Việc lựa chọn trạm biến áp đúng kỹ thuật là công đoạn cực kỳ quan trọng và có ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí đầu tư, độ tin cậy vận hành và khả năng mở rộng của hệ thống điện trong tương lai. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn cách chọn trạm biến áp phù hợp với mục đích sử dụng và yêu cầu của công trình.
Xác định trung tâm phụ tải (nhu cầu sử dụng điện)
Đây là công đoạn đầu tiên trong quá trình thiết kế, thi công và lắp đặt trạm biến áp. Để xác định trung tâm phụ tải, bạn cần tính toán được tổng công suất biểu kiến (S) yêu cầu.
Công thức như sau:
Trong đó:
- Ptt: Tổng công suất của tất cả thiết bị (kW)
- ksd: Hệ số sử dụng, thường trong khoảng 0,7-0,9.
Lưu ý: Nên chọn máy biến áp có công suất lớn hơn từ 15 - 25% so với nhu cầu thực tế để hạn chế tình trạng quá tải và dự phòng tăng tải trong tương lai.
Xác định vị trí đặt trạm biến áp
Vị trí đặt trạm có ảnh hưởng trực tiếp đến chiều dài dây dẫn và tính an toàn của hệ thống truyền tải. Trong đó, vị trí lý tưởng của trạm là gần trung tâm phụ tải để tránh sụt áp và tổn hao điện năng.
Ngoài ra, an toàn phòng chống cháy nổ là ưu tiên hàng đầu trong việc lắp đặt trạm biến áp. Trạm cần có điều kiện thông gió tốt và các cửa thông gió được lắp lưới chắn động vật xâm nhập. Tuyệt đối không đặt trạm tại khu vực có bụi kim loại, acid/ kiềm hoặc gần nguồn nhiệt cao, khu vực dễ ngập úng.
Về không gian, giữa thiết bị máy móc, trạm biến áp và vách tường phải đảm bảo khoảng cách tối thiểu là 0,5m để thuận tiện cho việc sửa chữa, bảo trì và cao hơn mặt đường ít nhất 0,5m. Hệ thống thoát nước, cửa thoát hiểm, cửa ra vào cũng cần đảm bảo tiêu chuẩn và được kiểm tra định kỳ để đề phòng trường hợp có sự cố xảy ra.
Một yếu tố quan trọng khác khi lựa chọn vị trí đặt trạm biến áp là khả năng mở rộng trong tương lai. Không nên đặt trạm tại khu vực quy hoạch hoặc thiếu không gian mở.
Một số vị trí cụ thể có thể đặt trạm biến áp gồm:
- Bên ngoài nhà máy: Vị trí này tránh được bụi bẩn, chất ăn mòn và rung động từ động cơ, phù hợp để cung cấp điện cho nhiều phân xưởng.
- Liền kề nhà máy: Vị trí lắp đặt phổ biến nhất của trạm biến áp, vừa tiết kiệm diện tích xây dựng, vừa không ảnh hưởng đến các công trình khác của nhà máy.
- Bên trong nhà máy: Chỉ phù hợp cho loại trạm kín trong nhà, với những nhà máy có diện tích rộng và phụ tải điện lớn.
- Gần nguồn cung cấp điện: Thuận tiện cho việc đấu nối lưới điện.
- Khu vực công cộng: Thích hợp lắp đặt trạm biến áp kios, trạm điện dạng cột quy mô nhỏ, phục vụ cho các công trình công cộng.
Xác định số lượng máy biến áp theo tính chất phụ tải
Số lượng máy biến áp đặt tại một trạm điện phụ thuộc vào mức độ sử dụng và quy mô của công trình cụ thể. Có 3 mức độ để phân chia số lượng máy biến áp, tương ứng với 3 loại phụ tải.
- Phụ tải loại 1: Đây là các cơ sở quan trọng có ảnh hưởng đến tính mạng con người hoặc an ninh quốc gia như bệnh viện, cơ sở y tế, trụ sở cơ quan nhà nước, cơ quan của bộ… nên cần duy trì nguồn điện liên tục trên đường dây hạ áp. Phụ tải loại 1 cần ít nhất 2 máy biến áp cho 1 trạm điện, trong đó, mỗi máy có khả năng chịu tải bằng 1,4 lần công suất của máy trong 6h. Tuy nhiên, thực tế quá trình vận hành chỉ cần sử dụng 1 máy biến áp cho toàn bộ tải để tránh tổn hao điện.
- Phụ tải loại 2: Là những nơi ưu tiên cấp điện như chung cư cao tầng, nhà máy, khu công nghiệp…, có thể lựa chọn giữa phương án cấp điện 1 đường dây - 1 máy biến áp với 1 đường dây lộ kép và trạm 2 máy biến áp. Trong thực tế, phương án được sử dụng nhiều nhất là đường dây lộ đơn - 1 máy biến áp + máy phát dự phòng.
- Phụ tải loại 3: Thường là nơi cấp điện cuối như hộ gia đình, trường học, cơ sở tư nhân. Phụ tải này dù có bị cắt điện cũng không ảnh hưởng quá nhiều đến kinh tế nói chung nên chỉ cần sử dụng chung 1 máy biến áp tại mỗi trạm điện.
Sau khi đã xác định được số lượng máy biến áp trong trạm, công suất một máy biến áp được tính toán như sau:
Trong đó:
- SđmB: Công suất định mức của máy biến áp (kVA)
- Ssc: Công suất phải cung cấp khi có sự cố 1 máy biến áp
- 1,4: Hệ số quá tải.
Trường hợp dùng máy biến áp ngoại nhập, cần xem xét đến hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ môi trường theo công thức:
Trong đó:
- t0: Nhiệt độ môi trường chế tạo
- t1: Nhiệt độ môi trường sử dụng.
Bên cạnh đó, máy biến áp cũng có thể lựa chọn tùy vào điều kiện môi trường và kinh phí lắp đặt:
| Loại máy | Ưu điểm | Nhược điểm | Ứng dụng |
| Máy biến áp dầu | Chi phí rẻ, tản nhiệt tốt, dễ sửa chữa | Nguy cơ cháy nổ cao, cần được thay dầu định kỳ | Nhà máy, khu công nghiệp, khu vực ngoài trời |
| Máy biến áp khô | Khả năng chống cháy nổ cao, thân thiện môi trường, ít phải bảo trì | Chi phí cao gấp đôi máy biến áp dầu, có nguy cơ ô nhiễm tiếng ồn | Tòa nhà cao tầng, bệnh viện, trung tâm thương mại |
Xác định công suất trạm biến áp
Có 3 cách tính toán công suất trạm biến áp được dùng phổ biến hiện nay.
- 1 - Theo diện tích lắp đặt và nhu cầu sử dụng.
- 2 - Theo sản lượng một sản phẩm trên 1kW tiêu thụ điện.
- 3 - Theo công suất lắp đặt và hệ số nhu cầu, căn cứ vào danh sách thiết bị sử dụng.
Sau khi tính được công suất định mức của trạm biến áp (cộng thêm khả năng dự phòng từ 15-25%), bạn có thể chọn máy biến áp phù hợp dựa trên các mức công suất cố định của nhà sản xuất như: 50, 100, 180, 320, 560, 630, 750, 800, 1000, 1250, 1500, 1800, 3200, 5600 (kVA).
Xác định kiểu trạm biến áp
Kiểu trạm biến áp được lựa chọn sẽ quyết định đến hình thức lắp đặt của trạm. Tùy vào diện tích mặt bằng và yếu tố mỹ quan, bạn có thể lựa chọn kiểu trạm điện phù hợp theo tiêu chí:
- Tràn treo/ trạm giàn: Phù hợp với trạm điện công suất nhỏ và vừa, tiết kiệm chi phí và diện tích, dùng cho các công trình dân dụng, khu dân cư nhỏ.
- Trạm bệt: Phổ biến tại các trạm công cộng công suất lớn, phục vụ cho cả khu vực dân cư đông đúc hoặc khu công nghiệp, tòa nhà cao tầng.
- Trạm kios: Phù hợp với khu vực nội đô đô thị, tòa cao ốc nhờ ưu điểm gọn gàng, tính thẩm mỹ cao.
Một số thông số khác
Ngoài các tiêu chí trên, việc lựa chọn trạm biến áp cũng cần lưu ý một số thông số kỹ thuật quan trọng như:
- Điện áp định mức: Trạm điện phải phù hợp với lưới điện khu vực, ví dụ 22/0.4kV hoặc 35/0.4kV.
- Điện áp ngắn mạch: Yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn thiết bị bảo vệ như aptomat, cầu chì.
- Tổ đấu dây: Phổ biến nhất ở Việt Nam là Delta/Star-neutral (Δ/Yn-11) để có dây trung tính phục vụ tải sinh hoạt.
Câu hỏi thường gặp về cách chọn trạm biến áp
Câu hỏi 1: Tòa nhà cao tầng, bệnh viện nên ưu tiên chọn loại máy biến áp nào?
Trả lời: Với các cơ sở yêu cầu tính an toàn và công tác phòng cháy chữa cháy cao như nhà cao tầng, bệnh viện, nên ưu tiên lắp đặt máy biến áp khô trong trạm điện do loại máy này sử dụng nhựa đúc cách điện, không chứa chất lỏng dễ cháy nên đảm bảo được yếu tố an toàn trong không gian kín và đông người.
Câu hỏi 2: Mức tải tối ưu để máy biến áp trong trạm điện vận hành hiệu quả và bền bỉ là bao nhiêu?
Trả lời: Máy biến áp nên vận hành trong khoảng 70 - 80% công suất định mức là lý tưởng nhất để còn dư địa xử lý các dòng khởi động hoặc tăng tải nhẹ.
Câu hỏi 3: Ví dụ, công suất cần thiết của trạm biến áp là 420kVA, cần lựa chọn máy biến áp có công suất như thế nào là phù hợp?
Trả lời: Với công suất của trạm là 420kVA, có thể lựa chọn công suất máy biến áp là 500 hoặc 630kVA.
Câu hỏi 4: Tại sao trạm biến áp phải đặt gần trung tâm phụ tải?
Trả lời: Việc đặt trạm điện gần trung tâm phụ tải là để tiết kiệm chiều dài của cáp hạ thế, từ đó giảm tổn thất điện áp và điện năng.
