โรงงานอุตสาหกรรมแต่ละประเภทจะมีการออกแบบระบบไฟฟ้าแตกต่างกันไป แม้แต่โรงงานประเภทเดียวกันก็ไม่จำเป็นที่จะต้องมีระบบไฟฟ้าเหมือนกัน แต่อย่างไรก็ตามการออกแบบระบบไฟฟ้าของโรงงานโดยทั่ว ๆ ไปจะมีปัจจัยที่ควรต้องนำมาพิจารณาดังนี้

ขนาดของโรงงาน, กำลังไฟฟ้าที่ต้องใช้
ลักษณะหรือกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรม
ประเภทของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ในโรงงาน
ปัจจัย ทุน/ ความเสี่ยงในการหยุดการผลิต
ขนาดของโรงงาน

การไฟฟ้าทั้งสามคือ กฟผ., กฟน. และ กฟภ. ได้นิยามขนาดของโรงงานอุตสาหกรรมและธุรกิจพาณิชยกรรมตามปริมาณกำลังไฟฟ้าที่ขอใช้ดังนี้

โรงงาน / ธุรกิจขนาดเล็ก
– ความต้องการพลังไฟฟ้าไม่เกิน 30 KVA.

โรงงาน / ธุรกิจขนาดกลาง
– ความต้องการพลังไฟฟ้า สูงสุด 30-1999 KVA.

โรงงาน / ธุรกิจขนาดใหญ่
– ความต้องการพลังไฟฟ้าตั้งแต่ 2 MVA.

ขนาดของโรงงานและกำลังไฟฟ้าที่ใช้ มีผลกระทบต่อการเลือกระดับแรงดันของระบบไฟฟ้าในโรงงานซึ่งจะส่งผลต่อไปยังการลงทุนในอุปกรณ์ และอัตราค่าไฟฟ้า ตลอดจนมาตรฐานที่การไฟฟ้าฯ ใช้ควบคุมการใช้ไฟของโรงงาน

โรงงาน / ธุรกิจขนาดเล็กจะต้องเชื่อมต่อกับระบบแรงดันต่ำของการไฟฟ้า ( จุดติดตั้งมาตรวัด ไฟฟ้า) อัตราค่าไฟฟ้าคิดเฉพาะค่าพลังงานไฟฟ้า (energy charge) ไม่มีค่าความต้องการพลัง ไฟฟ้า (demand charge) ค่าพลังงานไฟฟ้าเกิน 400 Kwh หน่วยละ 2.4780 บาท
โรงงาน / ธุรกิจขนาดกลาง สามารถขอเลือกใช้และเชื่อมต่อระบบของการไฟฟ้าที่ระดับแรงดันต่าง ๆ ที่มีอยู่ในระยะห่างที่โรงงานมีความสามารถลงทุนได้ อัตราค่าไฟฟ้าก็จะแตกต่างกันตามระดับแรงดันที่ขอใช้ เช่น (ตารางที่ 1) โดย On peak ช่วงเวลา : 18.30-21.30 น. ของทุกวัน
Partial peak ช่วงเวลา : 08.00-18.30 น. ของทุกวัน ( คิดค่าความต้องการพลังไฟฟ้าเฉพาะส่วนที่เกินจากช่วง on peak)

Off peak ช่วงเวลา : 21.30-08.00 น. ของทุกวัน ไม่คิดค่าความต้องการพลังไฟฟ้า

ตั้งแต่เดือนตุลาคม 2543 โรงงานขนาดกลางและขนาดใหญ่ที่มีการใช้ไฟฟ้าสม่ำเสมอ ต้องพิจารณาใช้เฉพาะอัตราค่าไฟคิดตามช่วงเวลาของการใช้ (Time of Use Rate : TOU Rate) เช่น (ตารางที่ 2)

โดย On peak ช่วงเวลา : 09.00-22.00 น. วันจันทร์ ถึง วันศุกร์
Off peak ช่วงเวลา : 22.00-09.00 น. วันจันทร์ ถึง วันศุกร์
และ 00.00-24.00 น. วันเสาร์- วันอาทิตย์ และวันหยุดราชการตามปกติ (ไม่รวมวันหยุดชดเชย)

รายละเอียดตามอัตราค่าไฟฟ้าของการไฟฟ้าฝ่ายจำหน่าย ( กฟน., กฟภ.)

 

โรงงาน / ธุรกิจขนาดใหญ่ สามารถขอเลือกใช้และเชื่อมต่อระบบของการไฟฟ้าที่ระดับแรงดันที่ต้องการได้เช่นกัน แต่เดิมอัตราค่าไฟฟ้าจะคิดตามช่วงเวลาของวัน (Time of Day Rate : TOD Rate) เช่น

 

 

กระบวนการผลิตของอุตสาหกรรม

อุตสาหกรรมบางประเภทมีกระบวนการผลิตที่ต่อเนื่อง continuous flow เช่น อุตสาหกรรมสิ่งทอ อุตสาหกรรม petro chem เป็นต้น คุณภาพของไฟฟ้ามีผลกระทบต่อผลผลิตของโรงงานสูง การออกแบบระบบไฟฟ้าของโรงงานต้องคำนึงถึง reliability มาก

บางอุตสาหกรรมการใช้ไฟฟ้ามีลักษณะกระชากเป็นช่วง ๆ เช่น อุตสาหกรรมเหล็ก โรงโม่หิน โรงงานเชื่อมเหล็ก การออกแบบระบบไฟฟ้าต้องคำนึงถึงผลกระทบต่อระบบไฟฟ้าต้นทาง และผู้ใช้ไฟใกล้ ๆ กัน

กระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมเป็นปัจจัยชี้นำในการลงทุนเพื่อคุณภาพของระบบไฟฟ้าของโรงงานเราแบ่งประเภทของกระบวนการผลิตออกเป็น

กระบวนการผลิตแบบต่อเนื่อง continuous flow เช่น อุตสาหกรรมเคมี โรงกลั่น เป็นต้น ระบบไฟฟ้าขัดข้องอาจทำให้สินค้าที่อยู่ในกระบวนการผลิตทั้งหมดเสียหาย ต้องนำไปทำลาย ค่าเสียหายจากการที่ระบบไฟฟ้าขัดข้องจึงสูง การลงทุนให้ระบบไฟฟ้าภายในโรงงานมั่นคงจึงคุ้มค่า
กระบวนการผลิตแบบ batch flow เช่น โรงงานทอผ้า อุตสาหกรรมอาหารแปรรูปบางประเภท โรงถลุงเหล็ก เป็นต้น การขัดข้องของระบบไฟฟ้าอาจทำให้สินค้า lot นั้นคุณภาพไม่ได้มาตรฐานต้องทำลายทิ้ง หรือจำหน่ายเป็นสินค้าเกรดต่ำ หรือต้องเริ่มต้นกระบวนการผลิตของ lot นั้นใหม่ การตัดสินใจลงทุนเพื่อคุณภาพของระบบไฟฟ้าของโรงงานจึงขึ้นกับระดับความ สูญเสียที่จะเกิดจากระบบไฟฟ้าขัดข้องเฉลี่ยต่อครั้ง
กระบวนการผลิตที่ไม่ต่อเนื่อง การหยุดการผลิตไม่ได้ทำให้สินค้าหรือวัตถุดิบที่อยู่ใน production line เสียหาย เช่น อุตสาหกรรมประกอบรถยนต์ โรงงานผลิตชิ้นส่วน อะไหล่ โรงโม่หิน เป็นต้น
การที่ระบบไฟฟ้าขัดข้องมีผลกระทบเพียงทำให้ผลผลิตลดน้อยลง หรือล่าช้ากว่ากำหนด productivity ต่ำ ซึ่งจะกระทบต่อผลประกอบการของธุรกิจในกรณีที่ความต้องการสินค้าในตลาดสูง กำลังผลิตของโรงงานไม่พอเพียง

 

 

ประเภทของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ในโรงงาน

อุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้าเป็นต้นกำลังจะมีความต้องการคุณภาพของ power supply ในระดับที่แตกต่างกัน ทั้งนี้จะขึ้นอยู่กับประเภทของอุปกรณ์ไฟฟ้านั้น และลักษณะการใช้งาน เช่น อุปกรณ์ motor ไฟฟ้าใช้กับไฟ 3 phase อุตสาหกรรมเราอาจแบ่งประเภทของอุปกรณ์ไฟฟ้าได้พอสังเขปดังนี้

ระบบไฟแสงสว่างในโรงงาน/ สำนักงาน
อุปกรณ์ระบบปรับอากาศในโรงงาน/ สำนักงาน
เตาอบ เตาหลอม heater เครื่องเชื่อมไฟฟ้า
ตู้แช่แข็ง ห้องเย็น
มอเตอร์ไฟฟ้า
หม้อแปลงไฟฟ้า
อุปกรณ์ electronic และ computer
ระบบควบคุม และป้องกัน
เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และระบบไฟฟ้าสำรองฉุกเฉิน
ระบบไฟฟ้าของโรงงานจะต้องออกแบบให้เป็นต้นกำลังที่เหมาะสมและปลอดภัยเพียงพอกับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่จะต้องใช้ในโรงงาน ซึ่งการวางระบบที่เหมาะสมจะสามารถเลือกใช้อุปกรณ์ไฟฟ้า ได้หลากหลายสนองความต้องการในกระบวนการผลิตของโรงงานอย่างมีประสิทธิภาพ

ที่ตั้งของโรงงานและแหล่งจ่ายไฟ

โรงงานอุตสาหกรรมที่ตั้งอยู่ในบริเวณที่ระบบไฟฟ้าของ กฟภ. และ กฟน. มีความมั่นคงสูง เช่น อยู่ในนิคมอุตสาหกรรม เป็นต้น ทางการไฟฟ้าได้มีการลงทุนให้ระดับความมั่นคงของระบบส่ง- จ่ายไฟฟ้าเป็น N-1 นั้นก็คือมีแหล่งจ่ายไฟสำรองให้สามารถรองรับกรณีฉุกเฉินได้ 1 วงจรจ่ายไฟ ในกรณีเช่นนี้ ทางโรงงานสามารถลดต้นทุนในการติดตั้งระบบไฟฟ้าสำรองหรือ stand by source ลงได้ในระดับหนึ่ง

โรงงานอุตสาหกรรมที่ตั้งอยู่ห่างไกลที่ระบบจำหน่ายของ กฟภ. ไปไม่ถึงหรือไปถึงแต่คุณภาพต่ำมี voltage drop มากจะ trip บ่อย ก็จะต้องประเมินระดับการลงทุนในระบบไฟฟ้าของโรงงานที่เหมาะสม หรือใช้พลังงานอื่นเป็นพลังงานป้อนกระบวนการผลิตแทน เช่น เตาเผา หม้อไอน้ำ จากเชื้อเพลิงถ่านหิน น้ำมัน เป็นต้น

โรงงานขนาดใหญ่ที่มีการใช้พลังงานไฟฟ้าสูง อาจลงทุนผลิตไฟฟ้าใช้เอง หรือขอให้ไฟฟ้าจากระบบส่งแรงดันสูงแทนระบบจำหน่าย ซึ่งค่าใช้จ่ายในการลงทุนเบื้องต้นจะสูงกว่าแต่ค่าพลังงานไฟฟ้าจะถูกลง ทั้งนี้การไฟฟ้าทั้งสามแห่งเปิดโอกาสให้ผู้ลงทุนเลือกระดับแรงดันที่ต้องการได้ แต่การลงทุนเชื่อมต่อระบบของการไฟฟ้าเป็นภาระของผู้ใช้ไฟเอง ระดับแรงดันที่อนุญาตให้ใช้คือ 69 KV, 115 KV,230 KV ที่ตั้งของโรงงานแลแนวสายส่งที่จะต่อเชื่อมกับระบบส่งของการไฟฟ้าฯ ได้ มักจะเป็นปัจจัยหลักในการเลือกระดับแรงดัน

ในขณะเดียวกัน หากโรงงานอุตสาหกรรมลงทุนผลิตไฟฟ้าใช้เองและมีกำลังผลิตบางขณะเกินความต้องการใช้ภายในโรงงานก็อาจเสนอขายพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินให้กับการไฟฟ้าได้ฯ แต่ต้องมีการตกลงเงื่อนไขในการซื้อขายกับเป็นสัญญาระยะยาวล่วงหน้า เพื่อให้การไฟฟ้าฯ สามารถวางแผนการผลิต การส่งได้

ทุน/ ค่าการผลิต

ในการพิจารณาทางเลือกในการลงทุนในระบบไฟฟ้าของแต่ละโรงงาน การวิเคราะห์ความเหมาะสมทางเศรษฐศาสตร์ เป็นแนวทางหนึ่งที่ใช้ประกอบการตัดสินใจ ฐานที่ใช้ในการเปรียบเทียบมักใช้ทางเลือกที่การลงทุนเบื้องต้นต่ำที่สุดเก็นเกณฑ์ ซึ่งทางเลือกที่กำหนดขึ้นเป็นโจทย์ที่จะต้องอยู่บนพื้นฐานของปัจจัยสี่ ข้อที่กล่าวมาข้างต้นแล้วของแต่ละโรงงานเอง

ในการอกแบบระบบไฟฟ้าควรออกแบบให้มีทางเลือก 3-4 ทาง ในการวิเคราะห์ความเหมาะสมทางเศรษฐศาสตร์ parameter ที่ใช้ไว้เป็น Finanical Model และความแม่นยำใรการประมาณการของวิศวกรผู้ออกแบบจะทำให้ผลการวิเคราะห์ช่วยในการตัดสินใจของผู้บริหารของโรงงาน ทางเลือกที่ให้ Internal Rate of Return (IRR) และ Net Present Value (NPV) สูงสอดคล้องกันทั้งสองค่ามักจะเป็นคำตอบที่ถูกเลือก

ตัวอย่างที่ 1 ในโรงงานขนาดเล็กซึ่งกำลังไฟฟ้าไม่เกิน 30 KVA สามารถขอใช้ไฟโดยเชื่อมต่อที่ระบบจำหน่ายแรงดันต่ำของการไไฟฟ้านครหลวงหรือการไฟฟ้าภูมิภาค ระบบป้องกันอาจใช้ใบมีด NFB หรือ FUSE แล้วแต่ความเหมาะสม

ตัวอย่างที่ 2 ระบบไฟฟ้าในโรงงานขนาดกลาง โรงงานที่มีความต้องการพลังไฟฟ้า 30-1999 KVA จะต้องลงทุนติดตั้งหม้อแปลงไฟฟ้าและสถานีจ่ายไฟเพื่อใช้งานเฉพาะภายในโรงงานเอง โดยสามารถเลือกเชื่อต่อที่ระบบแรงดันของระบบส่งหรือระบบจำหน่ายของการไฟฟ้า 22 KV , 24 KV, 33 KV, 69 KV , 115 KV ตามความเหมาะสมในการลงทุน

ตัวอย่างที่ 3 ระบบไฟฟ้าโรงงานขนาดใหญ่ ความต้องการพลังไฟฟ้าตั้งแต่ 2 MVA ขึ้นไป สามารถเลือกระบบแรงดันที่จะเชื่อมต่อจากระบบส่งของการไฟฟ้าได้ตามความเหมาะสมในการลงทุนที่โรงงานศึกษา สถานีจ่ายไฟของโรงงานอาจแบ่ง Load แยกจ่ายเพื่อเพิ่มความมั่นคงและลดความเสียหายในระบบผลิตจากสาเหตุไฟฟ้าขัดข้องในแต่ละวงจร

ระบบควบคุมและระบบป้องกันในสถานีจ่ายไฟของโรงงานต้องเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยที่การไฟฟ้ากำหนด

การบำรุงรักษาอุปกรณ์ไฟฟ้า ในโรงงานแต่ละประเภท ก็จะให้ความสำคัญกับการวางแผนบำรุงรักษาแตกต่างกัน ในโรงงานที่มีขนาดใหญ่อาจมีเครื่องจักรกลและอุปกรณ์ไฟฟ้านับหมื่นตัว และใช้ระบบการผลิตแบบต่อเนื่อง จึงต้องมีการวางแผนงานบำรุงรักษาให้เครื่องจักรอุปกรณ์ทุกๆ ตัวได้รับการตรวจสอบ บำรุงรักษาอย่างพอเพียง ระบบบริหารงานบำรุงรักษา (Maintenance Management System) จึงเป็นเครื่องมือสำคัญที่ใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพและคุณภาพของงานบำรุงรักษา ตลอดจนลดค่าใช้จ่ายโดยรวมของโรงงาน

อุปกรณ์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่ใช้กับระบบแรงดันสูง เช่น หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง ,Generator, High Voltage Breaker อุปกรณ์ควบคุม และป้องกัน ที่ใช้เทคโนโลยีระดับสูง และมีราคาสูง เมื่อเกิดความเสียหายขึ้นมักจะทำให้โรงงานต้องหยุดการผลิตเป็นเวลานาน Reliability และ Avialability ต่ำ ค่าเสียหายและค่าเสียโอกาสในการผลิตสูง ในการบำรุงรักษาจะต้องคำนึงถึงความปลอดภัย และความเสียหายที่จะเกิดขึ้นจาก mis-operation และ mal-operation

อุปรกรณ์แต่ละชนิดใช้เทคโนโลยีเฉพาะ พนักงานบำรุงรักษาจึงต้องได้รับการฝึกฝนมาอย่างดี มีความชำนาญและเชี่ยวชาญเฉพาะ การซ่อมบำรุงจึงมักใช้บริหารของโรงงานผู้ผลิต

เนื่องจากประเทศไทยยังเป็นผู้บริโภคเทคโนโลยี บริการซ่อมบำรุงจากผู้ผลิตจึงต้องใช้ผู้เชี่ยวชาญจากต่างประเทศ ทำให้ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาสูงเป็นทวีคูณ เป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้โรงงานอุตสาหกรรมขนาดย่อม ละเลยการบำรุงรักษา ส่งผลให้โรงงานประสบปัญหาระบบไฟฟ้าขัดข้อง อุปกรณ์ผลิตไม่ได้ประสิทธิภาพที่ควร Reliability ต่อส่งผลให้ Productivity ของโรงงานต่ำลงด้วย Compefitive Advantage ด้าน Production ของบริษัทลดลงไม่สามารถแข่งขันในตลาดเสรีได้

การไฟฟ้าทั้งสามแห่งถือเป็นภาระที่จะต้องพัฒนาผู้เชี่ยวชาญในเทคโนโลยีสาขาต่างๆ ให้เป็นทรัพยากรบุคคลในอุตสาหกรรมพลังงานของประเทศ

เหตุผลประการแรกก็คือ การพัฒนาผู้เชี่ยวชาญแต่ละสาขาต้องลงทุนในการฝึกอบรมสูง เป็นภาระที่เกินขีดความสามารถของบริษัทเอกชนโดยทั่วไป ยกเว้นในสาขาที่เป็นภาระกิจหลักของบริษัทเอง

ประการที่สอง บุคลากรจะเชี่ยวชาญในสาขาต่างๆ ได้จะต้อง,uประสบการณ์ในการแก้ปัญหาและความถี่ของปัญหาสูงพอ ซึ่งในภาคเอกชน ปริมาณอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่แต่ละโรงงานใช้งานอยู่มีจำนวนไม่สูงนัก โอกาสที่ปัญหาในแต่ละเรื่องจะเกิดกับอุปกรณ์ต่างผู้ผลิต ต่างลักษณะการใช้งาน จนสามารถนำข้อมูลมาวิเคราะห์ในหมู่ผู้เชี่ยวชาญนั้นไม่เพียงพอ

ประการที่สาม อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทั้งสามการไฟฟ้าใช้งานอยู่มีปริมาณมาก เช่น Power Transformer ที่ กฟผ. แห่งเดียวก็มีจำนวนนับพันตัว Generator และอุปกรณ์ควบคุม ป้องกัน มีอยู่หลายร้อย unit High Voltage Equipment แต่ละประเภท มีใช้งานอยู่หลายพัน set เป็นต้น ค่าใช้จ่ายในการซ่อมและบำรุงรักษาหากต้งอคอยอาศัยผู้เชี่ยวชาญจากบริษัทผู้ผลิตอย่างเดียวจะก่อให้เกิดความเสียหายปีละหลายพันล้านบาท การลงทุนพัฒนาผู้เชี่ยวชาญเพื่อพึ่งตนเองมีความคุ้มค่าเชิงเศรษฐศาสตร์อยู่แล้ว

ประการที่สี่ งานบำรุงรักษาที่ใช้เทคโนโลยีสูงเป็นงานบริการที่มี value added สูง แม้จะคิดค่าบริการต่ำกว่าผู้ผลิตอุปกรณ์ การไฟฟ้าก็ยังสามารถทำกำไรจากการให้บริการได้ และโรงงานอุสาหกรรมได้ประโยชน์ทั้งจากค่าบริการที่ถูกลงและความรวดเร็วในการเข้าดำเนินการแก้ปัญหา outage เพิ่ม Avialability

ประการที่ห้า สามารถเป็นฐานข้อมูลทางเทคนิคให้กับบริษัทเอกชนในประเทศที่ต้องการพัฒนาการผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องใช้เทคโนโลยีชั้นสูงในอนาคต

ขอขอบคุณ บทความจาก

สมบัติ จันทร์กระจ่าง

วิศวกรไฟฟ้า 9 ฝ่ายบำรุงรักษาระบบไฟฟ้า การไฟฟ้านครหลวง
กรรมการ Power Engineering Socity IEEE Thailand Section
การศึกษาและดูงาน

ศึกษาปริญญาโทด้านการบริหารเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์
มีประสบการณ์ด้านการฝึกอบรม ดูงานทั้งที่ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และสวีเดน

ที่ให้ข้อมูลดีๆค่ะ