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

Lê Hồng Phong

Trạm biến áp GIS được coi là giải pháp hữu hiệu nhằm tối ưu hóa hệ thống điện, trong bối cảnh nhu cầu phân phối điện tại Việt Nam tăng nhanh. Bằng việc sử dụng khí SF6 làm môi trường cách điện với nhiều ưu điểm so với không khí, trạm GIS cho phép cấp điện nhanh hơn và mang lại nhiều lợi ích khác. Cùng KTH ELECTRIC tìm hiểu về trạm biến áp GIS và khí SF6 trong loại trạm này.

Khái niệm và chức năng của trạm GIS

Trạm biến áp cách điện bằng khí (GIS) 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 vỏ bọc kín và dùng để phân phối điện trên đường dây cao thế.

Công nghệ GIS (thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí) trong trạm biến áp

Chức năng của trạm biến áp GIS:

• Chuyển đổi cấp điện áp: Sử dụng máy biến áp để tăng giảm điện áp đầu vào phù hợp với lưới điện đầu ra.
• Phân phối điện: Nhận nguồn điện chính và phân phối đến đường dây phía sau thông 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 các nguy cơ quá tải, ngắn mạch.
• Làm mát thiết bị: Sử dụng hệ thống làm mát cho máy biến áp và các thiết bị điện.

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

Kết cấu trạm biến áp GIS

Các thành phần chính trong trạm GIS:

• Bộ máy biến áp: bao gồm máy biến dòng, 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: bao gồm các máy cắt, máy cắt cách ly, máy cắt đất, công tắc, bộ điều khiển, thiết bị giám sát khí SF6 và các thiết bị khác đặt trong tủ điều khiển bên ngoài vỏ.
• Hệ thống quạt và làm mát: tích hợp vào trạm hoặc sử dụng trong tòa nhà nơi đặt trạm.
• Phụ kiện: thanh cái, dây cáp điện, ống lót, van chống cháy nổ,….

Trạm GIS có cấu trúc mô-đun nhỏ gọn, được đặt trong một tòa nhà kiên cố, chiếm diện tích nhỏ.

Vai trò của khí SF6 trong trạm GIS

Khí SF6 hoặc lưu huỳnh hexafluoride được sử dụng làm chất điện môi trong công nghệ GIS (Thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí) để cách điện các thiết bị điện. SF6 có đặc tính độ bền điện môi vượt trội giúp giảm khoảng cách lắp đặt giữa các pha, rút ​​ngắn thời gian hệ thống chuyển mạch điện. Đặc điểm của trạm biến áp cách điện bằng SF6 là thiết bị được đặt trong đường ống kín, cách ly với môi trường bên ngoài. Công nghệ GIS với lõi là khí SF6 giúp giảm đáng kể diện tích lắp đặt cho trạm biến áp, giảm tiếp xúc với môi trường và chống bụi, tăng độ an toàn cho hệ thống. Đồng thời, chi phí bảo trì trạm cũng giảm đáng kể so với các trạm điện hở truyền thống.

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

Ưu điểm và nhược điểm của trạm biến áp GIS

Ưu điểm của trạm GIS so với trạm truyền thống:

• Cấu trúc nhỏ gọn dạng ống, tiết kiệm không gian lắp đặt.
• Khả năng cách nhiệt và vận hành cao nhờ môi trường SF6.
• Khả năng sản xuất và lắp đặt nhanh chóng nhờ có thể tách rời trạm ở dạng module.
• Tuổi thọ cao có thể lên tới 50 năm do hạn chế tiếp xúc với môi trường bên ngoài.
• Tăng thời gian chu kỳ bảo trì lên 8 đến 10 năm so với 5 đến 7 năm đối với các trạm thông thường.
• Có một rào chắn vật lý vững chắc dưới dạng vỏ bọc kín và lớp khí SF6, giúp giảm đáng kể nguy cơ hư hỏng vật lý từ bên ngoài.
• Linh hoạt trong việc tháo rời hoặc mở rộng công suất nhờ cấu trúc module.

Tuy nhiên, một số nhược điểm của trạm GIS có thể khiến các nhà đầu tư nhỏ phải 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 và bảo trì cao.
• Thời gian sửa chữa sau khi hư hỏng cao.

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