Giáo Trình Nguồn Điện Trong Hệ Thống Giao Thông Thành Phố Hồ Chí Minh - Năm 2023

Giáo trình nguồn điện trong hệ thống giao thông của TS Lê Xuân Hồng và ThS Nguyễn Thái cung cấp kiến thức chuyên sâu và ứng dụng thực tiễn.

• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Giáo Trình Nguồn Điện Trong Hệ Thống Giao Thông Thành Phố Hồ Chí Minh
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: PHÂN LOẠI GIAO THÔNG ĐƯỜNG SẮT CHẠY ĐIỆN
• 1.1. Giới thiệu chung về điện khí hóa đường sắt
• 1.2. Tiêu chuẩn quốc tế
• 1.3. Câu hỏi ôn tập
• 2. CHƯƠNG 2: GIAO THÔNG ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ
• 2.1. Tàu điện bánh hơi
• 2.2. Tàu điện bánh sắt
• 2.3. Đường sắt hạng nhẹ
• 2.4. Đường sắt ray đơn
• 2.5. Đường sắt vận chuyển nhanh khối lượng lớn — MRT
• 2.6. Đường sắt ngoại ô
• 2.7. Đường sắt địa phương
• 2.8. Đường sắt đường dài
• 2.9. Đường sắt hỗn hợp tốc độ cao
• 2.10. Câu hỏi ôn tập
• 3. CHƯƠNG 3: CUNG CẤP ĐIỆN GIAO THÔNG ĐƯỜNG SẮT CHẠY ĐIỆN
• 3.1. Chuyển động tàu cơ bản
• 3.2. Yêu cầu lực kéo, công suất
• 3.3. Câu hỏi ôn tập
• 4. CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
• 4.1. Trạm điện lớn
• 4.2. Mạng phân phối nội bộ
• 4.3. Bộ chuyển đổi nguồn AC/DC không điều khiển
• 4.4. Bộ chỉnh lưu sáu tia cuộn kháng trung tính
• 4.5. Bộ chỉnh lưu cầu ba pha
• 4.6. Chỉnh lưu hai cầu ba pha nối tiếp
• 4.7. Mạng phân phối công suất sức kéo điện
• 4.8. Mạch hồi lưu
• 4.9. Dòng điện kéo và điện áp tiếp xúc
• 4.10. Tiểu chuẩn về điện
• 4.11. Tính dòng và sụt áp trên mạng cung cấp nguồn
• 4.12. Câu hỏi ôn tập
• 5. CHƯƠNG 5: CUNG CẤP ĐIỆN GIAO THÔNG ĐƯỜNG SẮT CHẠY ĐIỆN 25 KV
• 5.1. Yêu cầu chung
• 5.2. Hệ thống cung cấp điện ngoài
• 5.3. Cấu trúc trạm điện kéo
• 5.4. Máy biến áp trạm điện
• 5.5. Hệ thống phân phối công suất kéo
• 5.6. Trạm phân đoạn phụ
• 5.7. Điện áp và dòng trên mạng tiếp xúc
• 5.8. Tiêu chuẩn điện áp
• 5.9. Câu hỏi ôn tập
• 6. CHƯƠNG 6: CUNG CẤP ĐIỆN GIAO THÔNG ĐƯỜNG SẮT CHẠY ĐIỆN 15KV 90/71
• 6.1. Hệ thống cung cấp điện kéo
• 6.2. Bộ biến đổi tần số
• 6.3. Hệ thống cung cấp công suất kéo
• 6.4. Trạm phân đoạn con
• 6.5. Câu hỏi ôn tập
• 7. CHƯƠNG 7: CUNG CẤP ĐIỆN GIAO THÔNG SỨC KÉO ĐIỆN
• 7.1. Hệ thống cung cấp điện kéo mạng tiếp xúc
• 7.2. Hệ thống nguồn cung cấp
• 7.3. Hệ thống phân phối công suất kéo
• 7.4. Hệ thống không tiếp xúc
• 7.5. Câu hỏi ôn tập
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Toàn cảnh nguồn điện trong hệ thống giao thông TP

Hệ thống giao thông tại Thành phố Hồ Chí Minh là một mạng lưới phức tạp và năng động. Nhu cầu vận hành liên tục của nó phụ thuộc trực tiếp vào một hạ tầng năng lượng ổn định và hiệu quả. Giáo trình Nguồn điện trong hệ thống giao thông của TS. Lê Xuân Hồng và ThS. Nguyễn Thái (2023) đã cung cấp một cái nhìn sâu sắc về cấu trúc và nguyên lý vận hành của hệ thống này. Trọng tâm của hệ thống là quá trình điện khí hóa giao thông công cộng, một xu hướng tất yếu nhằm giảm phát thải và nâng cao hiệu quả vận tải. Quá trình này không chỉ đơn thuần là thay thế phương tiện sử dụng nhiên liệu hóa thạch bằng phương tiện chạy điện mà còn là việc xây dựng một hệ thống cung cấp năng lượng đồng bộ, từ các nhà máy điện đến từng điểm tiêu thụ cuối cùng. Các thành phần chính trong hệ thống cung cấp nguồn bao gồm các trạm điện lớn (BSS) nhận điện từ lưới quốc gia, mạng phân phối nội bộ, và các trạm biến áp cho giao thông (TPS) chuyên dụng. Những trạm này thực hiện nhiệm vụ biến đổi điện năng thành các dạng dòng điện và cấp điện áp phù hợp cho từng loại hình phương tiện, từ hệ thống cung cấp điện cho metro đến hạ tầng điện cho xe buýt điện. Nguyên lý cơ bản là truyền tải năng lượng từ trạm điện kéo đến phương tiện thông qua mạng tiếp xúc (đường dây treo hoặc ray thứ ba) và mạch vòng dòng điện sẽ đi theo đường ray trở về trạm. Việc đảm bảo một giải pháp năng lượng cho đô thị hiệu quả đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các bên liên quan như Sở GTVT TP.HCM và EVN HCMC trong việc quy hoạch điện giao thông TP.HCM. Các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia (TCVN) và quốc tế (IEC, EN) đóng vai trò kim chỉ nam, đảm bảo tính an toàn, tin cậy và khả năng tương tác của toàn hệ thống.

1.1. Các thành phần chính trong hệ thống cung cấp điện giao thông

Một hệ thống cung cấp điện cho giao thông đô thị bao gồm nhiều thành phần liên kết chặt chẽ. Đầu tiên là nguồn cung cấp điện ngoài, thường từ lưới điện cao áp của EVN HCMC, được đưa đến các trạm điện lớn (BSS). Tại đây, điện áp được hạ xuống mức trung áp (ví dụ 22kV) để phân phối qua mạng nội bộ riêng cho giao thông. Tiếp theo là các trạm biến áp cho giao thông (TPS), có nhiệm vụ chuyển đổi điện xoay chiều thành dòng một chiều (ví dụ 750V, 1500V DC cho metro) hoặc điều chỉnh thành dòng xoay chiều một pha (25kV AC cho đường sắt). Hệ thống phân phối công suất, hay mạng tiếp xúc, là phương tiện truyền tải năng lượng trực tiếp đến tàu, có thể là đường dây treo cao (OCS) hoặc ray thứ ba. Cuối cùng, hệ thống hồi tiếp, thường là đường ray chạy tàu, hoàn thành mạch điện, đưa dòng trở về trạm. Ngoài ra, không thể thiếu các hệ thống phụ trợ như bộ lưu điện UPS cho camera giao thông và đèn tín hiệu để đảm bảo hoạt động không gián đoạn.

1.2. Tầm quan trọng của điện khí hóa giao thông công cộng tại TP.HCM

Quá trình điện khí hóa giao thông công cộng là một chiến lược trọng tâm trong phát triển đô thị bền vững. Nó mang lại ba lợi ích chính: giảm ô nhiễm môi trường, tối ưu hóa chi phí vận hành và nâng cao hiệu quả vận tải. Các phương tiện chạy điện như metro, xe buýt điện không phát thải trực tiếp, góp phần cải thiện chất lượng không khí tại một đô thị lớn như TP.HCM. Về lâu dài, chi phí năng lượng và bảo dưỡng cho phương tiện điện thấp hơn đáng kể so với động cơ đốt trong. Hơn nữa, các hệ thống vận tải công cộng khối lượng lớn như metro chỉ có thể vận hành hiệu quả bằng năng lượng điện. Quá trình này đòi hỏi một tài liệu hệ thống điện giao thông chuẩn mực và một kế hoạch quy hoạch điện giao thông TP.HCM chi tiết để xây dựng hạ tầng đồng bộ, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng.

II. Thách thức lớn về nguồn điện cho hệ thống giao thông TP

Việc vận hành một hệ thống giao thông điện hóa quy mô lớn tại TP.HCM đặt ra nhiều thách thức nghiêm trọng về nguồn điện. Thách thức lớn nhất là đảm bảo an ninh năng lượng giao thông đô thị và độ tin cậy cung cấp. Hệ thống giao thông, đặc biệt là metro, là tải loại một, đòi hỏi nguồn cung cấp điện liên tục 24/7. Bất kỳ sự cố mất điện nào, dù chỉ trong vài phút, cũng có thể gây gián đoạn nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hàng triệu người và gây thiệt hại kinh tế. Do đó, hệ thống phải được cấp từ ít nhất hai nguồn độc lập và có hệ thống dự phòng mạnh mẽ. Một thách thức khác là chất lượng điện năng. Tải giao thông là loại tải đặc biệt, có công suất tiêu thụ biến thiên đột ngột và mang tính phi tuyến cao do sử dụng các bộ biến đổi công suất lớn. Điều này gây ra các vấn đề như sóng hài, sụt áp, và mất cân bằng pha trên lưới điện, có thể ảnh hưởng ngược lại đến các phụ tải khác và chính hệ thống điện. Theo tài liệu của TS. Lê Xuân Hồng, việc "đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp và ảnh hưởng của tải" là một yêu cầu bắt buộc trong vận hành. Bên cạnh đó, việc mở rộng và tích hợp các loại hình giao thông mới như hạ tầng điện cho xe buýt điện hay năng lượng cho giao thông thông minh (ITS) đòi hỏi một kế hoạch quy hoạch điện giao thông TP.HCM có tầm nhìn xa, đồng bộ với quy hoạch lưới điện chung của thành phố.

2.1. Đảm bảo an ninh năng lượng giao thông đô thị và độ tin cậy

An ninh năng lượng là yếu tố sống còn. Để đảm bảo độ tin cậy, mỗi trạm biến áp cho giao thông (TPS) thường được cấp nguồn từ một mạng phân phối nội bộ mạch vòng, kết nối với ít nhất hai trạm điện lớn (BSS). Cấu trúc này cho phép chuyển đổi nguồn cấp linh hoạt khi một trong các nguồn gặp sự cố. Hơn nữa, tại các điểm tiêu thụ quan trọng như trung tâm điều khiển, hệ thống điện cho đèn tín hiệu và camera giám sát, việc trang bị máy phát điện dự phòng và bộ lưu điện UPS cho camera giao thông là bắt buộc. Mục tiêu là duy trì hoạt động của các thành phần cốt lõi ngay cả khi mất điện lưới hoàn toàn. Vấn đề an ninh năng lượng giao thông đô thị không chỉ là về kỹ thuật mà còn là sự phối hợp chặt chẽ trong vận hành giữa ngành giao thông và ngành điện.

2.2. Vấn đề chất lượng điện năng và tổn thất công suất trên hệ thống

Tải sức kéo điện, đặc biệt là các bộ chỉnh lưu trong trạm DC hoặc các bộ biến tần trên tàu, là nguồn phát sóng hài bậc cao. Các sóng hài này gây méo dạng sóng sin của điện áp và dòng điện, làm tăng tổn thất trên máy biến áp và đường dây, gây nhiễu cho các hệ thống thông tin tín hiệu. Để giải quyết vấn đề này, các trạm điện kéo hiện đại thường sử dụng bộ chỉnh lưu 12 xung hoặc 24 xung thay vì 6 xung để loại bỏ các bậc hài thấp. Ngoài ra, việc lắp đặt các bộ lọc sóng hài chủ động hoặc thụ động là cần thiết. Vấn đề mất cân bằng pha thường xảy ra với hệ thống đường sắt xoay chiều 25kV, khi tải một pha được lấy từ lưới điện ba pha. Các giải pháp như sử dụng máy biến áp Scott hoặc luân phiên pha tại các trạm điện kéo khác nhau giúp giảm thiểu tình trạng này.

III. Phương pháp cung cấp nguồn điện một chiều cho metro TP

Các hệ thống giao thông đô thị như metro, đường sắt hạng nhẹ (LRT) tại TP.HCM chủ yếu sử dụng nguồn điện một chiều (DC) với các cấp điện áp phổ biến như 750V hoặc 1500V. Giáo trình Nguồn điện trong hệ thống giao thông đã mô tả chi tiết phương pháp cung cấp nguồn này, bắt đầu từ việc chuyển đổi năng lượng tại các trạm biến áp cho giao thông (TPS). Tại đây, điện áp xoay chiều trung áp (ví dụ 22kV) từ mạng phân phối nội bộ được hạ áp và chỉnh lưu thành điện áp DC. Công nghệ chỉnh lưu 12 xung sử dụng hai bộ chỉnh lưu cầu ba pha nối tiếp hoặc song song là phổ biến nhất, nhằm giảm thiểu sóng hài bậc 5 và 7. Năng lượng sau khi được chỉnh lưu sẽ được phân phối đến tàu thông qua mạng tiếp xúc, có thể là ray thứ ba hoặc đường dây treo cao. Một yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống cung cấp điện cho metro là việc tính toán sụt áp. Sụt áp trên đường dây phải được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo điện áp tại tàu luôn nằm trong giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn EN 50163. Để tối ưu hóa việc này, các tuyến metro thường áp dụng phương pháp cung cấp nguồn từ hai hướng, tức là một đoạn đường ray giữa hai trạm sẽ được cấp điện đồng thời từ cả hai trạm liền kề. Giải pháp này không chỉ giảm sụt áp mà còn tăng cường độ tin cậy, đảm bảo tàu vẫn có thể hoạt động khi một trạm gặp sự cố.

3.1. Cấu trúc trạm biến áp kéo TPS và bộ chỉnh lưu AC DC

Một trạm biến áp kéo (TPS) cho hệ thống DC điển hình bao gồm ba khối chính. Khối đầu vào xoay chiều nhận nguồn từ mạng trung áp, bao gồm các thiết bị đóng cắt, bảo vệ như máy cắt khí SF6, dao cách ly và biến dòng, biến áp đo lường. Khối trung tâm là tổ hợp máy biến áp chỉnh lưu và bộ chỉnh lưu. Máy biến áp thường là loại khô, có các sơ đồ đấu dây đặc biệt (ví dụ Y/Y-Δ) để tạo ra hai bộ nguồn ba pha lệch pha, cấp cho bộ chỉnh lưu 12 xung. Bộ chỉnh lưu sử dụng diode công suất lớn để biến đổi AC thành DC. Khối đầu ra một chiều bao gồm thanh cái DC, các máy cắt tốc độ cao (HSCB) để bảo vệ quá dòng và ngắn mạch, cùng các dao cách ly để phân phối điện đến các tuyến khác nhau. Cấu trúc này đảm bảo chuyển đổi năng lượng hiệu quả và an toàn.

3.2. Mạng phân phối công suất cho tàu điện metro và LRT

Mạng phân phối công suất cho metro và LRT thường được thiết kế theo cấu hình cung cấp từ hai hướng để tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy. Trong cấu hình này, một phân đoạn đường ray giữa hai trạm TPS liền kề (TPS-n và TPS-n+1) được cấp điện từ cả hai phía. Điều này giúp giảm một nửa dòng điện trên mỗi nhánh cung cấp và giảm đáng kể sụt áp, cho phép kéo dài khoảng cách giữa các trạm TPS. Để tăng cường tính linh hoạt, các trạm đóng cắt phân đoạn (SP) được đặt giữa các TPS, cho phép cô lập hoặc kết nối các phân đoạn khi cần bảo trì hoặc xử lý sự cố. Đối với đường sắt đôi, việc sử dụng các khớp nối ngang và chéo giữa hai tuyến giúp cân bằng tải và tăng cường độ ổn định của hệ thống cung cấp điện cho metro.

IV. Giải pháp nguồn điện xoay chiều cho hệ thống đường sắt quốc gia

Đối với hệ thống đường sắt quốc gia, đường dài và tốc độ cao, nguồn điện xoay chiều (AC) một pha 25kV, 50Hz là tiêu chuẩn được áp dụng rộng rãi. Giáo trình Nguồn điện trong hệ thống giao thông dành một phần quan trọng để phân tích hệ thống phức tạp này. Thách thức chính của hệ thống 25kV là việc lấy tải một pha công suất lớn từ lưới điện ba pha, gây ra hiện tượng mất cân bằng pha nghiêm trọng. Để giải quyết vấn đề này, các giải pháp năng lượng cho đô thị và đường sắt hiện đại áp dụng các loại máy biến áp đặc biệt. Máy biến áp Scott là một giải pháp hiệu quả, có khả năng chuyển đổi nguồn ba pha thành hai nguồn một pha lệch nhau 90 độ. Khi tải trên hai nhánh đường sắt (hai phía của trạm) cân bằng, nguồn ba pha gần như được cân bằng hoàn toàn. Một giải pháp khác là sử dụng các máy biến áp kết nối kiểu V/V (sao thiếu) hoặc Y/Δ-11. Đồng thời, việc luân phiên các pha cấp điện tại các trạm biến áp cho giao thông liên tiếp (ví dụ, trạm 1 dùng pha A-B, trạm 2 dùng pha B-C, trạm 3 dùng pha C-A) cũng là một biện pháp phổ biến để phân bổ đều tải trên lưới điện quốc gia. Hệ thống phân phối 2x25kV sử dụng máy biến áp tự ngẫu (AT) dọc tuyến là một cải tiến quan trọng, giúp giảm sụt áp và mở rộng khoảng cách giữa các trạm lên đáng kể.

4.1. Phân tích các loại máy biến áp đặc biệt Scott và V V

Máy biến áp Scott về bản chất là tổ hợp của hai máy biến áp một pha: một máy chính (main transformer) và một máy mồi (teaser transformer). Sơ đồ kết nối đặc biệt của chúng cho phép biến đổi nguồn ba pha thành hai nguồn một pha có cùng điện áp nhưng lệch pha 90 độ, cấp cho hai hướng của tuyến đường sắt. Trong khi đó, máy biến áp V/V (hay tam giác mở) sử dụng hai máy biến áp một pha để cấp điện từ ba pha của lưới. Mặc dù cấu trúc đơn giản, sơ đồ V/V không thể cân bằng hoàn toàn tải ba pha. Việc lựa chọn loại máy biến áp phụ thuộc vào yêu cầu về cân bằng tải, chi phí đầu tư và quy hoạch điện giao thông TP.HCM tổng thể.

4.2. Hệ thống phân phối công suất kéo có AT Autotransformer dọc tuyến

Hệ thống 2x25kV là một giải pháp tiên tiến. Điện áp truyền tải dọc đường sắt là 50kV (giữa dây tiếp xúc và dây cấp âm), nhưng điện áp tiếp xúc tại tàu vẫn là 25kV (giữa dây tiếp xúc và ray). Các máy biến áp tự ngẫu (AT) được lắp đặt cách nhau khoảng 10-15km dọc tuyến có nhiệm vụ biến đổi điện áp 50kV xuống 25kV cấp cho tàu. Lợi ích chính của hệ thống này là dòng điện trên dây truyền tải chỉ bằng một nửa dòng điện của tàu, giúp giảm đáng kể sụt áp và tổn thất công suất. Nhờ đó, khoảng cách giữa các trạm biến áp cho giao thông có thể được mở rộng từ 40-50km lên đến 80-100km, giảm chi phí đầu tư hạ tầng đáng kể.

V. Xu hướng nguồn điện cho giao thông thông minh và đường bộ

Tương lai của nguồn điện trong hệ thống giao thông không chỉ dừng lại ở đường sắt mà còn mở rộng ra toàn bộ hệ sinh thái giao thông đường bộ và tích hợp các công nghệ thông minh. Một trong những xu hướng nổi bật là sự phát triển của lưới điện thông minh cho giao thông (Smart Grid). Hệ thống này sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông để giám sát, điều khiển và tối ưu hóa việc cung cấp và tiêu thụ năng lượng. Nó cho phép quản lý phụ tải hiệu quả, tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo trong giao thông (như pin mặt trời tại nhà ga, trạm dừng), và hỗ trợ các cơ chế sạc thông minh cho xe điện. Cùng với đó, việc phát triển hạ tầng điện cho xe buýt điện và hệ thống đường bộ điện hóa (ERS - Electric Road Systems) đang được nghiên cứu và thử nghiệm. Như được đề cập trong chương 7 của giáo trình, các công nghệ như cung cấp điện qua đường dây treo cao (eHighway), ray dẫn điện trên mặt đất (Alstom APS), hay sạc không dây cảm ứng (IPT) hứa hẹn sẽ cách mạng hóa vận tải hàng hóa và hành khách đường bộ. Những hệ thống này đòi hỏi một hạ tầng năng lượng cho giao thông thông minh (ITS) hoàn toàn mới, tích hợp giữa công nghệ điện, điều khiển và viễn thông, đặt ra yêu cầu cao về quy hoạch điện giao thông TP.HCM trong tương lai.

5.1. Ứng dụng lưới điện thông minh Smart Grid trong vận hành

Một lưới điện thông minh cho giao thông cho phép điều phối năng lượng hai chiều. Năng lượng hãm tái sinh từ các đoàn tàu metro không chỉ được sử dụng bởi các tàu khác mà còn có thể được lưu trữ trong các hệ thống pin (BESS) hoặc trả ngược về lưới điện. Công nghệ SCADA (Giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu) tiên tiến giúp trung tâm điều độ có cái nhìn toàn cảnh về tình trạng tiêu thụ và cung cấp năng lượng theo thời gian thực. Điều này cho phép tối ưu hóa lịch chạy tàu để san bằng đỉnh phụ tải, giảm chi phí tiền điện và tăng cường độ ổn định của hệ thống.

5.2. Xây dựng hạ tầng điện cho xe buýt điện và hệ thống ERS

Phát triển hạ tầng điện cho xe buýt điện là một bước đi quan trọng. Nó bao gồm việc xây dựng các trạm sạc công suất lớn tại các bến bãi (sạc qua đêm) và các trạm sạc nhanh (opportunity charging) tại các điểm dừng cuối tuyến hoặc các trạm dừng chính. Các trạm sạc này cần được tích hợp vào lưới điện một cách thông minh để tránh gây quá tải cục bộ. Xa hơn, hệ thống đường bộ điện hóa (ERS) là một tầm nhìn tham vọng, cho phép xe tải và xe buýt sạc trong khi đang di chuyển. Điều này đòi hỏi đầu tư lớn vào hạ tầng đường bộ và một hệ thống cung cấp điện chuyên dụng dọc theo các tuyến cao tốc, một thách thức lớn cho quy hoạch điện giao thông TP.HCM và quốc gia.

VI. Giải pháp quy hoạch điện giao thông TP

Để xây dựng một hệ thống cung cấp điện giao thông bền vững, việc quy hoạch điện giao thông TP.HCM phải được tiếp cận một cách toàn diện và phối hợp. Đây không phải là nhiệm vụ riêng của ngành giao thông hay ngành điện, mà đòi hỏi sự hợp tác chặt chẽ giữa các cơ quan chủ chốt như Sở GTVT TP.HCM và EVN HCMC. Quy hoạch phải đảm bảo rằng sự phát triển của hạ tầng giao thông điện (metro, xe buýt điện) phải song hành với kế hoạch nâng cấp và mở rộng lưới điện của thành phố. Một giải pháp năng lượng cho đô thị bền vững phải ưu tiên việc áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện đại, như TCVN 13335-13339:2021 về ứng dụng đường sắt và các tiêu chuẩn quốc tế IEC/EN. Việc chuẩn hóa thiết bị giúp tối ưu hóa chi phí đầu tư, bảo trì và đảm bảo khả năng tương thích giữa các hệ thống. Hơn nữa, quy hoạch cần tính đến các yếu tố tương lai như tích hợp năng lượng tái tạo trong giao thông và phát triển lưới điện thông minh cho giao thông. Việc xây dựng một tài liệu hệ thống điện giao thông hoàn chỉnh, đóng vai trò là kim chỉ nam cho các dự án trong tương lai, là một bước đi cần thiết để đảm bảo sự phát triển đồng bộ và hiệu quả, hướng tới một hệ thống giao thông xanh và thông minh cho thành phố.

6.1. Vai trò phối hợp của Sở GTVT TP.HCM và EVN HCMC

Sự phối hợp giữa Sở GTVT TP.HCM và EVN HCMC là yếu tố then chốt. Sở GTVT chịu trách nhiệm quy hoạch mạng lưới tuyến, dự báo nhu cầu vận tải và xác định các điểm phụ tải điện. Dựa trên dữ liệu này, EVN HCMC sẽ lập kế hoạch xây dựng các trạm biến áp 110/22kV, các đường dây cung cấp và đảm bảo khả năng đáp ứng của lưới điện tại các điểm kết nối. Sự phối hợp này cần diễn ra ngay từ giai đoạn đầu của dự án để tránh các vấn đề phát sinh về sau như thiếu công suất, vị trí trạm không phù hợp hay chi phí đấu nối quá cao. Việc thành lập một tổ công tác liên ngành là một giải pháp hiệu quả để đảm bảo luồng thông tin thông suốt và quyết sách đồng bộ.

6.2. Tầm quan trọng của việc áp dụng tiêu chuẩn TCVN và IEC

Việc tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật là bắt buộc để đảm bảo an toàn và chất lượng. Các tiêu chuẩn như IEC 60850 và EN 50163 quy định rõ ràng về giới hạn điện áp hoạt động, một thông số quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị trên tàu. Tương tự, các tiêu chuẩn về tương thích điện từ (EMC) như EN 50121 đảm bảo rằng hệ thống điện kéo không gây nhiễu cho các hệ thống thông tin tín hiệu, vốn rất nhạy cảm. Việc áp dụng nghiêm ngặt các tiêu chuẩn này không chỉ đảm bảo hệ thống vận hành an toàn, ổn định mà còn tạo điều kiện cho việc kết nối và mở rộng mạng lưới giao thông trong tương lai một cách thuận lợi.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. PHÂN LOẠI GIAO THÔNG ĐƯỜNG SÁT CHẠY ĐIỆN 2.2 __ Giao thông đường sắt đô thị.crrrkr 22 2:2:1 Tàu điện bánh h0i::¿s:s:össsssssiixsz5085556008381808000 B018 5.2 Tàu điện bánh sắt.3 Đường sắt hạng nhẹ. Đường sắt ray đơn.5 Đường sắt vận chuyển nhanh khối lượng lớn — MRT.3 Đường sắt ngoại ô 2.4 Đường sắt địa phương.5 Đường sắt đường đài.6 __ Đường sắt hỗn hợp tốc độ cao. 38 D7 Đường SSttÊS đỗ €RØbassosbonotoapooetsoopidgBioet040MSsqteUfeagplupNuang 39 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2.

CONG SUAT TIỂU THỨ bác eeeseooogetllGieVA0I0TLSH0l280000s08 42 3.1 Chuyển động tàu cơ bản. Đường cong tốc độ - thời gian chuyền động.3 Các định nghĩa và yếu tố ảnh hưởng tốc độ hành trình.2 __ Chuyển động học của tàu. ccrrev 49 3:2:1 Sức cân chuyên động TÂU:sssssasaggtooiagoiiRintdttidobdduiadiotisleaugis 49 3.2 Yêu cầu lực kéo, công SUẤT,. 00 tt TH TH TT 1121121121101 2grre 53 33: Như cầu công suấttiêWtHỤosssssseessoaoussanggadeobiatogoasglsadadaste 56 la cố ố.

58 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3. CUNG CAP DIEN GIAO THÔNG ĐƯỜNG SÁT CHẠY ĐIỆN DÒNG I(9000901199001.2 Yéu cau chung 43 Hệ thống cung cấp điện ngoài 74 4.1 Trạm điện lớn 4.2 Mạng phân phối nội bộ. Cấu trúe trạm điện KẾO:sssssuuguuagnugapussaeagitsgtuigudoieogasgiesaa 80 4.5 Bộ chuyển đổi nguồn AC/DC không điều khin.1 Bộ chỉnh lưu sáu tia cuộn kháng trung tính.2 Bộ chỉnh lưu cầu ba pha 4. Chỉnh lưu hai cầu ba pha nối tiếp.6 Mạng phân phối công suất sức kéo điện.1 Mạng phân phối nguồn cung cấp từ một hướng.2 Mạng phân phối nguồn cung cấp từ hai hướng 94 4.

Mạch hồi lưu 4:64 Tráni đóng cất phân đöẠH consisngbdossansidoiiilodaogaHidiiodotucggodsaa 96 4.7 __ Dòng điện kéo và dién Ap tiép XUC .Í Tiểu chuấn về điệN ÉPisessabersyoodidisetioegsigtdiiga\0xgi8ig94105000v3ici30xgsd84 96 Ki ca. Tinh dòng và sụt áp trên mạng cung cấp nguồn từ một hướng.4 Tính dòng và sụt áp trên mạng cung cấp nguồn từ hai hướng. 104 AB) MG tS6 Vi WaeaseansennndinniitiididinRinidgiiinneiidERTTRĐ11. CUNG CAP DIEN GIAO THONG DUONG SAT CHAY DIEN 25 KV 9.,Ỏ 114 Sel Yêu cầu chung 5.2 Hệ thống cung cấp điện ngoài 5:3 Cấu trúc trạm điện kéo .4 Mãy Biến'ãptramdiền KÉDcssuttoissaesGsiotbt@eoeEge3qisgibloiwotaosauuai 118 5.2 Máy Biển 'áp tiệt BHR snsassxuaBticatdsadtopiensqt40Saisaixusg ta etigetrasdia 120 5.3 Máy biến áp sao thiếu — tam giác mở.4 Máy biến áp sao tam giác 5.5 Máy biến ap Scott.5 Hệ thống phân phối công suất kéo .1 H6 thong li NT.2 Hệ thống có BT dọc tuyến Leer sneer tet wan ns enter eS 5.3 Hệ thống có AT doc tuy€th.1 'TT4fï Phân đöRÏsusasstgitilitG\gHEDRRHSSNIWOIRGWINGGURICIGSRRIiiAGuMglwssgi 5.2 Trạm phân đoạn phụ 5 Điện áp và dòng trên mạng tiếp xúc uc Tiêu chuẩn điện áp 3.2 Trở kháng đường truyền.3 Điện áp tiếp xúc và dòng điện kéo.8 ;ãi TráiT VỤ ueceicrkcorrniatoidttiigti0110160203013663039901501531166666616G132ETGESSi/0015201148.g01000300 159 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5.----22222222++22222E2YEE+trttEEEEEvrrrrrrrrrrrrree 163 CHƯƠNG 6.

CUNG CÁP ĐIỆN GIAO THÔNG ĐƯỜNG SÁT CHẠY ĐIỆN 15KV 90/71 —.2 Hệ thống cung cấp điện kéo.1 Hệ thông tẬ0 UfRổ bon unnbliobttIÐttgoEIESRNDEIGASORSGIADERHbHngseg 6.3 Bộ biến đổi tần SỐ sszssissisrsooisiiniatiEidtetttgiBiibigitioitdtiitttsttpiiesenteini 6.1 Bộ biến đổi quay.2 000020001000 SẺ SẼ“ “ốc 6.4 Hệ thống cung cấp công suất kéo.1 Hệ thống trực tiếp. Hệ thống có BT đọc tuyến. Hệ thống có AT dọc tuyến.i Phanichia phan doaticsisssocsevsessscisorssnsxoreosrssnrvsnmanosenssencsntseeanenernsvenatesusmpansseen 174 6.1 Trạm phan đoạn con 6. Trạm phân đoạn.

GÂU HỘI ON TẬP CHƯƠNG n6 tiag 02a ga Gia tia tin G4 i0686/0088. CUNG CÁP ĐIỆN GIAO THÔNG SỨC KÉO ĐIỆN.2 _ Hệ thống cung cấp điện kéo mạng tiếp xúc.1 Hệ thông nguồn cung cấp 7.2 Hệ thông phân phối công suất kéo 7.3 Hệ thống không tiếp xúc 7. Hệ thông nguồn cung cấp.2 Hệ thống phân phối công suất kéo CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 7. TÀI LIỆU THAM KHẢO BANG KY HIEU, VIET TAT STT Ký hiệu Giải thích 1 A,B,C/ LAnc Các pha A,B,C/ đường đây cung cấp 2 AC Dong xoay chiéu 3 AT Máy biến áp AT 4 B/BS Thanh cái, thanh cái trạm điện kéo 5 BSS Tram điện lớn 6 BT Máy biến áp BT 7 CB Máy cắt 8 CLS Mạng tiếp xúc 9 CTS Động lực tập trung 10 D/L Khoang cach 11 DC Dòng một chiều 12 DTS/EMU Động lực phân tán 12 DTT Máy hạ áp ba pha 13 DMU Hai chế d6 diesel — dién dong luc phan tan 14 F Day cap 4m (-25kV) 15 FL Đường dây phân phôi điện kéo 16 FP Trạm cấp điện kéo 17 HSCB Máy cắt tốc độ cao DC 18 HV Cao áp 20 IPT Truyền tải điện cảm ứng 21 |Lpc Liên kết DC 22 LF Mạch cấp (điện kéo) 23 LV Trung áp/ Sơ cấp thấp áp 24 MS Động cơ đồng bộ ba pha 25 MSW Đóng ngắt mạch chính 26 |MTr Phía thứ cấp điện kéo 27 NC/NO Thường đóng/thường mở 28 |NS Phan trung tinh 29 OCS Mạng tiếp xúc treo cao 30 SR Chỉnh lưu 31 SII Nghịch lưu một pha AC 32 TPS Trạm điện kéo 33 TTr Máy hạ áp một pha TPS 34 Usa Usp Uce Dién ap pha A, B, C BANG kY HIEU, VIET TAT (Tiếng Anh) STT Ký hiệu Giải thích 1 A,B,C/ Lase Phases A,B,C/ Line 2 AC Alternating Current 3 AT Auto — Transformer 4 B/BS Bus/ Bus in Traction Power Substation 5 BSS Buck Supply System/ Power Supply Point 6 BT Boost Transformer 7 CB Circuit Breaker 8 CLS Contact Line System 9 CTS Concentrated Traction System 10 D/L Distance/ Short distance 11 DC Direct Current 12 DTS/EMU Distribution Traction System/ Electric Mutiple Unit 12 DTT Distribution Traction Transformer 13 DMU Dual Diesel — Mutiple Unit 14 F Feeder (-25kV) 15 FL Feeder line 16 FP Feeding point 18 HSCB High speed circuit direct curent 19 HV High Voltage 20 IPT Inductive Power Transfer 21 Loc Link DC 22 LF Line Feeding 23 LV Low Voltage 24 MS Machine synchrone 25 MSW Main Switch 26 MTr Secondary winding traction transformer 27 NC/NO Normally closed/Normally opened 28 NS Neutral section 29 OCS Overhead Contact Line System 30 SR Silicon Rectifier 31 SH Silicon Inverter Single phase 32 TPS Traction Power System 33 TTr Traction transformer in TPS 34 Usa Us» Uce | Phase voltage DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ cơ bản các thành phần chính cung cấp điện trong giao thông đường sắt Chay IỆ ha 0ssabttlrletIIDIlQ4IGGSSIBBSA4GIOIIRGSSIEHQSNSSA4S1/WirJBBssga 16 Hình 2.1 qui hoạch cấu truc mạng lưới tàu điện ngầm kiểu cung tròn (trái) và mạng lưới bàn cờ (phải).4 Đường cong tố Hình 3.5 Đường cong tốc độ thời chuyển động tàu đơn giản dạng hình thang cân.6 Ảnh hưởng của độ dốc đến lực kéo.7 Các thành phần dẫn động của đầu máy toa xe động lực Hình 3.8 Cơ cấu dẫn động của đầu máy toa xe động lực.9 Đường cong tốc độ và thời chuyển động tàu (ví dụ 3.10 Đường cong tốc độ và thời chuyền động tàu (ví dụ 3.1 Sơ đồ cung cấp điện cơ bản hệ thống dòng một chiều.2 Tổng quan cung cấp điện giao thông đường sắt chạy điện dòng một chiều .3 Sơ đồ cơ bản kết nói cung cấp của BSS: a.

Điện áp thấp và b.4 Mạng phân phối nội bộ kiêu nối thông một trạm điện lớn Hình 4.5 Mạng phân phối nội bộ nối thông mạch vòng một trạm điện lớn Hình 4.6 Mạng phân phối nội bộ mạch vòng một trạm điện lớn .7 Mạng phân phối nội bộ mạch vòng hai trạm điện lớn.8 Sơ đồ mạch chỉnh lưu ba pha hình tia kép .:---22c¿22225ccz5cc++ 82 Hình 4.9 So dé vec — tơ điện áp máy biến áp chỉnh lưu ba pha hình tia kép.10 Dạng sóng điện áp ba pha nguồn cung cấp và điện áp chỉnh lưu một chiều 83 Hình 4.11 Chỉnh lưu cầu ba pha với cuộn thứ cấp máy biến áp nối sao.12 Dạng sóng điện áp ba pha nguồn cung cấp và điện áp chính lưu một chiều86 Hình 4.13 Chỉnh lưu 2 cầu ba pha nối tiếp: a. Vec — tơ điện áp CHONANE Cap MAY Diet AD sisson 89 Hình 4.14 Dạng sóng điện áp ba pha nguồn cung cấp và điện áp chỉnh lưu một chiều90 Hình 4.15 Mạng phân phối nguồn. từ một hướng: (a,b). Không có khớp nối dọc và (c).

Đường dây kép bộ kêt nôi ngang „03 Hình 4.16 Mạng phân phối nguồn từ hai hướng.17 Xác định điện trở đường dây tiếp xúc đơn giản Hình 4.18 Xác định điện trở đường dây tiếp xúc treo xích đơn Hình 4.19 Sụt áp trên mạng tiếp xúc nguồn cung cấp từ một hướng một tàu: a. Dòng trên mạng tiêp xúc và c. Dòng và sụt áp trên mang 00 0 .20 Sụt áp trên mạng tiếp xúc nguồn cung cấp từ một hướng với nhiều tàu: a. Nhiều tàu trên phân đoạn và b.

Dòng trên mạng tiếp xúc và sụt áp trên mạng tiếp xtc.21 Sụt áp trên mạng tiếp xúc nguồn cung cấp từ hai hướng với một tàu: a. Phân bố dòng trên mạng tiếp xúc và c. Sụt áp mạng tiếp xúc 105 Hình 4.22 Sụt áp trên mạng tiếp xúc nguồn cung cấp từ hai hướng: a. Các dòng tàu trên mạng tiêp xúc và b.

Dòng và sụt áp trên mạng tiêp xúc .1 Mô tả sơ đồ cấu trúc trạm điện kéo 25 kV dùng máy biến áp kết nói V.2 Sơ đồ cung cấp điện kéo hệ thống 2x25 kV Hình 5.3 Sơ đồ dùng máy biến áp một pha trong trạm điện kéo 25 kV Hình 5.4 Mối quan hệ véc tơ điện áp và dòng dùng máy biến áp một pha trong trạm điện kéo 25 kV 121 Hình 5.5 Sơ đồ dùng máy biến áp V/V trong trạm điện kéo 25kV.6 Mối quan hệ véc tơ điện áp và dòng dùng máy biến áp V/V trong trạm điện kéo 25kV.7 Sơ đồ dùng máy biến áp Y/A-11 trong trạm điện kéo 25kV .8 Mối quan hệ véc tơ điện áp và dòng dùng máy biến áp ba pha Y/A-11 trong trạm điện kéo 25 KV .9 Mối quan hệ véc tơ điện áp và dòng trong trạm điện kéo 25 kV dùng máy biến áp ba pha Y/A-I 1, với hệ sô máy biên áp băng l.10 Sơ đồ dùng máy biến áp Scott trong trạm điện kéo 25kV.11 Sơ đồ vec - tơ điện áp phía sơ cấp và thứ cấp máy biến áp Scott trong tram điện KẾ s‹eccenxirsenkeeiikBiEnECEAg10D118156110 1881410 21050101391 466 8813580108080014S74201130ỹ8H4” 133 Hình 5.12 Mối quan hệ véc tơ điện áp và dòng trong trạm điện kéo 25 kV dùng máy biên áp Scott, với hệ sô máy biên áp băng Ì.13 Sơ đồ hệ thống cung cấp trực tiếp 25 kV.14 Sơ đồ hệ thống cung cấp trực tiếp 25 kV có đường dây tăng cường hồi Hinh 5.15 So đồ hệ thống cung cấp 25 kV với BT doc tuyến có đường dây tăng cường 138 Hình 5.16 Sơ đồ hệ thống cung cấp 25 kV có AT dọc tuyến.17 Sơ đồ hệ thống cung cấp 25 kV có AT dọc tuyế „.18 Sơ đồ cấu trúc trạm phân đoạn 25 kV không có AT dọc tuyến: a. Đường sắt đơn và b. Đường sắt khổ đôi.19 Sơ đồ cấu trúc trạm phân đoạn 25 kV tại AT dọc tuyến đường sắt khổ DU.20 Sơ đồ cấu trúc trạm phân đoạn con 25 kV: a. Đường sắt khô đôi và c.

Đường sắt khô đôi tại AT dọc tuyên .21 Sơ đồ mạch điện cung cấp nguồn sức kéo.----¿2zz+22222zzz+z+ 146 Hình 5.22 Véc tơ các thành phần điện thế tương ứng trên mạng tiếp xúc.23 Sụt áp trên mạng tiếp xúc một tàu: a. Dòng trên mạng tiếp xúc và c. Dòng và sụt áp mạng tiếp xúc trên mạng tiếp xúc.