Trạm biến áp là gì?

Trạm biến áp là gì? Trạm biến áp điện là một điểm được kiểm soát trong hệ thống điện, nơi điện năng được biến đổi, đóng cắt, bảo vệ, đo lường và định tuyến. Trạm kết nối các lưới điện phát điện và truyền tải với các tuyến phân phối hoặc các phụ tải công nghiệp lớn. Do đó, một trạm biến áp không chỉ đơn thuần là một máy biến áp: nó là một hệ thống phối hợp gồm các thiết bị chính, bảo vệ, điều khiển, truyền thông, nối đất và nguồn điện phụ trợ.

Trạm biến áp hoạt động như thế nào?

Các đường dây đầu vào đi qua thiết bị chống sét lan truyền, thiết bị cách ly, máy biến dòng/áp và máy cắt theo sơ đồ bố trí. Các thanh cái thu gom và phân phối điện giữa các mạch điện. Máy biến áp có chức năng thay đổi điện áp, trong khi các tuyến phân phối đầu ra truyền tải điện năng đến cấp mạng tiếp theo hoặc đến khách hàng.

Biến dòng điện và biến áp cung cấp các tín hiệu đã được thu nhỏ cho đồng hồ đo và rơ-le bảo vệ. Khi một rơ-le phát hiện ra tình trạng bất thường về dòng điện, điện áp, tần số, nhiệt độ hoặc chênh lệch, nó sẽ gửi lệnh cắt đến máy cắt phù hợp. Các hệ thống giám sát báo cáo trạng thái và các thông số đo lường cho người vận hành tại chỗ và tại trung tâm điều khiển từ xa.

Thiết bị chính trong trạm biến áp điện

• Máy biến áp lực tăng hoặc giảm điện áp và cung cấp sơ đồ đấu dây yêu cầu.
• Cầu dao điện ngắt dòng tải bình thường và dòng sự cố.
• Dao cách ly và dao nối đất tạo sự cách ly rõ ràng và điều kiện bảo trì an toàn.
• Thanh cái kết nối các ngăn lộ đến, máy biến áp, liên lạc và xuất tuyến.
• Biến dòng và biến áp đo lường cung cấp tín hiệu đo lường và bảo vệ.
• Thiết bị chống sét hạn chế quá điện áp do sét đánh và quá điện áp đóng cắt.
• Tủ bảo vệ và điều khiển xác định sự cố, vận hành máy cắt, ghi lại sự kiện và truyền thông.
• Trạm dịch vụ, pin và bộ sạc duy trì các chức năng điều khiển và ngắt trong thời gian mất nguồn AC.

Các loại trạm biến áp phổ biến

Trạm biến áp truyền tải và phân phối

Trạm biến áp truyền tải kết nối các đường dây cao áp, thay đổi điện áp truyền tải hoặc phân đoạn lưới điện. Trạm biến áp phân phối làm giảm điện áp truyền tải phụ xuống điện áp cấp nguồn cho các mạng lưới cục bộ. Trạm biến áp công nghiệp phục vụ các nhà máy, mỏ, trung tâm dữ liệu và các khách hàng lớn khác với các yêu cầu về độ tin cậy và quy trình đặc thù theo từng địa điểm.

Trong nhà, ngoài trời, AIS và GIS

Trạm biến áp cách điện bằng không khí sử dụng không khí trong khí quyển để cách điện bên ngoài và thường đòi hỏi nhiều không gian hơn. Thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí đặt các bộ phận mang điện trong các vỏ bọc kín được nối đất, giúp thiết bị nhỏ gọn và được bảo vệ khỏi môi trường khắc nghiệt. Các lắp đặt trong nhà cải thiện việc kiểm soát môi trường; các trạm ngoài trời rất phổ biến ở những nơi có sẵn không gian.

Trạm biến áp hợp bộ và lưu động

A trạm biến áp lắp sẵn combines medium-voltage switchgear, a transformer, and low-voltage distribution in one coordinated enclosure. Mobile substations mount major equipment on trailers or skids for emergencies, planned maintenance, construction supply, and temporary load growth. For post-commissioning rounds and equipment-level task planning, use the substation maintenance checklist and schedule.

Bảo vệ, điều khiển và nối đất

Bảo vệ trạm biến áp phân chia lưới điện thành các vùng để phần nhỏ nhất có thể trên thực tế được cô lập khi xảy ra sự cố. Các chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp, so lệch thanh cái, khoảng cách đường dây, quá dòng, chạm đất, chống đóng cắt không thành công và nhiệt có thể được áp dụng tùy thuộc vào điện áp và mức độ quan trọng. Các hệ thống dự phòng được sử dụng trong các trường hợp không cho phép một sự cố đơn lẻ ngăn cản việc cô lập sự cố.

Lưới tiếp địa giới hạn điện áp chạm và điện áp bước, đồng thời cung cấp một đường dẫn được kiểm soát cho dòng điện sự cố và dòng sét. Thiết kế của nó phụ thuộc vào dòng điện sự cố, thời gian cắt, điện trở suất của đất, hình học và vật liệu bề mặt. Tiếp địa là một phần không thể thiếu đối với sự an toàn và hiệu suất của rơ-le, chứ không phải là một phụ kiện được bổ sung sau khi bố trí xong.

Từ đường dây đến tủ phân phối đầu ra

Trong một trạm biến áp phân phối điển hình, đường dây đến được đóng cắt bởi các thiết bị như Tủ đóng cắt bọc kim loại 40.5 kV. Máy biến áp làm giảm điện áp, và cuộn thứ cấp cấp điện cho một thanh cái thông qua thiết bị đóng cắt chính. Các máy cắt phân phối sau đó phân phối điện đến nhiều mạch điện. Các bộ nối thanh cái và nhiều máy biến áp có thể cung cấp độ linh hoạt trong việc bảo trì và công suất dự phòng sự cố.

Các ưu tiên trong kỹ thuật trạm biến áp

Các nhà thiết kế đánh giá dự báo tải, mức điện áp, dung lượng ngắn mạch, phối hợp cách ly, tiêu chí độ tin cậy, thông số định mức của thiết bị, tính chọn lọc của hệ thống bảo vệ, hệ thống nối đất, khoảng cách phòng cháy, lối đi, hệ thống thoát nước, tiếng ồn, hệ thống thông tin liên lạc, khả năng mở rộng trong tương lai và việc bảo trì trong vòng đời. Sơ đồ bố trí cuối cùng phải đảm bảo an toàn khi vận hành cũng như chính xác về mặt điện.