Công nghệ thiết bị đóng cắt, những thay đổi cần thiết cho vận hành lưới điện thông minh

Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, các thiết bị nhất thứ trên lưới điện cao thế đã được các nhà sản xuất nghiên cứu đưa ra các giải pháp mới để ngày càng tối ưu việc thi công, vận hành và bảo dưỡng thiết bị. Ở Việt Nam hiện tại các trạm biến áp đang vận hành chủ yếu loại trạm kiếu AIS thiết bị được lắp đặt và vận hành ngoài trời với có diện tích xây dựng trạm lớn. Bên cạnh đó cũng đã đưa vào vận hành một số trạm biến áp kiểu GIS đặt trong nhà vận hành, diện tích xây dựng trạm nhỏ với chi phí đầu tư ban đầu cao.

Công nghệ trạm biến áp kiểu Hybrid IS nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện

Trạm biến áp kiểu AIS (Air Insulated Substation): Các thiết bị nhất thứ trên lưới điện cao thế là những phần tử riêng biệt, đảm nhiệm các nhiệm vụ khác nhau và được liên kết với nhau thông qua dây dẫn. Tổ hợp các thiết bị nhất thứ từ thiết bị đóng cắt, đo lường và dây dẫn tạo nên một ngăn lộ trong 01 trạm biến áp. Các thiết bị này sử dụng chính khoảng cách không khí làm vật liệu cách điện giữa pha với pha hoặc pha với đất. Và đây là loại hình trạm phổ biến được sử dụng trên lưới 110kV hiện nay, trong đó các thiết bị trong 01 ngăn cao thế có thể gồm máy cắt, dao cách ly, biến dòng điện, biến điện áp.

Trạm biến áp kiểu AIS thông dụng hiện nay

Trạm biến áp kiểu GIS (Gas Insulated Substation): Các thiết bị nhất thứ và dây dẫn liên kết các ngăn đều được đặt trong buồng kín, chứa khí cách điện SF6 với áp suất yêu cầu nhất định. Khí SF6 được sử dụng làm vật liệu cách điện giữa các pha mang điện, giữa thiết bị mang điện với đất. Và đối với hệ thống GIS có thêm điểm quan trọng, đó là hệ thống giám sát khí SF6 với mục đích giám sát tích hợp cảnh báo, tự động cắt giải trừ sự cố và khóa thiết bị khi có trường hợp rò rỉ khí từ hệ thống.

Đến nay, cũng đã có thêm một kiểu trạm biến áp mới được ứng dụng trên hệ thống điện tại các nước trên thế giới va trong khu vực Đông Nam Á, trạm biến áp kiểu Hybrid IS (Hybrid Insulated Sustation). Đây là trạm biến áp được định nghĩa là lai giữa 2 công nghệ trạm AIS và GIS. Với việc sử dụng các phần tử đóng cắt được đặt trong môi trường kín cách điện bằng khí SF6 , và trên đó tích hợp các thiết bị đo lường tạo thành một khối thống nhất. Chỉ riêng các dây dẫn điện liên kết giữa các ngăn được đặt bên ngoài và sử dụng cách điện khí thông thường.

Trạm biến áp kiểu GIS

Ưu điểm của trạm Hybrid IS so với trạm AIS và GIS:

Giúp giảm không gian lắp đặt các thiết bị nhất thứ lên đến hơn 50% so với trạm kiếu AIS. Cụ thể 01 ngăn xuất tuyến đường dây 110 kV sẽ có chiều dài khoảng 12-15m, thì với việc sử dụng Compact Switchgear sẽ giảm xuống chiều dài còn khoảng 3-4m. Điều này giúp ích cho việc đầu tư xây dựng các trạm biến áp tại các nơi đô thị với diện tích đất khiêm tốn. Ngoài ra, phù hợp với các công trình đầu tư mở rộng ngăn lộ mới với diện tích mở rộng nhỏ nhất. Giảm chi phí hạng mục xây dựng móng thiết bị so với trạm AIS hoặc xây dựng nhà để vận hành như trạm GIS.

Giảm nhân công do giảm được khối lượng thi công như vận chuyển vật tư, lắp đặt các trụ đỡ, lắp đặt từng thiết bị nhất thứ, canh chỉnh truyền động cơ khí. Giảm thời gian thi công tại công trường. Các thiết bị nhất thứ Compact Switchgear phù hợp với các công nghệ tích hợp hệ thống nhị thứ mới trong tương lai.

Nhược điểm:

Hiện tại, khi đưa loại thiết bị Compact Switchgear vào vận hành trên lưới điện, kéo theo việc sửa đổi quy định về thiết kế và quy trình vận hành bảo dưỡng loại thiết bị kiểu này. Vì các đối tượng đóng cắt đều nằm trong buồng kín không thể quan sát việc đóng cắt cơ khí, nên chỉ có thể giám sát qua các tín hiệu và chỉ thị cơ khí bên ngoài thiết bị. Kèm theo đó, là việc không thể cách ly từng phần tử để sửa chữa hoặc thay thế khi có sự cố xảy ra.

Với việc thừa hưởng từ các ưu điểm của công nghệ Trạm AIS và GIS thì trạm biến áp kiểu Hybrid IS hứa hẹn sẽ được ứng dụng rộng rãi trong hệ thống điện nhằm tăng cao độ tin cậy cung cấp điện, xây dựng lưới điện thông minh và giảm chi phí đầu tư.