ปจจบนระบบไฟฟาในประเทศไทย มการพฒนาดกวาในอดตมาก โดยเฉพาะในกรงเทพมหานคร และเมองใหญตางๆ ทตองการเนนถงรปแบบการจายไฟฟาทมความมนคง สวยงาม ปลอดภย ซงรปแบบการจายไฟฟาดวยระบบจายไฟฟาใตดน (Underground system) นน เปนรปแบบทสามารถตอบสนองความตองการไดดทสด แตกตองแลกกบการลงทนในระบบการจายไฟฟาทสงขน โดยเฉลยแลวจะสงกวาระบบการจายไฟดวยสายอากาศ (Overhead system) ประมาณ 6 เทา ซงระบบจายไฟฟาใตดนยงเหมาะสมกบพนททตองการความสวยงามเชน พระราชวง ถนนสายสำาคญ โบราณสถาน สนามบน หมบานจดสรร เปนตน

ท ม ว ศ ว ก ร เ จ ร ญ ช ย

เ ร อ ง พ

เศ

ษ

Unit substation

รปท 1 Unit substation

การเลอกอปกรณในระบบจายไฟฟาใตดน

จงมความสำาคญมาก โดยเฉพาะ Unit substation

ซงเปนอปกรณหลกในระบบจายไฟฟาใตดน

จำาเปนตองเขมงวดในการเลอกเลอกอปกรณ

ใหเหมาะสมกบลกษณะการตดตง เชน การตด

ตงในพนทจำากด อปกรณตองมขนาดไมใหญ

เกนไป มความคงทน มอายการใชงานยาวนาน

สามารถเปลยนอปกรณภายในไดงาย มการ

บำารงรกษาตำาหรอไมจำาเปนตองมการบำารง

รกษา (Maintenance free) และทสำาคญท

สดคอตองทนตอการเกดการลดวงจรภายใน

(Internal arc withstand) ได โดยเฉพาะการ

ตดตงในพนทสาธารณะ ทตองคำานงถงความ

ปลอดภยสงสด รวมทงตองเปนมตรกบสงแวด

ลอม ซงบทความนจะไดนำาเสนอเทคนคการ

เลอกใชงาน Unit substation ทถกตองตอไป

1. Unit substation กบระบบจายไฟฟาใตดน Unit substation หรอ Prefrabicated

substation หรอ Compact station คอ ชด

อปกรณจายไฟฟาสำาหรบระบบจายไฟฟาใตดน

ประกอบดวยอปกรณทสำาคญ 4 ชนด ไดแก

Medium voltage switchgear, Transformer,

Low voltage switchboard และ Metal

enclosure เปรยบเทยบไดกบชดนงรานหมอแปลง

ในระบบสายอากาศ สวนใหญจะตดตงภายนอก

อาคาร (outdoor) บนฐานคอนกรตหรอฐานเหลก

บางครงมการตดตงในลกษณะฝงดนบางสวน

(semi-ground) จดประสงคเพอลดความสงลง

แตตองคำานงถงสภาพพนดวยวามโอกาสเกด

นำาทวมหรอไม หรอในบางครงสามารถนำา

Unit substation ตดตงบนนงรานได แตโดย

สวนใหญแลว เหมาะสำาหรบการจายไฟในพนท

สาธารณะ เชน บนทางเทา หรอ สวนสาธารณะ

หรอพนททตองการเนนความสวยงาม และความ

เปนระ เบ ยบ เ รยบ รอยในการจ ายไฟฟ า

ตวอยาง ลกษณะรปแบบของ Unit substation

แสดงไดตามรปท 1

ตารางท1เปรยบเทยบการจายไฟฟาดวยนงรานหมอแปลงและUnitsubstation

ทงนสามารถเปรยบเทยบขอดของ Unit

substation เปรยบเทยบการจายไฟฟาดวยนง

รานหมอแปลงไดตามตารางท 1 ดงน

I S S U E 4 . V O L U M E 2 1 . F E B R U A R Y - A P R I L 2 0 1 5 71

Internal arc พนทสำาหรบตดตง classification (IAC) Unit substation Class A พนททอนญาตเฉพาะ operator เขาไปทำางาน Class B พนทสาธารณะ

ทศทางการปองกน สญลกษณตวหนงสอ

(Direction) (Letter)

การปองกนดานหนา (Front) F

การปองกนดานขาง (Lateral) L

การปองกนดานหลง (Rear) R

เ

รอ ง พ เ

ศ

ษ

2. อปกรณทสำาคญใน Unit substation เพอใหใชงาน Unit substation ไดอยาง

ถกตอง ผใชงานจำาเปนตองทราบอปกรณราย

ละเอยดของอปกรณทสำาคญทประกอบขนเปน

Unit substation ดงน

2.1 Medium voltage switchgear ทำา

หนาทเปนอปกรณปองกนและอปกรณตดตอ

กระแสไฟฟาทางดานระบบแรงดนสงใตดน

สามารถเลอกใชอปกรณไดหลายชนด เชน Ring

main unit (RMU), Disconnecting switch,

หรอ Power fuse แตทนยมใชมากทสดจะใช

RMU เปนตวตดตอ เนองจากมความปลอดภย

ทนทาน เหมาะสมกบการจายไฟฟาระบบใตดน

และรองรบการสงการตดตอวงจรทางไกลได

(Remote operated)

2.2 Transformer ทำาหนาทแปลงไฟฟาแรง

ดนสงทรบจาก RMU เปนไฟฟาแรงดนตำาและ

สงผานกระแสไฟฟาไปยง Low voltage switch

board โดยหมอแปลงใน Unit substation

สามารถตดตงไดทงชนดฉนวนนำามน (Oil type)

และชนดฉนวนแขง (Dry type or cast resin)

2.3 Low voltage switch board ทำาหนา

ทเปนปองกนและอปกรณตดตอกระแสไฟฟา

ทางดานแรงดนตำา สามารถเลอกใชไดทงชนด

Molded case circuit breaker หรอ Fuse ได

รวมทงยงสามารถเพมอปกรณสำาหรบวดคา

กระแส หรอวดกำาลงไฟฟาได

2.4 Metal enclosure ทำาหนาทเปนเปลอก

หมอปกรณทง 3 ชนด ขางตนเขาไวเปน unit

เดยวกน โดยจะมการกนเปนสวนๆ เรยกวา

Compartment ซงปกตแลว Unit substation

สวนใหญจะแบงออกเปน 3 Compartment ได

แก Switchgear compartment, Transformer

compartment และ Low voltage compart-

ment สำาหรบวสดทใชผลตสวนใหญทำาจากเหลก

กลวาไนซชบส หรอบางครงจะเปนสแตนเลส

กได แตสแตนเลสมขอเสยคอการระบายความ

รอนทำาไดไมดเทาเหลกกลวาไนซ ทำาใหตองม

การคำานงเรองการระบายความรอนของหมอแปลง

ดวย โดยรายละเอยดจะอธบายในสวนถดไป

รปท 2 แสดง Compartment ตางๆ ของunit substation

รปท 3 ตวอยาง Certificate และ test report ของ Unit substation

3. คณสมบตของ Unitsubstationทด Unit substation ทด ถกตองตามมาตรฐาน

สากล ตองมคณสมบตอยางนอยตอไปน

3.1 ตองผานการทดสอบการเกดลดวงจร

ภายใน (Internal arc fault test)

ตามมาตรฐาน IEC 62271-202 กำาหนดให

Unit substation ตองผานการทดสอบความคง

ทนตอการเกดการลดวงจรภายใน ทง Switch-

gear compartment และ Transformer

compartment 1 ซง Unit substation จะ

ตองมความแขงแรงเพยงพอและสามารถ

ปองกนสะเกดระเบดหรอเปลวไฟทเกดจาก

arc ไมใหไปโดนผปฏบตงาน (operator) หรอ

ประชาชนได ขนอยกบพนททตดตง Unit sub-

station ดงน

1สำาหรบ Transformer compartment

มาตรฐาน IEC 62271-202 มขออนโลมไม

จำาเปนตองทดสอบ Internal arc fault test

หาก Medium voltage switchgear เลอก

ใช Current limiting fuse หรอ HRC fuse ใน

การปองกนหมอแปลง หรอ กรณทใช Circuit

breaker การตอสายระหวาง Switchgear กบ

หมอแปลงตองเปนแบบ Grounded shield

connection เทานน หากนอกเหนอจากน

สำาหรบการพจารณาผลการทดสอบ Internal

arc test มเกณฑพจารณาเบองตนดงน

3.1.1 คากระแสทดสอบลดวงจรและ

ระยะเวลาทดสอบอยางนอยตองเทากบคา

กระแสลดวงจรของระบบทใชงาน เชน ระบบ

22 kV หรอ 24 kV ตองผานการทดสอบ internal

arc ทดสอบทกระแสอยางนอย 16 kA rms เวลา

ทดสอบท 1 วนาท

3.1.2 มการระบ internal arc classifi-

cation (IAC) และทศทางการปองกนสะเกด

และเปลวไฟจาก arc ซงแสดงเปนตวหนงสอ

ดงน

ตวอยางเชน IAC-B-FLR หมายความวา

ต Unit substation ดงกลาว สามารถตดตงใน

พนทสาธารณะ และมการปองกนอนตรายทง

ทางดานหนา ดานขาง และดานหลง ได

3.13 กรณทพบวาขนาดของ Unit sub-

station ททดสอบมขนาดแตกตางกบขนาดท

ตองการซอ จำาเปนตองใหผขายคำานวณปรมาณ

พนทโดยเฉพาะใน Switchgear compartment

วาตองมขนาดไมเลกกวารนททดสอบ ถงจะ

จำาเปนตองทดสอบ Internal arc fault

ผซอควรตองเรยกขอผลการทดสอบ (test

report) หรอใบรบรอง (Certificate) ของ

Internal arc test ทออกโดยสถาบนทดสอบ

จากผขาย เพอพสจนวา Unit substation ผาน

การทดสอบตามมาตรฐานจรงหรอไม

I S S U E 4 . V O L U M E 2 1 . F E B R U A R Y - A P R I L 2 0 1 572

เ

รอ ง พ เ

ศ

ษ

ชนดของฉนวนกระดาษ Temperature class

Kraft paper 105 ำC

Thermal upgraded paper 120 ำC

Aramid paper 220 ำC

ทำาใหการเลอกหมอแปลงใน Unit substation

สามารถมทางเลอกไดวาจะใชวธการเพมฉนวน

ของหมอแปลงใหทนอณภมไดดขน หรอจะลด

อณภมเพมของหมอแปลง ดงตวอยาง ตอไปน

ตวอยางท 1 Unit substation เลอกใช

หมอแปลงฉนวนกระดาษเปนชนด Kraft paper

เลอกใช Enclosure temperature class ท 15 ำC

ทำาใหหมอแปลงตองกำาหนด temperature rise

class ทไมเกน 50 ำC

ตวอยางท 2 Unit substation เลอกใช

หมอแปลงทม temperature rise class ท 50 ำC

และเลอกใช Enclosure temperature class

ท 20 ำC ทำาใหฉนวนของหมอแปลงรบภาระ

ท 110 ำC หากฉนวนกระดาษเปนชนด Kraft

paper จะทำาใหหมอแปลงมอายการใชงานสน

ควรเปลยนเปนชนด Thermal upgraded pa-

per หรอ Aramid paper

ตวอยางท 3 Unit substation เลอกใช

หมอแปลงฉนวนกระดาษเปนชนด Kraft paper

เลอกใช Enclosure temperature class ท 20 ำC

ทำาใหหมอแปลงตองกำาหนด temperature rise

class ทไมเกน 45 ำC ซงจะสงผลใหหมอแปลงม

ราคาแพงและมขนาดใหญกวารน temperature

rise class ท 50 ำC มาก

โดยปกตแลวสำาหรบประเทศไทยควร

กำาหนด enclosure temperature rise ไวท 15 ำC

หากมอณหมสงกวาน ควรเนนเรองการเปลยน

ฉนวนใหทนความรอนไดมากขน ซงจะถกกวา

สำาหรบ Enclosure temperature class

สวนใหญผผลต Unit substation จะออกแบบ

ใหมคาอณหภมท 15 ำC หรอ 20 ำC ซงผ

ออกแบบจำาเปนตองขอขอมลจากผผลตวารน

ทจะนำามาใชงานมอณหภมกองศา เพอทจะ

ไดนำามาออกแบบฉนวนของหมอแปลงตอไป

สำาหรบหมอแปลงไฟฟาปกตแลว Tem-

perature limit of transformer insulation จะ

ขนอยกบชนดของฉนวนทผผลตหมอแปลงใช

ออกแบบ ซงสวนใหญจะประกอบดวยฉนวน

นำามนและฉนวนกระดาษ

ฉนวนนำามน หากเลอกใชชนด Mineral oil

สามารถใชงานทอณภมทปลอดภยไดไมเกน

140 ำC แตเพอลดความเสยงและยดอายการใช

งานของหมอแปลง สวนใหญจะนยมใชนำามน

ชนด Less flammable oil ซงมจดวาบไฟมาก

กวา 300 ำC และยงชวยลดความเสยงจากการ

เกดไฟไหมไดอกดวย

สำาหรบฉนวนกระดาษซง เปนฉนวนท

สำาคญอกตวหนงสามารถแบง class หลายชนด

ขนอยกบการเลอกใช เชน

Tinsulation ≤ Tenclosure + TA + Ttr rise Tinsulation = Temperature limit of transformer insulation

Tenclosure = Enclosure temperature class

TA = Ambient temperature ซงในประเทศไทยจะกำ�หนดไวท 40 ำC

Ttr rise = Transformer temperature rise

สามารถนำาผลการทดสอบมาแทนได

3.2 ม Enclosure temperature class ท

เหมาะสม

Enclosure temperature class น เปน

คณสมบตทสำาคญของ Unit substation แสดง

ถงประสทธภาพการระบายความรอนของ

Enclosure ซงจะสงผลไปยงการกำาหนดอณหภม

ของหมอแปลงของหมอแปลงไฟฟาดวย ตาม

สมการดงน

การลด temperature rise ของหมอแปลง

สำาหรบการนำาหมอแปลง Dry type (cast

resin) มาใชงานใน Unit substation นน สามารถ

ใชงานได แตตองคำานงถงขนาดของหมอแปลง

ดวยวาสามารถบรรจไวใน Unit substation ได

หรอไม เพราะโดยปกตแลวหมอแปลง Dry type

(cast resin) จะมขนาดโตกวาหมอแปลงนำามน

ประมาณ 1.5 เทาขนไปทขนาด kVA เทากน

3.3 มขนาดทเหมาะสม

ขนาดของ unit substation นน ขนอยกบ

ปจจยทมอทธพลหลก 2 อยางไดแก

3.3.1 ขนาดของหมอแปลงไฟฟา เนอง

จากผผลตตองออกแบบหมอแปลงไฟฟาใหม

ขนาดกำาลงไฟฟาขนกบกำาลงใชงาน ซงโดย

สวนใหญแลวจะกำาหนดตงแตขนาด 500 kVA

จนถงขนาด 2,500 kVA หากมขนาดโตกวา

นควรแบงเปนหลายชด รวมทงการกำาหนด

temperature rise ไมควรกำาหนดตำามาก ตาม

ทไดแนะนำาในขอ 3.2

3.3.2 พนทตดตง เนองจากบางครง Unit

substation ตองมการตดตงบนพนทจำากด

หรอพนทสาธารณะ เชน บนทางเทา เปนตน

ทำาใหตองพจารณาวาขนาดของ Unit substa-

tion จะเหมาะสมกบพนทนนๆ หรอไม เชน

ตองสอดคลองกบขออนญาตการตดตงบน

พนทสาธารณะของหนวยงานเจาของพนท

ทำาใหบางครงผออกแบบจะไมสามารถทจะเผอ

ขนาดของ Unit substation ใหมขนาดใหญ

เพอทสามารถเพมหรอเปลยนหมอแปลงกรณท

โหลดเพมได

3.4 มรปแบบการตดตงทหลากหลายและ

การบำารงรกษานอย

การตดตงสวนใหญจะตดตง Unit substation

I S S U E 4 . V O L U M E 2 1 . F E B R U A R Y - A P R I L 2 0 1 5 73

Type LCS-E.7 NDV-400/401 NDV-1200 NDV-1600 NDV-1800 NDV-2500 NDV-2600

Max. voltage 24 kV 36 kV

Max. current 630 A 630 A 630 A 630 A 630 A or A630 A or 630 A or

2x630 A 2x630 A 2x630 A

RMU/ way 1 RMU/2I1O 1 RMU/2I1O 1 RMU/2I2O 1 RMU/2I2O 2 RMU/2I2O 2 RMU/2I2O 2 RMU/2I2O

Maximum 630 kVA 800 kVA 1,250 kVA 1,600 kVA 2x400kVA 2,500 kVA or 2,500 kVA or

transforme 2x1,250 kVA* 2x1,250 kVA*

rating

Internal arc test 20 kA 1 s 20 kA 1 s 16 kA 1s 16 kA 1s 16 kA 1s 16 kA 1s 16 kA 1s

LV switchboard Circuit breaker or fuse

Enclosure 15 ำ 15 ำ 15 ำ 20 ำ 20 ำ 20 ำ 20 ำ

Temperature

rise class

Weight1 3,200 kg 3,800 kg 6,000 kg 6,500 kg 7,500 kg 8,500 kg 8,500 kg

11,000 kg* 11,000 kg*

*include weight of transformer and RMU

เ

รอ ง พ เ

ศ

ษ

ทมวศวกร บรษท เจรญชยอนเตอรเทรด จำากด E-mail: cci@charoenchai.com

สวนตวผเขยน

ไวบนฐานรองซงจะทำาจากเหลกหรอคอนกรต

กได ซงทำาใหระดบของ Unit substation ม

ความสงเพมขน โดยความสงของฐานสวนใหญ

จะขนกบประวตระดบนำาทวมสงสดของพนท

นนๆ แตบางครงหากพนทดงกลาวไมมความ

กงวลในเรองนำาทวม เชน การตดตงบนเนน

เขา เปนตน สามารถนำา Unit substation มา

ตดตงแบบฝงดนบางสวนได (semi-ground)

ตามภาพท 4 ได ซงมขอดคอจะทำาใหมขนาด

เลกลง กลมกลนกบสงแวดลอม

4. ขนาดUnitsubstation ทนยมใช Unit Substation ทเหมาะสมกบการจาย

ไฟฟาในพนทระบบสายใตดน ปจจบนสามารถ

แบงออกเปนชนดตางๆ เพอสะดวกในการใช

งานตามตารางดานบน

5. บทสรป จากขอมลขางตนจะทำาใหทานผอาน

ทราบถงเทคนคการเลอก Unit substation ท

ถกตอง โดยเฉพาะคณสมบตทสำาคญท Unit

substation ตองมไดแก การทนตอ internal

arc test, การเลอก enclosure temperature

class, การเลอกขนาดใหเหมาะสมกบสถาน

ทตดตง เปนตน ซงมหลาย type ใหทาน

สามารถเลอกใชใหเหมาะสมกบงาน

ทงนหากตองการขอมลเพมเตมโปรดตด

ตอบรษท เจรญชยอนเตอรเทรด จำากด

รปท 4 การตดตง unit substation บนฐานรองและแบบฝงดนบางสวน

รปท 5 การทำาลวดลายบนตว unit substation

สำาหรบการบำารงรกษา Unit substation

ซงเปนอปกรณทมการบำารงรกษาตำามากอย

แลว มเพยงสวนทควรระวงหรอควรตองมการ

ตรวจสอบประจำาปคอ ตวถงและจดตอลงดน

ตางๆ ตองไมเกดการผกรอน เทานน

3.5 เปนมตรตอสงแวดลอม

Unit substation ทดตองมความสวยงาม

ขนาดไมโตเกนไป เมอตดตงแลว Enclosure

ทดควรทจะตองสามารถทำาภาพ หรอ ทำา

ลวดลายใหเหมาะสมกบสภาพพนทได ทงน

การทำาภาพตองไมทำาใหประสทธภาพการ

ระบายความรอนใหลดลง ยกตวอยางตาม

ภาพท 5

สำาหรบขอดของการทำาภาพ หรอ ทำา

ลวดลายอกอยางหนงกคอ สามารถใชเปนสอ

โฆษณา หรอประชาสมพนธขอมลตางๆ ของ

หนวยงานหรอเจาของพนททมการวาง Unit

substation ได

3.6 รองรบการเปลยนแปลงอปกรณใน

อนาคต

Unit substation ทด ตองสามารถถอด

ประกอบ อปกรณภายในไดงาย ไมวาจะเปน

RMU, หมอแปลงไฟฟา หรอ LV switchboard

กรณทเกดการชำารด หรอมการเพมขนาด โดย

ไมจำาเปนตองซอ Unit substation ตวใหมมา

เปลยน

I S S U E 4 . V O L U M E 2 1 . F E B R U A R Y - A P R I L 2 0 1 574