Trạm biến áp
Khái quát

Trạm biến áp tăng áp nhà máy thủy điện (còn gọi là trạm biến áp tăng) là một thành phần quan trọng của hệ thống điện nhà máy thủy điện. Chức năng chính của nó là tăng điện áp thấp do máy phát điện tạo ra lên điện áp cao phù hợp để truyền tải đi xa. Trạm biến áp tăng áp thông qua cách tích hợp nhiều thiết bị điện khác nhau để đảm bảo truyền tải điện hiệu quả và vận hành hệ thống an toàn. Sau đây là các thiết bị chính và chức năng của trạm biến áp tăng áp.

Thiết bị

1. Máy biến áp tăng áp（Step-up Transformer）：

· Chức năng: Máy biến áp tăng áp giúp tăng điện áp thấp (thường là 6,3 kV hoặc 10,5 kV) do máy phát điện tạo ra lên điện áp cao hơn (như 110 kV, 220 kV hoặc 500 kV) phù hợp cho truyền tải điện đi xa.

· Đặc điểm: Máy biến áp tăng áp thông thường thiết kế sử dụng loại ngâm dầu, có hiệu suất cao và tổn thất thấp, có thể chịu được phụ tải dòng điện lớn trong thời gian dài.

2. Máy cắt（Circuit Breaker）：

· Chức năng: Máy cắt được sử dụng để kết nối và ngắt dòng điện nhằm bảo vệ thiết bị trạm biến áp khỏi hiện tượng ngắn mạch, quá tải và các sự cố khác.

· Chủng loại: Các loại máy cắt thông dụng bao gồm máy cắt không khí (ACB) và máy cắt chân không (VCB).

3. Công tắc cách ly（Isolator）：

· Chức năng: Công tắc cách ly được sử dụng để ngắt nguồn điện trong quá trình bảo dưỡng hoặc sửa chữa nhằm đảm bảo an toàn cho nhân viên vận hành.

· Đặc điểm: Công tắc cách ly thông thường không có thiết bị dập hồ quang và chỉ có thể vận hành trong điều kiện không tải hoặc tải nhẹ.

4. Công tắc nối đất（Earthing Switch）:

· Chức năng: Công tắc nối đất được sử dụng để nối đất mạch điện nhằm đảm bảo an toàn cho mạch điện trong quá trình bảo dưỡng hoặc sửa chữa.

· Đặc điểm: Công tắc nối đất thường được sử dụng kết hợp với công tắc cách ly để đảm bảo mạch điện được nối đất đáng tin cậy sau khi ngắt dòng điện.

5. Rơ le bảo vệ（Protective Relays）：

· Chức năng: Rơ le bảo vệ giám sát đo lường các thông số điện (như điện áp, dòng điện, tần số) và phát hiện sự cố. Khi phát hiện ra sự cố, rơle sẽ kích hoạt máy cắt để ngắt dòng điện.

· Chủng loại: Rơ le bảo vệ thông thường bao gồm rơ le quá dòng, rơ le điện áp thấp, rơ le bảo vệ so lệch, v.v.

6. Thiết bị đo lường và đồng hồ đo lường:

· Chức năng: Các thiết bị này được sử dụng để giám sát đo lường và hiển thị các thông số điện như vôn kế, ampe kế, công tơ điện, v.v.

· Đặc điểm: Các thiết bị đo lường và đồng hồ cung cấp dữ liệu thời gian thực giúp người vận hành theo dõi trạng thái hoạt động của trạm biến áp.

7. Đơn vị điều khiển và bảo vệ（Control and Protection Units）：

· Chức năng: Các đơn vị này bao gồm rơle điều khiển, bộ tiếp xúc, rơle thời gian, v.v., được sử dụng để điều khiển và bảo vệ hoạt động của trạm biến áp.

· Đặc điểm: Đơn vị điều khiển và bảo vệ thông qua hệ thống điều khiển logic và tự động hóa thực hiện điều khiển chính xác trạm biến áp.

8. Thiết bị phụ trợ（Auxiliary Equipment）:

· Chức năng: Bao gồm đèn chỉ thị hiệu, bộ báo động, giao diện truyền thông, v.v., được sử dụng để cung cấp hướng dẫn vận hành và báo động sự cố.

· Đặc điểm: Thiết bị phụ trợ tăng cường khả năng vận hành và độ an toàn của hệ thống.

9. Cáp điện và thanh cái（Cables and Busbars）：

· Chức năng: Dùng để kết nối các thiết bị khác nhau trong trạm biến áp nhằm đảm bảo truyền tải dòng điện đáng tin cậy.

· Đặc điểm: Việc lựa chọn và bố trí cáp điện và thanh cái cần phải tính đến tính năng điện và độ bền cơ học.

10. Bộ chống sét（Surge Arrester）：

· Chức năng: Thiết bị chống sét được sử dụng để bảo vệ thiết bị trạm biến áp khỏi ảnh hưởng của sét đánh hoặc quá áp.

· Đặc điểm: Thiết bị chống sét thường được lắp đặt ở lối vào đường dây cao áp và có khả năng phản ứng nhanh và hấp thụ điện áp quá mức.

Tác dụng

Chức năng chính của trạm biến áp tăng bao gồm:

1. Tăng điện áp

· Thông qua máy biến áp tăng tăng điện áp thấp do máy phát điện tạo ra lên điện áp cao để thích hợp cho việc truyền tải điện đi xa. Điều này có thể làm giảm thiểu tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải điện và nâng cao hiệu suất truyền tải.

2. Phân phối điện

· Trạm biến áp tăng áp là một điểm mấu quan trọng trong hệ thống điện, có chức năng phân phối điện tới nhiều lưới điện hoặc trung tâm phụ tải khác nhau nhằm đảm bảo phân phối hợp lý và sử dụng hiệu quả.

3. Bảo vệ hệ thống

· Thông qua các thiết bị máy cắt，rơ le bảo vệ và các thiết bị khác, phát hiện và phản ứng với các sự cố khác nhau (như ngắn mạch, quá tải, điện áp thấp, mất cân bằng trình tự pha), nhanh chóng cắt dòng điện và bảo vệ an toàn cho hệ thống điện và thiết bị.

4. Giám sát thời gian thực

· Các thiết bị đồng hồ và đo lường giám sát đo lường các thông số điện của trạm biến áp theo thời gian thực, cung cấp dữ liệu thời gian thực giúp người vận hành theo dõi và phân tích tình trạng hoạt động của trạm biến áp.

5. Phối hợp và liên động

· Trạm biến áp tăng áp được tích hợp với hệ thống điều khiển để đạt được sự phối hợp và liên động giữa trạm biến áp và hệ thống điện, đảm bảo hệ thống điện hoạt động ổn định.

6. Nâng cao tính bảo mật và độ tin cậy của hệ thống:

· Công tắc cách ly và công tắc nối đất đảm bảo tính an toàn trong quá trình bảo dưỡng và sửa chữa, còn rơ le bảo vệ và máy cắt giúp nâng cao độ tin cậy của hệ thống và giảm thiểu sự cố xảy ra cũng như ảnh hưởng của sự cố.

7. Cung cấp hỗ trợ vận hành và bảo trì:

· Các thiết bị phụ trợ như đèn báo tín hiệu và bộ báo động cung cấp hướng dẫn vận hành trực quan và báo động sự cố, giúp người vận hành dễ dàng thực hiện các thao tác và bảo trì hàng ngày.

Tổng kết

Trạm biến áp tăng áp của nhà máy thủy điện là thiết bị quan trọng kết nối giữa máy phát điện và hệ thống điện. Thông qua cách tích hợp nhiều thiết bị điện khác nhau đảm bảo cho việc truyền tải điện hiệu quả cao và vận hành hệ thống an toàn. Trạm biến áp tăng áp đóng vai trò quan trọng trong độ tin cậy, an toàn và hiệu quả của hệ thống điện.