การป้องกันอันตรายเมื่อต้องทำงานกับวงจรไฟฟ้ากำลังงานสูง

ขวัญชัย กุลสันติธำรงค์
kwanchai2002@hotmail.com

     อันตรายที่เกิดจากไฟฟ้ามีโอกาสเกิดขึ้นได้ตลอดเวลาเมื่อต้องทำงานกับอุปกรณ์ไฟฟ้าหรือระบบไฟฟ้า อันตรายจากไฟฟ้ากำลังงานสูง (High–Power Circuits) แบ่งได้เป็น อันตรายจากไฟฟ้าดูด (Electrical Shock) อันตรายจากการเกิดอาร์คไฟฟ้าและการระเบิดจากไฟฟ้า (Electrical Arc and Blast) และอันตรายจากการขาดอากาศหายใจและสารพิษ (Suffocation and Poisoning) เมื่อมีความเข้าใจถึงสาเหตุและอันตรายที่จะเกิดขึ้น ก็จะช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานทำงานด้วยความระมัดระวังมากขึ้น อุบัติภัยที่จะเกิดขึ้นก็จะลดน้อยลง ทำให้ความเสียหายในชีวิตและทรัพย์สินจากอุบัติภัยดังกล่าวก็จะลดลงตามไปด้วย ขอเชิญท่านผู้อ่านติดตามรายละเอียดในบทความฉบับนี้ได้เลยครับ

อันตรายจากไฟฟ้าดูด (Electrical Shock)

     การเสียชีวิตด้วยกระแสไฟฟ้า (Electrocution) ในโรงงานอุตสาหกรรมส่วนใหญ่เกิดจากผู้ปฏิบัติงานสัมผัสกับวัตถุที่มีไฟฟ้า ณ ระดับแรงดันไฟฟ้าค่าหนึ่งทำให้เกิดไฟฟ้าดูดขึ้น ไฟฟ้าดูด คือ ปรากฏการณ์ที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านร่างกาย ก่อให้เกิดการบาดเจ็บและอาจจะได้รับอันตรายถึงแก่ชีวิตได้ ข้อควรรู้ของอันตรายจากไฟฟ้าดูดประกอบด้วยรายละเอียดดังต่อไปนี้

- เกิดอะไรขึ้นเมื่อถูกไฟฟ้าดูด โดยปกติความต้านทานของผิวหนังเปลี่ยนแปลงได้โดยขึ้นอยู่กับความชื้นในเนื้อเยื่อ  อุณหภูมิโดยรอบ ความกลัว ความวิตกกังวล เป็นต้น  ซึ่งค่าความต้านทานของผิวหนังเปลี่ยนแปลงได้ระหว่าง 500 โอห์มในสภาวะที่เปียกชื้น จนถึง 600,000 โอห์ม ในสภาวะที่แห้ง เมื่อถูกไฟฟ้าดูดเนื้อเยื่อ กระดูก อวัยวะที่สำคัญ และระบบประสาททั้งหมดจะนำไฟฟ้าทำให้ความต้านทานของผิวหนังลดลง และกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านร่างกายจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ก่อให้เกิดการลุกไหม้จากภายในร่างกายสู่ภายนอกร่างกาย เกิดอาการบาดเจ็บอย่างรุนแรงจนถึงแก่ชีวิตได้

- ความรุนแรงของไฟฟ้าดูดเกิดจากอะไรบ้าง ปัจจัยที่มีผลต่อความรุนแรงของไฟฟ้าดูด ได้แก่ ระยะเวลาที่ถูกไฟฟ้าดูด ความเส้นทางที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านร่างกาย และลักษณะส่วนบุคคล ได้แก่ อายุ ลักษณะทางกายภาพ และขนาดของร่างกาย

- ระยะเวลาที่ถูกไฟฟ้าดูดเป็นจุดวิกฤต (Critical Factor) เมื่อถูกไฟฟ้าดูดเป็นระยะเวลานาน ผู้เคราะห์ร้ายมีโอกาสสูงมากที่จะเสียชีวิต เนื่องจากเนื้อเยื่อและอวัยวะภายในที่สำคัญถูกทำลาย เนื้อเยื่อทั่วไปจะถูกทำลายที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส  ส่วนเนื้อเยื่อที่ประกอบเป็นผนังหลอดเลือดที่ไปหล่อเลี้ยงระบบประสาทจะถูกทำลายที่อุณหภูมิน้อยกว่านั้นมาก

จากการทดลองวัดอุณหภูมิที่เกิดจากไฟฟ้าดูดของวงจรไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้า 220 VAC, 15 A, 50 Hz เป็นระยะเวลาสั้น (หน่วยเป็นมิลลิวินาที) อุณหภูมิที่วัดได้จะมากกว่าอุณหภูมิข้างต้นถึง 10 เท่า หรือเท่ากับอุณหภูมิสูงถึง 500 องศาเซลเซียส ซึ่งเนื้อเยื่อและอวัยวะภายในที่สำคัญถูกทำลายหมดแล้ว ระยะเวลาที่ถูกไฟฟ้าดูด มีผลต่อการทำงานผิดปกติของหัวใจ ถ้าความผิดปกติดังกล่าวไม่หยุดลงในระยะเวลาอันสั้น ก็จะทำให้ผู้เคราะห์ร้ายเสียชีวิตได้  
 
     

   
รูปที่ 1 เป็นกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ทำให้หัวใจทำงานผิดปกติ กับระยะเวลาที่ถูกไฟฟ้าดูดด้วยไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) และกระแสไฟฟ้าตรง (DC)

 
- ผลของไฟฟ้ากระแสสลับและไฟฟ้ากระแสตรงในกรณีไฟฟ้าดูด จากตารางที่ 1 เป็นผลของไฟฟ้ากระแสสลับและไฟฟ้ากระแสตรงไหลผ่านร่างกาย โดยทดลองกับผู้ใหญ่เพศชายน้ำหนัก 70 กิโลกรัม ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่แสดงไว้ในตารางที่ 1 เป็นค่าโดยประมาณเนื่องจากมีปัจจัยอีกหลายประการที่มีผลต่อความรุนแรงของไฟฟ้าดูด คำถามที่ถามกันเสมอๆ ว่า ไฟฟ้าดูดจากไฟฟ้ากระแสสลับและไฟฟ้ากระแสตรงมีความแตกต่างกันอย่างไร ไฟฟ้ากระแสสลับ 50 Hz ทำให้มีความรู้สึกชาเพียงเล็กน้อยจนถึงรุนแรง ในขณะที่ไฟฟ้ากระแสตรงจะทำให้รู้สึกอุ่น ๆ จนถึงร้อน

ตารางที่ 1 แสดงความแตกต่างระหว่าไฟฟ้าดูดจากกระแสไฟสลับ กับไฟฟ้ากระแสตรง ระดับกระแสไฟฟ้าที่ทำให้กล้ามเนื้อควบคุมไม่ได้ของกระแสไฟสลับเพียง 15 มิลลิแอมแปร์ ในขณะที่ไฟฟ้ากระแสตรงมีค่าถึง 300 มิลลิแอมแปร์

- ระดับกระแสไฟฟ้าที่ทำให้กล้ามเนื้อควบคุมไม่ได้ (Let go Current) คือ ปริมาณกระแสไฟฟ้าน้อยที่สุดที่ผู้ถูกไฟฟ้าดูดไม่สามารถปล่อยมือจากวัตถุที่มีไฟฟ้าหรือมีสามารถหนีจากถูกไฟฟ้าดูด นั่นคือไม่สามารถควบคุมกล้ามเนื้อได้นั่นเอง การที่ควบคุมกล้ามเนื้อไม่ได้ขึ้นอยู่กับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านร่างกาย ยิ่งกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านร่างกายมากขึ้นเท่าไรโอกาสที่ผู้เคราะห์ร้ายจะหนีจากการถูกไฟฟ้าดูดจะยิ่งน้อยลง นอกจากนี้ระดับกระแสไฟฟ้าที่ทำให้ควบคุมกล้ามเนื้อไม่ได้จะแปรผันตรงกับความถี่ไฟฟ้า ซึ่งกระแสไฟฟ้าที่จะทำให้ควบคุมกล้ามเนื้อไม่ได้จะมากขึ้นเมื่อความถี่สูงขึ้นตามกราฟรูปที่ 2

รูปที่ 2 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างระดับกระแสที่ทำให้กล้ามเนื้อควบคุมไม่ได้กับความถี่ไฟฟ้า เช่นที่ความถี่ไฟฟ้า 50 Hz กระแสไฟฟ้าที่มากกว่า 10 มิลลิแอมแปร์ จะทำให้กล้ามเนื้อควบคุมไม่ได้

- ผลของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย ปัจจัยที่สำคัญอีกประการหนึ่งที่มีผลต่อความรุนแรงของไฟฟ้าดูด คือ เส้นทางที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านร่างกาย ซึ่งสามารถใช้ตรวจสอบได้ว่าเนื้อเยื่อหรืออวัยวะส่วนใดบ้างที่บาดเจ็บหรือถูกทำลายลงไป จากรูปที่ 3 เส้นทางที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านร่างกายได้เป็น3 ลักษณะตามชนิดของแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการสัมผัสส่วนที่มีไฟฟ้า ได้แก่ 
 (1) แรงดันสัมผัส (Touch Potential)
 (2) แรงดันช่วงก้าว (Step Potential) และ
 (3) แรงดันสัมผัส/แรงดันช่วงก้าว (Touch/Step Potential)

     ผู้เคราะห์ร้ายส่วนใหญ่ที่รอดชีวิตได้เนื่องจากกระแสไฟฟ้าไม่ได้ไหลผ่านอวัยวะสำคัญ เช่น กระแสไฟฟ้าไหลผ่านจากมือขวาไปยังเท้าขวาจะทำให้หัวใจทำงานผิดปกติน้อยกว่าในกรณีที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านจากมือจากมือซ้ายไปยังเท้าซ้าย ซึ่งกระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านหัวใจโดยตรงนั่นเอง

รูปที่ 3 แสดงเส้นทางที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านร่างกายมนุษย์ ซึ่งแบ่งได้เป็น 3 ประเภท คือ แรงดันสัมผัส (A) แรงดันช่วงก้าว (B) แรงดันสัมผัส/แรงดันช่วงก้าว (C) & (D)

- การป้องกันอันตรายจากไฟฟ้าดูด มีวิธีป้องกันไฟฟ้าดูดที่ได้ผล 2 วิธี คือ

   1. การเข้าไปปฏิบัติงานเมื่อวงจรไฟกาฟ้านั้นไม่มีไฟฟ้าแล้ว แต่กลับพบข้อเท็จจริงที่น่ากลัวว่า ผู้ปฏิบัติงานส่วนใหญ่ที่เสียชีวิตเกิดจากการเข้าไปปฏิบัติงานกับวงจรไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่เขาคิดว่าไม่มีไฟฟ้าแล้ว ดังนั้น  ผู้ปฏิบัติงานต้องทดสอบก่อนเข้าไปปฏิบัติงานว่าวงจรไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าดังกล่าวว่ายังมีแรงดันไฟฟ้าหรือไม่ภายหลังจากได้ปลดวงจรและล็อค/พร้อมติดป้ายห้าม (lockout / tag-out) และได้ต่อลงดินอย่างปลอดภัยแล้วก็ตาม

   2. การใช้เครื่องอุปกรณ์และและขั้นตอนเพื่อความปลอดภัยที่เหมาะสม เมื่อต้องทำงานกับหรือใกล้กับวงจรไฟฟ้าที่มีไฟฟ้าอยู่ การใช้อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล (Personal Protective Equipment, PPE) เช่น ถุงมือ ผ้าคลุม  ถุงเท้า รองเท้า ฯลฯ ตลอดเวลาด้วยความระมัดระวัง ซึ่งสามารถเพิ่มความปลอดภัยในขณะปฏิบัติงานได้

การเกิดอาร์คไฟฟ้าและการระเบิดจากไฟฟ้า (Electric Arc and Blast)

     เมื่อท่านผู้อ่านได้ติดตามในรายละเอียดมาจนถึงตอนนี้ ผมก็เชื่อว่าท่านผู้อ่านก็คงจะมีความเข้าใจในอันตรายที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านส่วนต่าง ๆ ของร่างกายแล้ว แต่ก็ยังมีอันตรายที่เกิดจากอาร์คไฟฟ้าและการระเบิดจากไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อเกิดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรในวงจรไฟฟ้ากำลังงานสูง ซึ่งเป็นอันตรายที่ร้ายแรงและสร้างความเสียหายอย่างรุนแรงต่อชีวิตและทรัพย์สิน

     เมื่อเกิดกระแสไฟฟ้าลัดวงจร พลังงานไฟฟ้า ณ จุดที่เกิดการลัดวงจรจะเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนเนื่องจากเกิดอาร์คไฟฟ้าซึ่งมีพลังงานสูง ก่อให้เกิดการแผ่รังสีพลังงานความร้อน เกิดเสียงดังอากาศโดยรอบขยายตัวอย่างรุนแรง ตัวนำไฟฟ้าหรือส่วนประกอบที่เป็นโลหะของอุปกรณ์ไฟฟ้าหลอมละลายระเหยกลายเป็นไอและกระจายไปทั่ว ข้อควรรู้เกี่ยวกับอันตรายจากการเกิดอาร์คไฟฟ้าและการระเบิดจากไฟฟ้าได้แก่ 

- การแผ่รังสีความร้อน (Thermal Radiation) ความร้อนที่เกิดจากอาร์คไฟฟ้าสามารถทำให้เกิดบาดแผลไฟไหม้ที่รุนแรงและอาจจะถึงแก่ชีวิตได้ อาร์คไฟฟ้าที่เกิดขึ้นมีอุณหภูมิตั้งแต่ 10,000 ๐C จนถึงอุณหภูมิสูงถึง 4 เท่าของอุณหภูมิที่พื้นผิวของดวงอาทิตย์ โดยทั่วไปอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่ผิวหนังที่ไม่เกิน 46 ๐C ต่อ 0.1 วินาที จะทำให้บาดแผลที่เกิดขึ้นสามารถรักษาได้หรือคิดเป็นค่าพลังงานความร้อนเท่ากับ 0.09 kW ต่อตารางนิ้ว ตัวเลขนี้ใช้คำนวณหาระยะห่างจากจุดระเบิดที่แผลไฟไหม้ที่เกิดขึ้นยังรักษาให้หายได้ 

- คลื่นความดันกับการระเบิดทางไฟฟ้า (Pressure Wave Aspects of a Blast) คลื่นความดันขณะที่เกิดอาร์คไฟฟ้าเกิดจากการขยายตัวของไอโลหะที่มีประจุไฟฟ้าที่จุดเดือดอย่างรวดเร็ว เกิดแรงดันที่สูงมาก การขยายตัวอย่างรวดเร็วนี้ทำให้ชิ้นส่วนโลหะที่หลอมละลายกระจัดกระจายด้วยความเร็วสูงมากจนใกล้ความเร็วเสียงในบางครั้งอาจจะกระจายไปไกลกว่า 30 เมตร คลื่นความดันที่เกิดจากอาร์คไฟฟ้าพลังงานสูงได้ช่วยชีวิตผู้เคราะห์ร้ายจำนวนมาก

 โดยพัดพาร่างของผู้เคราะห์ร้ายลอยห่างจากแหล่งความร้อน แต่ขณะเดียวกันแรงดันที่เกิดขึ้นดังกล่าวก็เป็นสาเหตุทำให้ผู้เคราะห์ร้ายบาดเจ็บจากการกระแทกกับของแข็ง การสูญเสียการได้ยินและสมองอาจจะได้รับความกระทบกระเทือนได้ นอกจากนี้อาจจะได้รับบาดเจ็บจากชิ้นส่วนทางกลของเครื่องห่อหุ้มของวัสดุและอุปกรณ์ไฟฟ้าลอยมากระแทก หรือโลหะหลอมละลายตกกระทบเสื้อผ้าหรือร่างกายทำให้เกิดแผลไฟไหม้ 

- ระยะป้องกันอันตรายจากประกายไฟ (Flash Protection Boundary) ระยะปลอดภัยจากประกายไฟและการระเบิดเมื่อเกิดอาร์คไฟฟ้า ระบุไว้ใน NFPA 70E-1995, Standard for Electrical Safety Requirements for Employee Workspaces, Part II, Safety–Related Work Practice ในบทที่ 2 และ 3 ซึ่งครอบคลุมถึงการทำงานบนหรือใกล้เคียงกับตัวนำหรือวงจรไฟฟ้ารวมถึงอุปกรณ์ป้องกันอื่นๆ

- อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล (Personal Protective Equipment) จากบทที่ 3 ของ NFPA 70E  ได้กำหนดมาตรฐานของอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล ให้สอดคล้องกับมาตรฐาน American National Standard Institute (ANS) และมาตรฐาน American Society for Testing and Material (ASTM) โดยกำหนดให้อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลต้องป้องกันส่วนต่าง ๆ ของร่างกายได้ ดังนี้
1. การป้องกันศีรษะ ใบหน้า ลำคอและคาง
2. การป้องกันดวงตา
3. การป้องกันแขนและมือ
4. การป้องกันขาและเท้า

     นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์อื่น ๆ อีกได้แก่ อุปกรณ์ที่ใช้งานด้วยมือที่หุ้มด้วยฉนวน อุปกรณ์ต่อลงดินที่ปลอดภัย  บันไดที่ไม่นำไฟฟ้า รั้ว เครื่องหมายแสดงความปลอดภัย ป้ายต่าง ๆ เป็นต้น ก็เป็นอุปกรณ์ที่มีความจำเป็นเช่นเดียวกัน

     เมื่อต้องทำงานในสถานที่ที่มีโอกาสเกิดอาร์คไฟฟ้า ผู้ปฏิบัติงานต้องสวมใส่ชุดป้องกันที่ได้รับการออกแบบให้ทนต่อประกายไฟ โดยปกติชุดดังกล่าวจะติดไฟที่อุณหภูมิ  400 ๐C ถึง 800 ๐C ทั้งนี้ขึ้นกับชนิดของวัสดุและความหนา มีข้อควรจำว่า อาร์คไฟฟ้าทำให้โลหะหลอมละลายกระจายทั่วไปในพื้นที่อย่างรวดเร็ว โลหะหลอมละลายชิ้นเล็กชิ้นน้อยนี้มีอุณหภูมิประมาณ 1,000 ๐C หรือมากกว่า สามารถทำให้ชุดป้องกันลุกติดไฟและเกิดแผลไฟไหม้ได้ ดังนั้น จึงจำเป็นต้องออกแบบและเลือกใช้วัสดุในการผลิตชุดป้องกันให้เกิดความปลอดภัยสูงสุด

การขาดอากาศหายใจและการได้รับสารพิษ (Suffocation and Poisoning)
     ในบางครั้งผู้ปฏิบัติงานจำเป็นต้องเข้าไปปฏิบัติงานในเครื่องห่อหุ้ม (Enclosure) หรือพื้นที่ปิดมิดชิดที่เต็มไปด้วยอันตราย เช่น บ่อพักสาย (Manholes), ห้องเครื่องกลไฟฟ้าที่อยู่ชั้นใต้ดิน, อุโมงค์เดินสาย (Power Cable Tunnels) มีอันตรายที่พบได้ดังนี้

1. ก๊าซที่ติดไฟได้ (Combustible Gas) อาจจะพบก๊าซที่ติดไฟได้สะสมในพื้นที่ว่าง ซึ่งอาจจะเกิดเพลิงไหม้ได้

2. ก๊าซออกซิเจนไม่เพียงพอ (Inadequate Oxygen Supply) ในพื้นที่ที่ปิดมิดชิดจะมีก๊าซที่หนักกว่าอากาศสะสมอยู่มาก เช่น ไนโตรเจน หรือคาร์บอนไดออกไซด์  ซึ่งเข้ามาแทนที่ก๊าซออกซิเจน

3. ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon Dioxide) เกิดจากการไฟฟ้าลัดวงจร สายไฟฟ้าลุกติดไฟ หรือการเผาไหม้ของเครื่องยนต์

4. ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ (Hydrogen Chloride) เกิดจากไฟฟ้าลัดวงจร สายไฟฟ้าลุกติดไฟหรือไฟไหม้ท่อร้อยสายชนิดโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) น้ำมันที่เป็นฉนวนชนิด Polychlorinated Biphenyl (PCB) ลุกติดไฟ

5. อันตรายจากสาร Polychlorinated Biphenyl (PCB) อาจจะได้รับอันตรายจากการสัมผัสน้ำมันที่เป็นฉนวนชนิด Polychlorinated Biphenyl (PCB) ส่วนใหญ่จะพบในตัวเก็บประจุไฟฟ้ารุ่นเก่า บัลลาสต์ หรือหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้น้ำมันเป็นฉนวน

6. อันตรายจากสารแอสเบสตอส (Asbestos) พบในอุปกรณ์ไฟฟ้ารุ่นเก่าที่ใช้แอสเบสตอสเป็นฉนวน เช่น สายเคเบิลที่หุ้มด้วยเทปทนไฟ  ตัวดับอาร์ก (Arc Chutes) ในสวิตซ์อัตโนมัติที่ใช้อากาศเป็นฉนวน Duct Bank และแผงวงจรย่อย ซึ่งจะมีโอกาสเป็นโรคร้ายต่าง ๆ จากการหายใจเอา สารชนิดนี้เข้าไปในร่างกาย

     ผู้ปฏิบัติงานสามารถหลีกเลี่ยงอันตรายจากการขาดอากาศหายใจและการได้รับสารพิษต่าง ๆ โดยการทดสอบอากาศโดยรอบ การใช้ถังออกซิเจนสำรอง และปฏิบัติตามข้อปฏิบัติเกี่ยวกับความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน

เอกสารอ้างอิง
1. EC&M May 1997 Volume 96 no. 5: Protecting yourself when working on high–power circuits page 33–46
2. NFPA 70E–1995 , Standard for Electrical Safety Requirements for Employee Workplaces