บทท 2

ทฤษฎทเกยวของ

2.1 ระบบไฟฟากาลง [1][4]

ระบบไฟฟากาลง (Electrical Power Systems) หมายถง โครงขายทรวบรวมระบบและ

อปกรณตางๆ เขาดวยกนเพอทาการเปลยนรปพลงงานทไมใชไฟฟาไปเปนพลงงานไฟฟาใน

รปแบบทตองการ และสงผานพลงงานไฟฟาดวยระดบแรงดนไฟฟาสงๆ ไปยงแหลงหรอระบบใช

งานในรปโครงขายปดขนาดใหญ ซงจะแปลงพลงงานไฟฟาเหลานไปใชงานในรปของพลงงานท

ไมใชไฟฟา ระบบไฟฟากาลงใชงานทดนนจะตองคานงถง ระบบความปลอดภยความมนคง ม

ประสทธภาพเปนทนาเชอถอ ราคาประหยดเหมาะสมตามหลกเศรษฐศาสตรและผลกระทบตอ

สภาวะแวดลอม โดยเปนระบบทเปนทยอมรบของสงคมทองถนโครงสรางของระบบไฟฟากาลง

ไมวาจะเปนระบบเลกหรอระบบใหญจะถกแบงยอยออกเปน 3 ระบบยอยทสาคญ

2.1.1 ระบบการผลตไฟฟา (Generating System) กระบวนการผลต ไฟฟ าเพอให

เพยงพอตอการใชงานตองอาศยโรงไฟฟา ซงเปนสวนทสาคญทสดในระบบไฟฟากาลง และระบบ

สงไฟฟามสวนประกอบอนๆ เชนหมอแปลงไฟฟา ลานไกไฟฟา สถานไฟฟาแรงสง สายสง

ไฟฟาแรงสง เปนตน โรงไฟฟาจะทาหนาทในการผลตพลงงานไฟฟาใหมความเพยงพอกบความ

ตองการใชงานไฟฟาตลอดเวลา โดยการทางานจะอาศยเครองตนกาลงซงทาหนาทเปลยนพลงงาน

ตาง ๆ ใหเปนพลงงานกลเพอขบเครองกาเนดไฟฟา ซงพลงงานทนามาใชผลตไฟฟาไดแก พลงงาน

นา พลงงานความรอน พลงงานลม พลงงานแสงอาทตย เปนตน จากลานไกไฟฟากระแสไฟฟาจะ

ไหลตามสายสงเพอเขาสสถานไฟฟาแรงสง และจะทาการลดแรงดนไฟฟาใหเหมาะสมกอนจะ

สงไปยงสถานไฟฟายอยทการไฟฟาสวนภมภาค (กฟภ.) และทการไฟฟานครหลวง (กฟน.) ท

รบผดชอบในการสงจายไฟฟาไปยงผใชไฟฟา บานเรอนประชาชนทวไป แ ละตามโรงงาน

อตสาหกรรม ซงโรงไฟฟาทผลตไฟฟาสามารถแยกตามประเภท ลกษณะและวธการในการผลตได

ดงน

1. โรงไฟฟาพลงนา คอ โรงไฟฟาทอาศยหลกการของการผลตไฟฟาพลงงานนาการ

เปลยน แปลงสภาพของนาจากสถานะพลงงานศกยเปนพลงงานไฟฟา โดยอาศยความแตกตางของ

ระดบนาเหนอเขอนและทายเขอนมาใชหมนกงหนนา และเครองกาเนดไฟฟาเพอใชในการผลต

กระแสไฟฟา องคประกอบหลกของโรงไฟฟาประกอบดวย เขอนกกเกบนา ทอสงนา กงหนนา

8

เครองกาเนดไฟฟา และหมอแปลงไฟฟา โรงไฟฟาพลงนามคาบารงรกษานอย สามารถเดนเครอง

กาเนดไฟฟาไดรวดเรว อายการใชงานนาน ผลพลอยไดจากอางเกบนาในการชลประทาน

การเกษตรกรรม เปนตน เหมาะกบการใชผลตไฟฟาเสรมชวงทตองการไฟฟาสงสด หลกการ

ทางานโรงไฟฟาพลงนา ดงแสดงในภาพท 2.1

ภาพท 2.1 หลกการทางานและโรงไฟฟาพลงนา

2. โรงไฟฟากงหนกาซ คอโรงไฟฟาทใชกงหนกาซเปนเครองตนกาลง ซงจะไดพลงงาน

จากการเผาไหมของสวนผสมระหวางกาซธรรมชาตหรอนามนดเซล กบอากาศความดนสงจาก

เครองอดอากาศในหองเผาไหม เกดเปนไอรอนทมความดนและอณหภมสงไปขบดนใบกงหน

เพลากงหนและเครองกาเนดไฟฟาเพอผลตพลงงานไฟฟาโรงไฟฟากงหนกาซมประสทธภาพ

ประมาณ 25 % สามารถเดนเครองไดอยางรวดเรว เหมาะทจะใชเปนโรงไฟฟาสารองผลตพลงงาน

ไฟฟาในชวงความตองการไฟฟาสงสดและกรณฉกเฉนหลกการทางานโรงไฟฟากงหนกาซ

ดงแสดงในภาพท 2.2

9

ภาพท 2.2 หลกการทางานโรงไฟฟากงหนกาซ

3. โรงไฟฟาพลงงานความรอนกงหนไอนา คอ โรงไฟฟาทใชเครองกงหนไอนาเปน

เครองตนกาลง โดยอาศยเชอเพลงหลายอยาง เชน นามนเตา ถานหน และกาซธรรมชาต เปนตน

หลกการทางานเบองตนโรงไฟฟาพลงงานความรอนกงหนไอนา ดงแสดงในภาพท 2.3

ภาพท 2.3 หลกการทางานโรงไฟฟาพลงงานความรอนกงหนไอนา

10

เครองกงหนไอนาเปนเครองจกรกลความรอนทอาศ ยหลกการเทอรโมไดนามกส

(Thermodynamics) อาศยหลกการวฏจกรแรนคน (Rankin Cycle) โดยใชนา เปนตวกลาง ซงนาจะ

อยในหมอนา (Steam Boiler) ไดรบความรอนจากการเผาไหมเชอเพลงจนทาใหกลายเปนไอนา

ทมอณหภมและความดนสงไอนา ทมอณหภม และความดนสงจะเขาเครองกงหนไอนาใชในการ

ผลกใบกงหนใหหมนขบเพลาของเครองกาเนดไฟฟาผลตไฟฟาออกมาได

4. โรงไฟฟาพลงความรอนรวม ประกอบดวยโรงไฟฟา 2 ระบบรวมกน คอ โรงไฟฟา

กงหน-กาซ และโรงไฟฟากงหนไอนานาความรอนจากไอเสยทออกจากเครองกงหนกาซซงม

อณหภมสงถง 550 องศาเซลเซยส มาตมนาใหเปนไอนาไปดนกงหนไอนาใหหมนและจะตออยกบ

แกนเดยวกนของเครองกาเนดไฟฟา และเครองกงหนไอนา จะขบเครองกาเนดไฟฟาเพอผลตไฟฟา

อกเครองหนงทาใหประสทธภาพสงขน หลกการทางานโรงไฟฟาพลงความรอนรวม ดงแสดงใน

ภาพท 2.4

ภาพท 2.4 หลกการทางานโรงไฟฟาพลงความรอนรวม

11

5. โรงไฟฟานวเคลยร คอโรงไฟฟาความรอนชนดหนงซงมชอตามประเภทของ

เชอเพลงทใชในกระบวนการผลตไฟฟาทงน ตนกาเนดของโรงไฟฟานวเคลยร จะอาศยพลงความ

รอนทเกดขนจากปฏกรยาฟชชนของเชอเพลงยเรเนยม (Uranium) จะใชในกระบวนการผลตไอนา

ทใชในการเดนเครองกาเนดไฟฟาทเกดขนในเครองปฏกรณนวเคลยร (Nuclear Reactor) เครอง

ปฏกรณนวเคลยรจะแบงออกตามชนดของสารระบายความรอน และสารหนวงปฏกรยานวตรอน

แตทนยมใชโดยทว ๆ แบงออกเปน 5 แบบ คอแบบนา เดอด (Boiling Water Reactor) แบบอด

ความดน นา (Pressurized Water Reactor) แบ บอดความดน นา หนก ม วล ห รอ แ บ บแ ค น ด

(Pressurized Heavy - Water Reactor) แบบใชกาซฮเลยมระบายความรอน (High - Temperature

Gas Cooled Reactor) และแบบแลกเปลยนความรอนโลหะเหลว (Liquid - Metal Fast Broader

Reactor) โรงไฟฟานวเคลยร ดงแสดงในภาพท 2.5

ภาพท 2.5 หลกการทางานโรงไฟฟานวเคลยร

6. โรงไฟฟาดเซล คอโรงไฟฟาทใชพลงงานจากการเผาไหมเชอเพลงของเหลวคอนามน

โดยการเปลยนพลงงานความรอนทใชนามนเปนเชอเพลงสนดาปภายในรวมกบการอดอากาศจะ

เกดความรอนใหเปนพลงงานกล และนาไปขบหรอหมนเครองกาเนดไฟฟาอกทหนงโรงไฟฟา

ดเซล ดงแสดงในภาพท 2.6

12

ภาพท 2.6 หลกการทางานโรงไฟฟาดเซล

เครองดเซลสวนมากมกใชกบเครองกาเนดขนาดเลกเหมาะสาหรบผใชไฟทตองมเครอง

กาเนดไฟฟาสาหรบใชในกรณฉกเฉนหรอใชจายโหลดในชวงระยะเวลาอนสน ๆ โรงไฟฟาดเซล

สามารถตดตงไดอยางรวดเรวและเคลอนยายสะดวก

7. โรงไฟฟาพลงงานลม จะใชหลกการเหมอนเครองกาเนดไฟฟาทวไปแตตวตนกาลง

ขบคอแรงลมเมอลมพดผานใบกงหน (คลายใบพดลมขนาดใหญ) กงหนลมจะหมน ซงการหมนน

จะไปขบเครองกาเนดไฟฟาทตดต งอยกบเพลาความเรวสงหมนไปตามความเรวลมผ ลต

กระแสไฟฟาออกมาไดกงหนลมทใชในการผลตไฟฟามสวนประกอบทสาคญคอ ใบกงหน ระบบ

ควบคม ระบบสงกาลงและหอคอย การนาพลงงานลมมาใชในการผลตไฟฟาในประเทศไทยม 2

ลกษณะคอ แบบตงอสระ (Standalone) และแบบตอเขากบระบบสายสง การใชพลงงานลมในการ

ผลตไฟฟา ดงแสดงในภาพท 2.7

13

ภาพท 2.7 โรงไฟฟาพลงงานลม ลาตะคอง จ.นครราชสมา

โรงไฟฟาพลงงานลมปกตกงหนลมผลตกระแสไฟฟาจะทางานทความเรวลมตงแต 3 m/s

ขนไปจนถง 12 m/s หากความเรวลมสงเกนไปจะมระบบควบคมการเบรกไมใหเครองกาเนดไฟฟา

หมนเพอใหระบบการทางานมความปลอดภย เชน โรงไฟฟาพลงงานลมลาตะคอง จงหวด

นครราชสมา เปนตน

8. โรงไฟฟาพลงงานแสงอาทตย พลงงานแสงอาทตยเกดจากปฏกรยาเทอรโมนวเคลยร

ทเกดขนบนดวงอาทตย ซงพลงงานทแผออกมาจากดวงอาทตยจะอยในรปแบบคลนแมเหลกไฟฟา

พลงงานแสงอาทตยทโลกไดรบมคาประมาณ 1.7x105 เทอราวตต การเปลยนพลงงานแสงอาทตย

เปนพลงงานไฟฟาม 2วธ คอกระบวนการโฟโตวอลเทอก (Photovoltaic Conversion) การเปลยน

พลงงานไฟฟาโดยตรงแสงทตกกระทบผานเซลลแสงอาทตย (Solar Cell) และกระบวนการความ

รอน (Solar Thermodynamics Conversion) จะเปลยนพลงงานแสงอาทตยเปนความรอนแลวเปลยน

ตอเปนไฟฟาซงประกอบดวย 2 องคประกอบคอชดเกบสะสมความรอนและอปกรณเปลยน

พลงงานความรอนเปนพลงงานไฟฟา โรงไฟฟาพลงงานแสงอาทตย บรษทโซลารฟารมโคราช

อาเภอโนนสง จงหวดนครราชสมา ดงแสดงในภาพท 2.8

14

ภาพท 2.8 การใชพลงงานจากแสงอาทตยบรษทโซลารฟารมโคราช 1

เซลลแสงอาทตยจะทาจากสารกงตวนา เชน ซลคอน (Silicon) แกลเลยม อารเซไนด

(Gallium Arsenide)และอนเดยม ฟอสไฟด (Indium Phosphide) เปนตน เมอไดรบแสงอาทตย

โดยตรงจะเปลยนเปนพาหะนาไฟฟา และจะถกแยกเปนประจไฟฟาบวกและลบเพอใหเกด

แรงดนไฟฟาทขวทงสองของเซลลแสงอาทตย เมอนาขวไฟฟาเซลลแสงอาทตยมาตอเขากบ

อปกรณไฟฟากระแสตรงกระแสไฟฟาจะไหลเขาสอปกรณเหลานนทาใหสามารถทางานได

แสงอาทตยตกกระทบเซลลแสงอาทตยแลวจะเกดการสรางพาหะนาไฟฟาประจลบและบวกขนซง

ไดแก อเลกตรอนและโฮส โครงสรางรอยตอพเอนจะทาหนาทสรางสนามไฟฟาภายในเซลล เพอ

แยกพาหะนาไฟฟาชนดอเลกตรอนไปทขวลบและพาหะนาไฟฟาชนดโฮสไปทขวบวกทาใหเกด

แรงดน ไฟฟาแบบกระแสตรง ขวไฟฟาทงสองเมอตอใหครบวงจรไฟฟาจะเกดกระแสไฟฟาแบบ

กระแสตรง ทขวไฟฟาทงสอง เมอตอครบวงจรไฟฟาจะเกดกระแสไหลเขาเซลลแสงอาทตยชนด

ซลคอนทมขนาดเสนผาศนยกลาง 4 นว กระแสไฟฟาไดประมาณ 2-3 A และจะใหแรงดนไฟฟา

วงจรเปดประมาณ 0.6 V กระแสไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยไมมากนกดงนนเพอใหกาลงไฟฟามาก

เพยงพอสาหรบใชงาน จงไดมการนาเซลลแสงอาทตยหลาย ๆเซลลมาตอกนเรยกวาแผงเซลล

แสงอาทตย (Solar Modules) ดงแสดงในภาพท 2.9

15

ภาพท 2.9 การผลตไฟฟาจากพลงงานลมและพลงงานแสงอาทตย

2.1.2 ระบบสงกาลงไฟฟา (Transmission Systems) หมายถง ระบบ ทรบแรงดนไฟฟา

จากระบบผลตเพอสงไปยงระบบจาหนายไฟฟา หรอทาหนาทเชอมโยงระหวางระบบผลตกบ

ระบบจาหนายไฟฟานนเอง ระบบสงกาลงไฟฟานนมองคประกอบทซบซอนพอสมควร แตพอจะ

สรปเปนสวนประกอบหลกๆ ไดดงน

สถานไฟฟายอยแปลงแรงดนสง หรอลานไกไฟฟา (Step-Up Substation Or Switch Yard)

เปน ทตดตงอปกรณควบคมและปองกนความผดปกต ซงอาจเกดขนระหวางระบบผลตกาลงไฟฟา

กบระบบสงกาลงไฟฟา มหนาทหลกคอ แปลงแรงดนจากระบบผลตใหสงขนในระดบตาง ๆ เพอ

เขาสระบบสงกาลงไฟฟาตอไป ดงแสดงในภาพท 2.10

ภาพท 2.10 สถานไฟฟายอยแปลงแรงดนสงหรอลานไกไฟฟา (Step-Up Substation Or Switch Yard)

16

สายสงกาลงไฟฟาหรอเรยกสน ๆ วาสายสง (Transmission Line) หมายถง ระบบท

เชอมโยงระหวางระบบผลตกบระบบจาหนายเขาดวยกนหรอมหนาทขนสงพลงงานไฟฟาจาก

แหลงผลตไปยงศนยกลางการจาหนายทเรยกวาโหลดเซนเตอร (Load Center) โดย คานงถง

ระยะทางและความประหยด สายสงไฟฟานนม 2 ลกษณะ คอ สายสงในลกษณะเหนอศรษะ

(Overhead Arial Line) ซงจะมสายเสนเลก ๆ ขงอยบนเสาสงไฟฟาเรยกวา “สายดนเหนอศรษะ”

(Over Head Ground Wire) ซงถกตอตรงกบเสาโครงเหลก (Steel Tower) สายมหนาทปองกน

อนตรายจากฟาผา ดงแสดงในภาพท 2.11

ภาพท 2.11 สายสงไฟฟาในลกษณะเหนอศรษะ

สายสงไฟฟาอกลกษณะหนงนนคอใชสายเคเบลใตดน (Under Ground Cable) หรอการ

ตดตงสายเคเบลในอโมงคเปนทนยมใชในตางประเทศ โดยเฉพาะในระบบโรงงานอตสาหกรรม

ขนาดใหญ มกจะใหมอโมงคสายเคเบลอยทชนใตดนของโรงงานซงสายสงในลกษณะนมความ

ซบซอนทตองศกษารายละเอยดโดยเฉพาะในเรองของ “Under Ground Cable” โดยตรง ดงแสดง

ในภาพท 2.12

17

ภาพท 2.12 สายเคเบลในอโมงคใตดน

สถานไฟฟายอยตนทาง (Primary Substation Or Bulk Power Substation) เปนสถานทม

หนาทแปลงระดบแรงดนไฟฟาจากระบบสายสงแรงสงใหมระดบแรงดนตาลงเพอสงไปยงสถาน

ไฟฟายอยจาหนาย (Secondary Substation) โดยใชสายสงไฟฟายอย (Sub Transmission Line)

ตอไป ดงแสดงในภาพท 2.13

ภาพท 2.13 สถานไฟฟายอยตนทาง ( Primary Substation )

18

สายสงไฟฟายอย (Sub Transmission Line) เปนสายสงทเชอมโยงระหวาง สถานไฟฟา

ยอยตนทาง (Primary Substation) กบสถานไฟฟายอยจาหนาย (Secondary Substation) ดงแสดงใน

ภาพท 2.14

ภาพท 2.14 สายสงไฟฟายอย (Sub Transmission Line)

ระดบแรงดนของระบบสงกาลงไฟฟา ระดบแรงดนของระบบสงกาลงไฟฟาทรบมาจาก

ลานไกไฟฟาของระบบผลตนนจะอยในชวง 115kV – 1,500kV โดยทว ๆ ไปเรยกวาไฟฟาแรงสง

(High Voltage) ซงสามารถจาแนกชนดของไฟฟาแรงสงไดตามระดบของแรงดนไฟฟาไดดงน

- แรงดนสงมาตรฐาน (Standard-High Voltage) ใชอกษรยอ (H.V) จะมระดบแรงด น

ในชวง 115kV – 230kV

- แรงดนสงเอกซตรา (Extra-High Voltage) ใชอกษรยอ (E.H.V) จะมระดบแรงดนอย

ในชวง 345kV – 765kV

- แรงดนสงอลตรา (Ultra-High Voltage) ใชอกษรยอ (U.H.V) จะมระดบแรงดนในชวง

1,000kV – 1,500kV

19

หมายเหต จากการศกษาเกยวกบระดบแรงดนของสายสงไฟฟา (Transmission Line) และสายสง

ไฟฟายอย (Sub Transmission Line) จะเหนวาการแยกประเภทของสายมไดขนอยกบระดบแรงดน

ใชงานเปนสาคญ แตขนอยกบการทาหนาทของสายสงและระยะทางทสงมากกวาดงนนจงพบวา

สายทใชกบแรงดนระดบเดยวกนอาจเปนไดทงสายสงไฟฟาและสายสงไฟฟายอยแตโดยทวไป

ระดบแรงดนของสายสงไฟฟายอยทถอเปนมาตรฐานสากลจะอยในชวง33kV–138kVในขณะท

แรงดนของระบบสายสงแรงสงทใชงานในประเทศไทยจะอยในชวง 69 – 500kV

การสงกาลงไฟฟาในระดบแรงดนตางๆนนสงสาคญทสดทจะเปนตวกาหนดกคอ

ระยะทางในการสงกาลงไฟฟาความเหมาะสมระหวางแรงดนไฟฟาในระบบสงกาลงไฟฟากบ

ระยะทาง ดงแสดงในตารางท 2.1

ตารางท 2.1 ความสมพนธระหวางแรงดนไฟฟากบระยะทางในระบบสงกาลงไฟฟา

แรงดนไฟฟา (kV) ระยะทาง (km)

33 – 44 32 – 50

44 – 66 50 – 80

66 – 88 80 – 120

88 – 110 120 – 160

110 – 132 160 – 240

132 – 154 240 – 400

154 – 220 400 – 480

นอกจากนนเพอประโยชนในการออกแบบเครองมอและอปกรณตางๆใหใชงานไดใน

ระบบไฟฟาอยางสมาเสมอ ขดจากดของแรงดนไฟฟา ไดถกกาหนดไวเปนมาตรฐาน (ของอเมรกา)

ดงแสดงในตารางท 2.2

20

ตารางท 2.2 ขดจากดของแรงดนไฟฟาในระบบสงกาลงไฟฟาตามมาตรฐานอเมรกา

ระดบ

แรงดน

แรงดน

สงสด

แรงดน

ตาสด

(kV) (kV) (kV)

46 48.3 -

69 72.5 60

115 123 100

138 145 -

161 169 -

230 245 200

380 – 400 420 -

500 525 -

700-750 765 -

765 800 -

1100 1200 -

หมายเหต ระดบแรงดนในระบบสงกาลงไฟฟาในประเทศไทยในปจจบน (69kV, 115kV,

230kV, 500kV) ซงยงไมเกน 500kV (ระดบ E.H.V) สวนกลมประเทศในแถบยโรปยงไมเกน

400kV (ระดบ E.H.V เชนกน) แตกลมประเทศในแถบอเมรกาจะมถง 1,100kV (ระดบ U.H.V)

2.1.3 ระบบจายหรอจาหนายกาลงไฟฟา (Distribution Systems) หมายถง ระบบททา

หนาทเชอมโยงระหวางระบบสงกาลงไฟฟากบแหลงผใชไฟฟาหรอโหลด (Load) โดยรบแรงดนท

ถกลดใหตา จนมความเหมาะสมทจะบรการใหกบผใชไฟฟาระบบจายกาลงไฟฟามสวนประกอบ

หลก ๆ ดงน

21

1. สถานไฟฟายอยจาหนาย (Secondary Substation) มหนาทรบแ รงดนไฟฟาจาก

สายสงยอย (Sub Transmission Line) เพอแปลงระดบแรงดนใหตาลง แลวสงไปยง สายจาหนายแรงสง

(Primary Distribution Line) ตอไป สถานไฟฟายอยจาหนายนจะมความสาคญรองลงมาจากสถาน

ไฟฟายอยตนทาง (เพราะรบและสงพลงงานนอยกวา) แตทสาคญคอตองทาหนาทเปนจดเชอมโยง

ของสายสงไฟฟายอย ทสงมาจากสถานไฟฟายอยตนทางหลาย ๆ แหง จงตองมการจดวงจรตาม

ความสาคญของสถานเพอสงพลงงานตอไปยงสายจาหนายแรงสง ดงแสดงในภาพท 2.15

ภาพท 2.15 สถานไฟฟายอยจาหนาย (Secondary Substation)

2. สายจาหนายแรงสง (Primary Distribution Line) สายปอนปฐมภม (Primary Feeder)

หรอสายปอนแรงสง (High Tension Feeder) มหนาทรบแรงดนจากสถานไฟฟายอยจาหนาย

(Secondary Substation) เพอสงเขาหมอแปลงจาหนาย (Distribution Transformer) เพอแปลงใหเปน

แรงดนตาสผใชหรอโหลดตอไปโดยระดบแรงดนบนสายจาหนายแรงสงนทรบมาจากสถานไฟฟา

ยอยจาหนายมหลายระดบ สาหรบในประเทศไทยมคาอยในชวง 11kV – 33kV โดยจาแนกเปน

- การไฟฟานครหลวง ใชระดบแรงดน 12kV และ 24kV

- การไฟฟาสวนภมภาค ใชระดบแรงดน 11kV, 22kV และ 33kV

- สายจาหนายแรงสงนจะพบเหนเดนอยรอบๆตวเมองและสามารถจาหนายใหกบระบบ

อตสาหกรรมขนาดกลางได ดงแสดงในภาพท 2.16

22

ภาพท 2.16 สายจาหนายแรงสงหรอสายปอน

. ระบบไฟฟาในประเทศไทยและหนวยงานทรบผดชอบในระบบไฟฟากาลง [4]

หนวยงานททาหนาทรบผดชอบในการใหบรการดานพลงงานไฟฟาในประเทศไทย

ประกอบไปดวยหนวยงานหลก 3 หนวยงาน อนไดแก การไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย

(กฟผ .) การไฟฟานครหลวง (กฟน.) และ การไฟฟาสวนภมภาค (กฟภ.) ซงแตละหนวยงานม

อานาจหนาทดงน

กฟผ. มอานาจหนาทในการจดหาพลงงานไฟฟาแกประชาชน โดยการผลตและจาหนาย

พลงงานไฟฟา ใหแก การไฟฟานครหลวง , การไฟฟาสวนภมภาค และผใชพลงงานไฟฟารายอน

ตามทกฎหมายกาหนด รวมทงประเทศใกลเคยง และดาเนนการตางๆ ทเกยวของทางดานพลงงาน

ไฟฟา ตลอดจนงานอนๆ ทสงเสรมกจการของ กฟผ. อยางไรกดเพอใหสามารถดาเนนการตาม

วตถประสงคขางตน กฟผ. จงมหนาทรวมไปถงการสรางเขอน อางเกบนา โรงไฟฟา ระบบสง

ไฟฟา และสงอนอนเปนอปกรณประกอบตางๆ รวมทงการวางแผนนโยบายควบคมการผลต การ

สง การจาหนายพลงงานไฟฟา และวตถเคมจากลกไนต ระดบแรงดนไฟฟาท กฟผ. ผลต

ไดแก 500, 230, 115, 69, 33 และ 22 kV โดย กฟผ. จะดาเนนการกอสรางสถานไฟฟาแรงสงเพอ

ลดระดบแรงดนตามทผรบซอมความตองการ

กฟน. มอานาจหนาทในการใหบรการดานการจดจาหนายพลงงานไฟฟาใหกบผใชไฟ

โดยเปนผ รบซอพลงงานไฟฟาจาก กฟผ. และผผลตไฟฟาพลงงานหมนเวยนขนาดเลกมาก

23

(Very Small Power Producer) ม าจด จาห น าย ให ก บ ผ ใช ไฟ ภ าย ใน เข ตก ร งเท พ ม ห าน ค ร

สมทรปราการ และนนทบร โดยเปนผดาเนนการกอสรางสถานไฟฟายอย ระบบจาหนายและสาย

สง ซงประกอบไปดวยผใชไฟระดบแรงดน 69, 24 kV, 400 Volts และ 240 Volts

กฟภ. มอานาจหนาทในการใหบรการดานการจดจาหนายพลงงานไฟฟาใหกบผใชไฟทง

ภายในและภายนอกประเทศ โดยเปนผรบซอพลงงานไฟฟาจาก กฟผ. และผผลตไฟฟาพลงงาน

หมนเวยนขนาดเลกมาก มาจดจาหนายใหกบผใชไฟ โดยเปนผดาเนนการกอสรางสถานไฟฟา

ระบบจาหนายและสายสง ซงประกอบไปดวยผใชไฟระดบแรงดน 115, 69, 33, 22 kV, 400 Volts

และ 230 Volts

. สถานไฟฟายอย ( Substation ) [4]

สถานไฟฟายอย คอ สถานททตดต งอปกรณทใชควบคมการไหลของพลงงานไฟฟาใน

ระบบและอปกรณปรบเปลยนแรงดนไฟฟาใหสงขนหรอตาลง มสายสงหรอโรงไฟฟาตอเชอมเขา

และมอปกรณระบบควบคมและปองกนตดตงเพอตดอปกรณหลกออกขณะเกดการลดวงจรในสาย

สง หรอในระบบจาหนาย หรออปกรณภายในสถานเกดความเสยหาย ดงแสดงในภาพท 2.17

ภาพท 2.17 ภาพจรงของสถานไฟฟายอย

24

2.3.1 หนาทและวตถประสงคของสถานไฟฟายอย

เปนจดเปลยนระดบแรงดนไฟฟา เปนจดปรบระดบแรงดนในระบบใหคงทกอนสงไปยง

ระบบอน เปนจดเชอมระหวางระบบสายสง กบ ระบบจาหนายไฟฟาเขาดวยกน และ นาพลงงาน

เขา หร อ อ อ ก จาก ระ บ บ เช น ระบ บ ส าย ส ง(ร ะ บ บ 115 kV) กบ ระ บ บ จาห น ายแ ร งส ง

(ระบบ 230 kV) เปนตน เปนจดตดตงเครองมอวด เพอวดปรมาณทางไฟฟา เปนจดตดต งอปกรณ

ตดตอน, อปกรณควบคมและอปกรณปองกน เปนจดเชอมโยงระบบสอสาร ดงแสดงในภาพท 2.18

ภาพท 2.18 อปกรณในสถานไฟฟายอย

รปแบบของสถานไฟฟาแรงสงสถานไฟฟาแรงสงสามารถแบงออกตามชนดการฉนวน

ไดเปน 2 แบบ คอ

1. สถานไฟฟาแรงสงแบบใชฉนวนอากาศ (Air Insulated Substation: AIS) เปนสถานท

นยมใชมากเนองจากอปกรณมราคาถก แตจะตองมพนทกวางมากพอ ราคาทดนไมแพง

สภาพแวดลอมเหมาะสม บางครงอาจเรยกวา Conventional Substation หรอ Open Air Substation

โดยออกแบบใหอปกรณหลกตองประกอบตดตงอยบนโครงเหลก ใชอากาศเปนฉนวนภายนอก

ระหวางตวนาแตละเฟส และระหวางตวนากบดน ซงการออกแบบฉนวนขนอยกบสภาวะ

บรรยากาศ คอ ความดน อณหภม ความชน ความเปรอะเปอน ฝ นละออง ดงนนวศวกรผออกแบบ

AIS จะตองกาหนดการจดวางอปกรณตางๆ ใหระยะหางมความปลอดภยทางไฟฟา (Electrical

Clearance) ทวไปมกเปนชนดอยกลางแจง (Outdoor Substation) ซงตองคานงถงมาตรการปองกน

ฟาผาโดยตรง หรอผลสบเนองอนๆ ทเกดจากปรากฏการณฟาผาอกดวย

ขอดของสถานไฟฟาแบบ AIS คอ

- ออกแบบไดหลากหลายตามความตองการของระบบ

- อปกรณมราคาถก

25

- กรณอปกรณใดเกดเสยหาย เชน เซอรกตเบรคเกอร (Circuit Breaker), ใบมดตด ตอน

(Disconnecting Switch), หมอแ ปล งวดกระแส (Current Transformer), หมอแปลงวดแรงดน

(Voltage Transformer), กบดกฟาผา (Surge Arrester), บสบาร (Bus Bar) สามารถจดหา มาทดแทน

ไดงาย

- การขยายระบบหรอเปลยนพกดอปกรณทาไดงาย

- การบารงรกษางาย สามารถทาไดเฉพาะตวไมกระทบกบอปกรณขางเคยง

- ใชปรมาณกาซ SF6 นอยกวา (กาซ SF6 มผลกระทบตอสภาพแวดลอม)

ขอเสยของสถานไฟฟาแรงสงแบบ AIS คอ

- ตองระมดระวงเมอทางานในพนทสถานไฟฟา

- ตองเลอกฉนวนใหถกตองตามสภาพแวดลอม

- ตองมมาตรการปองกนผลกระทบจากสตว

- ตองออกแบบทงดาน ไฟฟา และ โยธา ทงหมด

- ตองประกอบอปกรณแตละตว และตดตงบนฐานโครงเหลกทหนางาน

2. สถานไฟฟาแรงสงแบบใชฉนวนกาซ (Gas Insulated Substation: GIS) เปนสถาน

ไฟฟาทมอปกรณตางๆ ทกลาวมาขางตน ตดตงอยภายในทอโลหะ โดยการอดกาซ SF6 เพอเปน

กาซฉนวนไวภายใน จงสามารถลดระยะปลอดภยทางไฟฟาลงได ทาใหสถานไฟฟาแรงสงแบบ

GIS มขนาดเลกลงมาก สามารถออกแบบใหตดตงแบบกลางแจง ,ภายในอาคาร, ใตพนดนหรอ

ภายในอโมงคกได ดงแสดงในภาพท 2.19 โดยทวไปจะพจารณาตามวตถประสงคหลกของการ

ตดตงใชงาน เชน ตองการความเชอมนสง , มพนทวางจากด ดงแสดงในภาพท 2.20 เปรยบเทยบ

ความขนาดระหวางสถานไฟฟายอยแบบ GIS และ AIS , และไมตองการมภาระการบารงรกษามาก

เปนตน ดงนนปจจบนจงมความนยมตดตงสถานไฟฟาแบบ GIS กนมากขน

ขอดของสถานไฟฟาแบบ GIS

- ใชพนทการกอสรางนอยกวา

- ตดตงไดรวดเรวกวา

- มความปลอดภยการใชงานสงกวา

- ไมมผลกระทบจากมลภาวะภายนอก

- การบารงรกษานอยกวา

ขอเสยของสถานไฟฟาแบบ GIS

- มราคาอปกรณแพงกวามาก

26

- การขยายหรอเพมเตมตองวางแผนลวงหนา และตองใชผลตภณฑเดม ซงผผลตมก

เสนอราคาสงกวาความเปนจรง

- เมอมความเสยหายระหวางการใชงาน เชน หากเกดฟอลท (Fault) ภายในจะหา

ตาแหนง ฟอลท ไดยากกวา และการซอมแซมมความยงยาก ทาใหเสยเวลาจายไฟฟา

(Outage Time) สงกวา

- หลงซอมหรอขยายเพมเตม อาจตองดบไฟฟาทงหมดเพอทดสอบ Dielectric

- ใชปรมาณกาซ SF6 มากกวา ซงมราคาแพง และมผลกระทบตอสภาพแวดลอม

ภาพท 2.19 สถานไฟฟาแรงสงแบบ GIS แบบภายในอาคาร

ภาพท 2.20 เปรยบเทยบระหวางสถานไฟฟาแรงสงแบบ GIS และ AIS

27

. การออกแบบการจดวางระบบตดตอนกาลงไฟฟา [2][3]

เนองจากรปแบบสถานไฟฟาแรงสง (Type Of Substation) สามารถจดแบงรปแบบ

ได 2 แบบคอ สถานไฟฟาแรงสงแบบใชอากาศเปนฉนวนไฟฟา (AIS) และสถานไฟฟาแรงสงแบบ

ใชกาซเปนฉนวนไฟฟา (GIS) ซงทงสองรปแบบสามารถออกแบบตดตงอปกรณไวกลางแจง

ภายนอกอาคารหรอออกแบบตดตงอปกรณภายในอาคาร การเลอกรปแบบและการตดตงจงขนกบ

ความตองการของระบบ ความจากดของพนท สภาพแวดลอม และมลคางาน แตทงนกยงมปจจย

สาคญทตองพจารณาอกประการหนง คอการพจารณาเลอกการจดวางระบบตดตอนกาลงไฟฟา

(Schematic Switching Diagram Arrangement) หรออยางเรยกวา Single Line Diagram ของสถาน

ไฟฟากาลงจะ ในสวนงานวศวกรรมสถานไฟฟาแรงสง ซงเปนสวนหนงของระบบไฟฟากาลง

จะตองวเคราะหและจดการ การวางแผนงานอยางรอบครอบเพอใหสงจายพลงงานไฟฟาไดอยาง

ปลอดภยและเพยงพอตอความตองการพลงงานไฟฟาในปจจบนและในอนาคต ปจจยหลกทตอง

คานงถงสาหรบงานออกแบบสถานไฟฟาแรงสง ควรมดงน

1. ความปลอดภย (Safety) ความปลอดภยเปนสงทสาคญมากในงานดานวศวกรรมสถาน

ไฟฟาแรงสง เพราะเปนงานเกยวของกบไฟฟาแรงสง ระยะปลอดภยทางไฟฟาของงานตดตง

อปกรณจงตองเปนไปตามกฎเกณฑมาตรฐานสากล ซงจะตองไมกอใหเกดอนตรายตอบคคล ระบบ

ไฟฟาและอปกรณ ทงในชวงงานกอสราง (Construction) การใชงาน (Operation) และการดแล

บารงรกษา (Maintenance)

2. ความเชอถอ (Reliability) ในการออกแบบสถานไฟฟาแรงสง การวางแผน การจดวาง

ระ บ บ Switching (Schematic Switching Diagram Arrangement) ม ค วาม ส าคญ อ ยางย ง โ ด ย

พจารณาใหสามารถ ดาเนนการปลดและนาเขาระบบกลบคนสสภาวะปกตหรอสภาวะใชงาน

ชวคราวไดเรวทสด หลงจากเกดเหตการณผดปกต

3. ความงายในการใชงาน (Operational Flexibility) จะตองไมเกดความยงยากในการ

ปฏบตงานแก Operator และจดหาใหมอยางพอเพยงในการใชงาน สามารถสบเปลยนการใชงาน

ของอปกรณชดเชยกนไดชวคราว แตกไมควรใหมเกนความจาเปน

4. การจดเตรยมเผอการขยายระบบ (Future System Expansion) และการจดเผอพนทไว

เพอความปลอดภย (Service Clearance) ในการตรวจซอม ทดสอบหรอทดแทนอปกรณในระบบ

เสยหาย ในการออกแบบจะตองคานงความตองการของระบบทตองเพมขนในอนาคต ความ

ตองการพนทในการนาเครองมอหรอเครองจกรเขาออกสาหรบงานกอสรางตรวจสอบและ

บารงรกษา

28

5. คาใชจายในการลงทน (Economics Cost) คาใชจายในการลงทนขนอยกบระดบความ

ตองการความมนคงและเชอถอไดของระบบ ซงเปรยบเทยบผลของจดคมคาของระบบกบการ

ลงทนทงในสวนคาวสดและอปกรณ พนท ฯลฯ ดงนนการพจารณาเพอเลอกการจดวางระบบ

Switching จงมผลโดยตรงตอการลงทน อยางนอยทสดตองเปนการลงทนทไมเกน ความจาเปน

ประหยด และคงไวซงความเชอถอของระบบ

หนาทและจดประสงค

ในการออกแบบสถานไฟฟาแรงสง จะตองรถงหนาทหลกของสถานไฟฟาตอระบบสงไฟฟาดงน

- เปนจดจดเรยงระบบตดตอนกาลงไฟฟา (Schematic Switching Diagram Arrangement)

เพอปองกนระบบไฟฟาและสงจายพลงงานไฟฟาใหกบผใชโดยปลอดภยและมเสถยรภาพในระบบ

และผปฏบตงาน

- เปนจดเปลยนระดบแรงดนไฟฟา (Transfer Voltage)

- เปนจดปรบระดบแรงดนในระบบใหคงท (Voltage Regulator)

- เปนจดวางระบบปองกนและตดระบบไฟฟาเพอความปลอดภยตอสายสงกาลงไฟฟา

(Maximum Security Of Supply)

- เปนจดวดปรมาณทางไฟฟา (Electrical Measurement)

- เปนจดเชอมโยงระบบสอสาร โทรมาตร ระบบควบคมกาลงไฟฟา

- เปนจดตดตงอปกรณปองกนฟาผา อปกรณตดตอน (Switching) และกบดกฟาผา

(Surge Arrester)

- ทาใหสภาวะผดปกตกลบสสภาวะปกตโดยใชเวลานอยทสด

. การจดเรยงระบบตดตอนกาลงไฟฟา ( Switching Diagram Arrangement) [2][3]

ในสถานไฟฟาแรงสง การเลอกรปแบบการจดเรยงระบบตดตอนกาลงไฟฟา หรอ

Sing Line Diagram จะมการจดวางไดหลายระบบ แตทนยมใชในปจจบนจะม 7 ระบบดงน

- Single Bus Scheme

- Double Bus Single Breaker Scheme

- Main And Transfer Bus Scheme

29

- Double Main And Transfer Bus Scheme

- Double Bus Double Breaker Scheme

- Breaker And A Half Scheme

- Ring Bus Sectionalization Scheme

ในการศกษาและเปรยบเทยบการจดเรยงระบบตดตอนกาลงไฟฟา การตงสมมตฐานถง

การใช งานจงเปนจดทเหมาะสมในการเปรยบเทยบในทนจะประกอบดวย 3 Incoming Line 3

Outing Line และ 1 Tie Bay จากตวอยาง Single Line Diagram ดงแสดงในภาพท 2.21 เปนวงจรท

ประกอบ ดวย 3 Bay

ภาพท 2.21 ตวอยาง Single Line Diagram ของ อปกรณ Switching ในสถานไฟฟาแรงสง

30

2.5.1 Single Bus

เปนแบบทม Main Bus ชดเดยวในการรบ/จายพลงงานไฟฟา สามารถแบงไดเปน 3 แบบ

รายละเอยดตาม ดงแสดงในภาพท 2.22

Type “A” ในแตละ Buy ประกอบดวย 1 Power CB และ 2 DS Switches โดยท Switch

ทง 2 ชดมไวเพอการซอมบารง Power CB เทานน จะเหนวาถา Power CB เสยจะไมสามารถรบ/จาย

กระแสในวงจรนนได

Type “B” ในแตละ Buy ประก อบดวย 1 Power CB แ ละ 3 DS Switches ในกรณ ท

ตองการซอม Power CB กสามารถใช Switch By Pass ระหวาง Buy เพอรบ/จาย กระแสไฟฟาจาก

สถานไฟฟาตน/ปลายทาง ตองทาหนาทสงปลดใน Buy นนไดในกรณฉกเฉน

Type “C” ในแตละ Buy ประก อบดวย 1 Power CB แ ละ 3 DS Switches ในกรณ ท

ตองการซอม Power CB กสามารถใช Switch By Pass ระหวาง Buy เพอรบ/จาย กระแสไฟฟาจาก

สถานไฟฟาตน/ปลายทางทมความสาคญกวา

ภาพท 2.22 Sing Bus Schematic Diagram

ขอด

- เปนการจดวงจรทมระดบการลงทนตา เปนแบบทไมสลบซบซอน งายตอการใชงาน

ขอเสย

- เนองจากเปน Single Bus ในกรณทเกด Bus Fault การขยาย Bay จะตองหยดจายไฟใน

สถานไฟฟาในกรณทซอมบารง Power CB จะตองหยดรบ/จาย กระแสใน Buy นน (Type “A”)

31

2.5.2 Double Bus Single Breaker Scheme

เปนการพฒนาแนวความคดจากระบบทเปน Sing Bus ใหเปน Double Bus เพอเปนการ

ปองกนกรณทเกด Bus เสยหาย โดยในแตละ Bay จะประกอบดวย Power CB จานวน 1 ชดและ DS

Switches จานวน 3 ชด ดงแสดงในภาพท 2.23 จะเหนวาในแตละวงจรสามารถเลอกรบจาก Bus 1

หรอ Bus 2 กได และสามารถเพม DS Switch อก 1 ชด ครอม Power CB เพอไว By Pass Power CB

และเพม Tie Bay กรณทตองการซอมบารง Power CB

ภาพท 2.23 Double Bus Single Breaker Scheme

ขอด

- เปนการจดวงจรทมระดบการลงทนปานกลางสามารถซอมบารง Bus ใด Bus หนงได

และซอมบารง Power CB ไดทก Bay โดยใช Tie Bay เปนวงจรจายแทน งายตอการใชงาน และ

สามารถสรางเสถยรภาพของระบบไดด และสามารถจายเปน Single Bus ในกรณทตองการลด

ขนาดกาลงไฟฟา ลดวงจรในสถานไฟฟา

2.5.3 Main And Transfer Bus Scheme

เปนรปแบบการจดวาง Bus ทนยมใชกนมาก ในการไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย

และการไฟฟาสวนภมภาค ในสวนระบบ 115 kV ในปจจบนมจานวนสถานทใชรปแบบนใน

ประเทศไทยไมนอยกวา 400 สถานไฟฟา ขอดทการไฟฟาเลอกใชเปนเพราะการจด Bus เปน 2 Bus

32

โดยเรยก Main Bus และ Transfer Bus ในแตละ Bay ประกอบดวย Power CB จานวน 1 ชดและ

DS Switch จานวน 3 ชด ดงแสดงในภาพท 2.24

การทางาน ในสภาวะปกต DS Switch ทตดกบ Transfer Bus จะเปดและไมมกระแส

ไหลใน Transfer Bus ทางดาน Source กระแสจะไหลผาน DS Switch 2 ชด และ Power CB เขาส

Main Bus ใน ส ว น ข อ ง Load ก ร ะ แ ส จ ะ ไ ห ล ผ าน จ าก Main Bus เข า DS Switch 2 ช ด

และ Power CB เขาส Main Bus ในสวนของ Load

ในสภาวะท Power CB เสยหรอมปญหาใน Bay กสามารถจายกระแสไดเหมอนปกต

โดยการปลด Power CB และ DS Switch 2 ชดทอยหว/ทายของ Power CB และสบ DS Switch

ดานทตดกบ Transfer Bus หลงจากนนกสบ DS Switch หว/ทายของ Power CB ท Tie Bay และ

โอน Function Control Trip ทมปญหาใหไป Trip ท Tie Bay แทน ระบบ Protection กยงสมบรณ

เหมอนเดม จะเหนวา Power CB ท Tie Bay พรอมทจะทางานแทน Bay ทมปญหาทกประการ

ภาพท 2.24 Main And Transfer Bus Scheme

ขอด

- เปนการจดวงจรทมระดบการลงทนปานกลาง สามารถซอมบารง CB ไดทก Bay โดย

ใช Tie Bay เปนวงจรจายแทนงายตอการใชงานและสามารถสรางเสถยรภาพของระบบไดดม

Flexibility Reliability ด การขยาย/ปรบปรงสถานสามารถทาไดงายมการดบไฟนอย

ขอเสย

- มการลงทนสราง Tie Bay เพมและกรณทตองการซอมบารง Main Bus กตองดบสถานไฟฟา

33

2.5.4 Double Main And Transfer Bus Scheme

เปนรปแบบการจดวาง Bus แบบ Main And Transfer Bus 2 ชดซอนกนโดยใช Transfer Bus

รวมกน และมการเพม Coupling Circuit Breaker ระหวาง Main Bus 1 และ Main Bus 2 ซงเรยกวา

Bus Sectionalized เพอไวใชงานในกรณทมความตองการเชอม Main Bus 1 และ Main Bus 2 ให

เปนบสเดยวกน สวนการทางานอนๆ เหมอนกบ Main And Transfer Busดงแสดงในภาพท 2.25

ภาพท 2.25 Double Main And Transfer Bus Scheme

ขอด

- เปนการจดวงจรทมระดบการลงทนคอนขางสง สามารถซอมบารง Power CB ไดทก

Bayโดยใช Tie Bay เปนวงจรจายแทนงายตอการใชงานและสามารถสรางเสถยรภาพของระบบได

ด ม Flexibility/ Reliability ด การขยาย/ปรบปรงสถานสามารถทาไดงายมการดบไฟนอย กรณท

ตองการซอมบารง Main Bus 1 และ Main Bus 2 สามารถดบสถานไฟฟาไดเปนชด

ขอเสย

- มการลงทนสราง Tie Bay และ Bus Sectionalized เพมและกรณทตองซอมบารง Main

Bus กตองดบสถานไฟฟาเปนชด แตถามการเพม DS Switch ทตอกบ Main Bus เปน 2 ชด กจะทา

ใหสามารถ เลอกการตอวงจรในแตละ Bay ท Main Bus 1 หรอ 2

34

2.5.5 Double Bus Double Breaker Scheme

เปนการจดระบบตดตอนทรวมขอดของแบ บSingle Bus Single Breaker และแบบ

Main And Transfer Bus ในแตละ Bay จะประกอบดวย Power CB จานวน 2 ชด จะเหนวากระแสท

ไหลเขา สามารถผาน Power CB ทง 2 ชดไปท Main Bus 1 และ Main Bus 2 ได ถา Power CB ชด

ใดเสยกยงจายผาน Bus ตรงขามได ดงแสดงในภาพท 2.26

ภาพท 2.26 Double Bus Double Breaker Scheme

ขอด

- เปนการจดวงจรทมระดบความนาเชอถอสง สามารถซอมบารง Power CB ไดทก Bay

เพราะเหมอนม Power CB สารองใน Bay งายตอการใชงานและสามารถสรางเสถยรภาพของระบบ

ไดด ม Flexibility/ Reliability ด การขยาย/ปรบปรงสถานสามารถทาไดงายมการดบไฟนอย กรณท

ตองการซอมบารง Main Bus 1,2 สามารถดบสถานไฟฟาไดเปนชด เหมาะกบสถานทตองการ

Reliability สง และเปนสถานทมความสาคญตอระบบมาก

ขอเสย

- มการลงทนสงมากเพราะหนงวงจรจาย/รบตองใช Power CB 2 ชด

35

2.5.6 Breaker And A Half Scheme

เปนการจดทคลายกบ Double Bus Single Breaker Scheme หากแตวาใช Power CB 3

ชด ในแตละ Bay ซงสามารถจาย/รบกระแสไฟฟาได 2 วงจร จงเรยกวา Breaker And A Half

Scheme เพราะใน 1 วงจรใช Power CB 1 ตอ ชดมหลกการทางานเหมอน Double Bus Single

Breaker Scheme กลาวคอสามารถซอมบารง Power CB ไดทกตวโดยไมตองตดวงจรออกจาก

ระบบ

การทางาน ในสภาวะปกต DS Switch 6 ชดและ Power CB 3 ชด ในแตละBay จะอยใน

สภาวะตอวงจร (Normal Close) ทาใหทง 2 วงจร สามารถตอเขากบ Main Bus 1 และ Main Bus 2

เพอจาย/รบกระแสผาน Main Bus ทง 2 ได ในกรณท Power CB ตวใดตวหนงใน Bay เสย กเปด

DS Switch หว/ทายเพอซอมบารง Power CB ดงนน

การจดวางแบบ Breaker And A Half Scheme เปนการจดวางระบบตดตอนทนยมใชใน

สถานไฟฟาแรงสงทม ความสาคญตอระบบของการไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทยและการไฟฟา

สวนภมภาคโดย นยมใชในระดบแรงดน 115 kV,230kV และ500kV ดงแสดงในภาพท 2.27

ภาพท 2.27 Breaker And A Half Scheme

36

ขอด

- เปนการจดวงจรทมระดบความนาเชอสงสามารถซอมบารง Power CB ไดทก Bay

เพราะเหมอนมPower CB สารองใน Bay งายตอการใชงานและสามารถสรางเสถยรภาพของระบบ

ไดดม Flexlbility/ Reliability ดการขยาย/ปรบปรงสถานสามารถทาไดงายมการดบไฟนอย กรณท

ตองการซอมบารง Main Bus 1 และ Main Bus 2 สามารถดบสถานไฟฟาไดเปนชด เหมาะกบสถาน

ทตองการ Reliability สง และเปนสถานทมความสาคญตอระบบมาก

2.5.7 Ring Bus Sectionalization Scheme

ภาพท 2.28 Ring Bus Sectionalization Scheme

แบบนสามารถตดตอนเอา Power CB หรอ DS Switch ตวใดตวหนงออกจากวงจรเพอ

การตรวจ ซอมไดโดยทการจายไฟไมชะงก และทระบบปองกนของสถานกยงสมบรณตามปกต

หรอถาหากเกด ขอขดของขนในสวนใดสวนหนงของ Ring Bus แลว Power CB กจะตดเฉพาะ

สวนนนออกไป โดยท สวนอนๆทเหลอยงคงทางานปกต ดงแสดงในภาพท 2.28

2.6 อปกรณและวสดสถานไฟฟาแรงสง [4]

2.6.1 สวตซตดตอนไฟฟาแรงสง

สวตซตดตอนไฟฟาแรงสง คออปกรณทใชตดวงจรไฟฟาในสภาวะทไมมภาระไฟฟา

หรอโหลดเพอวตถประสงคในการบารงรกษาโดยตองปลดออกหลงจากปลดเซอรกตเบรกเกอร

ออกแลว และตองสบเขากอนทจะสบเซอรกตเบรกเกอรจายไฟ โครงสรางสวตซตดตอน

ไฟฟาแรงสง ดงแสดงในภาพท 2.29 แบงเปน 3 สวนคอ

37

1. ฐานโครงสราง (Structure) เปนโครงสรางเหลกรองรบและเปนสวนยดคนสงกาลง

(Operating Rod) และ กลองควบคมการทางาน (Operating Box)

2. ลกถวยฉนวน (Supporting Insulator) ทาหนาทเปนฉนวนระหวางสวนทมไฟฟากบ

กราวด (Ground)

3. สวนนากระแสไฟฟา (Current Part) ทาหนาทนากระแสไฟฟาและเปนสวนปลดสบ

วงจร

ภาพท 2.29 โครงสรางของสวตซตดตอนไฟฟาแรงสง

ชนดของสวตซตดตอนไฟฟาแรงสงสวตซตดตอนไฟฟาแรงสงทนยมใชงานทวไป

สามารถแบงเปน 4 ชนด ตามลกษณะการปลด-สบไดดงน

1. แบบปลด-สบ แนวตง (Vertical Break) ขณะปลดอยใบมดเคลอนท (Moving Blade)

จะยกตงขน โดยดานแกนหมนจะตออยทางดานเซอรกตเบรกเกอร เมอทาการสบหนาสมผส

เคลอนท (Moving Contact) จะสบเขาไปยงจดสมผสตรง (Fixed Contact) โดยจะมจดอารคดาน

เดยว ตามภาพท 2.30 a

2. แบบปลด-สบ ตรงกลางแนวตง (Vertical Center Break) ขณะปลดอย ใบมดเคลอนท

จะยกตงขน 2 ดาน และมหนาสมผสอยปลายโดยจะมแกนหมนทงสองดาน เมอสบใบมดเคลอนท

จะสบเขาไปทาใหหนาสมผสสวมเขาดวยกนตรงกลางสวตซ โดยจะมจดอารคจดเดยว ตามภาพท 2.30 b

38

3. แบบปลด-สบตรงกลางแนวนอน (Horizontal Center Break) ขณะปลดอย ใบมด

เคลอนทจะหมนออกไปดานขาง 2 ดาน และม หนาสมผสอยปลายโดยจะมแกนหมนทงสองดาน

เมอสบใบมดเคลอนทจะหมนสบเขาไปทาใหหนาสมผสสวมเขาดวยกนตรงกลางสวตซ โดยจะม

จดอารคจดเดยว ตามภาพท 2.30 c

4. แบบปลด-สบแนวนอนสองดาน (Double Side Break) ขณะปลดอยจะมแกนกลางทา

ใหใบมดเคลอนทหมนออกไป 2 ดาน และมหนาสมผ สอยทปลายทงสอง เมอทาการสบใบมด

เคลอนทจะหมนสบเขาไปทหนาสมผสตรงทงสองดานโดยจะมจดอารคสองดาน ตามภาพท 2.30 d

ภาพท 2.30 ชนดของสวตซตดตอนไฟฟาแรงสง

2.6.2 เซอรกตเบรคเกอร (Circuit Breaker)

เซอรกตเบรกเกอร คอ อปกรณตดตอนอตโนมตซงมความสามารถในการตกระแสหรอ

ปดซาไดทกสภาวะกลาวคอ ทงในกรณทเกดฟอลตหรอในเหตการณปกต สาหรบหนาทหลกของ

เซอรกตเบรกเกอร ไดแก การดบอารค ทเกดขนเนองจากหนาสมผสอยกบทและหนาสมผ ส

เคลอนทของเซอรกตเบรกเกอรแยกออกจากกนในขณะตดกระแสฟอลตดวยเหตน การจาแนกชนด

ของเซอรกตเบรกเกอร จงใชประเภทของตวกลางดบอารค มาเปนเกณฑ ในการแบงประเภทของ

เซอรกตเบรกเกอร ดงแสดงในภาพท 2.31

39

ภาพท 2.31 การแบงประเภทของเซอรกตเบรกเกอร

เซอรกตเบรกเกอรแรงสงสามารถแบงออกไดคอ

1. แบบถงนามน (Oil Tank CB) เปนถงนามนขนาดใหญ ใชนามนมากและเมอความดน

มาก ๆ อาจเกดอนตรายไฟลกไหมได ปจจบนไมนยมใช

2. แบบนามนนอย (Oil Minimum CB) ใชแทนเบรกเกอรแบบถงนามนทมปญหา ใช

นามนนอยมาก นยมใช

3. แบบลมเปา (Air-Blast CB) ใชลมเปนตวดบอารกทหนาสมผสของเบรกเกอร ทาให

ดบอารกไดงาย

4. เบรกเกอรสญญากาศ (Vacuum CB) ใชอากาศเปนฉนวน ซงมคณสมบตดกวาอากาศ

ทาใหอปกรณมขนาดเลกลงได เมอเทยบกบการใชอากาศเปนฉนวน

5. เบรกเกอร SF6 ใช SF6 (Sulphur Hexafluoride) เปนฉนวนเพราะมคาไดอเลกตรก

ดกวาอากาศประมาณ 2.3 เทาอปกรณทใชกาซแบบนมขนาดเลก จงเหมาะกบระบบทตองตดตงใน

พนททมราคาแพง เชน ในตวเมอง กาซ SF6 ใชในอปกรณไฟฟาทตองการใหมขนาดเลกและไม

ตองมการบารงรกษามคณสมบตทางไฟฟาทด คอ

- มความแขงแรงไดอเลคตรก (Dielectric Strength) สงกวาอากาศประมาณ 2.3 เทา

- ความแขงแรงไดอเลคตรกไมลดลงหรอไมเปลยน-แปลงมากเมอมกาซอนเจอปน

- ไมเปนพษ

40

2.6.3 หมอแปลงไฟฟา

หมอแปลงไฟฟาเปนอปกรณทใชเชอมโยงระหวางระบบไฟฟา ทมแรงดนไฟฟาตางกน

โดยจะทาหนาทเพมหรอลดแรงดนไฟฟาใหเหมาะกบการสง การจาย และการใชพลงงานไฟฟา

หมอแปลงไฟฟาจงนบเปนอปกรณทสาคญอยางหนงในบรรดาอปกรณไฟฟาทงหลาย การขดของ

หรอการชารดเสยหายของหมอแปลงไฟฟา มกมผลกระทบตอการใชไฟฟาหรอกระบวนการผลต

อยางมากและเปนเวลานาน ดงนนหมอแปลงนอกจากจะตองถกออกแบบผลตตดตงอยางถกตอง

และมคณภาพแลวการใชงานและการดแลรกษากเปนปจจยสาคญทจะหลกเลยงการขดของหรอการ

ชารดเสยหายดงกลาวได

หลกการทางานของหมอแปลงไฟฟา การทางานของหมอแปลงไฟฟานน อาศยหลกการ

ความสมพนธระหวางกระแสไฟฟากบเสนแรงแมเหลกในการสรางแรงเคลอนเหนยวนาใหกบ

ตวนา คอ เมอมกระแสไหลผานขดลวดตวนา กจะทาใหเกดเสนแรงแมเหลกรอบๆตวนานน และถา

กระแสทปอนมขนาดและทศทางทเปลยนแปลงไปมา กจะทาใหสนามแมเหลกทเกดขนมการ

เปลยนแปลงตามไปดวย ถาสนามแมเหลกทมการเปลยนแปลงดงกลาวตดผานตวนา กจะเกดแรง

เคลอนเหนยวนาขนทตวนานน โดยขนาดของแรงเคลอนเหนยวนาจะสมพนธกบ ความเขมของ

สนามแมเหลก และความเรวในการตดผานตวนาของสนามแมเหลก ดงแสดงในภาพท 2.32

ภาพท 2.32 โครงสรางของหมอแปลงไฟฟา

41

จะเหนวาโครงสรางของหมอแปลงจะประกอบ ไปดวย ขดลวด 2 ขดพนรอบแกนทเปน

สอกลางของเสนแรงแมเหลก ซงอาจเปนแกนเหลก แกนเฟอไรท หรอแกนอากาศ ขดลวดทเรา

จายไฟเขาไปเราเรยกวา ขดปฐมภม (Primary Winding) และ ขดลวดอกขดทตอเขากบโหลด เรา

เรยกวา ขดทตยภม (Secondary Winding)

เมอ เราจายกระแ สไฟฟาสลบใหกบขดปฐ มภม กจะทาใหเกดสน ามแมเหลกท

เปลยนแปลงไป-มา โดยเสนแรงแมเหลกดงกลาวกจะวงไป-มา ตามแกน และไปตดกบขดทตยภม

ทาใหเกดแรงดนเหนยวนาขนทขดทตยภมทตอกบโหลด โดยแรงเคลอนเหนยวนาทเกดขน จะม

ความสมพนธกบการเปลยนแปลงของสนามแมเหลกและจานวนรอบของขดลวด

โครงสรางของหมอแปลงไฟฟา หมอแปลงแบงออกตามการใชงานของระบบไฟฟากาลง

ได 2 แบบคอ หมอแปลงไฟฟาชนด 1 เฟส และหมอแปลงไฟฟาชนด 3 เฟสแตละชนดมโครงสราง

สาคญประกอบดวย

1. ขดลวดตวนาปฐมภม (Primary Winding) ทาหนาทรบแรงเคลอนไฟฟา

2. ขดลวดทตยภม (Secondary Winding) ทาหนาทจายแรงเคลอนไฟฟา

3. แกนเหลก (Core) ทาหนาทเปนทางเดนสนามแมเหลกไฟฟาและใหขดลวดพนรอบ

แกนเหลกแผนเหลกทใชทาหมอแปลงจะมสวนผสมของสารกงตวนา-ซลกอนเพอรกษาความ

หนาแนนของเสนแรงแมเหลกทเกดขนรอบขดลวดไว แผนเหลกแตละชนเปนแผนเหลกบางเรยง

ตอกนหลายชนทาใหมความตานทานสงและชวยลดการสญเสยบนแกนเหลกทสงผลใหเกดความ

รอนหรอทเรยกวากระแสไหลวนบนแกนเหลกโดยทาแผนเหลกใหเปนแผนบางหลายแผนเรยง

ซอนประกอบขนเปนแกนเหลกของหมอแปลง ซงมดวยกนหลายรปแบบเชน แผนเหลกแบบ Core

และแบบ Shell

4. ขวตอสายไฟ (Terminal) ทาหนาทเปนจดตอสายไฟกบขดลวด โดยทวไปหมอแปลง

ขนาดเลกจะใชขวตอไฟฟาตอเขาระหวางปลายขดลวดกบสายไฟฟาภายนอก และ ถาเปนหมอ

แปลงขนาดใหญจะใชแผนทองแดง (Bus Bar) และบชชงกระเบองเคลอบ (Ceramic) ตอเขา

ระหวางปลายขดลวดกบสายไฟฟาภายนอก

5. แผนปาย (Name Plate) ทาหนาทบอกรายละเอยดประจาตวหมอแปลง แผนปายจะตด

ไวทตวถงของหมอแปลงเพอแสดงรายละเอยดประจาตวหมอแปลง อาจเรมจากชอบรษทผผลต

ชนด รนและขนาดของหมอแปลง ขนาดกาลงไฟฟา แรงเคลอนไฟฟาดานรบไฟฟาและดานจาย

ไฟฟา ความถใชงาน วงจรขดลวด ลกษณะการตอใชงาน ขอควรระวง อณหภม มาตรฐานการ

ทดสอบ และอน ๆ

42

6. อปกรณระบายความรอน (Coolant) ทาหนาทระบายความรอนใหกบขดลวด เชน

อากาศ, พดลม, นามน หรอใชทงพดลมและนามนชวยระบายความรอน เปนตน

7. โครง (Frame) หรอตวถงของหมอแปลง (Tank) ทาหนาทบรรจขดลวด แกนเหลก

รวมทงการตดตงระบบระบายความรอนใหกบหมอแปลงขนาดใหญ

8. สวตซและอปกรณควบคม (Switch Controller) ทาหนาทควบคมการเปลยนขนาดของ

แรงเคลอนไฟฟา และมอปกรณปองกนไฟฟาชนดตาง ๆ รวมอยดวย

ลกษณะทวไปของหมอแปลง หมอแปลงไมวาจะมขนาดเทาไร จะมสวนประกอบหลก

ตางๆ ทเหมอนกน สวนหมอแปลงขนาดใหญจะมอปกรณชวย (Accessories) มากขนกวาหมอ

แปลงขนาดเลก สวนประกอบทสาคญมดงน

- Conservator คอ ทเกบนามนหมอแปลงสารองสาหรบการขยายตวและหดตวขนามน

หมอแปลง และจายนามนชดเชยเมอหมอแปลงเกดรวซม เพอใหนามนหมอแปลงอยเตมภายใน

หมอแปลงตลอดเวลา โดยทวไปจะมปรมาตร 10 % ของนามนในหมอแปลง ลกษณะ Conservator

จะมเปนถงตดตงอยสงกวาถงหมอแปลง ภายในบรรจนามนหมอแปลงไว ม Oil Live Gauge อย

ภายนอกสาหรบบอกระดบของนามน ใน Conservator มทอใหญตอระหวางนามนใน Conservator

ผานบชโฮลรเลย (Buchholz Relay) ลงสสวนบนของหมอแปลง ดานทเปนอากาศของ Conservator

จะมทอเลก ๆ ตอลงมาดานลางและตอเขากบ Air Dryer สาหรบดกความชนของอากาศกอนทจะเขา

ส Conservator ดงแสดงในภาพท 2.33

ภาพท 2.33 Conservator และ Air Dryer

43

- Air Dryer ภายในบรรจสารดดความชนไวเพอดดความชนในอากาศกอนทจะเขาส

Conservator สารดดความชนทใชกนมากคอ Silica Gel ซงทามาจาก Silica Acid ผสมกบ Cobalt

Salt มลกษณะเปนเมดสนาเงน สามารถดดความชนไดประมาณ 40% ของนาหนกตวมนเอง จากนน

Silica Gel จะเปลยนเปนสแดง สวนลางของ Air Dryer เปนถวยสาหรบใสนามนหมอแปลงซงม

นามนบรรจอยเลกนอย มหนาทปองกนไมให Silica Gel สมผสกบอากาศภายนอกตลอดเวลา และ

ปองกนฝ นเขาไปในหมอแปลงอกดวย ดงแสดงในภาพท 2.33

- บชโฮลรเลย (Buchholz Relay) ตออยระหวางหมอแปลงกบ Conservator ของหมอ

แปลง มหนาทตรวจจบความผดปกตทเกดขนภายในหมอแปลง กลาวคอ เมอมความผดปกต ความ

รอนจะทาใหเกดกาซขน กรณทความผดปกตไมรนแรงกาซจะเกดขนชา ๆ กาซทเกดขนจะมา

แทนทนามนทสวนบนของบชโฮลรเลย ทาใหลกลอยลกบนลดระดบลงจนถงระดบหนง สญญาณ

Alarm กจะดงขนเตอนใหทราบ

- Pressure-Relif Vent เปนเครองมอสาหรบลดความดนภายในหมอแปลง ตดตงบรเวณ

ขางตวถง ภายในมแผน Diaphragm ปดอย ซงถกกดดวยแรงสปรง ประมาณ 0.7 Bar เมอความดน

ภายในหมอแปลงเกนกาหนด ซงอาจจะเนองมาจากการเกด Short Circuit ภายในหมอแปลง ความ

ดนทเกดขนจะดนแผน Diaphragm ใหชนะแรงสปรง ทาใหนามนไหลออกมาสภายนอกได เปน

การลดความดนภายในหมอแปลง Contact ทอยขาง Pressure-Relif Vent กจะทางานตดไฟเขาออก

หมอแปลง เมอความดนลดลง สปรงจะกดแผน Diaphragm ใหกลบสสภาพเดม

- Tap Changer เปนอปกรณทใชเปลยนจานวนรอบของขดลวดหมอแปลงเพอใหได

แรงดนไฟฟาทางดานโหลดตามตองการ โดยทว Tap Changer ของหมอแปลงจะอยทางดานขดลวด

แรงสงเพราะมจานวนรอบมากและมกระแสไหลนอย Tap Changer ชนด Off Load จะตองดบ

ไฟฟ ากอ นทจะ เป ลยน Tap Changer ได ปกต Tap Changer จะม 5 Tap แ ตละ Tap จะทาให

แรงดนไฟฟาเปลยนไป ประมาณ 2.5 % โดยหมนปรบตามเขมนาฬกา ซงแตละตาแหนงทหมน

เพมขน จะเปนการลดจานวนรอบของขดลวด ดงแสดงในภาพท 2.34

44

ภาพท 2.34 Tap Changer

- Dual Voltage Switch เปนอปกรณทใชเลอกรบแรงดนในระบบจาหนายวาจะรบ 12 kV

หรอ 24 kV (ระบบจาหนาย กฟน.)ได เมอเราปรบสวตซดงกลาวไปทตาแหนง 12 kV ขดลวดแรง

สง 2 ชด จะตอขนานกน เพอใชกบระบบจาหนาย 12 kV ในทานองเดยวกน ถาปรบไปท

ตาแหนง 24 kV ขดลวดแรงสง 2 ชด จะตออนกรมกน เพอใชกบระบบจาหนาย 24 kV และการ

ปรบเปลยนตาแหนง Dual Voltage Switch จะตองทาในขณะหมอแปลงไมมไฟฟาเทานน

- นามนหมอแปลง เนองจากการสญเสยทางไฟฟาจะทาใหเกดความรอน ซงจะทาให

วตถมอณหภมสง ขนจนถงจดทอาจชารดได ถาไมมการระบายความรอนนนออกจากวตถอยางม

ประสทธภาพ ในหมอแปลงขดจากดของอณหภมขนอยกบกระดาษหรอฉนวนอน ๆ ซงอาจรอน

เกนไปจนชารด ใชงานไมไดเลย นามนในหมอแปลงเปนตวกลางทมประสทธภาพในการถายเท

ความรอน จากแกนเหลก และขดลวด สภายนอก นามนหมอแปลงใชเปนฉนวนไฟฟาไดอยางดใน

หมอแปลง ซงมศกยทางไฟฟาตางกนระหวางจดตาง ๆ ในหมอแปลง ทาใหหมอแปลงจายโหลดได

เกน Rated Capacity และสามารถทนตอ Transients Voltage เนองจากฟาผาหรอ Switch Surge ได

นอกจากนนามนหมอแปลงยงสามารถเพมประสทธภาพของฉนวนทเปนของแขง ไดโดยการแทรก

เขาไปในชองระหวางขวของฉนวนทพนกนไว หลงจากททาใหแหงและดดเอาอากาศออกแลวจะ

ไดกระดาษหรอผาทเปนฉนวนอยางด

45

เนองจากนามนหมอแปลงมความสาคญยงสาหรบหมอแปลง ดงนนการเลอกพจารณา

และเกบตวอยางนามนหมอแปลง ดงแสดงในภาพท 2.35 เพอทาการตรวจเชคลกษณะคณสมบต

นามนหมอแปลง ดงน

- มคณสมบตทางไฟฟาด มคาความเปนฉนวน (Dielectric Stengel) สง

- ระบายความรอนไดด มความหนด (Viscosity) ตา

- มจดไหล (Pour Point) ตา ไมแขงตวในฤดหนาว

- ระเหยไดนอย มจดวาบไฟ (Flash Point) สง

- คงทนตอปฏกรยาทางเคม ไมมสารไปกดกรอนสวนทเปนโลหะ มคาความเปนกรด (Acidity)ตา

- สะอาดปราศจากความชน หรอสงเจอปนตาง ๆ

ภาพท 2.35 นามนหมอแปลงไฟฟา

- บชชง (Bushing) ทามาจาก Porcelain หรอ China Stone ทาหนาทเปนฉนวนกนระหวาง

ขวไฟฟาแรงสง-แรงตา กบตวถง ในหมอแปลงแตละลกจะมบชชงอย 2 ชด คอ บชชงแรงสง และ

บชชงแรงตา ดงแสดงในภาพท 2.36

46

ภาพท 2.36 บชชงหมอแปลงไฟฟา

- ปะเกน ทาหนาท รองรบบชชงกบตวถงหรอฝาถงกบตวถง จดประสงคเพอกนความชน

เขาภายในหมอแปลงและกนนามนทบรรจภายในตวถงหมอแปลง รวออกมาภายนอก ปะเกนทใชม

2 แบบ คอไม Cork ผสมยาง หรอยาง Nitrile คณสมบตของปะเกนคอ จะตองทนนามน ไมบวม ทน

ความรอน ไมแขง

- Oil Temperature เปนเครองมอสาหรบวดอณหภมของนามนหมอแปลง โดยวดจาก

สวนบนของตวถงหมอแปลง ภายในจะม Mercury Contact ซงจะไปควบคมการเปดปดพดลม

- ถงหมอแปลงและฝาถง (Transformer Tank And Cover) ถงหมอแปลงเปนสวนทอย

ภายนอกสด ใชบรรจชนสวนอปกรณตาง ๆ เชน ขดลวด แกนเหลก นามนหมอแปลง ตลอดจนใช

ตดตงอปกรณตาง ๆ เชน บชชง ลอฟา ฯลฯ

2.6.4 ชนดของหมอแปลงไฟฟากาลง (Power Transformer)

หมอแปลงไฟฟากาลง (Power Transformer) จะใชสาหรบการจายกาลงไฟฟาและระบบ

สายสง (Transformer Line) หมอแปลงไฟฟาชนดนจะมคากาลงไฟฟาในการใชงานสงทสด และ

แรงดน ไฟฟาใชงานอยางตอเนอง กจะมคาสงทสดดวย การกาหนดพกดของหมอแปลงไฟฟาจะ

เหมอนกบเครองจกรไฟสลบ คอจะกาหนดเปน โวลต*แอมแปร (VA) โดยทวไปจะมขนาดตงแต 1

MVA ขนไปจนถงหลายรอย MVA ตวอยางหมอแปลงไฟฟากาลง ดงแสดงในภาพท 2.37

47

ภาพท 2.37 หมอแปลงไฟฟากาลง (Power Transformer)

- หมอแปลงจาหนาย (Distribution Transformer) เปนหมอแปลงทใชในระบบจาหนาย

ของ การไฟฟาสวนภมภาค และการไฟฟานครหลวง ดงแสดงตวอยางในภาพท 2.36 สาหรบหมอ

แปลงจาหนายทใชงานทวไปของการไฟฟาสวนภมภาคแบงออกเปน 2 ระบบคอ 1. ระบบ 1 เฟส 3

สาย มใชงาน 4 ขนาดคอ 10 kVA, 20 kVA , 30 kVA , 50 kVA 2. ระบบ 3 เฟส 4 สาย มหลายขนาด

ไดแก 30, 50, 100, 160, 250, 315, 400, 500, 1000, 1250, 1500, 2500 kVA

- หมอแปลงทตดตงเพอจายกระแสไฟฟาทวไปของการไฟฟาสวนภมภาคกาหนดให

ใชไดตงแตขนาด 10 kVA 1 เฟส จนถง 250 kVA 3 เฟส (ยกเวน 30 kVA 3 เฟส) นอกเหนอจากน

เปนหมอแปลงทตดตงใหผใชไฟเฉพาะราย

48

ภาพท 2.38 หมอแปลงจาหนาย (Distribution Transformer)

- หมอแปลงไฟฟาเครองมอวด (Instrument Transformer) Instrument Transformer คอ

อปกรณทใชแยกอปกรณเครองมอวดและ/หรออปกรณควบคมทตออยดาน Secondary ออกจาก

ดานไฟแรงสงทตอเขาทาง Primary ของ Instrument Transformer

2.6.5 หมอแปลงกระแส (Current Transformer)

หมอแปลงกระแส (Current Transformer) CT ไมเหมอน Power Transformer ทงหมดแต

ใชหลก การ Electromagnetic Inductionเห ม อ น ก น ล ก ษ ณ ะการใช งาน ต างกน ใน Power

Transformer กระแสไหลผานขดลวด Primary จะมความสมพนธกบกระแสดาน Secondary ซง

เปนไปตาม Load แต CT มขดลวด Primary ตออนกรม (Series) กบ Line เพอวดกระแสทไหลผาน

หรอกลาวไดวา กระแสในขดลวด Primary จะไมขนกบ Load ทตออยอาจแบงประเภทของ CT ได

เปนสองชนดตามการใชงาน

- CT ทใชวดกระแส โดยนาอปกรณ Instrument เช น Metering System ตาง ๆ คอ

Energy Meter, Current Indicating Meter มาตอ เขาท ดาน Secondary เรย กวา Metering Current

Transformer

- CT ทใชกบระบบปองกน (Protective Equipment) เชน Trip Coil, Relay ซงเรยกวา

Protective Current Transformer

49

ภาพท 2.39 หมอแปลงกระแส Current Transformer

หนาทของหมอแ ปลงกระแส (Current Transformer) หมอ แปล งกระแส (Current

Transformer) มหนาทคอ แปลงขนาดกระแสของระบบไฟฟาคาสงใหเปนคาตาเพอพระโยชนใน

การวดและการปองกน แยกวงจร Secondary ออกจากวงจร Primary เพอความปลอดภยของ

ผปฏบตงาน ทาใหสามารถใชกระแสมาตรฐานทางดาน Secondary ได กรณใชงานกบไฟแรงสง

จาเปนตองมฉนวนทสามารถทนตอแรงดนใชงานและแรงดนผดปกตทอาจเกดขนในระบบ แตหาก

ไมคานงถงฉนวน (Insulation) สงสาคญของ CT ทตองม คอ

- Primary Winding

- Magnetic Core

- Secondary Winding

- Burden

Primary Winding เปน ข ดล วด ทตอ อ นก รม (Series) กบ Line หรอ Primary Circuit

แบงเปนชนด มรอบเดยว Single - Turn Primary Winding ไดแก Ring - Type หรอ Through - Type

ใช Line Conductor / Cable , หรอ Busbar คลองหรอสวมใหผานชอง (Window) ของ Core ทม

ขดลวดSecondary พนอยจงถอเปนรอบเดยว แล ะ ชนดทมหลายรอบ Multi - Turn Primary

Winding หรอWound Primary Current Transformer ขดลวดของ Primary มหนงรอบจะดกวาหลาย

รอบ กลาวคอผลตอ แรงทางกลทกระทากบ Conductor ของ Primary ในขณะมกระแสลดวงจรไหล

ผาน และความรอน ทเกดขนจากกระแสสง (Dynamic and Thermal Stresses)

50

Magnetic Core เปนแกนเหลกทให Induced Flux ไหล คณสมบตของ CT ทสาคญคงเปน

เรองความละเอยดถกตองแมนยา และ ความเทยงตรง (Accuracy) ของ CT คณสมบตนขนอยกบ

ชนดของ Material ทใชทา Core และโครงสรางของ Core จงมกใช Magnetic Alloys

Secondary Winding เปนขดลวดชดทสองทพนบนแกนเพอลดกระแสใหตาลง สามารถ

นาอปกรณตางๆ มาตอเพอวดคาได คณสมบตของ CT ขนอยกบ Flux Density ใน Core เปนสาคญ

Flux ทเกดขนจะขนอยกบ Impedance ทงหมดใน Secondary Circuit สวนหนงคอ Impedanceของ

ขดลวด Secondary บางกรณจะมคามากกวา Impedance ของอปกรณ หรอ Burden ทตอเขา

Burden เปน Impedance ของอปกรณทตอทาง Secondary เชน Relay, เครองมอวดหรอ

อปกรณอน ๆ รวมทงสายทตอระหวางอปกรณกบ Secondary Terminal รวมทงหมด คอ Burden

ของ CT อาจมหนวยเป น VA หรอ Ohm กได โครงส รางของหมอแปลงกระแส (Current

Transformer) ประกอบดวยขดลวด 2 ชดคอ ขดปฐมภม ซงพนรวดเสนใหญจานวนรอบนอย และ

ขดทตยภมพนดวยลวดเสนเลกจานวนรอบมาก ซงมสญลกษณ ดงแสดงในภาพท 2.40

ภาพท 2.40 สญลกษณของหมอแปลงกระแสไฟฟา

หลกการทางานของ หมอแปลงกระแส (Current Transformer) คอ ขดลวดปฐมภมตอ

อนกรมกบโหลดของวงจร ทาใหเกดสนามแมเหลกขนทางดานขดลวดปฐมภม ไปเหนยวนาให

เกดแรงเคลอนไฟฟาเหนยวนาขนทางดานขดลวดทตยภม ทาใหเขมชของแอมมเตอรเกดการบาย

เบน คาทอานไดทางดานขดลวด ทตยภมสามารถนาไปคานวณหาคากระแสทไหลผานขดลวดปฐม

ภมได โดยอาศยความสมพนธระหวางกระแสไฟฟาในขวดลวดทงสอง การใชงานหมอแปลง

กระแสมเหตผล 2 ประการคอ

51

- เพอปองกนอนตรายจากการตอแอมมเตอรหรอขดลวดกระแสของเครองวดไฟฟา

โดยตรงกบสายฟาแรงสง

- แปลงกระแสไฟฟาในระบบใหตาลง เพอใหเหมาะสมกบยานการวดของแอมมเตอรและวตต

มเตอร

2.6.6 หมอแปลงแรงดน (Voltage Transformer)

หมอแปลงแรงดน (Voltage Transformer) คอหมอแปลงแรงดนไฟฟาทใชรวมกบ

เครองวด ทาหนาทแปลงแรงดนไฟฟาใหตาลง เพอใหเกดความปลอดภยตอผปฏบตงาน และ

เหมาะสมกบยานวดของโวลตมเตอรตามมาตราฐานกาหนด โดยตวอยางหมอแปลงแรงดน ดง

แสดงในภาพท 2.41

ภาพท 2.41 หมอแปลงแรงดน Voltage Transformer

ขอกาหนดลกษณะของ (Voltage Transformer)

- Rated Primary Voltage

- Rated Secondary Voltage

- Insulation Level

- Rated Burden

- Frequency

- จานวน Phases

- Accuracy Class

52

- Voltage Transformer ทมใชงาน

- Magnetic - Type Voltage Transformer (MVT)

- Capacitive Voltage Transformer (CVT)

Magnetic - Type MVT จะใชงานทแรงดนเดยว หรอ ท Flux Density เดยว ไมมลกษณะ

เปน Wide Range เหมอน CT การออกแบบเพอแปลงแรงดน ใชหลกการเชนเดยวกบ Power

Transformer สงทแตกตางกน คอ ตองคานงถงคาความผดพลาดของแรงดนทแปลงออกทดาน

Secondary

Capacitive Voltage Transformer มลกษณะเปน Capacitive Divider คอม Capacitor สอง

ชดตออนกรมกน สวนลางจะมคา Capacitance สงกวาสวนบน แรงดนท Tap ออกจาก Capacitor

สวนลางจะนาไปตอเขากบ Intermediate Voltage Transformer (IVT) ทเปน Inductive - Type เพอ

แปลงแรงดนใหตาลงในระดบเหมาะสมกบอปกรณ

เนองจาก Capacitor Impedance และ Leakage Impedance ของ IVT ทาใหการใชงานไม

สามารถควบคม Ratio ท Burden คาตาง ๆ ได จงจาเปนตองม Tuning Reactor ซงจะตอขนไวกอน

ตอเขา Inductive Voltage Transformer เมอเลอกคาทเหมาะสมกบ Frequency ระบบ กจะทาให

Impedance ของ Capacitor หมดไป

Accuracy Class ของ Instrument Transformer IEC Standard

- Class สาหรบ Metering: 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, and 3.0

- Class สาหรบ Relaying: 3P, 6P ท Burden 25 - 100%

การใชงานในชวงแรงดน 5 % ถง แรงดนทออกแบบใหเหมาะกบการ Ground ของระบบ

แตละประเภท ระบบทเปน Solidly Ground f = 1.5 , ระบบทไมเปน Solidly Ground f = 1.9

ตารางท 2.3 คา Standard Accuracy Classes And Limits Of TCF For Voltage Transformer

Min Max Min Max

1.2 0.988 1.012 0.6 1

0.6 0.944 1.006 1.6 2

0.3 0.997 1.003 2.6 3

Accuracy ClassLimits of Transformer Limits of Power Factor

53

ตารางท 2.4 คา Standard Burdens For Voltage Transformer

Designation Of Burden Secondary VA Burden Power

FactorW 12.5 0.1

X 25 0.7

Y 75 0.85

Z 200 1.85

ZZ 400 2.85

2.6.7 กบดกฟาผา (lightning arrester)

กบดกฟาผาหรอกบดกเสรจเปนอปกรณททาหนาทลดความรนแรงของฟาผา ทผาลง

สายไฟแรงสงในระบบ โดยคณสมบตของกบดกฟาผากคอ จะยอมใหกระแสทมความถสงไหลผาน

ได แตไมยอมใหกระแสทมความถปกตไหลผาน อยางไรกตามหากอตราการเพมของแรงดนและ

กระแสของฟาผา มคาสงเกนกวาพกดของกบดกฟาผา กบดกฟาผากจะเกดการชารดเสยหายได ซง

จะทาใหอปกรณทกบดกฟาผาปองกนไดรบความเสยหาย สาหรบระบบไฟฟาในตางจดหวดหรอ

ชนบท จะเกดฟาผามากกวาในตวเมอง เนองจากตามตางจงหวดระบบสายสงจะอยในทโลงแตใน

ตวเมองจะมสงปลกสรางขนาดสงชวยรบฟาผาเนองจากธรรมชาตฟาผาจะผาลงสงปลกสรางทใกล

สด โดยกบดกฟาผาจะใชปองกนสายสงและอปกรณทสาคญในระบบ ซงมภาพจรงตวอยาง ของ

อปกรณกบดกฟาผาหรอกบดกเสรจ ดงแสดงในภาพท 2.36

54

ภาพท 2.42 อปกรณกบดกฟาผาหรอกบดกเสรจ

Overhead Grounded Wires ทาหนาทเสมอนรมทคอยปองกนฟาผาลงบนอปกรณภายใน

สถานไฟฟา มลกษณะเปนสายโลหะขงอยบนสวนสงสดของเสาโครงเหลก สายโลหะนจะจบกบ

ตวเสาโครงเหลกซงจะใชเปนทางไหลของไฟฟาผานสายทตอลงดน (Tower Grounding) ตรงโคน

เสาไฟฟาลงสระบบ Grounding System ทอยใตดน

2.7 การสอสารแบบ Modbus Protocol [5]

โปรโตคอล Modbus เปนโปรโตคอลเพอสอสารขอมลอนพต/เอาตพตและรจสเตอร

ภายใน PLC ซงถกคดคนโดย Modicon (ปจจบน คอบรษท Schneider Electric) โปรโตคอล

Modbus ไดเปนทยอมรบกนอยางกวางขวางในการตดตอสอสารทเปนแบบ Network Protocol อน

เนองมาจาก Modbus เปนระบบเปด, ไมมคาใชจาย, เชอมตอและพฒนางาย พรอมทงยงสามารถนา

โปรโตรคอลนไปใชงานในอปกรณอนๆ เชน Digital Power Meter, Rtu (Remote Terminal Unit),

Remote I/O, PLC เปนตน นอกจากน Modbus ยงสามารถรองรบและใชงานรวมกบ Application

จาพวก Scada และ Hmi Software ไดอกดวย

55

โปรโตคอล Modbus เปนการสอสารขอมลในลกษณะ Master/Slave ซงเปนการสอสาร

จากอปกรณแม (Master) เครองเดยว สวนใหญมกเปนซอฟตแวรคอมพวเตอรหรออปกรณแสดงผล

Hmi ไปยงอปกรณลก (Slave) ไดหลาย ๆ เครอง โดยสามารถกาหนดหมายเลขอปกรณไดสงสด

เครอง โดยมลกษณะการสงขอมล แบบ คอ ขอมลแบบแอสก (Ascii) และขอมลแบบ

เลขฐานสอง (Binary) ในโปรโตคอล Modbus ทสอสารขอมลแบบ Ascii จะเรยก Modbus Ascii

และโปรโตคอล Modbus ทสอสารขอมลแบบเลขฐานสอง จะเรยก Modbus Rtu ทาใหมความ

แตกตางในการกาหนดคาพอรตสอสาร

การรบสงขอมลดวยโปรโตคอล Modbus สามารถเลอกได โหมด คอ โหมด Ascii และ

โหมด Rtu ซงทง โหมดนมความแตกตางกนทการกาหนดรปแบบของชดขอมลภายในเฟรม จะ

เลอกโหมดใดกไดแตมเงอนไขวา อปกรณทกตวทตอรวมกนอยในบสหรอเครอขายเดยวกน จะตอง

ตงใหเลอกใชโหมดเดยวกนทงหมด ดงแสดงในภาพท 2.43

ภาพท 2.43 การตดตอสอสารแบบ Master/Slave

2.7.1 Modbus Rtu

เฟรมขอมลในโหมด Rtu ประกอบดวยขอมลแสดงตาแหนงแอดเดรส ไบต, หมายเลข

ฟงกชน ไบต, ขอมลททาการรบสงจานวนมากสดไมเกน ไบต และรหสตรวจสอบความ

ถกตองของขอมลแบบ Crc (Cyclical Redundancy Checking) ขนาด ไบต คา Crc นเปนคาท

คานวณมาจากขอมลทกไบต ไมรวมบต Start, Stop และ Parity Check โดยทตว Slave ตวทสง

ขอมลออกมาจะสรางรหส Crc แลวสงตามทายไบตขอมลออกมา หลงจากนนเมอ Master ไดรบ

56

เฟรมขอมลและถอดขอมลออกจากเฟรม ซงลกษณะการแบงเฟรมขอมลของ Modbus Rtu ดงแสดง

ในภาพท 2.44 หลงจากนนจะทาการคานวณ คา CRC ตามส ตรเดยวกบ Slave เพอทาการ

เปรยบเทยบคา Crc ทง คาวาตรงกนหรอไม หากไมตรงกนแสดงวาเกดความผดพลาดในการ

รบสงขอมลในโหมด Rtu การรบสงขอมล ไบต ไมวาจะเปนขอมลสวนใดภายในเฟรมจะตองทา

การสงบตขอมลรวม บต คอ บตเรมตน (Start) บต, บตขอมล บต, บตตรวจสอบ Parity ของ

ขอมล บตและบตหยด บต (Stop) บต หรอหากเลอกแบบไมมบต Parity กจะเปนแบบ Stop

แทน บต สาหรบการกาหนดใหมบต Parity นน สามารถเลอกเปนแบบค (Even Parity) หรอค

(Odd Parity) กได และหากตองการออกแบบใหสอดคลองกบอปกรณทมใชกนทวไปมากทสด ควร

เลอกแบบคโดยทสามารถปรบเปลยนเปนแบบคหรอไมมการตรวจสอบ Parity (No Parity) ไดดวย

ซงลกษณะการแ บงเฟรมขอมลของ Modbus Rtu ดงแสดงในภาพท 2.44 แล ะลกษณะการ

ตรวจสอบ Parity ของขอมล Modbus Rtu ดงแสดงในภาพท 2.45

ภาพท 2.44 ลกษณะเฟรมขอมลของ Modbus Rtu

ภาพท 2.45 ลกษณะขอมลแตละไบตของ Modbus Rtu

57

2.7.2 Modbus Ascii

การรบสงขอมลในโหมด Ascii นนมความแตกตางจากโหมด Rtu ตรงทในโหมด Rtu

ขอมลทจะสงขนาด ไบต นามารวมกบบตประกอบตางๆ กสามารถสงออกไปไดเลย แตสาหรบ

โหมด Ascii จะมองขอมล ไบต นนออกมาเปนตวอกษร ตว เชน คา x B ซงเปนเลขฐานสบ

หก กจะถกมองเปนตวอกษร ‘ ’ และตวอกษร ‘B’ จากนนกจะทาการคนหารหส Ascii ของ

ตวอกษรทง ตวนน ซงไดแก x สาหรบ ‘ ’ และ x สาหรบ ‘B’ แลวทาการสงรหส Ascii

ทง คานออกไป ซงจะไดผลเทากบการสงคา x B ซงเปนขอมลขนาด ไบต ในโหมด Rtu จะ

เหนไดวาการสงขอมลในโหมด Ascii จะตองทางานมากกวาการสงขอมลในโหมด Rtu ซงทาให

อตราเรวในการสอสารมคาตากวา สาเหตทเปนแบบนกเพราะวา โหมด Ascii ไดถกออกแบบมา

สาหรบอปกรณทไมมความสามารถในการกาหนดชวงระยะหางของเวลาในการสงเฟรมขอมล

อยางเชนในโหมด Rtu ทอปกรณสามารถกาหนดไดวาจะสงเฟรมขอมลแตละเฟรมออกมาดวยเวลา

หางกนเทาใด และอปกรณทรอรบขอมลกตองสามารถตรวจจบและแยกแยะไดวาเฟรมขอมลแตละ

เฟรมทรบเขามานนมระยะเวลาหางกนภายในชวงเวลาทกาหนดหรอไม เพอทาใหสามารถ

ตรวจสอบหาจดเรมตนและจดสนสดของเฟรมขอมลแตละเฟรมได แตในความเปนจรงยงม

อปกรณอกหลายชนดทไมมความสามารถพเศษน จงตองใชวธอนทจะชวยใหสามารถรบร

จดเรมตนและจดสนสดของเฟรมขอมลได นนไดแกโหมด Ascii ซงในโหมดนจะเรมตนเฟรม

ขอมลดวยการสงรหส Ascii ทกาหนดใหหมายถงจดเรมตน คอ x A ซงตรงกบตวอกษร ‘:’ ตาม

ดวยแอดเดรสของ Slave, หมายเลขฟงกชน, ขอมล, รหสตรวจสอง RLC และรหส Ascii ตว ท

กาหนดใหหมายถงจดสนสด คอ รหส x D และ x A คอรหส CR (Carriage Return) และ LF

(Line Feed) ตามลาดบ โดยในขณะทบสขอมลวางจากการรบสงขอมล อปกรณทกตวจะคอย

ตรวจสอบขอมลในบสวามการสงรหส Ascii ของ ‘:’ ออกมาหรอไม ถามกจะรบรวาขณะนไดมการ

เรมตนสงเฟรมขอมลออกมาแลว กจะเขากระบวนการรบขอมลตอไป ซงลกษณะการแบงเฟรม

ขอมลของ Modbus Ascii แสดงในภาพท 2.46 และการแยกขอมลแตละไบทดงแสดงในภาพท 2.47

ภาพท 2.46 ลกษณะเฟรมขอมลของ Modbus Ascii

58

ภาพท 2.47 ลกษณะขอมลแตละไบตของ Modbus Ascii

Modbus จะบรการใหอปกรณตดตอสอสารกนผาน Serial Port (RS- / / ) แตใน

ปจจบนไดมการพฒนาใหอปกรณสามารถตดตอสอสารกบอปกรณทอยบนเครอขาย Ethernet ซง

อปกรณทใชการสอสารแบบ Modbus Protocol สวนใหญจะเปน PLCs, DCSs, HMIs, Instruments

อยางไรกตาม Modbus จาเปนตองมอปกรณจาพวก Gateway และ Bridge ในการตดตอสอสาร

ระหวาง Serial Line กบ Ethernet

2.7.3 Modbus Tcp/Ip

Modbus Tcp/Ip ถกพฒนาขนโดยมวตถประสงคเพอจะนาการสอสารแบบ Internet มาใช

กบอปกรณจาพวก Ethernet Device ระยะในการใชงานสาหรบการเดนสาย (สาย Lan) คอ

เมตร โดยสามารถขยายระยะในการสอสารไดโดยการใชอปกรณ Repeater หรอในระบบ Lan จะ

เรยกอปกรณนวา Hub หรอ Switch กจะสามารถลากสายไดอก เมตร และยงสามารถตอ

Repeater ขยายระยะทางไดโดยไมจากด ในการสอสารโดยทวไปมความเรว , , บตตอ

วนาท ( Mbps) และเชอมตออปกรณไดไมจากดจานวน ดงแสดงในภาพท 2.48

59

ภาพท 2.48 เชอมตออปกรณ Modbus TCP/IP

2.7.4 Modbus Ascii/Rtu

Modbus Ascii/Rtu ทจะตดต อส อส ารกบ Modbus Tcp เพอใหใชงานในเครอ ขาย

Ethernet จะใช Gateway ตดตอและแปลงรปแบบการสอสารขอมล โดยการสอสารของ Modbus

Rtu/Ascii จะเปนการสอสารผานทาง RS- / / นนจะถก Gateway แปลงใหเปน Modbus

Tcp เพอใชในการตดตอสอสารในเครอขาย Ethernet ตอไป ดงแสดงในภาพท 2.49

ภาพท 2.49 การแปลง Modbus Serial เปน Modbus Ethernet