบบการป้องกันฟ้าผ่าภายนอก (external lightning protection system)

ส่วนของ LPS ซึ่งประกอบด้วยระบบปลายทางอากาศ ระบบตัวนำลง และระบบปลายทางดิน

3.42  ระบบการป้องกันฟ้าผ่าภายใน (internal lightning protection system)

ส่วนของ LPS ซึ่งประกอบด้วยส่วนต่อประสานให้ศักย์เท่ากันฟ้าผ่าและ/หรือฉนวนทางไฟฟ้าของ LPS ภายนอก

3.43  ระบบปลายทางอากาศ (air-termination system)

ส่วนของ LPS ภายนอกซึ่งใช้ส่วนย่อยโลหะ (metallic element) เช่น แท่งกลมโลหะ ตัวนำตาข่าย หรือเส้นลวดขึง เป็นต้น ซึ่งมีเจตนาไว้สกัดกั้น (intercept) วาบฟ้าผ่า

3.44  ระบบตัวนำลง (down-conductor system)

ส่วนของ LPS ภายนอกซึ่งมีเจตนานำกระแสฟ้าผ่าจากระบบปลายทางอากาศถึงระบบปลายทางดิน

3.45  ระบบปลายทางดิน (earth-termination system)

ส่วนของ LPS ภายนอกซึ่งมีเจตนานำและกระจายกระแสฟ้าผ่าเข้าในดิน

3.46  ส่วนนำกระแสภายนอก (external conductive part)

ชิ้นส่วนโลหะ (metal item) ซึ่งขยายออกเข้าข้างในหรือออกข้างนอกของโครงสร้างที่ต้องป้องกัน เช่น โครงท่อ, ส่วนย่อยเคเบิลโลหะ, ท่อโลหะ, เป็นต้น ซึ่งอาจนำพากระแสฟ้าผ่าส่วนหนึ่ง

3.47  ส่วนต่อประสานให้ศักย์เท่ากันฟ้าผ่า (lightning equipotential bonding)

ส่วนต่อประสานถึง LPS ของส่วนโลหะที่แยกกัน โดยสิ่งต่อนำกระแส (conductive connections) โดยตรง หรือโดยผ่านอุปกรณ์ป้องกันเสิร์จ เพื่อลดความต่างศักย์ซึ่งเกิดจากกระแสฟ้าผ่า

3.48  ลวดกำบัง (shielding wire)

ลวดโลหะซึ่งใช้เพื่อลดความเสียหายทางกายภาพเนื่องจากวาบฟ้าผ่าถึงสิ่งบริการ

3.49  ระบบมาตรการการป้องกัน LEMP (LEMP protection measure system, LPMS)

ระบบสมบูรณ์ของมาตรการการป้องกันสำหรับระบบภายในต่อ LEMP

3.50  กำบังแม่เหล็ก (magnetic shield)

สิ่งบัง (screen) ต่อเนื่องหรือคล้ายตาข่ายซึ่งเป็นโลหะปิดหุ้มวัตถุที่ต้องป้องกันทั้งหมด หรือ ส่วนของสิ่งบังดังกล่าว ที่ใช้ลดความล้มเหลวของระบบภายใน

3.51  อุปกรณ์ป้องกันเสิร์จ (surge protective device, SPD)

อุปกรณ์ซึ่งมีเจตนาจำกัดแรงดันเกินชั่วครู่และเบี่ยงเบนกระแสเสิร์จ ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบไม่เป็นเชิงเส้นอย่างน้อย 1 ส่วน

3.52  การป้องกัน SPD ประสาน (coordinated SPD protection)

ชุด SPD ซึ่งได้เลือก ประสาน และติดตั้งอย่างถูกต้อง เพื่อลดความล้มเหลวของระบบภายใน

3.53  แรงดันทนอิมพัลส์ที่กำหนด (rated impulse withstand voltage, UW)

แรงดันทนอิมพัลส์ซึ่งผู้ทำกำหนดสำหรับบริภัณฑ์หรือส่วนของบริภัณฑ์ เพื่อแยกวิสัยสามารถความทนที่ระบุไว้ของฉนวนของบริภัณฑ์นั้นต่อแรงดันเกิน เป็นการเฉพาะ

หมายเหตุ วัตถุประสงค์ของมาตรฐานนี้ พิจารณาเฉพาะแรงดันทนระหว่างตัวนำมีไฟฟ้า (live conductor) กับดินเท่านั้น (IEC 60664-1: 2002)

3.54  อิมพิแดนซ์ดินธรรมดา (conventional earthing impedance)

อัตราส่วนระหว่างค่าพีกของแรงดันปลายทางดิน กับ ค่าพีกของกระแสปลายทางดิน ซึ่งโดยทั่วไปไม่เกิดขึ้นพร้อมกัน

4. พารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่า

พารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าซึ่งใช้ในอนุกรมมาตรฐานผลิตอุตสาหกรรมนี้ มีกำหนดให้ไว้ในภาคผนวก ก.

ฟังก์ชันเวลาของกระแสฟ้าผ่าที่ต้องใช้เพื่อการวิเคราะห์ มีกำหนดให้ไว้ในภาคผนวก ข.

ข้อแนะนะสำหรับการจำลองของกระแสฟ้าผ่าเพื่อการทดสอบ มีกำหนดให้ไว้ในภาคผนวก ค.

พารามิเตอร์พื้นฐานที่ต้องใช้ในห้องปฏิบัติการเพื่อจำลองผลกระทบของฟ้าผ่าต่อส่วนประกอบ LPS มีกำหนดให้ไว้ในภาคผนวก ง.

ข้อแนะนำเกี่ยวกับเสิร์จเนื่องจากฟ้าผ่าที่จุดติดตั้งต่างกัน มีกำหนดให้ไว้ในภาคผนวก จ.

5. ความเสียหายเนื่องจากฟ้าผ่า

5.1 ความเสียหายแก่โครงสร้าง

ฟ้าผ่าเป็นผลร้ายต่อโครงสร้างสามารถทำให้เกิดความเสียหายแก่โครงสร้างเอง และแก่ผู้ครอบครองและสิ่งอยู่ภายในโครงสร้าง รวมทั้งความล้มเหลวของระบบภายใน ความเสียหายและความล้มเหลวอาจยังขยายถึงสิ่งอยู่โดยรอบของโครงสร้างและแม้ยังก่อให้เกิดผลร้ายแก่สภาพแวดล้อมบริเวณนั้น สัดส่วน (scale) ของการขยายความเสียหายขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของโครงสร้างและลักษณะเฉพาะของวาบฟ้าผ่า

5.1.1 ผลกระทบของฟ้าผ่าต่อโครงสร้าง

ลักษณะเฉพาะอันเป็นสาระสำคัญของโครงสร้างเกี่ยวเนื่องกับผลกระทบฟ้าผ่าให้รวมทั้ง

-  สิ่งสร้าง (เช่น สิ่งสร้างที่ทำด้วยไม้ อิฐ คอนกรีต คอนกรีตเสริมเหล็ก หรือโครงเหล็ก เป็นต้น)

-  สิ่งใช้ประโยชน์ (บ้านอยู่อาศัย สำนักงาน ฟาร์ม โรงมหรสพ โรงแรม โรงเรียน โรงพยาบาล พิพิธภัณฑ์ โบสถ์ เรือนจำ ห้างสรรพสินค้า ธนาคาร โรงงาน โรงงานอุตสาหกรรม พื้นที่เล่นกีฬา)

-  ผู้อยู่อาศัยและสิ่งอยู่ภายใน (คนและสัตว์ การมีวัตถุติดไฟหรือวัตถุไม่ติดไฟ วัตถุระเบิดหรือวัตถุไม่ระเบิด ระบบภายในที่มีแรงดันทนอิมพัลส์ต่ำหรือแรงดันทนอิมพัลส์สูง)

-  สิ่งบริการซึ่งต่ออยู่ (สายไฟฟ้ากำลัง, สายไฟฟ้าสื่อสาร, เส้นท่อ)

-  มาตรการการป้องกันที่จัดให้มีอยู่ (เช่น มาตรการการป้องกันเพื่อลดความเสียหายทางกายภาพและความเสี่ยงอันตรายต่อชีวิต, มาตรการการป้องกันเพื่อลดความล้มเหลวของระบบภายใน เป็นต้น)

-  สัดส่วนของการขยายอันตราย (โครงสร้างมีความยากต่อการอพยพผู้คน หรือ โครงสร้างที่อาจก่อความตื่นตระหนก, โครงสร้างอันตรายแก่สิ่งอยู่โดยรอบ, โครงสร้างอันตรายแก่สภาพแวดล้อม)

ตารางที่ 1 รายงานผลกระทบของฟ้าผ่าตามต้นแบบต่าง ๆ ของโครงสร้าง

ตารางที่ 1 ผลกระทบของฟ้าผ่าต่อโครงสร้างต้นแบบ

(ข้อ 5.1.1)

ต้นแบบของโครงสร้างตาม

สิ่งใช้ประโยชน์และ/หรือสิ่งอยู่

ภายใน

 

ผลกระทบของฟ้าผ่า

บ้านอยู่อาศัย

-  การเจาะทะลุของสิ่งติดตั้งทางไฟฟ้า อัคคีภัย และความเสียหายวัสดุ

-  ความเสียหายซึ่งตามปกติจำกัดที่วัตถุซึ่งเปิดโล่งต่อจุดฟ้าผ่าหรือต่อเส้นทางกระแสฟ้าผ่า

-  ความล้มเหลวของบริภัณฑ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ และระบบที่ติดตั้ง (เช่น เครื่องรับโทรทัศน์ คอมพิวเตอร์ โมเด็ม โทรศัพท์ เป็นต้น)

อาคารฟาร์ม

-  ความเสี่ยงขั้นแรกด้านอัคคีภัยและแรงดันก้าวเสี่ยงอันตราย ทั้งความเสียหายวัสดุอีกด้วย

-  ความเสี่ยงขั้นรองเนื่องจากความสูญเสียกำลังไฟฟ้า, และความเสี่ยงอันตรายต่อชีวิตปศุสัตว์เนื่องจากความล้มเหลวของการควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ของระบบระบายอากาศและระบบการจ่ายอาหาร และอื่น ๆ

โรงมหรสพ

โรงแรม

โรงเรียน

ห้างสรรพสินค้า

พื้นที่เล่นกีฬา

-  ความเสียหายแก่สิ่งติดตั้งทางไฟฟ้า (เช่น ไฟฟ้าส่องสว่าง เป็นต้น) มักก่อความตื่นตระหนก

-  ความล้มเหลวของสัญญาณแจ้งเหตุเพลิงไหม้อันเป็นผลให้มาตรการผจญเพลิงล่าช้า

ธนาคาร

บริษัทประกันภัย

บริษัทธุรกิจ เป็นต้น

เช่นเดียวกับข้างต้น เพิ่มปัญหาอันเป็นผลมาจากความสูญเสียการสื่อสาร ความล้มเหลวของคอมพิวเตอร์ และความสูญเสียข้อมูล

โรงพยาบาล

สถานพยาบาล

เรือนจำ

เช่นเดียวกับข้างต้น เพิ่มปัญหาของผู้ป่วยในภายใต้การอภิบาลอย่างใกล้ชิด (intensive care) และยากต่อการช่วยชีวิตคนเข้าเฝือกหรือคนเคลื่อนไหวไม่ได้

สถานประกอบการอุตสาหกรรม

ผลกระทบเพิ่มเติมซึ่งขึ้นอยู่กับสิ่งอยู่ภายในโรงงาน ตั้งแต่ความเสียหายเล็กน้อยจนถึงขั้นยอมรับไม่ได้และความสูญเสียการผลิต

พิพิธภัณฑ์และแหล่งโบราณสถาน

โบสถ์

ความสูญเสียมรดกทางวัฒนธรรมซึ่งไม่อาจทดแทนได้

ศูนย์โทรคมนาคม

โรงไฟฟ้า

ความสูญเสียด้านสิ่งบริการแก่สาธารณะซึ่งยอมรับไม่ได้

โรงงานดอกไม้ไฟ

โรงงานยุทโธปกรณ์

ผลต่อเนื่องจากไฟและการระเบิดแก่โรงงานและสิ่งอยู่โดยรอบโรงงาน

โรงงานเคมี

โรงกลั่น

โรงงานนิวเคลียร์

โรงงานและห้องปฏิบัติการชีวเคมี

ไฟและการทำหน้าที่ผิดของโรงงานด้วยความทรุดโทรมต่อเนื่อง (detrimental consequence) แก่สภาพแวดล้อมเฉพาะถิ่นและเป็นวงกว้าง

 

5.1.2 ต้นกำเนิดและต้นแบบของความเสียหายแก่โครงสร้าง

กระแสฟ้าผ่าเป็นต้นกำเนิดของความเสียหาย ให้คำนึงถึงสถานการณ์ดังต่อไปนี้ซึ่งขึ้นอยู่กับตำแหน่งของจุดฟ้าผ่าสัมพันธ์กับโครงสร้างที่พิจารณา

-  S1: วาบถึงโครงสร้าง

-  S2: วาบใกล้โครงสร้าง

-  S3: วาบถึงสิ่งบริการซึ่งต่อถึงโครงสร้าง

-  S4: วาบใกล้สิ่งบริการซึ่งต่อถึงโครงสร้าง

วาบถึงโครงสร้างสามารถทำให้เกิด

-  ความเสียหายทางกลโดยตรง, ไฟและ/หรือการระเบิดเนื่องจากอาร์กพลาสมาฟ้าผ่าร้อนในตัวเอง, เนื่องจากกระแสฟ้าผ่าทำให้เกิดความร้อนโอห์มของตัวนำ (ตัวนำร้อนเกิน), หรือเนื่องจากประจุทำให้เกิดการกร่อนอาร์ก (โลหะหลอมเหลว)

-  ไฟและ/หรือการระเบิด จุดขึ้นโดยประกายไฟเนื่องจากแรงดันเกินอันเป็นผลมาจากการคู่ควบความเหนี่ยวนำและความต้านทาน และเพื่อการผ่านของกระแสฟ้าผ่าส่วนหนึ่ง

-  การบาดเจ็บแก่ประชาชน เนื่องจากแรงดันแตะและแรงดันก้าวอันเป็นผลมาจากการคู่ควบความเหนี่ยวนำและความต้านทาน

-  ความล้มเหลวระบบภายในหรือการทำหน้าที่ผิดของระบบภายใน เนื่องจาก LEMP

วาบใกล้โครงสร้างสามารถทำให้เกิด

-  ความล้มเหลวระบบภายในหรือการทำหน้าที่ผิดของระบบภายใน เนื่องจาก LEMP

วาบถึงสิ่งบริการซึ่งต่อถึงโครงสร้างสามารถทำให้เกิด

-  ไฟและ/หรือการระเบิด จุดขึ้นโดยประกายไฟเนื่องจากแรงดันเกินและกระแสฟ้าผ่าที่ส่งผ่านสิ่งบริการซึ่งต่ออยู่

-  การบาดเจ็บแก่ประชาชน เนื่องจากแรงดันแตะภายในโครงสร้างอันเป็นผลมาจากกระแสฟ้าผ่าที่ส่งผ่านสิ่งบริการซึ่งต่ออยู่

-  ความล้มเหลวระบบภายในหรือการทำหน้าที่ผิดของระบบภายใน เนื่องจากแรงดันเกินที่ปรากฏแก่สายไฟฟ้าซึ่งต่ออยู่และที่ส่งผ่านถึงโครงสร้าง

วาบใกล้สิ่งบริการซึ่งต่อถึงโครงสร้างสามารถทำให้เกิด

-  ความล้มเหลวระบบภายในหรือการทำหน้าที่ผิดของระบบภายใน เนื่องจากแรงดันเกินที่เหนี่ยวนำบนสายไฟฟ้าซึ่งต่ออยู่และที่ส่งผ่านถึงโครงสร้าง

หมายเหตุ 1. การทำหน้าที่ผิดของระบบภายในไม่ครอบคลุมโดยอนุกรม IEC 62305 อ้างอิงถึง IEC 61000-4-5

หมายเหตุ 2. เฉพาะประกายไฟซึ่งนำพากระแสฟ้าผ่า (ทั้งหมดหรือบางส่วน) เท่านั้นที่สามารถทำให้จุดไฟได้

หมายเหตุ 3. วาบฟ้าผ่าโดยตรงถึงหรือใกล้เส้นท่อขาเข้า ไม่ทำให้เกิดความเสียหายแก่โครงสร้าง ถ้าเส้นท่อขาเข้าถูกต่อประสานถึงตัวนำแท่งศักย์เท่ากัน (equipotential bar) ของโครงสร้างนั้น (ดู IEC 62305-3)

โดยสรุป ฟ้าผ่าสามารถทำให้เกิดความเสียหายพื้นฐานได้ 3 ต้นแบบ ดังนี้

-  D1: การบาดเจ็บของสิ่งมีชีวิต เนื่องจากแรงดันแตะและแรงดันก้าว

-  D2: ความเสียหายทางกายภาพ (เช่น ไฟ การระเบิด การทำลายทางกล การปล่อยสารเคมี เป็นต้น)เนื่องจากผลกระทบทางความร้อนของกระแสฟ้าผ่า รวมทั้งการเกิดประกายไฟ

-  D3: ความล้มเหลวของระบบภายในเนื่องจาก LEMP

5.2 ความเสียหายแก่สิ่งบริการ

ฟ้าผ่าซึ่งเป็นผลร้ายแก่สิ่งบริการสามารถทำให้เกิดความเสียหายแก่ตัวกลางทางกายภาพเอง (สายไฟฟ้าหรือท่อ) ซึ่งใช้เป็นสิ่งบริการ และทั้งบริภัณฑ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งต่ออยู่ด้วย

หมายเหตุ สิ่งบริการที่ต้องพิจารณา คือ สิ่งต่อทางกายภาพระหว่าง

-   สำหรับสายไฟฟ้าสื่อสาร (TLC): อาคารชุมสายโทรคมนาคม กับ อาคารของผู้ใช้บริการ 1 หลัง หรืออาคารชุมสายโทรคมนาคม 2 หลัง หรือ อาคารผู้ใช้บริการ 2 หลัง

-   สำหรับสายไฟฟ้าสื่อสาร (TLC): อาคารชุมสายโทรคมนาคมหรืออาคารของผู้ใช้บริการ กับ สถานีเชื่อมโยง 1 สถานี หรือ สถานีเชื่อมโยง 2 สถานี

-   สำหรับสายไฟฟ้ากำลัง: สถานีไฟฟ้าย่อยแรงสูง กับ อาคารของผู้ใช้บริการ

-   สำหรับท่อ: สถานีจ่ายไฟฟ้าประธาน กับ อาคารของผู้ใช้บริการ

สัดส่วนของการขยายความเสียหายนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของสิ่งบริการ, กับต้นแบบและการขยายของระบบภายใน และกับลักษณะเฉพาะของวาบฟ้าผ่า

5.2.1 ผลกระทบของฟ้าผ่าต่อสิ่งบริการ

ลักษณะเฉพาะอันเป็นสาระสำคัญของสิ่งบริการเกี่ยวเนื่องกับผลกระทบของฟ้าผ่าให้รวมทั้ง

-  สิ่งสร้าง (สายไฟฟ้า: เหนือศีรษะ, ใต้ดิน, มีสิ่งบัง, ไม่มีสิ่งบัง, เส้นใยนำแสง; ท่อ: เหนือดิน, ฝัง, เป็นโลหะ, เป็นพลาสติก)

-  สิ่งใช้ประโยชน์ (สายไฟฟ้าสื่อสาร, สายไฟฟ้ากำลัง, เส้นท่อ)

-  โครงสร้างซึ่งรับการจ่าย (สิ่งสร้าง, สิ่งอยู่ภายใน, มิติ, ตำแหน่ง)

-  มาตรการการป้องกันที่จัดให้มีอยู่ (เช่น ลวดกำบัง, SPD, ทางซ้ำสำรอง, ระบบเก็บของไหล, ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า, ระบบกำลังไฟฟ้าต่อเนื่อง (UPS) เป็นต้น)

ตารางที่ 2 รายงานผลกระทบของฟ้าผ่าตามต้นแบบต่าง ๆ ของสิ่งบริการ

ตารางที่ 2 ผลกระทบของฟ้าผ่าต่อสิ่งบริการต้นแบบ

(ข้อ 5.2.1)

ต้นแบบของสิ่งบริการ

ผลกระทบของฟ้าผ่า

สายไฟฟ้าสื่อสาร

-  ความเสียหายทางกลแก่สายไฟฟ้าสื่อสาร, การหลอมเหลวของสิ่งบังและตัวนำ, การเสียสภาพฉับพลันของฉนวนของเคเบิลและบริภัณฑ์ นำสู่ความล้มเหลวด้วยความสูญเสียของสิ่งบริการทันที เป็นขั้นแรก

-  ความล้มเหลวด้านเคเบิลใยนำแสงด้วยความเสียหายของเคเบิลเส้นใยนำแสง แต่ไม่มีความสูญเสียของสิ่งบริการ เป็นขั้นรอง

สายไฟฟ้ากำลัง

ความเสียหายแก่ลูกถ้วยไฟฟ้าของสายไฟฟ้าเหนือศีรษะแรงต่ำ, การเจาะทะลุของฉนวนของสายเคเบิลไฟฟ้า, การเสียสภาพฉับพลันของฉนวนของบริภัณฑ์สายไฟฟ้าและของหม้อแปลงไฟฟ้า, ด้วยความสูญเสียต่อเนื่องของสิ่งบริการ

ท่อน้ำ

ความเสียหายแก่บริภัณฑ์ควบคุมไฟฟ้าและบริภัณฑ์ควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งมักจะทำให้เกิดความสูญเสียของสิ่งบริการ

ท่อก๊าซ

ท่อน้ำมัน

-  การเจาะทะลุของปะเก็นหน้าแปลนอโลหะ ซึ่งมักจะทำให้เกิดไฟและ/หรือการระเบิด

-  ความเสียหายแก่บริภัณฑ์ควบคุมไฟฟ้าและบริภัณฑ์ควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งมักจะทำให้เกิดความสูญเสียของสิ่งบริการ

5.2.2 ต้นกำเนิดและต้นแบบของความเสียหายแก่สิ่งบริการ

กระแสฟ้าผ่าเป็นต้นกำเนิดของความเสียหาย ให้คำนึงถึงสถานการณ์ดังต่อไปนี้ซึ่งขึ้นอยู่กับตำแหน่งของจุดฟ้าผ่าสัมพันธ์กับโครงสร้างที่พิจารณา

-  S1: วาบถึงโครงสร้างซึ่งรับการจ่าย

-  S3: วาบถึงสิ่งบริการซึ่งต่อถึงโครงสร้าง

-  S4: วาบใกล้สิ่งบริการซึ่งต่อถึงโครงสร้าง

วาบถึงโครงสร้างซึ่งรับการจ่ายสามารถทำให้เกิด

-  การหลอมเหลวของลวดโลหะและของสิ่งบังเคเบิล เนื่องจากกระแสฟ้าผ่าบางส่วนไหลเข้าในสิ่งบริการ (อันเป็นผลมาจากการเกิดความร้อนความต้านทาน)

-  การเสียสภาพฉับพลันของฉนวนของสายไฟฟ้าและของบริภัณฑ์ซึ่งต่ออยู่ เนื่องจากการคู่ควบความต้านทาน

-  การเจาะทะลุของปะเก็นอโลหะในหน้าแปลนของท่อ และทั้งปะเก็นในข้อต่อฉนวน (insulating joint) ด้วย

หมายเหตุ 1. เคเบิลเส้นใยนำแสงไม่มีตัวนำโลหะ ไม่รับผลร้ายจากวาบฟ้าผ่าผ่าโครงสร้างซึ่งรับการจ่าย

วาบถึงสิ่งบริการซึ่งต่อถึงโครงสร้างสามารถทำให้เกิด

-  ความเสียหายทางกลโดยตรงของลวดโลหะหรือท่อโลหะ เนื่องจากความเค้นพลศาสตร์ไฟฟ้าหรือผลกระทบทางความร้อนซึ่งเกิดจากกระแสฟ้าผ่า (การขาดและ/หรือการหลอมเหลวของลวดโลหะ สิ่งบังโลหะ หรือท่อโลหะ) และเนื่องจากความร้อนของอาร์กพลาสมาฟ้าผ่านั้นเอง (การเจาะทะลุของฝาครอบป้องกันพลาสติก)

-  ความเสียหายทางไฟฟ้าโดยตรงของสายไฟฟ้า (การเสียสภาพฉับพลันของฉนวน) และของบริภัณฑ์ซึ่งต่ออยู่

-  การเจาะทะลุของท่อโลหะบางเหนือศีรษะและของปะเก็นอโลหะในหน้าแปลน ตรงที่ผลต่อเนื่องอาจขยายเป็นไฟและการระเบิดซึ่งขึ้นอยู่กับธรรมชาติของของไหลพาไป

วาบใกล้สิ่งบริการซึ่งต่อถึงโครงสร้างสามารถทำให้เกิด

-  การเสียสภาพฉับพลันของฉนวนของสายไฟฟ้าและของบริภัณฑ์ซึ่งต่ออยู่ เนื่องจากการคู่ควบความเหนี่ยวนำ (แรงดันเกินเหนี่ยวนำ)

หมายเหตุ 2. เคเบิลเส้นใยนำแสงไม่มีตัวนำโลหะ ไม่รับผลร้ายจากวาบฟ้าผ่าผ่าดิน

โดยสรุป ฟ้าผ่าสามารถทำให้เกิดความเสียหายพื้นฐาน 2 ต้นแบบ ดังนี้

-  D2: ความเสียหายทางกายภาพ (เช่น ไฟ การระเบิด การทำลายทางกล การปล่อยสารเคมี เป็นต้น) เนื่องจากผลกระทบทางความร้อนของกระแสฟ้าผ่า

-  D3: ความล้มเหลวของระบบภายในเนื่องจาก LEMP

5.3    ต้นแบบของความสูญเสีย

ความเสียหายเพียงต้นแบบเดียวหรือร่วมเป็นชุดกับความเสียหายอื่น ๆ อาจก่อให้เกิดความสูญเสียต่อเนื่องต่างกันในวัตถุที่ต้องป้องกัน ต้นแบบของความสูญเสียซึ่งอาจเกิดขึ้นขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของวัตถุที่ต้องป้องกันนั้นเอง

มาตรฐานนี้มีวัตถุประสงค์พิจารณาต้นแบบของความสูญเสีย ดังนี้

-  L1: ความสูญเสียของชีวิตมนุษย์

-  L2: ความสูญเสียของสิ่งบริการแก่สาธารณะ

-  L3: ความสูญเสียของมรดกทางวัฒนธรรม

-  L4: ความสูญเสียของค่าทางเศรษฐกิจ (โครงสร้างและสิ่งอยู่ภายในโครงสร้าง, สิ่งบริการและความสูญเสียของงานบริการ)

ความสูญเสียต้นแบบ L1, L2, และ L3 อาจพิจารณาเป็นความสูญเสียของค่าทางสังคม ส่วนความสูญเสียต้นแบบ L4 อาจพิจารณาเป็นความสูญเสียทางเศรษฐกิจแท้ ๆ

ความสูญเสียที่อาจปรากฏในโครงสร้าง ได้แก่

-  L1: ความสูญเสียของชีวิตมนุษย์

-  L2: ความสูญเสียของสิ่งบริการแก่สาธารณะ

-  L3: ความสูญเสียของมรดกทางวัฒนธรรม

-  L4: ความสูญเสียของค่าทางเศรษฐกิจ (โครงสร้างและสิ่งอยู่ภายในโครงสร้าง)

ความสูญเสียที่อาจปรากฏในสิ่งบริการ ได้แก่

-  L2: ความสูญเสียของสิ่งบริการแก่สาธารณะ

-  L4: ความสูญเสียของค่าทางเศรษฐกิจ (สิ่งบริการและความสูญเสียของงานบริการ)

หมายเหตุ ความสูญเสียของชีวิตมนุษย์ในสิ่งบริการ ไม่มีการพิจารณาในมาตรฐานนี้

ตารางที่ 3 รายงานความสัมพันธ์ระหว่างต้นกำเนิดของความเสียหาย ต้นแบบของความเสียหาย และต้นแบบของความสูญเสีย, สำหรับโครงสร้าง

ตารางที่ 4 รายงานความสัมพันธ์ระหว่างต้นกำเนิดของความเสียหาย ต้นแบบของความเสียหาย และต้นแบบของความสูญเสีย, สำหรับสิ่งบริการ

ตารางที่ 3 ความเสียหายและความสูญเสียในโครงสร้างตามจุดฟ้าผ่า

(ข้อ 5.3)

จุดฟ้าผ่า

ภาพแสดงจุดฟ้าผ่า

ต้นกำเนิดของ

ความเสียหาย

ต้นแบบของ

ความเสียหาย

ต้นแบบของ

ความสูญเสีย

 

โครงสร้าง

 

S1

D1

D2

D3

L1, L4**

L1, L2, L3, L4

L1*, L2, L4

 

ใกล้โครงสร้าง

 

S2

 

D3

 

L1*, L2, L4

 

สิ่งบริการซึ่งต่อถึง

โครงสร้าง

 

S3

D1

D2

D3

L1, L4**

L1, L2, L3, L4

L1*, L2, L4

 

ใกล้สิ่งบริการ

 

S4

 

D3

 

L1*, L2, L4

*    เฉพาะโครงสร้างมีความเสี่ยงด้านการระเบิด และเฉพาะโรงพยาบาลหรือโครงสร้างอื่น ๆ ตรงที่ความล้มเหลวของระบบภายในเป็นอันตรายต่อชีวิตมนุษย์โดยตรง

**   เฉพาะทรัพย์สินตรงที่อาจมีความสูญเสียเกี่ยวกับสัตว์

 

ตารางที่ 4 ความเสียหายและความสูญเสียในสิ่งบริการตามจุดฟ้าผ่า

(ข้อ 5.3 และตารางที่ 7)

จุดฟ้าผ่า

ต้นกำเนิดของความสูญเสีย

ต้นแบบของความเสียหาย

ต้นแบบของความสูญเสีย

สิ่งบริการ

S3

D2

D3

 

 

L2, L4

ใกล้สิ่งบริการ

S4

D3

โครงสร้างซึ่งรับการจ่าย

S1

D2

D3

 

ต้นแบบของความสูญเสียอันเป็นผลมาจากต้นแบบของความเสียหายและความเสี่ยงสมนัยมีรายงานไว้ในรูปที่ 1

1) เฉพาะโครงสร้าง

2) เฉพาะโรงพยาบาลหรือโครงสร้างอื่น ๆ ตรงที่ความล้มเหลวของระบบภายในเป็นอันตรายต่อชีวิตมนุษย์โดยตรง

3) เฉพาะทรัพย์สินตรงที่อาจมีความสูญเสียเกี่ยวกับสัตว์

รูปที่ 1 ต้นแบบของความสูญเสียและความเสี่ยงสมนัยอันเป็นผลมาจากต้นแบบของความเสียหายต่างกัน

(ข้อ 5.3)

6. ความจำเป็นและความเหมาะสมทางเศรษฐกิจสำหรับการป้องกันฟ้าผ่า

6.1    ความจำเป็นสำหรับการป้องกันฟ้าผ่า

ต้องหาค่าความจำเป็นสำหรับการป้องกันฟ้าผ่าของวัตถุที่ต้องป้องกันเพื่อลดความสูญเสียด้านค่าทางสังคม L1, L2 และ L3

เพื่อหาค่าว่าจำเป็นต้องมีการป้องกันฟ้าผ่าของวัตถุหรือไม่ ให้ประเมินความเสี่ยงตามลำดับขั้นตอนตาม IEC 62305-2 โดยคำนึงถึงความเสี่ยงต่อไปนี้ให้สอดคล้องกับต้นแบบของความสูญเสียตามข้อ 5.3

-  R1: ความเสี่ยงด้านความสูญเสียของชีวิตมนุษย์

-  R2: ความเสี่ยงด้านความสูญเสียของสิ่งบริการแก่สาธารณะ

-  R3: ความเสี่ยงด้านความสูญเสียของมรดกทางวัฒนธรรม

จำเป็นต้องป้องกันฟ้าผ่า ถ้าความเสี่ยง R (R1 ถึง R3) มีค่าสูงกว่าระดับความเสี่ยงคลาดเคลื่อนได้ RT

R > RT

ในกรณีเช่นนี้ ต้องนำมาตรการการป้องกันฟ้าผ่ามาปรับใช้เพื่อลดความเสี่ยง R (R1 ถึง R3) ให้ลงถึงระดับความเสี่ยงคลาดเคลื่อนได้ RT

R RT

ถ้าปรากฏว่าอาจมีความสูญเสียมากกว่า 1 ต้นแบบ ในวัตถุที่ต้องป้องกัน ความสูญเสียแต่ละต้นแบบ (L1, L2 และ L3) ต้องเป็นที่น่าพอใจตาม R RT

ฟ้าผ่าอาจทำความสูญเสียด้านค่าทางสังคมหลายด้าน จึงสมควรอยู่ในความรับผิดชอบของหน่วยงานระดับชาติที่มีเจ้าหน้าที่ควบคุมค่าของความเสี่ยงคลาดเคลื่อนได้ RT

หมายเหตุ 1. หน่วยงานระดับชาติที่มีเจ้าหน้าที่ควบคุมตามกฎหมายอาจระบุความจำเป็นว่าต้องมีการป้องกันฟ้าผ่าสำหรับการใช้งานจำเพาะอย่างโดยไม่กำหนดการประเมินความเสี่ยง กล่าวคือ หน่วยงานระดับชาติที่มีเจ้าหน้าที่ควบคุมตามกฎหมายจะระบุระดับการป้องกันฟ้าผ่าตามข้อกำหนด แต่ในบางกรณีอาจนำการประเมินความเสี่ยงมาใช้เป็นกลวิธีละเว้นข้อกำหนดเหล่านี้

หมายเหตุ 2. ข้อแนะนำละเอียดด้านการประเมินความเสี่ยงและด้านลำดับขั้นตอนสำหรับการเลือกมาตรการการป้องกันมีรายงานไว้ใน IEC 62035-2

6.2    ความเหมาะสมทางเศรษฐกิจของการป้องกันฟ้าผ่า

6.2.1 นอกจากความจำเป็นสำหรับการป้องกันฟ้าผ่าสำหรับวัตถุที่ต้องป้องกันแล้ว ยังอาจเป็นประโยชน์เพื่อหาค่าผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจของมาตรการการป้องกันที่จัดให้มีเพื่อลดความสูญเสียทางเศรษฐกิจ L4

6.2.2 ในกรณีนี้ สมควรประเมินค่าความเสี่ยงด้านความสูญเสียทางเศรษฐกิจ R4 การประเมินความเสี่ยง R4 ย่อมหาค่าต้นทุนของความสูญเสียทางเศรษฐกิจทั้งที่มีและไม่มีมาตรการการป้องกันที่นำมาปรับใช้

6.2.3 การป้องกันฟ้าผ่าเป็นความคุ้มค่าการลงทุน ถ้าผลรวมของต้นทุน CRL ของความสูญเสียตกค้างในการมีมาตรการการป้องกันและต้นทุน CPM ของมาตรการการป้องกันต่ำกว่าต้นทุน CL ของความสูญเสียโดยรวมที่ไม่มีมาตรการการป้องกัน

CRL + CPM < CL

หมายเหตุ ข้อแนะนำละเอียดด้านการหาค่าความเหมาะสมทางเศรษฐกิจของการป้องกันฟ้าผ่า มีรายงานไว้ใน IEC 62305-2

7. มาตรการการป้องกัน

อาจรับมาตรการการป้องกันมาปรับใช้เพื่อลดความเสี่ยงตามต้นแบบของความเสียหาย

7.1    มาตรการการป้องกันเพื่อลดการบาดเจ็บของสิ่งมีชีวิตเนื่องจากแรงดันแตะและแรงดันก้าว

มาตรการการป้องกันที่เป็นไปได้ให้รวมทั้ง

-  ฉนวนของส่วนนำกระแสเปิดโล่ง (exposed conductive part) เพียงพอ

-  การทำให้ศักย์เท่ากัน (equipotentialization) ด้วยระบบดินตาข่าย (meshed earthing system)

-  ข้อจำกัดทางกายภาพและประกาศเตือน

หมายเหตุ 1. การทำให้ศักย์เท่ากันไม่มีประสิทธิผลต่อแรงดันแตะ

หมายเหตุ 2. การเพิ่มขึ้นของสภาพความต้านทานพื้นผิว (surface resistivity) ของเนื้อดินภายในและภายนอกโครงสร้างอาจลดความเสี่ยงอันตรายต่อชีวิต (ดู IEC 62035-3 Clause 8)

7.2    มาตรการการป้องกันเพื่อลดความเสียหายทางกายภาพ

มาตรการการป้องกันที่เป็นไปได้ให้รวมทั้ง

() สำหรับโครงสร้าง

-  ระบบการป้องกันฟ้าผ่า (LPS)

หมายเหตุ 1. เมื่อติดตั้ง LPS การทำให้ศักย์เท่ากันเป็นมาตรการสำคัญยิ่งเพื่อลดอัคคีภัยและการระเบิดและความเสี่ยงอันตรายต่อชีวิต ดูรายละเอียดเพิ่มเติมตาม IEC 62035-3

หมายเหตุ 2. สิ่งเตรียม (provision) จำกัดการพัฒนาและการลุกลามของไฟ เช่น ห้องหรือส่วนกั้นแยกทนไฟ (fireproof compartment) เครื่องดับเพลิง หัวดับเพลิง สิ่งติดตั้งแจ้งเหตุเพลิงไหม้และดับเพลิง เป็นต้น อาจลดความสูญเสียทางกายภาพ

หมายเหตุ 3. จัดทางหนีป้องกันไว้ป้องกันคน

() สำหรับสิ่งบริการ

-  ลวดกำบัง

หมายเหตุ 4. สำหรับเคเบิลฝังดิน กำหนดให้ท่อร้อยสายโลหะ เป็น สิ่งป้องกันประสิทธิผลดีมาก

7.3    มาตรการการป้องกันเพื่อลดความล้มเหลวของระบบภายใน

มาตรการการป้องกันที่เป็นไปได้ให้รวมทั้ง

() สำหรับโครงสร้าง

-  ระบบมาตรการการป้องกัน LEMP (LPMS) ต้องใช้มาตรการหนึ่งหรือหลายมาตรการต่อไปนี้

  มาตรการการต่อประสานและมาตรการการต่อกับดิน

การกำบังแม่เหล็ก

การจัดทางเดินสายไฟฟ้า

การป้องกัน SPD ประสาน

() สำหรับสิ่งบริการ

-  อุปกรณ์ป้องกันเสิร์จ (SPDs) ที่ตำแหน่งต่างกันตลอดทางตามความยาวของสายไฟฟ้าและที่สิ่งต่อปลายสายไฟฟ้า (line termination)

-  กำบังแม่เหล็กของเคเบิล

หมายเหตุ 1. สำหรับเคเบิลฝังดิน การจัดให้มีสิ่งบังโลหะต่อเนื่องที่มีความหนาเพียงพอ เป็น สิ่งป้องกันประสิทธิผลดีมาก

หมายเหตุ 2. ทางซ้ำสำรอง, บริภัณฑ์ซ้ำสำรอง, ชุดกำเนิดไฟฟ้ากำลังอิสระ, ระบบกำลังไฟฟ้าต่อเนื่อง (UPS), ระบบเก็บของไหล และระบบตรวจหาความล้มเหลวอัตโนมัติ เป็น มาตรการการป้องกันประสิทธิผลเพื่อลดความสูญเสียการให้บริการของสิ่งบริการ (activity of service)

หมายเหตุ 3. แรงดันทนที่เพิ่มขึ้นของฉนวนของบริภัณฑ์และเคเบิล เป็น มาตรการการป้องกันประสิทธิผลต่อความล้มเหลวเนื่องจากแรงดันเกิน

7.4    การเลือกมาตรการการป้องกัน

ผู้ออกแบบและผู้เป็นเจ้าของต้องเลือกมาตรการการป้องกันให้เหมาะสมที่สุด ตามต้นแบบและปริมาณของแต่ละต้นแบบของความเสียหาย และตามลักษณะทางเทคนิคและลักษณะทางเศรษฐกิจของมาตรการการป้องกันที่ต่างกัน

เกณฑ์สำหรับการประเมินความเสี่ยงและสำหรับการเลือกมาตรการการป้องกันให้เหมาะสมที่สุด มีกำหนดให้ไว้ใน IEC 62035-2

มาตรการการป้องกันเป็นประสิทธิผล ถ้ามาตรการนั้นเป็นไปตามข้อกำหนดตามมาตรฐานเกี่ยวเนื่องและสามารถทนความเค้นซึ่งคาดหมายในสถานที่ติดตั้งมาตรการการป้องกัน ได้

8. เกณฑ์พื้นฐานสำหรับการป้องกันของโครงสร้างและสิ่งบริการ

การป้องกันอุดมคติสำหรับโครงสร้างและสิ่งบริการสมควรต้องห่อหุ้มวัตถุที่ต้องป้องกันไว้ภายในกำบังซึ่งมีความหนาเพียงพอในการนำกระแสต่อเนื่องอย่างสมบูรณ์และต่อกับดิน และโดยการจัดให้มีส่วนต่อประสานเพียงพอของสิ่งบริการซึ่งต่อถึงโครงสร้างเอาไว้ ที่จุดทางเข้าเข้าในกำบังนั้น

การเช่นนี้จึงสามารถป้องกันการเจาะทะลุของกระแสฟ้าผ่าและไม่ให้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่สัมพันธ์เข้าไปในวัตถุที่ต้องป้องกัน และป้องกันผลกระทบทางความร้อนอันตรายและผลกระทบพลศาสตร์ไฟฟ้าของกระแสฟ้าผ่า และทั้งประกายไฟอันตรายและแรงดันเกินสำหรับระบบภายในด้วย

ในทางปฏิบัติ มักเป็นไปไม่ได้หรือไม่คุ้มค่าการลงทุนที่จะจัดให้มีการป้องกันเหมาะที่สุด (optimum protection)การขาดความต่อเนื่องของกำบังและ/หรือความหนาไม่เพียงพอของกำบังยอมให้กระแสฟ้าผ่าเจาะทะลุกำบัง ทำให้เกิด

-  ความเสียหายทางกายภาพและความเสี่ยงอันตรายต่อชีวิต

-  ความล้มเหลวของระบบภายใน

-  ความล้มเหลวของสิ่งบริการและของระบบซึ่งต่ออยู่

ต้องออกแบบมาตรการการป้องกันเพื่อนำมาปรับใช้ลดความเสียหายและความสูญเสียต่อเนื่องที่เกี่ยวเนื่อง สำหรับชุดของพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าซึ่งนิยามการป้องกันตามที่กำหนด (ระดับการป้องกันฟ้าผ่า)

8.1    ระดับการป้องกันฟ้าผ่า (LPL)

มาตรฐานนี้มีวัตถุประสงค์นำเสนอระดับการป้องกันฟ้าผ่า 4 ระดับ (I ถึง IV) กำหนดพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าสูงสุดและพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าต่ำสุดเป็นชุดตายตัว สำหรับแต่ละ LPL

หมายเหตุ 1. มาตรฐานนี้ไม่ครอบคลุมถึงการป้องกันฟ้าผ่าซึ่งมีพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าสูงสุดและพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าต่ำสุดเกินพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าซึ่งเกี่ยวเนื่องกับ LPL I

หมายเหตุ 2. ความน่าจะเป็นของการเกิดขึ้นของฟ้าผ่ามีพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าสูงสุดหรือพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าต่ำสุดนอกพิสัยของค่าซึ่งนิยามสำหรับ LPL I มีค่าน้อยกว่าร้อยละ 2

ค่าสูงสุดของพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าเกี่ยวเนื่องกับ LPL I จะต้องไม่เกินความน่าจะเป็นร้อยละ 99 ตามอัตราส่วนสภาพขั้วไฟฟ้าสมมุติ (ดูข้อ ก.2) ค่าซึ่งได้มาจากวาบบวกจะมีค่าความน่าจะเป็นน้อยกว่าร้อยละ 10 ขณะที่ค่าซึ่งได้จากวาบลบจะมีค่าความน่าจะเป็นเหลือน้อยกว่าร้อยละ 1 (ดูข้อ ก.3)

ค่าสูงสุดของพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าเกี่ยวเนื่องกับ LPL I ลดลงเหลือร้อยละ 75 สำหรับ LPL II และเหลือร้อยละ 50 สำหรับ LPL III และ LPL IV (เป็นเส้นตรงสำหรับ I, Q และ di/dt, แต่เป็นกำลังสองสำหรับ W/R) ส่วนพารามิเตอร์เวลาไม่เปลี่ยน

ให้ใช้ค่าสูงสุดของพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าสำหรับระดับการป้องกันฟ้าผ่าต่างกันมีกำหนดให้ไว้ในตารางที่ 5 เพื่อออกแบบส่วนประกอบการป้องกันฟ้าผ่า (เช่น ภาคตัดขวางของตัวนำ, ความหนาของแผ่นโลหะ, วิสัยสามารถกระแสของ SPDs, ระยะแยกห่าง (separation distance) ต้านการเกิดประกายไฟอันตราย เป็นต้น) และเพื่อนิยามพารามิเตอร์ทดสอบจำลองผลกระทบของฟ้าผ่าต่อส่วนประกอบเช่นนี้ (ดูภาคผนวก ง.)

ให้ใช้ค่าต่ำสุดของแอมพลิจูดกระแสฟ้าผ่าสำหรับ LPL ต่างกัน เพื่อให้ได้มาซึ่งรัศมีทรงกลมกลิ้ง (rolling sphere radius) (ดูข้อ ก.4) เพื่อนิยามเขตการป้องกันฟ้าผ่า LPZ 0B ซึ่งการผ่าโดยตรง (direct strike) ไม่สามารถถึงได้ (ดูข้อ 8.2 รูปที่ 2 และรูปที่ 3) ค่าต่ำสุดของพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าพร้อมกับรัศมีทรงกลมกลิ้งที่สัมพันธ์มีกำหนดให้ไว้ในตารางที่ 6 ให้ใช้รัศมีทรงกลมกลิ้งสำหรับหาตำแหน่งของระบบปลายทางอากาศและเพื่อนิยามเขตการป้องกันฟ้าผ่า LPZ 0B (ดูข้อ 8.2)

ตารางที่ 5 ค่าสูงสุดของพารามิเตอร์ฟ้าผ่าตาม LPL

(ข้อ 8.1 ตารางที่ 7 และภาคผนวก ข.)

ช่วงจังหวะสั้นลำดับแรก

LPL

พารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่า

สัญลักษณ์

หน่วย

I

II

III

IV

ค่าพีก

I

kA

200

150

100

ประจุช่วงจังหวะสั้น

Qshort

C

100

75

50

พลังงานจำเพาะ

W/R

MJ/Ω

10

5.6

2.5

พารามิเตอร์เวลา

T1/T2

μs/μs

10/350

ช่วงจังหวะสั้นลำดับหลัง

LPL

พารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่า

สัญลักษณ์

หน่วย

I

II

III

IV

ค่าพีก

I

kA

50

37.5

25

ความชันเฉลี่ย

di / dt

kA/μs

200

150

100

พารามิเตอร์เวลา

T1/T2

μs/μs

0.25/100

ช่วงจังหวะยาว

LPL

พารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่า

สัญลักษณ์

หน่วย

I

II

III

IV

ประจุช่วงจังหวะยาว

Qlong

C

200

150

100

พารามิเตอร์เวลา

Tlong

s

0.5

วาบ

LPL

พารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่า

สัญลักษณ์

หน่วย

I

II

III

IV

ประจุวาบ

Qflash

C

300

225

150

 

1      โครงสร้าง

2      ระบบปลายทางอากาศ

3      ระบบตัวนำลง

4      ระบบปลายทางดิน

5      สิ่งบริการขาเข้า

S1   วาบถึงโครงสร้าง

S2   วาบใกล้โครงสร้าง

S3   วาบถึงสิ่งบริการซึ่งต่อถึงโครงสร้าง

S4   วาบใกล้สิ่งบริการซึ่งต่อถึงโครงสร้าง

r       รัศมีทรงกลมกลิ้ง

s      ระยะแยกห่างต้านการเกิดประกายไฟอันตราย

ระดับพื้นดิน

ส่วนต่อประสานให้ศักย์เท่ากันฟ้าผ่าโดย SPD

LPZ 0A     วาบโดยตรง, กระแสฟ้าผ่าเต็ม

LPZ 0B     ไม่มีวาบโดยตรง, กระแสเหนี่ยวนำหรือกระแสฟ้าผ่าบางส่วน

LPZ 1     ไม่มีวาบโดยตรง, กระแสเหนี่ยวนำหรือกระแสฟ้าผ่าจำกัด

ปริมาตรถูกป้องกันภายใน LPZ 1 ต้องตรงตามระยะแยกห่าง s

รูปที่ 2 LPZ นิยามโดย LPS (IEC 62305-3)

(ข้อ 8.1 ข้อ 8.2 และข้อ 8.3.1)

 

 

 

1      โครงสร้าง (กำบังของ LPZ 1)

2      ระบบปลายทางอากาศ

3      ระบบตัวนำลง

4      ระบบปลายทางดิน

5      ห้อง (กำบังของ LPZ 2)

6      สิ่งบริการซึ่งต่อถึงโครงสร้าง

S1   วาบถึงโครงสร้าง

S2   วาบใกล้โครงสร้าง

S3   วาบถึงสิ่งบริการซึ่งต่อถึงโครงสร้าง

S4   วาบใกล้สิ่งบริการซึ่งต่อถึงโครงสร้าง

r       รัศมีทรงกลมกลิ้ง

s      ระยะแยกห่างต้านการเกิดประกายไฟอันตราย

ds      ระยะห่างปลอดภัยต่อสนามแม่เหล็กสูงเกิน

 

 

ระดับพื้นดิน

ส่วนต่อประสานให้ศักย์เท่ากันฟ้าผ่าโดย SPD

LPZ OA      วาบโดยตรง, กระแสฟ้าผ่าเต็ม, สนามแม่เหล็กเต็ม

LPZ OB      ไม่มีวาบโดยตรง, กระแสเหนี่ยวนำหรือกระแสฟ้าผ่าบางส่วน, สนามแม่เหล็กเต็ม

LPZ 1         ไม่มีวาบโดยตรง, กระแสเหนี่ยวนำหรือกระแสฟ้าผ่าจำกัด, สนามแม่เหล็กหน่วง

LPZ 2         ไม่มีวาบโดยตรง, กระแสเหนี่ยวนำ, สนามแม่เหล็กหน่วงต่อไป

ปริมาตรป้องกันภายใน LPZ 1 และ LPZ 1 ต้องตรงตามระยะห่างปลอดภัย ds

รูปที่ 3 LPZ นิยามโดย LEMP (IEC 62305-4)

(ข้อ 8.1 และข้อ 8.2)

 

ตารางที่ 6 ค่าต่ำสุดของพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าและรัศมีทรงกลมกลิ้งที่สัมพันธ์สมนัยกับ LPL

(ข้อ 8.1)

เกณฑ์การสกัดกั้น

LPL

 

สัญลักษณ์

หน่วย

I

II

III

IV

ค่าพีกต่ำสุด

I

kA

3

5

10

16

รัศมีทรงกลมกลิ้ง

r

m

20

30

45

60

จากการแจกแจงทางสถิติ (statistical distribution) ซึ่งกำหนดให้ไว้ในรูปที่ ก.5 สามารถกำหนดความน่าจะเป็นถ่วงน้ำหนัก (weighted probability) ได้แน่นอนว่าพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าเป็นค่าน้อยกว่าค่าสูงสุด และค่ามากกว่าค่าต่ำสุดตามลำดับซึ่งนิยามไว้สำหรับระดับการป้องกันฟ้าผ่าแต่ละระดับ (ดูตารางที่ 7)

 

ตารางที่ 7 ความน่าจะเป็นสำหรับขีดจำกัดของพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่า

(ข้อ 8.1 และข้อ ก.4)

ความน่าจะเป็นซึ่งพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่า

LPL

I

II

III

IV

มีค่าน้อยกว่าค่าสูงสุดซึ่งนิยามไว้ในตารางที่ 5

0.99

0.98

0.97

0.97

มีค่ามากกว่าค่าต่ำสุดซึ่งนิยามไว้ในตารางที่ 6

0.99

0.97

0.91

0.84

มาตรการการป้องกันที่ระบุไว้ใน IEC 62305-3, IEC 62305-4 และ IEC 62305-5 มีประสิทธิผลต่อฟ้าผ่าซึ่งมีพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าอยู่ในพิสัยซึ่งนิยามโดย LPL ซึ่งสมมติไว้เพื่อการออกแบบ ดังนั้นประสิทธิภาพของมาตรการการป้องกันจึงสมมุติให้เท่ากับความน่าจะเป็นซึ่งมีพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าอยู่ภายในพิสัยเช่นนี้

8.2    เขตการป้องกันฟ้าผ่า (LPZ)

ใช้มาตรการการป้องกัน เช่น LPS, ลวดกำบัง, กำบังแม่เหล็ก, และ SDP เป็นต้น กำหนดเขตการป้องกันฟ้าผ่า (LPZ) ได้แน่นอน

ด้านปลายทางของ LPZ ของมาตรการการป้องกันกำหนดลักษณะเฉพาะโดยการลดทอนนัยสำคัญของ LEMP มากกว่าการลดทอนด้านต้นทางของ LPZ

ในเรื่องภัยคุกคามจากฟ้าผ่า (threat of lighting) ได้นิยาม LPZs ไว้ดังนี้ (ดูรูปที่ 2 และรูปที่ 3)

LPZ OA                    เขตตรงที่ภัยคุกคามเนื่องจากวาบฟ้าผ่าโดยตรงและสนามแม่เหล็กไฟฟ้าฟ้าผ่าเต็ม ระบบภายในอาจต้องรับเสิร์จกระแสฟ้าผ่าเต็มหรือบางส่วน

LPZ OB                    เขตซึ่งป้องกันวาบฟ้าผ่าโดยตรง แต่ภัยคุกคามเป็นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าผ่าเต็ม ระบบภายในอาจต้องรับเสิร์จกระแสฟ้าผ่าบางส่วน

LPZ 1            เขตตรงที่เสิร์จกระแสฟ้าผ่าถูกจำกัด โดยการแบ่งส่วนกระแสฟ้าผ่าและโดย SPDs ที่เส้นแบ่งเขต การกำบังเชิงเว้นระยะแยกห่าง (spatial shielding) อาจลดทอนสนามแม่เหล็กไฟฟ้าฟ้าผ่า

LPZ 2,...,n     เขตตรงที่เสิร์จกระแสฟ้าผ่าอาจถูกจำกัดต่อไป โดยการแบ่งส่วนกระแสฟ้าผ่าและโดย SPDs เพิ่มเติมที่เส้นแบ่งเขต อาจใช้การกำบังเชิงเว้นระยะแยกห่างเพิ่มเติมเพื่อลดทอนสนามแม่เหล็กไฟฟ้าฟ้าผ่าลงอีก

หมายเหตุ 1. โดยทั่วไป ตัวเลขของเขตแต่ละเขตยิ่งสูง พารามิเตอร์สภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้ายิ่งต่ำ

หลักทั่วไปสำหรับการป้องกัน คือ วัตถุที่ต้องป้องกันต้องอยู่ใน LPZ ตรงที่มีลักษณะเฉพาะแม่เหล็กไฟฟ้าเข้ากันได้กับวิสัยสามารถของวัตถุที่ต้องป้องกันเพื่อทนต่อความเค้นทำให้ความเสียหายให้ลดลง (ความเสียหายทางกายภาพ, ความล้มเหลวของระบบภายในเนื่องจากแรงดันเกิน)

หมายเหตุ 2. ข้อแนะนำเกี่ยวกับระดับความทนสำหรับระบบภายใน โดยมากสามารถหาได้จากผู้ทำ

8.3 การป้องกันของโครงสร้าง

8.3.1 การป้องกันเพื่อลดความเสียหายทางกายภาพและความเสี่ยงอันตรายต่อชีวิต

โครงสร้างที่ต้องป้องกันต้องอยู่ภายใน LPZ 0B หรือสูงกว่า การนี้ทำให้บรรลุได้โดยระบบการป้องกันฟ้าผ่า (LPS)

LPS ประกอบด้วยทั้งระบบการป้องกันฟ้าผ่าภายนอกและระบบการป้องกันฟ้าผ่าภายใน (ดูรูปที่ 2)

หน้าที่ของ LPS ภายนอก คือ

-  เพื่อสกัดกั้นวาบฟ้าผ่าถึงโครงสร้าง (ด้วยระบบปลายทางอากาศ)

-  เพื่อนำกระแสฟ้าผ่าถึงดินอย่างปลอดภัย (ด้วยระบบตัวนำลง)

-  เพื่อกระจาย (disperse) กระแสฟ้าผ่าเข้าในดิน (ด้วยระบบปลายทางดิน)

หน้าที่ของ LPS ภายใน คือ เพื่อป้องกันการเกิดประกายไฟอันตรายภายในโครงสร้าง โดยการใช้ส่วนต่อประสานให้ศักย์เท่ากันหรือระยะแยกห่าง, s, (และต่อไป คือ การแยกเดี่ยวทางไฟฟ้า) ระหว่างส่วนประกอบ LPS กับส่วนย่อยนำไฟฟ้า (electrically conducting element) อื่นภายในถึงโครงสร้าง

สำหรับระดับชั้นของ LPS (I, II, III, IV) นิยามเป็นชุดหลักการสร้างตามบนพื้นฐาน LPS สมนัย แต่ละชุดมีทั้งหลักการสร้างระดับไม่อิสระ (level-dependent) (เช่น รัศมีทรงกลมกลิ้ง, ความกว้างตาข่าย เป็นต้น) และหลักการสร้างระดับอิสระ (level-independent) (เช่น ภาคตัดขวาง, วัสดุ เป็นต้น)

ตรงที่สภาพความต้านทานเชิงผิวของเนื้อดินภายนอกและของพื้นภายในโครงสร้างไม่สูงเพียงพอ ความเสี่ยงอันตรายต่อชีวิตเนื่องจากแรงดันแตะและแรงดันก้าว ทำให้ลดลงได้ ดังนี้

- ภายนอกโครงสร้าง, โดยฉนวนของส่วนนำกระแสเปิดโล่ง, โดยการทำให้ศักย์เท่ากันของเนื้อดินโดยระบบดินตาข่าย, โดยป้ายเตือน และโดยสิ่งจำกัดทางกายภาพ

-  ภายในโครงสร้าง, โดยส่วนต่อประสานให้ศักย์เท่ากันของสิ่งบริการที่จุดทางเข้าเข้าในโครงสร้าง

LPS ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดตาม IEC 62305-3

8.3.2 การป้องกันเพื่อลดความล้มเหลวของระบบภายใน

การป้องกัน LEMP เพื่อลดความเสี่ยงด้านความล้มเหลวของระบบภายใน จำกัดได้ ดังนี้

-  แรงดันเกิน เนื่องจากวาบฟ้าผ่าถึงโครงสร้างอันเป็นผลมาจากการคู่ควบความเหนี่ยวนำและความต้านทาน

- แรงดันเกิน เนื่องจากวาบฟ้าผ่าใกล้โครงสร้างอันเป็นผลมาจากการคู่ควบความเหนี่ยวนำ

- แรงดันเกินส่งผ่านจากสายไฟฟ้าซึ่งต่ออยู่ถึงโครงสร้าง เนื่องจากวาบถึงหรือใกล้สายไฟ

- สนามแม่เหล็กคู่ควบโดยตรงกับระบบภายใน

หมายเหตุ ความล้มเหลวของเครื่องสำเร็จ เนื่องจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งแผ่รังสีเข้าในบริภัณฑ์โดยตรงไม่ต้องนำมาพิจารณา ถ้าเครื่องสำเร็จนั้นเป็นไปตามเกณฑ์การทดสอบภูมิคุ้มกันและการปล่อยความถี่วิทยุ (radio frequency (RF) radiated emission and immunity test) ตามนิยามโดยมาตรฐานผลิตภัณฑ์ EMCเกี่ยวข้อง (ดู IEC 62305-2 และ IEC 62305-4)

ระบบภายในที่ต้องป้องกันต้องอยู่ภายใน LPZ 1 หรือสูงกว่า การนี้ทำให้บรรลุได้โดยกำบังแม่เหล็กลดทอนสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำและ/หรือการจัดทางเดินสายไฟฟ้าเหมาะสมโดยการลดวงรอบการเหนี่ยวนำ ต้องจัดให้มีส่วนต่อประสานเอาไว้ที่เส้นแบ่งเขตของ LPZ สำหรับส่วนโลหะและระบบภายในโดยการไขว้ข้ามเส้นแบ่งเขต ส่วนต่อประสานเช่นนี้อาจสำเร็จได้โดยตัวนำต่อประสาน (bonding conductor) หรือโดยอุปกรณ์ป้องกันเสิร์จ (SPDs) ตามความจำเป็น

มาตรการการป้องกันสำหรับ LPZ ต้องเป็นไปตาม IEC 62305-4

การป้องกันประสิทธิผลต่อแรงดันเกินซึ่งทำให้เกิดความล้มเหลวของระบบภายในยังอาจทำให้บรรลุได้โดยการใช้การป้องกัน SPD ประสานจำกัดแรงดันเกินให้ต่ำกว่าแรงดันทนอิมพัลส์ที่กำหนดของระบบภายในที่ต้องป้องกัน

ต้องเลือกและติดตั้ง SPDs ตามข้อกำหนดตาม IEC 62305-4

8.4    การป้องกันของสิ่งบริการ

สิ่งบริการที่ต้องป้องกันต้องเป็นดังนี้

-  ภายใน LPZ 0B หรือสูงกว่า เพื่อลดความเสียหายทางกายภาพ การนี้ทำให้บรรลุได้โดยการเลือกการจัดทางเดินสายไฟฟ้าใต้ดินแทนทางอากาศ หรือโดยการใช้ลวดกำบังวางตำแหน่งเพียงพอ ตรงที่ได้ประสิทธิผลตามลักษณะเฉพาะสายไฟฟ้า หรือ, โดยการเพิ่มความหนาท่อให้ได้ค่าเพียงพอและทำให้ความต่อเนื่องทางโลหะของท่อแน่นอน ในกรณีที่เป็นท่อ

- ภายใน LPZ 1 หรือสูงกว่า เพื่อการป้องกันแรงดันเกินซึ่งทำให้เกิดความล้มเหลวของสิ่งบริการ การนี้ทำให้บรรลุได้โดยการลดระดับของแรงดันเกินซึ่งเหนี่ยวนำจากฟ้าผ่าโดยกำบังแม่เหล็กเพียงพอของเคเบิล, การเบี่ยงกระแสเกิน และการจำกัดแรงดันเกินโดย SPDs เพียงพอ

ภาคผนวก ก.

(ข้อแนะนำ)

พารามิเตอร์ของกระแสฟ้าผ่า

(ข้อ 4.)

.1 วาบฟ้าผ่าถึงดิน

.1.1 วาบพื้นฐานมี 2 ต้นแบบ ดังนี้

- วาบลงเริ่มต้นจากกระแสนำลงจากเมฆถึงดิน

-  วาบขึ้นเริ่มต้นจากกระแสนำขึ้นจากโครงสร้างต่อกับดินถึงเมฆ

วาบลงส่วนมากเกิดขึ้นในอาณาเขตแนวราบและถึงโครงสร้างต่ำกว่า แต่สำหรับโครงสร้างเปิดโล่งและ/หรือโครงสร้างสูงกว่า วาบขึ้นกลับมีลักษณะเด่นชัด ช่วงจังหวะโดยตรง (direct strick) ถึงโครงสร้างมีความน่าจะเป็นเพิ่มขึ้นตามความสูงประสิทธิผล (ดู IEC 65305-2, Annex A) และการเปลี่ยนแปลงของภาวะทางกายภาพ

.1.2 กระแสฟ้าผ่าประกอบด้วยช่วงจังหวะต่างกัน 1 ช่วงหรือหลายช่วง

(1)  ช่วงจังหวะสั้นมีช่วงเวลาน้อยกว่า 2 มิลลิวินาที (รูปที่ ก.1)

(2)  ช่วงจังหวะยาวมีช่วงเวลามากกว่า 2 มิลลิวินาที (รูปที่ ก.2)

ดัชนี

O1           จุดกำเนิดเสมือนของกระแสช่วงจังหวะสั้น

I         ค่าพีก

T1            เวลาหน้าของกระแสช่วงจังหวะสั้น

T2            เวลาถึงครึ่งค่าของกระแสช่วงจังหวะสั้น

 

รูปที่ ก.1 คำนิยามของพารามิเตอร์ช่วงจังหวะสั้น

(ตามต้นแบบ T2 < 2 มิลลิวินาที)

(ข้อ 3.11 ข้อ 3.12 ข้อ ก. 1.2 (1) ข้อ ก. 3.1 และข้อ ก. 3.2)

 

 

 

ดัชนี

Tlong            ช่วงเวลาของกระแสช่วงจังหวะยาว

Qlong          ประจุช่วงจังหวะยาว

รูปที่ ก.2 คำนิยามของพารามิเตอร์ช่วงจังหวะยาว

(ตามต้นแบบ 2 มิลลิวินาที < Tlong < 1 วินาที)

(ข้อ ก. 1.2 (2))

 

.1.3   ช่วงจังหวะยังมีความต่างกันแบ่งแยกได้อีกจากสภาพขั้วไฟฟ้า (บวกหรือลบ) ของช่วงจังหวะและจากตำแหน่งของช่วงจังหวะในระหว่างการวาบ (ลำดับแรก ลำดับหลัง ซ้อนทับ) ส่วนประกอบเป็นไปได้ของช่วงจังหวะมีแสดงไว้ในรูปที่ ก.3 สำหรับวาบลง และในรูปที่ ก.4 สำหรับวาบขึ้น

รูปที่ ก.3 ส่วนประกอบเป็นไปได้ของช่วงจังหวะของวาบลง

(ต้นแบบในอาณาเขตแนวราบและถึงโครงสร้างต่ำกว่า)

(ข้อ ก.1.3)

 

รูปที่ ก.4 ส่วนประกอบเป็นไปได้ของช่วงจังหวะของวาบขึ้น

(ต้นแบบถึงโครงสร้างเปิดโล่งและ/หรือสูงกว่า)

(ข้อ ก.1.3)

ส่วนประกอบเพิ่มเติมในวาบขึ้น คือ ช่วงจังหวะยาวลำดับแรกไม่มีหรือมีช่วงจังหวะสั้นซ้อนทับเป็นจำนวนถึงหลายสิบ แต่พารามิเตอร์ช่วงจังหวะสั้นทุกตัวของวาบขึ้นมีค่าน้อยกว่าพารามิเตอร์ช่วงจังหวะสั้นทุกตัวของวาบลง ยังไม่มีการยืนยันว่าประจุช่วงจังหวะยาวของวาบขึ้นสูงกว่า ดังนั้น พารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าของวาบขึ้นจึงถือว่าถูกครอบโดยค่าสูงสุดซึ่งกำหนดให้ไว้สำหรับวาบลง การหาค่าของพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าให้แม่นยำยิ่งขึ้นและการขึ้นอยู่กับความสูงของพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าเกี่ยวกับวาบขึ้นและวาบลงยังอยู่ในระหว่างการพิจารณา

.2 พารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่า

พารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าตามมาตรฐานนี้มีพื้นฐานมาจากผลลัพธ์ของ International Council on Large Electrical Systems (CIGRE) ดังข้อมูลซึ่งกำหนดให้ไว้ในตารางที่ ก.1 การแจกแจงทางสถิติของพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าสามารถสมมติได้ว่ามีการแจกแจงปกติเชิงล็อกการิธึม ค่าเฉลี่ยสมนัย μ และการกระจาย σlog มีกำหนดให้ไว้ในตารางที่ ก. 2 และมีฟังก์ชันการแจกแจงแสดงไว้ในรูปที่ ก.5 ด้วยสมมติฐานนี้ความน่าจะเป็นของการเกิดค่าใด ๆ ขึ้นของพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าแต่ละตัวจึงสามรถกำหนดแน่นอนได้

สมมติว่าอัตราส่วนสภาพขั้วไฟฟ้าวาบบวกเป็นร้อยละ 10 และวาบลบเป็นร้อยละ 90 อัตราส่วนสภาพขั้วไฟฟ้าดังกล่าว คือ ฟังก์ชันของอาณาเขต ถ้าไม่มีข้อแนะนำท้องถิ่นให้ใช้ได้ ก็สมควรใช้อัตราส่วนซึ่งกำหนดให้ไว้ดังนี้

ตารางที่ ก.1 ค่าของพารามิเตอร์กระแสฟ้าผ่าในตารางได้มาจาก CIGRE

(วารสาร Electra ฉบับที่ 41 หรือฉบับที่ 69*) [3],[4]

(ข้อ ก.2)

พารามิเตอร์

ค่าตายตัว

สำหรับ LPL I

ค่า

ต้นแบบของ

ช่วงจังหวะ

เส้นใน

รูปที่ ก.5

95%

50%

5%

I (kA)

 

4 (98%)

20 (80%)

90

*สั้นลบลำดับแรก

1A + 1B

50

4.9

11.8

28.6

*สั้นลบลำดับหลัง

2

200

4.6

35

250

สั้นบวกลำดับแรก (เดี่ยว)

3

Qflash (C)

 

1.3

7.5

40

วาบลบ

4

300

20

80

350

วาบบวก

5

Qshort (C)

 

1.1

4.5

20

สั้นลบลำดับแรก

6

 

0.22

0.95

4

สั้นลบลำดับหลัง

7

100

2

16

150

สั้นบวกลำดับแรก (เดี่ยว)

8

W/R (kJ/Ω)

 

6

55

550

สั้นลบลำดับแรก

9

 

0.55

6

52

สั้นลบลำดับหลัง

10

10 000

25

650

15 000

สั้นบวกลำดับแรก

11

di/dt max

(kA /μs)

 

9.1

24.3

65

*สั้นลบลำดับแรก

12

 

9.9

39.9

161.5

*สั้นลบลำดับหลัง

13

20

0.2

2.4

32

สั้นบวกลำดับแรก

14

di/dt30/90%

(kA /μs)

200

4.1

20.1

98.5

*สั้นลบลำดับหลัง

15

Qlong (C)

200

 

 

 

ยาว

 

tlong (s)

0.5

 

 

 

ยาว

 

ช่วงเวลาหน้า

 

 

1.8

5.5

18

สั้นลบลำดับแรก

 

0.22

1.1

4.5

สั้นลบลำดับหลัง

 

3.5

22

200

สั้นบวกลำดับแรก (เดี่ยว)

 

ช่วงเวลาช่วงจังหวะ

(μs)

 

 

30

75

200

สั้นลบลำดับแรก

 

6.5

32

140

สั้นลบลำดับหลัง