Trạm biến áp di động: Hướng dẫn toàn diện

Trạm biến áp di động là một loại hệ thống phân phối điện có thể được vận chuyển và lắp đặt nhanh chóng và dễ dàng ở các vị trí khác nhau. Chúng được sử dụng để cung cấp nguồn điện tạm thời hoặc khẩn cấp cho các khu vực mà lưới điện không có sẵn hoặc đã bị hư hỏng, như các công trường xây dựng, vùng thảm họa, vùng xa xôi, hoặc các sự kiện. Chúng cũng có thể được sử dụng để kiểm tra, bảo dưỡng, hoặc thay thế các trạm biến áp hiện tại, hoặc để tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo vào lưới điện.

Trạm biến áp di động bao gồm các thành phần được gắn trên một xe kéo, một đế hoặc một container có thể di chuyển bằng đường bộ, đường sắt, đường thủy, hoặc đường hàng không. Các thành phần chính là:

• Một biến áp mà chuyển đổi điện áp cao thành điện áp thấp hoặc ngược lại, tùy thuộc vào ứng dụng.

• Hệ thống làm mát  điều chỉnh nhiệt độ của biến áp và ngăn ngừa quá nhiệt.

• Thiết bị đóng cắt điện áp cao  kiểm soát và bảo vệ mạch điện áp cao và kết nối trạm biến áp di động với tuyến truyền tải hoặc máy phát điện.

• Thiết bị đóng cắt điện áp thấp  kiểm soát và bảo vệ mạch điện áp thấp và phân phối điện đến tải hoặc lưới.

• Hệ thống đo lường  đo lường và ghi chép các thông số điện của dòng điện, như điện áp, dòng điện, công suất, tần số, v.v.

• Hệ thống bảo vệ tiếp điểm  phát hiện và cách ly lỗi và ngăn chặn thiệt hại cho thiết bị và nhân viên.

• Nguồn điện phụ AC và DC  cung cấp điện cho hoạt động của trạm biến áp di động và các phụ kiện của nó, như đèn, quạt, bơm, v.v.

• Hệ thống bảo vệ sét  bảo vệ trạm biến áp di động khỏi sét đánh và các tăng áp khác.

• Hệ thống kết nối cáp  kết nối trạm biến áp di động với nguồn điện và tải bằng các cáp linh hoạt và đầu nối.

Trạm biến áp di động được thiết kế để đáp ứng yêu cầu cụ thể của từng khách hàng và ứng dụng. Chúng có thể có các mức điện áp, công suất định mức, cấu hình, tính năng và phụ kiện khác nhau. Chúng cũng được thiết kế để tuân thủ quy định đường bộ của tiểu bang và liên bang, cũng như mã lưới và tiêu chuẩn an toàn.

Lợi ích của Trạm biến áp di động

Trạm biến áp di động mang lại nhiều lợi ích so với trạm biến áp thông thường, chẳng hạn như:

• Di động: Trạm biến áp di động có thể được vận chuyển và di chuyển dễ dàng và nhanh chóng đến bất kỳ nơi nào cần. Chúng không yêu cầu giấy phép đặc biệt hoặc công trình dân dụng để lắp đặt. Chúng cũng có thể được xoay hoặc điều chỉnh để căn chỉnh với các đường dây điện hoặc thiết bị hiện có.

• Linh hoạt: Trạm biến áp di động có thể được điều chỉnh để phù hợp với các mức điện áp, công suất định mức, cấu hình, tính năng và phụ kiện khác nhau theo nhu cầu và sở thích của khách hàng. Chúng cũng có thể cung cấp nhiều mức điện áp cho các tải hoặc dịch vụ khác nhau cùng một lúc.

• Tin cậy: Trạm biến áp di động là các đơn vị được kiểm tra tại nhà máy và sẵn sàng kết nối đảm bảo nguồn điện chất lượng cao và hiệu suất cao. Chúng được trang bị các thiết bị tiên tiến và các hệ thống điều khiển, bảo vệ và giao tiếp tiên tiến cho phép giám sát và điều khiển cục bộ và từ xa. Chúng cũng có các hệ thống dự phòng và tính năng dư thừa nâng cao khả năng sẵn có và khả năng phục hồi.

• Kinh tế: Trạm biến áp di động là giải pháp tiết kiệm chi phí giúp khách hàng tiết kiệm thời gian và tiền bạc. Chúng giảm chi phí vốn (CAPEX) bằng cách tránh chi phí xây dựng cố định và chi phí mua đất. Chúng cũng giảm chi phí vận hành (OPEX) bằng cách giảm thiểu chi phí bảo dưỡng và tổn thất năng lượng. Chúng cũng có thể tạo ra doanh thu bằng cách bán điện dư thừa cho lưới điện hoặc khách hàng khác.

Ứng dụng của Trạm biến áp di động

Trạm biến áp di động có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau trong các lĩnh vực khác nhau, như:

• Giải pháp tiện ích: Trạm biến áp di động có thể cung cấp nguồn điện trong trường hợp khẩn cấp hoặc mất điện theo kế hoạch do thiên tai, tai nạn, bảo dưỡng, nâng cấp, hoặc mở rộng các trạm biến áp hiện có. Chúng cũng có thể cung cấp nguồn điện tạm thời trong thời gian nhu cầu cao hoặc sự kiện giảm tải. Chúng cũng hỗ trợ sự ổn định và tin cậy của lưới điện bằng cách cung cấp bù công suất phản kháng, điều chỉnh điện áp, điều khiển tần số, v.v.

• Tích hợp năng lượng tái tạo: Trạm biến áp di động có thể thúc đẩy việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo vào lưới điện bằng cách cung cấp điểm kết nối cho các trang trại gió, trạm mặt trời, trạm thủy điện, trạm sinh khối, v.v. Chúng cũng có thể cung cấp các dịch vụ hỗ trợ lưới điện như điều chỉnh điện áp, điều khiển tần số, cải thiện chất lượng điện, v.v.

• Smart grid và trạm biến áp đô thị: Trạm biến áp di động có thể hỗ trợ phát triển smart grid bằng cách cung cấp nguồn điện phân tán, vận hành microgrid, quản lý phản ứng nhu cầu, tích hợp lưu trữ năng lượng, v.v. Chúng cũng cung cấp các giải pháp nhỏ gọn và ít tiếng ồn cho các khu vực đô thị nơi không gian hạn chế và mối quan tâm về môi trường cao.

• Điện hóa trung tâm dữ liệu: Trạm biến áp di động có thể cung cấp nguồn điện đáng tin cậy và an toàn cho các trung tâm dữ liệu yêu cầu độ sẵn có cao.

• Hệ thống cung cấp điện công nghiệp: Trạm biến áp di động có thể cung cấp nguồn điện đáng tin cậy và an toàn cho các nhà máy công nghiệp yêu cầu chất lượng điện, độ sẵn có và hiệu quả cao. Chúng cũng có thể cung cấp nguồn điện dự phòng hoặc chia tải cho các quy trình quan trọng, như sản xuất dầu khí, hoạt động khai thác, nhà máy hóa chất, v.v. Chúng cũng hỗ trợ các dự án điện hóa nhà máy, từ nghiên cứu khả thi đến khởi động, bằng cách cung cấp nguồn điện tạm thời trong giai đoạn xây dựng hoặc hoán đổi.

• Cung cấp điện từ bờ đến tàu: Trạm biến áp di động có thể cung cấp nguồn điện xanh cho các tàu neo đậu tại cảng hoặc bến tàu, bằng cách kết nối chúng với lưới điện địa phương hoặc các nguồn năng lượng tái tạo. Điều này có thể giảm thiểu khí thải và tiếng ồn từ động cơ và máy phát điện của tàu, và cải thiện chất lượng không khí và môi trường cho cảng và cộng đồng gần đó.

Loại Trạm biến áp di động

Trạm biến áp di động có thể được phân loại thành các loại khác nhau dựa trên thiết kế, kích thước và tính năng. Một số loại phổ biến là:

• Trạm biến áp di động nhỏ gọn và mô-đun: Đây là trạm biến áp di động có thiết kế nhỏ gọn và mô-đun, cho phép di chuyển dễ dàng và nhanh chóng mà không cần giấy phép vận chuyển đặc biệt. Chúng được gắn trên xe kéo hoặc đế có thể được kéo bởi xe tải hoặc các phương tiện khác. Chúng cũng có thể được xoay hoặc điều chỉnh để căn chỉnh với các đường dây điện hoặc thiết bị hiện có. Chúng phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu tính linh hoạt cao và triển khai nhanh chóng, như dịch vụ khẩn cấp, dịch vụ mới, hoặc dịch vụ tạm thời.

• Trạm biến áp di động gắn trên đế: Đây là trạm biến áp di động có thiết kế gắn trên đế, cho phép triển khai nhanh chóng và dễ dàng, giảm thiểu công trình dân dụng cũng như nỗ lực lắp đặt và hoán đổi tại chỗ. Chúng được gắn trên đế có thể được nâng bằng cần cẩu hoặc xe nâng và đặt trên bề mặt phẳng. Chúng phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ tin cậy cao và bảo dưỡng thấp, như hệ thống cung cấp điện công nghiệp, tích hợp năng lượng tái tạo, hoặc smart grid và trạm biến áp đô thị.

• Trạm biến áp di động chứa trong container: Đây là trạm biến áp di động có thiết kế chứa trong container, cung cấp che chắn và bảo vệ cho các thành phần và phụ kiện. Chúng được gắn trên container có thể được vận chuyển bằng đường bộ, đường sắt, đường thủy, hoặc đường hàng không. Chúng phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ bền cao và khả năng chịu đựng trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt, như nhiệt độ cực đoan, độ ẩm, ô nhiễm, v.v.

• Trạm biến áp di động gắn trên toa xe lửa: Đây là trạm biến áp di động có thiết kế gắn trên toa xe lửa, cho phép chúng được vận chuyển bằng đường sắt. Chúng được gắn trên toa xe lửa có thể được ghép nối với đầu máy hoặc các toa xe lửa khác. Chúng phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ di động cao và khả năng tiếp cận trong các khu vực hẻo lánh hoặc địa hình khó khăn.

Các cân nhắc thiết kế của Trạm biến áp di động

Trạm biến áp di động phải đáp ứng các cân nhắc thiết kế khác nhau để đảm bảo chức năng, hiệu suất, an toàn và tương thích môi trường. Một số cân nhắc thiết kế chính là:

• Biến áp: Biến áp là thành phần chính của trạm biến áp di động chuyển đổi điện áp cao thành điện áp thấp hoặc ngược lại. Biến áp phải được thiết kế để tối ưu hóa kích thước và trọng lượng cho khả năng vận chuyển và các tham số điện cần thiết. Biến áp phải có hệ thống cách điện hybrid Nomex cho các công suất lớn (>20 MVA) hoặc hệ thống cách điện cellulose cho các công suất nhỏ (<20 MVA). Biến áp phải có độ trở kháng cao (lên đến 30%) để giảm kích thước và trọng lượng, nhưng điều này có thể ảnh hưởng đến điều chỉnh điện áp và tổn thất. Biến áp phải có mức độ ồn thấp (<65 dB) để tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường. Biến áp phải có nhiều mức điện áp (lên đến 5) để cung cấp tính linh hoạt và đa dạng cho các ứng dụng khác nhau. Biến áp phải có các công tắc ngoại vi không hoạt động cho việc kết nối sao-tam giác.

• Hệ thống làm mát: Hệ thống làm mát là thành phần của trạm biến áp di động điều chỉnh nhiệt độ của biến áp và ngăn ngừa quá nhiệt. Hệ thống làm mát phải được thiết kế để tỏa nhiệt do tổn thất tải và tổn thất làm mát phụ trợ của biến áp. Hệ thống làm mát phải có hệ thống làm mát bằng nhôm để giảm trọng lượng. Hệ thống làm mát phải có hệ thống làm mát bằng không khí ép (ONAF) hoặc hệ thống làm mát bằng dầu ép và không khí ép (OFAF) cho các công suất lớn (>20 MVA) hoặc hệ thống làm mát bằng không khí tự nhiên (ONAN) hoặc hệ thống làm mát bằng dầu tự nhiên và không khí tự nhiên (ONAN) cho các công suất nhỏ (<20 MVA).

• Thiết bị đóng cắt điện áp cao: Thiết bị đóng cắt điện áp cao là thành phần của trạm biến áp di động kiểm soát và bảo vệ mạch điện áp cao và kết nối trạm biến áp di động với tuyến truyền tải hoặc máy phát. Thiết bị đóng cắt điện áp cao phải được thiết kế để tuân thủ lớp điện áp (lên đến 420 kV) và khả năng ngắt.

• Thiết bị đóng cắt điện áp thấp: Thiết bị đóng cắt điện áp thấp là thành phần của trạm biến áp di động kiểm soát và bảo vệ mạch điện áp thấp và phân phối điện đến tải hoặc lưới. Thiết bị đóng cắt điện áp thấp phải được thiết kế để tuân thủ lớp điện áp (lên đến 1 kV) và định mức dòng điện (lên đến 2000 A) của ứng dụng. Thiết bị đóng cắt điện áp thấp phải có các thành phần khác nhau, như công tắc điện áp thấp, cầu chì rò rỉ điện, cầu chì HRC, công tắc cách ly, công tắc điện không khí (ACB), công tắc miniature (MCB). Thiết bị đóng cắt điện áp thấp phải có các cách lắp đặt khác nhau, như khung, ray DIN, bảng, hoặc khung 19″. Thiết bị đóng cắt điện áp thấp phải có các vỏ khác nhau, như khung mở, khép kín, hoặc IP-rated.

• Hệ thống đo lường: Hệ thống đo lường là thành phần của trạm biến áp di động đo lường và ghi chép các thông số điện của dòng điện, như điện áp, dòng điện, công suất, tần số, v.v. Hệ thống đo lường phải được thiết kế để cung cấp dữ liệu chính xác và đáng tin cậy cho mục đích giám sát và thanh toán. Hệ thống đo lường phải có các loại đồng hồ khác nhau, như đồng hồ analog, đồng hồ kỹ thuật số, đồng hồ thông minh, v.v. Hệ thống đo lường phải có các chế độ giao tiếp khác nhau, như có dây hoặc không dây, cục bộ hoặc từ xa, v.v.

• Hệ thống bảo vệ tiếp điểm: Hệ thống bảo vệ tiếp điểm là thành phần của trạm biến áp di động phát hiện và cách ly lỗi và ngăn chặn thiệt hại cho thiết bị và nhân viên. Hệ thống bảo vệ tiếp điểm phải được thiết kế để cung cấp việc ngắt mạch hoặc thiết bị lỗi nhanh chóng và chọn lọc. Hệ thống bảo vệ tiếp điểm phải có các loại rơ le khác nhau, như rơ le điện cơ, rơ le bán dẫn, rơ le dựa trên vi xử lý, v.v. Hệ thống bảo vệ tiếp điểm phải có các chức năng bảo vệ khác nhau, như bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá điện áp, bảo vệ sai lệch, bảo vệ khoảng cách, v.v.

• Nguồn điện phụ AC và DC: Nguồn điện phụ AC và DC là thành phần của trạm biến áp di động cung cấp điện cho hoạt động của trạm biến áp di động và các phụ kiện của nó, như đèn, quạt, bơm, v.v. Nguồn điện phụ AC và DC phải được thiết kế để cung cấp điện ổn định và đủ cho tải yêu cầu. Nguồn điện phụ AC và DC phải có các nguồn khác nhau, như pin, máy phát, bộ chuyển đổi, bộ nghịch đảo, v.v. Nguồn điện phụ AC và DC phải có các điện áp và tần số khác nhau, tùy thuộc vào ứng dụng.

• Hệ thống bảo vệ sét: Hệ thống bảo vệ sét là thành phần của trạm biến áp di động bảo vệ trạm biến áp di động khỏi sét đánh và các tăng áp khác. Hệ thống bảo vệ sét phải được thiết kế để hướng dẫn hoặc hạn chế dòng sét và điện áp đến mức an toàn. Hệ thống bảo vệ sét phải có các loại thiết bị khác nhau, như bộ chống sét, bộ ức chế sét, bộ lọc sét, v.v. Hệ thống bảo vệ sét phải có các vị trí khác nhau, như tại các đầu vào hoặc đầu ra của biến áp hoặc thiết bị đóng cắt.

• Hệ thống kết nối cáp: Hệ thống