Transcript 2. Generation, Transmission and Distribution

หลักการผลิต ระบบส่ งจ่ าย และ ระบบจาหน่ าย
Generation Transmission & Distribution
Piyadanai Pachanapan, 303327 Power System Engineering, EE&CPE, NU
เนื้อหา
1. โรงไฟฟ้า (Power Plant)
2. ระบบส่ ง (Transmission)
3. ระบบจาหน่ าย (Distribution)
4. สถานีไฟฟ้า (Sub Station)
โรงไฟฟ้ า
(Power Plant)
โรงไฟฟ้ าแต่ ละประเภท
ทาหน้าที่แปลงพลังงานจากเชื้อเพลิง เป็ น พลังงานไฟฟ้า
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
โรงไฟฟ้าพลังไอน้ า
โรงไฟฟ้าพลังน้ า
โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ
โรงไฟฟ้าความร้อนร่ วม
โรงไฟฟ้าดีเซล
โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์
โรงไฟฟ้าพลังงานลม
โรงไฟฟ้ าพลังไอนา้ (พลังความร้ อน)
หลักการทางาน
เผาเชื้ อเพลิง (น้ ามันเตา, ก๊าซธรรมชาติ, ถ่านหิ นลิ กไนต์) ให้เกิ ด
ความร้อน แล้วนาความร้อนที่ได้ไปผลิตไอน้ าที่มีแรงดันสู งๆ เพื่อ
หมุนกังหันไอน้ า
ขั้นตอนการทางานของโรงไฟฟ้ าพลังไอนา้
วัฏจักรการทางานของโรงไฟฟ้ าพลังไอนา้
P - ความดัน
V - ปริมาตร
T - อุณหภูมิ
S - เอนโทรปี ของระบบ
(ความไม่ เป็ นระเบียบของระบบ)
เครื่ องกังหันไอน้า (Steam Turbine)
เครื่ องกาเนิดไฟฟ้ าของโรงไฟฟ้ าพลังไอนา้
Synchronous Generator
เครื่ องกาเนิดไฟฟ้ าของโรงไฟฟ้ าพลังไอนา้
หอหล่อเย็นของโรงไฟฟ้ าพลังไอนา้
ชนิดของโรงไฟฟ้ าพลังไอนา้
1. แบบจ่ ายไฟฟ้าขณะภาระไฟฟ้า (โหลด) สู ง
- ออกแบบให้เดินเครื่ องขณะโหลดในระบบสู ง ใช้เวลาเริ่ ม
เดินเครื่ องน้อย (ประมาณ 30 นาที) แต่เปลืองเชื้อเพลิงมาก
2. แบบจ่ ายไฟฟ้าขณะภาระไฟฟ้า (โหลด) ปกติ
- ออกแบบให้เดินเครื่ องผลิตไฟฟ้าจานวนมากและเดินเครื่ อง
เต็มที่ มีชวั่ โมงการทางานมาก
- ออกแบบให้กาลังผลิตขณะโหลดสู งได้ คือ กาลังการผลิตที่
เผือ่ ไว้เท่ากับ 20 – 30 % ของอัตรากาลังผลิตปกติ
ข้ อดี / ข้ อเสี ย ของโรงไฟฟ้ าพลังไอนา้
ข้ อดี
1. สามารถสร้างให้มีกาลังผลิตสู งๆ ได้
ข้ อเสี ย
1. ใช้เวลาเริ่ มเดินเครื่ องนาน
2. สิ้ นเปลืองเชื้อเพลิงมาก ในระหว่างการผลิต
3. ค่าใช้จ่ายในการผลิตต่อหน่วยสู ง
โรงไฟฟ้ าพลังนา้
หลักการผลิต
ใช้พลังงานน้ า ซึ่ งอยูใ่ นที่สูงให้ไหลลงมาหมุนกังหันน้ า แล้วการ
หมุนของกังหันน้ าก็นาไปหมุนเครื่ องกาเนิดไฟฟ้า
กาลังงานของน้ า
เมื่อ
P = 9.8 x Q x H
P คือ กาลังงานของน้ า (kW)
Q คือ อัตราการไหลของน้ า (ลบ.ม. ต่อ วินาที)
H คือ ความสู งของน้ าจากระดับหน้าเขื่อนถึงกังหันน้ า(เมตร)
ขั้นตอนการทางานของโรงไฟฟ้ าพลังนา้
ขั้นตอนการทางานของโรงไฟฟ้ าพลังนา้
เครื่ องกาเนิดไฟฟ้ าของโรงไฟฟ้ าพลังนา้
เครื่ องกาเนิดไฟฟ้า
กังหัน
ชนิดของโรงไฟฟ้ าพลังนา้
1. แบบทีส่ ร้ างอ่ างเก็บนา้ ขนาดใหญ่ (Reservoir Hydro Plant)
ชนิดของโรงไฟฟ้ าพลังนา้
2. แบบทีไ่ ม่ มีอ่างเก็บนา้ ขนาดใหญ่ (Regulating Pond Hydro Plant)
• การผลิตไฟฟ้า ทาได้เมื่อความแตกต่างของระดับหน้าเขื่อนและ
ท้ายเขื่อนถึงเกณฑ์แล้ว
ชนิดของโรงไฟฟ้ าพลังนา้
3. แบบสู บนา้ ไปเก็บไว้ ได้ ( Pumped Storage Hydro Plant)
- เขื่อนลาตะคลอง จ. นครราชสี มา
การใช้ งานโรงไฟฟ้ าพลังนา้ แบบสู บกลับได้
ข้ อดี / ข้ อเสี ยของโรงไฟฟ้ าพลังนา้
ข้ อดี
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
ผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ดว้ ยราคาถูก
ค่าบารุ งรักษาต่า
อายุใช้งานยาวนาน
เสถียรภาพสู ง เนื่องจากกังหันหมุนที่ความเร็ วต่า
เริ่ มเดินเครื่ องได้รวดเร็ ว สามารถจ่ายไฟฟ้าได้ทนั ที
ความคุมการทางานได้ง่าย สะดวก
ไม่ก่อมลพิษ
ข้ อดี / ข้ อเสี ยของโรงไฟฟ้ าพลังนา้
ข้ อเสี ย
1. ใช้เวลาเตรี ยมการก่อสร้างนาน
2. ค่าลงทุนในการก่อสร้างสู ง
3. ตาแหน่ งเขื่อนและโรงไฟฟ้า ขึ้นกับสภาพแหล่งน้ าและภูมิ
ประเทศ
4. สายส่ งที่ใช้ อาจจะต้องมีระยะยาวกว่าปกติ และราคาสู ง
5. การก่อสร้างต้องทาลายป่ าไม้ และสภาพแวดล้อมมาก
โรงไฟฟ้ ากังหันก๊าซ
หลักการทางาน
จุดระเบิดเชื้อเพลิงในห้องเผาไหม้ เพื่อให้ได้แรงดันสู งๆ เข้าไปหมุน
เครื่ องกังหันก๊าซ
สามารถเริ่ มเครื่ องได้เร็ ว จึงเหมาะสาหรับช่วงภาระไฟฟ้าสู ง (peaking)
ลักษณะของโรงไฟฟ้ ากังหันก๊าซ
ขั้นตอนการทางานของโรงไฟฟ้ ากังหันก๊าซ
ข้ อดี / ข้ อเสี ยของโรงไฟฟ้ ากังหันก๊าซ
ข้ อดี
1.
2.
3.
4.
5.
สามารถเริ่ มเดินเครื่ องได้รวดเร็ ว
ก่อสร้างได้ง่าย ใช้เวลาไม่นาน
เปลี่ยนแปลงระดับการผลิตได้รวดเร็ ว
ไม่ตอ้ งมีน้ ามาใช้ระบายความร้อน
ใช้คนดาเนินการน้อย
ข้ อเสี ย
1. ใช้เชื้อเพลิงต่อหน่วยผลิตค่อนข้างสู ง
2. ค่าใช้จ่ายดาเนินเครื่ องสู ง
โรงไฟฟ้าความร้ อนร่ วม (Combine Cycle Generator)
หลักการผลิต
• เป็ นการใช้พลังงานความร้อนที่ได้จากโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซมาใช้
กับโรงไฟฟ้าพลังไอน้ า
• ไอเสี ยที่ปล่อยจากกังหันก๊าซที่ยงั มีอุณหภูมิสูง จะถูกนาไปใช้ตม้
น้ าเพื่อผลิตไอ้น้ า โดยไม่ตอ้ งใช้เชื้อเพลิงเพิม่ เติม
• กาลังการผลิตจะมาจากกังหันก๊าซ 2 ส่ วน และจากพลังไอน้ า 1
ส่ วน
ขั้นตอนการทางานของโรงไฟฟ้ าความร้ อนร่ วม
โครงสร้ างของโรงไฟฟ้ าความร้ อนร่ วม
กังหันไอน้ า
กังหันก๊าซ
ข้ อดี / ข้ อเสี ยของโรงไฟฟ้ าความร้ อนร่ วม
ข้ อดี
ข้ อเสี ย
1.
2.
3.
4.
สามารถเริ่ มเดินเครื่ องและหยุดได้รวดเร็ ว
มีความหยืดหยุนในการเดินเครื่ องสู ง
สามารถทาการติดตั้งได้อย่างรวดเร็ ว
ประสิ ทธิภาพดี
1. ไม่สามารถใช้โรงไฟฟ้าพลังไอน้ าอย่างเดียวได้
จะทางานได้กต็ ่อเมื่อโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซทางานแล้ว
โรงไฟฟ้ าดีเซล
หลักการผลิต
• ใช้เครื่ องยนต์ดีเซลขับเคลื่อนเครื่ องกาเนิดไฟฟ้า
• มี 2 แบบ คือ แบบเครื่ องยนต์ 2 จังหวะ และ 4 จังหวะ
• ขนาดไม่ใหญ่มาก 500 – 20000 kW
• เหมาะสาหรับใช้ช่วยจ่ายตอนโหลดสู ง หรื อใช้กบั พื้นที่ชนบท
ห่างไกล
ขั้นตอนการทางานของโรงไฟฟ้ าดีเซล
ลักษณะของโรงไฟฟ้าดีเซล
ข้ อดี / ข้ อเสี ยของโรงไฟฟ้ าดีเซล
ข้ อดี
1. สามารถเริ่ มเดินเครื่ องและหยุดได้รวดเร็ ว
2. สามารถเคลื่อนย้ายได้ง่าย
3. การติดตั้งสามารถทาได้รวดเร็ ว
ข้ อเสี ย
1. มีกาลังผลิตน้อย
2. เชื้อเพลิงที่ใช้มีราคาสู ง
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์
หลักการทางาน
อาศัยปฏิกิริยาแตกตัว (fission) ของยูเรเนียม –235 และให้พลังงาน
ออกมา
U 235
92
n1
U 236
+ 0 ® 92
® 56
Ba137
+ 36
Kr 97
+ 20 n1 + Energy
พลังงานที่ได้จากการแตกตัวแต่ละครั้งประมาณ 8.9 x 10-18 kWh
• ยูเรเนียม –235 เพียง 1 กรัม ให้พลังงานได้ถึง 24 MWh
หลักการทางานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์
ชนิดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
1. Gas Cooled Reactor
ใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ นาความร้อนไปทาให้เกิดไอน้ า
ชนิดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
2. Pressurized Water Reactor
ใช้น้ าที่มีความดัน นาความร้อนไปทาให้เกิดไอน้ า
ข้ อดี / ข้ อเสี ยของโรงไฟฟ้ านิวเคลียร์
ข้ อดี
1. ค่าเชื้อเพลิงต่อหน่วยไฟฟ้าที่ผลิตได้ต่า
2. สามารถผลิตกาลังไฟฟ้ามากๆได้
ข้ อเสี ย
1. ราคาค่าก่อสร้างแพง
2. มีปัญหาในการกาจัดกาก
3. ประชาชนต่อต้านสู งมาก
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์
1. โรงไฟฟ้าหอพลังงานแสงอาทิตย์
1. โรงไฟฟ้าหอพลังงานแสงอาทิตย์
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์
2. โรงไฟฟ้าโฟโตโวลตาอิก
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์
3. Solar Thermal Power Plant
น้ าร้อน
โรงไฟฟ้ าพลังงานลม
หลักการทางาน
• ใช้พลังงานลมมาหมุนกังหันลม แล้วนาพลังงานกลที่ได้ไป
หมุนเครื่ องกาเนิดไฟฟ้า ผลิตไฟฟ้าออกมา
• กาลังไฟฟ้าที่ผลิตออกมา มีค่าแปรผันตรงกับขนาดความเร็ วลม
• ขนาดมีต้ งั แต่เล็กจนถึง 1,250 kW
ส่ วนประกอบของกังหันลม
กาลังไฟฟ้ าจากกังหันลมขึน้ กับความเร็วลม
ระบบส่ ง
(Transmission System)
ระบบส่ ง (Transmission System)
• ทาหน้าที่เคลื่อนย้ายกาลังไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าไปยังตาแหน่งต่างๆ
• สาหรับประเทศไทย
- ระดับแรงดันไฟฟ้า (AC) มี 115 kV, 230 kV และ 500 kV
- ระดับแรงดันไฟฟ้า (DC) มี 300 kV (ไทย – มาเลเซีย)
• ส่ งผ่านกาลังไฟฟ้าที่ระดับแรงดันสู ง เพื่อลดค่ากระแส ทาให้
- กาลังสู ญเสี ย I2R ลดลง
- ลดปัญหาแรงดันตก
ระบบส่ ง (Transmission System)
สายส่ งแรงสูง AC (HVAC)
สายส่ งแรงสูง 500 kV
สายส่ งแรงสูง 230 kV
สายส่ งแรงสูง 115 kV
สายส่ งแรงสูง 69 kV
สายส่ งแรงสู ง DC (HVDC)
300 kV
1000 A
ระยะทาง 110 km
สถานีไฟฟ้ าระบบHVDC
ชุดคอนเวอร์ เตอร์ สาหรับระบบ HVDC
ระบบจาหน่ าย
(Distribution System)
ระบบการส่ ง
กาลังไฟฟ้าย่อย
ระบบการจาหน่าย
ระบบการใช้กาลังไฟฟ้า
ระบบจาหน่ าย (Distribution System)
• ทาหน้าที่ส่งจ่ายกาลังไฟฟ้า ไปสู่ โหลดประเภทต่างๆ
• กฟน. (ดูแลในเขตกรุ งเทพฯ ,สมุทรปราการ และ นนทบุรี)
- ระบบแรงสู ง 3 เฟส ระดับแรงดัน 230, 115 และ 69 kV
- ระบบปานกลาง 3 เฟส ระดับแรงดัน 12 และ 24 kV
- ระบบแรงต่า 3 เฟส 4 สาย ระดับแรงดัน 416/240 V
• กฟภ. (ดูแลในพื้นที่จงั หวัดอื่นๆ)
- ระบบแรงสู ง 3 เฟส ระดับแรงดัน 115 และ 69 kV
- ระบบปานกลาง 3 เฟส ระดับแรงดัน 22 และ 33 kV
- ระบบแรงต่า 3 เฟส 4 สาย ระดับแรงดัน 400/230 V
ส่ วนประกอบระบบจาหน่ าย
• สายส่ งไฟฟ้าแรงดันสู ง
• สถานีเปลีย่ นแรงดัน
• สายจาหน่ ายแรงดันปานกลาง
• หม้ อแปลงจาหน่ าย
• สายจาหน่ ายแรงดันต่า
ระบบการส่ งจ่ ายกาลังไฟฟ้า ในระบบจาหน่ าย
จาแนกระบบการส่ งจ่าย ใน กฟภ. และ กฟน. เป็ น 3 ระบบ
1. ระบบการส่ งกาลังไฟฟ้าย่ อย (Subtransmission System)
2. ระบบการจาหน่ าย (Distribution System)
3. ระบบการใช้ กาลังไฟฟ้า (Utilization System)
Distribution & Utilization
Subtransmission & Distribution
1. ระบบการส่ งกาลังไฟฟ้าย่ อย (Subtransmission System)
• กฟภ., กฟน. รับไฟฟ้าระดับแรงสู ง จาก กฟผ.
- 230 kV (เฉพาะ กฟน.)
- 115 kV
- 69 kV
• รับไฟระดับแรงสู ง เพื่อประหยัดค่าใช้จ่าย
ระดับ 230 kV
• สายเคเบิลใต้ดิน ขนาด 230 kV ระหว่าง ลาดพร้ าว - วิภาวดี
ระดับ 230 kV
ระดับ 115 kV
2. ระบบการจาหน่ าย (Distribution System)
กฟน.
ระดับแรงดัน 12 kV และ 24 kV
กฟภ.
ระดับแรงดัน 22 kV และ 33 kV
ระดับ 22 kV
3. ระบบการใช้ กาลังไฟฟ้า (Utilization System)
Utilization system
1 เฟส 2 สาย
3 เฟส 4 สาย
ระบบไฟฟ้าต่ างๆ ทีส่ ่ งจ่ ายไปยังผู้ใช้ ไฟ
• ระบบ 1 เฟส 2 สาย
- โดยมากใช้ส่งจ่ายให้กบั ที่อยู่อาศัยขนาดเล็กๆ และใช้กบั เขตที่ไม่ใช่
เขตชุมชน
• ระบบ 1 เฟส 3 สาย
- โดยมากใช้สาหรับระบบไฟแสงสว่างของถนน
• ระบบ 3 เฟส 4 สาย
- ระบบไฟฟ้ าสาหรั บโรงงานที่มีเครื่ องจักรมาก อาคารพาณิ ช ย์ หรื อ
อาคารที่ทาการ
ระบบจาหน่ ายไฟฟ้าของการไฟฟ้านครหลวง
- การคานวนโหลดหรื ออุปกรณ์ไฟฟ้า จะใช้แรงดัน 380/220 V
- การคานวนเกี่ยบกับหม้อแปลงด้านแรงต่า จะใช้แรงดัน 416/240 V
ด้านแรงสู ง จะใช้แรงดัน 24 kV
ระบบจาหน่ ายไฟฟ้าของการไฟฟ้าส่ วนภูมิภาค
- การคานวนโหลดหรื ออุปกรณ์ไฟฟ้า จะใช้แรงดัน 400/230 V
- การคานวนเกี่ยบกับหม้อแปลงด้านแรงต่า จะใช้แรงดัน 400/230 V
ด้านแรงสู ง จะใช้แรงดัน 22 kV
วงจรระบบจาหน่ าย
Radial
Loop
สถานีไฟฟ้ าย่ อย
(Substation)
หน้ าที่ของสถานีไฟฟ้ าย่ อย
• เป็ นสถานีเปลี่ยนระดับแรงดัน
• เป็ นสถานีควบคุมแรงดันในระบบให้มีค่าคงที่ตามความต้องการ
• เป็ นสถานี เชื่ อมระหว่างระบบส่ งและระบบจาหน่ าย ใช้ตดั วงจร
ออกจากระบบหรื อนาเข้าสู่ ระบบ
• เป็ นสถานีวดั ปริ มาณความต้องการกาลังไฟฟ้าและพลังงานไฟฟ้า
• เป็ นสถานี เชื่ อมโยงระบบสื่ อสาร โทรมาตร และการป้ องกัน
ระบบไฟฟ้า
อุปกรณ์ ต่างๆ ในสถานีไฟฟ้ าย่ อย
1. หม้ อแปลงกาลัง (Power Transformer)
2. เซอร์ กติ เบรกเกอร์ (Circuit Breaker)
3. สวิตช์ ตัดตอน (Disconnecting Switch)
4.
5.
6.
7.
บัสบาร์ (Bus Bar)
หม้ อแปลงกระแส (Current Transformer)
หม้ อแปลงแรงดัน (Potential Transformer)
คาปาซิเตอร์ ต่อขนาน (Shunt Capacitor)
อุปกรณ์ ต่างๆ ในสถานีไฟฟ้ าย่ อย
8. ระบบต่ อลงดิน (Grounding System)
9. เครื่ องล่ อฟ้า (Lighting Arrester)
10. รีเลย์ ป้องกันและระบบควบคุม (Protective relays and
Control System)
11. กับดักสั ญญาณสื่ อสาร (Line Traps)
12. แบตเตอรี่ (Station Batteries)
13. อุปกรณ์ หรื อเครื่ องมืออื่นๆ (Other apparatus)
หม้ อแปลงไฟฟ้ากาลัง
บัสบาร์
สวิตช์ ตัดตอนและสวิตช์ ต่อลงดิน
Disconnected switch
ฟิ วส์
เซอร์ กติ เบรกเกอร์
SF6 Circuit Breaker
เซอร์ กติ เบรกเกอร์
Vacuum Circuit Breaker
เซอร์ กติ เบรกเกอร์
Oil Circuit Breaker
เซอร์ กติ เบรกเกอร์
Air Circuit Breaker
หม้ อแปลงแรงดัน (PT)
หม้ อแปลงกระแส (CT)
กับดักเสิ ร์จ (Surge Arrester)
กับดักเสิ ร์จ
คาปาซิเตอร์ ต่อขนาน (Shunt Capacitor)
คาปาซิเตอร์ ต่อขนาน (Shunt Capacitor)
ระบบควบคุม
Sub - Station Control Room
สถานีไฟฟ้ าภายในอาคาร (Indoor Substation)
GIS (Gas Insulated Switchgear)
END
OF
SECT