Tổng hợp về trạm GIS và khí SF6 trong trạm biến áp

Tin Trung

• Kiến thức Trạm biến áp
• Th1 21, 2025
• 1011 lượt xem

Trạm biến áp GIS được xem là giải pháp hiệu quả để tối ưu hóa hệ thống điện, trong bối cảnh nhu cầu phân phối điện tại Việt Nam đang tăng nhanh. Nhờ sử dụng khí SF6 làm môi trường cách điện với nhiều ưu điểm so với không khí, trạm GIS cho phép đóng điện nhanh hơn và đem lại nhiều lợi ích khác. Cùng BTB Electric tìm hiểu về trạm biến áp GIS và khí SF6 trong loại trạm này.

Khái niệm và chức năng trạm GIS

Trạm biến áp GIS (gas insulated substations) là loại trạm biến áp sử dụng môi trường khí SF6 để cách điện cho các thiết bị bên trong. Trạm GIS được sản xuất trong cách vỏ bọc kín và sử dụng để phân phối điện trong đường dây cao áp. 

Công nghệ GIS (gas insulated switchgear) trong trạm biến áp 

Các chức năng của trạm biến áp GIS:

• Chuyển đổi cấp điện áp: Sử dụng máy biến áp để nâng hoặc hạ áp đầu vào phù hợp với lưới điện đầu ra.
• Phân phối điện: Nhận nguồn điện lưới và phân phối ra đường dây phía sau qua các đầu nối.
• Bảo vệ hệ thống điện: Tích hợp các thiết bị ngắt mạch bảo vệ như cầu chì, cầu dao, giúp hệ thống an toàn trước rủi ro quá tải và ngắn mạch.
• Làm mát thiết bị: Sử dụng hệ thống làm mát cho máy biến áp và thiết bị điện.

Trạm GIS được phân loại là một dạng trạm biến áp trong nhà.

Cấu tạo của trạm biến áp GIS

Các thành phần chính trong trạm GIS:

• Bộ biến áp: bao gồm máy biến áp, máy biến dòng và các phụ kiện, được đặt trong vỏ bọc kín chắc chắn và có môi trường cách điện là khí SF6.
• Nhóm thiết bị điều khiển và bảo vệ: gồm máy cắt mạch, cầu dao cách ly, cầu dao tiếp địa, công tắc, bộ điều khiển, thiết bị giám sát khí SF6 và các thiết bị khác được đặt trong tủ điều khiển bên ngoài vỏ bọc.
• Hệ thống quạt và làm mát: tích hợp trong trạm hoặc sử dụng hệ thống trong tòa nhà đặt trạm.
• Linh phụ kiện: thanh cái, dây cáp điện, sứ xuyên, van phòng nổ,….

Trạm GIS có kết cấu nhỏ gọn theo dạng module, được đặt trong công trình kiên cố, chiếm dụng diện tích nhỏ.

Vai trò của khí SF6 trong trạm GIS

Khí SF6 hay lưu huỳnh hexafluoride được dùng làm chất điện môi trong công nghệ GIS (Gas Insulated Switchgear) cách điện cho các thiết bị điện. SF6 có đặc tính bền điện môi vượt trội giúp giảm khoảng cách lắp đặt giữa các pha, rút gọn hệ thống đóng cắt điện. Đặc trưng của các trạm biến áp cách điện bằng SF6 là các thiết bị được đặt trong đường ống kín, cách ly với môi trường ngoài. Công nghệ GIS với cốt lõi là khí SF6 giúp giảm đáng kể diện tích lắp đặt cho trạm biến áp, giảm tiếp xúc với môi trường và ngăn bụi bẩn, tăng tính an toàn cho hệ thống. Đồng thời chi phí cho bảo dưỡng trạm cũng giảm đi đáng kể nếu so sánh với trạm điện hở truyền thống.

Yêu cầu khi thiết kế trạm GIS là đảm bảo khí SF6 tinh khiết cao, không lẫn nhiều tạp chất. Độ tinh khiết càng cao khi mức điện áp của trạm tăng. Trừ một số trường hợp khí SF6 có thể pha lẫn với khí N2 ở tỷ lệ nhất định. Nếu trong khí SF6 lẫn nhiều khí khác sẽ làm các chức năng của khí này suy giảm như độ bền điện môi hay khả năng dập hồ quang.

Ưu nhược điểm của trạm biến áp GIS

Những ưu điểm của trạm GIS so với trạm truyền thống:

• Cấu trúc nhỏ gọn theo dạng hình ống, tiết kiệm không gian lắp đặt.
• Hiệu suất cách điện và hoạt động cao nhờ môi trường SF6.
• Khả năng sản xuất và lắp đặt nhanh nhờ có thể tách rời trạm theo dạng module.
• Tuổi thọ cao có thể lên tới 50 năm do sự hạn chế tiếp xúc với môi trường ngoài.
• Tăng thời gian chu kỳ bảo trì 8 đến 10 năm so với 5 đến 7 năm của trạm thường.
• Có rào cản vật lý chắc chắn là vỏ bọc kín và lớp khí SF6, giúp giảm đáng kể nguy cơ phá hoại vật lý từ bên ngoài.
• Linh hoạt trong tháo lắp hay mở rộng công suất nhờ cấu trúc dạng module.

Tuy nhiên một số nhược điểm của trạm GIS có thể khiến nhà đầu tư nhỏ cân nhắc:

• Chi phí đầu tư ban đầu cao do công nghệ GIS và sử dụng vật liệu đắt tiền.
• Đòi hỏi kỹ thuật lắp đặt, vận hành, bảo trì cao.
• Thời gian sửa chữa sau hỏng hóc cao.

Trạm biến áp GIS là giải pháp hiện đại cho lưới điện nhờ công nghệ tiên tiến, diện tích chiếm dụng thấp, hiệu quả cao, an toàn khi vận hành. Hiện nay trạm GIS đang được ứng dụng cho khu công nghiệp công nghệ cao, khu đô thị và các công trình thương mại. Bạn có thể tìm hiểu thêm các kiến trúc trạm biến áp khác tại: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/kien-thuc-tram-bien-ap/.