Trạm biến áp cao thế là những điểm kết nối trung chuyển của hệ thống truyền tải và phân phối điện giữa các vùng hoặc quốc gia.

Ứng dụng khác nhau dẫn đến sự phân biệt trạm biến áp cao thế có hoặc không có máy biến áp:

1. Nâng áp từ cấp điện áp phát điện lên điện áp cao thế (MV / HV)
    - Tại nhà máy điện (trung tâm phụ tải)
    - Trung tâm năng lượng tái tạo (nhà máy điện gió)
2. Chuyển đổi cấp điện áp (HV / HV)
3. Giảm cấp điện áp từ cao thế xuống trung thế (HV / MV)
4. Kết nối cùng cấp điện áp.

Phạm vi

Trạm biến áp cao thế không chỉ bao gồm các thiết bị điện áp cao thế.

Trạm biến áp cao thế được quy hoạch và xây dựng bao gồm các thiết bị chuyển mạch điện áp cao thế, thiết bị chuyển mạch trung thế, các thành phần chính điện áp cao thế, máy biến áp, cũng như thiết bị phụ trợ như phụ trợ, hệ thống điều khiển, thiết bị bảo vệ ...

Việc lắp đặt từ trạm biến áp cơ bản với một thanh cái (busbar) duy nhất đến hệ thống phức tạp nhiều thanh cái busbar, với điện áp lên đến 800 kV, dòng lên đến 8.000 A và dòng ngắn mạch lên đến 100 kA.

Cấu hình mạch

Trạm biến áp cao thế là điểm trong hệ thống năng lượng mà năng lượng được gộp lại từ nguồn phát, phân phối và chuyển đổi, chuyển giao cho các nguồn sử dụng điện.

Trạm biến áp được kết nối với nhau theo mô hình mesh. Điều này làm tăng độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện bằng cách cung cấp đường dẫn thay thế cho dòng chảy năng lượng dự phòng cho các trường hợp sự cố, đó phân phối điện năng từ tải và nguồn phát không bị ngắt mạch.

Trạm biến áp cao thế là thành phần quan trọng trong hệ thống điện, và độ tin cậy của hệ thống điện phụ thuộc vào trạm biến áp. Do đó, cấu hình mạch của trạm biến áp cao thế phải được lựa chọn cẩn thận.
Thanh cái là một phần của trạm biến áp nơi tập trung năng lượng và nguồn phát đến và truyền tải đi. Điều đó có nghĩa rằng độ tin cậy của bất kỳ trạm biến áp cao thế phụ thuộc vào độ tin cậy của các thanh cái có trong hệ thống. Hưng hỏng nào của thanh cái busbar cũng gây hại đến hệ thống điện.

Hư hỏng thanh thanh cái sẽ dẫn đến mất điện đường dây truyền tải kết nối trạm.

Kết quả dòng chảy năng lượng sẽ chuyển nhiều sang các mạch còn lại. Điều này dẫn đến hư hỏng những mạch này, và gây mất điện hoặc các hư hại khác. Tầm quan trọng của độ tin cậy thanh cái nên được quan tâm.

Biện pháp bảo vệ

Các biện pháp bảo vệ có thể được phân loại thành bảo vệ cá nhân và bảo vệ chức năng của trạm biến áp.

Bảo vệ cá nhân

  Các biện pháp bảo vệ chống lại sự tiếp xúc trực tiếp, bao gồm che phủ, cách điện, không gian rộng cho thiết bị cần được bảo vệ, chiều cao tối thiểu.
    Các biện pháp bảo vệ chống dòng dò gián tiếp như biện pháp nối đất theo IEC 61936/DIN VDE 0101 hoặc các tiêu chuẩn khác.
    Biện pháp bảo vệ trong quá trình vận hành thiết bị, ví dụ lắp đặt phải theo tiêu chuẩn DIN EN 50110 (VDE 0105) (năm quy tắc an toàn).

Bảo vệ theo chức năng

    Các biện pháp bảo vệ trong quá trình vận hành.
    Các biện pháp bảo vệ chống lại dòng dò và sét đánh
    Các biện pháp bảo vệ chống lại lửa, nước, và cả tiếng ồn

Thanh cái busbars
Tất cả thanh cái 3 pha hoặc 1 pha đều được kết nối từ một đầu nối đến khoang kế tiếp.

Máy cắt
Máy cắt hoạt động theo nguyên tắc tự nén động. Số điểm ngắt cho mỗi pha phụ thuộc khả năng cắt. Buồng hồ quang điện và tiếp điểm ngắt mạch được thiết kế sửa chữa dễ dàng.

Máy cắt thiết kế dùng ngắt khi lệch pha và tối thiểu quá áp. Quá trình ngắt mạch vòng cung được tiến hành từ khi bắt đầu xạc dòng đến khi ngắn mạch toàn bộ. Máy cắt được thiết kế hoạt động chịu được ít nhất 10 lần (tùy thuộc vào các cấp điện áp) với ngắn mạch đầy tải.

Không cần mở máy cắt để bảo trì. Khả năng chịu đựng tối đa cho giai đoạn chuyển là 3ms, là, thời gian đầu tiên và mở hoặc đóng cực cuối cùng.

Máy cắt dùng pin tiêu chuẩn để kiểm soát và điều khiển quá trình.

Hệ thống điều khiển cung cấp tín hiệu cảnh báo và khoá liên động bên trong đóng cửa của bộ ngắt mạch khi công suất năng lượng trong hệ thống lưu trữ không đầy đủ hoặc mật độ SF6 trong bộ ngắt mạch giảm xuống dưới mức tối thiểu cho phép.

Cầu chì Disconnectors

Tất cả cầu chì disconectors (cầu dao cách ly) đều là loại ngắt đơn (single-break).

Động cơ DC (110, 125, 220 hoặc 250 V) dùng cho điều khiển từ xa, và có phương pháp ngắt cơ khí cho trường hợp khẩn cấp. Mỗi động cơ hoạt động cho một ngắt riêng, trang bị khép kín với phương pháp ngắt cơ khí đi kèm.

Bộ chuyển mạch tiếp đất Earthing switches

Bộ chuyển mạch tiếp đất thường được lắp hai bên máy cắt. Bộ này có thể dùng bổ sung nối đất thanh cái busbar hoặc các bộ phận khác.

Thiết bị vận hành từ xa bằng động cơ DC (110, 125, 220 hoặc 250 V) hoặc bằng cơ khí cho trường hợp khẩn cấp. Các cơ chế được lắp đặt khép kín. Các vòng bi được bôi trơn bảo dưỡng thường xuyên. Bộ chuyển mạch tiếp đất tốc độ cao thường được lắp đặt tại các thiết bị đầu cuối đường dây cáp và trên không.

Bộ biến đổi đo lường Instrument transformers

Biến dòng được thiết kế kiểu khô Dry. Không sử dụng nhựa epoxy cho cách nhiệt. Biến áp sử dụng loại quy nạp, với điện áp lên đến 200 VA.

Bộ nối cáp Cable terminations

Gồm kiểu 1 pha hoặc 3-pha, cách điện khí SF6, vỏ kim loại bảo vệ. Nhà sản xuất có giải pháp thích hợp để bảo vệ dầu hoặc khí bị rò rỉ vào các thiết bị chuyển mạch SF6.

Có thể có thêm thiết bị an toàn dùng cáp feeder cô lập và cáp thử nghiệm điện áp cao thế kết nối với thiết bị chuyển mạch.

Điều khiển và theo dõi

Theo tiêu chuẩn, mỗi khay thiết bị chuyển mạch sử dụng bảng điều khiển lồng nhau trạng thái rắn hoặc điện từ. Hệ thống lồng nhau chống lỗi ngăn ngừa tất cả các trục trặc hoạt động.

Sơ đồ và chỉ dẫn vị trí giúp nhân viên vận hành với các chỉ dẫn điều hành rõ ràng. Hỗ trợ cho điều khiển từ xa. Ngăn khí được theo dõi liên tục  bởi bộ đo mật độ cung cấp cảnh báo và tín hiệu ngăn chặn.

Biến áp phân phối

Máy biến áp được sử dụng cho việc chuyển đổi điện áp cao và trung thế thành điện áp hạ thế, giám sát với các thiết bị bảo vệ và điều khiển, tạo thành các trạm biến áp phân phối.

Trạm biến áp phân phối được phân biệt bởi công suất máy biến áp và thiết kế treo trên không, trên mặt đất, hoặc ngầm dưới lòng đất.

Các trạm biến áp trong nhà (trên mặt đất, dưới lòng đất), được sản xuất đảm bảo chống thấm và hệ thống thông gió đầy đủ. Lưới bảo vệ đặc biệt sẽ được chèn vào biến áp dưới vỏ vỏ bọc đặc biệt.

Đường dẫn điện vào trạm có thể là:
    Trên không (với dây dẫn trần) hoặc
    Ngầm (với các loại cáp chịu lực gia cường)

Một trạm biến áp phân phối thường bao gồm: Thiết bị đóng cắt (disconnect switches),thiết bị ngắt mạch (circuit breakers), chống sét, giới hạn dòng ngắn mạch, giám sát, đo lường và ghi dữ liệu (điện, dòng và biến đổi công suất), SCADA ...

Bố trí mặt bằng trạm biến áp phân phối đặt nổi trên mặt đất

 

 

 

 

Sơ đồ đấu nối chỉ một đường dây

 

Sơ đồ đấu nối 3 pha