ระบบไฟฟ้ากำลัง

ระบบไฟฟากาํ ลัง (Electric Power System) ระบบไฟฟา กาํ ลัง หมายถงึ ระบบไฟฟาทั้งหมดที่เก่ยี วกบั การกาํ เนดิ ไฟฟา การสง จายไฟฟา และการจําหนายไฟฟา ระบบไฟฟา กาํ ลังเปน ระบบที่นา ศึกษาและเปน สาขาหนึ่งทางดาน วศิ วกรรมไฟฟา การศกึ ษาการทํางานของระบบไฟฟากําลังสามารถแยกออกไดหลายลกั ษณะ ตั้งแต การศกึ ษาการทํางานของระบบกําลงั อปุ กรณใ นระบบกาํ ลงั การวิเคราะหร ะบบกาํ ลัง และ การ ควบคมุ ระบบกําลงั ในบทนี้จะกลา วถงึ พ้ืนฐานของระบบกําเนดิ ไฟฟา ระบบสายสงไฟฟา และระบบจําหนา ยไฟฟา เพื่อเปนรากฐานของความเขา ใจเบ้อื งตนเก่ียวกับระบบไฟฟา กาํ ลังแตก าํ เนดิ ไฟฟา การสงจา ยไฟฟา และ การจาํ หนา ยไฟฟา 1.ระบบกาํ เนดิ ไฟฟา ระบบกาํ เนิดไฟฟา หมายถึง ระบบทมี่ กี ารเปลยี่ นรูปพลงั งานในรูปอ่ืนๆ มาเปนพลังงาน ไฟฟา เชน การเปลยี่ นพลังงานศักยข องนํา้ ที่ถูกกักเกบ็ ในเขอื่ นมาเปน พลังงานไฟฟา โดย ปลอ ยใหน ้ํา มาหมนุ เทอรไ บน ( Turbine ) ทม่ี ีแกนรว มกับเคร่อื งกําเนิดไฟฟา ท่ีเรียกวา โรงจกั รพลงั น้ํา หรอื การ เปล่ยี นพลงั งานความรอนทไ่ี ดจ ากการเผาไหมม าทํานํ้าใหเปน ไอนํ้าจากเช้อื เพลิงประเภทถานหนิ กา ซ

ธรรมชาติ ท่เี รยี กวา โรงจักรพลังไอน้ํา หรอื จากปฎิกิรยิ านวิ เคลียรแ ละไอน้าํ ท่ีไดถกู ปลอยใหหมุนเทอร ไบน และ เครือ่ งกําเนิดไฟฟา ท่ีเรียกวา โรงจักรพลังนิวเคลียร หรือ การเปลี่ยนแปลงพลังงานความ รอ นของแสงแดด พลังงานลม พลังจากคลืน่ ทะเลและอน่ื ๆ ใหเ ปน พลงั งานไฟฟา รปู ท่ี1.1 โรงไฟฟา พลงั งานแสงอาทติ ย รปู ท่ี1.2 โรงไฟฟา พลังงานกงั หนั กา ช รูปที่1.3 โรงไฟฟา พลงั นํา้

รปู ท่ี1.4 โรงไฟฟา ถา นหนิ ระบบกาํ เนดิ ไฟฟา ไดถ กู พฒั นาข้ึนมาโดยใชค วามพยายามท่ีจะเปลี่ยนพลงั งานทมี่ อี ยใู น ธรรมชาติใหม าเปน พลงั งานไฟฟา เพอื่ ใชงาน และเมื่อพลงั งานทมี่ อี ยูในธรรมชาติเริม่ ถูกใชห มดไป เรอ่ื ยๆ การคน ควาและวจิ ัยหาแหลงพลงั งานอ่ืนๆมาทดแทน ก็ยงั คงมอี ยูจนถงึ ปจจบุ ันไมว าจะเปน พลงั งานลม พลังงานแสงอาทติ ย เปนตน ระดนั แรงดันไฟฟา ท่จี ายออกจากเครือ่ งกาํ เนิดไฟฟา มขี นาดไมเกนิ 20 kV ทงั้ น้เี นอื่ งจาก ปญหาทางดา นฉนวนในเคร่อื งกําเนิดไฟฟา และปญ หาทางดานเศรษฐศาสตรทไี่ มประหยดั ถา เครอ่ื ง กําเนดิ ไฟฟามรี ะดับแรงดนั ไฟฟาสูงๆ ซึ่งจะกลา วรายละเอียดไวในเร่ืองระบบกาํ เนดิ ไฟฟาภายหลงั พลังงานไฟฟาทถ่ี กู กําเนิดออกมานั้นจะถกู สง ผานหมอแปลงไฟฟาเพอ่ื ปรับระดนั แรงดนั ไฟฟา ใหสงู มากข้ึนและสงผา นเขา ลานไกไฟฟา ( Switchyard ) กอ นขึ้นสู ระบบสายสงแรงสูง ลานไกไฟฟาเปน บรเิ วณทตี่ ้ังอุปกรณควบคุม อุปกรณควบคมุ อปุ กรณตัดตอน และ อปุ กรณปองกนั แบบตา งๆ ระหวางระบบกาํ เนิดไฟฟา และ ระบบสง จา ยไฟฟา

รปู ท่ี1.5 ระบบกําเนิดไฟฟา หมอแปลงเฟสเดยี วสองขดลวด 10 MVA 80 kV / 20 kV มกี ารปองกันดว ยรเี ลยผลตาง ถาเลือก CT ดานแรงดันสูงใหมีอตั ราสว น 150:5 จงเลือก อตั ราสว นของ CT ดา นแรงดันตาํ่ 1) 150:5 2) 300:5 3) 450:5 4) 600:5 วธิ ที ํา Ip = 10e6 / 80e3 = 125 A Is = 10e6 / 20e3 กระแส CT ดา น Ip , I1 = 125*(5/150) = 4.17 A กระแส CT ดา น Is, I2 = 500*(5/x) = 125*(5/150) X = 600 เลือก CT ดานแรงดนั ต่ํา 600:5 เพอ่ื ใหผ ลตางกระแส I1 – I2 = 0

2. ระบบสงจายไฟฟา ระบบสงจา ยไฟฟา หมายถงึ ระบบเสาสงและสายสงแรงสงู ทีร่ ับไฟจากลานไกไฟฟา ( Switchyard ) สง ตอไปยงั สถานไี ฟฟายอ ย ( Substation ) เพ่อื เขา สูระบบจําหนายไฟฟา และสงตอ ใหผใู ชไ ฟฟา รปู ท่ี2.1 ระบบสงจา ยไฟฟา ระบบสง จา ยไฟฟานี้ตองสงจา ยๆเปน ระยะทางไกลๆ ทง้ั น้ีเนื่องจากเครอ่ื งกําเนิดไฟฟา โดยทว่ั ไป ซง่ึ อาศัยแหลงพลงั งานตามธรรมชาติอยูหางไกลจากแหลง ชมุ ชนหรอื ผูใชไฟฟา มาก ดังน้ัน เพ่ือไมใหเ กดิ ความสูญเสยี ในสายสง มาก อันเนื่องมาจาก I2R กบั ของสาย รวมทงั้ การลงทุนเสาสง และ สายสงสงู จึงตอ งสงในระดับแรงดันไฟฟาสงู ๆ ระดบั แรงดันไฟฟาทส่ี งจายมขี นาดสูงเทาใดนน้ั ข้นึ อยูก บั ระยะทางจากระบบกําเนิดไฟฟาถึงผูใชไ ฟ และ ปริมาณของกาํ ลังไฟฟาท่สี ง จายดวย ระดบั แรงดนั ไฟฟาที่ใชในการสงจายแบง ออกเปน 3 ยา น คอื 1. ยานแรงดันไฟฟา แรงสงู ( High Voltage – HV )

ไดแ ก แรงดนั ไฟฟาสูงทมี่ ขี นาดไมเ กนิ 230 kV 2. ยา นแรงดันไฟฟา แรงสูงเอ็กซต รา ( Extra High Voltage – EHV ) ไดแก แรงดันไฟฟา ทม่ี ีขนาดระหวาง 230 kV และ 1,000 kV ( บางประเทศไดกาํ หนดขนาดสูงสุดในยานวัดน้ีที่ 765 kV เชน อเมริกา ) 3. ยานแรงดันไฟฟาแรงสูงอัลตรา ( Ultra High Voltage – UHV ) ไดแก แรงดันไฟฟาสงู ทที่ ีขนาดมากกวา 1,000 kV ขนึ้ ไป ระบบแรงดันไฟฟาทก่ี ลา วถงึ ทัง้ สามยา นวัดนี้ถา หากกลาวโดยไมไดเ กี่ยวกับการแยกระดบั การสง จายไฟฟา กเ็ รยี กรวมวา ไฟฟา แรงสงู *** ประเทศไทยมีระดบั แรงดนั ของสายสงและระบบจําหนายคือ 500 kV ,230 kV ,115 kV , 69 kV ,33 kV ,32 kV ,22 kV ,11 kV ,24 kV ,12 kV *** รปู ที่2.2 ขนาดของสายสงแรงสงู 3.ระบบจําหนา ยไฟฟา

ระบบจําหนา ยไฟฟา หมายถึง ระบบทร่ี บั ไฟจากระบบสง จายไฟฟา เพือ่ จาํ หนายตอ ใหแก ผใู ชไ ฟทีก่ ระจายอยูตามพ้ืนท่ีตางๆ ระบบจําหนา ยไฟฟา เริม่ จากสถานไฟฟายอยซึง่ เปน สถานแี ปลง แรงดนั ไฟฟาสูงของระบบสง จา ยใหตํ่าลง และ สงไฟฟา ไปตามเสาจําหนายและสายจาํ หนายที่เหน็ ท่วั ไปตามทองถนนในตงั เมืองใหแ ก ผใู ชไ ฟฟารายยอยๆ เมื่อสง ถงึ บรเิ วณผูใ ชมากๆ กแ็ ปลงระดับ แรงดันไฟฟาของระบบจาํ หนา ยไฟฟา ใหตาํ่ ลงอยูในระดบั ทใ่ี ชงาน ( 220/380 โวลต) โดยใชหมอแปลง จําหนาย ( Distribution Transformer ) รปู ที่3.1 ขนาดของแรงดันไฟฟา ต่ํา ระดับแรงดันไฟฟาท่ใี ชในระบบจาํ หนายไฟฟามขี นาดไมส งู เทากับระบบสง จายไฟฟา ท้งั นี้ เน่ืองจากการจําหนายไฟฟาใหผูใชไ ฟมรี ะยะทางไมไกล จึงไมจ ําเปนตอ งใชระดบั แรงดนั ไฟฟา สงู ๆ เพราะจะทาํ ใหส ิ้งเปลืองคาเสา ฉนวนลกู ถวย และ อุปกรณไฟฟา

รูปที่3.2 ฉนวนลูกถว ย รูปที่3.3 อปุ กรณไฟฟา ระบบจําหนายไฟฟาในประเทศไทยมีหนวยงานที่รบั ผดิ ชอบ คือ การไฟฟา นครหลวง ซง่ึ จะ รับผดิ ชอบการจําหนา ยไฟฟา ในเขตกรุงเทพและปรมิ ณฑล มีระดบั แรงดนั จําหนา ย 12,24 kV สว นอีก หนวยงาน คอื การไฟฟาสวนภมู ิภาค ซง่ึ รบั ผิดชอบการจาํ หนายไฟฟา ในตา งจังหวัด มีระดับแรงดัน จําหนา ย 22,33 kV