ไฟฟ้าดับหรือเรียกอีกอย่างว่าไฟดับไฟฟ้าขัดข้อง^{[ 1 ]}ไฟดับไฟฟ้าขัดข้องไฟดับหรือไฟดับคือการสูญเสีย การจ่าย ไฟฟ้า จาก เครือข่ายให้กับ ผู้ ใช้ ปลายทางโดย สมบูรณ์

สาเหตุของการไฟฟ้าดับในระบบไฟฟ้ามีหลายประการ ตัวอย่างเช่น ความผิดพลาดที่โรงไฟฟ้าความเสียหายต่อสายส่งไฟฟ้า สถานีไฟฟ้าย่อยหรือส่วนอื่นๆ ของระบบจำหน่ายไฟฟ้า ไฟฟ้า ลัดวงจร การทำงาน ผิดพลาดต่อเนื่องฟิวส์หรือเบรกเกอร์ทำงานผิด ปกติ

ไฟฟ้าดับเป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่งในสถานที่ที่มีความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัยสาธารณะ สถาบันต่างๆ เช่นโรงพยาบาลโรงบำบัดน้ำเสียและเหมืองแร่มักจะมีแหล่งพลังงานสำรอง เช่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองซึ่งจะเริ่มทำงานโดยอัตโนมัติเมื่อไฟฟ้าดับ ระบบสำคัญอื่นๆ เช่นระบบโทรคมนาคมก็จำเป็นต้องมีพลังงานฉุกเฉินเช่นกันห้องแบตเตอรี่ของศูนย์แลกเปลี่ยนโทรศัพท์มักจะมีแบตเตอรี่ตะกั่วกรดสำรอง และยังมีเต้ารับสำหรับเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในช่วงที่ไฟฟ้าดับเป็นเวลานาน ในระหว่างที่ไฟฟ้าดับ การจ่ายกระแสไฟฟ้าจะหยุดชะงัก ส่งผลให้บ้านเรือน ธุรกิจ และสถานที่อื่นๆ ไม่มีไฟฟ้าใช้ ไฟฟ้าดับอาจเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ รวมถึงสภาพอากาศที่รุนแรง (เช่น พายุ เฮอร์ริเคน หรือพายุหิมะ) แผ่นดินไหว อุปกรณ์ขัดข้อง หรือระบบไฟฟ้าเกินกำลัง

ไฟฟ้าดับสามารถแบ่งออกเป็น 3 ประเภทที่แตกต่างกัน โดยพิจารณาจากระยะเวลาและผลกระทบของการไฟฟ้าดับ ดังนี้:

• ภาวะไฟดับชั่วคราว คือ การสูญเสียพลังงานที่มักเกิดจากความผิดปกติในสายส่งไฟฟ้า เช่นไฟฟ้าลัดวงจรหรือการเกิดประกายไฟ พลังงานจะกลับมาทำงานโดยอัตโนมัติเมื่อแก้ไขความผิดปกติแล้ว
• ไฟตก คือภาวะที่ แรงดัน ไฟฟ้าในระบบจ่ายไฟ ลดลงคำว่าไฟตกมาจากปรากฏการณ์ที่หลอดไฟหรี่ลงเมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลง ไฟตกอาจทำให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ลดลง หรือแม้กระทั่งทำงานผิดปกติได้
• ไฟฟ้าดับคือการสูญเสียพลังงานทั้งหมดในพื้นที่กว้างและเป็นระยะเวลานาน^{[ 2 ] [ 3 ]}ถือเป็นรูปแบบที่รุนแรงที่สุดของการไฟฟ้าดับที่อาจเกิดขึ้นได้ ไฟฟ้าดับที่เกิดจากหรือส่งผลให้โรงไฟฟ้าขัดข้องนั้นยากที่จะฟื้นตัวได้อย่างรวดเร็ว การไฟฟ้าดับอาจกินเวลาตั้งแต่ไม่กี่นาทีถึงหลายสัปดาห์ ขึ้นอยู่กับลักษณะของไฟฟ้าดับและการกำหนดค่าของเครือข่ายไฟฟ้า

การตัดกระแสไฟฟ้าเป็นช่วงๆเกิดขึ้นเมื่อความต้องการใช้ไฟฟ้าเกินกว่าปริมาณการผลิต ทำให้ลูกค้าบางรายได้รับไฟฟ้าในแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ ในขณะที่ลูกค้ารายอื่นไม่ได้รับไฟฟ้าเลย การตัดกระแสไฟฟ้าเป็นช่วงๆ เป็นเรื่องปกติในประเทศกำลังพัฒนาและอาจมีการกำหนดตารางเวลาล่วงหน้าหรือเกิดขึ้นโดยไม่มีการเตือนล่วงหน้า นอกจากนี้ยังเคยเกิดขึ้นในประเทศที่พัฒนาแล้ว เช่นวิกฤตไฟฟ้าในแคลิฟอร์เนียปี 2000-2001 เมื่อการยกเลิกกฎระเบียบของรัฐบาลทำให้ตลาดไฟฟ้าขายส่งไม่เสถียร การตัดกระแสไฟฟ้ายังใช้เป็นมาตรการด้านความปลอดภัยสาธารณะ เช่น เพื่อป้องกันไฟไหม้จากการรั่วไหลของก๊าซ (ตัวอย่างเช่น การตัดกระแสไฟฟ้าในหลายเมืองเพื่อตอบสนองต่อเหตุระเบิดก๊าซในหุบเขาเมอร์ริแมค ) หรือเพื่อป้องกันไฟป่ารอบสายส่งที่บำรุงรักษาไม่ดี (เช่น ในช่วงการตัดกระแสไฟฟ้าในแคลิฟอร์เนียปี 2019 )

ในระบบจ่ายไฟฟ้าการผลิตพลังงานและการใช้ไฟฟ้า (ความต้องการ) ต้องใกล้เคียงกันมากในทุกวินาที เพื่อหลีกเลี่ยงการโอเวอร์โหลดของส่วนประกอบในระบบ ซึ่งอาจสร้างความเสียหายร้ายแรงได้ จึง มีการใช้รีเลย์ และฟิวส์ป้องกันเพื่อตรวจจับการโอเวอร์โหลดโดยอัตโนมัติและตัดวงจรที่มีความเสี่ยงต่อความเสียหาย

ภายใต้เงื่อนไขบางประการ การที่ส่วนประกอบใดส่วนประกอบหนึ่งของเครือข่ายหยุดทำงาน อาจทำให้เกิดความผันผวนของกระแสไฟฟ้าในส่วนใกล้เคียงของเครือข่าย ส่งผลให้เกิดความล้มเหลวต่อเนื่องในส่วนที่ใหญ่กว่าของเครือข่าย ซึ่งอาจมีตั้งแต่ระดับอาคาร ไปจนถึงระดับบล็อก ไปจนถึงทั้งเมือง หรือแม้แต่โครง ข่ายไฟฟ้า ทั้งหมด

ระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ได้รับการออกแบบให้ทนทานต่อความล้มเหลวแบบต่อเนื่องเช่นนี้เนื่องจากมีระบบสำรองเนื่องจากในบางกรณีไม่มีผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจในระยะสั้นจากการลงทุนเพื่อป้องกันความล้มเหลวขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนัก นักวิจัยจึงแสดงความกังวลว่ามีแนวโน้มที่จะกัดกร่อนความยืดหยุ่นของเครือข่ายเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งจะได้รับการแก้ไขก็ต่อเมื่อเกิดความล้มเหลวครั้งใหญ่ขึ้นแล้ว^{[ 4 ]}ในเอกสารที่ตีพิมพ์ในปี 2546 Carreras และผู้เขียนร่วมอ้างว่าการลดโอกาสที่จะเกิดไฟฟ้าดับขนาดเล็กจะเพิ่มโอกาสที่จะเกิดไฟฟ้าดับขนาดใหญ่ขึ้น^{[ 5 ]}ในกรณีนั้น ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจในระยะสั้นของการทำให้ลูกค้าแต่ละรายพึงพอใจจะเพิ่มโอกาสที่จะเกิดไฟฟ้าดับขนาดใหญ่ขึ้น

คณะกรรมการวุฒิสภาด้านพลังงานและทรัพยากรธรรมชาติได้จัดการประชุมรับฟังความคิดเห็นในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2561 เพื่อตรวจสอบ " การเริ่มต้นใหม่ " ซึ่งเป็นกระบวนการฟื้นฟูระบบไฟฟ้าหลังจากไฟฟ้าดับทั่วทั้งระบบ วัตถุประสงค์ของการประชุมรับฟังความคิดเห็นคือเพื่อให้รัฐสภาได้เรียนรู้เกี่ยวกับแผนสำรองในอุตสาหกรรมไฟฟ้าในกรณีที่โครงข่ายไฟฟ้าได้รับความเสียหาย ภัยคุกคามต่อโครงข่ายไฟฟ้า ได้แก่ การโจมตีทางไซเบอร์ พายุสุริยะ และสภาพอากาศรุนแรง เป็นต้น ตัวอย่างเช่น "เหตุการณ์ไฟฟ้าดับครั้งใหญ่ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือปี พ.ศ. 2546 " เกิดจากต้นไม้ที่ขึ้นรกไปสัมผัสกับสายไฟฟ้าแรงสูง ประชาชนประมาณ 55 ล้านคนในสหรัฐอเมริกาและแคนาดาไม่มีไฟฟ้าใช้ และการฟื้นฟูมีค่าใช้จ่ายประมาณ 6 พันล้านดอลลาร์^{[ 6 ]}

หน่วยงานสาธารณูปโภคจะได้รับการประเมินตามตัวชี้วัดประสิทธิภาพเฉพาะสามประการ ได้แก่:

• ดัชนีระยะเวลาการหยุดชะงักเฉลี่ยของระบบ (วัดเป็นนาที)
• ดัชนีระยะเวลาการหยุดชะงักเฉลี่ยของลูกค้า (วัดเป็นนาที)
• ดัชนีความถี่การขัดจังหวะเฉลี่ยของลูกค้า

ระบบคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ที่มีวงจรลอจิกมีความเสี่ยงต่อการสูญเสียข้อมูลหรือความเสียหายของฮาร์ดแวร์ที่อาจเกิดจากการไฟดับกะทันหัน ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์เครือข่ายข้อมูล โปรเจ็กเตอร์วิดีโอ ระบบเตือนภัย รวมถึงคอมพิวเตอร์ เพื่อป้องกันระบบคอมพิวเตอร์จากเหตุการณ์ดังกล่าว การใช้เครื่องสำรองไฟ (UPS) สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องหากแหล่งจ่ายไฟหลักใช้งานไม่ได้ในช่วงเวลาสั้นๆ และเพื่อป้องกันไฟกระชาก (เหตุการณ์ที่แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นชั่วขณะ) ซึ่งอาจทำให้ฮาร์ดแวร์เสียหายเมื่อไฟกลับมาใช้งานได้อีกครั้ง สามารถใช้อุปกรณ์พิเศษที่เรียกว่าตัวป้องกันไฟกระชากซึ่งจะดูดซับแรงดันไฟฟ้าส่วนเกินได้

การฟื้นฟูระบบไฟฟ้าหลังจากไฟฟ้าดับเป็นวงกว้างอาจเป็นเรื่องยาก เนื่องจากจำเป็นต้องนำโรงไฟฟ้ากลับมาใช้งานอีกครั้ง โดยปกติแล้วจะทำได้โดยอาศัยพลังงานจากส่วนอื่นๆ ของระบบส่งไฟฟ้า ในกรณีที่ไม่มีไฟฟ้าจากระบบส่งไฟฟ้าเลยจะต้องดำเนินการ ที่เรียกว่า " การเริ่มต้นใหม่จากศูนย์" (black start) เพื่อ ฟื้นฟูระบบไฟฟ้า วิธีการดำเนินการจะขึ้นอยู่กับสถานการณ์ในท้องถิ่นและนโยบายการดำเนินงานเป็นอย่างมาก แต่โดยทั่วไปแล้ว บริษัทผู้ให้บริการ ส่งไฟฟ้าจะจัดตั้ง "เกาะไฟฟ้า" ในพื้นที่ต่างๆ แล้วค่อยๆ เชื่อมต่อเข้าด้วยกัน เพื่อรักษาระดับความถี่ในการจ่ายไฟฟ้าให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ในระหว่างกระบวนการนี้ ความต้องการใช้ไฟฟ้าจะต้องเชื่อมต่อกลับเข้ามาในอัตราเดียวกับการฟื้นฟูการผลิต ซึ่งต้องอาศัยการประสานงานอย่างใกล้ชิดระหว่างโรงไฟฟ้า องค์กรด้านการส่งและจำหน่ายไฟฟ้า

มีการโต้แย้งโดยอาศัยข้อมูลทางประวัติศาสตร์^{[ 7 ]}และการสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์^{[ 8 ] [ 9 ]}ว่าโครงข่ายไฟฟ้าเป็นระบบวิกฤตที่จัดระเบียบตนเองระบบเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงการรบกวนที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้^{[ 10 ]}ในทุกขนาด จนถึงขนาดของระบบทั้งหมด ปรากฏการณ์นี้เกิดจากความต้องการ/ภาระที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เศรษฐศาสตร์ของการดำเนินงานของบริษัทไฟฟ้า และข้อจำกัดของวิศวกรรมสมัยใหม่^{[ 11 ]}

แม้ว่าความถี่ของการไฟฟ้าดับจะลดลงได้ด้วยการใช้งานให้ห่างจากจุดวิกฤตมากขึ้น แต่โดยทั่วไปแล้ววิธีนี้ไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ ทำให้ผู้ให้บริการต้องเพิ่มโหลดเฉลี่ยเมื่อเวลาผ่านไป หรืออัปเกรดน้อยลง ส่งผลให้โครงข่ายไฟฟ้าเคลื่อนเข้าใกล้จุดวิกฤตมากขึ้น ในทางกลับกัน ระบบที่เกินจุดวิกฤตจะประสบปัญหาไฟฟ้าดับบ่อยเกินไป นำไปสู่การอัปเกรดทั้งระบบ ทำให้ระบบเคลื่อนตัวกลับลงมาต่ำกว่าจุดวิกฤต คำว่าจุดวิกฤตของระบบในที่นี้ใช้ในความหมายของฟิสิกส์เชิงสถิติและพลศาสตร์แบบไม่เชิงเส้น ซึ่งแสดงถึงจุดที่ระบบมีการเปลี่ยนแปลงเฟสในกรณีนี้คือการเปลี่ยนจากโครงข่ายไฟฟ้าที่เสถียรและเชื่อถือได้โดยมีความล้มเหลวแบบต่อเนื่องน้อย ไปสู่โครงข่ายไฟฟ้าที่ไม่น่าเชื่อถือและเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก โดยมีความล้มเหลวแบบต่อเนื่องเกิดขึ้นบ่อยครั้ง ใกล้จุดวิกฤต ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่ของการไฟฟ้าดับและขนาดจะเป็นไปตามการกระจายแบบกำลัง^{[ 9 ] [ 11 ]}

ความล้มเหลวแบบต่อเนื่องจะเกิดขึ้นบ่อยขึ้นเมื่อใกล้ถึงจุดวิกฤตนี้ ความสัมพันธ์ แบบกำลังยกกำลังพบเห็นได้ทั้งในข้อมูลทางประวัติศาสตร์และระบบจำลอง^{[ 11 ]}การใช้งานระบบเหล่านี้ใกล้กับความจุสูงสุดมากขึ้น ส่งผลให้ผลกระทบจากการรบกวนแบบสุ่มที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้เนื่องจากอายุ สภาพอากาศ ปฏิสัมพันธ์ของมนุษย์ ฯลฯ ทวีความรุนแรงขึ้น เมื่อใกล้ถึงจุดวิกฤต ความล้มเหลวเหล่านี้จะมีผลกระทบต่อส่วนประกอบโดยรอบมากขึ้น เนื่องจากส่วนประกอบแต่ละชิ้นรับภาระมากขึ้น ส่งผลให้ภาระที่มากขึ้นจากส่วนประกอบที่ล้มเหลวต้องถูกกระจายไปยังส่วนอื่นๆ ของระบบมากขึ้น ทำให้ส่วนประกอบเพิ่มเติมที่ไม่ได้รับผลกระทบโดยตรงจากการรบกวนมีโอกาสล้มเหลวมากขึ้น ก่อให้เกิดความล้มเหลวแบบต่อเนื่องที่มีค่าใช้จ่ายสูงและอันตราย^{[ 11 ]}การรบกวนเริ่มต้นที่ทำให้เกิดไฟฟ้าดับนั้นไม่คาดคิดและหลีกเลี่ยงไม่ได้มากยิ่งขึ้น เนื่องจากการกระทำของผู้ให้บริการไฟฟ้าเพื่อป้องกันการรบกวนที่เห็นได้ชัด (เช่น การตัดแต่งต้นไม้ การแยกสายไฟในพื้นที่ที่มีลมแรง การเปลี่ยนส่วนประกอบที่เสื่อมสภาพ ฯลฯ) ความซับซ้อนของโครงข่ายไฟฟ้าส่วนใหญ่มักทำให้การระบุสาเหตุเริ่มต้นของไฟฟ้าดับทำได้ยากมาก

ผู้นำต่างไม่เห็นด้วยกับทฤษฎีระบบที่สรุปว่าไฟฟ้าดับเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่เห็นด้วยว่าการทำงานพื้นฐานของโครงข่ายไฟฟ้าจะต้องมีการเปลี่ยนแปลงสถาบันวิจัยพลังงานไฟฟ้าสนับสนุนการใช้คุณสมบัติของโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะเช่น อุปกรณ์ควบคุมพลังงานที่ใช้เซ็นเซอร์ขั้นสูงเพื่อประสานงานโครงข่าย ไฟฟ้า ^{[ 12 ]} คนอื่นๆ สนับสนุนการใช้ระบบป้องกันไฟไหม้ กระแสตรงแรงดันสูง (HVDC) ที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์มากขึ้นเพื่อป้องกันไม่ให้ความผิดปกติลุกลามไปทั่วสายไฟฟ้ากระแสสลับในโครงข่ายไฟฟ้าพื้นที่กว้าง^{[ 13 ]}

ในปี พ.ศ. 2545 นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์ (ORNL) ศูนย์วิจัยวิศวกรรมระบบไฟฟ้าของมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน (PSerc) ^{[ 14 ]}และมหาวิทยาลัยอะแลสกาแฟร์แบงก์ได้เสนอแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับพฤติกรรมของระบบจำหน่ายไฟฟ้า^{[ 15 ] [ 16 ]}แบบจำลองนี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อแบบจำลอง OPA ซึ่งอ้างอิงถึงชื่อสถาบันของผู้เขียน OPA เป็นแบบจำลองความล้มเหลวแบบเรียงลำดับ แบบจำลองความล้มเหลวแบบเรียงลำดับอื่นๆ ได้แก่ Manchester, Hidden failure, CASCADE และ Branching ^{[ 17 ]}แบบจำลอง OPA ได้รับการเปรียบเทียบเชิงปริมาณกับ แบบจำลอง เครือข่ายที่ซับซ้อนของความล้มเหลวแบบเรียงลำดับ – แบบจำลอง Crucitti–Latora–Marchiori (CLM) ^{[ 18 ]}ซึ่งแสดงให้เห็นว่าทั้งสองแบบจำลองแสดงการเปลี่ยนเฟสที่คล้ายกันในความเสียหายของเครือข่ายโดยเฉลี่ย (การลดโหลด/ความต้องการใน OPA ความเสียหายของเส้นทางใน CLM) เมื่อเทียบกับความจุในการส่ง^{[ 19 ]}

ผลกระทบของการพยายามบรรเทาความล้มเหลวที่เกิดขึ้นต่อเนื่องใกล้จุดวิกฤตในลักษณะที่สามารถทำได้ในเชิงเศรษฐกิจ มักจะไม่เป็นประโยชน์และมักจะเป็นอันตรายด้วยซ้ำ มีการทดสอบวิธีการบรรเทา 4 วิธีโดยใช้ แบบจำลองไฟดับ OPA : ^{[ 5 ]}

• การเพิ่มจำนวนความล้มเหลวที่สำคัญซึ่งก่อให้เกิดไฟฟ้าดับเป็นลูกโซ่ – พบว่าช่วยลดความถี่ของการเกิดไฟฟ้าดับเล็กๆ แต่เพิ่มความถี่ของการเกิดไฟฟ้าดับขนาดใหญ่
• การเพิ่มกำลังไฟฟ้าสูงสุดของสายส่งแต่ละเส้น – พบว่าทำให้ความถี่ของการเกิดไฟฟ้าดับเล็กๆ เพิ่มขึ้น และลดความถี่ของการเกิดไฟฟ้าดับใหญ่ๆ ลง
• การรวมกันของจำนวนวิกฤตที่เพิ่มขึ้นและภาระสูงสุดของสายส่ง – แสดงให้เห็นว่าไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อขนาดของการไฟฟ้าดับทั้งสองขนาด การลดความถี่ของการไฟฟ้าดับเพียงเล็กน้อยที่เกิดขึ้นนั้นคาดว่าจะไม่คุ้มค่ากับค่าใช้จ่ายในการดำเนินการ
• เพิ่มกำลังไฟฟ้าส่วนเกินที่ส่งเข้าสู่ระบบสายส่ง – พบว่าวิธีนี้ช่วยลดความถี่ของการไฟฟ้าดับเล็กๆ น้อยๆ แต่เพิ่มความถี่ของการไฟฟ้าดับขนาดใหญ่

นอกเหนือจากการค้นพบว่ากลยุทธ์การบรรเทาแต่ละอย่างมีความสัมพันธ์ระหว่างต้นทุนและผลประโยชน์ในแง่ของความถี่ของการไฟฟ้าดับขนาดเล็กและขนาดใหญ่แล้ว จำนวนเหตุการณ์ไฟฟ้าดับทั้งหมดก็ไม่ได้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญจากมาตรการบรรเทาใดๆ ที่กล่าวมาข้างต้น^{[ 5 ]}

AE Motter ได้เสนอแบบจำลองเครือข่ายที่ซับซ้อนเพื่อควบคุมความล้มเหลวแบบต่อเนื่อง ขนาดใหญ่ (ไฟดับ) โดยใช้ข้อมูลท้องถิ่นเท่านั้น^{[ 20 ]}

ในปี 2558 หนึ่งในวิธีแก้ปัญหาที่เสนอเพื่อลดผลกระทบจากไฟฟ้าดับได้รับการนำเสนอโดย MS Saleh ^{[ 12 ]}

• ฮอลโลเวย์, MD; ฮอลโลเวย์, E. (2020). พจนานุกรมศัพท์อุตสาหกรรม . ไวลีย์. ISBN 978-1-119-36344-6สืบค้นข้อมูลเมื่อวันที่ 12 พฤษภาคม 2568

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าดับ