สายดินมีไว้เพื่ออะไร ?

สายดินที่ติดตั้งในระบบไฟฟ้า มีขึ้นเพื่อเสริมให้เกิดความปลอดภัยต่อการใช้ไฟฟ้า ในกรณีที่เกิดไฟรั่ว กระแสไฟฟ้าส่วนที่รั่วออกมานี้ ก็จะใช้สายดินเป็นเส้นทางในการไหลลงดิน แทนที่จะไหลผ่านร่างกายของมนุษย์ในกรณีที่เผลอไปสัมผัสนั่นเอง

ซึ่งสายดินจะทำงานได้โดยสมบูรณ์ ปลายสายด้านหนึ่งของสายดินต้องมีการต่อลงดินด้วยวัสดุที่มีคุณสมบัติเป็นตัวนำไฟฟ้าส่วนปลายสายอีกด้านหนึ่งต่อเข้ากับพื้นผิวหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าซึ่งเป็นส่วนที่มีการเข้าถึงและสัมผัสได้โดยผู้ใช้งานหรือบุคคลทั่วไป

การทำงานของสายดิน

ก่อนอื่นเราต้องเข้าใจในธรรมชาติของไฟฟ้าก่อนซึ่งธรรมชาติของไฟฟ้านั้น จะเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีศักย์ทางไฟฟ้าสูงไปยังบริเวณที่มีศักย์ไฟฟ้าน้อยกว่าหรือบริเวณที่มีศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์

พื้นโลก (พื้นดิน) มีศักย์ทางไฟฟ้าเป็นศูนย์ และในระบบผลิตและจำหน่ายกระแสไฟฟ้าส่วนหนึ่งนั้นก็ได้มีการต่อลงดิน เพื่อเทียบศักย์ไฟฟ้าให้เป็น 0 เทียบเท่ากับพื้นดิน

เมื่อเราไปสัมผัสกับพื้นผิวหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีกระแสไฟฟ้ารั่วออกมา และเท้าของเรายืนอยู่บนพื้น นั่นทำให้เกิดค่าความต่างศักย์ทางไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดที่ร่างกายเราสัมผัสอยู่ในขณะนั้น ไฟฟ้าจะใช้ร่างกายของเราเป็นสื่อเพื่อเดินทางผ่าน ในที่นี้กระแสไฟฟ้าก็จะผ่านตัวเราเพื่อไปลงสู่ดินนั่นเอง

ถ้ามีการติดตั้งสายดินที่โครงเครื่องใช้ไฟฟ้าเอาไว้ หากมีกระแสไฟฟ้ารั่วลงมาที่โครงเครื่องใช้ไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าที่รั่วออกมานั้น ก็จะเดินทางลงสู่ดินผ่านทางสายดิน ซึ่งเมื่อใดที่เราไปจับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีการติดตั้งสายดิน ก็จะไม่ได้รับอันตรายจากกระแสไฟฟ้า เพราะไฟฟ้าเลือกที่จะไหลผ่านช่องทางที่สะดวกที่สุดซึ่งนั้นก็คือทางสายดิน แทนการไหลผ่านร่างกายมนุษย์ เนื่องจากเมื่อเทียบกันแล้วสายดินมีความต้านทานต่ำกว่าร่างกายมนุษย์หลายเท่า ไฟฟ้าจึงเลือกเดินทางผ่านสายดิน แทนที่จะผ่านร่างกายเรา

เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องมีและไม่มีสายดิน

เครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทที่ต้องมีสายดิน คือ เครื่องใช้ไฟฟ้ารวมทั้งอุปกรณ์ติดตั้งทางไฟฟ้าที่มีโครงหรือเปลือกหุ้มเป็นโลหะซึ่งบุคคลมีโอกาสสัมผัสได้ต้องมีสายดิน เช่น ตู้เย็น , เตารีด,เครื่องซักผ้า ,หม้อหุงข้าว ,เครื่องปรับอากาศ , เตาไมโครเวฟ , กระทะไฟฟ้า , กระติกน้ำร้อน , เครื่องทำน้ำร้อนหรือน้ำอุ่น , เครื่องปิ้งขนมปัง รวมถึงเครื่องมือช่างบางชนิด เป็นต้น ซึ่งจะเรียกครื่องใช้ไฟฟ้าเหล่านี้ว่าเป็น เครื่องใช้ไฟฟ้าประเภท 1

เครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทที่ไม่ต้องมีสายดิน

ส่วนใหญ่จะเป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้งานในระดับแรงดัน ต่ำกว่า 50 V หรือเป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ลักษณะทางกายภาพมีฉนวนห่อหุ้มมิดชิดในการใช้งานปกติไม่มีโอกาสที่ผู้ใช้งานจะสัมผัสโดนส่วนที่มีไฟฟ้าซึ่งจะเรียกเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ไม่ต้องมีสายดินว่า เครื่องใช้ไฟฟ้าประเภท 2 ซึ่งมีสัญลักษณ์แสดงไว้อย่างชัดเจนว่าไม่ต้องมีสายดิน ตัวอย่างของเครื่องใช้ฯประเภท 2 เช่น วิทยุ , โทรทัศน์ , พัดลมตั้งพื้น/โต๊ะโคมไฟแสงสว่างชนิดตั้งโต๊ะ เป็นต้น

สายดิน

สายดินที่ใช้ในระบบไฟฟ้าทั่วไป จะมีลักษณะทางกายภาพ คือเป็นสายไฟฟ้าชนิดแกนเดียว ภายในสายประกอบด้วยลวดตัวนำที่ทำมาจากทองแดง และหุ้มด้วยฉนวนประเภท PVC 

ตามมาตรฐาน ได้กำหนดให้ใช้สายที่มีฉนวนสีเขียวหรือสีเขียวสลับแถบสีเหลือง เป็นสีเฉพาะของสายดิน

สายดินในระบบไฟฟ้ายังสามารถจำแนกได้เป็น 2 กลุ่มหลัก ๆ คือ

1. สายดินที่ใช้ในวงจรย่อยซึ่งเป็นสายดินที่ต่อมาจากเต้ารับ หรือเครื่องใช้ไฟฟ้า ที่ติดตั้งตามจุดต่างๆ

 2. สายสำหรับต่อหลักดิน เป็นสายขนากใหญ่ที่จะรวมสายดินจากวงจรย่อยต่างๆเข้าด้วยกัน แล้วต่อไปลงที่หลักดินที่ตอกลงไปในดิน

การเลือกขนาดสายต่อหลักดิน พิจารณาจากขนาดสายเมนของระบบไฟฟ้า

หลักดิน

หลักดินเป็นโลหะตัวนำไฟฟ้ามีหน้าที่ถ่ายเทประจุไฟฟ้าให้กระจายลงสู่พื้นดิน โดยเมื่อมีกระแสไฟฟ้ารั่วจากเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต่อสายดินอยู่ กระแสไฟฟ้าที่รั่วก็จะเดินทางจากสายดินมาสู่หลักดินแล้วถ่ายเทลงสู่พื้นดิน

หลักดินที่ใช้กับระบบสายดินมีลักษณะทางกายภาพเป็นแท่งโลหะ ซึ่งโดยส่วนใหญ่จะใช้เป็นแท่งทองแดง หรือเหล็กชุบทองแดงเพื่อป้องกันสนิมและการกัดกร่อน

ตามมาตรฐานกำหนดให้หลักดินที่จะนำมาติดตั้งกับระบบไฟฟ้า มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 16 มม. (5/8นิ้ว) และมีความยาว 2.4 เมตร ซึ่งนี่คือแท่งหลักดินขนาดมาตรฐานที่ใช้ตอกลงไปในพื้นดิน

และมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้าของประเทศไทย ก็ได้กำหนดค่าความต้านทานของหลักดินที่ตอกลงไป โดยหลักดินที่ได้มาตรฐาน ต้องมีความต้านทานดิน ไม่เกิน 5 โอห์ม

ข้อกำหนดในการติดตั้งระบบสายดินที่ถูกต้อง ตามมาตรฐาน

1. จุดต่อลงดินของระบบไฟฟ้า (สายต่อฝากที่เชื่อมนิวทรัลเข้ากับสายดิน) ต้องอยู่ด้านไฟเข้าของเครื่องตัดวงจรตัวแรกในตู้สวิตช์บอร์ดหลัก
ภายในอาคารหลังเดียวกัน หรือกรณีบ้าน 1 หลัง ระบบไฟฟ้าไม่ควรมีจุดต่อลงดินมากกว่า 1 จุด
2. สายดินและสายนิวทรัล สามารถต่อร่วมกันได้เพียงแห่งเดียว ที่จุดต่อลงดินภายในตู้เมนสวิตช์ ห้ามต่อร่วมกันในที่อื่น ๆ อีก เช่น ในแผงสวิตช์ย่อยของชั้นบน
3. ตู้เมนสวิตช์สำหรับห้องชุดของอาคาร และตู้แผงสวิตช์ประจำชั้นของอาคาร ให้ถือว่าเป็นแผงสวิตช์ย่อย ห้ามต่อสายนิวทรัลและสายดินร่วมกัน
ไม่ควรต่อโครงโลหะของเครื่องใช้ไฟฟ้าลงดินโดยตรง แต่ถ้าได้ดำเนินการไปแล้ว ถ้าเป็นไปได้ให้แก้ไขโดยมีการต่อลงดินที่เมนสวิตช์ อย่างถูกต้องแล้วเดินสายดินจากเมนสวิตช์มาต่อร่วมกับสายดินที่ใช้อยู่เดิม
4. ไม่ควรใช้เซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิด 120/240 V กับระบบไฟ 220 V เพราะพิกัด IC จะลดลงประมาณครึ่งหนึ่ง
5. การติดตั้งเครื่องตัดไฟรั่วหรืออุปกรณ์ป้องกันไฟดูด เป็นเพียงมาตรการเสริมรองลงมา เพื่อเสริมการป้องกันให้สมบูรณ์แบบยิ่งขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ระบบสายดินก็ยังคงเป็นสิ่งสำคัญที่มาก่อนเป็นอันดับแรก
วงจรสายดินที่ถูกต้องตามมาตรฐาน ในสภาวะปกติจะต้องไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล
6. ถ้าเดินสายไฟในท่อโลหะ จะต้องเดินสายดินรวมในท่อเส้นนั้นด้วย
ดวงโคมไฟฟ้าและอุปกรณ์ติดตั้งที่เป็นโลหะควรต่อลงดิน มิฉะนั้นต้องอยู่เกินระยะที่บุคคลทั่วไปสัมผัสไม่ถึง (สูงตั้งแต่ 2.40 เมตร ขึ้นไป หรือห่างไม่น้อยกว่า 1.50 เมตร ในแนวราบ)
7. ขนาดและชนิดของอุปกรณ์ระบบสายดิน ต้องเป็นไปตามมาตรฐานกฎการเดินสายและติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้าของการไฟฟ้าในท้องที่นั้น