ฉนวนไฟฟ้าคืออะไร ความสำคัญและวิธีเลือกใช้งานให้เหมาะสม

ไฟฟ้าเป็นพลังงานสำคัญที่อำนวยความสะดวกในชีวิตประจำวัน แต่ก็มีอันตรายแฝงหากขาดการป้องกันที่ได้มาตรฐาน ความปลอดภัยในการใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าส่วนใหญ่จึงต้องอาศัยองค์ประกอบที่เรียกว่า “ฉนวนไฟฟ้า” (Electrical Insulation) ซึ่งพบได้ในรูปแบบของมือจับเครื่องมือเครื่องใช้ที่ทำจากพลาสติก หรือเปลือกที่ใช้หุ้มสายไฟ

ฉนวนไฟฟ้า คือองค์ประกอบหลักในการป้องกันอันตรายจากไฟฟ้าโดยตรง ในบทความนี้จะพามาทำความเข้าใจว่า ฉนวนไฟฟ้า หมายถึงอะไร ทำไมจึงเป็นองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้ในงานติดตั้งระบบไฟฟ้า และพาไปรู้จักฉนวนประเภทต่างๆ ที่นิยมใช้งานในปัจจุบัน เพื่อให้เข้าใจ รวมถึงสามารถเลือกใช้ประเภทของฉนวนไฟฟ้าอย่างเหมาะสม

ฉนวนไฟฟ้า คืออะไร

ฉนวนไฟฟ้า หมายถึง วัสดุที่มีคุณสมบัติต้านทานการไหลของกระแสไฟฟ้าสูง ทำให้ไฟฟ้าไม่สามารถไหลผ่านไปได้โดยง่าย มีหน้าที่สำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันอันตรายจากไฟฟ้า โดยถูกนำมาใช้ห่อหุ้มสายไฟ ทำเป็นเปลือกนอกหรือด้ามจับของเครื่องใช้ไฟฟ้า เพื่อป้องกันผู้ใช้งานจากการสัมผัสตัวนำไฟฟ้าโดยตรง ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงจากไฟดูดและไฟฟ้าลัดวงจร

ความสำคัญของฉนวนไฟฟ้า

ด้วยคุณสมบัติพื้นฐานของฉนวนไฟฟ้า คือการเป็นวัสดุที่ต้านทานการไหลของกระแสไฟฟ้า ทำให้ฉนวนมีประโยชน์ต่อการติดตั้งระบบไฟฟ้าในหลากหลายประการ ดังนี้

• ป้องกันอันตรายจากไฟฟ้า

ฉนวน คือวัสดุที่มีคุณสมบัติเป็นตัวต้านทานการไหลของกระแสไฟฟ้า ใช้หุ้มสายไฟหรือตัวนำเพื่อป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าสัมผัสร่างกายมนุษย์โดยตรง จึงช่วยลดความเสี่ยงจากไฟฟ้ารั่วและไฟช็อตขณะใช้งานอุปกรณ์

• ป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์

โดยทั่วไปในสายไฟหรือสายเคเบิลจะมีตัวนำไฟฟ้า ได้แก่สายไลน์และสายนิวทรัล ฉนวนที่หุ้มสายแต่ละเส้นจะทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้ตัวนำทั้งสองสัมผัสกันโดยตรง หากตัวนำสัมผัสกันจะทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร ซึ่งก่อให้เกิดความร้อนสูง ประกายไฟ อาจเป็นสาเหตุของเพลิงไหม้และความเสียหายต่ออุปกรณ์ได้

• ควบคุมทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้า

ฉนวนยังทำหน้าที่บังคับให้กระแสไฟฟ้าไหลอยู่ภายในตัวนำที่กำหนดเท่านั้น ป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้ารั่วไหลไปยังส่วนอื่นที่ไม่ต้องการ ซึ่งนอกจากจะทำให้กระแสไฟฟ้าไปถึงปลายทางได้อย่างมีประสิทธิภาพแล้ว ยังเป็นการลดการสูญเสียพลังงานที่อาจเป็นสาเหตุของอาการไฟตก ที่ทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าเสียหาย

ประเภทของฉนวนไฟฟ้าที่ช่างไฟควรรู้

นอกจากการทำความเข้าใจถึงประโยชน์แล้ว การทราบถึงประเภทต่างๆ ก็เป็นส่วนหนึ่งที่ช่วยให้เรารู้ว่า ฉนวนไฟฟ้า คืออะไร และควรเลือกใช้อย่างไรให้เหมาะสมกับงาน เนื่องจากฉนวนแต่ละแบบมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง โดยแบ่งได้ดังนี้

• ฉนวนไฟฟ้าประเภทของแข็ง (Solid Insulation)

ฉนวนไฟฟ้าประเภทของแข็ง คือประเภทที่พบเห็นได้บ่อยและใช้งานกันอย่างแพร่หลาย มีความแข็งแรงทนทาน สามารถคงรูปได้ดี โดยวัสดุที่นิยมใช้ทำฉนวนของแข็ง สามารถแบ่งย่อยได้ดังนี้

• พลาสติก (Plastics) โดดเด่นในเรื่องของความคงตัว ทนต่อความร้อนได้ดีในระดับหนึ่ง และราคาที่ประหยัด โดยวัสดุที่นิยมใช้งาน ได้แก่:
  • PVC (Polyvinyl Chloride): นิยมใช้หุ้มสายไฟฟ้าแรงดันต่ำ มีความนิ่ม ดัดงอได้ง่าย ทนทานต่อการลุกไหม้ได้ในระดับหนึ่ง
  • XLPE (Cross-Linked Polyethylene): มีความแข็งแรง ทนความร้อนได้สูงกว่า PVC จึงนิยมใช้ในสายไฟฟ้าแรงดันสูง สามารถทนอุณหภูมิได้ถึง 90 องศาเซลเซียส
  • PE (Polyethylene): มีความแข็งแรงทนทานต่อแรงกระแทกและการขูดขีดได้ดีเยี่ยม ป้องกันความชื้นได้ดี มักใช้เป็นเปลือกนอกของสายเคเบิล

• ยาง (Rubber): มีความยืดหยุ่นสูงมาก เหมาะสำหรับทำเป็นอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล เช่น ถุงมือหรือรองเท้านิรภัย สำหรับงานไฟฟ้า รวมถึงใช้หุ้มสายไฟที่ต้องการความอ่อนตัวสูง เช่น สายไฟเครื่องมือช่าง
• เซรามิก (Ceramics): เป็นวัสดุที่มีความแข็งแกร่ง ทนทานต่อความร้อนและแรงดันไฟฟ้าได้สูงมาก มักใช้ในงานไฟฟ้าแรงสูง โดยตัวที่นิยมใช้งานมากที่สุดคือพอร์ซเลน (Porcelain) หรือกระเบื้องเคลือบ เป็นวัสดุหลักในการทำลูกถ้วยไฟฟ้าสำหรับยึดสายส่งไฟฟ้าแรงสูงบนเสาไฟฟ้า

• ฉนวนไฟฟ้าประเภทของเหลว (Liquid Insulation)

ฉนวนประเภทนี้มีคุณสมบัติในการนำพาความร้อนได้ดี จึงมักใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องการระบายความร้อนควบคู่ไปกับการเป็นฉนวนป้องกันไฟฟ้า สามารถแบ่งตามลักษณะการใช้งาน ดังนี้

• น้ำมันหม้อแปลง (Transformer Oil): เป็นของเหลวที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในหม้อแปลงไฟฟ้า มีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าและช่วยระบายความร้อนได้ดี
• ของเหลวหล่อเย็นชนิดอื่น ๆ ที่ไม่เป็นตัวนำไฟฟ้า เช่น สารหล่อเย็นในหม้อแปลงไฟฟ้า
• ของเหลวฉนวนที่ทำจากสารสังเคราะห์หรือเอสเทอร์ธรรมชาติ ซึ่งอาจใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าหรือหม้อแปลงไฟฟ้าที่ต้องการคุณสมบัติพิเศษ เช่น ความต้านทานการออกซิเดชันสูงและความปลอดภัยจากไฟไหม้

• ฉนวนไฟฟ้าประเภทก๊าซ (Gaseous Insulation)

ฉนวนไฟฟ้าประเภทก๊าซ มีจุดเด่นคือค่าความต้านทานไฟฟ้าสูง สามารถดับประกายไฟ (Arc) ได้ดี มีความคงทนความร้อน สารเคมี ไม่ไวไฟ และช่วยระบายความร้อน โดยก๊าซที่นิยมใช้งานมีดังนี้

• ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ (SF6) คือก๊าซที่มีความสามารถในการเป็นฉนวนสูงและดับประกายไฟได้ดี แต่มีข้อเสียคือเป็นหนึ่งในก๊าซที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน
• ไนโตรเจน (N2) นิยมใช้ในระบบแรงดันสูงหรือผสมกับ SF6 เพื่อลดต้นทุน รวมถึงผลกระทบสิ่งแวดล้อม
• ก๊าซเอสเทอร์และสารฟลูออรีนที่พัฒนาขึ้นใหม่ เพื่อทดแทน SF6 ที่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า

• ฉนวนไฟฟ้าประเภทผสม (Composite Insulation)

​ฉนวนคอมโพสิต เป็นฉนวนที่เกิดจากการนำวัสดุต่างชนิดกันมาประกอบเข้าด้วยกัน เพื่อดึงเอาจุดเด่นของแต่ละวัสดุมาใช้งาน ทำให้ได้ฉนวนที่มีคุณสมบัติพิเศษ เช่น มีความแข็งแรงสูงแต่น้ำหนักเบา และทนทานต่อมลภาวะได้ดี ตัวอย่างเช่น

• ลูกถ้วยคอมโพสิตที่ทำจากวัสดุไฟเบอร์กลาสเสริมแรง (Glass Reinforced Plastic – GRP) กับเมทริกซ์เรซิน เช่น โพลีเอสเตอร์ ไวนิลเอสเทอร์ หรืออีพอกซี ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการต้านทานไฟฟ้า และมีน้ำหนักเบากว่าลูกถ้วยแบบเดิม
• ฉนวนโพลิเมอร์คอมโพสิตที่มีแกนกลางเป็นแท่งหรือท่อไฟเบอร์กลาส ปลอกหุ้มด้านนอกทำจากยางซิลิโคน (Silicone Rubber) เพื่อเพิ่มคุณสมบัติความยืดหยุ่น
• ฉนวนคอมโพสิตโพลีเมอร์ที่ใช้วัสดุเสริมแรง เช่น คาร์บอนไฟเบอร์ เพื่อเพิ่มความแข็งแรงเชิงกล

ฉนวนไฟฟ้าในงานระบบไฟฟ้า มีอะไรบ้าง

ฉนวนไฟฟ้า หมายถึง วัสดุหรือองค์ประกอบที่ทำหน้าที่ป้องกันการไหลของกระแสไฟฟ้า ซึ่งถูกเลือกใช้ให้เหมาะสมกับแต่ละส่วนในระบบไฟฟ้าเพื่อความปลอดภัยสูงสุด โดยสามารถจำแนกประเภทของฉนวนที่นิยมใช้งานได้ดังต่อไปนี้

• ฉนวนในสายไฟฟ้า: ฉนวนที่ใช้ในสายไฟฟ้า จะเป็นวัสดุที่หุ้มตัวนำทองแดง เช่น PVC (Polyvinyl Chloride), XLPE (Cross-linked polyethylene) หรือยางสังเคราะห์ ซึ่งทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้ารั่วไหล และป้องกันอันตรายจากการสัมผัสกับสายไฟโดยตรง
• ฉนวนในอุปกรณ์และเครื่องมือ: อุปกรณ์-เครื่องมือสำหรับช่างไฟส่วนใหญ่มีฉนวนเป็นส่วนประกอบสำคัญ เช่น ด้ามจับไขควง ถุงมือกันไฟฟ้าแรงสูง หรือเทปพันสายไฟ ที่ใช้หุ้มจุดต่อสายไฟ เพื่อป้องกันการเกิดไฟฟ้าลัดวงจรและไฟฟ้าดูด
• ฉนวนในตู้ควบคุมและแผงสวิตช์บอร์ด: ภายในตู้ควบคุมจะมีฉนวนหลายส่วน เช่น ลูกถ้วย (Insulator) ที่ทำจากพอร์ซเลนหรือพลาสติกคุณภาพสูง เพื่อยึด Busbar (บัสบาร์) และป้องกันไม่ให้ไฟฟ้าไหลไปสู่ตัวตู้ หรือ แผ่นรองฉนวน ที่ใช้รองอุปกรณ์ต่าง ๆ เพื่อป้องกันไฟรั่วลงโครงตู้โดยเฉพาะ
• ฉนวนในรางวายเวย์และเคเบิลเทรย์: รางวายเวย์ หรือเคเบิลเทรย์บางประเภทผลิตจากวัสดุที่เป็นฉนวน เช่น PVC ที่ไม่นำไฟฟ้าและมีคุณสมบัติไม่ลามไฟ ซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่ช่วยเสริมความปลอดภัยของระบบสายไฟโดยรวม ในกรณีของรางโลหะ จะใช้แผ่นรองฉนวน ร่วมกับ ระบบกราวด์ ที่ถูกต้อง เพื่อป้องกันอันตรายจากไฟฟ้ารั่ว

โดยสรุป ฉนวน คือวัสดุที่มีคุณสมบัติต้านทานไฟฟ้าสูง ทำหน้าที่ห่อหุ้มสายไฟหรือส่วนประกอบของเครื่องใช้ไฟฟ้าให้ปลอดภัยต่อการใช้งาน วัสดุที่ใช้จะมีความหลากหลายขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ โดยเฉพาะในงานติดตั้งระบบไฟฟ้าซึ่งต้องสัมผัสกับอุปกรณ์อยู่เสมอ ฉนวนที่มีคุณภาพและความแข็งแรงจะช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดอุบัติเหตุระหว่างปฏิบัติงานได้เป็นอย่างดี

นอกจากนี้ อุปกรณ์เดินสายไฟอย่าง รางวายเวย์ หรือ รางเคเบิลเทรย์ จะช่วยให้การจัดระเบียบสายไฟเป็นเรื่องง่ายขึ้น อีกทั้งยังช่วยระบายความร้อนและลดความเสี่ยงไฟฟ้าลัดวงจร การเลือกใช้รางเดินสายที่ผลิตจากวัสดุที่แข็งแรงทนทานจะช่วยยืดอายุการใช้งานของระบบไฟฟ้าให้ยาวนานขึ้น

KJL คือผู้ผลิตและจัดจำหน่ายตู้ไฟสวิตช์บอร์ด, ราง Wireway ราง Cable Tray ราง Cable Ladder ที่ครอบคลุมทุกการใช้งาน ควบคุมการผลิตด้วยระบบ CNC ที่ทันสมัย ทำให้ได้ชิ้นงานคุณภาพสูง ถูกต้องแม่นยำ รองรับการติดตั้งตาม มาตรฐาน วสท. จึงมั่นใจได้ในระบบไฟฟ้าที่ปลอดภัย รวมถึงช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดอันตรายระหว่างปฏิบัติงาน