Trạm biến áp là gì? Cấu tạo, chức năng và phân loại chi tiết

Trạm biến áp là gì? Đây là một câu hỏi được nhiều người quan tâm khi tìm hiểu về hệ thống truyền tải và phân phối điện năng. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giúp bạn hiểu rõ khái niệm, cấu tạo, chức năng cũng như các loại trạm biến áp phổ biến hiện nay.

1. Trạm biến áp là gì?

Trạm biến áp (tiếng Anh: Substation) là một tập hợp các thiết bị điện được lắp đặt tại một địa điểm nhất định, có nhiệm vụ chuyển đổi cấp điện áp, phân phối điện năng và đảm bảo vận hành an toàn cho hệ thống điện. Đây là một thành phần không thể thiếu trong hệ thống điện quốc gia, đóng vai trò trung gian giữa các khâu phát điện, truyền tải và tiêu thụ điện năng.

Ví dụ: Điện được phát ra từ nhà máy ở cấp điện áp 11kV – 15kV, sau đó sẽ được nâng lên 220kV hoặc 500kV để truyền tải đi xa, rồi lại được hạ xuống 22kV hoặc 0.4kV để đưa đến khu dân cư, nhà máy, xí nghiệp.

2. Chức năng của trạm biến áp

Trạm biến áp thực hiện nhiều chức năng quan trọng trong hệ thống điện, bao gồm:

2.1. Biến đổi điện áp

Chức năng chính của trạm biến áp là nâng hoặc hạ điện áp để phù hợp với mục đích sử dụng:

• Trạm nâng áp: Nâng điện áp từ máy phát điện lên cao để truyền tải đi xa, giúp giảm tổn thất trên đường dây.

• Trạm hạ áp: Hạ điện áp từ đường truyền tải xuống mức phù hợp cho tiêu dùng (22kV, 0.4kV…).

2.2. Phân phối điện năng

Trạm biến áp là nơi nhận điện từ lưới truyền tải, sau đó phân phối đến các phụ tải như: khu công nghiệp, tòa nhà, bệnh viện, khu dân cư…

2.3. Bảo vệ và điều khiển hệ thống điện

Tại trạm biến áp, các thiết bị bảo vệ như rơ-le, máy cắt, cầu dao… giúp tự động phát hiện và cô lập sự cố (ngắn mạch, quá tải, mất pha…) nhằm đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

3. Cấu tạo của trạm biến áp

Một trạm biến áp thường gồm các thành phần chính sau:

• Máy biến áp: Thiết bị quan trọng nhất, thực hiện chức năng biến đổi điện áp.

• Thiết bị đóng cắt: Máy cắt, cầu dao, dao cách ly để điều khiển và bảo vệ hệ thống.

• Thiết bị đo lường và điều khiển: Đồng hồ đo điện áp, dòng điện, rơ-le bảo vệ…

• Thanh cái (busbar): Là điểm nối các thiết bị điện, giúp phân phối điện dễ dàng.

• Hệ thống tiếp địa và chống sét: Bảo vệ an toàn cho người và thiết bị khi có sét hoặc sự cố.

Tùy vào cấp điện áp và mục đích sử dụng mà trạm biến áp có quy mô và cấu trúc khác nhau.

4. Phân loại trạm biến áp

Có nhiều cách phân loại trạm biến áp. Dưới đây là một số cách phổ biến:

4.1. Theo cấp điện áp

• Trạm biến áp 500kV

• Trạm biến áp 220kV

• Trạm biến áp 110kV

• Trạm 22kV/0.4kV (phổ biến trong phân phối điện hạ thế)

  

4.2. Theo vị trí lắp đặt

• Trạm ngoài trời: Lắp đặt tại không gian mở, thường dùng cho trạm có công suất lớn.

• Trạm trong nhà: Lắp đặt trong nhà hoặc tòa nhà, phù hợp nơi có diện tích hạn chế.

• Trạm treo cột: Thường gặp ở khu dân cư nông thôn, công suất nhỏ.

• Trạm hợp bộ (trạm kios): Thiết kế nhỏ gọn, tích hợp sẵn trong một vỏ kim loại, dễ lắp đặt và di chuyển.

4.3. Theo mục đích sử dụng

• Trạm truyền tải: Nằm trong hệ thống truyền tải điện năng liên vùng.

• Trạm phân phối: Dùng để phân phối điện đến các phụ tải cuối cùng.

• Trạm trung gian: Nằm giữa trạm phát và trạm phân phối.

5. Vai trò của trạm biến áp trong hệ thống điện

Không có trạm biến áp, hệ thống điện sẽ không thể vận hành ổn định và hiệu quả. Trạm biến áp giúp:

• Tối ưu hóa truyền tải điện năng.

• Giảm tổn thất công suất trên đường dây.

• Tăng tính linh hoạt khi vận hành.

• Dễ dàng khoanh vùng sự cố và bảo vệ hệ thống.

6. Kết luận

Qua bài viết này, hy vọng bạn đã hiểu rõ trạm biến áp là gì, cũng như chức năng, cấu tạo và các loại trạm biến áp trong thực tế. Trạm biến áp là mắt xích quan trọng trong chuỗi cung cấp điện năng, góp phần duy trì nguồn điện ổn định và an toàn cho mọi hoạt động sản xuất, kinh doanh và sinh hoạt.