Nghiên cứu các loại công nghệ và tính kinh tế của các loại trạm biến áp áp dụng cho thành phố lớn ở việt nam

Khái quát tình hình nhu cầu phát triển Ngành điện của một số nước ở Đông Nam Á, tình hình thị trường hoá Ngành điện Việt Nam. Phân tích các loại công nghệ trạm điện cao áp hiện nay có trên thế giới, tính toán chi phí vòng đời dự án trạm cao áp 110KV, phân tích chi phí vòng đời dự án trạm xây dựng trong nội thành thành phố có xets đén ảnh hưởng chi phí mua đất từ đó lựa chọn hướng đầu tư phù hợp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU CÁC LOẠI CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH KINH TẾ CỦA CÁC LOẠI TRẠM BIẾN ÁP ÁP DỤNG CHO THÀNH PHỐ LỚN Ở

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tôi

Nguồn gốc các số liệu là rõ ràng Các kết quả được nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu khoa học nào

Đậu Đức Chiến

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các hình vẽ, bảng biểu

Trang

CHƯƠNG I XU THẾ CỦA THỊ TRƯỜNG ĐIỆN LỰC

DẪN ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ CỦA CÁC TRẠM TRUYỀN TẢI CAO ÁP 11

1.1 : Nhu cầu tiêu thụ điện năng tăng nhanh 11 1.2 Xu thế tự do hóa điện lực - Thị trường điện lực 14

1.4 Tính chi phí vòng đời của trạm biến áp 16

CHƯƠNG III TÍNH TOÁ N CHI PHÍ VÒNG ĐỜI CHO

DỰ ÁN TRẠM CAO ÁP

43

3.2 Mô hình chi phí vòng đời 3.3 Áp dụng tính toán chi phí vòng đời cho trạm cao

áp 110kV, sơ đồ hình H, có 3 máy cắt

48

CHƯƠNG 4 ẢNH HƯỞNG CỦA GIÁ ĐẤT ĐẾN CHI PHÍ

VÒNG ĐỜI CỦA TRẠM BIẾN ÁP

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

AIS AIS - Insulated Switchgear

HIS Highly Integrated Switchgear

GIS Gas - Insulated Switchgear

Bảng 1.1: Dự báo nhu cầu điện ở Việt Nam giai đoạn 2000 - 2020

Hình 1.1: Biểu đồ phụ tải điện Việt Nam

Bảng 1.2: Dự báo công suất của Indonexia

Hình 2.1: Trạm AIS ngoài trời cách điện bằng không khí

Hình 2.2: Trạm AIS ngoài trời cách điện bằng không khí

Hình 2.3: Mặt bằng bố trí trạm AIS

Hình 2.4: Máy cắt DTC cho lộ vào/ra

Hình 2.5: Một số kiểu sơ đồ DTC hai thanh cái

Hình 2.6: Mặt cắt máy cắt DTC cho các kiểu sơ đồ khác nhau

Hình 2.7: Không gian trạm DTC 110kV hình H

Hình 2.8: Thiết bị HIS ba pha

Hình 2.9: Mặt cắt thiết bị HIS

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý một ngăn lộ HIS

Hình 2.11: Mặt cắt buồng tiếp điểm HIS 110kV

Hình 2.12: Mặt cắt kết cấu máy cắt HIS

Hình 2.13: Hệ thống HIS H5

Hình 2.14: Hệ thống HIS 110kV lắp 2 máy cắt

Hình 2.15: Hệ thống HIS 110kV lắp 4 máy cắt

Hình 2.16: Hệ thống HIS 110kV lắp 3 máy cắt

Hình 2.17: Các kiểu lắp đặt và đấu nối thiết bị HIS 110kV

Hình 2.18: Mặt bằng HIS 110kV lắp 3 máy biến áp

Hình 2.19: Sự thu gọn mặt bằng nhờ công nghệ HIS

Hình 2.20: Sự thu gọn không gian và cao độ nhờ giải pháp HIS

Hình 2.21: Giải pháp gép nối GIS 110kV

Hình 2.22: Cấu tạo mặt cắt modul GIS 110kV

Hình 2.23: Mặt cắt buồng tiếp điểm máy cắt GIS

Hình 2.24: Không gian modul một ngăn lộ GIS

Hình 2.25: Giảm không gian bố trí thiết bị GIS 110kV trong nhà phân phối

Bảng 2.2: Đặc tính thiết kế của các loại công nghệ trạm

Hình 2.26: Mặt bằng diện tích các loại công nghệ trạm

Bảng 2.3: Mặt bằng các loại công nghệ trạm

Hình 3.1: Cấu trúc mô hình tính toán chi phí vòng đời

Bảng 3.1: Các số liệu đầu vào của mô hình

Bảng 3.2: Chi phí vòng đời các loại công nghệ trong 100 năm Hình 3.3: Đồ thị chi phí vòng đời các công nghệ

Bảng 4.9: Tổng chi phí của AIS và GIS xây dựng tại nội thành

Trạm biến áp 110kV đầu tiên trên thế giới được đưa vào hoạt động năm

1912 ở Đức và điện áp của nó được tăng dần trong suốt thể kỷ thứ 20 Trạm 220kV đầu tiên hoạt động năm 1929 ở Đức Tiếp đó, vào năm 1967, trạm 735kV ở Canada Năm 1982 trạm biến áp 1200kV đầu tiên ở Nga Cho đến nay đã có trạm tuyền tải lên đến 2000kV ở Mỹ Trạm biến áp được dùng để truyền tải điện năng từ nhà máy điện ở xa tới nơi dân cư tiêu thụ điện Trạm biến áp cao áp đóng một vai trò quan trọng chủ chốt trong hệ thống truyền tải năng lượng điện của mỗi quốc gia Nhờ nó mà cho phép truyền tải một năng lượng khổng lồ, trên khoảng cách xa và giảm đuợc tổn thất rất lớn trên đường dây truyền tải Trên cơ sở đó đã giảm được giá thành sản xuất điện năng, mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể cho loài người

Công nghệ của các trạm cao áp ban đầu chỉ là công nghệ đặt ngoài trời (Air Insulated Switchyard - AIS) Song do nhu cầu của con người ngày càng cao đối với việc cung cấp điện Người tiêu thụ điện không chỉ yêu cầu cung cấp đủ mà còn đòi hỏi chất lượng điện năng như độ tin cậy, chất lượng điện

áp, tần số và mức độ mỹ quan của các trạm khi đặt trong thành phố, khu dân

cư đông đúc và giá đất cao Hơn nữa sự cạnh tranh trong kinh doanh sản xuất, truyền tải điện ngày càng khốc liệt Những điều đó đã khiến trạm biến áp được phát triển dưới những công nghệ khác nhau như trạm AIS, trạm công nghệ cách điện khí (Gas insulated switchyard GIS), trạm tích hợp cao (High integrated switchyard - HIS, Dead Tank Compact - DTC)

Bản luận văn này tìm hiểu các loại công nghệ của trạm đã được chế tạo trên thế giới, sử dụng các số liệu đã được CIGRE công bố để phân tích so sánh chi phí giá thành vòng đời cho các loại công nghệ trạm 110kV có tính đến giá đất

toán chi phí vòng đời của các công nghệ cho trạm 110kV đặt trong thành phố Hà Nội có tính đến giá đất”

Tính cấp thiết của đề tài:

Các công nghệ AIS và GIS đã đuợc dùng trong hệ thống điện Việt Nam Tuy nhiên, chưa có một nghiên cứu nào chỉ ra chi phí vòng đời của các công nghệ khác nhau Nhà đầu tư mới chỉ tính đến chi phí đầu tư ban đầu của nó,mà chưa tính đến các chí phí khác như tuổi thọ của thiết bị, chi phí vận hành, bảo dưỡng, những thiệt hại do ngừng cung cấp điện, cũng như ảnh hưởng của môi trường v.v Những yếu tố đó đã ảnh hưởng đến tính kinh tế rất lớn của dự án đầu tư Cho nên họ đã bỏ qua những công nghệ tối ưu khi thiết kế xây dựng trạm, đặc biệt là khi tính đến giá đất cần thiết cho việc xây dựng trạm đặt trong các khu đô thị ở Việt Nam, đặc biệt là các thành phố lớn

Tác giả mong muốn các kết quả nghiên cứu sẽ giúp các nhà đầu tư có

cở sở khoa học để có thể nhìn nhận một cách tổng thể tất cả những chi phí thực tế liên quan không chỉ trong quá trình đầu tư, mà còn phải tính đến trong quá trinh vận hành của từng loại công nghệ Trên những cơ sở tính toán đó, nhà đầu tư sẽ tùy vào điều kiện cụ thể cho phép về tài chính, diện tích và môi trường để lựa chọn được công nghệ tối ưu cho trạm 110kV đặt trong thành phố Hà Nội hoặc thành phố Hồ Chí Minh, nơi diện tích rất giới hạn, giá đất rất cao và yêu cầu mỹ quan cao

Để hoàn thành luận văn này, bản thân tác giả đã phải nỗ lực rất nhiều

để thu thập thông tin và tìm hiểu các công nghệ trên thế giới và các mô hình phương pháp để giải các bài toán kinh tế cho các trạm Song do thời gian và trình độ ngoại ngữ có hạn nên không tránh khỏi những khiếm khuyết Tác giả rất mong nhận các ý kiến đóng góp của các thầy cô và toàn thể bạn đọc

trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, của gia đình, bạn bè và đồng nghiệp Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam Những người đã luôn động viên giúp đỡ rất nhiệt tình, trong suốt thời gian tác giả thực hiện và hoàn thành luân văn Đặc biệt là

sự hướng dẫn tận tình của Tiến Sĩ Đào Kim Hoa đã tạo điều kiện thuật lợi cho tác giả hoàn thành bản luận văn này

Lần nữa tác giả xin chân thành biết ơn những sự quý báu đó

CHƯƠNG I

XU THẾ CỦA THỊ TRƯỜNG ĐIỆN LỰC DẪN ĐẾN SỰ PHÁT

TRIỂN CÔNG NGHỆ CỦA CÁC TRẠM TRUYỀN TẢI CAO ÁP

1.1: Nhu cầu tiêu thụ điện năng tăng nhanh

Nhu cầu tiêu thụ điện năng hiện nay đang tăng nhanh, đặc biệt đối với các nước đang phát triển ở khu vực Châu Á Thái Bình Dương, tốc độ tăng trưởng từ 8% đến 16% hàng năm

Nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, với tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm luôn ở mức cao trong những năm gần đây và dự kiến sẽ vẫn duy trì tốc độ tăng trưởng cao trong những năm Việt Nam gia nhập WTO Năm 2005, tốc độ tăng trưởng GDP đạt 8,4%, giai đoạn 2006 - 2010

và 2011 - 2020 dự kiến tăng 8,5% - 9%/năm

Để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội của cả nước, nhu cầu điện năng nước ta được dự báo tăng ở mức từ 10% (phương án cơ sở) đến 22% (phương án cao) trong giai đoạn 2006 – 2020 như chỉ ra trong bảng 1.1

Bảng 1.1 dự báo nhu cầu điện của nước ta giai đoạn năm 2000 - 2020

Năm 2000 2005 2010 2015 2020 Tăng trưởng

năm (%) Phương án cơ sở

- Điện năng sản xuất (Tr.Kwh) 26000 44230 70437 109439 167022 10,2

- Công su ất (MW) 4477 7447 11653 17847 26854

- Điện thương phẩm (Tr.Kwh) 21430 37117 61572 95745 146600

Phương án cao

- Điện năng sản xuất (Tr.Kwh) 26000 46554 78466 126949 201367 11,0

tư nhân, hoạt động dựa vào những hợp đồng với EGAT như Công ty Công

cộng sản xuất điện Thái Lan (EGCO), các nhà sản xuất năng lượng độc lập (IPPS) và các nhà sản xuất nhỏ (SPPS) EGAT đã có kế hoạch kết hợp với các công ty thuộc thành phần tư nhân để tăng thêm công suất khoảng 21.000MW

giữa năm 1999 và năm 2011 từ nhiều dự án Những dự án này bao gồm: EGAT sẽ xây dựng một số nhà máy mới, 7 dự án được thực hiện bởi IPP (5.900MW), 53 dự án do SPP thực hiện (2.000)MW và mua từ những nhà sản xuất của các nước láng giềng Với công suất tăng thêm này, tổng công suất điện của Thái Lan sẽ tăng lên đến 39.400MW, nhằm đáp ứng nhu cầu ở thời điểm cao nhất khoảng 22.000 - 31.000 MW, giả sử tốc độ nhu cầu tăng trung bình là 4% vào năm 2001; 6,5% vào năm 2006 và 6,65% vào năm 2011

Nhu cầu phụ tải của Indonexia: Năm 2001, tổng công suất lắp đặt ở

Indonexia là 37,738 MW, so với 36.113MW năm 1999 Công suất do Công ty Điện lực Quốc gia (PLN) quản lý năm 2004 là 24.321 MW, 43% trong số đó

là nhiệt điện than, 24% là nhiệt điện khí, 14% là nhiệt điện dầu, 10% thủy điện và 5% địa nhiệt Theo dự kiến, tới năm 2013 tổng công suất của PLN lên tới 41.882MW Hiện nay kinh tế Indonexia có mức tăng trưởng hơn 4%/năm

và nhu cầu điện đang gây sức ép lớn đối với hệ thống điện hiện hữu

Bảng 1.2 dự báo công suất lắp đặt của PLN (MW)

Năm Java - Bali Những bán đảo khác Tổng cộng

2013 30.671 11.211 41.882

Để tiến kịp nhu cầu, trong mười năm tới PLN dự định lắp đặt thêm 17.651

MW công suất mới, mặc dù chính phủ yêu cầu phải có 24.000MW công suất

mới Đây là mức tăng trưởng thấp hơn nhiều so với dự báo vào đầu thập niên Theo dự báo, tới năm 2010 công suất điện phải đạt 56 GW và năm 2020 là 83

GW

Nhu cầu tiêu thụ điện năng tăng cao đã gây ra áp lực rất mạnh cho các Tổng Công Ty Điện Lực, ngoài việc xây dựng mới, còn phải nâng cấp, mở rộng các trạm hiện hữu để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện năng Việc nâng cấp mở rộng trạm không chỉ đòi hỏi nguồn tài chính, mà còn cần phải có diện tích để lắp đặt thêm thiết bị, mở rộng thêm ngăn lộ Đấy cũng là một trở ngại rất lớn và

là động lực cho việc phát triển những công nghệ trạm khác như GIS, HIS, DTC cần ít diện tích, đáp ứng nhu cầu cho các nhà đầu tư, các tổng công ty điện lực

1.2 Xu thế tự do hóa điện lực - Thị trường điện lực:

Tự do hóa điện lực là con đường tất yếu đối với sự phát triển ngành điện lực để đảm bảo sự phát triển bền vững và lợi ích của người tiêu thụ Sự độc quyền trong điện lực không những chỉ kìm hãm sự phát triển vì không có cạnh tranh, không có đủ nguồn tài chính để phát triển nguồn và lưới, mà còn

là nguyên nhân dẫn đến giá thành cao, mà chất lượng điện năng không được kiểm soát và không đáp ứng đủ nhu cầu

Trong môi trường tự do hóa điện lực đã buộc các nhà đầu tư điện lực phải giải bài toán kinh tế khi lựa chọn giải pháp, phương án đầu tư Các khách hàng tiêu thụ điện có quyền lựa chọn cho mình nhà cung cấp điện tốt nhất

Ngành điện lực Việt Nam đang dần dần xóa bỏ độc quyền Trước hết đa

dạng hóa hình thức đầu tư và kinh doanh trong lĩnh vực phát điện, huy động vốn và các nguồn lực trong xã hội; thu hút sự tham gia của các nhà đầu tư trong và ngoài nước Tiến trình hình thành thị trường điện ở Việt Nam được diễn ra như sau:

Đối với nhà máy điện NMĐ: Từng bước thực hiện cổ phần hóa các

NMĐ, chuyển các NMĐ thuộc EVN thành các NMĐ độc lập Cho phép xây dựng các nhà máy điện dạng IPP hay BOT Các NMĐ chỉ bán điện trực tiếp cho EVN thông qua chào giá cạnh tranh

Đối với các Công ty Truyền tải điện: Vẫn duy trì bản chất độc quyền

trong thời gian tới Nhà nước vẫn nắm giữ và điều hành các hoạt động của các Công ty Truyền tải điện từ người mua duy nhất (EVN) và phân phối đến các Công ty Điện lực

Đối với các Công ty phân phối điện năng: Thực hiện chuyển đổi trở

thành đơn vị độc lập với EVN dưới hình thức Công ty mẹ - Công ty con Do việc chuyển đổi thị trường điện thực tế không ảnh hưởng nhiều đến hoạt động của các Công ty phân phối điện do vậy vẫn giữ nguyên chức năng kinh doanh

là độc quyền phân phối điện năng cho khách hàng

Đối với khách hàng: Tiếp tục chịu mua điện từ Công ty phân phối điện

duy nhất trong phạm vi địa lý do bởi các cơ sở hạ tầng của ngành điện trong giai đoạn này có thể chưa đáp ứng được yêu cầu của khách hàng mua điện trực tiếp từ nhà sản xuất theo mô hình của thị trường điện cạnh tranh hoàn toàn Tuy nhiên đối với khách hàng có phụ tải lớn có thể mua điện trực tiếp từ các nhà máy điện hoặc thông qua lưới truyền tải của EVN Có nghĩa là khách hàng đã bắt đầu có quyền lựa chọn người cung cấp

1 3 Ràng buộc của môi trường

Các trạm biến áp thường được xây dựng ở những nơi có nhu cầu cung cấp điện, đó là những vùng dân cư, kinh doanh buôn bán, khu công nghiệp, khu chế biến, phục vụ cho sự phát triển của nông lâm nghiệp v.v Đặc biệt công nghiệp đã đóng góp tiêu thụ một tỉ lệ sản lượng đáng kể, có thể lên đến 60% đến 70% Các trạm cung cấp điện cho khu công nghiệp, có thể phải đặt trong môi trường rất khắc nghiệt như nhà máy xi măng, nhà máy hóa chất, khai thác mỏ hoặc trong môi trường biển Trong những trường hợp đó, trạm biến áp cách điện không khí đặt ngoài trời trở nên kém hiệu quả và ảnh hưởng đến sự cung cấp điện Hơn nữa, ngay cả những trạm cách điện không khí đặt ngoài trời không còn hợp lý nữa khi ở trong thành phố yêu cầu mức độ mỹ quan cao hoặc không có đủ diện tích hoặc giá đất quá cao Những ràng buộc

và yêu cầu đó đã khiến các nhà chế tạo cho ra đời những công nghệ GIS, HIS hay DTC

1.4 Tính chi phí vòng đời của trạm biến áp

Cạnh tranh hóa trong thị trường điện lực là động lực khiến các công ty điện lực hoặc các nhà đầu tư phải thay đổi tư duy để lựa chọn phương án tối

ưu Phương án tối ưu phải là phương án tối ưu cho cả vòng đời của dự án, chứ không phải chỉ tính đến tối ưu vốn đầu tư ban đầu Hiện nay ở Việt Nam, người ta chỉ tính đến chi phí ban đầu để lựa chọn phương án tối ưu cho trạm Điều đó, chắc chắn sẽ làm thiệt hại rất lớn cho các nhà đầu tư mà có thể họ không hình dung nổi

Chí phí tổng thể cho một trạm biến áp gồm chi phí đầu tư và chi phí vận hành và bảo dưỡng trong suốt thời gian hoạt động của nó Thời gian vận hành của trạm được khuyến cáo của nhà chế tạo và còn gọi là tuổi thọ hay

vòng đời của thiết bị Như vậy, nếu chỉ tính đến chi phí ban đầu để lựa chọn phương án đầu tư là rất không đầy đủ Thông thường một cách định tính, nếu vốn đầu tư ban đầu cao, thì chất lượng, độ tin cậy cao đồng thời chi phí vận hành và bảo dưỡng giảm Và ngược lại chi phí đầu tư nhỏ, thì chất lượng, độ tin cậy thấp và chi phí vận hành, bảo dưỡng lại cao Hiện nay, trên thế giới người ta sử dụng phương pháp chi phí vòng đời để tìm ra giải pháp tối ưu khi xây dựng trạm biến áp Đây là phương pháp tính toán một cách định lượng để tìm ra chi phí tổng thể cho một trạm Dựa trên phương pháp chi phí vòng đời,

có thể tìm ra những chi phí vòng đời của từng công nghệ khác nhau Từ kết quả đó, ta có thể chọn đuợc công nghệ tối ưu nhất cho trạm, đó là công nghệ

có chi phí vòng đời nhỏ nhất

CHƯƠNG II

CÁC LOAI CÔNG NGHỆ CHÍNH CỦA TRẠM CAO ÁP

Trong nội dung chương này học viên giới thiệu sơ bộ về các loại công nghệ trạm cao áp Hiện nay tồn tại các loại công nghệ chủ yếu sau:

- Trạm cao áp ngoài trời cách điện không khí (Air-Insulated Switchgear

- AIS)

- Trạm đóng cắt hợp bộ ngoài trời (Dead Tank Compact - DTC)

- Trạm đóng cắt tích hợp cao (Highly Integrated Switchgear - HIS)

- Trạm đóng cắt cách điện khí FS6 (Gas-Insulated Switchgear - GIS) Đặc điểm của từng loại công nghệ cũng như phạm vi ứng dụng của nó sẽ được mô tả dưới đây

2.1- Trạm cao áp ngoài trời cách điện bằng không khí (Air Insulated Substation - AIS):

Đây là loại trạm truyền thống được phát triển từ thời ban đầu của lĩnh vực truyền tải và phân phối điện năng Hiện nay, loại trạm nay vẫn được sử dụng rất phổ biến

Đặc điểm chính của loại trạm này:

- Gồm các phần tử riêng rẽ như máy cắt (CB), dao cách ly (DS), máy biến dòng diện (CT), biến điện áp (CVT), chống sét (SA), máy biến

áp lực (PT) Các phần tử này được nối liên kết với nhau bằng dây dẫn hoặc thanh dẫn, nhìn thấy được Hơn nữa chúng không được bao bọc trong vỏ kim loại cách điện, trừ máy biến áp lực

- Cách điện giữa các thiết bị với nhau, giữa các pha với nhau và với đất bằng không khí

- Đặt ngoài trời và đòi hỏi một diện tích mặt bằng rộng, độ cao đủ lớn

để đảm bảo yêu cầu cách điện an toàn cho con người và thiết bị Tùy cấp điện áp khác nhau mà diện tích của trạm được yêu cầu tương ứng

- Được sử dụng rất phổ biến và cũng rất kinh tế cho những vùng nông thôn hoặc vùng đất rộng hoặc không bị ràng bụộc tuân thủ những tiêu chuẩn về môi trường và mỹ quan cao

Hình ảnh thực thế của một trạm AIS được thể hiện trên hình H.2.1 và 2.2

Hình 2.1: Trạm biến áp ngoài trời cách điện không khí (AIS)

Hình 2.2: Trạm biến áp ngoài trời cách điện không khí (AIS)

Hình H 2.3 biểu diễn sơ đồ mặt bằng của trạm AIS 110kV, trạm này đấu nối theo sơ đồ hình H gồm 2 ngăn lộ máy biến áp, hai ngăn lộ đường dây và một máy cắt phân đoạn Tổng diện tích cho tram này yêu cầu là 1100 m2, chưa kể đến diện tích của nhà điều khiển, nhà bố trí thiết bị trung áp, phòng cung cấp điện một chiều cho hệ thống điều khiển bảo vệ và các phòng chức năng khác như bảo vệ

Hình 2.3: Mặt bằng bố trí thiết bị trạm AIS, sơ đồ hình H

Trong thực tế cho thấy để xây dựng được một trạm biến áp 110kV với quy

mô 02 ngăn máy cắt tổng và một ngăn máy cắt liên lạc, 02 máy biến áp, sơ đồ kết dây hình H gồm 5 máy cắt điện thì diện tích cần thiết là: 1800m2

2.2 - Trạm đóng cắt hợp bộ ngoài trời (DTC)

Để có thể mở rộng thêm ngăn lộ cho trạm hiện hữu AIS trong khi diện tích của trạm bị giới hạn hoặc trong trường hợp có môi trường ô nhiễm cao Nó cũng có thể được xem xét sử dụng trong những trường hợp giới hạn về tài chính không cho phép dùng trạm GIS

Đăc điểm chính của DTC:

- DTC là sự sắp đặt hợp bộ của một số chức năng cần trong trạm Các phần tử của DTC là máy cắt có vỏ bọc cách điện, gắn hợp bộ với một hoặc hai máy biến dòng điện, một hoặc nhiều dao cách ly, dao nối đất và một số bushing để nối đến hệ thống thanh cái

- DTC được thiết kế dưới dạng môdun: môdun máy cắt, môdun máy biến dòng, môdun dao cách ly và dao nối đất, môdun sứ xuyên…Tất

cả các môdun đuợc đặt trên một bộ chung cho mỗi một lộ

- Do thiết kế kiểu môdun và hợp bộ nên có thể áp dụng cho các loại

sơ đồ rất khác nhau, nhưng chi phí thiết kế, lắp đặt cũng như xây dựng rất nhỏ so với trạm AIS

Hình 2.4, 2.5 đưa ra một số kiểu sơ đồ của DTC: hệ thống DTC cho lộ vào/ra, hệ thống DTC một thanh góp, hệ thống DTC hai thanh góp, hệ thống DTC cho mạch một máy cắt kết hợp với dao nối đất để

Hình 2.4: Máy cắt DTC cho lộ vào/ra

Hình 2.5: Một số kiểu sơ đồ DTC

dòng điện; 4 Sứ xuyên cách điện không khí hoặc khí SF6; 5 Tủ điều khiển; 6

Bộ tuyền động lò so của máy cắt; 7 Bộ truyền động cho dao nối đất ngoài trời

Hình 2.6: Mặt cắt của DTC áp dụng cho các kiểu sơ đồ khác nhau

Biến dòng điện; 5 Đĩa sả khí và áp lực; 6 buồng cắt; của máy cắt; 7 Vỏ bọc kim loại; 8 Phần ngăn cách điện; 9 Dao cách ly; 10 Dao tiếp đất; 11 vỏ bọc kim loại cho phần nối góc; 12 Dao tiếp đất ngoài trời

Hình 2.7 cho thấy toàn bộ mô hình không gian trạm DTC 110kV lắp đặt hình

H Thực tế cho thấy đối với sơ đồ hình H, trạm công nghệ DTC 110kV chỉ cần diện tích 730m2 cho toàn bộ thiết bị ngoài trời, trong khi trạm AIS cần diện tích mặt bằng 1100m2 Qua đó, ta thấy rằng trạm DTC đã tiết kiệm được 30% diện tích mặt bằng so với trạm AIS.

Hình 2.7: Mô hình không gian trạm DTC 110kV, sơ đồ hình H

Ưu điểm của công nghệ máy cắt cao áp kiểu DTC :

- Tiết kiệm được diện tích đất xây dựng, làm giảm tổng giá thành đầu

tư khi mà trạm được xây dựng ở nơi giá đất cao

- Các thiết bị được chế tạo theo kiểu trọn bộ, lắp đặt nhanh chóng , chi phí lắp đặt và xây dựng thấp

- Chịu được trong môi trường ô nhiễm nặng

Công nghệ DTC mới được nghiên cứu phát triển vài năm trước đây, nhưng cũng đã được ứng dụng rất nhanh chóng trong lĩnh vực điện lực

2.3 Tr ạm biến áp tích hợp cao (HIS)

Trạm công nghệ HIS là sự kết hợp giữa các môdun vỏ bọc kim loại cách điện khí SF6 và những phần tử cách điện không khí mà có thể làm việc trong điều kiện đặt ngoài trời

Công nghệ cách điện bằng khí SF6 được sử dụng trong ngành truyền tải

và phân phối điện xuất hiện trên 40 năm nay, là chất có khả năng tuyệt hảo về cách điện và dập hồ quang SF6 cho phép giải quyết nhiều bài toán cách điện cho các hệ thống điện có công suất lớn, kích thước nhỏ gọn mà không công nghệ nào có thể thực hiện, đặc biệt là trong lĩnh vực cao áp, thiết bị đóng cắt SF6 có thể chịu được những điện áp cao nhất, sử dụng không gian nhỏ nhất,

và trong nhiều trường hợp đã thay thế dầu và không khí là những môi chất cách điện và dập hồ quang truyền thống

Từ những ưu điểm của SF6 các nhà sản xuất đã không ngừng cải tiến và đưa ra giải pháp HIS and GIS mới thay thế cho giải pháp AIS truyền thống khi cần thiết bị làm việc trong những môi trường khắc nghiệt, diện tích bị giới hạn hoặc đòi hỏi độ tin cậy cao

Đặc trưng của loại công nghệ HIS là các môdun của nó được bố trí theo trục nằm ngang Hình 2.8; 2.9 mô tả thiết kế HIS cho một lộ ba pha đặc biệt đơn giản dùng cho trạm 110kV

Bộ phận cơ bản cho lộ đóng cắt là máy cắt (1) được đặt trên giá đỡ (10) Buồng dập hồ quang được kết nối với hệ thống truyền động cơ khí (2), hai đầu cuối của buồng dập hồ quang có đầu nối mở Những đầu nối này có thể được dùng để kết nối với máy biến dòng (5) Trong trường hợp đơn giản nhất, môdun máy cắt và máy biến dòng được gắn với môdun phân chia để nối với các sứ xuyên nối ra ngoài (9) Ưu điểm của công nghệ này là các môdun dao cách ly có thế nối phía trong ở một hoặc hai đầu cuối, cũng như mở rộng môdun thanh cái Một ưu điểm nữa là mức độ an toàn cho con người rất cao

do có dao nối đất (3) kèm theo Công nghệ HIS có thể được trang bị dao nối đất tốc độ cao và hoạt động khi có sự cố (7) Hơn nữa máy biến điện áp (6) có thể đuợc nối với đầu cuối của môdun phân chia hoặc mô đun dao cách ly

Hình 2.8: Thiết bị HIS 3 pha thu gọn

Hình 2.9: Mặt cắt thiết bị HIS

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý một ngăn lộ HIS

khiển máy cắt; 3 Dao cách ly và dao nối đất; 4 Môđun phân chia; 5 Biến dòng điện ; 6 Biến điện áp; 7 Dao nối đất tốc độ cao; 8 Môđun đấu nối cáp;

9 Sứ xuyên nối ra ngoài; 10 Giá đỡ

Hình 2.11: Mặt cắt buồng tiếp điểm máy cắt HIS

Hình 2.12: mặt cắt kết cấu máy cắt HIS Các môđun của hệ thống HIS được sắp đặt theo mặt phẳng ngang vì thế không cần môđun tạo góc, điều này càng an toàn và tin cậy trong vận hành

Các môđun của hệ thống của HIS có được sự đồng nhất cao vì thế việc đấu nối với nhau rất dễ dàng

Cấu trúc môđun của hệ thống HIS còn cho một ưu điểm khác nữa là nhờ

sự kết nối trực tiếp của các máy cắt, nên không cần phải dùng đến một số

lượng lớn sứ xuyên nối ra ngoài hoặc sứ cách điện khác, cũng không cần nhiều diện tích cho bệ và giá đỡ như là dùng các phần tử cách điện không khí Với kết cấu linh hoạt như vậy hệ thống HIS có thể lắp đặt với sơ đồ hình H với 3, 4 hoặc 5 máy cắt

Hình 2.13: Hệ thống HIS, sơ đồ hình H với 5 máy cắt