หลกั สูตร“หลกั การทางานของอปุ กรณ์ในสถานีไฟฟ้าแรงสูง”
สถานีไฟฟ้าแรงสูงสถานีไฟฟ้าแรงสูง เป็ นจุดที่เชื่อมโยงระหวา่ งสายส่งไฟฟ้าจากจุดต่างๆ เป็ นจุดที่แปลงระดบั แรงดนั ไฟฟ้าต่าจากโรงไฟฟ้าเป็ นแรงดนั สูงท่ีถูกส่งไปในสายส่งไฟฟ้าอีกท้ังแปลงแรงดนั ไฟฟ้าสูงลงเป็ นแรงดันต่าเพ่ือจ่ายไปยงั ผูใ้ ช้ไฟ สถานที่ติดต้งัอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมการไหลของพลังงานไฟฟ้าในระบบจากสายส่งไฟฟ้าหรื อโรงไฟฟ้าท่ีต่อเช่ือมเขา้ มา มีอุปกรณ์สาหรับป้องกนั ระบบติดต้งั ไวเ้ พ่ือตดั สายส่งท่ีมีปัญหาการลดั วงจรออกจากการจ่ายไฟ รวมท้งั ตดั อุปกรณ์ท่ีเกิดความเสียหายออกจากระบบจ่ายไฟดว้ ย
สถานีไฟฟ้าแรงสูงสถานีไฟฟ้าแรงสูงแบ่งเป็น 2 ชนิด คือAIS แบบใชต้ วั นาเปลือย โดยมีอากาศเป็นฉนวน เป็ นสถานีไฟฟ้าท่ีเห็นทว่ั ไป มีโครงสร้างต่าง ๆ ติดต้งั เป็ นแถวภายในลานไกไฟฟ้า อยภู่ ายนอกอาคาร ใชพ้ ้นื ท่ีมากGIS แบบใชก้ ๊าซเป็นฉนวนเป็นสถานีไฟฟ้าท่ีเห็นเป็นตวั ลกั ษณะท่อกลมๆ ต่อถึงกนัภายในบรรจุอุปกรณ์ตดั ตอน อุปกรณ์หมอ้ แปลงมาตรวดัและใช้ก๊าซเป็ นฉนวนกนั ระหว่างอุปกรณ์เหล่าน้ันกบัตวั ถงั อาจติดต้งั ภายในอาคารหรือภายนอกอาคารก็ได้เป็นลานไกไฟฟ้าสมยั ใหม่ท่ีประหยดั พ้ืนท่ี บางคร้ังอาจติดต้งั ในอุโมงคใ์ ตด้ ินกม็ ี
AIS Substationขอ้ ดีของสถานีไฟฟ้าแบบ AIS คือ ขอ้ เสียของสถานีไฟฟ้าแรงสูงแบบ AIS คือ- ออกแบบไดห้ ลากหลายตามความตอ้ งการของระบบ - ตอ้ งระมดั ระวงั เม่ือทางานในพ้นื ท่ีสถานีไฟฟ้า- อุปกรณ์มีราคาถูก - ตอ้ งเลือกฉนวนใหถ้ ูกตอ้ งตามสภาพแวดลอ้ ม - ตอ้ งมีมาตรการป้องกนั ผลกระทบจากสตั ว์- กรณีอุปกรณ์ใดเกิดเสียหาย เช่น เซอร์กิตเบรกเกอร์ (circuitbreaker) ,ใบมีดตดั ตอน (disconnecting switch), หมอ้ - ตอ้ งออกแบบท้งั ดา้ น ไฟฟ้า และ โยธา ท้งั หมดแปลงวดั กระแส (current transformer), หมอ้ แปลงวดั - ตอ้ งประกอบอปุ กรณ์แต่ละตวั และติดต้งั บนฐาน โครงเหลก็ ท่ีหนา้ งานแรงดนั (voltage transformer), กบั ดกั ฟ้าผ่า (surgearrester), บสั บาร์ (busbar) สามารถจดั หามาทดแทนไดง้ ่าย- การขยายระบบหรือเปลี่ยนพิกดั อุปกรณ์ทาไดง้ ่าย- การบารุงรักษาง่าย สามารถทาไดเ้ ฉพาะตวั ไม่กระทบกบั อุปกรณ์ขา้ งเคียง- ใช้ปริมาณก๊าซ SF6 น้อยกว่า (ก๊าซ SF6 มีผลกระทบต่อสภาพแวดลอ้ ม)
GIS Substation ขอ้ เสียของสถานีไฟฟ้าแบบ GIS - มีราคาอุปกรณ์แพงกวา่ มากขอ้ ดีของสถานีไฟฟ้าแบบ GIS - การขยายหรือเพม่ิ เติมตอ้ งวางแผนล่วงหนา้ และตอ้ งใช้- ใชพ้ ้นื ท่ีการก่อสร้างนอ้ ยกวา่ ผลิตภณั ฑเ์ ดิม ซ่ึงผผู้ ลิตมกั เสนอราคาสูงกวา่ ความเป็นจริง- ติดต้งั ไดร้ วดเร็วกวา่ - เม่ือมีความเสียหายระหวา่ งการใชง้ าน เช่น หากเกิด fault- มีความปลอดภยั การใชง้ านสูงกวา่ ภายในจะหาตาแหน่ง fault ไดย้ ากกวา่ และการซ่อมแซมมี- ไม่มีผลกระทบจากมลภาวะภายนอก ความยงุ่ ยาก ทาใหเ้ สียเวลาจ่ายไฟฟ้า (Outage time) สูงกวา่- การบารุงรักษานอ้ ยกวา่ - หลงั ซ่อมหรือขยายเพิม่ เติม อาจตอ้ งดบั ไฟฟ้าท้งั หมดเพื่อ ทดสอบ Dielectric - ใชป้ ริมาณก๊าซ SF6 มากกวา่ ซ่ึงมีราคาแพง และมี ผลกระทบต่อสภาพแวดลอ้ ม
เปรียบเทียบสถานีไฟฟ้าแรงสูง AIS กบั GIS
การจดั วางอุปกรณ์ในสถานีไฟฟ้า1.Single Bus Arrangement DS เป็นการจดั วางอปุ กรณ์ตดั ตอนแบบ bus พืน้ ฐานในการจา่ ยไฟฟา้ โดยมี CB กระแสไฟฟา้ ไหลเข้า-ออกบน บสั (bus) เป็นแบบงา่ ยๆไมซ่ บั ซ้อนข้อเสีย หากปลดอปุ กรณ์ออกเพื่อบารุงรักษา bus วงจรไฟฟา้ ก็จะจา่ ยไฟไมไ่ ด้ จงึ ทาให้เกิดไฟฟา้ ดบั
2.Double Bus Arrangement เป็นการเพมิ่ บสั เข้าอีก 1บสั จากแบบ single bus และเชื่อมตอ่ บสั ทงั้ 2ด้วย tie breaker ถ้าเกิดปัญหา มีบสั หลดุ จากการจ่ายไฟ กย็ งั มีเหลืออีก1 บสั ท่ี จา่ ยไฟ ทาให้ไฟไมด่ บัข้อเสีย หากปลดอปุ กรณ์ออกเพ่ือบารุงรักษาเบรเกอร์วงจรไฟฟา้ กจ็ ะจา่ ยไฟไมไ่ ด้ จงึ ต้องตดั Line ออก
3.Main and transfer bus มีการเพ่ิมบสั สารอง (transfer bus) เบรคเกอร์สารอง(tie breaker)หากปลดอปุ กรณ์ออกเพื่อบารุงรักษาอปุ กรณ์ กจ็ ะสามารถจา่ ยไฟได้โดยไฟไม่ดบัผ่านทางบสั สารอง (transfer bus) และเบรคเกอร์สารอง(tie breaker)ข้อเสีย หาก main bus หลดุ ออกการจา่ ยไฟ จะทาให้เกิดไฟฟา้ ดบั ทงั้ สถานี
4.Double Main Bus with Transfer Bus มีการเพิ่ม main bus เข้าไปใน main and transfer bus เพ่ือเพิ่ม ความมนั่ คงในการจา่ ยไฟ main bus โดยมี coupling breaker เชื่อม ระหวา่ ง 2 main busข้อเสีย ลงทนุ อปุ กรณ์มากขนึ ้ การจดั วางอปุ กรณ์มีความซบั ซ้อน
5.Ring Bus เป็นการจดั วางอปุ กรณ์ ที่ต้องการจ่าย ไฟฟา้ ท่ีตอ่ เน่ือง เพราะเม่ือถ้าอปุ กรณ์ชดุ หนง่ึ หลดุ ออก อปุ กรณ์อีกด้านหนึ่งยงั คง ชว่ ยจา่ ยไฟฟา้ อยา่ งตอ่ เน่ืองข้อเสีย ถ้าจะดบั ไฟฟา้ วงจรใดวงจรหนึ่ง จะต้องปลด เบรคเกอร์ทงั้ 2ข้าง ซง่ึ กอ่ ให้เกิดการสญู เสยี ความมนั่ คงในการ จ่ายไฟฟา้ เพราะอปุ กรณ์หรือ line นนั้ ๆ ได้
6.Breaker and a Half เป็นการจดั วางอปุ กรณ์ที่ยอดนิยม เพราะ สามารถแก้ข้อเสยี ต่างๆที่มีในวิธีจดั วาง อปุ กรณ์แบบอ่นื ๆ และชว่ ยให้การจ่าย ไฟฟา้ ในระบบเสถียรภาพ มนั่ คงดีย่ิงขนึ ้ข้อเสีย ใช้เงินลงทนุ สงู เพราะใน 1 bay ต้องมี เบรคเกอร์ถงึ 3ตวั และต้องมี ความสามารถเท่ากบั 2วงจรรวมกนั
7.Double Bus Double Breaker เป็นการจดั วางอปุ กรณ์ที่ดีที่สดุ เพราะ สามรถจา่ ยไฟฟา้ ได้อยา่ งตอ่ เน่ือง และมี ระบบปอ้ งกนั ท่ีสมบรู ณ์ตลอดเวลาข้อเสีย ใช้เงินลงทนุ สงู มาก จงึ ไมเ่ ป็นที่นิยม
อุปกรณ์สถานีไฟฟ้าแรงสูง1. หมอ้ แปลงไฟฟ้า( Electric Transformer )2. เซอร์กิตเบรกเกอร์ (Circuit Breaker )3. ใบมีด ( Disconnecting Switch )4. Instrument Transformer ( CT.,PT.,CVT.ฯลฯ)5. Shunt Reactor6. Capacitor Bank7. Battery & Charger8. Computer Control9. อ่ืนๆ
หม้อแปลงไฟฟ้าElectric Transformer
หม้อแปลงไฟฟ้า ( Electric Transformer )• เป็นอปุ กรณ์ท่ีใช้ เช่ือมโยงระบบไฟฟา้ ที่มีแรงดนั ตา่ งกนั โดยทาหน้าที่ เพิ่มหรือ ลดแรงดนั ไฟฟา้ ให้เหมาะสมกบั การสง่ ,การจา่ ย และการใช้พลงั งานไฟฟา้ แต่ ความถ่ีเทา่ เดิม หม้อแปลงมีสว่ นท่ีสาคญั คอื ขดลวด 2 ชดุ (Primary & Secondary)
หลกั การของหม้อแปลง(Transformer Principle)
หลกั การของหม้อแปลง(Transformer Principle)
ชนิดของหม้อแปลง• ชนิดของหมอ้ แปลงตามลกั ษณะการใชง้ านขดลวด แบ่งได้ 2 ชนิด - Isolate Transformer ขดลวดแยก ขนาดใหญ่ ราคาสูง - Autotransformer ขดลวดร่วม ขนาดเลก็ กวา่ ราคาถูกกวา่
ชนิดของหม้อแปลง• หมอ้ แปลงท่ีใชต้ ามสถานีไฟฟ้าแบ่ง ออกเป็นชนิดต่างๆไดห้ ลายวธิ ี เช่น แบ่งตามโครงสร้าง - Core Type - Shell Type
ชนิดของหม้อแปลงแบ่งตามตวั กลางที่ใชเ้ ป็นฉนวนและตวั ระบายความร้อน - Dry Type - Oil – immersed Type
ชนิดของหม้อแปลงแบ่งตามขนาดของหมอ้ แปลง - Power Transformer (500 kVA.ข้ึนไป) - Distribution Transformer (500 kVA.ลงมา)
ชนิดการใช้งานของหม้อแปลงแบ่งตามขนาดของหมอ้ แปลง -1 Phase X 3 Power Transformer 500 kV -3Phase Power Transformer (500 kVลงมา)
อปุ กรณ์ทส่ี าคญั ของหม้อแปลง
อุปกรณ์ทสี่ าคญั ของหม้อแปลง1.Transformer Tank ( Main Tank)ทาหนา้ ท่ีบรรจุขดลวด แกนเหลก็ น้ามนั รวมท้งั การติดต้งั ระบบระบายความร้อนใหก้ บั หมอ้ แปลงและติดต้งั อุปกรณ์อื่นๆ
อุปกรณ์ที่สาคญั ของหมอ้ แปลง2.น้ามนั หมอ้ แปลง (Transformer Oil) น้ามนั ที่ใชใ้ นหมอ้ แปลง จะทาหนา้ ที่เป็นฉนวน และตวั พาความร้อนออก จากขดลวด (Winding) และแกนเหลก็ (Iron Core) มีคุณสมบตั ิอยรู่ ะหวา่ งน้ามนั ดีเซล และน้ามนั หล่อลื่น
คุณสมบตั ินา้ มนั หม้อแปลงมาตรฐานน้ามนั หมอ้ แปลงใหม่ตามคุณสมบตั ิความตอ้ งการของการไฟฟ้าฝ่ ายผลิตแห่งประเทศไทย มีดงั น้ี1. มีความเป็นฉนวนสูงมากกวา่ 25 kv (Astm b1816) Gap 1mm2. Power factor นอ้ ยกวา่ 0.5 % at 20 องศาเซนเซียส3. ทนต่อการเสื่อมสภาพตามอายขุ องหมอ้ แปลง4. ทนต่อปฏิกิริยาเคมีท่ีอาจเกิดข้ึนภายในหมอ้ แปลง5. มีความสามารถระบายความร้อนไดด้ ี6. มีอตั ราการระเหยต่า7. ไม่มีส่วนผสมของสารมีพษิ ตอ้ งหา้ ม
อปุ กรณ์ทส่ี าคญั ของหม้อแปลง• 3. Conservator tank
อุปกรณ์ทส่ี าคญั ของหม้อแปลง• มีหนา้ ท่ี 2 ประการคือ Conservator Tank OLTC Conservator Tank 1.ใชเ้ กบ็ น้ามนั สารอง ของหมอ้ แปลง โดยทวั่ ไปจะ สารองไวป้ ระมาณ 10-12 % ของน้ามนั ใน Main Tank 2. เน่ืองจาก สัมประสิทธ์ิการขยายตวั ของ น้ามนั หมอ้ แปลงคอ่ นขา้ งสูง ข้ึนอยกู่ บั อุณหภูมิของน้ามนั จึงตอ้ งมีพ้นื ที่ใหน้ ้ามนั หด- ขยายตวั อยภู่ ายใน
อุปกรณ์ทสี่ าคญั ของหม้อแปลง4.Gas detector or Rubber bag rupture detector จะติดต้งั ไวบ้ น Conservator Tank ชนิด Rubber Cell Typeเพ่ือตรวจเชค็ วา่ ถุงยางภายในยงั ไม่แตก หรือร่ัว พร้อมตรวจจบั Gas หรืออากาศ
อุปกรณ์ทส่ี าคญั ของหม้อแปลง5.Dehydrating breather มีหนา้ ท่ีปรับความดนั ภายในและ ภายนอกหมอ้ แปลงใหเ้ ท่ากนั และ ป้องกนั ความช้ืนและฝ่ นุ จากภายนอกเขา้ หมอ้ แปลงได้Silica gel หากเปล่ียนสี2ใน3 ส่วนควรเปลี่ยน น้ามนั กรองฝ่ นุ
อุปกรณ์ทสี่ าคญั ของหม้อแปลง6.เคร่ืองวดั ระดบั น้ามนั (Oil level gauge)โดยปกติ จะติดต้งั ท่ี Conservator Tank เพอื่ตรวจวดั น้ามนั ภายใน ท่ีพบมากมี 2 ชนิดคอื1.ชนิดหลอดแกว้ (Rod type oil gauge)2.ชนิดหนา้ ปัดเขม็ ช้ี (Dial-type oil gauge)
อปุ กรณ์ทส่ี าคญั ของหม้อแปลง7.Oil temperature & winding temperature เป็นตวั วดั อุณหภูมิน้ามนั และขดลวดของหมอ้ แปลง Oil temp. Winding temp.ตวั รับความร้อนจะติดต้งั ส่วนที่น้ามนั ร้อน ใชก้ ระแสไฟฟ้าจาก BCT ไหลผา่ นขดความที่สุด ภายในตวั รับความร้อนบรรจุปรอท ร้อนส่งคา่ อุณหภูมิใหเ้ ทอร์โมมิเตอร์เมื่อน้ามนั ร้อนปรอทจะขยายตวั ไปตาม และมีคอนแทค็ ส่ัง ระบบระบายความร้อนTube
อุปกรณ์ทสี่ าคญั ของหม้อแปลง88..รระะบบบบรระะบบาายยคคววาามมรร้อ้อนน((CCoooolliinnggssyysstteemm)) 88..11RRaaddiiaattoorr เพิม่ พ้นื ท่ีระบายความร้อนของน้ามนั โครงสร้างเป็นครีบแบน หลายครีบ ขา้ งในกลวงเพ่อื ใหน้ ้ามนั ไหลเขา้ ออก
อปุ กรณ์ทส่ี าคญั ของหม้อแปลง 8.2 Cooling fan ( Cooling system)ช่วยระบายความร้อนใหด้ ีข้ึน โดยเป่ าไปที่ครีบ
อุปกรณ์ทสี่ าคญั ของหม้อแปลง 8.3 Oil pump ( Cooling system)ปั๊มน้ามนั ใหห้ มุนเวยี นไดเ้ ร็วข้ึน เพม่ิ การระบายความร้อนใหด้ ีข้ึน
อุปกรณ์ทส่ี าคญั ของหม้อแปลง9.Bushing เป็นอุปกรณ์ท่ีใชน้ า Lead wire ออกจากตวั หมอ้ แปลง และทาหนา้ ที่ เป็นฉนวนของ Lead wire โดยท่ี Lead wire เป็นส่วนหน่ึงของ Bushing หรือลากผา่ นแกนกลาง ของ Bushing
อปุ กรณ์ทส่ี าคญั ของหม้อแปลง10. Load tap changer (อุปกรณ์เปลี่ยนTap ของหมอ้ แปลง) Load tap changer ใชส้ าหรับเปล่ียน แรงดนั ของหมอ้ แปลง มี 2 แบบ 1. No load tap changer 2. On load tap changer
อุปกรณ์ทสี่ าคญั ของหม้อแปลง11.อุปกรณ์ป้องกนั หมอ้ แปลง (Self Protection system) 1. Surge arrester ป้องกนั แรงดนั เกิน (เช่นฟ้าผา่ Lighting surge และ แรงดนั เกินขณะ Switching surge
อุปกรณ์ทสี่ าคญั ของหม้อแปลง11.อุปกรณ์ป้องกนั หมอ้ แปลง(Self Protection system)2. Buchholz Relayบูชโฮลรีเลย์ ตอ่ อยรู่ ะหวา่ งตวั ถงั หมอ้ แปลงกบั ตวั ถงัconservator ใช้ตรวจสอบปริมาณของอากาศและระดบั น้ามนั ท่ีอยภู่ ายในหมอ้ แปลง ทาหนา้ ท่ีเตือนและตดั วงจรไฟฟ้า เม่ือมีปริมาณอากาศภายในตวั ถงัมากเกิน
2. Buchholz Relay
อปุ กรณ์ป้องกนั หมอ้ แปลง(Self Protection system) 3.Sudden Pressure relay• เม่ือเกิด Fault ภายในหม้อแปลงอาจเน่ืองมาจาก Short circuit ความ ดนั ภายในหม้อแปลงจะเพม่ิ ขนึ ้ อยา่ งทนั ทีทนั ใด เกินคา่ ที่ตงั้ ไว้ จะดนั Bellow กด micro switchตอ่ Contact Trip
อุปกรณ์ป้องกนั หมอ้ แปลง(Self Protection system) 4.Pressure relief deviceต้งั อยสู่ ่วนบนของหมอ้ แปลง หรือส่วนบนของ Diverter switch ในกรณีที่เกิดเหตุผดิ ปกติภายในหมอ้ แปลง จะช่วยระบายความดนั ออกสู่ภายนอก
อุปกรณ์ป้องกนั หม้อแปลง(Self Protection system)5. Protective relay for OLTC. หรือ Sudden oil flow relay มีลกั ษณะคลา้ ย Buchholtz relay ติดต้งั อยรู่ ะหวา่ งหอ้ ง Diverter switch กบั Conservator tank ของ OLTC.
Name Plate Of Transformer
Nameplate ของหม้อแปลง• ขอ้ มูลท่ีสาคญั บน Nameplate ของหมอ้ แปลง1.Manufacturer - บอกใหท้ ราบบริษทั ผผู้ ลิตและประเทศของ2.Type บริษทั น้นั - บอกชนิดบอกรุ่น3.Serial number - บริษทั ผผู้ ลิตจะกาหนดหมายเลขประจาตวั4.Egat Serial number หมอ้ แปลงเพอ่ื ใชใ้ นการอา้ งอิงคน้ หา - เป็นหมายเลขประจาตวั หมอ้ แปลง ซ่ึง กาหนดโดยฝ่ ายวศิ วกรรม(ฝวส.)
Nameplate ของหม้อแปลง5.Contract number บอกใหท้ ราบถึงหมายเลขหรือเลขที่ของสญั ญาการ6.Item no. ซ้ือหมอ้ แปลงของ กฟผ.7.Standard8.Class การซ้ืออุปกรณ์จานวนหลายรายการในสัญญาหน่ึงๆ จะมีการแยกแยะแตล่ ะรายการ(Item) - ขอ้ กาหนดมาตรฐานในการออกแบบ, ผลิต,และการ ทดสอบหมอ้ แปลง -บอกใหท้ ราบถึงตวั กลางท่ีใชเ้ ป็นฉนวนและลกั ษณะ การระบายความร้อน(Cooling)ของหมอ้ แปลง
Nameplate ของหม้อแปลง9.Number of Phase - บอกใหท้ ราบวา่ หมอ้ แปลงน้ีเป็นชนิด 1 เฟส ,2 เฟสหรือ 3 เฟส10.Rated output or - บอกใหท้ ราบถึงคา่ สูงสุดท่ีหมอ้ แปลง kva Rating สามารถรับโหลดไดเ้ ตม็ ที่( Full load) โดย ที่หมอ้ แปลงสามารถทางานไดเ้ ป็นปกติ11.Rated Voltage -บอกใหท้ ราบวา่ หมอ้ แปลงใชก้ บั แรงดนั Phase - Phase เท่าไร และมี Voltage ratio เท่าไร นอกจากน้ีเรากจ็ ะคานวณค่า Transformation ratio ได้
Nameplate ของหม้อแปลง12.Basic Insulation Level -บอกใหท้ ราบถึงความสามารถของ (BIL) ฉนวนของหมอ้ แปลงที่ทนต่อแรงดนั ฟ้าผา่ หรือมีการ Overvoltage13.Winding connecting ไดโ้ ดยที่หมอ้ แปลงไม่ชารุดและ diagram เสียหาย -เป็นวงจรบอกใหท้ ราบการตอ่ ของ ขดลวดที่อยภู่ ายใน วา่ มีการต่อลกั ษณะ เป็นอยา่ งไร เช่น D-Y,Y-D, Y-Y,D-D สาหรับหมอ้ แปลงแบบ ขดลวด3ชุดของ กฟผ.ใช้ Y-Y-D
Nameplate ของหม้อแปลง นอกน้นั บอก Phasor diagram / Vector Group เพอ่ื ประโยชน์ในการขนานหมอ้ แปลง14.Temperature Rise เป็นค่าความแตกตา่ งระหวา่ งอุณหภูมิของหมอ้15 Impedance voltage แปลงกบั อุณหภูมิของอากาศท่ีอยรู่ อบๆ -เป็นเปอร์เซ็น Impedance ได้ จากการทดสอบหมอ้ แปลงจริง ( Tested-impedance)โดยวธิ ีการท่ีเรียกวา่ Short-circuit test
Search
