×
Việc lập kế hoạch trạm biến áp tốt bắt đầu bằng việc xem xét các tải điện và xác định mức độ sự cố ngay từ đầu. Những nghiên cứu này cho các kỹ sư biết loại thiết bị nào cần chỉ định và cách thiết lập hệ thống bảo vệ một cách phù hợp. Khi thiết kế trạm biến áp, các kỹ sư phải tính đến nhu cầu hiện tại nhưng cũng cần lên kế hoạch trước cho sự gia tăng tải theo thời gian. Ổn định hệ thống là một mối quan tâm lớn khác trong trường hợp sự cố, do đó cần được xem xét cẩn thận. Việc lựa chọn cấp điện áp phù hợp cũng rất quan trọng. Các cấp điện áp này cần phù hợp với hệ thống truyền tải hiện có, đồng thời cần dự phòng khả năng mở rộng trong tương lai. Thiết kế cơ khí cũng không thể bỏ qua các yếu tố môi trường. Những yếu tố như động đất và khả năng tiếp cận của kỹ thuật viên để kiểm tra, bảo trì đều là những phần quan trọng nhằm đảm bảo hệ thống vận hành ổn định trong nhiều năm. Hầu hết các chuyên gia lập kế hoạch giàu kinh nghiệm đều biết rằng việc cố gắng tiết kiệm chi phí ban đầu thường phản tác dụng nếu điều đó làm ảnh hưởng đến độ tin cậy. Dù sao thì, chẳng ai muốn mất điện chỉ vì ai đó đã cắt giảm chi phí trong giai đoạn thiết kế cả.
Việc lựa chọn giữa Tủ đóng cắt cách điện bằng khí (GIS) và Tủ đóng cắt cách điện bằng không khí (AIS) không chỉ đơn thuần là một quyết định kỹ thuật—nó ảnh hưởng đến mọi thứ, từ tác động môi trường cho đến độ tin cậy khi vận hành thiết bị hàng ngày. GIS chiếm diện tích nhỏ hơn nhiều so với các phương án truyền thống, điều này rất hợp lý đối với các thành phố hoặc những nơi mà không còn dư thừa không gian. Những hệ thống này cũng hoạt động tốt hơn trong điều kiện khắc nghiệt, ít cần bảo trì hơn, mặc dù chi phí ban đầu cao hơn. Ngược lại, AIS vẫn hoạt động hiệu quả khi ngân sách là yếu tố quan trọng nhất và có đủ không gian xung quanh. Kỹ thuật viên có thể tiếp cận các hệ thống này dễ dàng hơn để kiểm tra và sửa chữa định kỳ, đồng thời chi phí lắp đặt thường thấp hơn đáng kể. Hầu hết các kỹ sư đều chọn GIS cho các dự án nằm gần khu dân cư đông đúc hoặc các hệ sinh thái được bảo vệ, nơi độ tin cậy quan trọng hơn cả những con số trên bảng tính.
Máy biến áp về cơ bản là thành phần cốt lõi trong các trạm biến áp, do đó kỹ sư cần đặc biệt chú ý khi xem xét các yếu tố như định mức công suất, tỷ số chuyển đổi điện áp và khả năng xử lý tản nhiệt. Khi lựa chọn máy biến áp phù hợp, quyết định này thực tế ảnh hưởng đến loại nền móng cần xây dựng và các biện pháp phòng cháy chữa cháy cần được thực hiện, từ đó tác động đến độ tin cậy của toàn bộ hệ thống. Đối với các thiết bị đóng cắt, việc chọn đúng kích cỡ sẽ đảm bảo chúng có thể ngắt an toàn các dòng ngắn mạch cực đại, đồng thời cho phép nhận diện và cách ly sự cố một cách nhanh chóng khi xảy ra. Các thiết bị đóng cắt hiện đại ngày nay được trang bị rơ le bảo vệ và cơ chế điều khiển tích hợp, phối hợp với nhau để ngăn chặn sự cố lan rộng khắp toàn bộ mạng điện. Việc tuân thủ các hướng dẫn ngành established đảm bảo tất cả các thành phần này được tính toán đúng kích cỡ cho cả chế độ vận hành bình thường và các đợt quá tải bất ngờ, giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị và duy trì sự ổn định của lưới điện, dù hệ thống đang hoạt động trơn tru hay có sự cố xảy ra ở đâu đó.
Cách bố trí các trạm biến áp ảnh hưởng rất lớn đến độ tin cậy của chúng trong các vấn đề như việc tiếp cận thiết bị, thực hiện công việc bảo trì một cách hiệu quả và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu an toàn cần thiết. Khi bố trí thiết bị, các kỹ sư cần tuân theo các hướng dẫn về khoảng cách an toàn của IEEE và IEC không chỉ vì quy định yêu cầu như vậy mà còn vì thực tế những người làm việc cần không gian để thao tác an toàn và thực hiện kiểm tra một cách đúng đắn. Nguyên tắc chung là phải có ít nhất 1,5 mét không gian trống xung quanh mỗi thiết bị để người lao động có thể di chuyển thoải mái cùng với dụng cụ của họ. Tuy nhiên, yếu tố an toàn còn bao gồm cả việc dự phòng khoảng cách cho các xung điện có thể xảy ra trong quá trình đóng cắt. Theo các báo cáo ngành gần đây từ năm 2024, các thực hành bố trí hợp lý đã giúp giảm nguy cơ lan truyền sự cố khoảng một phần ba so với những thiết kế chật chội, nơi mọi thứ dường như bị nhét chặt vào nhau. Có một số yếu tố quan trọng cần lưu ý khi lên kế hoạch bố trí các trạm này, bao gồm...
Cấu hình thanh cái ảnh hưởng đáng kể đến khả năng sẵn có của hệ thống — các hệ thống thanh cái kép đạt độ sẵn có 99,98% so với 99,85% ở hệ thống thanh cái đơn. Các cấu hình dự phòng cho phép bảo trì mà không làm gián đoạn dịch vụ và hạn chế tác động của sự cố thông qua phân vùng. Các thiết kế hiện đại bao gồm:
Sự cách ly vật lý và điện giữa các mạch điện lực chính và hệ thống điều khiển thứ cấp ngăn ngừa nhiễu điện từ và lan truyền sự cố. IEC 61850-3 yêu cầu khoảng cách tách biệt tối thiểu dựa trên cấp điện áp, trong đó các lắp đặt 400kV cần khoảng cách phân tách 4 mét giữa các máng cáp chính và thứ cấp. Các biện pháp hiệu quả bao gồm:
Bảo vệ quá điện áp hiệu quả phụ thuộc vào phối hợp cách điện—cân đối độ bền cách điện của thiết bị với các ứng suất điện áp dự kiến. Các xung quá áp do sét đánh hoặc thao tác đóng cắt có thể đạt mức cao gấp 6–8 lần điện áp làm việc bình thường, do đó cần các biện pháp bảo vệ chắc chắn. Các thiết bị chống sét và các thiết bị bảo vệ khác phải hoạt động trước khi xảy ra phá hủy cách điện, nhằm duy trì tính toàn vẹn của trạm trong các sự cố.
Khi nói về phối hợp cách điện, chúng ta cơ bản là đang xem xét cách lựa chọn các mức độ cách điện phù hợp cùng với khoảng cách không khí đúng đắn để không xảy ra phóng điện hay hư hỏng thiết bị. Các tiêu chuẩn ngành như IEC 60071 cung cấp những hướng dẫn khá tốt ở đây, đặc biệt liên quan đến cái gọi là Mức Xung Cơ Bản (BIL), cũng như khoảng cách khuyến nghị giữa các thành phần tùy theo các yếu tố như định mức điện áp và vị trí thực tế của thiết bị. Việc phối hợp đúng này đồng nghĩa với việc đảm bảo các khe hở không khí giữa các bộ phận và các vật liệu cách điện rắn thực sự có thể chịu được không chỉ điện áp hoạt động bình thường mà cả những đỉnh quá áp thỉnh thoảng xảy ra. Nếu không thiết lập đúng, một sự cố nhỏ có thể dẫn đến những vấn đề lớn hơn về sau, điều mà chẳng ai muốn xử lý khi hệ thống đang vận hành trong điều kiện nóng.
Hầu hết các hệ thống bảo vệ sét đều dựa vào các cột cao cùng với dây tiếp đất trên không (OHGW) để tạo thành các vùng bảo vệ xung quanh các thiết bị điện quan trọng. Các kỹ sư thường áp dụng phương pháp hình cầu lăn khi bố trí các thành phần này một cách chiến lược, nhằm bắt các cú sét trực tiếp trước khi tia sét tiếp cận các thiết bị nhạy cảm như máy biến áp hoặc tủ đóng cắt. Việc nối đất đúng cách cũng rất cần thiết – thường được bố trí cách nhau từ khoảng 200 đến 300 mét tùy theo điều kiện thực tế tại hiện trường. Hệ thống này dẫn dòng xung lớn an toàn xuống đất thay vì để nó gây hư hại cho cơ sở hạ tầng. Các hệ thống được xây dựng theo hướng dẫn của IEEE nói chung mang lại mức độ bảo vệ khá ấn tượng, giảm khả năng bị sét đánh trực tiếp xuống còn khoảng 95% hoặc hơn trong hầu hết các trường hợp, theo kinh nghiệm thực tiễn.
Các hệ thống tiếp đất tốt rất quan trọng để duy trì hoạt động ổn định cho các trạm biến áp. Về cơ bản, chúng tạo ra một đường dẫn qua đất có trở kháng thấp, giúp dòng sự cố có nơi an toàn để đi đến. Hầu hết các kỹ sư đều hướng tới việc giữ điện trở tiếp đất dưới 5 ohm vì điều này giúp phân tán dòng điện một cách hợp lý và giảm các chênh lệch điện áp nguy hiểm trên toàn khu vực. Các thành phần chính thường bao gồm các dây dẫn bằng đồng có khả năng chịu được bất kỳ dòng sự cố nào có thể xuất hiện, cùng với các lưới nối liên kết với nhau nhằm đảm bảo mọi phần đều duy trì ở điện thế điện tương tự nhau. Cũng đừng quên nối tắt (bonding) tất cả các bộ phận kim loại lại với nhau. Khi được thực hiện đúng cách, các hệ thống này sẽ bảo vệ thiết bị đắt tiền khi sự cố xảy ra và giúp các thiết bị bảo vệ như cầu dao và các thiết bị an toàn khác hoạt động đúng như thiết kế trong các tình huống khẩn cấp.
Các biện pháp nối đất tốt sẽ bảo vệ người lao động khi thực hiện bảo trì hoặc xử lý sự cố điện. Trước khi bắt đầu bất kỳ công việc nào trên thiết bị đã được tắt nguồn, cần phải lắp đặt các điểm nối đất bảo vệ tạm thời trước tiên. Việc này tạo ra một khu vực đẳng thế, về cơ bản là đảm bảo không ai bị điện giật nếu thiết bị vô tình có điện trở lại. Khi hệ thống xảy ra sự cố, việc nối đất đúng cách sẽ giữ cho các điện áp nguy hiểm ở mức thấp đến mức con người sẽ không cảm nhận được khi chạm vào mặt đất hoặc bước qua các điểm khác nhau. Theo Quy chuẩn Điện Quốc gia, có rất nhiều quy định về việc nối đẳng thế các thiết bị, kiểm tra định kỳ điện trở nối đất và đảm bảo mọi thứ luôn được kiểm tra theo thời gian để người lao động được an toàn.
Độ tin cậy của các trạm biến áp thực sự phụ thuộc vào những hệ thống bảo vệ tiên tiến có khả năng phát hiện và ngắt các sự cố trong vòng chỉ vài miligiây. Thiết bị đóng cắt hiện đại ngày nay tích hợp rơle kỹ thuật số cùng với nhiều loại cảm biến khác nhau để phát hiện các vấn đề như quá dòng hoặc sự cố chạm đất ngay khi chúng xảy ra. Toàn bộ quá trình này hoạt động theo ba bước chính, nói một cách tổng quát: đầu tiên là rơle phát hiện sự bất thường, sau đó thiết bị đóng cắt (circuit breaker) sẽ hoạt động để ngắt mạch, và cuối cùng là cách ly khu vực bị ảnh hưởng thông qua các thiết bị cụ thể. Điều làm cho toàn bộ hệ thống hoạt động hiệu quả chính là phối hợp chọn lọc – về cơ bản có nghĩa là chỉ thiết bị gần nhất với vị trí xảy ra sự cố mới phản ứng, từ đó duy trì việc cung cấp điện bình thường ở các khu vực còn lại mà không bị gián đoạn. Cách tiếp cận này giúp giảm thiểu cả thời gian ngừng hoạt động lẫn nguy cơ hư hại thiết bị. Đối với các kỹ sư làm việc trên các hệ thống này, việc lựa chọn đúng thông số kỹ thuật cho rơle và thiết bị đóng cắt rất quan trọng – họ cần phải căn chỉnh mọi thứ một cách chính xác theo yêu cầu của hệ thống về mức điện áp, khả năng chịu dòng điện và dung lượng ngắn mạch tồn tại trong mạng lưới để đảm bảo vận hành trơn tru.
Các bộ ngắt mạch tốt cần phải có khả năng cắt đứt các dòng sự cố lớn mà không để xảy ra bất kỳ trục trặc nào. Khi nhiệt độ tăng cao bên trong tủ điện, những thiết bị này phải đối phó với lực điện từ mạnh cùng với ứng suất nhiệt nghiêm trọng có thể làm chúng hao mòn nhanh chóng. Các mẫu mới hơn thường sử dụng công nghệ chân không hoặc khí SF6 vì chúng hoạt động hiệu quả hơn trong việc dập hồ quang điện và khôi phục cách điện nhanh chóng sau sự cố. Đối với hầu hết các hệ thống điện áp trung bình, chúng ta xét đến khả năng cắt dòng từ 40 đến 63 kiloampe, với thời gian loại trừ sự cố thường mất khoảng 3 đến 5 chu kỳ. Các nhà sản xuất cũng tích hợp các phân loại đặc biệt cho hồ quang nội bộ cùng các tính năng xả áp giúp kiểm soát các hiện tượng phóng điện nguy hiểm và ngăn thiết bị bị vỡ tung hoàn toàn. Việc chọn đúng cấp định mức cho bộ ngắt mạch cũng rất quan trọng, bởi điều này giúp duy trì sự ổn định cho hệ thống điện đồng thời bảo vệ toàn bộ thiết bị nối ở hạ nguồn khỏi hư hại.
Việc lựa chọn các thành phần có kích cỡ phù hợp rất quan trọng khi xử lý những đỉnh nhu cầu công suất lớn và các sự cố bất ngờ. Khi thiết kế hệ thống, kỹ sư cần xác định tải cao nhất có thể xảy ra, kiểm tra các thông số ngắn mạch và tính toán dòng sự cố tiềm tàng trước khi lựa chọn thiết bị đóng cắt và thiết bị bảo vệ có khả năng chịu đựng được tất cả các điều kiện đó. Việc phối hợp giữa các rơ le quá dòng sẽ đạt hiệu quả tốt nhất khi xem xét các đường cong thời gian-dòng điện (TCCs), giúp ngăn ngừa các lần ngắt không cần thiết đồng thời vẫn loại bỏ sự cố nhanh đủ để duy trì hoạt động ổn định. Cũng đừng quên các nhu cầu trong tương lai. Các thành phần cần có dư chỗ để mở rộng theo nhu cầu gia tăng, đồng thời phải hoạt động đúng ngay cả khi được lắp đặt ở nơi có nhiệt độ cao hoặc ở độ cao lớn, nơi hiệu suất giảm tự nhiên. Việc tính toán kích cỡ phù hợp không chỉ đơn thuần là đáp ứng các thông số kỹ thuật trên giấy tờ. Nó giúp hệ thống trở nên vững chắc hơn trước các sự cố, giảm thiểu chi phí sửa chữa tốn kém về sau và nói chung làm cho thiết bị kéo dài tuổi thọ hơn so với trường hợp ngược lại.
GIS (Thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí) chiếm ít diện tích hơn và được ưu tiên sử dụng ở các khu vực đô thị, trong khi AIS (Thiết bị đóng cắt cách điện bằng không khí) kinh tế hơn và dễ bảo trì hơn nhưng yêu cầu nhiều diện tích hơn.
Nối đất bảo vệ thiết bị và nhân viên bằng cách tản an toàn các dòng sự cố và duy trì sự ổn định hệ thống trong các sự cố ngắn mạch.
Các kỹ sư xem xét các thông số công suất, tỷ số chuyển đổi điện áp và khả năng tản nhiệt để đảm bảo máy biến áp phù hợp với yêu cầu độ tin cậy của hệ thống.
Bảo vệ sét dựa vào các cột thu lôi và dây chống sét trên không để dẫn năng lượng sét xuống đất một cách an toàn, bảo vệ các thiết bị nhạy cảm khỏi hư hại.
Tin Tức Nổi Bật2025-02-27
2025-02-27
2025-02-27
2024-12-12
2024-09-26
2024-09-05
Langsung Electric là nhà lãnh đạo toàn cầu trong lĩnh vực sản xuất thiết bị điện với hơn 20 năm kinh nghiệm. Chúng tôi cung cấp các giải pháp sáng tạo, được chứng nhận bởi Schneider, phù hợp với nhiều ngành công nghiệp khác nhau trên khắp châu Phi, châu Âu và châu Mỹ.
Bản quyền © 2025 thuộc về Công ty Điện tử Harbin Langsung có hạn Chính sách bảo mật
EN
