Trạm biến áp là gì? Phân loại, cấu tạo và chức năng

Nhu cầu sử dụng điện tại các khu công nghiệp, nhà máy quy mô lớn, công trình xây dựng trọng điểm là rất lớn và tăng lên theo thời gian. Các trạm biến áp lớn xuất hiện đáp ứng được nhu cầu của dự án, đảm bảo nguồn điện cung cấp luôn ổn định. Trong bài viết sau đây, BTB Electric cùng bạn tìm hiểu về cấu tạo, chức năng và những yêu cầu khi vận hành trạm biến áp.

Trạm biến áp là gì?

Trạm biến áp là một trạm điện bố trí tổ hợp máy biến áp và các thiết bị phân phối điện, tạo thành đầu mối truyền tải điện cho dự án và công trình. Trạm biến áp được xem như thiết bị tĩnh điện có khả năng truyền năng lượng điện hoặc tín hiệu điện giữa các mạch điện trong hệ thống điện phân phối cho cụm dân cư, khu công nghiệp, công trình thương mại.

Chức năng của trạm biến áp

Trạm biến áp có vai trò quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng qua các chức năng phân phối năng lượng và chuyển đổi điện áp.

• Chức năng phân phối năng lượng: Năng lượng được phân phối từ nguồn điện (nhà máy) qua đường dây truyền tải tới các điểm tiêu thụ như khu dân cư, nhà máy, công trình công cộng.
• Chức năng chuyển đổi điện áp: Chức năng chính của trạm biến áp là chuyển đổi mức điện áp tăng hoặc giảm tùy theo yêu cầu hệ thống truyền tải. Trạm biến áp nhận điện từ đường dây cao thế sẽ hạ áp để phân phối tới đường dây trung thế. Ngược lại khi cần nâng cao điện áp để giảm hao hụt khi truyền tải, dòng điện qua trạm biến áp sẽ được tăng áp.

Cấu tạo cơ bản và thiết bị trong trạm biến áp

Trạm biến áp có cấu tạo cơ bản gồm máy biến áp (thiết bị chính), hệ thống tủ phân phối, tủ điều khiển, cầu dao cách ly, thanh cái đồng, chống sét, dây điện và hành lang bảo vệ.

Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, có khả năng biến đổi dòng điện xoay chiều từ điện áp này sang điện áp khác mà không thay đổi tần số. Nguyên lý hoạt động của máy biến áp là dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Chức năng của máy biến áp cũng chính là chức năng chính của trạm biến áp.

Các hệ tủ phân phối, tủ điều khiển có nhiệm vụ kiểm soát chất lượng điện năng, phân phối dòng điện tới các đầu mối truyền tải. Các loại tủ thông dụng trong trạm biến áp là tủ phân phối MSB, tủ tụ bù,…

Cầu dao cách ly được dùng để ngắt dòng điện trong các tình huống khẩn cấp hoặc khi cần bảo trì, sửa chữa hệ thống. Cầu dao cách ly dùng cho trạm biến áp thường là loại cao thế hoặc trung thế.

Thanh cái đồng và dây điện là các vật trung gian truyền dẫn điện. Trong đó, thanh cái đồng có tính ổn định cao nên dùng làm vật truyền dẫn bên trong hệ thống trạm biến áp.

Hệ thống chống sét nối đất đảm bảo an toàn cho trạm biến áp khi có sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp vào hệ thống. Khu vực đặt trạm biến áp tiếp xúc trực tiếp với mặt đất để tăng tính an toàn cho người vận hành. Ngoài ra, xung quanh trạm biến áp bố trí hàng rào để ngăn các yếu tố bên ngoài tiếp cận.

Xem thêm: Kinh nghiệm và quy trình lắp đặt trạm biến áp

Những cách phân loại trạm biến áp

Trạm biến áp có thể được phân loại theo cấp điện áp, theo chức năng hoặc theo khu vực lắp đặt.

Phân loại theo điện áp

Theo cấp điện áp, trạm biến áp có 4 loại:

• Trạm hạ áp: Có điện áp trong khoảng 0.2kV – 0.4kV, dùng cho lưới điện hạ thế.
• Trạm trung áp: Có điện áp trong khoảng 6kV, 10kV tới 35kV, dùng cho lưới điện trung thế.
• Trạm cao áp: Có điện áp 66kV, 110kV, 220kV và 500kV, dùng cho lưới điện cao thế.
• Trạm siêu cao áp: Có điện áp cao hơn 500kV, dùng để tăng áp phân phối từ nhà máy điện.

Phân loại theo chức năng

Theo chức năng, trạm biến áp có 2 loại là trạm trung gian và trạm phân phối.

Trạm biến áp trung gian

Trạm biến áp trung gian nhận nguồn điện ở cấp điện áp 110kV – 220kV và chuyển thành điện áp 22kV – 35kV (hạ áp). Các trạm biến áp này thuộc hệ thống truyền tải điện trung thế, đặt ngoài trời tại khu vực thoáng, tách biệt khu dân cư. Công suất của trạm rất lớn, sử dụng máy biến áp và thiết bị đóng cắt điện cỡ lớn.

Trạm biến áp phân phối

Trạm biến áp phân phối nhận điện từ điện áp 22kV – 35kV rồi chuyển đổi thành điện áp 0.22kV – 0.4kV (hạ áp). Đây là trạm biến áp thuộc hệ thống phân phối điện hạ thế, đặt phía sau trạm trung gian, dùng cho hệ thống điện tòa nhà, nhà máy, bệnh viện, sân vận động,…

Trạm biến áp phân phối có nhiều kiểu dáng như trạm kios hợp bộ, trạm cột, trạm giàn, trạm bệt và trạm kín.

• Trạm biến áp một cột: Toàn bộ cấu trúc trạm như máy biến áp, thiết bị điện đều được đặt trên cột cao. Máy biến áp sử dụng là loại 1 pha hoặc tổ 3 máy 1 pha.

• Trạm biến áp kios: Trạm được chế tạo hình khối hộp vuông cỡ lớn, đặt dưới đất, kín các mặt với tính thẩm mỹ cao. Trong trạm có 3 khoang là khoang trung thế, khoang hạ thế và khoang máy biến áp. Loại trạm này được sử dụng rộng rãi trong điện dân dụng và một phần điện công nghiệp.

• Trạm biến áp giàn: Trong trạm, máy biến áp và các thiết bị điện liên quan được đặt trên giá đỡ cao, chống đỡ bởi 2 cột điện lớn. Cấp điện áp của trạm là 35kV, 22kV/0.4kV.

• Trạm biến áp bệt: Loại trạm đặt bệt dưới đất tại khu vực tách biệt với con người. Trong trạm bệt, thiết bị cao áp đặt trên cột, tủ phân phối đặt trong nhà và máy biến áp đặt trên bệ xi măng. Xung quanh trạm bố trí tường rào bảo vệ.

• Trạm biến áp kín: Loại trạm được đặt kín trong nhà, gồm phòng cao áp, phòng máy biến áp và phòng hạ áp. Trạm kín được dùng cho khu đô thị đông đúc, không gian hạn chế nhưng vẫn cần tính mỹ quan, an toàn.

Phân loại theo khu vực lắp đặt

Theo khu vực lắp đặt, trạm biến áp có các loại trạm trong nhà và trạm ngoài trời.

Trạm biến áp ngoài trời

Những trạm biến áp trung gian công suất lớn, các thiết bị bên trong cỡ lớn cần được đặt ngoài trời trên diện tích rộng. Trạm biến áp ngoài trời có nhược điểm là tính thẩm mỹ thấp nên không phù hợp cho các khu đô thị. Loại trạm này dùng cho các khu công nghiệp, khu chế xuất, nhà máy hóa dầu,… cần nguồn điện lớn.

Trạm biến áp trong nhà

Trạm biến áp trong nhà có công suất vừa và nhỏ, được thiết kế bố trí để đặt trong các khu dân cư, công trình thương mại, công trình công cộng mà không ảnh hưởng nhiều tới mỹ quan chung. Trạm trong nhà có thể được đặt bên trong tòa nhà với không gian riêng hoặc bên hông tòa nhà.

Yêu cầu thiết kế lắp đặt trạm biến áp

Bạn có thể xem chi tiết tại: Kinh nghiệm nâng cấp trạm biến áp và chọn aptomat

Các thông số kỹ thuật quan trọng khi thiết kế trạm biến áp:

• S: Công suất biểu kiến ghi trên trạm (kVA)
• P: Công suất tiêu thụ trạm (kW)
• Q: Công suất phản kháng (kVAr)
• U: điện áp sơ cấp & thứ cấp của trạm (kV hoặc V)
• I: Dòng điện thứ cấp (A)

Khi thiết kế trạm biến áp cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản:

• Đảm bảo chất lượng điện năng khi ưu tiên đặt trạm tại trung tâm phụ tải để tiết kiệm đường dây, giảm hao hụt truyền tải.
• Tối ưu chi phí đầu tư, các thiết bị trong trạm phải đáp ứng yêu cầu hệ thống và có tính liên kết với nhau.
• Có các biện áp an toàn cho thiết bị bên trong và con người vận hành, người xung quanh trong nhiều trường hợp như sự cố điện, thiên tai, hỏa hoạn.
• Cấu trúc trạm thuận tiện cho việc vận hành, sửa chữa và bảo trì.
• Trạm biến áp có tính mỹ quan phù hợp với khu vực đặt trạm.

BTB Electric cung cấp các thiết bị đóng cắt quan trọng cho trạm biến áp kios và trạm biến áp dạng cột. Thiết bị của chúng tôi đạt chuẩn IEC, đảm bảo tương thích với đa dạng công suất trạm biến áp. Chủ đầu tư có thể tham khảo giải pháp thiết bị của chúng tôi tại:

• Thiết bị trong trạm biến áp dạng cột – BTB Electric
• Thiết bị trong trạm biến áp kios hợp bộ – BTB Electric