Xu hướng đô thị hóa và phát triển mạnh các nhà máy điện công suất lớn đã kéo theo sự ra đời của loại hình trạm biến áp trong nhà nhằm nâng cao tính an toàn và đảm bảo mỹ quan cho công trình. Trong bài viết này, chúng tôi tập trung giới thiệu đặc điểm, cấu tạo của trạm biến áp trong nhà và cách phân biệt loại trạm điện này với trạm biến áp ngoài trời.
Khái niệm trạm biến áp trong nhà
Trạm biến áp trong nhà là thuật ngữ chung để gọi các loại trạm biến áp được đặt bên trong công trình xây dựng có mái che. Đây là loại trạm điện được sử dụng phổ biến nhất tại các khu vực đòi hỏi tính thẩm mỹ và độ an toàn cao như nội đô đô thị.
Trạm biến áp trong nhà thường có chi phí xây dựng cao hơn các trạm ngoài trời do yêu cầu đồng bộ với kết cấu tòa nhà. Tuy nhiên, việc đặt trạm tại không gian riêng trong tầng hầm hoặc khu kỹ thuật lại góp phần đảm bảo mỹ quan công trình.
Đặc điểm và cấu tạo của trạm biến áp trong nhà
Trạm biến áp trong nhà có cấu tạo điển hình gồm 3 phòng riêng biệt là phòng trung áp, phòng máy biến áp và phòng hạ áp. Trường hợp muốn tiết kiệm chi phí và diện tích, có thể bố trí máy biến áp và ngăn trung áp, hạ áp trong cùng 1 khu vực nhưng vẫn cần có lưới ngăn khoang.
Kiến trúc nhà trạm biến áp
Kiến trúc nhà trạm biến áp cần có sự tương thích với công suất và kích thước của máy biến áp cũng như hệ thống tủ điện. Trong đó, cửa chính của nhà trạm phải đủ rộng, đủ cao để thuận tiện cho quá trình thi công, cũng như vận chuyển máy biến áp, đồng thời cần có cửa phụ thoát hiểm trong trường hợp sự cố.
Ngoài ra, nhà trạm biến áp phải được thiết kế cửa thông gió tự nhiên, che chắn bằng lưới chắn chim chuột, đi kèm quạt làm mát cưỡng bức phục vụ cho máy biến áp công suất lớn.
Các bệ máy biến áp và bệ tủ cần được xây dựng chắc chắn để chịu được sức nặng của máy, chân bệ nên cách một khoảng 30cm so với mặt sàn để bố trí máng thoát dầu tới hố thu dầu. Riêng hào cáp trung áp và hạ áp cần xây theo hướng đặt máy biến áp và tủ điều khiển để đảm bảo đường đi cáp thuận lợi và tiết kiệm dây dẫn. Bên ngoài kiến trúc nhà trạm là hệ thống tiếp địa được gia công từ sắt mạ kẽm và được đóng xuống đất để nối đất an toàn cho trạm biến áp.
Các thiết bị chính trong trạm
Máy biến áp là thiết bị quan trọng nhất trong trạm biến áp trong nhà. Loại trạm điện này sử dụng 1 hoặc 2 máy biến áp 3 pha, công suất lên đến 5000 kVA, có thể là loại 1 cấp điện áp hoặc 2 cấp điện áp tùy theo yêu cầu của lưới điện địa phương. Các máy biến áp được đặt trên bệ đỡ xi măng, phía dưới có hố thu dầu sự cố.
Khoang trung thế bao gồm các thiết bị điều khiển, bảo vệ, đóng cắt và đo lường phía trung áp, được lắp sẵn trọn bộ hoặc chia thành từng phần để liên kết thành khối hoàn chỉnh. Hiện nay, khoang trung thế có xu hướng sử dụng bộ mạch vòng chính (Ring Main Unit) thay kết cấu thanh cái và cầu dao, có bệ chì và cầu chì ống chịu trách nhiệm bảo vệ máy biến áp công suất < 1000kVA. Riêng đường dây trung thế cấp đến trạm đa phần là cáp ngầm 24kV hoặc 35kV. Phần đo đếm có thể thực hiện ở phía trung thế hoặc hạ thế tùy theo công suất của máy biến áp.
Khoang hạ thế sử dụng tủ hạ thế có aptomat hoặc máy cắt theo gam công suất máy biến áp. Thông thường, aptomat hoặc máy cắt hạ thế dùng cho trạm điện trong nhà thường có dòng định mức cao hơn 1 cấp do với dòng định mức của máy biến áp. Đặc biệt, phía hạ áp phải được trang bị tụ bù công suất phản kháng để giảm tổn thất năng lượng và tránh phí phạt từ Điện lực. Phần cáp hạ thế sẽ được đặt dưới hào có nắp đậy để đảm bảo tính thẩm mỹ và an toàn.
Ưu, nhược điểm của trạm biến áp trong nhà
Trạm biến áp trong nhà có ưu điểm lớn nhất là tính an toàn và tính thẩm mỹ cao. Trạm có thể hoạt động với công suất lên đến 5000 kVA nên phù hợp với các doanh nghiệp, khu công nghiệp quy mô lớn.
Tuy nhiên, loại trạm điện này cần kinh phí xây dựng cao so với trạm biến áp ngoài trời do cần đầu tư cho kiến trúc nhà trạm.
Dẫu vậy, trạm biến áp trong nhà vẫn là lựa chọn ưu tiên đối với các công trình yêu cầu độ an toàn cao như trạm công cộng cho khu dân cư, khu đô thị hóa, trạm biến áp nhà máy, công xưởng.
Các loại trạm biến áp trong nhà phổ biến
Có 3 loại trạm biến áp trong nhà phổ biến nhất hiện nay là trạm trọn bộ, trạm kín và trạm GIS.
Trạm biến áp trọn bộ
Trạm biến áp trọn bộ sử dụng cấu trúc nối mạng kiểu vòng hoặc tủ đóng cắt chứa các loại máy cắt gọn. Các kiểu khối trong trạm được chế tạo sẵn và được đặt trên nền bê tông.
Ưu điểm:
- Tính an toàn cao, các thành phần, thiết bị trong trạm được sản xuất và kiểm định theo tiêu chuẩn quốc tế khắt khe.
- Chống chịu tốt trước tác động của thời tiết và va đập cơ học.
- Thi công dễ dàng do các khối được chế tạo sẵn, giảm thời gian và chi phí xây dựng móng, nhà trạm.
Nhược điểm:
- Chi phí đầu tư ban đầu cao.
- Hạn chế trong việc mở rộng công suất.
Trạm biến áp kín
Đây là loại trạm trong nhà thông dụng nhất, gồm 2 loại là trạm biến áp công cộng và trạm biến áp khách hàng. Trạm biến áp công cộng có thể đặt ở các khu đô thị hoặc khu dân cư đông đúc. Riêng trạm biến áp khách hàng sẽ được đặt ở vị trí nhất định theo yêu cầu của khách.
Ưu điểm:
- Tính thẩm mỹ cao, phù hợp với kiến trúc đô thị.
- Tiết kiệm chi phí bảo trì do không cần kiểm tra dầu định kỳ.
- Đa dạng lựa chọn, dễ lắp đặt ở nhiều vị trí.
Nhược điểm:
- Chi phí đầu tư khá cao, đấu nối phức tạp.
- Yêu cầu người có chuyên môn thiết kế và vận hành.
Trạm biến áp GIS
Trạm GIS được sử dụng chủ yếu trong các nhà máy có sẵn phòng biến áp. Đây là loại trạm dùng thiết bị phân phối kín đóng ngắt bằng khí SF6. Nhờ kích thước nhỏ gọn nên trạm điện này phù hợp với cả công trình có diện tích hạn chế.
Ưu điểm:
- Tiết kiệm không gian lắp đặt nhờ cấu trúc gọn gàng, kín đáo.
- Độ an toàn, hiệu suất cao do khí SF6 có khả năng cách điện và dập hồ quang tốt.
- Nhu cầu bảo trì thấp nhờ thiết kế kín.
Nhược điểm:
- Chi phí đầu tư rất cao, công tác bảo trì phức tạp.
- Khí SF6 là khí nhà kính mạnh nên có thể trở thành khí độc khi cháy.
So sánh trạm biến áp trong nhà và trạm biến áp ngoài trời
Cùng là mô hình trạm biến áp nhưng trạm biến áp trong nhà và trạm biến áp ngoài trời là 2 hình thái đối lập về không gian lắp đặt và mục đích sử dụng. Đa phần trạm ngoài trời sẽ có công suất lớn, chi phí đầu tư thấp hơn nhưng kém mỹ quan. Trong khi đó, trạm trong nhà có tính thẩm mỹ, an toàn cao nhưng chi phí xây dựng lại khá đắt đỏ.
Sự khác biệt về 2 loại trạm biến áp này có trong bảng so sánh sau đây:
| Tiêu chí | Trạm biến áp trong nhà | Trạm biến áp ngoài trời |
| Vị trí lắp đặt | Trong công trình có mái che | Ngoài trời, có không gian riêng |
| Kết cấu | Nhỏ gọn, phù hợp với kết cấu tòa nhà | Đa dạng về kích thước từ nhỏ đến lớn, kết cấu kín hoặc hở |
| Công suất máy biến áp | Lên đến 5000 kVA | Lên đến 2500 kVA |
| Tiêu chuẩn bảo vệ | Thấp hơn | Cao hơn, chịu được môi trường khắc nghiệt |
| Tính thẩm mỹ | Cao, phù hợp với các khu đô thị | Thường là thấp nên ít được sử dụng trong nội đô đô thị |
| Chi phí xây dựng | Cao hơn | Thấp hơn |
| Ứng dụng | Trong khuôn khổ nhà máy điện, tòa nhà cao tầng, khu đô thị… | Khu công nghiệp, xưởng sản xuất, vùng nông thôn, ngoại thành, tỉnh lẻ… |
Câu hỏi thường gặp về trạm biến áp trong nhà
Câu hỏi 1: Tại sao trạm biến áp trong nhà yêu cầu chi phí xây dựng cao?
Trả lời: Trạm biến áp trong nhà cần không gian xây dựng kín hoặc là phải tương thích với kết cấu của tòa nhà nên yêu cầu chi phí đầu tư cao hơn trạm ngoài trời để phục vụ cho việc thiết kế và xây dựng nhà trạm.
Câu hỏi 2: Khoảng cách an toàn từ nhà ở đến trạm biến trong nhà là bao nhiêu?
Trả lời: Để hạn chế ảnh hưởng của sóng điện từ và tiếng ồn, nhà ở nên cách trạm biến áp tối thiểu từ 5 - 10m, tùy công suất trạm.
