CHƢƠNG 5 : TÌM HIỂU CHỌN TRẠM BIẾN ÁP VÀ CÁC THIẾT BỊ
5.1 Kết cấu trạm biến áp
- Các trạm biến áp trung / hạ cĩ kết cấu khác nhau phụ thuộc vào độ lớn của tải (cơng suất của trạm), loại nguồn hệ thống, số đƣờng dây đến, đƣờng dây đi, tầm quan trọng phụ tải v.v…
- Các trạm cĩ thể đƣợc xây nơi cơng cộng, chẳng hạn nhƣ khu dân cƣ, trong khuơn viên các hộ phụ tải dân dụng cơng suất lớn, trong khuơn viên xí nghiệp, …
- Về hình thức và cấu trúc của trạm biến áp đƣợc chia thành trạm ngồi trời và trạm trong nhà:
Trạm biến áp ngồi trời: Là loại trạm mà các thiết bị điện nhƣ dao cách ly, cầu chì, máy cắt, thanh gĩp, máy biến áp đều đặt ngồi trời. Riêng phần phân phối điện áp thấp đặt trong nhà hoặc đặt trong các tủ chế tạo sẵn chuyên dùng. Trạm ngồi trời thích hợp cho các trạm trung gian cơng suất lớn vì máy biến áp và các thiết bị phân phối cĩ kích thƣớc lớn nên cĩ đủ diện tích để lắp đặt các thiết bị này và tiết kiệm đƣợc chi phí xây dựng khá lớn.
Trạm biến áp trong nhà: Là loại trạm mà máy biến áp và tất cả các thiết bị điện đều đặt trong nhà, về chức năng trạm biến áp đƣợc chia thành trạm trung gian (trạm khu vực) và trạm phân phối (trạm phân xƣởng). Loại trạm này hay gặp ở trạm biến áp phân xƣởng hoặc các trạm biến áp của các khu vực trong thành phố
* Trạm trung gian thƣờng cĩ cơng suất lớn, cấp điện áp 110 - 220/ 35 -22KV và một số trƣờng hợp cá biệt khác điện áp phía thứ cấp cĩ thể là 0,4 kV.
* Trạm phân phối: Cơng suất tƣơng đối nhỏ (hàng trăm KVA) cấp điện áp 15 - 22 KV. Loại trạm biến áp này thƣờng đƣợc dùng để cung cấp điện cho khu dân cƣ hoặc cho phân xƣởng.
Trạm biến áp loại này thƣờng cĩ kết cấu nhƣ sau: trạm treo, trạm giàn, trạm nền, trạm kín (lắp đặt trong nhà), trạm trọn bộ (nhà lắp ghép).
Trong thực tế cần căn cứ vào địa hình, mơi trƣờng làm việc, cơng suất trạm, tính chất quan trong của phụ tải, mỹ quan và kinh phí đầu tƣ mà chọn loại trạm cho phù hợp.
72
5.2 Các loại trạm biến áp 5.2.1 Trạm treo:
+ Trạm biến áp treo (Hình 3.1) là kiểu trạm mà tồn bộ các thiết bị cao hạ áp và máy biến áp đều đƣợc treo trên cột. Máy biến áp thƣờng là loại một pha hoặc tổ ba máy biến áp một pha.Tủ hạ áp đƣợc đặt trên cột. Trạm này thƣờng rất tiết kiệm đất nên thƣờng đƣợc dùng làm trạm cơng cộng đơ thị cung cấp cho một vùng dân cƣ. Máy biến áp của trạm treo thƣờng cĩ cơng suất nhỏ ( 3 x 75 KVA), cấp điện áp 15 22 / 0,4 KV, phần đo đếm đƣợc trang bị phía hạ áp. Tuy nhiên loại trạm này thƣờng làm mất mỹ quan thàmh phố nên về lâu dài loại trạm này khơng đƣợc khuyến khích dùng ở đơ thị.
5.2.2 Trạm giàn:
- Trạm giàn (Hình 3.2) là loại trạm mà tồn bộ các trang thiết bị và máy biến áp đều đƣợc đặt trên các giá đỡ bắt giữa hai cột. Trạm đƣợc trang bị ba máy biến áp một pha ( 3 x 75 KVA) hay một máy biến áp ba pha ( 400 kVA),cấp điện áp 15 22 KV /0,4 KV. Phần đo đếm cĩ thể thực hiện phía trung áp hay phía hạ áp.
- Tủ phân phối hạ áp đặt trên giàn giữa hai cột đƣờng dây đến cĩ thể là đƣờng dây trên khơng hay đƣờng cáp ngầm..Trạm giàn thƣờng cung cấp điện cho khu dân cƣ hay các phân xƣởng.
Hình 5.1 Trạm biến áp treo Hình 5.1 Trạm biến áp treo
73
5.2.3 Trạm nền:
- Trạm nền thƣờng đƣợc dùng ở những nơi cĩ điều kiện đất đai nhƣ ở vùng nơng thơn, cơ quan, xí nghiệp nhỏ và vừa. Đối với loại trạm nền.thiết bị cao áp đặt trên cột, máy biến áp thƣờng là tổ ba máy biến áp một pha hay một máy biến áp ba pha đặt bệt trên bệ ximăng dƣới đất, tủ phân phối hạ áp đặt trong nhà. Xung quanh trạm cĩ xây tƣờng rào bảo vệ (Hình 3.3).
Đƣờng dây đến cĩ thể là cáp ngầm hay đƣờng dây trên khơng, phần đo đếm cĩ thể thực hiện phía trung áp hay phía hạ áp.
Hình 5.2 Trạm biến ápgiàn
Hình 5.2 Trạm biến ápgiàn
Hình 5.3. Trạm nền (trạm bệt) Hình 5.3. Trạm nền (trạm bệt)
74
5.2.4 Trạm kín:
+ Trạm kín (hình 3.4) là loại trạm mà các thiết bị điện và máy biến áp đƣợc đặt trong nhà. Trạm kín thƣờng đƣợc phân làm trạm cơng cộng và trạm khách hàng.
+ Trạm cơng cộng thƣờng đƣợc đặt ở khu đơ thị hĩa, khu dân cƣ mới để đảm bảo mỹ quan và an tồn cho ngƣời sử dụng.
+ Trạm khách hàng thƣờng đƣợc đặt trong khuơn viên của khách hàng khuynh hƣớng hiện nay là sử dụng bộ mạch vịng chính (Ring Main Unit) thay cho kết cấu thanh cái, cầu dao, cĩ bợ chì và cầu chì ống để bảo vệ máy biến áp cĩ cơng suất nhỏ hơn 1000 KVA. Đối với loại trạm kiểu này cáp vào và ra thƣờng là cáp ngầm .Các cửa thơng giĩ đều phải cĩ lƣới đề phịng chim, rắn, chuột và cĩ hố dầu sự cố.
Hình 5.4. Trạm biến áp kín
5.2.5. Trạm trọn bộ:
Đối với nhiều trạm phức tạp địi hỏi sử dụng cấu trúc nối mạng nguồn kiểu vịng hoặc tủ đĩng cắt chứa nhiều máy cắt, gọn, khơng chịu ảnh hƣởng của thời tiết và chịu đƣợc va đập, trong những trƣờng hợp này các trạm trọn bộ kiểu kín đƣợc sử dụng .Các khối đƣợc chế tạo sẵn sẽ đƣợc lắp đặt trên nền nhà bê tơng và đƣợc sử dụng đối với trạm ở đơ thị cũng nhƣ trạm ở nơng thơn .
75
+ Tối ƣu hĩa về vật liệu và sự an tồn do :
- Cĩ sự chọn lựa thích hợp từ các kiểu lắp đặt cĩ thể.
- Tuân theo tồn bộ các tiêu chuẩn quốc tế hiện hành và các tiêu chuẩn dự định trong tƣơng lai.
+ Giảm thời gian nghiên cứu và thiết kế, giảm chi phí lắp đặt do: - Cực tiểu hĩa sự phối hợp vài nguyên lý của xây dựng và kỹ thuật điện. - Tin cậy, độc lập với xây dựng cơng trình chính.
- Loại bỏ nhu cầu một kết nối tạm thời tại lúc bắt đầu chuẩn bị thi cơng cơng trình.
- Đơn giản hố trong thi cơng, chỉ cần cung cấp một mĩng bằng bê tơng chịu lực.
+ Vơ cùng đơn giản trong lắp đặt thiết bị và kết nối.
+ Các trạm kiểu này chắc chắn, gọn đẹp thƣờng đƣợc dùng ở các nơi quan trọng nhƣ cơ quan ngoại giao, văn phịng, khách sạn,….
+ Tuy nhiên hiện nay ở thành phố Hồ Chí Minh cịn cĩ trạm trọn bộ hoặc là trạm dùng thiết bị phân phối kín cách điện bằng khí SF6 gọi là trạm phân phối kín “GIS”. Đặc điểm của trạm loại này là diện tích xây dựng trạm nhỏ hơn khoảng vài chục lần so với trạm ngồi trời.
5.2.5. Trạm trọn bộ:
Đối với nhiều trạm phức tạp địi hỏi sử dụng cấu trúc nối mạng nguồn kiểu vịng hoặc tủ đĩng cắt chứa nhiều máy cắt, gọn, khơng chịu ảnh hƣởng của thời tiết và chịu đƣợc va đập, trong những trƣờng hợp này các trạm trọn bộ kiểu kín đƣợc sử dụng. Các khối đƣợc chế tạo sẵn sẽ đƣợc lắp đặt trên nền nhà bê tơng và đƣợc sử dụng đối với trạm ở đơ thị cũng nhƣ trạm ở nơng thơn.
Các ƣu điểm của trạm kiểu này là:
+ Tối ƣu hĩa về vật liệu và sự an tồn do:
- Cĩ sự chọn lựa thích hợp từ các kiểu lắp đặt cĩ thể.
- Tuân theo tồn bộ các tiêu chuẩn quốc tế hiện hành và các tiêu chuẩn dự định trong tƣơng lai.
+ Giảm thời gian nghiên cứu và thiết kế, giảm chi phí lắp đặt do: - Cực tiểu hĩa sự phối hợp vài nguyên lý của xây dựng và kỹ thuật điện. - Tin cậy, độc lập với xây dựng cơng trình chính.
76
- Loại bỏ nhu cầu một kết nối tạm thời tại lúc bắt đầu chuẩn bị thi cơng cơng trình.
- Đơn giản hố trong thi cơng, chỉ cần cung cấp một mĩng bằng bê tơng chịu lực.
+ Vơ cùng đơn giản trong lắp đặt thiết bị và kết nối.
+ Các trạm kiểu này chắc chắn, gọn đẹp thƣờng đƣợc dùng ở các nơi quan trọng nhƣ cơ quan ngoại giao, văn phịng, khách sạn,….
+ Tuy nhiên hiện nay ở thành phố Hồ Chí Minh cịn cĩ trạm trọn bộ hoặc là trạm dùng thiết bị phân phối kín cách điện bằng khí SF6 gọi là trạm phân phối kín “GIS”. Đặc điểm của trạm loại này là diện tích xây dựng trạm nhỏ hơn khoảng vài chục lần so với trạm ngồi trời.
Hình 5.5 Trạm trọn
5.3 Chọn máy biến áp
- Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng. Ngƣời ta mong muốn chọn số lƣợng máy biến áp ít và cơng suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an tồn cung cấp điện cho nhà máy. Chọn máy biến áp là chọn loại, số lƣợng, cơng suất định mức và hệ số biến áp. Cơng suất máy biến áp là cơng suất liên tục truyền qua máy biến áp với điều kiện làm
77
việc định mức (điện áp định mức, tần số và nhiệt độ mơi trƣờng định mức) trong suốt thời hạn làm việc của nĩ. Ngƣời ta quy định thời gian làm việc tiêu chuẩn gần bằng thời gian già hĩa tiêu chuẩn .Thời gian thực tế của máy biến áp đƣợc xác định bởi quá trình già hĩa cuộn dây. Nĩi cách khác nĩ phụ thuộc vào nhiệt độ của cuộn dây.
- Khi chọn cơng suất định mức máy biến áp nên tính đến khả năng quá tải của chúng.
+ Quá tải thƣờng xuyên của máy biến áp là chế độ quá tải mà một phần thời gian phụ tải của máy biến áp vƣợt quá cơng suất định mức của nĩ, phần thời gian cịn lại của chu kỳ khảo sát ( ngày, năm), phụ tải của máy biến áp thấp hơn cơng suất định mức của nĩ. Khi quá tải thƣờng xuyên, nhiệt độ điểm nĩng nhất ( trong thời gian phụ tải cực đại ) của cuộn dây máy biến áp vƣợt quá 980C, nhƣng khơng quá 1400C.
+ Quá tải sự cố là quá tải cho phép của máy biến áp làm việc trong điều kiện sự cố. Trong trƣờng hợp này máy biến áp dầu đƣợc phép quá tải 40% trong một khoảng thời gian cho phép.
5.3.1 Chọn vị trí đặt trạm biến áp cần chú ý đến những vấn đề sau:
- Tính an tồn và liên tục cung cấp điện
- Gần trung tâm phụ tải và thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới - Thao tác vận hành, quản lý và sửa chữa dễ dàng
- Đảm bảo phịng chống cháy nổ, bụi bặm, khí ăn mịn - Tiết kiệm vốn đầu tƣ và chi phí vận hành thấp
- Thứ tự ƣu tiên của các vấn đề trên phụ thuộc vào đặc điểm của tải và khu vực yêu cầu cung cấp điện
- Vị trí trạm biến áp phân xƣởng cĩ thể đặt bên ngồi, liền kề hay bên trong phân xƣởng
- Trạm xây dựng bên ngồi thƣờng đƣợc dùng khi trạm đƣợc dùng cung cấp cho nhiều phân xƣởng hoặc khi cần tránh các nơi bụi bặm, khí ăn mịn hay dễ gây cháy nổ, rung động
- Trạm xây dụng liền kề thƣờng đƣợc dùng nhất và ít ảnh hƣởng tới các cơng trình khác và chi phí xây xựng thấp
- Trạm xây dựng bên trong đƣợc xây dựng khi phân xƣởng rộng và phụ tải lớn nhƣng cần bảo đảm tốt điều kiện phịng cháy chữa cháy.
78
5.3.2 Chọn số lƣợng máy biến áp
+ Số lƣợng máy biến áp chọn lựa phụ thuộc vào mức độ tập trung hay phân tán phụ tải trong cơng ty, xí nghiệp.
+ Phụ thuộc vào tính chất quan trọng của phụ tải về mặt liên tục cung cấp điện + Vấn đề chọn số lƣợng máy biến áp liên quan chặt chẽ đến phƣơng án cung cấp điện cho nhà máy. Do đĩ cần tiến hành so sánh kinh tế kỹ thuật ngay khi xác định phƣơng án cung cấp điện