Chương 1 TRẠM BIẾN ÁP TRUNG ÁP VÀ CÁC THIẾT BỊ TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN 1. Trạm trung áp và việc sử dụng các thiết bị hợp bộ 1. Tổng quan về trạm biến áp trung áp Trạm biến áp với phần tử chính là máy biến áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác với tần số không đổi phục vụ cho việc truyền tải và phân phối điện. Việc lựa chọn các trạm biến áp bao giờ cũng phải căn cứ vào phương án cung cấp điện, nhu cầu phụ tải, hạ tầng mạng điện hiện có.
➢ Hiện nay nước ta đang sử dụng các cấp điện áp tiêu chuẩn như sau: • Cấp cao áp: – 500kV dùng cho hệ thống điện quốc gia nối liền 3 miền Bắc- Trung- Nam – 220kV dùng trong mạng điện khu vực – 110kV dùng trong mạng phân phối, cung cấp cho các phụ tải lớn • Cấp trung áp – Từ 6 kV- 66 kV dùng mạng điện đô thị, cung cấp cho các nhà máy vừa và nhỏ và các khu, cụm công nghiệp nhỏ Do lịch sử để lại hiện nay nước ta vẫn tồn tại các lưới điện 66kV, 35kV, 15kV, 10kV và 6kV. Nhưng tương lai các cấp điện áp trên sẽ được quy hoạch cải tạo thống nhất thành lưới 22kV, đi cáp ngầm. Hiện nay ở các thành phố, đô thị đang tiến hành công việc này, các khu, cụm công nghiệp và vùng nông thôn tùy vào mạng mà cũng đang được cải tạo, quy hoạch theo chuẩn. • Cấp hạ áp – 380/220V dùng trong mạng điện sinh hoạt, sản xuất nhỏ ➢ Phân loại trạm biến áp • Phân loại theo chiều chuyển đổi điện áp có thể chia ra: – Trạm biến áp tăng áp là các trạm biến áp có điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp.
Đây thường là trạm biến áp của các nhà máy điện dùng để tăng điện áp lên cao phục vụ mục đích truyền tải lên tới các phụ tải ở xa nhà máy. Luan van 12 – Trạm biến áp hạ áp có điện áp thứ cấp thấp hơn điện áp sơ cấp. Đây thường là trạm biến áp có nhiệm vụ nhận điện năng từ hệ thống điện để phân phối cho phụ tải. • Phân loại theo nhiệm vụ phân phối có thể chia ra: – Trạm biến áp trung gian có nhiệm vụ lấy điện cao áp 220kV hoặc 110kV từ lưới điện quốc gia cấp xuống cấp trung áp 35kV, 22kV, 10kV hoặc 6kV cấp cho các phụ tải hoặc ngược lại.
– Trạm biến áp phân phối hay còn được gọi là trạm biến áp địa phương có nhiệm vụ phân phối trực tiếp tới các hộ tiêu thụ điện: xí nghiệp, khu dân cư…thường có điện áp nhỏ (10kV, 6kV hoặc 0,4kV) • Theo hình thức và cấu trúc trạm có thể chia ra: – Trạm biến áp ngoài trời: hầu hết các thiết bị các điện áp cao đều đặt ngoài trời. Riêng các thiết bị phân phối thấp áp thì đặt trong nhà hoặc trong các tủ kim loại được chế sẵn chuyên dụng (tủ trung thế hợp bộ). Loại này thích hợp với các trạm trung gian công suất lớn vì phần điện áp cao phải sử dụng thiết bị ngoài trời. – Trạm biến áp trong nhà: ở đây các thiết bị đều được đặt trong nhà.
Loại này thường gặp ở các trạm biến áp phân xưởng hoặc cấp điện cho khu dân cư, trường học… ➢ Đặc điểm của trạm biến áp trung gian • Được sử dụng nhiều trong các khu dân cư, chung cư và tái định cư, các trạm nguồn cung cấp cho các xí nghiệp, xưởng sản xuất nhỏ và còn là trạm cấp nguồn thi công lưu động rất hiệu quả. • Trạm biến áp gồm một hay một số máy biến áp, thiết bị phân phối cao và hạ áp (trung và hạ áp) và các thiết bị phụ. Trong một số trạm còn đặt thêm các máy bù đồng bộ, tụ tĩnh hay kháng điện. • Trạm biến áp trung gian tùy cấp điện áp và tầm quan trọng của trạm mà có thể có hay nhiều lộ đường dây.
Sơ đồ nguyên lý vận hành cũng có sự linh hoạt với cách bố trí thiết bị và yêu cầu của việc vận hành lưới điện. Luan van 13 • Ngoài ra trạm còn trang bị đầy đủ các thiết bị chốmg sét, thiết bị bảo vệ đo lường. Tất cả các thiết bị này phải được kiểm định đạt tiêu chuẩn, kĩ thuật, chất lượng. Các thiết bị hợp bộ sử dụng trong trạm trung áp a) Ưu điểm của thiết bị hợp bộ Trước đây việc tổ hợp các thiết bị phân phối điện năng thường được thực hiện theo trình tự: Đầu tiên là thiết kế phần điện dựa vào yêu cầu của sơ đồ cung cấp điện với công suất, dòng điện và điện áp định mức.
Tiếp theo là khâu chọn thiết bị tương ứng về đóng cắt, đo lường, bảo vệ. Trên cơ sở phần sơ đồ đã chọn phải thiết kế và thi công phần bao che (phần xây dựng). Sau đó là khâu lắp đặt, đấu nối, thử nghiệm và hiệu chỉnh thiết bị. Các công đoạn này chiếm nhiều thời gian, không gian lớn, tương đối phức tạp, đòi hỏi tay nghề cao, nhất là khâu lắp đặt, đấu nối, thử nghiệm và hiệu chỉnh thiết bị.
Với sự phát triển nhanh chóng của ngành chế tạo thiết bị điện cũng như kỹ thuật tự động hóa và điều khiển, ngày nay việc tổ hợp các thiết bị điện cho các trạm phân phối điện năng được thực hiện bằng phương pháp mới: chế tạo các thiết bị hợp bộ. Thiết bị hợp bộ: Là tổ hợp các phần tử đóng cắt, đo lường, bảo vệ được lắp ráp tại nhà máy trong điều kiện sản xuất hàng loạt, vì vậy có thể sử dụng công nghệ tiên tiến, với chuyên môn hóa cao, tăng sản lượng, giảm chi phí. Tủ RMU là thiết bị hợp bộ thực hiện chức năng kết nối, đo lường, bảo vệ được ứng dụng rộng rãi trong các trạm đóng cắt ở điện áp trung thế (1-66 kV). RMU là dòng tủ trung thế có kích thước nhỏ nhất hiện nay, độ tin cậy cao, an toàn, dễ bảo dưỡng, dễ thay thế và mở rộng.
Hiện nay tủ RMU sử dụng cho các trạm đóng cắt ở Việt Nam chủ yếu là nhập khẩu từ nước ngoài, một số hãng lớn như: ABB (Thụy Điển), Siemens (Đức), SEL (Italia), Schneider (Pháp), Areva (Pháp). Có thể phân tủ RMU hiện nay có trên thị trường Việt Nam thành 2 loại: • Tủ RMU cách điện bằng không khí: Tất cả các thiết bị được lắp đặt trên khung tủ bằng kim loại, chia làm nhiều khoang. Dòng tủ này có ưu điểm nhỏ gọn, linh hoạt, dễ bảo dưỡng, thay thế và mở rộng. Luan van 14 • Tủ RMU cách điện bằng khí SF6: Với các trạm phân phối điện áp cao, dòng điện không lớn (đến vài nghìn ampe) thiết bị hợp bộ có cách điện bằng SF6 được sử dụng rộng rãi hơn cả vì khí SF6 có độ bền điện khá cao, do đó không cần nén đến áp suất cao như không khí.
Hệ thống tủ có vỏ bọc hoàn toàn kín nên chống được bụi bẩn xâm nhập, có thể ngâm tạm thời trong nước. b) Kết cấu chung của tủ hợp bộ trung áp Hầu hết các tủ hợp bộ trung áp của các hãng hiện nay đều có cấu tạo gọn nhẹ, gồm đầy đủ các thiết bị để tủ có thể hoạt động độc lập, hiệu quả. Tuy các hãng có thiết kế phần cơ khí tủ khác nhau nhưng đều có đặc điểm chung như hình 1. Kết cấu chung của tủ hợp bộ trung áp.
c) Ứng dụng của tủ hợp bộ trung áp Do kết cấu đơn giản, vận hành linh hoạt, khả năng tương thích mở rộng với các thiết bị, khí cụ điện trong trạm biến áp mà thiết bị hợp bộ hiện nay được sử dụng rất rộng rãi ở cấp điện áp trung áp. • Trong các trạm trung gian 110 kV và 220kV các tủ hợp bộ trung thế được sử dụng ở các cấp điện áp trung áp như 35kV, 22kV hay 10kV. Các tủ máy cắt được lắp đặt hàng loạt ở các lộ xuất tuyến hay phía máy biến áp, kết hợp với các tủ chức năng đo lường thanh cái đơn giản, thuận tiện trong vận hành. Luan van 15 Hình 1.
Ứng dụng của tủ hợp bộ trung áp trong trạm biến áp trung áp. • Trong các trạm trung gian hoặc trạm biến áp phân phối 35(22)/(6,3- 15)kV nổi bật sự vượt trội của thiết bị hợp bộ. Do có nhiều loại tủ chức năng đóng cắt, bảo vệ, đo lường cũng như kết nối mà tủ trung thế hợp bộ đáp ứng được hầu như tất cả nhu cầu của việc phân phối điện. Ứng dụng của tủ hợp bộ trung áp vào trạm phân phối.
Thiết bị hợp bộ trung áp hãng Schneider 1. Giới thiệu chung Hình 1. Hệ thống tủ hợp bộ trung áp hãng Schneider. a) Tổng quan về tủ trung thế của hãng Schneider Schneider có kinh nghiệm của hãng sản xuất hàng đầu thế giới về các thiết bị điện nói chung và tủ trung thế nói riêng.
Với hơn 40 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực sản xuất tủ phân phối, hơn 30 năm ứng dụng công nghệ đóng cắt sử dụng khí SF6 cho thiết bị đóng cắt trung thế. Với ý nghĩ luôn muốn hoàn thiện sản phẩm của mình đáp ứng yêu cầu của khách hàng. Hiện nay hãng đã chế tạo và đưa vào sử dụng công nghệ chân không trong máy cắt trung áp điện áp tới 36kV. Tủ trung thế được thiết kế thử nghiệm theo tiêu chuẩn IEC (quy trình thiết kế có chứng chỉ ISO 9001, quy trình sản xuất đạt chứng chỉ ISO 9002).
Thiết bị đóng ngắt và dao nối đất đều đặt trong ngăn kín bằng kim loại có chứa khí SF6. Do vậy tuổi thọ lên tới 30 năm và không cần phải bảo dưỡng, bảo trì. Thiết bị có thể hoạt động trong môi trường nhiệt đới nóng ẩm, không chịu tác động của môi trường.