ตัวตัดวงจรสุญญากาศแบบถอดออกได้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการบำรุงรักษาอย่างไร

ข้อได้เปรียบหลักของการออกแบบเบรกเกอร์วงจรสุญญากาศแบบถอดออกได้สำหรับการบำรุงรักษา

โครงสร้างแบบโมดูลาร์และแบบดึงออกได้ ช่วยให้สามารถเปลี่ยนชิ้นส่วนใหม่แทนชิ้นส่วนเดิมได้ขณะระบบยังจ่ายไฟอยู่ โดยไม่จำเป็นต้องตัดไฟที่แผงควบคุม

ตัวตัดวงจรแบบสุญญากาศที่สามารถถอดออกได้ (VCB) มาพร้อมกับโครงยึดแบบมีรางนำทาง ซึ่งสามารถเลื่อนออกมาจากชุดอุปกรณ์สวิตช์เกียร์ที่ยังมีไฟฟ้าไหลผ่านอยู่ได้อย่างราบรื่น แม้ขณะที่บัสบาร์ยังมีกระแสไฟฟ้าอยู่ ทั้งระบบถูกออกแบบโดยยึดหลักความเป็นโมดูลาร์ เพื่อให้ช่างเทคนิคสามารถเปลี่ยนหน่วยที่เสียหายออกได้ภายในเวลาไม่ถึงครึ่งชั่วโมง โดยไม่จำเป็นต้องตัดกระแสไฟฟ้าที่จ่ายเข้ามาจากด้านต้นทาง สำหรับสถานที่ที่ทุกวินาทีมีความสำคัญ เช่น ศูนย์ข้อมูลและโรงพยาบาล การมีคุณสมบัตินี้จึงมีความหมายอย่างยิ่ง เนื่องจากงานวิจัยของสถาบันโปเนมอน (Ponemon Institute) ปี 2023 ระบุว่า ค่าใช้จ่ายจากการหยุดทำงานในสถานที่เหล่านี้มีมูลค่ามากกว่าเจ็ดแสนสี่หมื่นดอลลาร์สหรัฐต่อชั่วโมง เมื่อผู้ปฏิบัติงานจำเป็นต้องดำเนินการซ่อมบำรุงตัวตัดวงจรเหล่านี้ พวกเขาจะเริ่มต้นด้วยการปลดล็อกตัวตัดวงจรก่อน จากนั้นดึงออกมาสู่ตำแหน่งทดสอบ (test position) ถอดปลั๊กการควบคุมระดับที่สองออก และนำตัวตัดวงจรทั้งชิ้นออกจากชุดอุปกรณ์โดยสิ้นเชิง ในขณะที่อุปกรณ์อื่นๆ ยังคงทำงานตามปกติอย่างต่อเนื่อง

อายุการใช้งานที่ยาวนานของตัวตัดสุญญากาศช่วยลดความถี่ของการตรวจสอบตามรอบประจำลงได้สูงสุดถึง 60%

เทคโนโลยีตัวตัดวงจรแบบสุญญากาศทำงานภายในห้องที่ปิดสนิทอย่างสมบูรณ์ ซึ่งทำให้อุปกรณ์เหล่านี้มีความต้านทานต่อปัญหาต่าง ๆ เช่น การเกิดออกซิเดชัน การเปียกชื้นจากความชื้นในอากาศ และสารปนเปื้อนจากบรรยากาศอื่น ๆ ที่มักเป็นสาเหตุให้เกิดความล้มเหลวในตัวตัดวงจรรุ่นเก่าที่ใช้ก๊าซ SF6 หรือเติมน้ำมัน ซึ่งเราเคยใช้งานมาก่อน เนื่องจากการป้องกันนี้ ทำให้ขั้วต่อไฟฟ้า (contacts) สึกหรอลงน้อยกว่าเมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้นเจ้าหน้าที่บำรุงรักษาจึงสามารถยืดระยะการตรวจสอบจากทุกปีเป็นทุกสามปีได้จริง บริษัทพลังงานรายใหญ่บางแห่งได้เล่าประสบการณ์ว่า หลังเปลี่ยนมาใช้ตัวตัดวงจรแบบสุญญากาศ จำนวนครั้งของการตรวจสอบลดลงเกือบสองในสาม ซึ่งเท่ากับประหยัดแรงงานได้ประมาณ 200 ชั่วโมงต่อปี ต่อสถานีไฟฟ้าย่อยแต่ละแห่ง โดยยังคงปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือที่ระบุไว้ในมาตรฐาน IEEE C37.09 และ IEC 62271-100 อย่างครบถ้วน

ระบบล็อกกลไกแบบบูรณาการเพื่อป้องกันข้อผิดพลาดของมนุษย์ระหว่างการถอดและใส่คืน

การล็อกเชิงกลแบบอิสระสามชุดที่แยกจากกันอย่างสมบูรณ์ ช่วยขจัดความจำเป็นในการพึ่งพาการควบคุมตามขั้นตอนหรือการตัดสินใจของผู้ปฏิบัติงาน:

• A ระบบล็อกการเลื่อน ป้องกันการเคลื่อนไหวโดยทางกายภาพขณะที่ขั้วต่อหลักยังคงเชื่อมต่ออยู่;
• A ระบบหน้ากากปิด (shutter system) ปิดบัสบาร์ที่มีกระแสไฟฟ้าโดยอัตโนมัติเมื่อดึงอุปกรณ์ออก;
• เซ็นเซอร์ตรวจจับตำแหน่งแบบแม่นยำ หยุดการใส่กลับเข้าไปใหม่หากความเบี่ยงเบนของตำแหน่งเกิน 1 มม. ทั้งสามมาตรการรักษาความปลอดภัยนี้ร่วมกัน ทำให้มั่นใจได้ว่าจะป้องกันเหตุการณ์อาร์กแฟลชระหว่างการบำรุงรักษา และสอดคล้องตามข้อกำหนด NFPA 70E ด้านความปลอดภัยทางไฟฟ้า — ซึ่งมอบการป้องกันโดยธรรมชาติที่ไม่ขึ้นกับความสม่ำเสมอของการฝึกอบรม หรือการปฏิบัติตามรายการตรวจสอบ

การประหยัดเวลาและแรงงานในการบำรุงรักษาที่วัดผลได้จริง

กรณีศึกษา: สถานีย่อยของศูนย์ข้อมูลลดเวลาเฉลี่ยในการซ่อมแซม (MTTR) จาก 4.2 ชั่วโมงเหลือเพียง 0.9 ชั่วโมง โดยใช้เครื่องตัดวงจรแบบสุญญากาศที่สามารถดึงออกได้ (Withdrawable Vacuum Circuit Breakers)

หลังจากเปลี่ยนมาใช้เครื่องตัดวงจรแบบสุญญากาศที่สามารถถอดออกได้ (withdrawable vacuum circuit breakers) สถานีไฟฟ้าย่อยของศูนย์ข้อมูลระดับ Tier III พบว่าค่าเฉลี่ยเวลาที่ใช้ในการซ่อมแซม (Mean Time To Repair) ลดลงเกือบ 80% โดยงานที่เคยใช้เวลาช่างเทคนิค 4.2 ชั่วโมง ปัจจุบันใช้เวลาเพียงไม่ถึง 1 ชั่วโมงต่อการเปลี่ยนแต่ละครั้ง เวลาที่ประหยัดได้มากนี้เกิดจากการตัดขั้นตอนที่ยุ่งยากออกไป เช่น การปิดแผงไฟฟ้าทั้งแผง การถอดชิ้นส่วนที่ซับซ้อน การตรวจสอบขอบเขตความเสี่ยงจากแรงดันไฟฟ้ากระชาก (arc flash boundaries) และการประสานงานระหว่างหลายทีมพร้อมกัน ตลอดระยะเวลา 16 รอบของการบำรุงรักษาต่อปี จึงประหยัดเวลาได้รวมทั้งสิ้น 52 ชั่วโมง และป้องกันค่าเสียหายจากการหยุดให้บริการ (downtime) ได้ประมาณ 350,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ เมื่อพิจารณาจากต้นทุนการหยุดให้บริการที่อยู่ที่ประมาณ 15,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อชั่วโมง ผลลัพธ์สุดท้ายคือ ต้นทุนแรงงานลดลงเกือบครึ่งหนึ่งต่อรอบการบำรุงรักษาด้วย นอกจากนี้ อย่าลืมถึงข้อผิดพลาดที่น่ารำคาญระหว่างการติดตั้ง — การติดตั้งแบบเสียบปลั๊กและใช้งานได้ทันที (plug and play) ช่วยลดปัญหาการปรับปรุงซ้ำ (rework) ได้อย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากงานวิจัยระบุว่าการติดตั้งที่ไม่ถูกต้องเป็นสาเหตุของความล่าช้าในการบำรุงรักษาทางไฟฟ้าประมาณ 23% ทั้งหมด ตามรายงาน Electrical Safety Review เมื่อปีที่แล้ว ที่สำคัญคือ ความสำเร็จทั้งหมดนี้ไม่ได้มาพร้อมกับการลดมาตรฐานความปลอดภัยแต่อย่างใด ทุกส่วนยังคงสอดคล้องตามข้อกำหนดของ NFPA 70E อย่างสมบูรณ์

ความปลอดภัยด้านไฟฟ้าที่ได้รับการยกระดับระหว่างการดำเนินการบำรุงรักษา

ตัวบ่งชี้การตัดวงจรแบบมองเห็นให้การยืนยันการแยกวงจรอย่างชัดเจน—ช่วยขจัดความคลุมเครือในการดำเนินการล็อกเอาต์/แท็กเอาต์

ปัญหาของการบำรุงรักษาอุปกรณ์แรงดันสูงมานานแล้วคือการไม่สามารถมั่นใจได้อย่างแน่ชัดว่าอุปกรณ์ถูกแยกวงจรอย่างเหมาะสมหรือไม่ ตัวบ่งชี้การแยกวงจรแบบมองเห็นได้ (Visual break indicators) จัดการกับปัญหานี้โดยตรง ระบบล็อกเอาต์และแท็กเอาต์แบบดั้งเดิมพึ่งพากระบวนการปฏิบัติตามขั้นตอนอย่างเคร่งครัด การจัดทำบันทึกให้ถูกต้องแม่นยำ และผู้ปฏิบัติงานต้องอ่านป้ายกำกับเหล่านั้นอย่างละเอียดรอบคอบ แต่ธงเชิงกลไกเหล่านี้ให้สิ่งที่ผู้ปฏิบัติงานสามารถมองเห็นได้ทันทีเมื่อคอนแทคแยกออกจากกันภายในห้องตัดวงจรแบบสุญญากาศ (vacuum interrupter chamber) เมื่อเบรกเกอร์เคลื่อนไปสู่ตำแหน่งตัดวงจร จะปรากฏตัวชี้วัดสีแดงสดที่เรียงแนวพอดีกับหน้าต่างตรวจสอบจากหลายมุมมองรอบอุปกรณ์ ซึ่งให้หลักฐานที่ชัดเจนว่าทุกส่วนถูกแยกวงจรอย่างปลอดภัยแล้ว ไม่ว่าจะเป็นวงจรใดก็ตาม ข้อมูลจากเหตุการณ์การลัดวงจรแบบอาร์คแฟลช (arc flash) ในปี 2023 ยังแสดงผลที่น่าประทับใจอีกด้วย ตัวบ่งชี้แบบมองเห็นได้นี้ลดข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นระหว่างการจ่ายไฟกลับ (re-energization) ลงประมาณร้อยละ 89 นั่นหมายความว่าช่างเทคนิคสามารถเข้าพื้นที่ปฏิบัติงานได้รวดเร็วขึ้นมาก ในขณะที่ยังมั่นใจได้ว่าไม่มีพลังงานคงค้างอยู่ในระบบ

ประโยชน์ด้านต้นทุนตลอดอายุการใช้งานในระยะยาวจากการนำเซอร์กิตเบรกเกอร์แบบสุญญากาศที่สามารถถอดออกได้มาใช้งาน

การวิเคราะห์ TCO: ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาลดลง 37% ภายในระยะเวลา 10 ปี เมื่อเปรียบเทียบกับเซอร์กิตเบรกเกอร์ SF6 แบบติดตั้งคงที่

เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบสุญญากาศ (VCB) ที่สามารถถอดออกได้นั้นให้คุณค่าที่แท้จริงในระยะยาว เนื่องจากมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น บำรุงรักษาง่ายขึ้น และไม่จำเป็นต้องจัดการกับก๊าซที่เป็นอันตรายอีกต่อไป เมื่อพิจารณาจากต้นทุนรวมตลอดอายุการเป็นเจ้าของ (Total Cost of Ownership หรือ TCO) ซึ่งครอบคลุมค่าใช้จ่ายต่าง ๆ เช่น การบำรุงรักษาตามรอบปกติ ค่าซ่อมแซมฉุกเฉิน ค่าแรงงาน ชิ้นส่วนสำรอง และการปฏิบัติตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อม จะพบว่าบริษัทต่าง ๆ สามารถลดค่าใช้จ่ายด้านการบำรุงรักษาลงได้ประมาณ 37% ภายในระยะเวลา 10 ปี เมื่อเปรียบเทียบกับเซอร์กิตเบรกเกอร์ SF6 แบบติดตั้งคงที่ ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น? สาเหตุหลักคือ อุปกรณ์ตัดกระแสไฟฟ้าแบบสุญญากาศ (vacuum interrupters) ต้องตรวจสอบความพร้อมใช้งานเพียง 60% ของความถี่ที่อุปกรณ์ประเภทอื่นต้องตรวจสอบ นอกจากนี้ ยังไม่จำเป็นต้องจัดการกับก๊าซ SF6 อีกต่อไป จึงไม่ต้องดำเนินการทดสอบการรั่วของก๊าซ และไม่ต้องจัดทำเอกสารตามข้อกำหนดทางกฎหมายอีกด้วย ผลประหยัดเหล่านี้จึงสะสมอย่างมีน้ำหนักสำหรับผู้ปฏิบัติงานในโรงงานที่ให้ความสำคัญทั้งต่อกำไรสุทธิและประเด็นด้านความปลอดภัย

การเข้าถึงโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือ การสึกหรอของชิ้นส่วนน้อยมาก และการดำเนินงานที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงาน ล้วนเสริมสร้างการประหยัดตลอดอายุการใช้งาน—ทำให้สามารถปลดปล่อยเงินทุนไปลงทุนในโครงการปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานเชิงกลยุทธ์ แทนที่จะต้องใช้จ่ายเพื่อการบำรุงรักษาแบบตอบสนองเหตุการณ์ฉุกเฉิน