การคำนวณ Arc Flash Boundary และ Incident Energy ตาม NFPA 70E เทียบข้อกำหนดไฟฟ้าของไทย
Arc Flash Boundary คือระยะที่ Incident Energy = 1.2 cal/cm2 ตาม NFPA 70E / IEEE 1584 — ตัวแปร fault current, clearing time, working distance · เทียบกฎกระทรวงไฟฟ้า 2558 ที่ใช้เกณฑ์แรงดัน ไม่ใช่ระดับพลังงาน
การคำนวณ Arc Flash Boundary และ Incident Energy ตาม NFPA 70E เทียบข้อกำหนดไฟฟ้าของไทย
ช่างไฟฟ้าที่ยืนเปิดประตูตู้ MDB ในจังหวะที่เกิดลัดวงจรในอากาศ ต้องรับพลังงานความร้อนเท่าไหร่ที่ผิวร่างกาย ระยะปลอดภัยที่คนอื่นในห้องต้องถอยออกไปคือกี่เมตร และชุดที่ใส่อยู่กันความร้อนได้พอหรือไม่ คำถามสามข้อนี้ตอบได้ด้วยตัวเลขเดียว นั่นคือ Incident Energy ที่หน่วย cal/cm2 และระยะที่เรียกว่า Arc Flash Boundary
ปัญหาที่ จป.วิชาชีพและวิศวกรไฟฟ้าในไทยเจอบ่อย คือสับสนว่าตัวเลขเหล่านี้มาจากกฎหมายไทยหรือมาตรฐานสากล คำตอบที่ต้องชัดตั้งแต่ต้น คือ Arc Flash Boundary และ Incident Energy เป็นเรื่องของ NFPA 70E และ IEEE 1584 ซึ่งเป็นมาตรฐานสากลของสหรัฐอเมริกา ไม่ใช่กฎหมายไทย ส่วนกฎหมายไทยที่บังคับใช้จริง คือกฎกระทรวงกำหนดมาตรฐานในการบริหาร จัดการ และดำเนินการด้านความปลอดภัย อาชีวอนามัย และสภาพแวดล้อมในการทำงานเกี่ยวกับไฟฟ้า พ.ศ. 2558 ซึ่งใช้คนละปรัชญา คือกำหนด PPE และระยะห่างตาม เกณฑ์แรงดันไฟฟ้า ไม่ใช่เกณฑ์ระดับพลังงาน
บทความนี้แยกเป็นสองส่วนชัดเจน ส่วนแรกคือวิธีคำนวณ Arc Flash Boundary และ Incident Energy ตามมาตรฐานสากล ส่วนที่สองคือสิ่งที่กฎหมายไทยบังคับจริง พร้อมแนวทางใช้สองระบบนี้ร่วมกันในสถานประกอบกิจการไทย
ส่วนที่ 1: เกณฑ์สากล — Arc Flash Boundary และ Incident Energy คืออะไร
Incident Energy — พลังงานความร้อนที่ผิวคนงานจะได้รับ
Incident Energy (IE) คือพลังงานความร้อนต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ ที่ผิวร่างกายคนงานจะได้รับ หากเกิด arc flash ขณะยืนทำงานที่ระยะหนึ่ง หน่วยที่ใช้คือ cal/cm2 (แคลอรีต่อตารางเซนติเมตร) ยิ่ง IE สูง โอกาสไหม้รุนแรงยิ่งมาก
จุดอ้างอิงที่ใช้ออกแบบทุกอย่างใน NFPA 70E คือ 1.2 cal/cm2 ซึ่งเป็นระดับพลังงานที่ทำให้ผิวหนังเริ่มไหม้ระดับ 2 (second-degree burn) บนผิวที่ไม่มีการป้องกัน ค่านี้อิงจาก Stoll Curve ที่เป็นเกณฑ์ทางการแพทย์ ใต้ระดับนี้ในทางทฤษฎียังไม่ต้องการชุดกัน arc แต่ยังต้องใส่ PPE กันไฟดูดตามปกติ
ตัวเลข 1.2 cal/cm2 รวมถึงเกณฑ์อื่นในส่วนนี้ มาจาก NFPA 70E และ IEEE 1584 ซึ่งเป็นมาตรฐานสากลของสหรัฐอเมริกา ไม่ใช่กฎหมายไทย กฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558 ไม่มีค่า cal/cm2 และไม่มีสูตรคำนวณ arc flash
Arc Flash Boundary — ระยะที่ต้องเริ่มป้องกัน
Arc Flash Boundary (AFB) คือ ระยะห่างจากจุดที่เกิด arc ออกมา ถึงตำแหน่งที่ Incident Energy ลดลงเหลือ 1.2 cal/cm2 พอดี พูดง่าย ๆ คือ ถ้าใครยืนอยู่ในระยะที่ใกล้กว่า AFB โดยไม่มีชุดกัน arc เมื่อเกิด arc flash ผิวที่เปิดอยู่จะไหม้ระดับ 2 ขึ้นไป
หลักการทางฟิสิกส์คือ พลังงานความร้อนจาก arc แผ่ออกเป็นทรงกลม ความเข้มของพลังงานลดลงเมื่อระยะเพิ่มขึ้น ดังนั้น IE ที่ระยะไกลจึงน้อยกว่า IE ที่ระยะใกล้ AFB จึงเป็นการแก้สมการย้อนกลับ คือหาว่าที่ระยะเท่าไหร่ IE จะเท่ากับ 1.2 cal/cm2 พอดี
AFB มีความหมายต่างจาก working distance ที่ใช้คำนวณ IE สำหรับเลือกชุด AFB ใช้กำหนดเขตที่คนอื่นซึ่งไม่ได้ใส่ชุดกัน arc ต้องถอยออกไปยืน ส่วน working distance คือระยะที่ตัวช่างผู้ทำงานยืนจริง ซึ่งมักใกล้กว่า AFB มาก ตัวช่างจึงต้องพึ่งชุดป้องกัน ในขณะที่คนรอบนอกพึ่งระยะ
ตัวแปรหลัก 3 ตัวที่กำหนด Incident Energy
IEEE 1584 (IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations) เป็นมาตรฐานสากลที่ให้สมการคำนวณ IE และ AFB สมการเต็มซับซ้อนและมีหลายตัวแปร แต่ตรรกะหลักขับเคลื่อนด้วยตัวแปร 3 ตัว วิศวกรไฟฟ้าควรเข้าใจทิศทางอิทธิพลของแต่ละตัวให้ขาด
1. Available Fault Current (กระแสลัดวงจรที่มีในจุดนั้น)
คือกระแสสูงสุดที่ไหลได้เมื่อเกิดลัดวงจรที่ bus นั้น มีหน่วยเป็น kA ขึ้นกับขนาด transformer ต้นทาง ระยะสายและ impedance ของระบบ ยิ่งใกล้ transformer ใหญ่ available fault current ยิ่งสูง
ความสัมพันธ์กับ IE ไม่ตรงไปตรงมา เพราะ fault current ที่สูงขึ้นทำให้พลังงาน arc ต่อหน่วยเวลาสูงขึ้นก็จริง แต่ในหลายระบบ กระแสที่สูงขึ้นกลับทำให้อุปกรณ์ป้องกัน (breaker หรือ fuse) ตัดเร็วขึ้น ซึ่งช่วยลดเวลาที่ arc ลุก ฉะนั้น fault current ที่สูงไม่ได้แปลว่า IE สูงเสมอไป ต้องดูคู่กับ clearing time
2. Clearing Time (เวลาที่อุปกรณ์ป้องกันใช้ตัดวงจร)
คือเวลาตั้งแต่เกิด arc จนกระทั่ง breaker หรือ fuse ตัดกระแสจนหมด มีหน่วยเป็นวินาทีหรือ cycle ตัวแปรนี้คือ ตัวคูณตรงกับ IE เพราะ IE คือพลังงานสะสม ยิ่ง arc ลุกนานเท่าไหร่ พลังงานที่ปล่อยออกมายิ่งมากเท่านั้น
นี่คือเหตุผลที่ทำให้เกิดกับดักอันตราย คือ bus เก่าที่ available fault current ไม่สูงมาก แต่ relay หรือ breaker ตั้งหน่วง (time delay) ไว้นาน อาจมี IE สูงกว่า bus ใหม่ที่กระแสสูงแต่ตัดเร็ว ในทางวิศวกรรม การลด clearing time จึงเป็นวิธีลด IE ที่ได้ผลที่สุด ทำได้ด้วยการปรับ relay setting ใช้ current-limiting fuse หรือเปิดโหมด maintenance switch ที่ลดเวลาตัดชั่วคราวขณะมีคนทำงาน
3. Working Distance (ระยะจากใบหน้าและลำตัวช่างถึงจุดเกิด arc)
คือระยะที่ผิวช่างอยู่ห่างจากจุดที่ arc เกิด IE แปรผกผันกับระยะกำลังสอง โดยประมาณ พูดง่าย ๆ คือ ยืนไกลขึ้น 2 เท่า IE ลดลงประมาณ 4 เท่า นี่คือเหตุผลที่เทคนิค remote racking และการใช้ไม้ฉนวนยาว ช่วยลดอันตรายได้มาก เพราะดันระยะออกไป
IEEE 1584 กำหนด working distance มาตรฐานสำหรับการคำนวณ ตามประเภทอุปกรณ์ เช่น ตู้ LV switchgear ใช้ระยะมาตรฐานสั้นกว่าตู้ MV เนื่องจากลักษณะการเข้าทำงานต่างกัน ตัวเลข working distance ที่ใช้คำนวณ ต้องระบุบน label เสมอ เพราะถ้าช่างเอื้อมเข้าใกล้กว่าระยะที่คำนวณ IE จริงที่ผิวจะสูงกว่าตัวเลขบน label
ตัวแปรเสริมที่ IEEE 1584 ฉบับปรับปรุงเพิ่มเข้ามา
นอกจาก 3 ตัวหลัก IEEE 1584 ฉบับปรับปรุง (edition 2018) ยังเพิ่มตัวแปรที่มีผลต่อ IE อย่างมีนัยสำคัญ วิศวกรที่ทำ study ต้องป้อนข้อมูลเหล่านี้ด้วย
- Electrode Configuration — ทิศทางและการจัดวางของขั้วไฟฟ้าในตู้ เช่น ขั้ววางแนวตั้งในกล่อง ขั้ววางแนวนอน หรือขั้วชี้ออกในอากาศเปิด แต่ละแบบสะท้อนพลังงานออกมาต่างทิศ ทำให้ IE ที่ผิวช่างต่างกัน
- Enclosure Size — ขนาดและรูปทรงของกล่องหุ้ม ตู้ที่แคบจะรวมพลังงานและพุ่งออกทางช่องเปิดมากกว่าตู้ใหญ่
- System Voltage — ระดับแรงดันของระบบ เป็นตัวแปรในสมการคำนวณ ไม่ใช่แค่เกณฑ์แบ่งชั้น
- Gap between Conductors — ระยะห่างระหว่างตัวนำ ที่กำหนดความยาวของ arc
ข้อมูลทั้งหมดนี้ต้องได้จากการสำรวจหน้างานจริงและแบบของตู้ ไม่ใช่การเดา ตู้รุ่นเดียวกันแต่ติดตั้งคนละจุดในระบบ จะให้ IE ต่างกัน เพราะ fault current และ clearing time ที่ feeder ต้นทางต่างกัน
ขั้นตอนการคำนวณในทางปฏิบัติ — Arc Flash Study
การหาตัวเลข IE และ AFB สำหรับทุกจุดในระบบ เรียกรวมว่า Arc Flash Study ซึ่งทำตามลำดับ
- เก็บข้อมูลระบบ (Data Collection) — single line diagram, ขนาด transformer, สเปก breaker และ fuse, ความยาวและขนาดสาย, ข้อมูลตู้แต่ละใบ
- Short Circuit Study — คำนวณ available fault current ที่ทุก bus
- Protective Device Coordination Study — หา clearing time ของอุปกรณ์ป้องกันที่ feeder ต้นทางของแต่ละจุด ที่กระแส fault ที่คำนวณได้
- Incident Energy Analysis — ป้อนตัวแปรทั้งหมดเข้าสมการ IEEE 1584 ได้ค่า IE (cal/cm2) และ AFB (ระยะ) ของทุกจุด
- กำหนดชุด PPE และทำ Label — จับคู่ IE กับชุดที่ arc rating สูงกว่าหรือเท่ากับ IE แล้วติดป้าย Arc Flash Label ที่หน้าตู้
ผลลัพธ์ของ IE จะนำไปสู่การเลือกชุดกัน arc ซึ่งจัดชั้นตามระดับพลังงาน รายละเอียดการจับคู่ระดับ IE กับชุดแต่ละแบบ อ่านได้ที่ Arc Flash PPE Category 1-4 ซึ่งอธิบายตารางและ arc rating ของแต่ละ category ไว้ครบ
ตัวเลข IE และ AFB เฉพาะจุดต้องมาจากการ study ของวิศวกรไฟฟ้าที่ป้อนข้อมูลจริงของระบบนั้น ๆ บทความนี้อธิบายเฉพาะตรรกะและทิศทางของตัวแปร ไม่ใช่ค่าสำเร็จรูปที่นำไปใช้กับตู้ใดก็ได้ การคัดลอกตัวเลข cal/cm2 ของระบบอื่นมาใช้ เป็นความผิดพลาดที่อันตราย
ส่วนที่ 2: เกณฑ์ไทย — กฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558 ใช้แรงดัน ไม่ใช่ระดับพลังงาน
เมื่อข้ามจากมาตรฐานสากลมาที่กฎหมายไทย ปรัชญาเปลี่ยนทันที กฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558 ไม่มีสูตรคำนวณ arc flash boundary ไม่มี incident energy เป็น cal/cm2 และไม่บังคับให้ทำ arc flash study สิ่งที่กฎหมายไทยกำหนดคือเกณฑ์เชิงแรงดันไฟฟ้าและระยะห่างตามมาตรฐาน วสท. ซึ่งวัดและตรวจสอบได้ในทางปฏิบัติ
ข้อ 7 — ระยะห่างตามมาตรฐาน วสท.
เกณฑ์ระยะห่างของกฎหมายไทย ไม่ใช่ Arc Flash Boundary แต่เป็นระยะเข้าใกล้สิ่งมีกระแสไฟฟ้า ตามข้อ 7 ของกฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558 ที่ห้ามนายจ้างให้ลูกจ้างซึ่งปฏิบัติงานเกี่ยวกับไฟฟ้าเข้าใกล้สิ่งที่มีกระแสไฟฟ้า "ในระยะที่น้อยกว่า ระยะห่างตามมาตรฐานของสมาคมวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์" เว้นแต่จะให้ลูกจ้างสวมใส่ PPE ที่เป็นฉนวนไฟฟ้าเหมาะสมกับแรงดัน และจัดให้มีวิศวกรควบคุมงาน
ความต่างที่ต้องเข้าใจ คือ AFB ของ NFPA คือระยะที่คำนวณจากพลังงานความร้อนของ arc ส่วนระยะตาม วสท. ในข้อ 7 เป็นระยะเข้าใกล้ที่อิงแรงดันเพื่อป้องกันการสัมผัสและ flashover ไม่ใช่การคำนวณพลังงานความร้อน เป็นคนละแนวคิดกัน แม้ทั้งคู่จะออกมาเป็นหน่วยระยะเหมือนกัน
หากยังไม่มีมาตรฐาน วสท. สำหรับกรณีนั้น กฎหมายให้ใช้มาตรฐานตามที่การไฟฟ้าประจำท้องถิ่นกำหนด
ข้อ 9 — เกณฑ์แรงดัน 50 โวลต์ และการห้ามใส่เครื่องนุ่งห่มที่เป็นสื่อไฟฟ้า
ข้อ 9 ของกฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558 กำหนดให้นายจ้างดูแลมิให้ลูกจ้างสวมใส่เครื่องนุ่งห่มที่เปียกหรือเป็นสื่อไฟฟ้า ปฏิบัติงานเกี่ยวกับสิ่งที่มีกระแสไฟฟ้า "ที่มีแรงดันไฟฟ้าเกินกว่าห้าสิบโวลต์ โดยไม่มีฉนวนไฟฟ้าปิดกั้น" เว้นแต่จะจัดให้ลูกจ้างสวมใส่ PPE หรือใช้อุปกรณ์ป้องกันที่เหมาะสมกับแรงดัน
แนวคิดนี้คล้ายเหตุผลเบื้องหลังการใส่เสื้อผ้า FR (Flame Resistant) ของฝั่ง NFPA ที่ห้ามใส่วัสดุ synthetic ซึ่งหลอมติดผิวเมื่อโดนความร้อน แต่กฎหมายไทยตั้งเกณฑ์เป็น แรงดัน 50 โวลต์ ไม่ใช่เป็นค่าพลังงาน arc rating กล่าวคือ ไทยมองว่าเครื่องนุ่งห่มที่เปียกหรือเป็นสื่อไฟฟ้าคือความเสี่ยงต่อการนำกระแสและไฟดูด ส่วน NFPA มองที่ความร้อน arc ที่ทำให้วัสดุ synthetic หลอม ทั้งคู่จึงนำไปสู่ข้อปฏิบัติเรื่องเสื้อผ้าเหมือนกัน แต่ตั้งต้นจากคนละเกณฑ์
ขีด 50 โวลต์ยังปรากฏซ้ำในข้อ 17 ที่กำหนดให้ส่วนของบริภัณฑ์ไฟฟ้าซึ่งใช้แรงดันเกินกว่าห้าสิบโวลต์ ต้องจัดให้มีที่ปิดกั้นอันตรายหรือแผ่นฉนวนปูพื้น สะท้อนว่ากฎหมายไทยใช้แรงดันเป็นเส้นแบ่งหลัก
ข้อ 22 — PPE ต้องเหมาะสมกับแรงดันไฟฟ้าสูงสุด
หัวใจของความต่างระหว่างสองระบบ อยู่ที่วิธีกำหนด PPE ฝั่ง NFPA 70E กำหนด PPE ตามระดับพลังงาน คือเลือกชุดที่ arc rating (cal/cm2) สูงกว่าหรือเท่ากับ IE ที่คำนวณได้ ส่วนกฎหมายไทยตามข้อ 22 ของกฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558 กำหนดให้ PPE และอุปกรณ์ที่ใช้ป้องกันกระแสไฟฟ้า "ต้องเหมาะสมกับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดในบริเวณที่ปฏิบัติงานหรือบริเวณใกล้เคียงที่อาจก่อให้เกิดอันตรายได้"
นี่คือเกณฑ์เชิงแรงดัน ไม่ใช่เกณฑ์ระดับพลังงาน ผลในทางปฏิบัติคือ การเลือกอุปกรณ์ฉนวนของไทยอิงจากคลาสแรงดัน เช่น การเลือก ถุงมือฉนวนไฟฟ้า Class 00-4 ที่จัดชั้นตามแรงดันใช้งาน ส่วนชุดกัน arc แบบจัดชั้นตาม cal/cm2 ไม่มีระบุในกฎหมายไทย ข้อ 22 ยังกำหนดด้วยว่าถุงมือยางป้องกันไฟฟ้าต้องสวมได้ทุกนิ้ว และต้องใช้ร่วมกับถุงมือหนังทุกครั้งที่ปฏิบัติงาน
สิ่งที่กฎหมายไทยบังคับเพิ่มเติม
นอกจากสามข้อหลักข้างต้น กฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558 ยังบังคับมาตรการที่เกี่ยวข้องกับงานไฟฟ้าแรงสูงและการป้องกัน arc โดยอ้อม
- กุญแจกันสับสวิตช์ (LOTO) — ข้อ 15 กำหนดให้นายจ้างจัดให้มีการใช้กุญแจป้องกันการสับสวิตช์เชื่อมต่อวงจร หรือระบบระวังป้องกันมิให้เกิดการสับสวิตช์ ตลอดเวลาที่ลูกจ้างทำงานติดตั้ง ตรวจสอบ ซ่อมแซม หรือซ่อมบำรุงระบบไฟฟ้า พร้อมติดป้ายห้ามสับสวิตช์ การตัดไฟและทำ LOTO คือวิธีกำจัดอันตราย arc ที่ปลอดภัยที่สุด เพราะหากไม่มีไฟ ก็ไม่มี arc
- แผ่นป้ายเตือนอันตราย — ข้อ 6 กำหนดให้นายจ้างจัดให้มีแผ่นป้ายเตือนให้ระวังอันตรายจากไฟฟ้าติดตั้งในบริเวณที่อาจเกิดอันตราย ตามแบบ มอก. หรือมาตรฐานที่อธิบดีประกาศกำหนด ป้าย Arc Flash Label ที่ทำจากผล study เข้าข่ายเป็นป้ายเตือนตามข้อนี้ได้
- PPE ตามลักษณะงานและการบำรุงรักษา — ข้อ 21 ระบุชนิดอุปกรณ์ เช่น ถุงมือยาง แขนเสื้อยาง หมวกนิรภัย รวมถึงกรงฟาราเดย์และชุดตัวนำไฟฟ้าสำหรับงานบางประเภท ส่วนข้อ 24 บังคับให้นายจ้างบำรุงรักษา ตรวจสอบ และทดสอบ PPE ตามมาตรฐานและวิธีที่ผู้ผลิตกำหนด
กับดักที่ต้องระวัง — ข้อ 20 เป็นเรื่องฟ้าผ่า ไม่ใช่ arc flash
ข้อที่ทำให้หลายคนเข้าใจผิด คือข้อ 20 ของกฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558 ซึ่งอ้างถึงมาตรฐาน NFPA และ IEC โดยตรง อ่านผ่าน ๆ อาจคิดว่ากฎหมายไทยรับรองมาตรฐาน arc flash ของ NFPA แล้ว แต่ความจริง ข้อ 20 อยู่ในหมวด 3 ระบบป้องกันฟ้าผ่า (lightning protection) เป็นคนละเรื่องกับ arc flash โดยสิ้นเชิง
ข้อ 20 กำหนดให้นายจ้างจัดให้มีระบบป้องกันฟ้าผ่าตามมาตรฐานการป้องกันฟ้าผ่าของ วสท. หรือมาตรฐาน NFPA หรือ IEC ไว้ที่อาคาร ปล่องควัน และบริเวณที่มีถังเก็บของเหลวไวไฟหรือก๊าซไวไฟ การที่ข้อนี้เอ่ยชื่อ NFPA และ IEC เป็นเพราะมาตรฐานป้องกันฟ้าผ่าระดับสากลมาจากองค์กรเหล่านี้ ไม่ได้เกี่ยวกับ NFPA 70E เรื่อง arc flash หรือ IEEE 1584 แต่อย่างใด การยกข้อ 20 มาอ้างว่ากฎหมายไทยบังคับเรื่อง arc flash จึงเป็นความเข้าใจที่ผิดบริบท
ตารางเปรียบเทียบ — สองระบบ สองปรัชญา
| หัวข้อ | NFPA 70E / IEEE 1584 (สากล US) | กฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558 (กฎหมายไทย) |
|---|---|---|
| ปรัชญาการกำหนด PPE | ระดับพลังงาน (cal/cm2) | ความเหมาะสมกับแรงดันไฟฟ้า |
| สูตรคำนวณ AFB / IE | มี (IEEE 1584) | ไม่มี |
| บังคับทำ Arc Flash Study | ไม่ใช่กฎหมายไทย เป็นแนวปฏิบัติ | ไม่บังคับ |
| เกณฑ์ระยะห่าง | Arc Flash Boundary (1.2 cal/cm2) | ระยะตามมาตรฐาน วสท. (ข้อ 7) |
| เกณฑ์เสื้อผ้า / ฉนวน | arc rating ของชุด FR | ห้ามเครื่องนุ่งห่มสื่อไฟฟ้าเกิน 50 โวลต์ (ข้อ 9) |
| สถานะทางกฎหมายในไทย | best practice ทางวิศวกรรม | ข้อบังคับขั้นต่ำตามกฎหมาย |
จุดสำคัญที่ จป.วิชาชีพต้องยึด คือผู้ตรวจความปลอดภัยและพนักงานตรวจของกรมสวัสดิการและคุ้มครองแรงงาน ใช้กฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558 เป็นเกณฑ์ตรวจ ไม่ใช่ NFPA 70E ฉะนั้นการทำตาม NFPA อย่างเดียวโดยละเลยข้อ 7 ข้อ 9 ข้อ 15 และข้อ 22 ของกฎหมายไทย ยังถือว่าไม่ครบตามกฎหมาย
แนวปฏิบัติสำหรับสถานประกอบกิจการไทย — ใช้สองระบบร่วมกัน
วิธีที่ถูกต้องไม่ใช่เลือกข้างใดข้างหนึ่ง แต่ใช้ทั้งสองระบบในบทบาทของมัน
- ยึดกฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558 เป็นข้อบังคับขั้นต่ำ — PPE ฉนวนเหมาะสมกับแรงดัน (ข้อ 22), ระยะห่างตาม วสท. (ข้อ 7), LOTO (ข้อ 15), เกณฑ์ 50 โวลต์ (ข้อ 9), แผ่นป้ายเตือน (ข้อ 6) และการบำรุงรักษา PPE (ข้อ 24) ทุกข้อต้องผ่านก่อน
- ใช้ NFPA 70E และ IEEE 1584 เป็น engineering best practice — ทำ Arc Flash Study เพื่อรู้ IE จริงของแต่ละจุด แล้วเลือกชุดและติด Arc Flash Label ที่ตู้ MDB และ MCC การรู้ตัวเลข IE คือสิ่งที่ทำให้ตอบได้ว่า PPE "เหมาะสม" ตามข้อ 22 หรือไม่ ในเชิงปริมาณ
- ให้วิศวกรไฟฟ้าที่มีใบ กว. เป็นผู้รับรอง — ตามคำนิยาม "วิศวกร" ในข้อ 2 ของกฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558 คือผู้ซึ่งได้รับใบอนุญาตเป็นผู้ประกอบวิชาชีพวิศวกรรมควบคุม สาขาวิศวกรรมไฟฟ้า ผู้ทำ Short Circuit, Coordination และ Arc Flash Study ควรเป็นวิศวกรระดับนี้
- ตัดไฟและทำ LOTO ก่อนเสมอเมื่อทำได้ — ทั้งกฎหมายไทย (ข้อ 15) และมาตรฐานสากล ยืนยันตรงกันว่าการตัดไฟปลอดภัยกว่าการทำงาน Live ในชุดป้องกัน การทำงาน Live ควรเป็นกรณีที่ตัดไฟไม่ได้จริงเท่านั้น
รายละเอียดหน้าที่ตามกฎหมายทั้งฉบับ อ่านได้ที่ กฎกระทรวงความปลอดภัยเกี่ยวกับไฟฟ้า พ.ศ. 2558
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: กฎหมายไทยมีสูตรคำนวณ Arc Flash Boundary หรือ Incident Energy ไหม ตอบ: ไม่มี กฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558 ไม่มีสูตรคำนวณ arc flash boundary หรือ incident energy และไม่มีค่า cal/cm2 ใด ๆ สูตรเหล่านี้อยู่ในมาตรฐานสากล IEEE 1584 และ NFPA 70E ของสหรัฐอเมริกา กฎหมายไทยกำหนดเป็นเกณฑ์แรงดันและระยะห่างตามมาตรฐาน วสท. แทน
ถาม: ข้อ 20 ของกฎกระทรวงไฟฟ้า 2558 อ้าง NFPA และ IEC แสดงว่ากฎหมายไทยรับรองมาตรฐาน arc flash แล้วใช่ไหม ตอบ: ไม่ใช่ ข้อ 20 อยู่ในหมวด 3 ระบบป้องกันฟ้าผ่า (lightning protection) เป็นคนละเรื่องกับ arc flash การที่ข้อ 20 เอ่ยถึง NFPA และ IEC เป็นเพราะมาตรฐานป้องกันฟ้าผ่าระดับสากลมาจากองค์กรเหล่านั้น ไม่เกี่ยวกับ NFPA 70E หรือ IEEE 1584 เรื่อง arc flash
ถาม: กฎหมายไทยบังคับให้ทำ Arc Flash Study ไหม ตอบ: ไม่บังคับโดยตรง กฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558 ข้อ 22 บังคับเพียงให้ PPE เหมาะสมกับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดในบริเวณที่ปฏิบัติงาน แต่การจะตอบว่า "เหมาะสม" ในเชิงพลังงานความร้อนได้ ต้องรู้ Incident Energy ซึ่งได้จาก Arc Flash Study เท่านั้น จึงนิยมทำเป็น best practice แม้กฎหมายไม่บังคับ
ถาม: ตัวแปรไหนที่ลด Incident Energy ได้ผลที่สุด ตอบ: การลด clearing time เพราะ IE เป็นพลังงานสะสมที่แปรตรงกับเวลาที่ arc ลุก การปรับ relay setting ใช้ current-limiting fuse หรือเปิด maintenance switch ที่ลดเวลาตัดชั่วคราวขณะมีคนทำงาน ช่วยลด IE ได้มากกว่าการแก้ที่ตัวแปรอื่น รองลงมาคือการเพิ่ม working distance ด้วยเทคนิค remote racking
ถาม: Arc Flash Boundary กับ working distance ต่างกันอย่างไร ตอบ: Arc Flash Boundary คือระยะที่ IE ลดเหลือ 1.2 cal/cm2 ใช้กำหนดเขตที่คนซึ่งไม่ได้ใส่ชุดกัน arc ต้องถอยออกไป ส่วน working distance คือระยะที่ตัวช่างผู้ทำงานยืนจริง ซึ่งมักใกล้กว่า AFB มาก ตัวช่างจึงต้องพึ่งชุดป้องกันที่ arc rating สูงกว่าหรือเท่ากับ IE ที่ working distance นั้น
สรุป
- Arc Flash Boundary คือระยะที่ Incident Energy = 1.2 cal/cm2 ซึ่งเป็นระดับที่ผิวเริ่มไหม้ระดับ 2 คำนวณตาม NFPA 70E และ IEEE 1584 ซึ่งเป็นมาตรฐานสากลของสหรัฐอเมริกา ไม่ใช่กฎหมายไทย
- Incident Energy ขึ้นกับตัวแปรหลัก 3 ตัว คือ available fault current, clearing time ของอุปกรณ์ป้องกัน และ working distance โดย clearing time เป็นตัวที่มีผลตรงและลดได้ผลที่สุด
- กฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558 ใช้เกณฑ์แรงดัน ไม่ใช่ระดับพลังงาน ไม่มีสูตร arc flash และไม่บังคับทำ arc flash study
- สิ่งที่กฎหมายไทยบังคับจริง คือ PPE ฉนวนเหมาะสมกับแรงดัน (ข้อ 22), ระยะห่างตาม วสท. (ข้อ 7), เกณฑ์ 50 โวลต์ (ข้อ 9) และ LOTO (ข้อ 15)
- ระวังข้อ 20 ที่อ้าง NFPA และ IEC เป็นเรื่องระบบป้องกันฟ้าผ่า ไม่ใช่ arc flash อย่านำมาอ้างผิดบริบท
- แนวปฏิบัติที่ถูก คือยึดกฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558 เป็นข้อบังคับขั้นต่ำ และใช้ NFPA 70E กับ IEEE 1584 เป็น engineering best practice ในการทำ study และติด label
อ้างอิงกฎหมาย
- กฎกระทรวงกำหนดมาตรฐานในการบริหาร จัดการ และดำเนินการด้านความปลอดภัยฯ เกี่ยวกับไฟฟ้า พ.ศ. 2558 (ข้อ 7 ระยะห่างตาม วสท. · ข้อ 9 เกณฑ์ 50 โวลต์ · ข้อ 15 กุญแจกันสับสวิตช์ · ข้อ 20 ระบบป้องกันฟ้าผ่า · ข้อ 21-22 PPE เหมาะสมกับแรงดันและลักษณะงาน · ข้อ 24 บำรุงรักษา PPE)
- พระราชบัญญัติความปลอดภัย อาชีวอนามัย และสภาพแวดล้อมในการทำงาน พ.ศ. 2554 (มาตรา 5 และมาตรา 8 ที่ให้อำนาจออกกฎกระทรวงฉบับนี้)
มาตรฐานสากลที่อ้างถึง (ไม่ใช่กฎหมายไทย)
- NFPA 70E — Standard for Electrical Safety in the Workplace (National Fire Protection Association, USA) · นิยาม Arc Flash Boundary และเกณฑ์ระดับพลังงานสำหรับเลือก PPE
- IEEE 1584 — IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations · สมการคำนวณ Incident Energy และ Arc Flash Boundary จาก fault current, clearing time, working distance และ electrode configuration
- มาตรฐาน วสท. (สมาคมวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์) ที่อ้างถึงในข้อ 7, 8, 14, 18 ของกฎกระทรวงไฟฟ้า พ.ศ. 2558
อยากให้ทีมรู้เรื่องนี้แบบลงลึก?
หลักสูตรครบทุกระดับ — ทั้งหลักสูตรตามกฎหมายและหลักสูตรเฉพาะทาง
