ระบบไฟฟ้ากำลังและสถานีไฟฟ้าแรงสูง

ระบบไฟฟ้ากาํ ลงั และ
สถานีไฟฟ้าแรงสูง

EKKACHAI SUWANCHATREE
DATE 2ND OCTOBER 2021

AGENDA

 วตั ถปุ ระสงค์
 ระบบไฟฟ้ากาํ ลงั ในประเทศไทย
 ประเภทของสถานีไฟฟา้
 การออกแบบสถานีไฟฟา้
 การกอ่ สรา้ งสถานีไฟฟ้า
 การดแู ล และ บาํ รุงรกั ษา

เลอื กจาก

แม่แวัตถุประสงค์

สรา้ งความรู้ ความเขา้ ใจและนาํ ความรู้
ทไี ดร้ บั ไปใชใ้ นการ วางแผนโครงการ
ออกแบบ ทดสอบ และนาํ เขา้ ใชง้ าน
สถานีไฟฟา้ ไดอ้ ย่างมปี ระสทิ ธิภาพ
รวมทงั นาํ ความรูท้ ีไดร้ บั ไปประยกุ ตใ์ ช้
ในการออกแบบ ควบคมุ
และปฏิบตั ิการระบบไฟฟา้
ไดอ้ ยา่ งเหมาะสม

ระบบไฟฟ้ากาํ ลังในประเทศไทย

Source to load

Generation
 6.9,33,11, 22 kV
Transmission
 230, 500 kV
Sub transmission
 69,115 kV
Distribution
 12,22,24,33 kV

ระบบไฟฟ้ากาํ ลังในประเทศไทย

Power System in Thailand

Generating Systems

 Power Plant
 Switch (HV Substation

 Transmission System
 Transmission Line
 High Voltage Substation

 Distribution System

 Medium Voltage Substation

 Distribution Line
 Distribution Transformer
 Low Voltage Distribution

ประเภทของสถานีไฟฟ้า

Based Configuration Based on Installation

AIS (Air Insulated Indoor
Substation) กด Outdoor กด
GIS (Gas Insulated
Substation) สาํ หรบั ฟองอากาศ
Hybrid (AIS + GIS) งานนําเสนอเปน
เครอื งมอื สอื สารที
สามารถใชเ้ ปนคาํ อธบิ าย
คาํ บรรยาย สุนทรพจน์
รายงาน และอนื ๆ

ประเภทของสถานีไฟฟ้า

1,3 5 6
8

2,3 47
9

Air Insulated Switchgear 4,2 m
Gas Insulated Switchgear, three-phase

Configuration 1, 2 2,3 1,3
Double busbar 45
8
Busbar disconnectors 3 6
with earthing switch 7

Circuit breaker 4 9

Current transformer 5

Line disconnector 7
with earthing switch

Voltage transformer 6

Fault making 8 5,5 m
grounding switch 9 Gas Insulated Switchgear,
single phase
Cable sealing end

ประเภทของสถานีไฟฟ้า : AIS SUBSTATION

Advantages Disadvantages

Easy access to bus Equipment are subject
and equipment for to weather
inspection and repair conditions, animals,
contamination

Lower cost
Design and material
flexibility
Easy to expand

Easy to replace
equipment

ประเภทของสถานีไฟฟ้า : GIS SUBSTATION  Disadvantages
Higher cost
 Advantages Requires clean work
area for assembly
Reduced space Expensive repair
requirements
Less exposure to
contamination

HV Bus physically
protected

Flexible layout and Requires special
expansion training for operators

No concern about Spare parts are
clearances to ground specialized

อปุ กรณ์หลักในสถานีไฟฟ้า: CIRCUIT BREAKER

Circuit breaker

To ON/OFF normal load
To interrupt faults

Types
Live tank circuit breaker
Dead tank circuit breaker
Insulation types
Vacuum type
SF6 type

อปุ กรณ์หลักในสถานไี ฟฟ้า: CIRCUIT BREAKER

Live tank circuit breaker Dear tank circuit breaker

High voltage switchgear

อุปกรณ์หลกั ในสถานไี ฟฟ้า: DISCONNECTING SWITCH

Disconnecting switch

 To isolate system from
another system

 To ensure safety
condition with padlock

Operation mode
Manual operation
Electrical operation e.g.

motor drive

อปุ กรณ์หลักในสถานไี ฟฟ้า: DISCONNECTING SWITCH

Disconnecting switch Horizontal center break
Vertical break

Disconnecting switch

อุปกรณ์หลกั ในสถานีไฟฟ้า: DISCONNECTING SWITCH

Disconnecting switch Horizontal knee
Pantograph

Disconnecting switch

อุปกรณ์หลักในสถานไี ฟฟ้า: POWER TRANSFORMER

Component Function
Power transformers Provides transformation of electric
power from one voltage level to another
at constant power

อปุ กรณ์หลกั ในสถานีไฟฟ้ า: GROUND SWITCHES

Earth switch

 To discharge the equipment
 For safety reasons
Operation mode
Manual operation
Electrical operation
Mechanism type
Motor drive type
Spring-operated type

อปุ กรณ์หลกั ในสถานีไฟฟ้า: CURRENT TRANSFORMER

Current transformer
Convert high current to low current for
metering and protection

Core types
Metering core
Protection core

อุปกรณ์หลักในสถานีไฟฟ้า: VOLTAGE TRANSFORMER

Voltage transformer

 Convert high voltage level to low
voltage level for metering and
protection purposes

Core types
Metering core
Protection core

อุปกรณ์หลักในสถานไี ฟฟ้า: VOLTAGE TRANSFORMER

Inductive voltage transformer (IVT)

อุปกรณ์หลกั ในสถานีไฟฟ้า: LIGHTNING ARRESTERS

Inductive voltage transformer (IVT)

อปุ กรณ์หลกั ในสถานไี ฟฟ้า: CAPACITOR

Component Function

Capacitors Used for compensating a reactive load
and for regulating the voltage

อุปกรณ์หลกั ในสถานีไฟฟ้า: CONTROL AND PROTECTION PANEL

Component Function

Control and Protection System Provides means to electrically operate the
equipment of a substation from a remote
location and also protects the HV
equipment in the event of fault (Ex :
Protection Relays, Control Panel, Control
Panel Accessories e.g. control switches, test
switches, indicating lights, etc

อุปกรณ์หลักในสถานไี ฟฟ้า: AUXILIARY SYSTEM

Component Function

Auxiliary Power System Provides the electricity needed to insure
the proper operation of the substation (Ex
:Auxiliary transformer, Load center, Motor
Control Center, AC Distribution Panel, DC
Distribution Panel, Battery ,Battery
Charger, etc.)

Battery AC&DC Distribution Panel

อุปกรณ์หลกั ในสถานไี ฟฟ้า: AUXILIARY SYSTEM

Component Function

Auxiliary Power System

Auxiliary transformer Fire control board

อุปกรณ์หลักในสถานไี ฟฟ้า: AUXILIARY SYSTEM

Equipment Function
1. Substation ground system To provide an ground grid for
- Ground grid connecting
- Ground rod -neural points, equipment body,
- Ground risers support structures to earth.
-For safety of personnel and for
enabling earth fault protection.
-To provide the path
for discharging the earth
currents from
neutrals, faults, Surge Arresters,
overheads shielding wires etc.
with
safe step-potential and touch
potential.

อปุ กรณ์หลักในสถานีไฟฟ้า: ACCESSORIES EQUIPMENT

Equipment Function
2. Overhead ground wire shielding or To protect the outdoor substation
Lightning masts. equipment from lightning strokes.

3. Control cable For Protective circuits, control circuits,
4. Power cable metering circuits, communication
circuits
To provide supply path to various
auxiliary equipment and machines.

ข้อกาํ หนดการขอเป็ นผู้ใชไ้ ฟฟ้าแรงสูง

การไฟฟา้ นครหลวง (MEA)

https://www.mea.or.th/content/detail/116/281/168

การไฟฟา้ สว่ นภมู ิภาค (PEA)

https://www.pea.co.th

การออกแบบ สถานีไฟฟ้า

The substation arrangement depends on physical and electrical aspect,
and it influenced by the following factor

ใช้องคป์ ระกอบเหลา่ นใี น

ก1าร.นคําวเสานมอปCaลnvอaดขอภงยัคณุ (Safety)
2. ความเชือถือได้ (Reliability)
3.คณุ ภาพทางไฟฟ้า (Power Quality)
4.ความงา่ ยในการใชง้ าน (Operational Flexibility)
5.การจดั เตรยี มเผือการขยายระบบ (Future System Expansion)
6.คา่ ใชจ้ ่ายในการลงทนุ (Economic Cost)

การออกแบบ สถานีไฟฟ้า

Single bus single breaker

Advantages
 งา่ ยตอ่ การออกแบบ (Simple Design)
 ประหยดั การลงทนุ
 งา่ ยต่อการใชง้ าน(Flexible Operation)

Disadvantages
 หากเกิด Fault หรอื ซ่อมบาํ รุงที Bus
จะตอ้ งดบั สถานีไฟฟา้
 ยากตอ่ การซ่อมบาํ รุง
 ยากตอ่ การขยายสถานีไฟฟ้าถา้ ไมด่ บั ไฟ

การออกแบบ สถานีไฟฟ้า

Sectionalized bus

Advantages
 สามารถปรบั เลือกได(้ High Section)
 ประหยดั การลงทนุ
 ง่ายตอ่ การใชง้ าน(Flexible Operation)
 หากเกดิ Fault หรอื ซอ่ มบาํ รุงที Bus
จะดบั สถานีไฟฟา้ แต่สามารถจ่ายแยก Bus ได้

Disadvantages
 หากเกิด Breaker Fault หรอื ซ่อมบาํ รุงที

จะตอ้ งดบั Bay นนั
 ยากตอ่ การซอ่ มบาํ รุง
 ยากต่อการขยายสถานีไฟฟา้ ถา้ ไมด่ บั ไฟ

การออกแบบ สถานีไฟฟ้า

Main and transfer bus

Advantages:
 ระดบั การลงทนุ ปานกลาง
 การซอ่ มบาํ รุง Breaker สามารถทาํ ไดโ้ ดยจ่ายไฟผ่าน

Tie Bay และ Transfer Bus (Flexible
Operation)
 มี Flexibility และ Reliability ดี
 สามารถซ่อมบาํ รุง Breaker โดยใช้ Tie Breaker

Disadvantages
 หากเกดิ Fault ที Bus จะเป็นการดบั ไฟสถานีไฟฟา้
 มกี ารเพิม Tie Bay & Bus Sectionalized
 เมือจะซอ่ ม CB การตดั ตอ่ วงจรจะซบั ซอ้ น

การออกแบบ สถานีไฟฟ้า

Ring bus

Advantages
 มีความน่าเชือถือดีปานกลาง
 มคี วามยืดหย่นุ ในการทาํ งานสงู
 ง่ายตอ่ การขยายไปเป็นการจดั Bus
แบบ Breaker and a half
Disadvantages
 การออกแบบระบบ Relay ปอ้ งกนั มคี วามซบั ซอ้ น

การออกแบบ สถานีไฟฟ้า

Double bus double breaker

Advantages
 มีความน่าเชือถือสงู มาก
 มกี ารทาํ งานทียดื หยนุ่ สงู มาก
 Breaker แตล่ ะตวั สามารถปลดออกจากการ

จา่ ยไฟ โดยไมม่ ีการหยดุ จ่ายไฟกบั วงจรใด ๆ
 ขยายระบบไดง้ ่าย

Disadvantages
 ตอ้ งการพืนทีมาก
 คา่ ใชจ้ า่ ยสงู (1 วงจร ใช้ 2 Breaker )
 Relay ปอ้ งกนั และวงจรควบคมุ มีความซบั ซอ้ น

การออกแบบ สถานีไฟฟ้า

Double bus single breaker

Advantages
 ระดบั การลงทนุ ปานกลาง
 การซ่อมบาํ รุง Breaker สามารถทาํ ไดโ้ ดยจา่ ยไฟ

ผ่าน Tie Bay และ Transfer Bus
(Flexible Operation)
 มี Flexibility และ Reliability ดี
 สามารถซอ่ มบาํ รุง Breaker โดยใช้ Tie
Breaker
Disadvantages
 หากเกดิ Fault ที Bus จะเป็นการดบั ไฟสถานี
ไฟฟา้
 มกี ารเพิม Tie Bay & Bus Sectionalized
 เมือจะซอ่ ม CB การตดั ต่อวงจรจะซบั ซอ้ น

การออกแบบ สถานีไฟฟ้า

Breaker and a half

Advantages
 มคี วามน่าเชือถือดี
 มกี ารทาํ งานทียดื หย่นุ
 Breaker แต่ละตวั สามารถปลดออกจากการ

จา่ ยไฟ โดยไมม่ กี ารหยดุ จ่ายไฟกบั วงจรใด ๆ
 ขยายระบบไดง้ ่าย

Disadvantages
 ตอ้ งการพืนทีมาก
 คา่ ใชจ้ า่ ยสงู
 Relay ปอ้ งกนั และวงจรควบคมุ มคี วามซบั ซอ้ น

การออกแบบ สถานีไฟฟ้า

Substation Design

Mechanical Civil and structural Electrical design
design design

Substation layout

Construction

การออกแบบ สถานีไฟฟ้า : ตัวอยา่ งการออกแบบ (SLD)

Air Break Switch
115kV Riser pole

115kV Underground cable
(400 Sq.mm.)

115kV GIS 115kV Control protection
115/22 kV
16/20 MVA

Power
Transformer

22kV Switchgear

Auxiliary Transformer

การออกแบบ สถานีไฟฟ้า : ตัวอยา่ งการออกแบบ (Layout)

การออกแบบ สถานไี ฟฟ้า : ตัวอย่างการออกแบบ

115kV GIS bays 1 Bay Power Transformer 1 Unit Indoor Switchgear 5 Panels

115kV GIS bays 115/22kV Power Transformer 22kV “ABB” Indoor
(Single bus and Direct 16/20MVA, ONAN/ONAF1, 50 Switchgear UniGear type
connection) Hz ZS2, 1250A, 25 kA
- 2 Incoming feeder
Control & Protection Panel 1 Panel - 2 Outgoing feeder
- 1 Outgoing with fuse
Control & Protection Panel
feeder

SCADA 1 Lot Air Break Switch 1 Lot

Micro SCADA system
for substation

การออกแบบ สถานไี ฟฟ้า : ตวั อย่างการออกแบบ

Auxiliary Transformer 1 Unit Station Battery 1 Lot Battery Charger 1 Panel

AC and DC Panel 1 Lot Civil Work, Erection, Testing 1 Lot PEA Coordination support

การออกแบบ สถานีไฟฟ้า : ตวั อย่างแผนการก่อสร้าง

Overall Construction Plan

Soil Investigation Aug 17 -Sep3, 2017
Aug 4-5,2017 Piling

Site Mobilize
Aug 14, 2017

Structure Control Bld Architect

Power Transformer and GIS FD M&E
Station
Duct Bank
TR
Access Road
Cable Drainage, Soil Leveling,
Trench
Fence,Crush rock

Jul-17 Aug-17 Sep-17 Oct-17 Nov-1 7 Dec-17 Ja n-18 Feb-18 Ma r-18 Apr-18 Ma y-18

Contract effective Install 115 UG and ABS Erection Work GIS Installation
July 20, 2017 Aug 20, 2017
Handover for Individual Test
Kick Off Meeting equipment move in
July 25, 2017 Dec 15, 2017 Pre-com

Site Handover SWG on site GIS on site Commissi
Aug 1, 2017 Dec 15, 2017 Feb 23, 2018 oning

Control Panel on site AC Withstand Apr 8-9, 2018
Dec 15, 2017

Power TR on site Ready for Energize
Dec 15, 2017 Apr 10, 2018

การออกแบบ สถานีไฟฟ้า : ตัวอย่างแผนการก่อสร้าง

Overall Construction Plan

Time Line Schedule PEA

SAPPE paid bill SAPPE paid bill Ready for
Transmission
Submit application กรฟ issue bill line energize
Aug 1, 2017 for survey
กรฟ issue bill for
กองออกแบบสายส่ง กรฟ. Survey design and กรฟ test RG and
Design construction Contact
Resistance
Estimation,Bill กรฟ start
construction Test

Construction

Jul-17 Aug-17 Sep-17 Oct-17 Nov-17 Dec-17 Ja n-18 Feb-18 Ma r-18 Apr-18 Ma y-18

Submit application d Approval กอฟ approve กอฟ. Issue bill for กจฟ. Meeting for
Aug 1, 2017 Process document installation and ready to Energize
submit drawing and witness Meter,
กองออกแบบสถานไี ฟฟ้า document Relay, Power TR
-Engineering
-SLD SAPPE ทาํ สญั ญาซือขายไฟ
-Layout กบั PEA
-Grounding SAPPE paid bill PEA witness
-Tripping, Logic
-CT,VT Ratio Meter,Relay,Power TR
-Relay Setting

การออกแบบ สถานไี ฟฟ้า : ตัวอย่างงานทแี ล้วเสร็จ

การดูแลและบาํ รุงรักษา : การบํารุงรักษาประจําปี

HV Circuit breaker

1 Visual inspection ( physical inspection ) and recording
2 Insulation resistance test ( 2.5kV DC )
3 Contact resistance test ( 100A DC )
4 SF6 Pressure system test and gasket inspection
5 Motor test and Spring charged test
6 SF6 gas moisture ( Dew-point ) and leakage test
7 Operation time test ( at normal voltage )
8 Gas density switch test
9 Heating circuit test
10 Cleaning of insulator and greasing of movable operating mechanism
11 Cleaning

การดูแลและบํารุงรักษา : การบาํ รุงรักษาประจาํ ปี

HV Disconnector and Earthing switch

1 Visual inspection ( physical inspection ) and recording
2 Insulation resistance test ( 2.5kV DC )
3 Contact resistance test ( 100A DC)
4 Interlocking system test
5 Operation test ( Manual / Electrical )
6 Auxiliary contact test ( NO/NC contact )
7 Heating circuit test
8 Cleaning of insulator and greasing of movable operating

mechanism

9 Greasing of fix and movable contact blade

การดูแลและบาํ รุงรักษา : การบํารุงรักษาประจาํ ปี

Air Circuit Breaker

1 A. General Inspection and Correction
A1. Body and seal condition checking
A2. Gripping contact condition checking
A3. Arc chute condition checking
A4. Breaker mechanism condition contact checking
A5. Build in current transformer condition checking
A6. Control accessories equipment condition checked
A7. Racking / Rail mechanism condition checked
A8. Grounding and mounting condition checked
A9. Wiring and connection condition checked

2 B. Individual testing
B1. Insulation resistance test (at close & open) when ACB de-energized and

withdrawable only
B2. Motor charging test
B3. Function test (close, open and trip)
B4. Under DE Energizing / shunt release test
B5. Protective relay testing (Over current relay )
B6. Contact resistance test
3 C. Improvement & Treatment
C1. Racking & Cubicle cleaning
C2. Contact surface treatment
C3. Mechanism lubrication
C4. Tightening bolts / nuts

การดูแลและบํารุงรักษา : การบาํ รุงรักษาประจาํ ปี

HV Surge arrester

1 Visual inspection ( physical inspection ) and recording
2 Insulation resistance test ( 2.5kV DC )
3 Earthing connection inspection
4 Operation of surge counter
5 Cleaning

HV Voltage transformer

1 Visual inspection ( physical inspection ) and recording
2 Insulation resistance test ( 2.5kV DC )
3 Ratio test
4 Cleaning

การดูแลและบํารุงรักษา : การบาํ รุงรักษาประจาํ ปี

Control and protection system

1 Visual inspection ( physical inspection ) and recording
2 Panel accessories check

- Indicating Lamps
- Heater and Hygrostat circuit
- Panel light check
3 Test of relay functional , Service Setting and operation
Tripping Test and AC/DC input signal Test
4 Test of control devices and Interlocking circuit
5 Test of metering device
6 Test of Annunciator operation
7 Panel wiring and Termination check
- Cable termination (lug, gland, etc. )
- Wire marking check
- Wiring duct check
- Tightness of equipment
- Grounding bar and ground cable
8 Cleaning

การดูแลและบํารุงรักษา : การบาํ รุงรักษาประจาํ ปี

AC & DC distribution boards
1 Visual inspection ( physical inspection ) and recording
2 Metering device test
3 Cleaning

Station battery

1 Visual inspection ( physical inspection ) and recording
2 Cell polarity check, Voltage check. S.G. check
3 Cleaning

การดูแลและบํารุงรักษา : การบํารุงรักษาประจาํ ปี

Battery charger
1 Visual inspection ( physical inspection ) and recording
2 Operation test of voltage adjusting
3 Operation test of voltage compensation circuit, ground detector
4 Cleaning

Switchyard steel structure

1 Visual inspection ( physical inspection ) and recording
2 Cleaning