Cấu trúc mô-đun và tiết kiệm không gian: Ứng dụng đột phá của máy biến áp GIS trong các trạm biến áp đô thị nhỏ gọn

Thách thức: Hạn chế về không gian của máy biến áp GIS truyền thống​
Ở các khu vực trung tâm thành phố, nhà máy điện ngầm, hoặc mạng lưới phân phối điện có mật độ cao, nguồn tài nguyên không gian trạm điện rất khan hiếm. Máy biến áp GIS (VTs) truyền thống, do cấu trúc độc lập, có kích thước vật lý lớn (diện tích占地面积似乎被错误地包含在了翻译内容中，我将立即更正并提供正确的翻译。以下是正确的翻译： ---

Thách thức: Hạn chế về không gian của máy biến áp GIS truyền thống​
Ở các khu vực trung tâm thành phố, nhà máy điện ngầm, hoặc mạng lưới phân phối điện có mật độ cao, nguồn tài nguyên không gian trạm điện rất khan hiếm. Máy biến áp GIS (VTs) truyền thống, do cấu trúc độc lập, có kích thước vật lý lớn (diện tích thường vượt quá 4 m² cho thiết bị 400kV), các thành phần phân tán và điểm kết nối ngăn khí phức tạp. Điều này không chỉ dẫn đến chu kỳ lắp đặt kéo dài mà còn khó đáp ứng yêu cầu thiết kế của các trạm điện hiện đại nhỏ gọn, trở thành một cổ chai chính hạn chế việc nâng cấp lưới điện đô thị.

​Giải pháp: Thiết kế mô-đun tích hợp kiểu sandwich​

1. ​Cấu trúc chức năng tích hợp​
• ​Sáng tạo cốt lõi:​ Sử dụng mô-đun "VT - công tắc cách ly kiểu sandwich", tích hợp máy biến áp điện từ (VT) và công tắc cách ly/trái đất vào một đơn vị ngăn khí duy nhất.
• ​Lợi thế cấu trúc:​ Loại bỏ các kết nối flange giữa các thành phần rời rạc truyền thống, giảm 50% số điểm giao diện và điểm niêm phong ngăn khí, làm giảm đáng kể nguy cơ rò rỉ khí và điểm tiềm ẩn hỏng hóc.
• ​Tham số ví dụ:​ Chiều dài của đơn vị VT GIS 400kV được nén xuống ≤ 1,8m, độ phức tạp dây dẫn giảm 60%.
2. ​Công nghệ vỏ nhẹ​
• ​Nâng cấp vật liệu:​ Vỏ sử dụng hợp kim nhôm-magie cường độ cao (cường độ kéo ≥350MPa), thay thế vỏ thép truyền thống, đạt được giảm 25% độ dày tường dưới cùng một sức mạnh cách điện.
• ​Nén không gian:​ Đường kính tổng thể giảm 30% (ví dụ: đường kính ngoài VT 400kV tối ưu hóa đến Φ600mm). Diện tích mặt sàn thiết bị ​≤2,5 m²​ (bao gồm cơ chế hoạt động), thích ứng với bố cục trục siêu hẹp 2,5m×2,5m.

​Lợi ích dự kiến: Đổi mới tiêu chuẩn thiết bị cho các kịch bản mật độ cao​

​Xác nhận kịch bản áp dụng​
Giải pháp này đã được triển khai trong các dự án như nhà máy điện ngầm 275kV ở Shinjuku, Tokyo, và lưới điện thông minh Khu thương mại Hongqiao, Thượng Hải:

• ​Khả năng thích ứng không gian:​ Thành công tích hợp 6 nhóm VT 400kV trong trục ngầm sâu 18m, đạt mật độ thiết bị ​0,4 đơn vị/m²​ (kế hoạch truyền thống ≤0,25 đơn vị/m²).
• ​Bản ghi độ tin cậy:​ Không có sự cố niêm phong nào trong 12 tháng vận hành liên tục, phóng điện cục bộ < 3pC (đáp ứng tiêu chuẩn IEC 62271-203).

​Kết luận: Sự tiến hóa không thể tránh khỏi của thiết kế nhỏ gọn​
Qua con đường kỹ thuật của ​Tích hợp mô-đun (Integration) + Vật liệu nhẹ (Lightweighting) + Tối ưu hóa cấu trúc (Compaction)​, giải pháp này định nghĩa lại ranh giới hiệu quả không gian của máy biến áp GIS. Giá trị của nó không chỉ nằm ở việc giải phóng 35% diện tích mặt sàn trạm điện mà còn cung cấp nền tảng kiến trúc phần cứng có thể mở rộng cho lưới điện đô thị mật độ cực cao trong tương lai.