CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM ĐIỆN PHÂN PHỐI 1. Giới thiệu về hệ thống điện Việt Nam Hệ thống điện Việt Nam hiện nay được quản lý và điều hành bởi Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN). Mô hình hệ thống điện có thể chia thành ba khâu chính gồm: Phát điện, truyền tải và phân phối. Khâu phát điện: Bao gồm các nhà máy điện như thủy điện, nhiệt điện, phong điện, thực hiện biến đổi các dạng năng lượng khác thành điện năng.
Các nhà máy điện thuộc quyền quản lý của Tổng công ty phát điện 1, 2, 3, một số thuộc EVN, một số khác thuộc các đơn vị ngoài ngành điện như Tập đoàn dầu khí Việt Nam, Tập đoàn than khoáng sản Việt Nam. Khâu truyền tải: Bao gồm các hệ thống trạm biến áp 500 kV, 220 kV và hệ thống lưới truyền tải, có chức năng truyền tải điện năng tới các vùng khác nhau. Khâu phân phối: Bao gồm các hệ thống điện các trạm 110 kV, 35 kV, 22 kV, các trạm điện phân phối, khách hàng và hệ thống lưới phân phối. Đây là khâu cuối cùng trong việc cung cấp điện tới người tiêu dùng.
Các trạm phân phối thuộc quyền quản lý của các Tổng Công ty Điện lực miền Bắc, Trung, Nam… Hệ thống truyền tải điện: Hiện đang sử dụng 4 cấp điện áp đó là các cấp điện áp: 500kV, 220kV, 110kV và 66kV. Tuy nhiên chỉ còn một số nơi rất ít sử dụng cấp điện áp 66kV và trong tương lai gần cấp điện áp này sẽ không được sử dụng cho truyền tải điện ở Việt Nam. Công tác vận hành và bảo dưỡng hệ thống truyền tải điện chủ yếu do 4 Công ty truyền tải điện đảm nhiệm chủ yếu, tuy nhiên trong thực tế hiện nay vẫn có một số đường dây truyền tải điện và TBA 110kV, 66kV do các Điện lực quản lý vận hành và bảo dưỡng. Công ty truyền tải điện 1 có trụ sở đóng tại Hà Nội, quản lý vận hành và bảo dưỡng toàn bộ lưới điện có cấp điện áp 500kV, 220kV và một số đường dây 110kV, TBA 110kV thuộc địa phận các tỉnh từ Hà Tĩnh trở ra.
Các Điện lực ở Bắc Miền Trung và Miền Bắc quản lý các đường dây và TBA 110kV trở xuống. Nghiên cứu, thiết kế, ứng dụng hệ SCADA cho trạm điện phân phối c 2 Công ty truyền tải điện 2 có trụ sở đóng tại Đà Nẵng, quản lý toàn bộ các đường dây và TBA có cấp điện áp 500kV, 220kV và hầu hết các đường dây và TBA có cấp điện áp 110kV thuộc địa bàn các tỉnh từ Quảng Bình đến Quảng Ngãi và Kon Tum. Công ty truyền tải điện 3 đóng tại Nha Trang, quản lý toàn bộ các đường dây và TBA có cấp điện áp 500kV, 220kV và đa số các đường dây và TBA có cấp điện áp 110kV từ Bình Định vào đến Cam Ranh và các tỉnh Gia Lai, Đăk Lăk, Đăk Nông. Công ty truyền tải điện 4 có trụ sở tại thành phố Hồ Chí Minh, quản lý toàn bộ các đường dây và TBA có cấp điện áp 500kV, 220kV khu vực Nam Trung bộ (Ninh Thuận trở vào), Miền Nam và Lâm Đồng.
Các Điện lực từ các tỉnh Ninh Thuận trở vào đa số quản lý các đường dây và TBA110kV trở xuống. Hệ thống lưới điện phân phối: Do điều kiện lịch sử để lại, hiện nay, hệ thống lưới điện phân phối của Việt Nam bao gồm nhiều cấp điện áp khác nhau, cả ở thành thị và nông thôn, do bảy công ty điện lực thuộc Tổng công ty điện lực Việt Nam quản lý. Nhằm nâng cao độ tin cậy trong việc cung cấp điện, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về chất lượng của khách hàng và giảm tổn thất điện năng của toàn hệ thống, Tổng công ty điện lực Việt Nam thường xuyên đầu tư mở rộng, nâng cấp và cải tạo lưới điện phân phối trên phạm vi cả nước. Các công ty phân phối điện đã triển khai nhiều biện pháp quản lý nhằm giảm tối đa tổn thất điện năng khu vực cũng như nâng cao chất lượng trong việc cung cấp điện cho khách hàng.
Để nâng cao chất lượng và đảm bảo cung cấp điện, hệ thống điện Việt Nam đang được đầu tư xây dựng và phát triển ngày càng nhiều các đường dây và TBA, cũng như không ngừng mở rộng các TBA đã đầu tư xây dựng trước đây như đầu tư xây dựng các MBA số 2 và các xuất tuyến trung áp nhằm mục đích đảm bảo cung cấp điện đảm bảo sự tăng trưởng của phụ tải. Mặt khác hệ thống điện Việt Nam ngày càng được hiện đại hóa bằng các thiết bị hiện đại, các thiết bị lạc hậu trước đây dần được thay thế bằng các thiết bị hiện đại, được sản xuất theo công nghệ mới có chất lượng và độ tin cậy cao hơn. Nghiên cứu, thiết kế, ứng dụng hệ SCADA cho trạm điện phân phối c 3 1. Tổng quan về trạm biến áp Trạm biến áp (TBA, Substation) là một thành phần đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện, được dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác.
Điện năng từ nhà máy điện tới các hộ tiêu thụ có thể đi qua nhiều TBA, biến đổi qua nhiều mức điện áp khác nhau. Thành phần chính trong TBA là các máy biến áp điện lực (MBA, Power Transformer). Phân loại trạm biến áp: Các TBA có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau, theo cấp điện áp người ta phân thành: Trạm biến áp tăng áp: có điện áp phía thứ cấp lớn hơn điện áp phía sơ cấp. Thường dùng ở các nhà máy điện, cung cấp năng lượng cho hệ thống điện và phụ tải ở xa.
Trạm biến áp hạ áp: có điện áp phía thứ cấp nhỏ hơn điện áp phía sơ cấp. Trạm thường nhận điện năng từ hệ thống điện để phân phối cho phụ tải. Theo chức năng nhiệm vụ, người ta phân thành hai loại: Trạm biến áp truyền tải: kết nối hai hoặc nhiều đường dây truyền tải. Trạm thường có công suất lớn, cấp điện cho một vùng địa lý rộng ở nhiều mức điện áp khác nhau, với một số lượng lớn các máy cắt, thiết bị bảo vệ, điều khiển (BU, BI, rơ le, hệ thống SCADA, …).
Trạm biến áp phân phối: truyền năng lượng từ lưới truyền tải tới hệ thống phân phối. Trạm có nhiệm vụ phân phối trực tiếp cho các hộ sử dụng điện của xí nghiệp, khu dân cư trường học … thường có cấp điện áp nhỏ (10, 6, 0. Theo hình thức và cấu trúc, người ta chia thành trạm ngoài trời và trạm trong nhà: Trạm biến áp ngoài trời: các thiết bị phía điện áp cao như: dao cách ly, máy cắt, máy biến áp, thanh góp … đều đặt ngoài trời. Còn phần phân phối điện áp thấp thì đặt trong nhà, hoặc đặt trong các tủ sắt chế tạo sẵn chuyên dùng để phân phối phần hạ thế.
Thích hợp cho trạm có công suất lớn, có đủ không gian cần thiết để đặt các thiết bị ngoài trời. Sử dụng loại trạm đặt ngoài trời sẽ tiết kiệm được khá lớn về kinh phí xây dựng hơn trạm đặt trong nhà. Nghiên cứu, thiết kế, ứng dụng hệ SCADA cho trạm điện phân phối c 4 Trạm biến áp trong nhà: ở đây các thiết bị đều được đặt trong nhà. Loại trạm này hay thường gặp ở các trạm phân xưởng hoặc các trạm biến áp của các khu vực trong thành phố.
Trạm biến áp phân phối Các trạm phân phối (TPP, Distrubution Substation) được dùng để cung cấp điện áp cho các hộ tiêu thụ, mà ở đó người ta có thể cho xuống 6,3 kV hoặc 0,4 kV cung cấp tới các thiết bị điện. Hình 1-1: Hình ảnh một trạm biến áp phân phối 1. Đặc điểm của trạm phân phối Trạm biến áp phân phối được sử dụng nhiều trong các khu dân cư, các trạm cấp nguồn cho các doanh nghiệp và xưởng sản xuất. Nghiên cứu, thiết kế, ứng dụng hệ SCADA cho trạm điện phân phối c 5 Hình 1-2: Vị trí của trạm phân phối trong hệ thống điện Trạm gồm có một hay một số máy biến áp, thiết bị phân phối cao và hạ áp và các thiết bị phụ khác.
Trong một số trạm còn đặt thêm các máy bù đồng bộ, tụ tĩnh điện, kháng điện. Điện năng từ máy phát đến nơi tiêu thụ thường phải biến đổi thành nhiều cấp, vì thế tổng công suất các máy biến áp thường gấp 4 đến 5 lần tổng công suất đặt của các máy phát điện. Số lượng và công suất máy biến áp trong một trạm chúng ta cần chú ý đến mức độ tập trung hay phân tán của phụ tải và tính chất quan trọng của phụ tải về phương diện cung cấp điện. Đối với các trạm cung cấp điện cho phụ tải loại 1 nên dùng hai máy biến áp.
Ví dụ: khi phụ tải loại 1 bé hơn 50% tổng công suất của phân xưởng đó thì ít nhất một máy phải có dung lượng bằng 50% công suất của phân xưởng đó. Khi phụ tải loại 1 lớn hơn 50% tổng công suất của phân xưởng đó thì ít nhất một máy phải có dung lượng bằng 100% công suất của phân xưởng đó. Ở chế độ bình thường cả 2 máy biến áp làm việc, còn trong trường hợp sự cố một máy thì ta sẽ chuyển toàn bộ phụ tải về máy không sự cố; khi đó ta phải sử dụng khả năng quá tải của máy biến áp hoặc ta sẽ phải ngắt các hộ tiêu thụ không quan trọng. Nếu chỉ có hộ tiêu thụ loại 3 hoặc loại 2 thì ta có thể trang bị chỉ một máy biến áp cho trạm và sử dụng đường dây phụ nối hạ áp lấy từ một trạm điện khác của xí nghiệp nếu thấy cần thiết.
Trạm được thiết kế theo điều kiện khí hậu và phụ tải của Việt Nam, làm việc ở chế độ liên tục, cho phép quá tải theo quy trình. Thiết bị phân phối của trạm cần đảm bảo Nghiên cứu, thiết kế, ứng dụng hệ SCADA cho trạm điện phân phối c 6 làm việc tin cậy liên hệ với các đường dây, cắt đường dây có chọn lọc và độ tin cậy cung cấp điện. Máy biến áp trong trạm có thể nối vào đường dây qua dao cách ly hoặc qua máy cắt phụ tải và bảo vệ cùng với đường dây. Vận hành trạm không cho phép tác động sai lầm vì như vậy sẽ dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.
Cấu trúc của trạm phân phối Hình 1-3: Sơ đồ 1 sợi các thành phần chính trong trạm phân phối Ví dụ: Hình 1-3 là sở đồ một sợi mô tả các thành phần chính trong trạm điện phân phối. Ở sơ đồ này, điện áp từ lưới đi qua máy cắt ngoài trời MCT đi xuống thanh cái 22 kV.