ลูกถ้วยไฟฟ้า คือ

Published 22 Apr 2023

ตัวช่วยที่ทำให้ไฟฟ้ามาถึงบ้านของเราได้อย่างปลอดภัย ปัจจุบันนี้คงต้องยอมรับว่า “ไฟฟ้า” กลายเป็นปัจจัยสำคัญในการดำรงชีวิตของมนุษย์โลกไปแล้ว เรียกว่าถ้าวันไหนไฟดับแค่ชั่วโมงเดียวก็แทบจะอยู่บ้านกันไม่ได้เลยทีเดียว ซึ่งแน่นอนว่า การที่ไฟฟ้าจะมาถึงบ้านเราได้ก็จะต้องมีเสาไฟฟ้าและสายไฟฟ้า แต่นอกจากเสาแล้ว หลายคนคงจะเห็นว่าสายไฟฟ้านั้นจะต้องวางพาดบนอุปกรณ์อะไรอย่างหนึ่งที่มีลักษณะคล้ายท่อสีน้ำตาลเข้ม ท่อสีน้ำตาลนั้นคืออะไร และทำมาจากอะไร วันนี้จะพามารู้จักกัน

ลูกถ้วยไฟฟ้า (Insulator) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้รองรับสายไฟฟ้า ทำหน้าที่เป็นฉนวนป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้ารั่วหรือลัดวงจรลงดิน ซึ่งอาจจะทำให้การจ่ายกระแสไฟฟ้าขัดข้องได้ จึงเป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญและจำเป็นมากในการส่งกระแสไฟฟ้าไปตามสายไฟฟ้าที่อยู่เหนือระดับพื้นดิน เพราะถ้ามีปริมาณกระแสไฟฟ้า ที่รั่วไหลมีจำนวนมาก อุปกรณ์ป้องกันที่ติดตั้งก็จะตัดวงจรออก ทำให้การจ่ายไฟหยุดชะงัก ดังนั้นลูกถ้วยจึงมีความสำคัญมากตราบใดที่ยังมีการจ่ายพลังงานไฟฟ้าไปตามสายเหนือดิน (Over head line) ทั้งสายส่งแรงสูง (Transmission line) และสายระบบจำหน่าย (Distribution line) การผลิตลูกถ้วยไฟฟ้า(Electrical insulator) จะหมดความสำคัญลงก็ต่อเมื่อมีการเดินสายไฟลงไปใต้ดินเท่านั้น ในประเทศเรายังมีพื้นที่ๆยังไม่มีไฟฟ้าใช้อยู่อีกมากมายดังนั้นตราบใดที่เรายังต้องขยายหมู่บ้าน ส่งความเจริญไปยังดินแดนที่ห่างไกลเราก็ยังคงต้องการใช้งานลูกถ้วยไฟฟ้าอยู่ วัสดุที่นำมาทำลูกถ้วยไฟฟ้า (Electrical insulator) นั้นมีทั้งเซรามิก แก้ว โพลิเมอร์ แต่ที่มีความนิยมมากที่สุดในการใช้งานคือลูกถ้วยไฟฟ้าเซรามิกเนื้อ Porcelain

ลูกถ้วยที่ใช้งานในปัจจุบันมีหลายชนิดได้แก่ 

1. ลูกถ้วยก้านตรง (Pin insulators) 

2. ลูกถ้วยแขวน (Suspension insulators)

3. ลูกถ้วยฟอกไทพ์ (Fog type insulators) 

4. ลูกถ้วยโพสทไทพ์ (Post type insulators) 

5. ลูกถ้วยสําหรับสายยึดโยง (Strain insulators)

6. ลูกถ้วยลูกรอก(Spool insulators)

7.  ตัวแยกสายไฟฟ้า (Cable spacer)

ลูกถ้วยก้านตรง  (Pin insulators)

ลูกถ้วยชนิดนี้ใช้ทําเป็น Support สาย Overhead lines. ที่มีใช้ในปัจจุบันสวนใหญ่จะเป็นพิกัด 22 และ 33 KV ตาม มาตรฐาน EEI-NEMA ของสหรัฐอเมริกา เนื่องจากเหมาะสมกับ สภาพภูมิอากาศในบ้านเรา ลูกถ้วยถูกออกแบบ ให้รับน้ำหนักและมีค่า  Mechanical strength    สูงเพียงพอที่จะรับน้ำหนักของช่วงสายเมื่อเกิดฝนตก และลมพัดแรง ที่อาจเกิดขึ้นได้ใน้บ้านเราลูกถ้วยที่ใชกับแรงดันสูงจะต้องเคลือบสารกึ่งตัวนํา (Semi-conductor) ไว้ที่บริเวณ รองรับสายไฟ ที่อยู่ด้านบนของลูกถ้วย เพื่อป้องกันมิให้เกิดคลื่นวิทยุไปรบกวนระบบสื่อสารที่อยูใก้ลเคียง 

ลูกถ้วยแขวน (Suspension insulators)

เป็นลูกถ้วยแบบ Suspension type โดยด้านบนและล่างของจานลูกถ้วยจะมีข้อตอห่วงโลหะสําหรับเกี่ยวยึดกันเป็น ชั้นๆ สายตัวนําจะถูกยึดไว้ด้วย suspension clamp ลูกถ้วยแขวนสามารถใช้กับเสาต้น dead end เพื่อรับสายไฟที่มี แรงดึงสูง จํานวนชั้นของลูกถ้วย ขึ้นอยูกับระดับแรงดันไฟฟ้า ยิ่งแรงดันไฟฟ้าสูงจํานวนชั้นก็ยิ่งมากกรณีที่ลูกถ้วยชํารุดสามารถถอดเปลี่ยนเฉพาะตัวที่ชํารุดได้ นิยมใช้มากในระบบแรงสูง เมื่อเราเลือกใช้ลูกถ้วยแขวนเป็น Support แทนลูกถ้วยแบบ Pin นั้น ลูกแบบแขวนมีข้อได้เปรียบคือ 

1. ราคาติดตั้งลูกถ้วยแรกเริ่มถูกกว่าแบบ Pin type ที่มีขนาดทนแรงดันเท่ากันและเมื่อลูกถ้วยเกิด เสียหาย ค่าแรงในการเปลี่ยนลูกถ้วยถูกกว่าเนื่องจากลูกถ้วยแบบแขวนสามารถเปลี่ยนเฉพาะลูก ถ้วยที่เสียหายได้ไม่จําเป็นต้องเปลี่ยนใหม่ทั้งหมด

2. การที่ลูกถ้วยแบบแขวน Suspension type มีความยืดหยุนได้นั้นทําให้ลดค่า Mechanical stress และแรงดึงจากสายใน Span ข้างเคียง 

3. ลูกถ้วยแบบแขวน (Suspension type) สามารถใช้ตามขนาดของแรงดันไฟฟ้าโดยขึ้นอยู่กับ จํานวนของลูกถ้วยเมื่อเราเปลี่ยนระดับแรงดันไฟฟ้าของระบบให้สูงขึ้นเรายังสามารถนําลูกถ้วย เดิมมาใช้ต่ออนุกรมกันเพิ่มขึ้นได้โดยง่าย

ลูกถ้วยฟอกไทพ์ (Fog type insulators)

 รูปร่างโดยทั่วไปคล้ายกับลูกถ้วยก้านตรงแบบแรงสูงแต่มีครีบชั้นมากกว่าและระยะสูงกว่า ลูกถ้วยชนิดนี้ออกแบบไว้ใช้แถบชายทะเลที่มีมลภาวะไอเกลือจากทะเลสูงมากร่วมทั้งป้องกันการ เกิด flashover หรือเกิด leak ซึ่งลูกถ้วยก้านตรงทั่วไป ไม่สามารถป้องกันคราบเกลือเกาะตามลูกถ้วยได้ถาหากใช้ลูกถ้วยก้านตรงทั่วไปในบริเวณดังกลาวต้องทาครีบลูกถ้วย ด้วย silicon compound เพื่อป้องกันคราบเกลือเกาะแต่ตน้ทุนจะสูงกว้าการใชลูกถ้วยฟอกไทพ์

ลูกถ้วยโพสทไทพ์ (Post type insulators)

ใช้ลูกถ้วยชนิดนี้ แทนการใช้ลูกถ้วยก้านตรงขนาด 33 KV. หรือลูกถ้วยแขวนเพราะมีความ ปลอดภัยมากกว่า การติดตั้งลูกถ้วยในระบบสายส่งอาจเป็นแนวนอนหรือแนวตั้งก็ได้แต่ส่วน ใหญ่ติดตั้งในแนวนอนและสลับด้านซ้าย-ขวาของเสา โดยมี clamp ที่ด้านปลายลูกถ้วย เป็นตัว ยึดสายไฟ โดยให้สายไฟพาดผ่านด้านบนหัวของลูกถ้วย

ลูกถ้วยสําหรับสายยึดโยง (Strain insulators)

สายยึดโยงในระบบจ่ายไฟฟ้านั้น มีหน้าที่รับแรงดึงของสายไฟที่มีตอเสาไฟฟ้า เพื่อให้เสาอยู่ใน สภาพสมดุลโดยสายยึดโยงนั้นใช้ลวดเหล็กตีเกลียวขนาดตามความเหมาะสม ยึดกับเสาไฟด้วย สลักเกลียว ประกอบที่จุดสําหรับทําสายยึดโยงที่หัวเสา สวนปลายยึดกับห่วงรองก้านสมอบก แต่เนื่องจากลวดเหล็กตีเกลียวติดตั้งไว้สูง ใกลกับสายไฟแรงสูงจึงตองมีฉนวนปองกันกระแส รั่วไหลจากหัวเสาผ่านมาตามสายยึดโยงและอาจเป็นอันตรายต่อผู็ที่อยูใกล้เคียงหรือสัมผัสกับ สายยึดโยงและเนื่องจากฉนวนนี้อยูแนวเดียวกับสายยึดโยงซึ่งมีแรงดึงมาก ดังนั้นฉนวนหรือลูกถ้วยสําหรับสายยึดโยงจึงตองมีความสามารถในการเป็นฉนวนที่ดีรวมทั้งทนแรงดึงหรือแรงกด ได้สูงอีกด้วยและเนื่องจากวัสดุที่เป็นเซรามิกเนื้อ Porcelain จะทนแรงอัด (Compressive)ได้ดีกว่าแรงดึง (Tension) มาก ดังนั้นลูกถ้วยจึงถูกออกแบบมาให้รับแรงยึดโยง ในลักษณะแรงอัด ได้มากกว่าแรงดึง

ลูกถ้วยลูกรอก(Spool insulators)

ใช้รองรับสายในระบบจายไฟฟ้าแรงดันต่ำ มีลักษณะเป็นคล้ายลูกรอก ใช้ประกอบกับ rack โดย สายไฟจะพาดผ่านร่องกลางของลูกถ้วย สามารถติดตั้งได้ทั้งแนวนอนและแนวตั้งขึ้นอยู่กับ สภาพของพื้นที่ที่จะติดตั้ง

ตัวแยกสายไฟฟ้า (Cable spacer)

สายไฟฟ้าแรงสูงในประเทศไทยส่วนใหญ่ยังเป็นระบบการเดินสายบนอากาศซึ่งจําเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีการปัก เสาพาดสายไฟฟ้าผ่านเข้าไปยังชุมชนต่าง ๆ ดังนั้นเมื่อมีหมู่บ้านใหม่เกิดขึ้น ระบบไฟฟ้าที่มีอยู่เดิม อาจไม่เพียงพอต่อความต้องการไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงมีความจําเป็นที่จะต้องเดินสายไฟฟ้าใหม่เพิ่มขึ้นดังนั้นจึงต้องมี การใช้ลูกถ้วยแบบแยกสายไฟฟ้าหรือ Cable Spacer ซึ่งสามารถจะยังใช้เสาไฟฟ้าเดิมได้เพียงแต่เดินสายไฟฟ้า เพิ่มขึ้นดีกว่าการปักเสาไฟฟ้าให้การใช้ Cable Spacer นี้ทําให้สามารถเพิ่มสายไฟฟ้าเพื่อเพิ่มปริมาณการส่ง กระแสไฟฟ้าให้กับพื้นที่ต่าง ๆ ได้ทันที