สถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก · Francis
1570 kW
H 80 m · Q 2.5 m³/s · η 80% · เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 2000 kW
📦 รายการวัสดุ
อุปกรณ์ รุ่น ข้อมูลจำเพาะ จำนวน ชุดกังหัน-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำ 1570 kW Francis · H 80 m · Q 2.5 m³/s · η 80% · รวมถึงตัวควบคุมความเร็ว + ระบบกระตุ้น · อุปกรณ์จัดซื้อ (อุปกรณ์จัดซื้อ) 1 หม้อแปลงเพิ่มแรงดัน 2222 kVA 0.4/10 kV · หม้อแปลงจุ่มน้ำมัน (GB/T 17467) · >1600 kVA เกินแคตตาล็อก 1 ริงเมนยูนิต (RMU) 10 kV SF6 RMU 630 A · 4 วงจร · 10 kV 1 สวิตช์เกียร์แรงดันต่ำ (GGD) 0.4 kV เบรกเกอร์ขาเข้า + สายป้อน · ตู้ครบชุด 1 การป้องกันและควบคุม (ทุติยภูมิ) รีเลย์ การป้องกันด้วยไมโครโปรเซสเซอร์ 50/51/51N + การวัด + อินเทอร์เฟซ SCADA 1 ท่อส่งน้ำและบ่อหน้า (ทางน้ำเข้า) H 80 m ท่อส่งน้ำ + หน้าท่อรับน้ำ + ตะแกรงดักขยะ · งานโยธา/เหล็ก (ระบบส่งน้ำ) 1 ประตูรับน้ำและเครื่องยก ประตูน้ำ ประตูรับน้ำ + เครื่องยก (ประตูและเครื่องยก) · ควบคุมด้วยมือ / มอเตอร์ 1 วาล์วผีเสื้อ / วาล์วประตู DN632 วาล์วแยกท่อส่งน้ำ (ประตูน้ำ/วาล์วผีเสื้อ) · DN ตามขนาด Q 1 รางน้ำท้าย งานโยธา ทางน้ำออก / ทางระบายท่อดูด (ทางน้ำออก) · งานโยธาหน้างาน 1 สายไฟกำลัง แรงดันต่ำ/แรงดันกลาง สายไฟออกจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า + สายป้อนแรงดันสูง (ระยะทางยกแรงดัน 2 km) · เดินสายแบบแยก 1 สายควบคุมและสายเครื่องมือวัด การควบคุม สายควบคุมของตัวควบคุมความเร็ว/ระบบกระตุ้น/SCADA (แบ่งส่วนสายควบคุม) 1 Earthing & lightning protection การต่อลงดิน การประสานกริดต่อลงดินสถานี + สายล่อฟ้า + SPD 1 ไฟเลี้ยง auxiliary ของสถานี เสริม ไฟเลี้ยงเสริม, ระบบ DC, ไฟส่องสว่าง, สัญญาณแจ้งเหตุเพลิงไหม้ 1
สรุป ยอดรวมประมาณการ (FOB ชิงเต่า, EXW) — อุปกรณ์ที่คิดราคา POA
📐 แผนภาพเส้นเดียว (ระดับวงจร)
แผนภาพเส้นเดียวแบบโมดูลาร์ 10 kV / 0.4 kV · 3 เฟส · 2222 kVA · แหล่งจ่ายเดี่ยว · แผนผัง พลังน้ำ พลังน้ำ 2000 kW บัสแรงดันกลาง 10 kV (ชุดแรงดันกลางในสถานีไฟฟ้า) หม้อแปลง 2222 kVA บัสแรงดันต่ำ 0.4 kV สวิตช์เกียร์แรงต่ำ (GGD) สายเข้า 0.4 kV + สายป้อน ฟีดเดอร์แรงดันต่ำ 1 · 401 A ฟีดเดอร์แรงดันต่ำ 2 · 401 A ฟีดเดอร์แรงดันต่ำ 3 · 401 A ฟีดเดอร์แรงดันต่ำ 4 · 401 A ฟีดเดอร์แรงดันต่ำ 5 · 401 A ฟีดเดอร์แรงดันต่ำ 6 · 401 A ฟีดเดอร์แรงดันต่ำ 7 · 401 A ฟีดเดอร์แรงดันต่ำ 8 · 401 A คำอธิบายสัญลักษณ์ QF เซอร์กิตเบรกเกอร์ CT หม้อแปลงกระแส T หม้อแปลง SPD ตัวป้องกันไฟกระชาก PFC การปรับปรุงตัวประกอบกำลัง ข้อมูลการออกแบบ ขาเข้า 10 kV บัสบาร์ 0.4 kV สวิตช์เกียร์แรงดันต่ำ 0.4 kV ขาเข้า... ไม่มี PFC ฟีดเดอร์ 8 ทุติยภูมิ BASIC · MODBUS พิเศษ SCADA แบบก่อสร้างระดับการศึกษาเบื้องต้น / แบบแปลนโดยสถาบันออกแบบที่ได้รับใบอนุญาต
⚙️ แผนผังระบบสถานีไฟฟ้าพลังน้ำ (ทางน้ำเข้า → กังหัน → เครื่องกำเนิดไฟฟ้า → หม้อแปลงเพิ่มแรงดัน → กริด)
แผนผังระบบสถานีพลังน้ำ ทางน้ำเข้า -> กังหัน -> เครื่องกำเนิดไฟฟ้า -> หม้อแปลงเพิ่มแรงดัน -> กริด (ห่วงโซ่เต็ม, แผนผัง) ทางน้ำเข้า / ท่อส่งน้ำ H = 80 m กังหัน Francis - 2.5 m3/s เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 2000 kW - 0.4 kV 2000/5A 52G บัสเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 0.4 kV SPD หม้อแปลงเพิ่มแรงดัน 2222 kVA - 0.4/10 kV 87T 49T ดิฟเฟอเรนเชียล + ความร้อน โครงข่ายไฟฟ้า การเชื่อมต่อ 10 kV คำอธิบายสัญลักษณ์ เบรกเกอร์ (52) สวิตช์แยก CT (หม้อแปลงกระแส) PT (หม้อแปลงแรงดัน) 50/51 รีเลย์ป้องกัน 50/51/51N kWh มิเตอร์ (kWh) SPD (ป้องกันไฟกระชาก) หม้อแปลงไฟฟ้า 🛡 การเชื่อมต่อหลักของสถานีไฟฟ้าย่อยเพิ่มแรงดัน (การกำหนดค่าการป้องกัน)
การกำหนดค่าการป้องกัน 10 kV / 0.4 kV · 2222 kVA · โซนป้องกัน (แผนผัง) ขาเข้า 10 kV CT 200/5A 50 51 51N กระแสเกิน / กระแสลัดวงจรลงดิน QF หม้อแปลง 2222 kVA · Z=6% 87 49 CT 3000/5A 50 51 51N การป้องกันขาเข้าแรงดันต่ำ QF บัสแรงดันต่ำ 0.4 kV CT .../5A 50/51 51N ฟีดเดอร์แรงต่ำ 1 401 A CT .../5A 50/51 51N ฟีดเดอร์แรงต่ำ 2 401 A CT .../5A 50/51 51N ฟีดเดอร์แรงต่ำ 3 401 A CT .../5A 50/51 51N ฟีดเดอร์แรงต่ำ 4 401 A CT .../5A 50/51 51N ฟีดเดอร์แรงต่ำ 5 401 A CT .../5A 50/51 51N ฟีดเดอร์แรงต่ำ 6 401 A CT .../5A 50/51 51N ฟีดเดอร์แรงต่ำ 7 401 A CT .../5A 50/51 51N ฟีดเดอร์แรงต่ำ 8 401 A ผังการป้องกันและอัตราส่วน CT เป็นเพียงแผนผัง / ตัวอย่าง การตั้งค่าสุดท้ายเป็นไปตาม IEC 60255 / IEEE 242
⛰ ภาพตัดขวางทางน้ำเข้าและท่อส่งน้ำ (อ่างพักน้ำ → ตะแกรงดักขยะ → ท่อส่งน้ำ → กังหัน → ทางน้ำออก)
ภาพตัดขวางท่อส่งน้ำและทางน้ำเข้า (ภาคตัดตามยาว) หน้าอ่าง -> ตะแกรงดักขยะ -> ท่อส่งน้ำ -> กังหัน -> ทางระบายน้ำท้าย (แผนภาพระดับความสูง) H 0 เฮดรวม H = 80 m สุทธิ หน้าอ่างเก็บน้ำ อ่างเก็บน้ำต้นน้ำ ระดับน้ำ ตะแกรงดักขยะ ท่อส่งน้ำ DN791 x 10 mm การไหล -> กังหัน Francis ทางน้ำท้าย รางน้ำท้าย ระดับน้ำท้าย ข้อมูลท่อส่งน้ำ เฮดรวม H 80 m DN ท่อส่งน้ำ DN791 ความหนาผนัง 10 mm ความยาวท่อส่งน้ำ ~100 m การสูญเสียจากแรงเสียดทาน ~4% of H สัญลักษณ์: หน้าอ่าง (ต้นน้ำ) - ตะแกรงดักขยะ (แท่ง) - ท่อส่งน้ำ (เส้นหนา) - กังหัน - ทางระบายน้ำท้าย (ปลายน้ำ) เฮดสุทธิ = เฮดรวม - การสูญเสียจากแรงเสียดทาน ~= 76.8 m (เป็นตัวอย่าง โปรดยืนยันด้วยการศึกษาทางชลศาสตร์และข้อมูลหน้างาน)
🏭 ผังพื้นโรงไฟฟ้า (ช่องติดตั้งเครื่อง / ตัวควบคุมความเร็ว / แผงควบคุม / หม้อแปลงเพิ่มแรงดัน / ทางน้ำออก)
แปลนพื้นอาคารโรงไฟฟ้า (การจัดวางทั่วไป) ช่องจ่ายไฟหน่วย / ตัวควบคุมความเร็ว / แผงควบคุม / ลานเพิ่มแรงดัน / ผังทางน้ำออก ไม่ได้สัดส่วน อาคารโรงไฟฟ้า (ภาพแปลน) กังหัน + เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หน่วย 2000 kW ใบพัด + เพลา ตัวควบคุมความเร็ว ไฮดรอลิกน้ำมัน แผงควบคุม การป้องกัน + SCADA หม้อแปลงเพิ่มแรงดัน 2222 kVA ทางน้ำท้าย ท่อดูด -> รางน้ำ ท่อดูด ทางเดินซ่อมบำรุง ความยาวอาคาร (โดยประมาณ ตามการจัดวางหน่วย) หมายเหตุการจัดวาง ช่องติดตั้งกังหันอยู่เหนือทางน้ำออก เครื่องควบคุมความเร็วและแผงควบคุมหันเข้าหาตัวเครื่องเพื่อให้เดินสายไฟสั้น หม้อแปลงเพิ่มแรงดันติดตั้งภายนอกอาคารข้างโรงไฟฟ้า ระยะห่างตาม IEC 61936-1 (บ่งชี้) ผังทั่วไปเป็นแผนผัง / แบบก่อสร้างโดยสังเขป จัดทำโดยสถาบันออกแบบที่ได้รับใบอนุญาต
🛡 การป้องกันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและสายส่ง + การวัด (ตำแหน่ง CT/PT)
การป้องกันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและสายส่ง + การวัด ป้องกันต่างระดับ / กระแสเกิน / แรงดันเกินของหน่วย + ป้องกันสายส่ง + จุดวัด CT/PT (ผัง) เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 2000 kW / 2222 kVA G CT 87G 87G ดิฟเฟอเรนเชียล 51G 51N 59 27 กระแสเกิน / ต่อลงดิน / แรงดันเกิน / แรงดันต่ำ kWh การวัดค่าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 0.4kV/100V PT (แรงดัน) 52G บัสเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 0.4 kV เพิ่มแรงดัน 2222 kVA 87T 49T ดิฟเฟอเรนเชียล + ความร้อน 200/5A CT สายส่ง 10kV/100V PT บัส 52HV 50 51 51N 27/59 การป้องกันสายส่ง (กระแสเกิน / ลงดิน / แรงดัน) kWh การวัดรายได้ (POI) โครงข่ายไฟฟ้า 10 kV SPD โซนป้องกันและตำแหน่ง CT/PT เป็นแผนผัง / ค่าตั้งสุดท้ายเป็นตัวอย่างตาม IEC 60255 / IEEE 242 คำอธิบายสัญลักษณ์ เบรกเกอร์ (52) CT (หม้อแปลงกระแส) PT (หม้อแปลงแรงดัน) 87 รีเลย์ป้องกัน (87/50/51/51N/59/27) kWh มิเตอร์ (kWh) SPD (ป้องกันไฟกระชาก) การต่อลงดิน 📊 การคำนวณพลังงานไฮดรอลิก (P = ρ·g·Q·H·η)
พารามิเตอร์ ค่า เฮดออกแบบ H 80 m อัตราการไหลออกแบบ Q 2.5 m³/s ประสิทธิภาพกังหัน η 80% กำลังขับ P = 9.81 × Q × H × η 1570 kW กำลังผลิตฤดูแล้ง (40% อัตราการไหล) 628 kW กำลังผลิตฤดูฝน (130% อัตราการไหล) 2000 kW (จำกัดโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้า)
🎛 การเลือกกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (เกณฑ์ H/Q)
พารามิเตอร์ ค่า ช่วงเฮด 80 m → Francis เกณฑ์การเลือก อิมพัลส์ >200 m · Francis 30–200 m · Kaplan <30 m ค่าตัวคูณอนุกรม ×1 (Francis) เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (มาตรฐาน) 2000 kW (2222 kVA @ pf 0.9) ประสิทธิภาพเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 95%
🏭 แผนผังสถานีไฟฟ้าย่อยเพิ่มแรงดัน
พารามิเตอร์ ค่า ด้านแรงดันต่ำ บัสเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 0.4 kV → สายเข้า GGD เพิ่มแรงดัน 2222 kVA · 0.4/10 kV (GB/T 17467) สวิตช์เกียร์แรงดันสูง ริงเมนยูนิต (RMU) · SF6 RMU 630 A · 4 วงจร · 10 kV การเชื่อมต่อโครงข่าย การเชื่อมต่อ 10 kV ในพื้นที่
📈 การผลิตไฟฟ้ารายปีและค่าตัวประกอบกำลังผลิต
พารามิเตอร์ ค่า ค่าตัวประกอบกำลังผลิต (CF) 50% (ปรับได้ 20–70%) พลังงานรายปี 6,875 MWh/ปี ชั่วโมงโหลดเต็ม 4380 ชม./ปี LCOE (ตัวอย่างประกอบ) $16.7/MWh
💧 ช่วงกำลังผลิตตามฤดูกาล (แล้ง / ฝน)
พารามิเตอร์ ค่า ฤดูแล้ง (40% Q) 628 kW ฤดูฝน (130% Q) 2000 kW ขีดจำกัดพิกัดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 2000 kW เกณฑ์การออกแบบที่แน่นอน ใช้เส้นโค้งระยะเวลาการไหลของพื้นที่ (การศึกษาอุทกวิทยา)
🔧 สาระสำคัญของการเดินเครื่องและบำรุงรักษา
พารามิเตอร์ ค่า ใบพัด / ตัวเรือน ตรวจสอบการเกิดโพรงอากาศและการกัดกร่อน ตัวควบคุมความเร็วและระบบกระตุ้น การสอบเทียบตามระยะ ตลับลูกปืน / ซีล ตรวจสอบการหล่อลื่นและการรั่วซึม ตะแกรงดักขยะ การทำความสะอาดตามปกติ (เศษขยะ) น้ำมันหม้อแปลง การสุ่มตัวอย่าง DGA ตาม GB/T 7252 รอบการบำรุงรักษา ≈2 000–4 000 ชั่วโมงเดินเครื่อง (Francis)
📏 เกณฑ์มาตรฐานอ้างอิง
หัวข้อ มาตรฐาน การทดสอบแบบจำลองกังหัน IEC 60193 — กังหันไฮดรอลิก (การทดสอบรับมอบแบบจำลอง) การตรวจรับหน้างาน IEC 60041 — การทดสอบรับมอบภาคสนามสำหรับเครื่องจักรไฮดรอลิก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำ GB/T 15468 — ข้อกำหนดทางเทคนิคพื้นฐานสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำ หม้อแปลงเพิ่มแรงดัน GB/T 1094 — หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง
🧮 วิธีการคำนวณ
1. กำลังขาออก P = ρ·g·Q·H·η = 9.81 × 2.5 × 80 × 0.80 = 1570 kW
2. ประเภทกังหัน: H = 80 m → Francis (impulse >200 m · Francis 30–200 m · Kaplan <30 m)
3. เครื่องกำเนิดไฟฟ้า: 1570 kW ÷ 0.95 → มาตรฐาน 2000 kW (2222 kVA @ pf 0.9)
4. เพิ่มแรงดัน: 0.4 kV → 10 kV
5. พลังงานรายปี = 1570 kW × 8760 h × CF 0.50 = 6,875 MWh/yr
6. กำลังผลิตตามฤดูกาล: ฤดูแล้ง 628 kW (40% อัตราการไหล) ~ ฤดูฝน 2000 kW (130% อัตราการไหล)
7. LCOE = (CAPEX×CRF + OPEX) ÷ พลังงาน = $16.7/MWh (ตัวอย่างประกอบ, ตัวคูณเหมารวม 1.6)
📋 หมายเหตุการออกแบบ
เกณฑ์การกำหนดราคา: ชุดกังหัน-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าคิดราคาต่อ kW จากเอกสารอ้างอิงชุดกังหันน้ำ (FOB ชิงเต่า หน่วยสมบูรณ์รวมเครื่องควบคุมความเร็ว + ระบบกระตุ้น; ฉบับร่าง รอการทบทวนขั้นสุดท้าย) หม้อแปลงเพิ่มแรงดันใช้แคตตาล็อกสถานีไฟฟ้าแบบกล่อง (≤1600 kVA) ส่วนที่ใหญ่กว่าและสวิตช์เกียร์ 35 kV จะเสนอราคาตามโครงการ (POA)
งานทางน้ำเข้าและงานโยธา: ท่อส่งน้ำ/บ่อหน้า ประตูทางน้ำเข้า วาล์วผีเสื้อ ทางน้ำออก และงานระบบเสริมสถานี เป็นขอบเขตงานโยธา/เครื่องกลที่เสนอราคาตามโครงการ (POA) — ขึ้นอยู่กับเฮดของพื้นที่ ธรณีวิทยา และผังทางน้ำเข้าอย่างมาก
ค่าตัวประกอบกำลังผลิต: การผลิตไฟฟ้ารายปีใช้วิธี capacity-factor (ค่าเริ่มต้น 50%, ปรับได้ 20–70%) กำลังผลิตจริงของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขึ้นอยู่กับเส้นโค้งระยะเวลาการไหลตามฤดูกาล และต้องตรวจสอบกับอุทกวิทยาของพื้นที่
กำลังผลิตตามฤดูกาล: กำลังผลิตโดยประมาณในฤดูแล้ง ≈628 kW (40% ของอัตราการไหลออกแบบ) และในฤดูฝน ≈2000 kW (130% ของอัตราการไหล จำกัดด้วยพิกัดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) ใช้เส้นโค้งความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลและระยะเวลาเพื่อการออกแบบที่แน่นอน
เกณฑ์ LCOE (ตัวอย่างประกอบ): LCOE ต้นทุนเต็มคำนวณค่าเสื่อมราคา CAPEX ตลอด 30 ปีที่ 7% และบวก OPEX 2%/ปี ปัจจัยเหมารวม 1.6 ครอบคลุมงานโยธา (ทางน้ำเข้า ท่อส่งน้ำ โรงไฟฟ้า) การติดตั้งและการทดสอบ — ต้นทุนจริงแตกต่างกันมากตามสถานที่
โหมดออฟกริด: โหมดเชื่อมต่อกริดขายไฟฟ้าที่ผลิตได้ทั้งหมดให้กับการไฟฟ้า
การเดินเครื่องและบำรุงรักษา: การบำรุงรักษาตามปกติ: ตรวจสอบใบพัด/ตัวเรือน ปรับเทียบตัวควบคุมความเร็ว บำรุงรักษาตลับลูกปืนและซีล ทำความสะอาดตะแกรงดักขยะ และสุ่มตัวอย่างน้ำมันหม้อแปลง ช่วงเวลาบำรุงรักษาปกติ 2 000–4 000 ชั่วโมงเดินเครื่องสำหรับชุด Francis
การทบทวนการออกแบบ: นี่เป็นการคำนวณขนาดเบื้องต้น วิศวกรไฟฟ้าพลังน้ำผู้ได้รับใบอนุญาตต้องตรวจสอบการเลือกกังหัน การสูญเสียเฮดในท่อส่งน้ำ ระยะเผื่อคาวิเทชัน และการป้องกันเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ก่อนการจัดซื้อ