Chapter 07 Hydro Power Plant Compatibility Mode [1]

Hydro y Power Pl t Plant

H d Electric Hydro El t i St Station ti • พลังงานไฟฟ ไ าจากนํ้า เปนพลังงานราคาถูก แตตองลงทุนสูงในการ กอสราง • กอนสรางจะตองมีการศึกษา Hydrology เปนเวลาหลายป (25-30 ป) เพอนาขอมู ป) เพื่อนําขอมลของน้ ลของนาเฉลย ําเฉลี่ย มาวิ มาวเคราะห เคราะห และดความถี และดูความถของปทแหง ่ของปที่แหง แลง โดยวิเคราะหจากปริมาณฝนที่ตกในแตละป

H d Electric Hydro El t i St Station ti

H d Electric Hydro El t i St Station ti องคป ระกอบสําคัญในการศึึกษาโรงไฟฟ ไ า พลังนํ้าได ไ แ ก 1.. St Stream ea Flow ow 2. Hydrographs 3. Flow Duration Curve

Stream Flow : Hydrographs: Flow Duration Curve

• ศึึกษาขอมูลการไหลของนํ ไ ้า ณ บริเวณที่จะสรางเขื่ือนที่เก็็บเปน รายวัน รายสัปดาห รายเดือน หรือรายป เพื่อนํามาหาคาการไหลของ น้ําเฉลี่ย และคา Output Power ที่ควรจะได • หาคา หาคา Minimum Stream Flow : เพอกาหนดกาลงไฟฟาทแนนอนท เพื่อกําหนดกําลังไฟฟาที่แนนอนที่ จะผลิตได • หาคา Maximum Stream Flow : เพื่อทํานายปริมาณน้้ําลน และการ p y ออกแบบ Spillway

Stream Flow : Hydrographs: Flow Duration Curve

The Discharge or Volume rate of Flow, Q

: Discharge หรือ Volume rate of Flow (m3/s) : ความยาวของ ทานบ, ทํานบ ฝาย หรอเขอน หรือเขื่อน (m) : Head (หัวน้ํา) (m) : คาคงที่ (For a sharp crested weir, C = 1.85)

Stream Flow : Hydrographs: Flow Duration Curve

Hydrograph • plot ระหวาง ระหวาง Discharge (m3/s) กบ กับ เวลา (hour)

Flow Duration Curve • plot ระหวาง Discharge (m3/s) รายวัน รายสัปดาห รายเดือน กับ Percent of time

Stream Flow : Hydrographs: Flow Duration Curve

ตัวอยางที่ ๑ กําหนด Discharge sc a ge ตามตาราง จจงวาด Hydrograph yd og ap Week

Discharge (m3/s)

Week

Discharge (m3/s)

1

100

7

800

2

200

8

600

3

300

9

1000

4

1200

10

600

5

600

11

400

6

900

12

200

Stream Flow : Hydrographs: Flow Duration Curve

Hydrograph

Stream Flow : Hydrographs: Flow Duration Curve

ตัวอยางที่ ๒ จากตัวอยางที่ ๑ จงวาด Flow Duration Curve Discharge (m3/s) 1200 1000 และมากกวา 900 และมากกวา 800 และมากกวา 600 และมากกวา 400 และมากกวา 300 และมากกวา และมากกวา 200 และมากกวา 100 และมากกวา

Total number of Weeks

Percentage Time

1 2 3 4 7 8 9 11 12

8.35 16.70 25 33.33 58.20 66.66 75 91 100

Stream Flow : Hydrographs: Flow Duration Curve

Flow Duration Curve

Stream Flow : Hydrographs: Flow Duration Curve

The Flow Duration Curve can be converted to a Power Duration Curve with different scales โดยใชสมการดังนี้

Stream Flow : Hydrographs: Flow Duration Curve

: Discharge (m3/s) : ความหนาแนนของน้ํา ((มีคาเทากับ 1000 000 kg/m g/ 3) : Head (หัวน้ํา) (m) : ประสิทธิภาพของ Turbine และ Generator ตัวอยางที่ ๓ ตวอยางท ที่ Q = 1 m3/s, h = 1 m ประสิทธิภาพ 100% จงคํานวณหา P

Stream Flow : Hydrographs: Flow Duration Curve

ตัวอยางที่ ๔ จจาก Flow ow Duration u at o Curve Cu ve ในรปของตั ู วอยางที่ ๒,, กําหนด h = 100 00 m จงหา Power per cubic meter per second เมื่อประสิทธิภาพของ Turbine และ Generator เทากบ เทากับ 90%

M Mass Curve C Mass Curve • เปนกราฟ ที่ pplot ot ระหวางน้ําสะสมที่สามารถเก็บจจากการไหลของ น้ํา กับเวลา เปนวัน สัปดาห หรือ เดือน มีหนวยเปน day second metre • โดยที่ day second metre คือ Rate การไหลของน้ํา 1 m3/s ใน 1 วัน ซึ่งจะมีคาเทากับ 60  60  24  86400 m 3

M Mass Curve C ตัวั อยางที่ี ๕ จาก Weeklyy Flow ในตาราง a.) จงวาด Mass Curve b.) คํานวณ ขนาดของอางเก็บน้ํา c.) อัตราการไหลของน้ํา Week

Weekly flow (m3/s)

Week

Weekly flow (m3/s)

1

6000

7

1000

2

5000

8

4000

3

4000

9

8000

4

2000

10

5000

5

1000

11

2000

6

500

12

1000

M Mass Curve C Week

Weekly flow (m3/s)

Weekly Volume

Summation

1

6000

42000

42000

2

5000

35000

77000

3

4000

28000

105000

4

2000

14000

119000

5

1000

7000

126000

6

500

3500

129500

M Mass Curve C Week

Weekly flow (m3/s)

Weekly Volume

Summation

7

1000

7000

136500

8

4000

28000

164500

9

8000

56000

220500

10

5000

35000

255500

11

2000

14000

269500

12

1000

7000

276500

M Mass Curve C

M Mass Curve C • ลากเสน เชือ่ื มจุด AB แลว หา Slope HG/FG G/ G = (87.5x1000)/(4x7) (87.5 000)/( 7) = 331200 m3/s ระยะสูงสุดจากเสนตรง AB กับ Mass Curve คือ CD คือคาความจุ ของอา งเก็็บนํา้ํ มีีคา 55000 day second metres. ถาสรางอางเก็บน้ําขนาดนี้ จะไดอัตราไหลของน้ํา 3120 m3/s ซึ่งจาก ตัวอยางเก็บขอมูล 12 สัปดาหนี้ ในทางปฏิบัติจะเก็บขอมูลในปที่ แหงแลงหลายๆ ปป แหงแลงหลายๆ

T Types off Dam D ชนิดของเขือื่ น 1.. Solid So d Gravity G av ty Co Concrete c ete Dams a s 2. Arch Dams 3. Buttress Concrete Dams 4.4 Earth Dams 5. Rock Fill Dams

T Types off Dam D 1. Solid Gravity Concrete Dams (เขือื่ นคอนกรีต) • เหมาะกับทกสถานที ุ ่ • ความสูงของเขื่อนถูกจํากัดโดยฐาน • ถาฐานรากเปนหินจะสามารถสรางเขื่อนไดสูงกวาฐานรากที่เปน ดิน • ตัวอยางเชน เขื่อนปากมูล

T Types off Dam D Solid Gravity Concrete Dam

T Types off Dam D Your Subtopics Go Here

T Types off Dam D 2. Arch Dams (เขื (เขืือ่ นคอนกรีตโค โ ง ) • เหมาะสําหรับกรณีที่ ความยาวของเขื่อนนอยเมื่อเทียบกับความสงู และบริเวณดานขางของเขื่อนเปนหินแข็ง • ตัวั อยางเชน เขือ่ื นภูมิพล

T Types off Dam D Your Subtopics Go Here

T Types off Dam D

T Types off Dam D 3. Buttress Concrete Dams • มีสวนค้ํายันเปนสามเหลี่ยมดานทายน้ําเพื่อรับแรงดานตนน้ําทําให ประหยัดโครงสรางของเขื่อน

T Types off Dam D

T Types off Dam D 4. Earth Dams (เขือ่ื นดินิ ) ขอดี • ถูกทสุี่ ด • กลมกลืนกับสิ่งแวดลอม • เหมาะกบรากฐานทนาซมผานได ั ี่ ้ํ ึ  ไ  ขอเสีย • ถูกกดเซาะไดงาย ั ไ  • ตองมี Spill Way พอเพียง • ใชพนทมาก ใ  ื้ ี่ ตัวอยางเชน เขื่อนสิริกิต, เขื่อนแกงกระจาน

T Types off Dam D

Earth Dams

T Types off Dam D 5. Rock Fill Dams (เขือื่ นหินถม) ถม) • ใชเศษหินสราง จจึงตองมีสวนที่กันน้ําซึม • ตองมี Spill Way แยกตางหาก ตัวอยางเชน เขื่อนศรีนครินทร, เขื่อนอุบลรัตน

T Types off Dam D Rock Fill Dam

T Types off Dam D Rock Fill Dam

Arrangement and Location of Hydro Electric Station

1. Spill Way : ทางนํา้ ลน ไหล ไ 2.. Intake ta e : ปากทอสําหรับน้ําเขา ซึ่งทางเขาจจะกรองเศษหินที่จะเขา Penstock 3. Forebay : สว นขยายของคลองให ใ ไดต ามขนาด Intake 4. Penstock : ทอปรับแรงดันน้ําเขา Turbine 5. Water Hammer and Surge Tank : Damp แรงดันใน Turbine เมื่อ L d เปลยน Load ป ี่

Arrangement and Location of Hydro Electric Station

6. Location of Hydro Electric Station : • Power owe Station Stat o จจะอยูที่ตีนเขื่อนใกลปลายน้ํา • Power Station จะอยูใกลกับเขื่อนที่สุด เพื่อลด Friction Loss ใน Penstock • Head มากที่สุด • Penstock สั้นที่สุด

Arrangement and Location of Hydro Electric Station

Spill Way

Arrangement and Location of Hydro Electric Station

Intake Gate, Trash racks And crane

Arrangement and Location of Hydro Electric Station

S Tank Surge T k andd PPenstock t k

Type of Hydro Electric Plant and their Field of Use

แบงตามการเก็บ็ กักนํ้า 1.. Run u ooff River ve Plants a ts wwithout t out Pondage o dage 2. Run off River Plants with Pondage 3. Reservoir Plants

Type of Hydro Electric Plant and their Field of Use

Hydro Electric Plant may also be classified with reference to the type of load they can supply. 1. Base Load Plants 2. Peak Load Plants 3. Pumped p Storage g Plant for Peak Load

Type of Hydro Electric Plant and their Field of Use

Pumped Storage Plant for Peak Load

Components of Hydro Power Plant องคป ระกอบทีส่ ําคัญของการผลิตพลังงไฟฟ ไ า ดว ยพลังนํ้า 1.. อาคารรับน้ํา : Intake ta e • ขนาดและรู ป ร า งของอาคารขึ้ น อยู กั บ สภาพความสามารถทาง วิศิ วกรรมของทองถิน่ิ • อาคารอาจจะจมอยููใตน้ําในอางเก็บน้ํา ซึ่งสรางเปนเขื่อนคอนกรีต หรือ เขื่อนหินทิ้ง หรือ ทําดวยกาเบียง (ตะกราวลวดบรรจุหิน) หรือ คันดิน หรอวสดุ คนดน หรือวัสดททองถนอนๆ องถิ่นอื่นๆ กได ก็ได

Components of Hydro Power Plant 2. คลองผันั นํา้ํ หรืือทอ สงนํา้ํ (Head race or Penstock) • อาจทําดวยคอนกรีต หรือเปนรางดิน • กรณีรางดิน ความเร็วของการไหลของน้ําไมควรเกิน 0.8 m/s • กรณรางคอนกรต กรณีรางคอนกรีต ความเรวของการไหลของนาไมควรเกน ความเร็วของการไหลของน้ําไมควรเกิน 1.5 1 5 m/s/ • ทอสงน้ําแรงดันสูงจะทําดวยเหล็กกลา หรือ โพลีธีน • ความเร็วของการไหลของน้ํา้ ไมควรเกิน 3-8 m/s • ระบบทอสงนาแรงดนสู ระบบท อ ส ง น้ํ า แรงดั น สงง ตตองมถงระบายความดนทเหมาะสม อ งมี ถั ง ระบายความดั น ที่ เ หมาะสม มิฉะนั้นเวลาปดประตูทายน้ําแบบทันทีทันใด ทอสงน้ําจะระเบิด

Components of Hydro Power Plant 3. อาคารดักทรายและตะแกรงดักสวะ : Settling pond and Intake grill • ทําเปนบอพัก เพื่อใหวัสดุเล็กๆ ในน้ําตกตะกอนกอนที่จะไหลเขา สูสรางผนนา างผันน้ํา หรอทอสงนา หรือทอสงน้ํา • สําหรับตะแกรง เพื่อปองกันสวะหรือวัสดุลอยน้ํา ไมใหเขาไปทํา ความเสียหายแกระบบ

Components of Hydro Power Plant 4. ประตู ป นํา้ : Sluice Gates • เพื่อปองกันน้ําหลาก หรือเพื่อปดคลองสงน้ํา หรือปดเครื่องกังหัน น้ํา้ 5.5 เครองกงหนนา เครื่องกังหันน้ํา : Turbine แบงได 3 แบบ คือ • Kaplan • Francis • Pelton

Components of Hydro Power Plant 6. อุปกรณค วบคุมรอบการหมุน : Regulator หรือื Governor • ใชเพื่อรักษารอบการหมนให ุ คงที่ ไมวาโหลดไฟฟาจะเป จ นอยางไร • การควบคุม จะทํางานโดยอาศัยวิธีทางกล หรือ ทางไฟฟาก็ได 7. เครื่องกําเนิดไฟฟา : Alternator หรือ Generator 8.8 โครงขายสายสงไฟฟา โครงขายสายสงไฟฟา : Distribution Networks

หลักั เกณฑการพิิจารณาตัง้ั โรงไฟฟ โ ไฟฟาพลัังนํา้ํ การตัดสินใจในการทําโครงการไฟฟ ไ า พลังนํ้า มี 7 ประการคือื 1.. ความตองการใชน้ํา ทั้งในปจจจุจบันและอนาคตของผูใชน้ําทั้งหลาย ในลุ ม น้ํ า สิ ท ธิ ก ารใช น้ํ า และปริ ม าณน้ํ า ไหลต่ํ า สุ ด ที่ ต อ งคงไว (ตัวอยางเชน เพอการเพาะพนธุ (ตวอยางเชน เพื่อการเพาะพันธปลา หรอการไลนาเสย) หรือการไลน้ําเสีย) 2. ความตองการไฟฟา ปริมาณไฟฟาที่ตองการ และปริมาณไฟฟาที่ ได รั บ ต อ งประเมิ น เพื่ อ พิ จ ารณาความต อ งการโครงการสร า ง โรงไฟฟา และพิจารณาทางเลือกอื่นๆ

หลักั เกณฑการพิิจารณาตัง้ั โรงไฟฟ โ ไฟฟาพลัังนํา้ํ 3. พิจารณาศักยภาพของนํ้าในพืื้นที่รับนํ้าฝน ที่สามารถนํามาใช พัฒนาโครงการ ซึ่งศึกษาไดจากภาพถายทางอากาศ แผนภูมิประเทศ มาตราสวน 1 : 50000 ประกอบกับสถิติปริมาณน้ําฝนในพื้นที่นั้นๆ 4.4 สถตขอมู สถิติขอมลด ลดานอุ านอตตุ และอทกวิ และอุทกวทยาของพนทรบนาฝน ทยาของพื้นที่รับน้ําฝน 5. ข อมูล ดานอุ ทกธรณี วิ ทยาของทอ งที่ เพื่อศึ กษาระดับ น้ํา ใตดิน ลั ก ษณะพื้ น ที่ และปริ ม าณการไหลของแม น้ํ า ลํ า ธาร โดยเฉพาะ ฤ แู ลง ในชวงฤดู

หลักั เกณฑการพิิจารณาตัง้ั โรงไฟฟ โ ไฟฟาพลัังนํา้ํ 6. ขอมูลดานธรณีวิทยาของสถานที่ท่ีจะทําโครงการ การซึึมหนีของ น้ํา ความมั่นคงของตลิ่งน้ํา ความลาดภูเขาและปญหาดินถลม ทั้งนี้ เพื่อความมั่นคงปลอดภัยของงานโยธา และปองกันการสูญเสียที่อาจ เกิดขึ้น เกดขน 7. การวิเคราะหผลกระทบของโครงการตอสิ่งแวดลอม โดยเฉพาะ พืนื้ ทีตี่ นนํา้ํ และผลกระทบตอ การเพาะพัันธุปลาโดยธรรมชาติ โ ิ

P Power tto be b Developed D l d

P Power tto be b Developed D l d Power Duration Curve

P Power tto be b Developed D l d abc = ghk – quantity of water stored behind the dam bckdb – Secondary energy de – Firm Power dkhgfed – Primary energy Percentage of year Annual flow duration curve or Power duration curve

Size of Plant and Choice of Unit Hydro Power Plant สามารถใชไดเปนทั้ง Base Load และ Peak Load โดยจะตองออกแบบตาม Load Curve ตัวอยาง๑ จาก Annual Power Duration Curve คาพลัังงานไฟฟ ไฟฟาทีี่จะได ไ ในแต ละปเทากับ 876 x 105 kWh โรงไฟฟาถูกออกแบบใหเปน Peak Load ที่ Load Factor 25% จงหา Capacity ของโรงไฟฟานี้ เมื่อ Plant p y Factor เทากับ 20% และหา Reserve Capacity p y Capacity

Size of Plant and Choice of Unit Choice of Unit 1. กรณี Hydro Station จายให Power System ทั้งหมด ใหพิจารณาจาก Load Curve ของ Power System และให Compromise ระหวาง Plant Capacity Factor กับ Plant Use Factor 2. เลือกขนาด Unit ใหเทากัน ใหสามารถจายไดตาม Load Curve ทุกเวลา 3.3 กรณ กรณี Hydro Station เปนเพยง เปนเพียง Station หนงจากหลาย หนึ่งจากหลาย Station ทจายใหกบ ที่จายใหกับ Power System ทั้งหมด ใหเลือก Station ขนาดใหญสุดเปน Reserve 4.4 จากตวอยางท จากตัวอยางที่ ๑ Capacity C it ของโรงไฟฟาเทากบ ของโรงไฟฟาเทากับ 50000 kW และ Reserve R 10000 kW ดังนั้นใหเลือก 10000 kW/Unit

Type of Turbine Characteristic

and

their

ชนิดของกังหันทีแ่ บงตามการกระทําของนํา้ 1.. Impulse pu se Turbine u b e ((กังหันแบบแรงกระแทก)) • อาศัยหัวฉีดเปลี่ยนพลังงานศักยเปนพลังงานจลนทั้งหมดกอนน้ํา เขา ลอ กังั หันั • ลอกังหันใบพัดมีลักษณะเปนถวยโคงกลับ เปนผลใหลําฉีดของน้ํา แลนกลับ เกิดการเปลี่ยนแปลงของความเร็ว (ขนาดและทิศทาง) • ทาใหเกดแรงกล ทําใหเกิดแรงกล ตามกฎของโมเมนต ตามกฎของโมเมนต และขบวงลอกงหนใหหมุ แล ขับวงลอกังหันใหหมนน

Type of Turbine and their Characteristic พลังงานศักย พลังงานจลน การเปลี่ยนแปลงพลังงานทั้งหมด การเปลยนแปลงพลงงานทงหมด

Type of Turbine and their Characteristic 2. Reaction Turbine (กังหันแบบแรงปฏิกิริยา) • กังหันแบบแรงกระแทกน้ําเขาสูตัวใบพัดที่ความดันบรรยากาศ ทํา ให พ ลั ง งานศั ก ย ข องน้ํ า เปลี่ ย นเป น พลั ง งานจลน แ ละพลั ง งาน เนื่องจากความดัน เมอนาไหลผานใบผด เนองจากความดน เมื่อน้ําไหลผานใบผัด • ในส ว นความดั น ลดลง ความเร็ ว จะเพิ่ ม ในสุ ด ก็ ป ล อ ยน้ํ า ออกสู บรรยากาศ

Type of Turbine and their Characteristic ชนิดของกังหันแบงตามแนวการไหลของนํ ไ า้ 1.. กังหันตามแนวรัศมีออก ((Radial ad a Outward) Outwa d) • น้ําที่ไหลเขาใบพัดอยูในแนวพื้นที่ตั้งฉากกับแกนหมุน โดยน้ําเขา ทางดา นในและปล ใ ป อยให ใ ไหลออกทางดานรอบนอก 2. กังหันตามแนวรัศมีเขา (Radial Inward) • น้ําไหลเขาใบพัดทางดานรอบนอกและปลอยออกทางดานในของ ใบพัด ใบพด

Type of Turbine and their Characteristic 3. กังหันตามแนวแกน (Axial Flow) • น้ําไหลเขาใบพัด และไหลออกขนานกับแกนหมนุ 4. กังหันตามแนวผสม (Mixed Flow) • น้ํา้ ไหลเขากังหันตามแนวรัศมี และแนวแกนไหลออกตามแนวรัศมี

Type of Turbine and their Characteristic คุณสมบัติทีแ่ ตกตางกันของประเภทของกังหันนํา้ ประเภทของกังหันน้ํา 1. น้ําทีเ่ ขาไปหมุน Runner 2. ความกดดันของน้ําที่เขาไป ดันใบกังหันของ Runner 3. น้ําที่เขาไปสู Runner 4. พลังงานทีน่ ้ําถายเทใหแก Runner

Reaction ทวม สูงกวาบรรยากาศ

Impulse ไมทวม เทาบรรยากาศ

เต็มทุกชองพรอมกัน จลนเปนจลนและศักย

เปนจุดๆ เปนจลนอยางเดียว

Type of Turbine and their Characteristic ชนิดของกังหันทีน่ ิยมใชก ันทุกวันนีค้ ือ 1.. Francis a c s Turbine u b e สรางโดย Francis a c s ในป 1849 89 2. Pelton Turbine สรางโดย Pelton ในป 1889 3. Kaplan Turbine สรางโดย Kaplan ในป 1913

Type of Turbine and their Characteristic

Kaplan K l TTurbine bi ความสูงไมเกิน 80 เมตร

Pit Turbine ความสูงของเขื่อนนอยๆ

Type of Turbine and their Characteristic

Bulb Turbine ความสูงไมเกิน 30 เมตร

Straflo Turbine กรณีทอสงน้ําสั้น

Type of Turbine and their Characteristic

Propeller Turbine

Mixed Flow Turbine Kaplan+Francis

Type of Turbine and their Characteristic

Francis Turbine 20-700 m

Pelton Turbine > 1800 m

Type of Turbine and their Characteristic

Storage Pump Francis and Pump Turbine ไมเกิน 600 m

Type of Turbine and their Characteristic

Section and plan of Francis Turbine

Section and Plan of Propeller Turbine

Type of Turbine and their Characteristic Francis Turbine Runner

Fi d Blades Fixed Bl d PPropeller ll TTurbine bi RRunner

N S/  160 rpm

Movable Blades Propeller Turbine Runner

N S/  300 rpm

Type of Turbine and their Characteristic I l TTurbine Impulse bi generall arrangement

Type of Turbine and their Characteristic

Ch Characteristic t i ti off Turbine T bi 1. Head of Turbine • Francis a cs: • Kaplan : • Pelton :

Ch Characteristic t i ti off Turbine T bi Efficiency of Turbine at various Load 1. Francis : 75% to Full Load 2. Kaplan : 30% to Full Load 3.3 Pelton : 40% to Full Load

Ch Characteristic t i ti off Turbine T bi

Ch Characteristic t i ti off Turbine T bi Speed : Specific Speed of Turbine • พื้นฐฐานสําหรับการเปรียบเทียบของลักษณะพิเศษของ Hydraulic yd au c Turbine คือ Specific Speed nS

Ch Characteristic t i ti off Turbine T bi : Specific Rotational Speed : Actual Rotational Speed : Metric Horsepower : Head

Ch Characteristic t i ti off Turbine T bi Actual Speed

ถาตองการ Output ทดกวา ถาตองการ ที่ดีกวา ใช ใชสมการ สมการ Multi Jet Turbine

Ch Characteristic t i ti off Turbine T bi Type of Turbine Pelton wheel with 1 nozzle Pelton wheel with 2 nozzle Pelton wheel with 4 nozzle Francis (Low Speed) Francis (Normal) Francis (High Speed) Francis (Express) Kaplan

Specific Speed (rpm) 12-32 17-50 24-70 80-120 120-22 220-350 350-1000 310-1000

Ch Characteristic t i ti off Turbine T bi Francis Turbine

Fixed Blade Propeller Turbine

Ch Characteristic t i ti off Turbine T bi Adjustable Blade or Kaplan Turbine • ใชสมการเดียวกันกับ Fixed ed Blade ade Propeller ope e Turbine u b e แลวเพิ่ม ความเร็วอีก 10% Impulse Turbine

Ch Characteristic t i ti off Turbine T bi ตัวอยางที่ ๒ จจงเลือก Turbine u b e ที่เหมาะสม เมื่อกําหนด Head ead = 200 00 m,, Discharge sc a ge 2 m3/s Efficiency of Turbine 88% ความถี่ 50 Hz

D i Design off the th Main M i Dimensions Di i off Turbines T bi

Main Dimensions of Reaction Turbines Turbine

Specific Speed in Metric units

Norminal Diameter, D1 (cm)

Draft Tube inlet diameter D2 (cm)

Width of Distributor (cm)

Francis

90 110 135 180 220 270 315 360 400 445

145 121 102 78.5 66.5 56.5 50 44 40.1 36.8

116 104 94 83.5 78 72.5 70 66 63.3 62

14.8 16.5 17.8 19.5 20.3 22 22.4 22.2 21.6 27.9

Propeller Type

445 535 670 800

60 57 53 49.3

60 57 53 49.3

32.8 32.3 31.3 30.5

Dimenion of 1 HP (Metric) wheel operating under 1 m Head for Reaction Turbine Only

D i Design off the th Main M i Di Dimensions i off Turbines T bi

Model Ratio

ตัวอยางที่ ๓ จงหาขนาดของ Turbine ทให ที่ให Output P = 10000 HP ทางานท ทํางานที่ Head 50 m, Generator Speed 300 rpm 50 Hz

D i Design off the th Main M i Di Dimensions i off Turbines T bi

Main Dimensions of Impulse Wheel Turbines Speed oof an a Impulse pu se Wheel W ee

h : Head มหนวย มีหนวย m D : Diameter of an Impulse มีหนวยเปน cm

D i Design off the th Main M i Di Dimensions i off Turbines T bi

Full Load Horse Power ของ Impulse Wheel ที่เปน Single Power Jet และมี Full Load Efficiency 85%

Diameter of Jet d

D i Design off the th Main M i Di Dimensions i off Turbines T bi

Specific Speed

Impulse wheel with more than one Jet

D i Design off the th Main M i Di Dimensions i off Turbines T bi

ตัวอยางที่ ๔ หาขนาดของ Turbine u b e ที่เหมาะสม โดย Hydro yd o Electric ect c Stat Station o มี Head 400 m, Flow available 4 m3/s, Turbine Efficiency 85% Frequency 50 Hz

Draft Tubes Dimension

:

Type, Type

Setting

and

Preliminary

Draft Tubes : Type, Type Setting and Preliminary Dimension

F i TTurbine Francis bi

Propeller Turbine

Recommended Values of Cavitation Coefficient

Draft Tubes : Type, Type Setting and Preliminary Dimension

ตัวอยางที่ ๕ จจง Sett Settingg Francis a c s Turbine u b e ที่อยูเหนือ Tail a Wate Water Level eve จจากขอมลู ตอไปนี้ Barometric Pressure ที่ความสูง 9.75 m, Metric HP = 5000 at Head 100 m ขบ ขับ Generator ทความถ ที่ความถี่ 50 Hz

P li i Preliminary D Design i off P Penstock t k The Thickness of a Steel Penstock depends on the Head and the Hoop Stress allowed in the meterial. It’s given approximately by

เมื่อ

= Thickness of Penstock, cm = Head, H dm = Diameter of Penstock, cm = Joint Efficiency g 2 = Permissible Stress, kg/cm

Main Dimension of Generator of Hydro Units เมื่อ

S : Three Phase Power output, kVA ac : ampere conductors/cm ของเสนรอบวง Stator B : Average Flux Density ใน Air gap, webers/cm2 D : Diameter of Stator ที่ Air Gap, cm L : Length of Core, cm (0.8-1.2 เทาของ Pole Pitch n : Speed, Speed rpm

Power Station Layout

Structure

Generator arrangement ดูจาก Ration X

and

Power Station Structure and Layout

Power Station Structure and Layout

Power Station Structure and Layout

C t off Hydro Cost H d Electric El t i Station St ti Total annual Cost of Hydro Electric Station and Development

C t off Hydro Cost H d Electric El t i Station St ti ตัวอยางที่ ๖ ในการสราง Hydro yd o Power owe Plant a t จจากสํารวจพบว จ ามีน้ํากักเกบเพียง พอ และมีอัตราการไหลของน้ํา 90 m3/s ที่ Head 100 m 1. จงหากํําลัังไฟฟาที่ีจะผลิิตได ไ , จํํานวน Unit, Capacities ของ Turbine และ Generator เมื่อประสิทธิภาพของ Turbine และ Generator เทากับ 89.5% และ 95% ตามลําดับ 2.2 รายละเอยดของ รายละเอียดของ Turbine และ Generator 3. คํานวณขนาดของ Turbine

C t off Hydro Cost H d Electric El t i Station St ti 4. คํานวณขนาดของ Generator 5. หาพื้นที่ของ Draft a t Tube ube ทั้งเขาและออก 6. คํานวณการ Setting ของ Turbine ใหสอดคลองกับ Tail Water 7. หาขนาดโดยประมาณของ Scroll Case ของแตละ Unit 8.8 หาขนาดของ Penstock ของแตละ ของแตละ Unit 9. หาราคาของพลังงานตอ kWh จากขอมูลตอไปนี้

C t off Hydro Cost H d Electric El t i Station St ti 1. Load Factor ของระบบทีจี่ ะจา ยเทากับ 80% 2. Cost of The Hydro Development 1500 Euro/kW installed 3. Fix Cost 9% 4.4 Operation and Maintenance Cost 7 Euro/kW/Year 5. Load Center หางจากสถานี 80 km 6. สายสง ทีใ่ี ช สง กําลังั ไฟฟาไปยั ไป ัง Load Center มีรี ะดัับแรงดััน 110 kV 7. Transmission Liability 20 Euro/kW/Year 8. พลังงานที่ใชใน Generating Station สําหรับ Auxiliaries 2%