หน่วยที่ 1 การผลิต และระบบส่ง ... ·...

หนวยท 1 การผลต และระบบสงจายไฟฟาและอปกรณ

โรงไฟฟา คอ สถานทผลตพลงงานไฟฟาโดยใชกระบวนการแปลงพลงงานในรปแบบอนมาเปนพลงงานไฟฟา สวนใหญผลตมาจากเครองก าเนดไฟฟาแบบซงโครนส ซงถกขบหมนโดยเครองตนก าลงประเภทตาง ๆ

1.1.1 โรงไฟฟาพลงน า ใชแรงดนของน าไปผลกดนกงหนน า และกงหนน าตอเขากบเพลาของเครองก าเนดไฟฟาเพอผลตพลงงานไฟฟาออกมา

1.1 ระบบผลตไฟฟา

อปกรณไฟฟาของโรงไฟฟาพลงน า แบงออกเปน 3 สวนใหญ ๆ คอ 1. เครองก าเนดไฟฟา ผลตแรงดนไฟฟา กระแสสลบออกมา ทขวเครองก าเนด ไฟฟา

โรงไฟฟา ก าลงผลต (MW) พลงงานไฟฟา (GWh)

เขอนภมพล 779.20 1,667.95

เขอนศรนครนทร 720.00 1,465.88

เขอนสรกต 500.00 1,144.51

เขอนล าตะคอง ชลภาวฒนา

500.00 195.52

เขอนวชราลงกรณ 300.00 1,007.97

ตวอยาง ก าลงการผลตโรงไฟฟาพลงน าในระบบไฟฟาของประเทศไทย (ป 2552) : 1 MW = 1,000,000 W = 1,000 KWh = 1000 หนวย

GWh หมายถง กกะวตต – ชวโมง = 106 KWh = 1,000,000 หนวย

2. หมอแปลงไฟฟา ส าหรบแปลงแรงดนไฟฟาใหเปนแรงดนสง เปนอปกรณทเชอมระหวางเครองก าเนดไฟฟากบลานไกไฟฟา

3. ระบบควบคม โดยหองควบคมระบบไฟฟาจะอยภายในโรงไฟฟาหรออาจจะเปนศนยควบคมทอยหางออกไป

โรงไฟฟาพลงน าทใหญทสดในโลก (ขอมลป 2553)

ชอโรงไฟฟา ประเทศ จ านวนชด @ MW ก าลงตดตง MW

เขอนสามผา จน 26 @ 700 18,200

เขอนอไตป ปารากวย -

บราซล 20 @ 700 14,000

เขอนกร เวเนซเอลา 10 @ 1,020 10,200 เขอนทครอ บราซล - 8,400 เขอนซายาโน - ซเซนสกายา

รสเซย 10 @ 640 6,400

เขอนครสโนยาสค

รสเซย - 6,000

1.1.2 โรงไฟฟาพลงงานความรอนกงหนไอน า ใชพลงงานความรอนจากการเผาไหมเชอเพลง เชน ถานหน น ามนเตา และกาซธรรมชาต ตมน าใหเดอดกลายเปนไอน าไปขบกงหนไอน า แลวฉดเพลาเครองก าเนดไฟฟาท าการผลตไฟฟาออกมา

อปกรณหลกในโรงไฟฟาพลงความรอนกงหนไอน า ไดแก หมอไอน า กงหนไอน า และเครองก าเนดไฟฟา หมอแปลงไฟฟาท าหนาท แปลงแรงดนไฟฟาใหสงขนเพอสง เขาระบบสายสงไฟฟา หรอลดแรงดน ไฟฟาลงเพอใชในโรงไฟฟา

1.1.3 โรงไฟฟาพลงงานกงหนกาซ ท าการผลตพลงงานไฟฟาดวยการเผาไหมเชอเพลงในหองอดอากาศใหเกดอากาศรอนทมแรงดนสงไปขบเคลอนกงหนกาซ แลวไปฉดเพลาของเครองก าเนดไฟฟาเพอผลตไฟฟา

การผลตไฟฟาดวยกงหนกาซ ประกอบดวย เครองกงหนกาซ เครองอดอากาศ เครองก าเนดไฟฟา โดยใชกาซธรรมชาต น ามนเตาปรบสภาพ หรอน ามนดเซลเปนเชอเพลง การเรมเดนเครองจะใชมอเตอรไฟฟาซงมคลตชตอเชอมกบเพลาเปนตวขบดนใหหมน มอเตอรไฟฟาจะหยดและคลตชจะถกปลดออก เมอเครองกงหนกาซเดนเครองเองไดแลว ปลายเพลาอกดานหนงจะตอกบเพลาโรเตอรของเครองก าเนดไฟฟา ใหก าเนดแรงดน ไฟฟาออกมา

การเพมประสทธภาพของกงหนกาซ

1.1.4 โรงไฟฟาพลงความรอนรวม เปนการรวมระบบการผลตไฟฟาดวยเครองกงหนกาซและเครองกงหนไอน าเขาดวยกน หนวยผลตไฟฟากงหนกาซ อปกรณหลกประกอบดวย เครองกงหนกาซ และเครองก าเนดไฟฟา

หนวยผลตไฟฟากงหนไอน า อปกรณหลกประกอบดวย เครองก าเนดไอน า เครองกงหนไอน า และเครองก าเนดไฟฟา

1.1.5 โรงไฟฟาดเซล ใชพลงงานกลจากเครองยนต ดเซลไปหมนเพลาเครองก าเนดไฟฟาท าการผลตพลงงานไฟฟา โดยใชน ามนดเซลเปนเชอเพลง

เครองยนตดเซลเปนเครองยนตสนดาปภายในหองสบ ดดและอดอากาศภายในหองสบจนมความกดดนและมอณหภมสง หวฉดเชอเพลงจะฉดน ามนเชอเพลงเปนฝอยและมบางสวนระเหยเปนไอท าใหเชอเพลงเกดการลกไหมและจดระเบดไดเองผลกดนลกสบใหเคลอนท ระบบการเดนเครองยนตดเซลท าไดหลายวธ คอ 1 ) แบบอดอากาศ 2) แบบใชมอเตอรไฟฟา และ 3) ใชเครองยนตกาซโซลน

เครองยนตดเซลขนาดใหญโดยมากใชแบบอดอากาศในการชวยเรมเดนเครองยนต

ส าหรบการเดนเครองแบบใชมอเตอรไฟฟานน เปนมอเตอรไฟฟากระแสตรงชนดอนกรมสามารถท างานเกนก าลงไดในชวงระยะเวลาสน ๆ มอเตอรไฟฟามก าลงประมาณ 10 – 20 % ของก าลงเครองยนตดเซล โดยมากการเรมเดนเครองยนตดเซลแบบนใชกบเครองยนตขนาดเลก ๆ เทานน การเรมเดนเครองยนตดเซลโดยใชเครองยนตกาซโซลน เครองยนต กาซโซลนตดตงไวดานขางของเครองยนตดเซลโดยตรง โดยขบเครองยนตดเซลผานคลตช กระปกเกยร และเฟองขบ

1.1.6 โรงไฟฟาพลงงานแสงอาทตย การผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยมตนทนการผลตทสงกวาการผลตไฟฟาดวยเชอเพลงฟอสซล 4-5 เทา ดงนน จงเหมาะสมกบกรณของหมบานซงอยหางจากเครอขายสายสงไฟฟา

เทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย มอยดวยกนหลายเทคโนโลย เชน

ก) ระบบแผงเซลลแสงอาทตยแบบยดอยกบท

ข) ระบบแผงเซลลแสงอาทตยแบบตดตามดวงอาทตย

ค) ระบบแผงเซลลแสงอาทตยแบบรวมแสง

ในการผลตไฟฟาดวยพลงงานแสงอาทตยมหลาย ๆ รปแบบ เชน แบบโซลารฟารม แบบตดตงบนหลงคาอาคารหรอหลงคาบานเรอน

การใชงานเซลลแสงอาทตยเพอใหไดมาซงพลงงานไฟฟาสามารถแบงออกได 3 ลกษณะใหญ ๆ คอ

แบบแรกคอ Stand -alone

ในระบบทสองเปนระบบแบบผสมผสานหรอไฮบรด

ในระบบทสาม ใชเซลลแสงอาทตยท าการจายโหลดรวมกบสายสงทมาจากการไฟฟา ฯ

การผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยโดยทวไปประกอบดวยอปกรณ ดงตอไปน

ก) แผงเซลลแสงอาทตย (Solar Cell)

ข) เครองควบคมการชารจแบตเตอร (Charge Controller)

ค) อนเวอรเตอร (Inverter)

ง) แบตเตอร (Battery)

1.1.7 โรงไฟฟาพลงงานลม ลมเกดจากความแตกตางของความกดอากาศ อากาศทมความกดสงจะเคลอนตวไปยงทมความกดต ากวาเสมอ

ความเรวลมจะแปรคาตามระดบความสงจากผวโลก กระแสลมทพดเหนอผวดนจะถกหนวงใหชาลงตามความเสยดทานของพนผวและสงทปกคลมผวโลก เชน ตนไม อาคาร หรอสงปลกสรางตาง ๆ

ความเรวลมเฉลยทสามารถผลตพลงงานไดโดยไมเปนอนตรายแกอปกรณอยระหวาง 20-40 กโลเมตรตอชวโมง รายละเอยดของกงหนลมผลตไฟฟาประกอบดวย

1.1.8 โรงไฟฟาพลงงานความรอนใตพภพ จากการศกษาโครงสรางของโลกโดยใชคลนแผนดนไหว โลกสามารถแบงออกไดเปน 3 สวน ตามองคประกอบทางเคม

นกธรณวทยาแบงโครงสรางภายในของโลกออกเปน 5 สวน ตามคณสมบตทางกายภาพ โดยพจารณาจากความเรวของคลนปฐมภม และคลนทตยภม

1. ธรณภาค ประกอบดวยเปลอกโลกทวป และเปลอกโลกมหาสมทร

2. ฐานธรณภาค อยใตแนวแบงเขตโมโฮโรวซกลงไปจนถงระดบ 700 กโลเมตร 2.1 เขตทคลนไหวสะเทอนมความเรวต า ทระดบความลก 100 - 400 กโลเมตร 2.2 เขตทมการเปลยนแปลง อยบรเวณเนอโลกตอนบน ระดบความ ลก 400 - 700 กโลเมตร

3. เมโซสเฟยร อยบรเวณเนอโลกชนลางทระดบ ความลก 700 - 2,900 กโลเมตร 4. แกนโลกชนนอกทระดบความลก 2,900 - 5,150 กโลเมตร 5. แกนโลกชนใน ทระดบความลก 5,150 กโลเมตร จนถงความลก 6,371 กโลเมตร

แหลงพลงงานความรอนใตพภพสวนใหญจะเกดอยในบรเวณ ภเขาไฟแนวแผนดนไหวและแนวเคลอนตวของเปลอกโลก การเพมขนของอณหภมเมอความลกจากผวโลกลงไปประมาณ 2.5 - 3 องศาเซลเซยส /100 เมตร ปรากฏการณของการเกดภเขาไฟระเบด การเกดน าพรอน แสดงใหเหนวาภายในโลกของเรามความพลงงานรอนสะสมตวอย

การผลตไฟฟาจากพลงงานความรอนใตพภพ ก. โรงไฟฟาระบบไอน ายงยวดหรอไอน าอมตว เปนระบบทใชกนแพรหลายมากทสด และไดพฒนากนมานานในประเทศตาง ๆ ทวโลก เชน อตาล, อเมรกา, ญปน และอนโดนเซย

ข. โรงไฟฟาระบบไอน าแยกสวน โรงไฟฟาระบบนจะดดแปลง ใชกบแหลงพลงงานความรอนใตพภพทมอณหภมสงปานกลาง

ไดอะแกรมของโรงไฟฟาระบบไอน าแยกสวนครงเดยว

ไดอะแกรมของโรงไฟฟาระบบไอน าแยกสวนหลายครง

ค. โรงไฟฟาระบบ 2 วงจร โรงไฟฟาระบบนดดแปลงใชงานกบแหลงพลงงานความรอนใตพภพทมอณหภมสงปานกลาง

หองเยน

หองอบแหง

ใชเพอการทองเทยว

บอพกน า

ปมน าเยน

ถงเกบเสยง

สายสง กฟภ.

22 กโลโวลต 3 เฟส

หลมผลตน ารอน

ชดควบคม

วาลวควบคมน ารอน

ปมน ารอน

เขอนกนน าขนาดเลก

เครองก าเนด

ไฟฟา

กงหนไอน า

โรงไฟฟาพลงความรอนใตพภพ ระบบ 2 วงจร ขนาด 300 กโลวตต

ง. โรงไฟฟาระบบไหลรวม โรงไฟฟาระบบนอยในระหวางการสาธตดดแปลงใชงานกบแหลงพลงงานความรอนใตพภพทมอณหภมสงปานกลาง ซงผลตไอน าปนกบน ารอนทมปรมาณแรธาตสง ไมเหมาะสมทจะน ามาแยกสวน

1.1.9 โรงไฟฟานวเคลยร ปรมาณการใชและความตองการพลงงานไฟฟานบวนจะเพมมากขน หลายประเทศเรมหนมาพงพาพลงงานจากโรงไฟฟานวเคลยร

ในการเดนเครองโรงไฟฟานวเคลยรขนาดก าลงผลต 1,000 เมกะวตต เปนเวลา 1 ป จะมเชอเพลงใชแลวประมาณ 8-20 ลกบาศกเมตร ซงสามารถเกบโดยแชในสระน า ส าหรบเกบเชอเพลงใชแลวสามารถสกดเชอเพลงกลบมาใชอกได

โรงไฟฟานวเคลยร สามารถแบงสวนการท างานออกเปน 2 สวนหลก ๆ คอ 1. เครองปฏกรณนวเคลยร เปนแหลงก าเนดพลงงานความรอนเพอเอาความรอนไปตมน าใหเดอดกลายเปนไอ 2. ระบบผลตไฟฟา เปนสวนทรบแรงดนไอน ามาจากเครองปฏกรณนวเคลยร แลวสงไอน าไปหมนกงหนไอน าทตออยบนแกนเดยวกนกบเครองก าเนดไฟฟา เพอผลตไฟฟาออกมาจากเครองก าเนดไฟฟา

เชอเพลงนวเคลยร โดยทวไปจะใชยเรเนยม – 235 เมอยงนวตรอนชนเขากบนวเคลยสของธาตทสามารถแตกตวได เชน ยเรเนยม หรอ พลโตเนยม จะเกดการแตกตวเปนสองสวนกลายเปนธาตใหมพรอมทงปลดปลอยอนภาคนวตรอนและพลงงานจ านวนมากออกมา

โรงไฟฟานวเคลยรทใชกนอยางแพรหลายมอยดวยกน 3 ชนด

1. โรงไฟฟาพลงนวเคลยรแบบน าความดนสง นยมใชมากทสด ใชน าเปนทงตวกลางระบายความรอนและสารหนวงนวตรอน มการออกแบบระบบการท างานใหมสองวงจร

วงจรแรกเปนระบบระบายความรอนออกจากเตาปฏกรณนวเคลยร ถายเทความรอนใหแกน าหลอเยนในระบบทสองผานทอ ถายเทความรอน

วงจรทสองท างานภายใตความดนทต ากวาวงจรแรก น าในวงจรนถกตมใหเดอดกลายเปนไอและขบกงหนไอน าเพอผลตกระแสไฟฟาตอไป

2. โรงไฟฟาพลงนวเคลยรแบบน าเดอด มการท างานทคลายคลงกบโรงไฟฟาพลงนวเคลยรแบบน าความดนสง มวงจรการท างานเพยงวงจรเดยว

3. โรงไฟฟาพลงนวเคลยรแบบน ามวลหนกความดนสง ใชยเรเนยมธรรมชาตทไมมการเสรมสมรรถนะของยเรเนยมเปนเชอเพลง