ยูนิตหลักแบบวงแหวน: โซลูชันขนาดกะทัดรัดสำหรับเครือข่ายจ่ายไฟในเขตเมือง

ยูนิตหลักวงแหวนคืออะไร? หน้าที่หลักในเครือข่ายวงแหวนในเขตเมือง

A หน่วยวงแหวนหลัก (RMU) เป็นชุดอุปกรณ์สวิตช์เกียร์แบบปิดสนิทและกะทัดรัด ออกแบบมาเพื่อใช้ในเครือข่ายการจ่ายไฟฟ้าแรงดันปานกลาง (โดยทั่วไป 6–24 กิโลโวลต์) โดยทำหน้าที่เป็นจุดควบคุมโหนดในระบบวงจรแบบลูป ซึ่งช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลได้สองทิศทาง—สิ่งสำคัญสำหรับโครงข่ายในเมืองที่การจ่ายไฟอย่างต่อเนื่องมีผลต่อประชาชนและธุรกิจหลายพันราย

สถาปัตยกรรมเชิงหน้าที่และตรรกะการสวิตชิ่งของยูนิตหลักวงแหวน

ยูนิตหลักวงแหวนรวมองค์ประกอบหลักสามส่วน:

• สวิตช์ตัดกระแสโหลด , สำหรับการควบคุมวงจรตามปกติภายใต้ภาระไฟฟ้า
• ตัวตัดวงจรแบบมีฟิวส์ , เพื่อแยกจุดขัดข้องของหม้อแปลงภายในระยะเวลา 10 มิลลิวินาที
• เบรกเกอร์วงจรหรือรีเลย์ป้องกัน , เพื่อป้องกันกระแสเกินและลัดวงจร

ตรรกะการเปลี่ยนขั้วทำงานเป็นชั้นๆ โดยพื้นฐาน เมื่อเกิดปัญหา เช่น แรงดันตกหรือกระแสไฟฟ้าเพิ่มสูงขึ้นอย่างฉับพลัน ระบบจะทำงานโดยอัตโนมัติเพื่อแก้ไข ยกตัวอย่างเช่น ปัญหาหม้อแปลง ชิ้นส่วนที่เสียจะถูกตัดออกโดยสวิตช์แยกเฉพาะ ในขณะที่สวิตช์อื่นๆ จะส่งจ่ายไฟฟ้าผ่านส่วนที่ใช้งานได้ของเครือข่าย ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วมาก ในช่วงระหว่าง 100 ถึง 300 มิลลิวินาที สิ่งที่ทำให้ระบบนี้มีค่าคือ การที่มันป้องกันไม่ให้ปัญหาลุกลามไปทั่วทั้งระบบกริด แทนที่จะปล่อยให้ปัญหาหนึ่งส่งผลให้เกิดความผิดปกติที่อื่นๆ ระบบจะซ่อมแซมตัวเองได้โดยอัตโนมัติหลังเกิดความเสียหาย

รองรับการแยกจุดขัดข้อง การถ่ายโอนภาระ และการปรับโครงสร้างเครือข่ายอย่างไร้รอยต่อ

ระบบกริดในเมืองพึ่งพาหน่วย RMU เพื่อให้เกิดความสำ dựายอด "N-1": หากสายจ่ายไฟหนึ่งเส้นขัดข้อง หน่วยที่อยู่ติดกันจะถ่ายโอนภาระไปยังแหล่งจ่ายสำรองได้ทันที ในโครงข่ายกริดของลอนดอน ความสามารถนี้ช่วยลดระยะเวลาการหยุดจ่ายไฟเฉลี่ยลง 73% (รายงานความทนทานของกริด ปี 2023) ประโยชน์ในการดำเนินงานหลักๆ ได้แก่

ความสามารถในการปรับโครงสร้างใหม่นี้ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถปรับสมดุลภาระได้อย่างมีพลวัต—สลับการจ่ายไฟจากพื้นที่เชิงพาณิชย์ไปยังพื้นที่ที่อยู่อาศัยในช่วงเย็น—ขณะเดียวกันยังคงรักษาระดับการทำงานต่อเนื่องเกินกว่า 99.98% ในเมืองอย่างสิงคโปร์

ข้อดีของดีไซน์กะทัดรัดของหน่วย Ring Main Units สำหรับเมืองที่มีพื้นที่จำกัด

หน่วย RMU แก้ปัญหาพื้นที่จำกัดในเมืองด้วยการลดขนาดร่างกายของหน่วยลงอย่างมาก หน่วยเหล่านี้รวมองค์ประกอบทั้งหมดที่จำเป็นไว้ภายในตู้ปิดผนึกแบบกะทัดรัดเดียว ได้แก่ ระบบป้องกันวงจร ฟังก์ชันการสับเปลี่ยน และระบบตรวจสอบผลลัพธ์ที่ได้คือ ใช้พื้นที่น้อยลงประมาณครึ่งหนึ่งถึงสามในสี่เมื่อเทียบกับชุดอุปกรณ์สวิตช์เกียร์แบบดั้งเดิม ซึ่งทำให้สามารถติดตั้งหน่วยเหล่านี้ได้ในสถานที่ที่อุปกรณ์ไฟฟ้ามาตรฐานไม่สามารถติดตั้งได้มาก่อน เช่น แผงข้อมูลขนาดเล็กบนทางเท้า ห้องสาธารณูปโภคใต้ดินที่เพดานสูงเพียง 2.5 เมตร หรือช่องทางเดินสำหรับบำรุงรักษาที่แคบมากซึ่งอยู่ระหว่างอาคาร ซึ่งแต่เดิมมีพื้นที่คับแคบเกินกว่าจะติดตั้งอุปกรณ์อย่างเหมาะสม

ตัวชี้วัดการลดขนาดพื้นที่เมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์สวิตช์เกียร์แบบดั้งเดิม

ประสิทธิภาพด้านพื้นที่ของ RMU รุ่นใหม่จะเห็นได้ชัดเจนเมื่อเปรียบเทียบข้อกำหนดในการติดตั้ง:

การออกแบบที่เรียบง่ายนี้ช่วยตอบสนองต่อข้อจำกัดของโครงสร้างพื้นฐานในเขตเมืองโดยตรง การศึกษาการปรับปรุงระบบกริดในปี 2023 พบว่า เจ้าหน้าที่วางแผนเมือง 74% ให้ความสำคัญกับอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดเมื่อมีการปรับปรุงเครือข่ายไฟฟ้าในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นสูง

ติดตั้งได้ยืดหยุ่น: ตู้เคาน์เตอร์ ห้องใต้ดินแบบใต้ดิน และห้องใต้ดินของอาคารสูง

RMUs สามารถปรับตัวเข้ากับพื้นที่ในเมืองที่ไม่ธรรมดาได้ผ่านการก่อสร้างแบบโมดูลาร์และการเสริมความทนทานต่อสิ่งแวดล้อม ตู้หุ้มที่ปิดสนิทและใช้ฉนวนก๊าซของอุปกรณ์ทำให้สามารถ:

• ติดตั้งใต้ดินในห้องใต้ดินที่ต้านทานน้ำท่วม
• ผสานรวมเข้ากับเฟอร์นิเจอร์สาธารณะ เช่น ตู้ควบคุมแสงสว่างและตู้สัญญาณจราจร
• วางซ้อนกันแนวตั้งในช่องทางเดินสายสาธารณูปโภคของอาคารสูง

ความหลากหลายนี้ช่วยหลีกเลี่ยงการซื้อที่ดินที่มีค่าใช้จ่ายสูง ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญในพื้นที่ที่ราคาอสังหาริมทรัพย์เกิน $740,000 ต่อไร่ (สถาบันที่ดินเมือง, 2566). การบำรุงรักษายังคงมีประสิทธิภาพ โดยการออกแบบช่องเข้าถึงด้านหน้าช่วยให้ไม่จำเป็นต้องเว้นระยะด้านหลัง

ความน่าเชื่อถือของยูนิตวงจรหลัก: การประกันความต่อเนื่องในโครงข่ายไฟฟ้าในเขตเมืองที่มีความหนาแน่นสูง

ความสามารถในการทนต่อข้อผิดพลาดและประสิทธิภาพการทำงานอย่างต่อเนื่อง: ข้อมูลจริงจากโครงข่ายรถไฟใต้ดินลอนดอนและสิงคโปร์

ยูนิตเมนแหวน (RMUs) ได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในการจัดการข้อผิดพลาดในเครือข่ายเมืองที่มีความหนาแน่นและพื้นที่จำกัด การออกแบบแบบวงแหวนช่วยให้สามารถเปลี่ยนเส้นทางกระแสไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็วเมื่อเกิดปัญหากับสายเคเบิลหรือหม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้ปัญหาเล็กๆ พัฒนาไปสู่ภาวะไฟดับอย่างกว้างขวางในระบบต่างๆ ที่เชื่อมต่อกัน เช่น ในกรณีของรถไฟใต้ดินลอนดอน หลังจากติดตั้งยูนิตรุ่นใหม่เหล่านี้แล้ว สามารถบรรลุระดับการทำงานต่อเนื่องได้สูงถึง 99.98% และที่สิงคโปร์ ระบบรถไฟใต้ดินยังคงดำเนินการได้อย่างราบรื่นแม้ในช่วงฤดูมรสุมที่รุนแรง ซึ่งปกติจะก่อให้เกิดปัญหามากมาย เมื่อเกิดความผิดพลาด เทคโนโลยีการแบ่งส่วนอัตโนมัติจะทำงานอย่างรวดเร็วภายในเวลาประมาณ 100 มิลลิวินาที โดยตัดส่วนที่มีปัญหาออกก่อนที่ความผิดพลาดจะลุกลามไปยังพื้นที่ที่มีความหนาแน่นสูง นอกจากนี้ เทคโนโลยีการตรวจสอบจากระยะไกลยังช่วยแจ้งเตือนผู้ปฏิบัติงานเกี่ยวกับการสึกหรอของฉนวนล่วงหน้า ก่อนที่อุปกรณ์จะเสียหายอย่างสมบูรณ์ แนวทางเชิงรุกนี้ช่วยลดระยะเวลาการหยุดทำงานลงได้ประมาณสองในสาม เมื่อเทียบกับชุดสวิตช์เกียร์แบบฉนวนอากาศรุ่นเก่า ที่สถานที่หลายแห่งยังคงใช้งานอยู่

การดำเนินงานที่ต้องการการบำรุงรักษาน้อยและประสิทธิภาพด้านต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน

ยูนิต RMU ต้องการการดูแลรักษาน้อยมาก เพราะมาในรูปแบบบรรจุภัณฑ์ที่ปิดสนิทและเต็มไปด้วยก๊าซ เช่น SF6 หรืออากาศบริสุทธิ์ แทนที่จะใช้การออกแบบแบบเปิด โครงสร้างลักษณะนี้ช่วยป้องกันไม่ให้ฝุ่น ความชื้น และสิ่งอื่นใดที่อาจแทรกซึมเข้าไปในอุปกรณ์ทั่วไปได้ ความแตกต่างนี้มีอยู่มากจริง ๆ โดยส่วนใหญ่สถานที่ต่าง ๆ จะพบว่าสามารถลดงานบำรุงรักษาจำเจที่มักเกิดขึ้นกับระบบฉนวนอากาศแบบดั้งเดิมได้ประมาณ 80% ในระยะยาว บริษัทไฟฟ้าเริ่มเห็นการประหยัดค่าใช้จ่ายรวมประมาณ 40% เมื่อพิจารณาตลอดอายุการใช้งาน 25 ปี นอกจากนี้ ช่างเทคนิคไม่จำเป็นต้องค้นหาอะไหล่ต่าง ๆ ไปทั่ว เพราะทุกสิ่งที่สำคัญถูกรวบรวมไว้หลังแผงด้านหน้าขนาดใหญ่เพียงแผงเดียว อีกทั้งยังใช้รีเลย์แบบสเตตัสโซลิด (solid state relays) แทนชิ้นส่วนกลไกแบบดั้งเดิมที่ในที่สุดก็เสื่อมสภาพและพังลง ซึ่งหมายความว่าใช้เวลาในการซ่อมแซมลดลง และไม่จำเป็นต้องสำรองชิ้นส่วนอะไหล่มากมายจนกองทิ้งไว้เฉย ๆ เทศบาลเมืองโดยเฉพาะได้รับประโยชน์จากระบบนี้ เพราะผู้จัดการระบบไฟฟ้าสามารถทำงานได้มีประสิทธิภาพดียิ่งขึ้น โดยไม่ต้องใช้เงินจำนวนมากไปกับการซ่อมแซมและเปลี่ยนอุปกรณ์อยู่ตลอดเวลา

คำถามที่พบบ่อย

• หน่วยวงจรหลัก (Ring Main Unit) มีหน้าที่หลักอะไร
  หน่วยวงจรหลัก (RMU) ถูกออกแบบมาสำหรับการจ่ายพลังงานแรงดันปานกลาง โดยทำหน้าที่เป็นจุดควบคุมในโครงข่ายไฟฟ้าในเมือง เพื่อให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลได้ทั้งสองทิศทาง ซึ่งช่วยรักษาระบบจ่ายไฟอย่างต่อเนื่อง
• ทำไม RMUs จึงมีความสำคัญในเครือข่ายไฟฟ้าในเขตเมือง
  RMUs มีความสำคัญในเครือข่ายในเมืองเพราะสามารถแยกจุดขัดข้องได้อย่างรวดเร็ว ถ่ายโอนภาระไฟฟ้า และปรับเปลี่ยนโครงข่ายใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยลดระยะเวลาการหยุดจ่ายไฟและรักษาระดับการทำงานของระบบให้สูงไว้
• การเปรียบเทียบระหว่าง RMUs กับสวิตช์เกียร์แบบดั้งเดิมในแง่ของพื้นที่และการติดตั้งเป็นอย่างไร
  RMUs มีขนาดกะทัดรัดมากกว่า ใช้พื้นที่ติดตั้งน้อยลง 65% และลดระยะเวลาการติดตั้งลง 70–75% ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งกับสภาพแวดล้อมในเมืองที่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่