หน่วยควบคุมวงจรหลัก (Ring Main Unit): ข้อได้เปรียบของการออกแบบแบบคอมแพกต์สำหรับเครือข่ายไฟฟ้าในเขตเมือง

เหตุใดยูนิตหลักแบบแหวนขนาดกะทัดรัดจึงจำเป็นต่อระบบจ่ายไฟในเขตเมืองสมัยใหม่

ข้อจำกัดด้านพื้นที่ในเขตเมืองและการเพิ่มขึ้นของความต้องการโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานแบบกระจายศูนย์และมีความทนทานสูง

เมื่อจำนวนประชากรที่ย้ายเข้ามาอาศัยในเมืองเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ — ปัจจุบันมากกว่าครึ่งหนึ่งของประชากรโลกอาศัยอยู่ในพื้นที่เขตเมือง — การจัดหาพื้นที่สำหรับโครงสร้างพื้นฐานด้านไฟฟ้าจึงกลายเป็นปัญหาที่แท้จริง สถานีไฟฟ้าย่อยแบบดั้งเดิมใช้พื้นที่ประมาณเท่าสนามฟุตบอล ซึ่งไม่สามารถทำได้จริงในเขตเมืองที่มีความหนาแน่นสูง เนื่องจากราคาที่ดินอาจสูงถึงประมาณ 740,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อแอเคอร์ ตามข้อมูลจากสถาบันโปเนอมอน (Ponemon Institute) ปี 2023 ขณะเดียวกัน รูปแบบสภาพอากาศที่คาดการณ์ไม่ได้ และการพึ่งพาเทคโนโลยีดิจิทัลของเราที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ทำให้เราจำเป็นต้องมีระบบสายส่งไฟฟ้าที่ยังคงทำงานได้อย่างต่อเนื่องแม้ส่วนใดส่วนหนึ่งจะล้มเหลว ตัวอย่างเช่น ปัญหาไฟดับที่เกิดจากพายุเพียงอย่างเดียวส่งผลให้เศรษฐกิจโลกสูญเสียไปประมาณ 150,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐต่อปี ตามตัวเลขจากธนาคารโลกเมื่อปีที่ผ่านมา ปัจจัยเหล่านี้จึงผลักดันให้บริษัทผู้ให้บริการสาธารณูปโภคหันมาใช้ระบบขนาดเล็กแต่มีความทนทานมากขึ้น หน่วยควบคุมวงจรแบบคอมแพกต์ (Compact ring main units) จึงเป็นทางออกอันชาญฉลาดในกรณีนี้ อุปกรณ์แบบโมดูลาร์เหล่านี้สามารถติดตั้งกลมกลืนเข้ากับภูมิทัศน์ของเมืองได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้พื้นที่เพิ่มเติม หรือก่อให้เกิดความรบกวนต่อถนนและทางเท้า

หน่วยวงจรหลักแบบแหวน (Ring Main Unit) ที่มีขนาดกะทัดรัดช่วยแก้ปัญหาการขาดแคลนพื้นที่ในเมืองใหญ่ได้อย่างตรงจุด

หน่วยวงจรหลักแบบแหวน (RMU) สามารถเอาชนะข้อจำกัดด้านพื้นที่ได้ผ่านการย่อส่วนอย่างรุนแรง—ใช้พื้นที่น้อยลงสูงสุดถึง 70% เมื่อเทียบกับอุปกรณ์สวิตช์เกียร์แบบดั้งเดิม เทคโนโลยีฉนวนก๊าซ (SF6) และเทคโนโลยีการตัดกระแสด้วยสุญญากาศทำให้ชิ้นส่วนต่างๆ ถูกบีบอัดเข้าไปในชุดประกอบแบบโมดูลาร์ที่ปิดสนิท ซึ่งสามารถติดตั้งได้ในพื้นที่ที่เคยไม่สามารถใช้งานได้มาก่อน:

ประสิทธิภาพนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วในทางปฏิบัติ: ระบบจำหน่ายไฟฟ้าใจกลางเมืองสิงคโปร์อาศัย RMU แบบฝังใต้ดินในการจ่ายพลังงานถึง 80% ของทั้งระบบ—โดยบรรลุความพร้อมใช้งานแบบ N-1 อย่างสมบูรณ์โดยไม่กระทบต่อพื้นผิวโลก ด้วยการแก้ไขข้อจำกัดด้านพื้นที่พร้อมทั้งมอบความทนทานตามธรรมชาติ หน่วยวงจรหลักแบบแหวน (RMU) ที่มีขนาดกะทัดรัดจึงเป็นรากฐานเชิงกายภาพสำหรับระบบจำหน่ายไฟฟ้าในเขตเมืองที่สามารถขยายขนาดได้และพร้อมรองรับอนาคต

นวัตกรรมทางวิศวกรรมที่เอื้อต่อการย่อส่วนหน่วยวงจรหลักแบบแหวน (RMU)

เทคโนโลยีฉนวนก๊าซ (SF6) และเทคโนโลยีการสลับวงจรด้วยสุญญากาศเพื่อลดพื้นที่ใช้สอย

การออกแบบ RMU แบบทันสมัยสามารถลดขนาดลงได้อย่างมาก โดยส่วนใหญ่เกิดจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีสองประการสำคัญ ได้แก่ การใช้ก๊าซ SF6 สำหรับฉนวนและการใช้เทคโนโลยีการตัดวงจรด้วยสุญญากาศ ความแข็งแรงเชิงฉนวนของก๊าซ SF6 สูงกว่าอากาศทั่วไปประมาณสามเท่า ซึ่งหมายความว่า ตัวนำสามารถจัดวางให้ชิดกันมากขึ้นโดยไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพในการดับอาร์ก ทำให้ผู้ผลิตสามารถลดขนาดของตู้หุ้มได้ประมาณ 40% เมื่อเปรียบเทียบกับระบบฉนวนอากาศแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ยังมีส่วนประกอบของตัวตัดวงจรแบบสุญญากาศ (vacuum interrupter) ซึ่งช่วยกำจัดช่องดับอาร์กขนาดใหญ่ออกไปอย่างสิ้นเชิง ส่งผลให้ห้องตัดวงจรเองมีพื้นที่ใช้สอยลดลงประมาณ 60% เมื่อรวมเทคโนโลยีทั้งสองนี้เข้าด้วยกัน จะทำให้เกิดนวัตกรรมที่แทบไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาเลยตลอดอายุการใช้งานหลายปี ผู้ดำเนินงานระบบส่งไฟฟ้ารายงานว่า หน่วยเหล่านี้มีอัตราความน่าเชื่อถือสูงถึงร้อยละ 99.98 เมื่อนำไปติดตั้งในส่วนสำคัญของเครือข่าย และอย่าลืมประโยชน์ด้านต้นทุนโดยรวมด้วย ต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน (lifecycle costs) มักลดลงระหว่างร้อยละ 30 ถึง 35 เนื่องจากประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นทั้งหมดนี้

การออกแบบแบบโมดูลาร์และระบบป้องกันที่ผสานรวมกัน เพื่อเพิ่มความหนาแน่นโดยไม่ลดทอนความปลอดภัย

หน่วยสวิตช์เกียร์แบบรวม (RMUs) ได้รับประโยชน์อย่างมากจากการออกแบบแบบโมดูลาร์ ซึ่งประกอบด้วยชิ้นส่วนมาตรฐานที่สามารถวางซ้อนกันได้ เช่น ส่วนของบัสบาร์ที่ผลิตสำเร็จแล้ว และเครื่องตัดวงจรที่ติดตั้งได้อย่างสะดวก ทำให้สามารถปรับแต่งการจัดวางระบบให้เหมาะสมกับความต้องการเฉพาะได้ภายในตู้หลักขนาดพื้นฐานเดียวกัน ระบบที่ทันสมัยใช้รีเลย์อัจฉริยะในตัว ซึ่งตรวจสอบระดับความร้อน แรงเครื่องจักร และสภาวะทางไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง และระบบนี้สามารถแยกส่วนที่มีปัญหาได้ภายในเวลาเพียงกว่า 2 มิลลิวินาทีเท่านั้น คุณสมบัติอัจฉริยะเหล่านี้ช่วยขจัดความจำเป็นในการติดตั้งหน่วยป้องกันแยกต่างหากภายนอกตัวเครื่องหลัก ทำให้ลดพื้นที่พื้นที่ที่ต้องใช้ลงได้เกือบสามในสี่ตารางเมตรต่อการติดตั้งหนึ่งชุด และยังสอดคล้องตามข้อกำหนดความปลอดภัย IEC 62271 ทั้งหมด แล้วสิ่งนี้หมายความว่าอย่างไรในทางปฏิบัติ? นั่นหมายถึงความสามารถในการจ่ายกำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้นประมาณสองเท่า เมื่อเทียบกับการออกแบบรุ่นเก่า ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อมีการปรับปรุงสถานีไฟฟ้าย่อยแบบเก่าที่ไม่มีพื้นที่ว่างเพียงพอสำหรับการขยายระบบ

การใช้งานจริงในเขตเมือง: แอปพลิเคชันที่ประหยัดพื้นที่ของหน่วยสวิตช์เกียร์แบบวงแหวน (Ring Main Units)

การปรับปรุงสถานีไฟฟ้าย่อยและการติดตั้งบนหลังคาอาคารในโตเกียวและสิงคโปร์

โตเกียวกำลังเผชิญกับปัญหาที่แท้จริงในการหาพื้นที่สำหรับสถานีไฟฟ้าย่อย เนื่องจากที่ดินในเมืองนั้นแทบจะไม่สามารถทดแทนได้เลย การติดตั้งหน่วยสวิตช์เกียร์แบบรวม (RMU) ที่มีขนาดกะทัดรัดแทนอุปกรณ์แบบดั้งเดิมช่วยให้ผู้วางแผนเมืองลดพื้นที่ทางกายภาพที่จำเป็นลงได้ประมาณ 60% ซึ่งส่งผลให้โครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ยังคงทำงานได้อย่างเหมาะสมโดยไม่จำเป็นต้องก่อสร้างสิ่งใหม่เพิ่มเติม ที่สิงคโปร์ซึ่งตั้งอยู่อีกฝั่งหนึ่งของโลก ได้นำแนวทางที่คล้ายคลึงกันนี้มาใช้ด้วยการติดตั้ง RMU บนหลังคาอาคารต่างๆ ทั่วพื้นที่ธุรกิจที่คับคั่ง ซึ่งการติดตั้งบนหลังคาดังกล่าวสามารถรองรับความต้องการพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดในย่านที่มีความหนาแน่นสูงได้ จึงไม่จำเป็นต้องก่อสร้างสถานีไฟฟ้าย่อยระดับพื้นดินเพิ่มเติมซึ่งจะกินพื้นที่ถนนอันมีค่า ที่เรากำลังเห็นอยู่นี้คือวิธีที่หน่วยแบบโมดูลาร์เหล่านี้เปลี่ยนพื้นที่ที่มิได้ใช้งาน เช่น หลังคาอาคาร พื้นที่เก็บของใต้ดิน และอุโมงค์สำหรับการบำรุงรักษา ให้กลายเป็นส่วนหนึ่งที่ใช้งานได้จริงของเครือข่ายระบบจำหน่ายไฟฟ้า

การผสานแนวตั้งในอาคารสูงและศูนย์การค้า

ในปัจจุบัน ผู้พัฒนาเริ่มติดตั้ง RMU แบบแนวตั้งภายในช่องทางเดินของระบบสาธารณูปโภคในอาคารสูง ซึ่งช่วยลดพื้นที่ไฟฟ้าที่จำเป็นในชั้นใต้ดินลงประมาณร้อยละสี่สิบ สำหรับอาคารเชิงพาณิชย์แบบผสมผสานที่มีผู้เช่าหลายราย การจัดเรียง RMU แบบซ้อนกันนี้ช่วยให้สามารถขยายระบบได้ง่ายขึ้นเมื่อมีความจำเป็น เพียงแค่เพิ่มวงจรไฟฟ้าเพิ่มเติมหรือชั้นการป้องกันเพิ่มเติมตามการเติบโตของธุรกิจและการเปลี่ยนแปลงความต้องการพลังงานในระยะยาว ข้อได้เปรียบที่แท้จริงประการหนึ่งคือ การติดตั้งแบบแนวตั้งนี้หลีกเลี่ยงปัญหาพื้นที่ดินที่มีจำกัดได้อย่างสมบูรณ์ แทนที่จะแข่งขันกันเพื่อแย่งพื้นที่บนพื้นดินอันมีค่า ผู้รับเหมาสามารถดำเนินการขึ้นไปในแนวตั้งแทน ทำให้โครงข่ายไฟฟ้ามีความทนทานยิ่งขึ้นตั้งแต่ขั้นตอนแรกของการก่อสร้าง

การเตรียมความพร้อมสำหรับอนาคตของเครือข่ายในเขตเมืองด้วยสถาปัตยกรรม Ring Main Unit ที่ปรับขนาดได้

ระบบจ่ายไฟฟ้าในเมืองกำลังเผชิญกับแรงกดดันที่เพิ่มขึ้นทุกวัน เนื่องจากจำนวนประชากรเพิ่มมากขึ้น ทุกสิ่งทุกอย่างถูกเปลี่ยนผ่านสู่ระบบไฟฟ้า และบริการดิจิทัลต้องการพลังงานมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง นี่คือเหตุผลที่เราจำเป็นต้องมีโครงสร้างพื้นฐานที่สามารถขยายขนาดได้แบบทีละส่วน โดยไม่ต้องตัดไฟให้กับผู้ใช้งานรายใดเลย การออกแบบ RMU แบบปรับขนาดได้ (Scalable RMU) สามารถจัดการปัญหานี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพค่อนข้างสูง เนื่องจากชิ้นส่วนแบบโมดูลาร์มาตรฐานที่ใช้ร่วมกันได้ ทำให้หน่วยงานผู้ให้บริการไฟฟ้าสามารถอัปเกรดระบบได้ทีละขั้นตอน ต้องการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันเพิ่มเติมหรือไม่? เพียงแค่เสียบเข้าไปในช่องที่กำหนดเท่านั้น ต้องการระบบตรวจสอบที่ดีขึ้นหรือไม่? ก็สามารถติดตั้งเซนเซอร์เหล่านั้นไว้ในตำแหน่งที่ต้องการได้โดยตรง โดยไม่จำเป็นต้องรื้อถอนระบบทั้งระบบ แนวทางนี้ช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการลงทุนครั้งใหญ่ ขณะเดียวกันยังคงรักษาความต่อเนื่องของการจ่ายไฟฟ้าไว้ระหว่างการขยายระบบ — ซึ่งเป็นประเด็นสำคัญยิ่งสำหรับผู้วางแผนเมือง เพราะความมั่นคงของระบบไฟฟ้าส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพในการดำเนินธุรกิจ ลักษณะแบบโมดูลาร์ยังทำให้การผนวกแหล่งพลังงานหมุนเวียนเข้ากับระบบทำได้ง่ายขึ้นอีกด้วย ทั้งโครงการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์และสถานีชาร์จ EV สามารถเชื่อมต่อเข้ากับส่วนเฉพาะของ RMU ได้โดยตรง แทนที่จะต้องดำเนินการปรับปรุงระบบโรงไฟฟ้าย่อย (substation) ทั่วทั้งเมืองอย่างมีค่าใช้จ่ายสูง ด้วยการขจัดคอขวดแบบจุดเดียว (single-point bottlenecks) ดังกล่าวออกไป ระบบเครือข่ายไฟฟ้าในเขตเมืองจึงสามารถเติบโตควบคู่ไปกับการขยายตัวของเมืองเอง และปรับตัวตามการพัฒนาและการเปลี่ยนแปลงของชุมชนต่างๆ ได้อย่างต่อเนื่อง

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

ยูนิตหลักแบบแหวนขนาดกะทัดรัดคืออะไร

ยูนิตหลักแบบแหวนขนาดกะทัดรัดเป็นอุปกรณ์แบบโมดูลาร์ที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูงเพื่อจัดหาการกระจายพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพในพื้นที่เมือง โดยไม่จำเป็นต้องใช้พื้นที่เพิ่มเติมหรือก่อให้เกิดความรบกวน

ยูนิตหลักแบบแหวนขนาดกะทัดรัดช่วยแก้ไขปัญหาข้อจำกัดด้านพื้นที่ในเมืองได้อย่างไร

ยูนิตหลักแบบแหวนขนาดกะทัดรัดใช้พื้นที่น้อยลงสูงสุดถึง 70% เมื่อเทียบกับอุปกรณ์สวิตช์เกียร์แบบดั้งเดิม จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่ เช่น พื้นที่ในเมือง

เทคโนโลยีใดบ้างที่ทำให้ยูนิตหลักแบบแหวนสามารถลดขนาดลงได้

เทคโนโลยีหลักสองประเภทที่ทำให้ยูนิตหลักแบบแหวนสามารถลดขนาดลงได้ คือ เทคโนโลยีฉนวนก๊าซ (SF6) และเทคโนโลยีการตัดวงจรด้วยสุญญากาศ

การออกแบบแบบโมดูลาร์ในยูนิตหลักแบบแหวนมีข้อดีอย่างไร

การออกแบบแบบโมดูลาร์ในยูนิตหลักแบบแหวนช่วยให้สามารถปรับแต่งโครงสร้างได้ตามความต้องการ ลดความจำเป็นในการบำรุงรักษา และเพิ่มความสามารถในการจ่ายกำลังไฟฟ้าโดยไม่กระทบต่อกลไกความปลอดภัย

ยูนิตหลักแบบแหวนช่วยสนับสนุนการเตรียมความพร้อมของเครือข่ายพลังงานในเมืองสำหรับอนาคตได้อย่างไร

RMUs ช่วยให้มีความยืดหยุ่นในการขยายเครือข่ายไฟฟ้าอย่างค่อยเป็นค่อยไป รวมแหล่งพลังงานหมุนเวียนเข้าไว้ด้วย และตามทันการเติบโตของเมืองโดยไม่จำเป็นต้องปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานอย่างใหญ่หลวง